[发明专利]用于卤素和一氧化碳电化学联合生产羰基化产物的方法和系统

说明书

技术领域

本公开总体涉及电化学反应领域，尤其涉及应用于羰基化反应的卤素和一氧化碳的电化学联合生产的方法和/或系统。

背景技术

在生产活动中，例如发电、运输以及生产，化石燃料的燃烧每年都会产生数十亿吨的二氧化碳。自二十世纪七十年代以来的研究表明，大气中二氧化碳浓度的增加可能就是全球气候变化的原因，例如海洋pH值的变化以及其它潜在的杀伤效应。世界各国，包括美国，都正在寻找减少二氧化碳排放的方法。

减排的机理是将二氧化碳转化为具有经济价值的物质，比如燃料和工业化学品。如果使用循环能源的能量转化二氧化碳，减少二氧化碳的排放和将可循环能源转化为可以被存储以备后用的化学形态都是有可能的。

优选实施例简述

本公开涉及一种用于生产一种含有阴极的电化学电池的第一区的第一产物以及含有阳极的所述电化学电池的第二区的第二产物的系统和方法。该方法可包括步骤：使所述第一区接触含有二氧化碳的阴极电解液；使所述第二区接触含有一循环反应物的阳极电解液；该方法进步包括在所述阳极和所述阴极之间施加一电势足以生产从所述第一区可恢复的一氧化碳和从所述第二区可恢复的卤素。

应当理解上述总的说明和以下的详细说明都为是该公开的典型例子和起解释作用的例子，并不必是限制本公开。作为包含在说明书中的一部分的附图解释本公开的实质。说明书与附图一起共同解释该公开的原理。

附图简要说明

通过参考下列附图，本领域技术人员可更好地理解本公开多个特点：

图1是本公开一个实施例的系统的框图；

图2是本公开另一个实施例的系统的框图；

图3是本公开一个附加实施例的系统的框图；

图4是本公开另一个附加实施例的系统的框图；

图5是本公开另一个附加的实施例的系统的框图；以及

图6是本公开另一个附加的实施例的系统的框图。

具体实施方式

将会详细介绍本公开的现有优选的实施方案，实施方案中的实施例通过附图阐明。

总体上参考图1-6，公开了电化学联合生产产物的系统和方法。可以预见的是产物的电化学联合生产可包括在电化学电池的阴极侧生产第一产物，例如将二氧化碳还原为一氧化碳，并电化学电池的阳极联合生产第二产物，例如卤素。

此外，本公开涉及一种系统和方法，利用电化学电池生产第一产物和在异氰酸酯生产过程中产生的作为中间体产物的第二产物。有利的是，在一个实施例中，系统和方法利用能够产生异氰酸酯，不产生中间体碳酰氯的电化学电池。一种用于生产第一产物和第二产物的方法可包括步骤：第一区与包括二氧化碳的阴极接触，以及第二区与包括循环反应物的阳极接触。所述第一产物产自于具有阴极的电化学电池的第一区，所述第二产物产自具有阳极的电化学电池的第二区。该方法可进一步包括在阳极和阴极之间施加足够电势以产生可自第一区可恢复的一氧化碳和自第二区可恢复的卤素。

本公开进一步涉及一种附加产物的生产，例如异氰酸酯或碳酸烷基酯，通过电化学电池产生的副产物与附加反应物的的进一步反应，所述副产物例如一氧化碳和卤素。可以预见的是， 将一氧化碳和卤素干燥至含水量以重量计小于0.10%的程度。附加反应物可包括胺、甲胺、丁胺、苯胺、联胺、二氨基甲苯、4,4′-亚甲基联苯胺、己二胺、间四甲基苯二甲胺和甲苯二胺中的至少一种以生成异氰酸酯，或者醇、甲醇和乙醇找那个的至少一种以生成碳酸盐，和循环反应物，例如卤化氢。循环反应物可作为一输入返回供给所述第二区。通过共同生产产物和避免碳酰氯的生成，本公开的系统和方法降低了高毒性和危险化学品的风险。如果形成了碳酰氯，将按要求处理并位于一个由电化学系统尺寸精确决定的比例，因此减少了与碳酰氯生产的相关危险。循环反应物的循环，例如HCl，有利于降低整个过程的能量需要，为二氧化碳还原为CO提供氢源，并且排除处理极强酸HCl的需要。

在公开的另一个实施例中，在碳酰氯与附加反应物的反应之前，系统和方法可用于在电化学电池的第二区生产。在另一个公开的实施例中，系统和方法被用于在电化学电池的第二区产生碳酰氯。产生的碳酰氯从第二区中提取得到，并且提取的碳酰氯可以通过随后用于储存和/或其他设备消耗和/或过程的端口。可以预见的是，电化学系统的性质允许应用于无需任何多余反应的碳酰氯需求量的生产和控制。