DE102020000937A1

DE102020000937A1 - Verfahren und Anlage zur Bereitstellung eines Industrieprodukts unter Verwendung von Sauerstoff

Info

Publication number: DE102020000937A1
Application number: DE102020000937.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Hentschel; Andreas Peschel; Nicole Schödel
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Herstellung eines Industrieprodukts (P) unter Verwendung von Sauerstoff, wobei der Sauerstoff in einem Feedgas (F) einem Industrieprozess (I) zur Herstellung des Industrieprodukts (P) zugeführt und in dem Industrieprozess (I) in einer Oxidationsreaktion verwendet wird. Hierbei ist vorgesehen, dass als das Feedgas (F) ein Gasgemisch verwendet wird, das unter Verwendung einer Kohlendioxidelektrolyse (E) bereitgestellt wird und neben dem Sauerstoff zumindest Kohlendioxid enthält. Eine entsprechende Anlage ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Industrieprodukts unter Verwendung von Sauerstoff und eine entsprechende Anlage gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Kohlenmonoxid kann mittels einer Reihe unterschiedlicher Verfahren hergestellt werden, beispielsweise zusammen mit Wasserstoff durch Dampfreformierung von Erdgas und anschließende Aufreinigung aus dem gebildeten Synthesegas, oder durch Vergasung von Einsatzstoffen wie Kohle, Erdgas, Erdöl oder Biomasse und anschließende Aufreinigung aus dem gebildeten Synthesegas.
Die elektrochemische Herstellung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid ist ebenfalls bekannt und erscheint insbesondere für Anwendungen attraktiv, in denen die klassische Herstellung mittels Dampfreformierung überdimensioniert und damit unwirtschaftlich ist, oder wenn eine Reduzierung des Kohlendioxid-Fußabdrucks bei der Kohlenmonoxidherstellung gewünscht ist.
Zur elektrochemischen Herstellung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid kann insbesondere eine Hochtemperaturelektrolyse, die unter Verwendung einer oder mehrerer Festoxidelektrolysezellen durchgeführt wird, zum Einsatz kommen. Hierbei bilden sich Sauerstoff auf der Anodenseite und Kohlenmonoxid auf der Kathodenseite gemäß folgender Reaktionsgleichung: CO₂→ CO + ½ O₂ (1)
Die erläuterte elektrochemische Herstellung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid ist beispielsweise in der WO 2014/154253 A1 , der WO 2013/131778 A2 , der WO 2015/014527 A1 und der EP 2 940 773 A1 beschrieben.
Die elektrochemische Herstellung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid ist auch mittels Niedertemperaturelektrolyse an wässrigen Elektrolyten möglich. Hierbei laufen folgende Reaktionen ab: CO₂ + 2e^- + 2M⁺ + H₂O →CO + 2 MOH (2) 2 MOH → ½O₂ + 2M⁺ +2e^- (3)
Bei der Niedertemperaturelektrolyse wird eine Membran eingesetzt, durch welche die gemäß Reaktionsgleichung 2 benötigten bzw. gemäß Reaktionsgleichung 3 gebildeten positiven Ladungsträger (M⁺) von der Anoden- auf die Kathodenseite diffundieren. Im Gegensatz zur Hochtemperatur-Elektrolyse erfolgt der Transport der positiven Ladungsträger hier nicht in Form von Sauerstoffionen, sondern beispielsweise in Form von positiven Ionen des verwendeten Elektrolytsalzes (eines Metallhydroxids, MOH). Ein Beispiel für ein entsprechendes Elektrolytsalz kann Kaliumhydroxid sein. In diesem Fall handelt es sich bei den positiven Ladungsträgern um Kaliumionen.
Weitere Ausführungsformen der Niedertemperaturelektrolyse umfassen beispielsweise die Verwendung von Protonenaustauschmembranen, durch die Protonen wandern, oder von sogenannten Anionenaustauschmembranen. Unterschiedliche Varianten sind beispielsweise bei Delacourt et al., J. Electrochem. Soc. 2008, 155, B42-B49, DOI: 10.1149/1.2801871, beschrieben.
In entsprechenden Kohlendioxidelektrolysen kann auch Wasser in an sich bekannter Weise elektrolysiert werden. In diesem Fall spricht man von einer Koelektrolyse. An der Kathode wird in derartigen Verfahren auch Wasserstoff, an der Anode weiterer Sauerstoff gebildet. Auch eine Koelektrolyse kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung jederzeit eingesetzt werden.
Generell kann in dem anodenseitig gebildeten Gas (Anodengas) sowohl bei der Hochtemperatur- als auch der Niedertemperaturelektrolyse neben Sauerstoff auch Kohlendioxid vorliegen. Bei der Hochtemperaturelektrolyse ist dies insbesondere dann der Fall, wenn Kohlendioxid als Spülgas verwendet wird um beispielsweise eine Verunreinigung des Kohlenmonoxidprodukts mit Stickstoff zu verhindern, was der Fall wäre, wenn Luft als Spülgas genutzt würde. Bei der Niedertemperaturelektrolyse ergibt sich die Anwesenheit von Kohlendioxid im Anodengas durch die Verwendung einer alkalischen Membran oder eines alkalischen Elektrolyten, wodurch Kohlendioxid von der Kathodenseite, auf welcher Kohlendioxid eingespeist wird, durch das Carbonatgleichgewicht auf die Anodenseite „gepumpt“ wird. Dies ist deshalb der Fall, weil zur Erhaltung der lonenbilanz der anodenseitige und der kathodenseitige Elektrolyt nach der chemischen Reaktion gemischt und wieder auf beide Halbzellen zurückgeführt werden. Dabei werden Karbonate an der Anode zu Kohlendioxid oxidiert. Ein unerwünschter Kohlendioxidtransport auf die Anodenseite kann aber auch über physikalisch gelöstes Kohlendioxid entstehen wenn die Kohlendioxidelektrolyse bei hohem Druck betrieben wird.
Entsprechende Gemische sind aufwendig zu trennen und werden daher im Gegensatz zu dem gebildeten (Haupt-) Zielprodukt Kohlenmonoxid herkömmlicherweise nicht genutzt, sondern verworfen.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, auch das Anodengas einer entsprechenden Hochtemperatur- oder Niedertemperaturelektrolyse von Kohlendioxid vorteilhaft nutzbar zu machen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines Industrieprodukts unter Verwendung von Sauerstoff und eine entsprechende Anlage gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Alle im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendeten Angaben über Anteile an Gemischen beziehen sich jeweils auf den Volumenanteil.
Unter einem Anodengas wird hier jeweils das an einer Anode gebildete Gasgemisch in einer Hoch- oder Niedertemperaturelektrolyse der eingangs erläuterten Art verstanden. Dieses Gas enthält insbesondere Sauerstoff und Kohlendioxid. Es kann jedoch auch andere Gaskomponenten umfassen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführte Elektrolyse kann unter Verwendung einer oder mehrerer Elektrolysezellen, eines oder mehrerer Elektrolysatoren mit jeweils einer oder mehreren Elektrolysezellen oder einer oder mehreren anderen zur Elektrolyse geeigneter baulicher Einheiten durchgeführt werden. Diese ist oder sind sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere zur Durchführung einer Hoch- oder Niedertemperaturelektrolyse eingerichtet, wie sie eingangs erläutert wurden.
Kern der vorliegenden Erfindung ist die Kopplung einer Hoch- oder Niedertemperaturelektrolyse von Kohlendioxid mit einem Industrieprozess, der den in der Elektrolyse in einem Anodengas gebildeten Sauerstoff nutzen kann, ohne dass aus dem Anodengas das vorhandene Kohlendioxid abgetrennt werden muss.
Insgesamt schlägt die vorliegende Erfindung dabei ein Verfahren zur Herstellung eines Industrieprodukts unter Verwendung von Sauerstoff vor, wobei der Sauerstoff in einem Feedgas einem Industrieprozess zur Herstellung des Industrieprodukts zugeführt und in dem Industrieprozess in einer Oxidationsreaktion verwendet wird. Der Sauerstoff wird hier also insbesondere als Oxidationsmittel genutzt bzw. er nimmt an einer entsprechenden Oxidationsreaktion teil. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als das Feedgas ein Gasgemisch verwendet wird, das unter Verwendung einer Kohlendioxidelektrolyse bereitgestellt wird und neben dem Sauerstoff zumindest Kohlendioxid enthält. Weitere Details wurden bereits zuvor erläutert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei insbesondere auf eine Trennung des in der Kohlendioxidelektrolyse bereitgestellten Gasgemischs, d.h. des Anodengases, verzichtet werden. Der Industrieprozess kann dabei derart ausgewählt werden, dass er von dem vorhandenen Kohlendioxid profitiert, d.h. dass er dieses als Edukt oder zumindest als Inertgas nutzt, oder dass er zumindest von dem vorhandenen Kohlendioxid nicht negativ beeinflusst wird.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auf eine Trennung von Kohlendioxid und Sauerstoff in dem Anodengas verzichtet werden. Es versteht sich jedoch, dass andere, insbesondere einfacher abzutrennende Komponenten, beispielsweise Wasser, entfernt werden können. As das Feedgas wird also vorteilhafterweise ein zumindest hinsichtlich seiner relativen Gehalte an Sauerstoff und Kohlendioxid unveränderter Teil eines Anodengases der Kohlendioxidelektrolyse bereitgestellt. Dies schließt die Abtrennung anderer Komponenten nicht aus.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann hingegen auch auf jegliche Abtrennung verzichtet werden, d.h. als das Feedgas kann eine in ihrer stofflichen Zusammensetzung gegenüber dem Anodengas unveränderte Teilmenge des Anodengases oder das gesamte Anodengas bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren apparativ besonders einfach gestaltet werden.
Wie erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Kohlendioxidelektrolyse als Hochtemperaturelektrolyse durchgeführt werden. Die Elektrolyse kann in diesem Fall insbesondere unter Verwendung einer oder mehrerer Festoxidelektrolysezellen durchgeführt werden. Zu weiteren Details sei auf die obigen Erläuterungen und die zitierte Fachliteratur ausdrücklich verwiesen.
Wird eine Hochtemperaturelektrolyse durchgeführt, weist deren Anodengas und damit auch das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Feedgas insbesondere ein Verhältnis von Kohlendioxid zu Sauerstoff von 1:2 bis 2:1 auf.
Wie ebenfalls erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Kohlendioxidelektrolyse alternativ aber auch als Niedertemperaturelektrolyse, insbesondere unter Einsatz einer Protonenaustauschmembran und eines Elektrolytsalzes in wässriger Lösung, insbesondere eines Metallhydroxids, durchgeführt werden. Grundsätzlich kann die Niedertemperaturelektrolyse unter Verwendung unterschiedlicher flüssiger Elektrolyten, beispielsweise auf wässriger Basis, insbesondere mit Elektrolytsalzen, auf Polymerbasis, auf organischer Lösemittelbasis, auf Basis ionischer Flüssigkeiten oder in anderen Ausgestaltungen durchgeführt werden.
Wird eine Niedertemperaturelektrolyse durchgeführt, weist deren Anodengas und damit auch das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Feedgas insbesondere ein Verhältnis von Kohlendioxid zu Sauerstoff von 4:1 bis 2:1 oder weniger auf.
Bei der Niedertemperaturelektrolyse erfolgt typischerweise aufgrund der Anwesenheit von Wasser, insbesondere als Bestandteil des Elektrolyten, stets eine gewisse, je nach Ausgestaltung des Verfahrens variable, Bildung von Wasserstoff. Auch bei der Hochtemperaturelektrolyse kann eine Bildung von Wasserstoff erfolgen, sei es durch Anwesenheit von Wasserdampf als Verunreinigung in den eingesetzten Rohstoffen oder durch gezielte Zugabe von Wasser zur Elektrolyse. Auch eine gezielte Koelektrolyse von Kohlendioxid und Wasser kann vorgenommen werden. Wenn Wasser(-dampf) als Spülgas genutzt wird, kann es auch im Anodengas enthalten sein und, wie erwähnt, entweder aus dem Anodengas zur Bereitstellung des Feedgases abgetrennt oder mit diesem in den Industrieprozess überführt werden.
Zur Einstellung der Temperatur in der Kohlendioxidelektrolyse und/oder in anderen zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens eingesetzten Verfahrensschritten können Wärmetauscher und/oder andere Heizgeräte bzw. Kühlgeräte eingesetzt werden. Entsprechende Wärmetauscher können dabei besonders vorteilhaft insbesondere so ausgeführt sein, dass ein Gemisch, das einen Verfahrensschritt verlässt, seine Wärmeenergie auf ein Gemisch, das dem Verfahrensschritt zugeführt wird, überträgt („Feed-Effluent Heat Exchanger“).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Industrieprozesse eingesetzt werden, wobei sich die Auswahl nach den oben formulierten Kriterien richtet. Insbesondere kann der Industrieprozess im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einem Stahlwerksprozess, bei dem der Sauerstoff in einen Hochofen zur Umsetzung von Koks verwendet wird, einem Oxyfuelprozess, in dem der Sauerstoff zur sauerstoffunterstützten Verbrennung eines Brennstoffs verwendet wird, einem Biogasverarbeitungsprozess, in dem Sauerstoff zur Umsetzung von Schwefelwasserstoff verwendet wird, einem Syntheseprozess, in dem das Feedgas als Gemisch aus einem Oxidationsgas und einem Inertgas verwendet wird, einem Partialoxidations- oder autothermen Reformierungsprozess, in dem das Feedgas als Sauerstofflieferant verwendet wird, einem Claus-Prozess zur Herstellung von elementarem Schwefel, und einem Ammoniakoxidationsverfahren ausgewählt sein.
In einem Stahlwerksprozess an sich dem Fachmann bekannter Art kann das Feedgas insbesondere zumindest teilweise als Ersatz für Luft in einem Hochofen verwendet werden. Das in dieser Ausgestaltung der Erfindung entstehende Hochofengas enthält weniger oder keinen Stickstoff und kann auf diese Weise wesentlich effizienter weiterverwendet werden. Gegebenenfalls kann ein Teil von zur Trennung von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid verwendeten Verfahrensschritten dabei auch gemeinsam genutzt werden, und zwar für das Hochofengas einerseits und zur Trennung des Kohlenmonoxid und Kohlendioxid enthaltenden Kathodengases aus der Kohlendioxidelektrolyse. Auf diese Weise können in einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zusätzliche Apparate eingespart werden.
In einem Oxyfuelprozess bzw. einem Prozess, in dem eine sauerstoffunterstützte Verbrennung erfolgt, kann, wenn das Feedgas zur Bereitstellung des zur Verbrennung benötigten Sauerstoffs verwendet wird, eine üblicherweise vorgesehene Rückführung von Kohlendioxid in die Verbrennung unterbleiben. Aus einem Abgas abgetrenntes Kohlendioxid kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung stattdessen wieder in der Elektrolyse verwendet werden.
In einem Biogasverarbeitungsprozess wird herkömmlicherweise Sauerstoff zugegeben, um in der Vergärung entstehenden Schwefelwasserstoff durch geeignete Bakterien in elementaren Schwefel umzuwandeln. Das Kohlendioxid des Feedgases stört hierbei nicht, da Kohlendioxid auch in herkömmlichen Prozessen von gebildetem Methan abgetrennt wird, um letzteres in eine Pipeline einspeisen zu können. Zu Teilen kann das Kohlendioxid auch belassen werden.
In einem Syntheseprozess, beispielsweise zur Ethylenoxidherstellung, wird häufig Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet. Diese stellt aus Sicht des Syntheseprozesses ein Gemisch eines Oxidationsgases mit Inertgas dar. Anstelle von Luft kann daher das Feedgas verwendet werden, in welchem das Kohlendioxid anstelle des Luftstickstoffs ein Inertgas darstellt.
Verfahren zur partiellen Oxidation (POX) und autotherme Reformierungsprozesse sind bekannt. In beiden Fällen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Feedgas als Sauerstofflieferant verwendet werden. In einem entsprechenden Prozess gebildetes Synthesegas kann zusammen mit Kohlenmonoxid bzw. Synthesegas (bei einer Koelektrolyse) aus der Kohlendioxidelektrolyse verwendet werden.
Ferner eignen sich als Industrieprozesse zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise sauerstoffangereichert betriebene Claus-Prozesse zur Herstellung von elementarem Schwefel, Prozesse, in denen Ammoniak zu Salpetersäure oxidiert wird, und Prozesse zur Herstellung von Monoethylenglycol aus Synthesegas (STEG, Synthesis Gas to Ethylene Glycol).
Wie erwähnt, kann das Feedgas den Industrieprozess unter zumindest teilweiser Umsetzung des Sauerstoffs zu weiterem Kohlendioxid durchlaufen, wodurch ein Abgas erhalten wird, wobei das Abgas zumindest teilweise, beispielsweise auch in Form einer entsprechenden Fraktion nach einer Trennung, als Elektrolyseeinsatzgas in die Kohlendioxidelektrolyse zurückgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich, wie erwähnt, auch auf eine Anlage zur Herstellung eines Industrieprodukts unter Verwendung von Sauerstoff, mit Mitteln, die zur Durchführung eines Industrieprozesses zur Herstellung des Industrieprodukts eingerichtet sind, und mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, den Sauerstoff in einem Feedgas dem Industrieprozess zuzuführen und in dem Industrieprozess einer Oxidationsreaktion zu unterwerfen.
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Anlage durch Mittel aus, die zur Durchführung einer Kohlendioxidelektrolyse eingerichtet sind und Mittel, die dafür eingerichtet sind, als das Feedgas ein Gasgemisch zu verwenden, das unter Verwendung der Kohlendioxidelektrolyse bereitgestellt wird und neben dem Sauerstoff außerdem Kohlendioxid enthält.
Zu Merkmalen und Vorteilen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anlage sei ausdrücklich auf die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Ausgestaltungen verwiesen. Dies gilt auch für eine Anlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet ist, wie es zuvor in seinen Ausgestaltungen erläutert wurde.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, näher erläutert.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die das Verfahren 100 betreffenden Erläuterungen gelten für eine entsprechende Anlage in gleicher Weise.
Als wesentlicher Verfahrensschritt des Verfahrens ist eine Kohlendioxidelektrolyse E vorgesehen, die wie eingangs erläutert durchgeführt und als Hoch- oder Niedertemperaturelektrolyse ausgeführt werden kann.
Ein der Kohlendioxidelektrolyse E zugeführter kohlendioxidreicher Elektrolyseeinsatz M enthält Kohlendioxid. Auch weitere für die Elektrolyse benötigte Komponenten können zugegeben werden, sind aber der Übersichtlichkeit halber nicht veranschaulicht.
Das Kohlendioxid des Elektrolyseeinsatzes M wird in der Kohlendioxidelektrolyse E teilweise zu Kohlenmonoxid umgesetzt, welches von einer nicht gesondert bezeichneten Kathodenseite der Kohlendioxidelektrolyse E in ein Kathodengas C übergeht. Das Kathodengas C kann in beliebiger Weise aufbereitet werden. Eine oder mehrere Komponenten des Kathodengases C können danach beispielsweise einem entsprechenden Verbraucher B zugeführt werden. Die Behandlung und Verwendung des Kathodengases C ist weniger Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
An einer ebenfalls nicht gesondert bezeichneten Anodenseite der Kohlendioxidelektrolyse E wird ein Anodengas A erhalten, das im hier veranschaulichten Beispiel ungetrennt und vollständig als Feedgas F einem Industrieprozess I zugeführt wird. Wie erwähnt, kann auch eine Teilmenge des Anodengases A entsprechend verwendet werden. Insbesondere enthält das Feedgas F jedoch in dem Anodengas A enthaltenen Sauerstoff und in dem Anodengas A enthaltenes Kohlendioxid, die ungetrennt in das Feedgas F übergehen.
Der Industrieprozess I ist ein Prozess, der neben dem Sauerstoff in dem Anodengas A bzw. dem Feedgas F auch das Kohlendioxid nutzen kann oder zumindest durch die Anwesenheit von Kohlendioxid nicht beeinträchtigt wird. Beispiele für entsprechende Industrieprozesse I wurden zuvor erläutert.
In dem Industrieprozess I wird der in dem Feedgas F enthaltende Sauerstoff in einer Oxidationsreaktion verwendet und damit insbesondere zu weiterem Kohlendioxid umgesetzt. In dem Industrieprozess I wird unter Verwendung des Sauerstoffs ein Industrieprodukt P der zuvor erläuterten Art gebildet.
Wie erwähnt, durchläuft das Feedgas F also den Industrieprozess I unter zumindest teilweiser Umsetzung des Sauerstoffs zu weiterem Kohlendioxid. Auf diese Weise kann ein Abgas X erhalten werden. Dieses kann, wie hier in Form eines Recycles R veranschaulicht, zumindest teilweise als Teil des Elektrolyseeinsatzes M in die Kohlendioxidelektrolyse E zurückgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/154253 A1 [0005]
WO 2013/131778 A2 [0005]
WO 2015/014527 A1 [0005]
EP 2940773 A1 [0005]

Claims

Verfahren (100) zur Herstellung eines Industrieprodukts (P) unter Verwendung von Sauerstoff, wobei der Sauerstoff in einem Feedgas (F) einem Industrieprozess (I) zur Herstellung des Industrieprodukts (P) zugeführt und in dem Industrieprozess (I) in einer Oxidationsreaktion verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als das Feedgas (F) ein Gasgemisch verwendet wird, das unter Verwendung einer Kohlendioxidelektrolyse (E) bereitgestellt wird und neben dem Sauerstoff zumindest Kohlendioxid enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als das Feedgas (F) ein als hinsichtlich seiner relativen Gehalte an Sauerstoff und Kohlendioxid unveränderter Teil eines Anodengases (A) der Kohlendioxidelektrolyse (E) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als das Feedgas (F) eine in ihrer stofflichen Zusammensetzung unveränderte Teilmenge des Anodengases (A) oder das gesamte Anodengas (A) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Kohlendioxidelektrolyse (E) als Hochtemperaturelektrolyse durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Hochtemperaturelektrolyse unter Verwendung einer Festoxidelektrolysezelle durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Feedgas (F) ein Verhältnis von Kohlendioxid zu Sauerstoff von 1:2 bis 2:1 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kohlendioxidelektrolyse (E) als Niedertemperaturelektrolyse durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Niedertemperaturelektrolyse unter Verwendung einer Protonenaustauschmembran und/oder eines Diaphragmas und/oder eines Elektrolytsalzes in wässriger Lösung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Feedgas (F) ein Verhältnis von Kohlendioxid zu Sauerstoff von 4:1 bis 2:1 oder weniger aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Industrieprozess (I) ausgewählt ist aus - einem Stahlwerksprozess, bei dem der Sauerstoff in einen Hochofen zur Umsetzung von Koks verwendet wird, - einem Oxyfuel-Verfahren, in dem der Sauerstoff zur sauerstoffunterstützten Verbrennung eines Brennstoffs verwendet wird, - einem Biogasverarbeitungsprozess, in dem Sauerstoff zur Umsetzung von Schwefelwasserstoff verwendet wird, - einem Syntheseprozess, in dem das Feedgas (F) als Gemisch aus einem Oxidationsgas und einem Inertgas verwendet wird, - einem Partialoxidations- oder autothermen Reformierungsprozess, in dem das Feedgas (F) als Sauerstofflieferant verwendet wird, - einem Claus-Prozess zur Herstellung von elementarem Schwefel, - einem Ammoniakoxidationsverfahren.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Feedgas (F) den Industrieprozess (I) unter zumindest teilweiser Umsetzung des Sauerstoffs zu weiterem Kohlendioxid durchläuft, wodurch ein Abgas (X) erhalten wird, wobei das Abgas (X) zumindest teilweise als Elektrolyseeinsatzgas (A) in die Kohlendioxidelektrolyse (E) zurückgeführt wird.
Anlage zur Herstellung eines Industrieprodukts (P) unter Verwendung von Sauerstoff, mit Mitteln, die zur Durchführung eines Industrieprozesses (I) zur Herstellung des Industrieprodukts (P) eingerichtet sind, und mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, den Sauerstoff in einem Feedgas (F) dem Industrieprozess (I) zuzuführen und in dem Industrieprozess (I) in einer Oxidationsreaktion zu verwenden, gekennzeichnet durch Mittel, die zur Durchführung einer Kohlendioxidelektrolyse (E) eingerichtet sind und Mittel, die dafür eingerichtet sind, als das Feedgas (F) ein Gasgemisch zu verwenden, das unter Verwendung der Kohlendioxidelektrolyse (E) bereitgestellt wird und neben dem Sauerstoff Kohlendioxid enthält.
Anlage nach Anspruch 12, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.