[发明专利]用于生产含有一氧化碳的气体产物的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于生产气体产物(D)的方法(100,200)，所述气体产物(D)至少含有一氧化碳，在所述方法中至少使二氧化碳经历电解(10)，以获得至少含有一氧化碳和二氧化碳的粗气体(A)，并且所述粗气体(A)中含有的所述二氧化碳被部分或完全地回馈给所述电解(10)，其特征在于所述粗气体(A)部分或完全地经历吸附(20)，以获得所述气体产物(D)和残余混合物(E)，所述气体产物(D)相比于所述粗气体(A)富含一氧化碳并且缺乏二氧化碳，所述残余混合物(E)相比于所述粗气体(A)缺乏一氧化碳并且富含二氧化碳，并且所述残余混合物(E)至少部分地经历膜分离(30)，以获得作为保留物的第一气体混合物(B)和作为透过物的第二气体混合物(H)，所述第一气体混合物(B)与所述粗气体(A)或与所述粗气体(A)的经历了所述吸附(20)的部分一起被至少部分地回馈给所述吸附(20)，并且所述第二气体混合物(H)被至少部分地回馈给所述电解(10)。本发明还涉及对应的系统。

本发明涉及一种根据独立权利要求的各前序部分的用于生产气体产物的方法和系统，该气体产物至少含有一氧化碳。

背景技术

一氧化碳可以借助于一系列不同的方法生产，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提纯。除了生产一氧化碳或富含一氧化碳的气体混合物之外，本发明还涉及合成气体的生产，即一般来说气体产物的生产，这些气体产物可以至少含有一氧化碳，但也含有另外的、通常在合成气体中含有的成分，尤其地氢。

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尤其地对于这样的应用来说表现出吸引力，在这些应用中通过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，尤其地可以使用高温(HT)电解，该高温电解使用一个或多个固体氧化物电解池(SOEC)执行。在此，根据以下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)

一般来说，在以电化学的方式从二氧化碳中生产一氧化碳时，在通过(一个或多个)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，二氧化碳从电解期间形成的气体混合物中至少部分地分离出并且被回馈给电解。

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中描述。使用吸收、吸附、膜和低温分离法分离电解时形成的气体混合物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并且尤其地关于这些方法的组合的细节。

在固体氧化物电解池中，除了二氧化碳还可以使水经历电解，使得可以形成含有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，(2016)Angew.Chem.，DOI:10.1002/ange.201607552的文章中提供，该文章在交付排印前在网上发表。此类方法也可以在本发明的范围内使用并且在下文被称为HT共电解。

以电化学的方式从二氧化碳中生产一氧化碳借助于在水电解质上的低温(LT)电解也是可行的(本文也被称为LT共电解)。在此发生以下反应：

CO₂+2e^-+2M⁺+H₂O→CO+2MOH (2)

2MOH→1/2O₂+2M⁺+2e^-+H₂O (3)