[发明专利]电化学一氧化碳生产

权利要求书

1. 制备含有一氧化碳的产物的方法，其包括：

将电驱动的氧气分离装置的阴极侧与含有二氧化碳的进料流接触，从而通过在所述阴极侧电离氧气并将氧离子运输至所述电驱动的氧气分离装置的阳极侧来使二氧化碳还原成一氧化碳；

将所述电驱动的氧气分离装置的所述阳极侧与含有还原剂的还原剂流接触，以降低所述电驱动的氧气分离装置的阳极侧的氧气分压，从而通过消耗氧气来部分驱动氧离子运输且降低电压，因此降低需要施加至所述装置的电功率，并且向所述装置供应热量，以便将所述装置加热至可发生氧离子运输的操作温度且向所述阴极侧发生的二氧化碳的还原供应热量；和

从所述装置的阴极侧抽取包含一氧化碳的产物流。

2. 权利要求1所述的方法，其中所述含有二氧化碳的进料流还含有水，以致所述产物流为合成气流。

3. 权利要求1所述的方法，其中所述还原剂流为在所述阳极侧燃烧的含烃物流。

4. 权利要求3所述的方法，其中以干基计，所述含有二氧化碳的进料流的纯度为至少约80体积%的二氧化碳。

5. 权利要求4所述的方法，其中所述含有二氧化碳的进料流形成自一定方法的废料流，其中所述方法包括天然气加工、诸如水泥、石灰和苏打灰的矿物产品的生产、诸如铁和钢、铝、锌和铅的金属的生产、其中使用含氧燃料燃烧的玻璃的生产、以及诸如乙醇、氨、环氧乙烷和二氧化钛的化学品的生产。

6. 权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述含烃物流为甲烷，以致产生含有额外二氧化碳和水的燃烧产物，从所述阳极侧提取燃烧产物流，将水与所述燃烧产物流分离，并将所述燃烧产物流循环回到所述电驱动的氧气分离装置的所述阴极侧。

7. 权利要求5所述的方法，其中通过从所述废料流中除去水和其它杂质而形成所述含有二氧化碳的进料流。

8. 权利要求1所述的方法，其中通过与至少部分的所述产物流和至少部分的反应流的间接热交换来预热所述还原剂流和所述含有二氧化碳的进料流，所述反应流通过使所述阳极侧与所述还原剂流接触而产生并从所述阳极侧和反应产物中抽取。

9. 权利要求6所述的方法，其中通过与至少部分的所述产物流和至少部分的所述燃烧产物流的间接热交换来预热所述含烃进料流和所述含有二氧化碳的进料流。

10. 权利要求1所述的方法，其中将部分的所述产物流循环回到所述阴极侧。

11. 权利要求1所述的方法，其中将部分的通过使所述阳极侧与所述还原剂流接触而产生并且从所述阳极侧抽取的反应流循环回到所述阳极侧。

12. 权利要求4或权利要求5所述的方法，其中将部分的所述产物流循环回到所述阴极侧。

13. 权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在鼓风炉中产生合成气并将所述合成气用作所述反应物流内的反应物。

14. 用于生产含有一氧化碳的产物的集成设备，其包含：

加工设备，其产生含有二氧化碳的废料流；

换热器，其与所述加工设备流动连通，并被配置成通过与反应流和含有一氧化碳的产物流的间接热交换来预热由所述废料流产生的含有二氧化碳的物流以及含有还原剂的还原剂流；

电源，其被配置成产生电势；

电驱动的氧气分离装置，其具有阴极侧和阳极侧，所述阴极侧和所述阳极侧与所述电源连接，以致将电势施加至所述阴极侧和所述阳极侧；

所述阴极侧，其与所述换热器连接，以致所述阴极侧与含有二氧化碳的进料流接触，从而通过在所述阴极侧电离氧气并将氧离子运输至所述电驱动的氧气分离装置的阳极侧来使二氧化碳还原成一氧化碳，并使所述含有一氧化碳的产物流返回到所述换热器；和

所述阳极侧，其与所述换热器连接，以致所述阳极侧与所述还原剂流接触，从而形成所述反应流并且使所述反应流返回到所述换热器，以致降低所述阳极侧的氧气分压，并且通过消耗氧气来部分驱动氧离子运输，以降低电势并因此使需要施加至所述电化学氧气分离装置的电功率降低，并且向所述电化学氧气分离装置供应热量，以便将所述电化学氧气分离装置加热至可发生氧离子运输的操作温度且向所述阴极侧发生的二氧化碳的还原供应热量。