[发明专利]用于生产富含一氧化碳的气体产物的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于生产富含一氧化碳的气体产物(6)的方法，其中使至少二氧化碳经受电解(E)，以获得至少包含一氧化碳和二氧化碳的粗气体(3)，并且其中使所述粗气体(3)经受包括吸附(A)和膜分离(M)的分离方法，以获得包含所述粗气体(3)中所含的二氧化碳的大部分的回收流(7)、残余气体(8)和富含一氧化碳的所述气体产物(6)，其中将所述回收流(7)部分地或完全地回馈至所述电解(E)，其中使所述粗气体(3)部分地或完全地经受所述吸附(A)，以获得所述回收流(7)和与所述粗气体(3)相比富集了一氧化碳并且贫化了二氧化碳的中间产物流(5)，并且使所述中间产物流(5)部分地或完全地经受所述膜分离(M)，以获得所述气体产物(6)和所述残余气体(8)，其中将所述残余气体(8)部分地或完全地回馈至所述吸附(A)。此外还提出一种用于执行所述方法的设备。

本发明涉及一种根据独立权利要求的各前序部分用于生产富含一氧化碳的气体产物的方法和设备。

背景技术

一氧化碳可借助一系列不同的方法生产而成，例如与氢一起通过对天然气的蒸汽重整和随后从形成的合成气体中的提纯，或者通过对原料诸如煤、石油、天然气或生物质的气化和随后从形成的合成气体中的提纯。

以电化学的方式从二氧化碳中生产一氧化碳同样是已知的并且特别地对于这样的应用来说表现出吸引力，即在这些应用中借助蒸汽重整的传统生产是过度设计的并且因此是不经济的。为此，例如可使用高温电解，该高温电解使用一个或几个固体氧化物电解池来执行。在这种情况下，根据下面的通用反应式在阳极侧形成氧并且在阴极侧形成一氧化碳：

CO₂→CO+¹/₂O₂ (1)

通常，在以电化学的方式生产一氧化碳时，在通过电解池的单程时，二氧化碳不会完全地转化成一氧化碳，因而通常将二氧化碳从电解时形成的粗气体中至少部分地分离出并且回馈至电解。

所阐述的以电化学的方式从二氧化碳中生产一氧化碳例如在WO 2014/154253A1、WO 2013/131778 A2、WO 2015/014527 A1和EP 2 940 773 A1中进行了描述。使用吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法分离电解时形成的粗气体同样在所述出版物中公开，然而并没有提供关于具体实施方案或者关于这些方法的组合的细节。从DE 102017 005 681 A1和WO 2018/228717A1中已知吸附分离和膜分离的组合，然而在其中所公开的分离顺序与本发明的不同。

在固体氧化物电解池中，除了二氧化碳还可使水经受电解，从而使得可形成包含氢和一氧化碳的合成气体。在这方面的细节例如在由Foit等人所著Angew.Chem.2017(129)，5488-5498，DOI:10.1002/ange.201607552的文章中提供。此类方法也可在本发明的上下文中使用。

还可行的是，借助对含水电解质进行低温电解以电化学的方式从二氧化碳中生产一氧化碳。在这种情况下，普遍会发生以下反应：

CO₂+2e^-+2M⁺+H₂O→CO+2MOH (2)

2MOH→¹/₂O₂+2M⁺+2e^- (3)