EP3485065A1 - Method for production of propanol, propionaldehyde and/or propionic acid from carbon dioxide, water and electrical energy - Google Patents

Method for production of propanol, propionaldehyde and/or propionic acid from carbon dioxide, water and electrical energy

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EP3485065A1
EP3485065A1 EP17761033.4A EP17761033A EP3485065A1 EP 3485065 A1 EP3485065 A1 EP 3485065A1 EP 17761033 A EP17761033 A EP 17761033A EP 3485065 A1 EP3485065 A1 EP 3485065A1
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EP
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electrolysis
propionaldehyde
propanol
reaction
propionic acid
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Withdrawn
Application number
EP17761033.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Schmid
Günter Schmid
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the manufacture ⁇ lung propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, are provided in which CO and C2H4 from electrolysis of CO2, and preferably also hydrogen is provided electrolytically ⁇ , and that CO and C2H4 H 2 to propanol and / or propionaldehyde and / or the CO and C2H4 with H 2 0 to
  • CO2 is converted to carbohydrates by photosynthesis. This temporally and on a molecular level spatially divided into many sub-steps process is very difficult to copy on an industrial scale.
  • the currently more efficient compared to pure photocatalysis way represents the electrochemical reduction of CO2.
  • a hybrid is the light-supported electrolysis or the electrically assisted under ⁇ photocatalysis. Both terms are synonymous to USAGE ⁇ , depending on the perspective of the viewer.
  • ⁇ driving electric power if necessary, photo assisted
  • CO 2 in an energetically higher quality product such as CO, CH 4, C 2 H 4 , etc.
  • Electrolysers with megawatt performance will be launched on the market.
  • An example of chemical precursors are propionaldehyde and propionic acid.
  • Propionaldehyde is usually obtained by hydroformylation of ethene / ethylene:
  • propanol provided ⁇ the, for example with [HCo (phosphine) (CO) 3] as a catalyst.
  • ethylene and H 2 and CO are usually produced from fossil sources.
  • ethylene is obtained from steam cracking of naphtha (1st crude oil distillate).
  • Hydrogen (H 2 ) can be obtained for example by the water gas shift reaction: CO + H 2 0 - * C0 2 + H 2 .
  • propionaldehyde and propionic acid can also be prepared by hydration of propene and then subsequent oxidation. Another method is the
  • Ethylene efficiencies can be achieved even at industrially relevant current densities above 150 mA / cm 2 .
  • small amounts of CO and / or significant amounts of H2 may still be incurred.
  • pure substances such as ethylene are to be obtained, the process thus possibly requires a further purification step.
  • processes are needed with which basic chemical building blocks such as propionaldehyde and propionic acid can be effectively recovered.
  • a synthesis process for propanol, propionaldehyde or propionic acid is described with as few stages and as low a temperature as possible. For easy elevated temperatures below 100 ° C, preferably below 80 ° C, even the waste heat of the electrolyzer can be used.
  • the present invention relates to a process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • the present invention relates in a wide ⁇ ren aspect, an apparatus for the production of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • At least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and or for the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
  • the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • FIG. 6 shows schematically an embodiment of a
  • FIG. 7 shows schematically an embodiment of a
  • Electrolysis plant for C0 2 reduction with gas diffusion electrode ⁇ Electrolysis plant for C0 2 reduction with gas diffusion electrode ⁇ .
  • FIG. 8 schematically shows the sequence of a process according to the invention for the propionaldehyde
  • the present invention relates to a process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • Propionaldehyde, and / or reaction of CO and C 2 H 4 with H 2 0 to propionic acid may be converted to propionaldehyde and / or propionic acid after storage by oxidation, if necessary.
  • the present method represents a very efficient example for the electrification of the chemical industry.
  • Electrification of the chemical industry in this case means that from CO 2 , H 2 0 and electricity (for electrolysis), in particular ⁇ electricity surpluses , preferably from erneuerba ⁇ ren sources raw materials in the chemical industry are manufactured.
  • the preparation of propanol and / or propionaldehyde is a prime example of this.
  • the C0 2 -Elektrolyseure lie ⁇ usually absent due to adverse reactions and Selekti ⁇ vmaschineen well below 100% gas mixtures, that really need to be purified for a sale and / or another use.
  • ethene can be produced electrolytically both from CO 2 and from CO, which can be obtained from CO 2 , so that a sequential sequence of the electrolyses is also possible, whereby at least part of the initially produced CO to C 2 H is reacted 4, or it may be a paral ⁇ Lele electrolysis of CO 2 take place at ethene and CO.
  • ethene can be produced simultaneously from CO and CO 2 , depending on the availability of different electrolyzers. It is Nor is it ruled out to use CO from external sources for electrolysis in addition to CO2, so there is an excess of CO in an external source.
  • the respective electrolysis of CO2 and / or CO is not limited and can be ⁇ Sonders suitable vonstatten obtained with one or more corresponding electrolytic cells or electrolysers.
  • An electrolysis process is particularly interesting since it is a one-step process may be in the from virtually worthless, climate-damaging CO2 or CO and with the help of electricity fuels or chemical raw materials won th ⁇ nen.
  • C2H4 is made from CO2 and / or CO according to certain embodiments by electrolysis on a copper-containing cathode comprising copper or copper.
  • a silver-containing cathode is used for CO production, which may for example also consist of Ag.
  • the intermediate CO can be run through, as shown in detail in DE 10 2016 200 858.7.
  • ethene and CO can take place in an electrolysis cell or an electrolysis device, whereby, for example, the cathode can also be exchanged alternately in order to produce different product gases, but can also be produced in two or more electrolysis cells or electrolysis devices.
  • the respective products obtained such as ethene and CO which may be present, for example, mixed in water or provided with moisture, can be suitably mixed before the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid.
  • Hydrogen can also be produced, for example, from an electrolysis of water on platinum-containing cathodes, but also often arises as a by-product in the electrolysis of CO 2 , as can be seen from Table 1 above, so that, if necessary, no separate H 2 -electrolyser is required.
  • Co produced, for example, on silver electrodes also contains small to substantial amounts of H 2 .
  • H 2 is thus provided by the electrolysis of CO 2 and / or an electrolysis of H 2 O.
  • the electrolysis of water is here, as well as the electrolysis of C0 2 , not particularly limited and may include conventional electrolysis of water.
  • the required cathode reactions for this purpose are, for example: Hydrogen: 2H 2 O + 2e " -> H 2 + 2 OH "
  • oxygen compounds produced as 0 2 peroxides such as peroxodisulfate whereby the synergy of the overall process is again awakestri ⁇ surfaces can be used for the oxidation of propanol and / or propionaldehyde to propionic acid.
  • This oxidation can take place in a second reactor of the devices according to the invention. From the propanol and / or propionaldehyde, therefore, propionic acid itself can be prepared by including the anodic reaction.
  • an oxygen species is thus also generated anodically in the process according to the invention during the electrolysis of the CO 2 , and the oxygen species can be converted to propionic acid with propanol and / or propionaldehyde.
  • the oxygen species is oxygen and / or a peroxide such as water peroxide or a peroxodisulfate.
  • the electrolysis methods and the electrolysis cells or electrolysis units / electrolysis units used for this purpose are not particularly limited.
  • the individual electrolyzers can be designed differently.
  • a hydrogen electrolyzer for example, those with a polymer electrolyte membrane, and / or alkali or chloroalkali electrolyzers are conceivable.
  • the electrolytes of the CO 2 electrolyzers contain alkali metal cations, more preferably Na + and / or K + .
  • alkali metal cations for example, carbonate, bicarbonate, sulfate, hydrogen sulfate and / or phosphates are preferred. These can be suitably selected depending on the anodic reaction.
  • the electrolytes may also contain or consist of additives such as ionic liquids.
  • FIGS. 1-5 show exemplary representations of a possible structure of an electrolysis cell, for example for the reduction of carbon dioxide or reduction of carbon monoxide, which can be used in the process according to the invention and the devices according to the invention, wherein their anodes and cathode regions can be combined as desired.
  • the electrolysis cell of an electrolysis device in the devices according to the invention which can be used in the method according to the invention, comprises at least one anode and one cathode, one of which, for example, can be designed as a gas diffusion electrode , and one
  • both the anode and the cathode are formed as a gas diffusion electrode.
  • the anode is formed as a gas diffusion electrode.
  • the cathode is designed as a gas diffusion electrode.
  • the cathode is designed such that it can implement carbon dioxide and / or carbon monoxide, for example, as a copper and / or silver-containing gas diffusion electrode.
  • the electrolysis cells used correspond, for example, to those which are shown schematically in FIGS. 1 to 5, wherein the figures show cells with membrane M, which may not be present in the devices according to the invention, but which according to certain embodiments is used and which has an anode space I. and can separate a cathode compartment II.
  • membrane M As a membrane is present, this is not particularly limited and adapted for example to the electrolysis, for example, the electrolyte and / or the anode and / or cathode reaction.
  • FIGS. 1 to 5 show examples of a possible cell arrangement.
  • a gas diffusion electrode may be used, for example as a cathode.
  • the cathode compartment II in FIGS. 1 and 2 is designed so that a catholyte is supplied from below and then leaves the cathode compartment II upwards.
  • the catholyte can also be supplied from above, as for example with falling film electrodes.
  • the oxidation of a substance takes place in the anode compartment I, the conces- from below, for example with an anolyte leads, and the anolyte with the product of the oxidation then leaves the anode compartment.
  • a reaction gas such as Koh ⁇ dioxide and / or carbon monoxide can be prepared by and / or along a cathode, for example, a gas diffusion electrode, for example, the cathode K, conveyed here in the cathode space II in order to reduce be exemplified as in Figure 1 (in Hinterström Anlagen, so the cathode is designed as a gas diffusion electrode) or in the flow-through mode in Figure 2 (with Gasdiffusionselekt- rode).
  • Figure 1 in Hinterström horr, so the cathode is designed as a gas diffusion electrode
  • Figure 2 with Gasdiffusionselekt- rode
  • FIGS. 1 and 2 the spaces I and II are separated by a membrane M.
  • Anolytseite a structure as provided in Figure 3.
  • hybrid forms or other configurations of the exemplified electrode spaces are also conceivable.
  • embodiments without membrane are also conceivable.
  • the cathode side is also conceivable.
  • Electrolyte and the anode-side electrolyte thus be identical, and the electrolysis cell / electrolysis unit may possibly make do without membrane, but preferably a membrane for gas separation is present. However, it is thus not excluded that the electrolytic cell has such a membrane in such embodiments, but this is associated with additional costs ⁇ to the membrane as well as the applied voltage. Catholyte and anolyte can be mixed outside the electrolytic cell optionally again ⁇ to.
  • FIG. 5 corresponds to the structure of FIG. 4, the gas supply G taking place here in the backflow mode and the starting material and product passages E and P being shown.
  • Figures 1 to 5 are schematic representations. The electro ⁇ lysezellen of Figures 1 to 5 can also be assembled into mixed variants.
  • the Ano ⁇ denraum than PEM-type cell as performed in Figure 3 may be, while the cathode compartment consists of a half-cell containing a certain volume of electrolyte between the membrane and electrode, as shown in FIG. 1
  • the membrane can also be configured as a multilayer, so that separate supply of anolyte or catholyte is made possible. Separating effects are in aqueous electrolytes, for example by the
  • the membrane may be an ion-conducting membrane, or a separator containing only a mechanical separation, e.g. Gas separation, causes and is permeable to cations and anions.
  • a gas diffusion electrode By using a gas diffusion electrode, it is mög ⁇ Lich to establish a three-phase electrode. For example, a gas can be guided from behind to the front side of the electrically active electrode to carry out an electrically ⁇ chemical reaction there. According to certain embodiments, the gas diffusion electrode may also only
  • gas diffusion electrodes eg for high current densities, can thus operate in two fundamentally different operating modes:
  • a gas such as CO 2 and / or CO is forced through the cathode.
  • a gas such as CO 2 and / or CO flows behind the cathode before ⁇ .
  • FIG. 6 An exemplary electrolysis device for C0 2 electrolysis is shown in Figure 6, is analog but also example ⁇ way for CO electrolysis conceivable.
  • Catholyte circuit 20 is shown in the figure. Anodenseits water is supplied with ElektrolytZu instrumentsn 12 via an inlet 11 in an electrolyte reservoir. However, it is not excluded that water in addition to or instead of the inlet 11 at another point of
  • Anolyte circuit 10 is supplied, since according to Figure 6, the electrolyte reservoir 12 can also be used for gas separation. Water / electrolyte is ge into the anode compartment pumps ⁇ means of the pump 13 where it is oxidized from the electrolyte reservoir 12th The product is then pumped back into the electrolyte reservoir 12, where it can be discharged into the product gas container 26. Via a product gas outlet 27, the product gas can be taken from the product gas container 26. Of course, the separation of the product gas can also be done elsewhere. It turns out thus an anolyte circuit 10, since the electrolyte is also guided on the anode side in a circle.
  • cathode side 20 is in the catholyte as a carbon dioxide dioxide via a C0 2 ⁇ inlet 22 is introduced into a electrolyte reservoir 21, where it is for example dissolved physika ⁇ lisch.
  • a pump 23 this solution is brought into the cathode compartment, where the carbon dioxide is reduced at the Ka ⁇ method K, for example, CO to a silver cathode.
  • An optional further pump 24 then pumps the solution obtained at the cathode K containing CO to a gas separation vessel 25 where the product gas containing CO can be discharged into a product gas tank 26.
  • the product gas can be taken from the product gas container 26 via a product gas outlet 27.
  • the electrolyte is in turn pumped from the gas separation vessel back to the electrolyte reservoir 21 where carbon dioxide can be added again.
  • a catholyte circuit 20 wherein the individual device components of the catholyte circuit 20 can also be arranged differently, for example by the gas separation already taking place in the cathode compartment.
  • ⁇ gas separation and gas saturation are preferably carried out separately that is, in one of the containers, the electrolyte is saturated with CO 2, and then pumped as a solu- tion without gas bubbles through the cathode chamber.
  • the gas exiting from the cathode compartment there is a predominant amount of CO because CO 2 remains in solution itself, as it has been consumed, and thus the concentration in the electrolyzer ⁇ th is somewhat lower.
  • the electrolysis takes place in FIG. 6 by adding current via a current source (not shown).
  • anolyte circuit 10 and catholyte 20 valves be incorporated 30 which are controlled by a not Darge ⁇ easily control means and thus the supply drove anolyte and catholyte to the anode or cathode control, whereby the supply is carried out with variable pressure and product gas can be flushed out of the respective electrode cells.
  • valves 30 are in the figure before the inlet in the
  • Electrolysis cell shown can also be provided, for example, after the outlet of the electrolytic cell and / or at other locations of the anolyte 10 or catholyte circuit 20. Also, for example, a valve 30 in
  • a gas mixture can be obtained, which is suitable as the starting gas for the production of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid or their esters.
  • the product gas from the electrolysis in particular the C0 2 electrolysis, before being supplied to the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid purified by a gas scrubbing, which is not particularly ⁇ be limited.
  • the devices according to the invention thus comprise, according to certain embodiments, one or more gas scrubbers, which between the electrolysis devices, in particular the first and optionally second (CO 2 -) Electrolysis devices, and the first reactor are provided for the implementation.
  • the reaction of CO and carried C2H 4 with H 2 to propanol, propionaldehyde and / or the reaction of the CO and C2H4 propionic restricts with H 2 0 not particularly be ⁇ and, according to known methods.
  • the respective reactions take place in water, which can already be used as a solvent during the electrolysis, so that no separation of CO, C2H4 and / or H 2 from the water must take place before the reaction.
  • each reaction is also the first reactor used to, in particular in the invention shown SEN devices not particularly limited.
  • the reaction of CO and C2H4 with H 2 takes place by a hydroformylation reaction.
  • the reaction of CO and C2H4 with H 2 O takes place by a hydrocarboxylation reaction, for example using nickel carbonyl as the catalyst.
  • the hydroformylation is an ideal application for a ethene electrolyser with the experimentally achieved product gas composition, as well as the "by-products" are needed. Since ethene, CO and H 2 equimolar required ⁇ to, they will be in accordance with certain embodiments of accession to additionally play as the product gas stream of ethene
  • Electrolyzer supplements For this example, a CO2 and / or CO and possibly a water electrolyzer can be used. Depending on the designing and catalyst selectivity, the output may be derived ⁇ gas mixture for the hydroformylation of one or the combination of two or even three electrolyzers.
  • the gas is saturated with water so that aqueous electrolytes are used in the respective electrolysis.
  • the Rh complex acting as a catalyst is dissolved in an aqueous phase. Since the produced aldehydes do not completely mix with water, the product separates at least partially as a second phase .
  • the starting materials are gaseous. Therefore, this process can be operated continuously. This makes it particularly suitable for coupling with electrolysis systems, since electrolysers usually operate continuously. Accordingly, no complicated intermediate storage of the educt gases is necessary in the proposed coupling.
  • Propionaldehyde is usually in the range of 60-80 ° C.
  • this reaction can be, for example, at least partially or completely with the waste heat of the electrolyzer be ⁇ driven.
  • This temperature profile even allows ge ⁇ Switzerlandss certain embodiments, the distillation of the
  • Propionaldehyds (boiling point 49 ° C).
  • the waste heat of the electrolyte ⁇ seurs is therefore sufficient, if necessary, to operate the hydroformylation reactor and separate the propionaldehyde by distillation.
  • Analogous considerations can be used in the production of propanol. are dripped, are required in accordance with at least two equivalents ⁇ quiva ⁇ H 2.
  • Electrolyzers are operated.
  • waste heat from the electrolysis of CO 2 is used in the hydroformylation reaction, the production of propanol, and / or the hydrocarboxylation reaction.
  • a waste heat of the electrolyzer or the electro ⁇ lyseure can be used for the mentioned methods for the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, for example at slightly elevated temperatures below 100 ° C, preferably below 90 ° C, more preferably below 80 ° C. ,
  • R is a substituted or unsubstituted, e.g. unsubstituted, organic radical of 1 to 20, e.g. 1 to 6, 1 to 4 or 1 to 2 C atoms, for example, a substituted or unsubstituted, e.g. unsubstituted, alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl radical of 1 to 20, e.g. 1 to 6, 1 to 4 or 1 to 2 C atoms.
  • the substituents are not limited insofar as they are not interfered with in the reaction, and may be, for example, halo, -OH, etc.
  • an apparatus for producing propionic acid esters comprising:
  • At least one first reactor for reacting the CO and C2H4 with ROH to propionic acid ester such as
  • a device for producing propionic acid esters comprising:
  • At least one first reactor for reacting the CO and C2H4 with ROH to propionic acid ester, wherein ROH is again as defined above.
  • the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • At least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for ⁇ tion of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
  • an electrolysis cell in such a construction, it is possible, for example, for an electrolysis cell to be operated with alternating cathodes in order to produce different product gases, but this has an intermediate effect. Storage of product gases required, or it is possible to operate an electrolysis with multiple electrolysis cells, which can for example work in parallel, for example, the number of different Elek- rolysis cells can be adjusted to a nearly ideal
  • the first electrolyzer ⁇ se acquired at least one electrolytic cell with a Ka ⁇ Thode on which copper comprises or consists thereof and at least one electrolysis cell having a cathode, wel ⁇ surface comprises a metal or consists thereof, which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, before ⁇ Trains t Ag.
  • a Ka ⁇ Thode on which copper comprises or consists thereof and at least one electrolysis cell having a cathode, wel ⁇ surface comprises a metal or consists thereof, which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, before ⁇ Trains t Ag.
  • the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
  • At least one second device for the electrolysis Elect ⁇ rolyse of CO2 to CO which is designed to produce CO by electrolysis of CO2;
  • At least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for ⁇ tion of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
  • a subsequent oxidation of propanol and / or propionaldehyde with anodically produced oxygen to propionic acid in egg ⁇ nem suitable reactor may optionally take place.
  • CO and ethylene - can be prepared in parallel in different electrolysis means whereby the efficiency of the invention shown SEN method may increase when carrying out in such an apparatus - for example, from ethylene CO.
  • the first electrolyzer ⁇ se a cathode, which comprises copper or consists thereof
  • the second electrolysis device includes a cathode comprising a metal or it be ⁇ is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, preferably Ag.
  • a cathode comprising a metal or it be ⁇ is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, preferably Ag.
  • devices according to the invention further comprises at least a third electrolyzer ⁇ se tattoo which is adapted to provide H 2 by electrolysis of C0 2 and / or CO and / or electrolysis of H 2 0th
  • a suitable mixture for the hydroformylation and / or propanol production can be produced with high efficiency.
  • a hydroformylation reaction a reaction for the production of propanol, or a hydrocarboxylation reaction can be carried out in the apparatus according to the invention, the first reactor not being particularly limited here.
  • the devices according to the invention can comprise at least one heat conduction which is designed to supply waste heat from the electrolysis of CO 2 to the first reactor.
  • a corresponding heat conduction can also provide waste heat from other electrolysis devices, such as a CO and / or H 2 0 electrolysis.
  • Such heat conduction can also be used to supply waste heat to a second reactor for conversion. tion of propanol and / or propionaldehyde be provided to propionic acid.
  • the heat pipes are not particularly limited. Instead of heat pipes, a direct contact between a respective (first, second and / or third) electrolysis device and a respective (first and / or second) reactor may be provided.
  • the devices of the invention comprise a second reactor for reacting propanol and / or propionaldehyde to propionic acid, which is designed to propanol and / or propionaldehyde to
  • this reactor is not particularly limited insofar as it permits the corresponding reaction, for example, oxidation.
  • the inventive method can be carried out.
  • the respective electrolysis devices and reactors correspond, for example, to those mentioned in connection with the process according to the invention.
  • the device according to the invention may comprise further constituents which are present in an electrolysis plant or electrolysis device, that is to say in addition to the current source for the electrolysis various cooling and / or heating devices , etc., as well as constituents of a reactor such as cooling and / or heating devices, as well as connections between the electrolysis devices and reactors, for example in the form of tubes, etc.
  • these other components of the device such as an electrolysis system, are not limited and may be suitably provided.
  • the present invention provides a highly integrated, ener ⁇ tically tuned process for the preparation of
  • Propionaldehyde and propionic acid without fossil fuels and high-temperature processes ready. Since all required components can be generated electrochemically from CO2, the process is independent of fossil carbon sources. The energy input is also mainly concentrated in the electrochemical steps, which significantly increases the energy efficiency. Last but not least is obtained from the energy and worthless Cl component of CO2 jeseiti ⁇ ger C3 block. An Etyhlen / CO / H 2 mixture would not be salable without costly separation, while the C3 derivatives from the combined process, constitute a directly salable product.

Abstract

The invention relates to a method for production of propanol, propionaldehyde, and/or propionic acid, wherein CO and C2H4 are provided from electrolysis of CO2, and preferably hydrogen is also electrolytically provided, and the CO and C2H4 is converted with H2 to propanol and/or propionaldehyde and/or the CO and C2H4 are converted with H2O to propionic acid.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure aus Kohlendioxid, Wasser und elektri- scher Energie Process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid from carbon dioxide, water and electrical energy
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel¬ lung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, bei dem CO und C2H4 aus einer Elektrolyse von CO2 bereitgestellt werden, und bevorzugt auch Wasserstoff elektrolytisch bereit¬ gestellt wird, und das CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd und/oder das CO und C2H4 mit H20 zu The present invention relates to a method for the manufacture ¬ lung propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, are provided in which CO and C2H4 from electrolysis of CO2, and preferably also hydrogen is provided electrolytically ¬, and that CO and C2H4 H 2 to propanol and / or propionaldehyde and / or the CO and C2H4 with H 2 0 to
Propionsäure umgesetzt werden. Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wird momentan etwa 80% des weltweiten Energiebedarfs gedeckt. Durch diese Verbrennungsprozesse wurden im Jahr 2011 weltweit circa Propionic acid are reacted. The burning of fossil fuels currently covers about 80% of global energy needs. As a result of these incineration processes in 2011, worldwide approx
34.032,7 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid (C02) in die At¬ mosphäre emittiert. Diese Freisetzung ist der einfachste Weg, auch große Mengen an C02 (Braunkohlekraftwerke über 50000t pro Tag) zu entsorgen. 34,032.7 million tons of carbon dioxide (C0 2) emitted into the At ¬ phere. This release is the easiest way to dispose of even large amounts of C0 2 (lignite power plants over 50,000 tons per day).
Die Diskussion über die negativen Auswirkungen des Treibhausgases CO2 auf das Klima hat dazu geführt, dass über eine Wie- derverwertung von CO2 nachgedacht wird. Thermodynamisch gese¬ hen liegt CO2 sehr niedrig und kann daher nur schwer wieder zu brauchbaren Produkten reduziert werden. The discussion about the negative effects of the greenhouse gas CO2 on the climate has led to a reflection on the reuse of CO2. Thermodynamic sailed ¬ hen is very low CO2, and can therefore hardly be reduced again to useful products.
In der Natur wird das CO2 durch Photosynthese zu Kohlenhydra- ten umgesetzt. Dieser zeitlich und auf molekularer Ebene räumlich in viele Teilschritte aufgegliederte Prozess ist nur sehr schwer großtechnisch kopierbar. Den im Vergleich zur reinen Photokatalyse momentan effizienteren Weg stellt die elektrochemische Reduktion des CO2 dar. Eine Mischform ist die lichtunterstütze Elektrolyse bzw. die elektrisch unter¬ stützte Photokatalyse. Beide Begriffe sind synonym zu verwen¬ den, je nach Blickwinkel des Betrachters. Wie bei der Photosynthese wird bei diesem Prozess unter Zu¬ fuhr von elektrischer Energie (ggf. photounterstützt), welche aus regenerativen Energiequellen wie Wind oder Sonne gewonnen wird, CO2 in ein energetisch höherwertiges Produkt (wie CO, CH4, C2H4, etc.) umgewandelt. Die bei dieser Reduktion erforderliche Energiemenge entspricht im Idealfall der Verbren¬ nungsenergie des Brennstoffes und sollte nur aus regenerati¬ ven Quellen stammen. Eine Überproduktion von erneuerbaren Energien steht jedoch nicht kontinuierlich zur Verfügung, sondern momentan nur zu Zeiten mit starker Sonneneinstrahlung und kräftigem Wind. Dies wird sich mit dem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energie jedoch in naher Zukunft weiter verstärken . Derzeit wird die Elektrifizierung der chemischen Industrie diskutiert. Dies bedeutet, dass chemische Grundstoffe oder Treibstoffe bevorzugt aus CO2 (CO) , H20 unter Zuführung über¬ schüssiger elektrischer Energie bevorzugt aus regenerativen Quellen hergestellt werden sollen. In der Einführungsphase einer solchen Technologie wird angestrebt, dass der ökonomi¬ sche Wert eines Stoffes deutlich größer ist als sein Heizwert (Brennwert) . In nature, CO2 is converted to carbohydrates by photosynthesis. This temporally and on a molecular level spatially divided into many sub-steps process is very difficult to copy on an industrial scale. The currently more efficient compared to pure photocatalysis way represents the electrochemical reduction of CO2. A hybrid is the light-supported electrolysis or the electrically assisted under ¬ photocatalysis. Both terms are synonymous to USAGE ¬, depending on the perspective of the viewer. As in the photosynthesis in the process below to ¬ driving electric power (if necessary, photo assisted) which is obtained from renewable sources such as wind and sun, CO 2 in an energetically higher quality product (such as CO, CH 4, C 2 H 4 , etc.) converted. The required amount of energy in this reduction corresponds in the ideal case, the Burn ¬ voltage energy of fuel and should only regenerati ¬ ven sources. An overproduction of renewable energies is not continuously available, but currently only at times with strong sunlight and strong wind. However, this will continue to increase in the near future as renewable energy continues to expand. Currently, the electrification of the chemical industry is discussed. This means that chemical precursors or fuels are preferably to be prepared from CO 2 (CO), H 2 O while supplying over ¬ schüssiger electrical energy preferably from renewable sources. During the introductory phase of such a technology is desired that the econom ¬ specific value of a substance is significantly greater than its calorific value (calorific value).
Elektrolyse-Verfahren haben sich in den letzten Jahrzehnten deutlich weiterentwickelt. Die PEM-Wasserelektrolyse konnte zu hohen Stromdichten hin optimiert werden, und große Electrolysis processes have evolved significantly in recent decades. The PEM water electrolysis could be optimized for high current densities, and large
Elektrolyseure mir Leistungen im Megawatt Bereich werden auf dem Markt eingeführt. Ein Beispiel für chemische Grundstoffe stellen Propionaldehyd und Propionsäure dar. Electrolysers with megawatt performance will be launched on the market. An example of chemical precursors are propionaldehyde and propionic acid.
Propionaldehyd wird üblicherweise durch Hydroformylierung von Ethen/Ethylen gewonnen: Propionaldehyde is usually obtained by hydroformylation of ethene / ethylene:
C2H4 + CO + H2 -> CH3-CH2-CHO C 2 H 4 + CO + H 2 -> CH 3 -CH 2 -CHO
Mit zwei Äquivalenten kann auch Propanol bereitgestellt wer¬ den, z.B. mit [HCo (Phosphan) (CO) 3] als Katalysator. Sowohl Ethylen als auch H2 und CO werden hierbei gewöhnlich aus fossilen Quellen hergestellt. Ethylen gewinnt man beispielsweise aus dem „Steam-cracking" von Naphtha (1. Rohöldestillat). With two equivalents also can propanol provided ¬ the, for example with [HCo (phosphine) (CO) 3] as a catalyst. Both ethylene and H 2 and CO are usually produced from fossil sources. For example, ethylene is obtained from steam cracking of naphtha (1st crude oil distillate).
CO wiederum kann man beispielsweise durch CO in turn you can, for example, by
- Kohlevergasung: C + H 02 ~* CO; C + H20 -* CO + H2 oder - Dampfreformierung von Methan: CH4 + H20 -* CO + 3 H2 gewinnen . - coal gasification: C + H 0 2 ~ * CO; C + H 2 0 - * CO + H 2 or - steam reforming of methane: CH 4 + H 2 0 - * CO + 3 H 2 win.
Für die Hydroformylierung ist diese letztere CO : H2 Verhält¬ nis jedoch nicht geeignet. For the hydroformylation latter CO: H2 behaves ¬ nis not suitable.
Wasserstoff (H2) kann beispielsweise durch die Wassergas- Shift Reaktion gewonnen werden: CO + H20 -* C02 + H2. Hydrogen (H 2 ) can be obtained for example by the water gas shift reaction: CO + H 2 0 - * C0 2 + H 2 .
Alternativ können Propionaldehyd und Propionsäure auch durch Hydratisierung von Propen bzw. dann anschließende Oxidation hergestellt werden. Eine weitere Methode ist die Alternatively, propionaldehyde and propionic acid can also be prepared by hydration of propene and then subsequent oxidation. Another method is the
Propanoloxidation . Propanol oxidation.
Alle diese Prozesse für die Edukt-Herstellung verbrauchen je- doch fossile Energie, führen zu Nebenprodukten und/oder finden nicht in einer geeigneten Phase statt, um die However, all of these processes for the production of educt consume fossil energy, lead to by-products and / or do not take place in a suitable phase in order to achieve the same
Hydroformylierung durchzuführen bzw. sind sehr komplex. Perform hydroformylation or are very complex.
Die elektrochemische Reduktion von C02 an Festkörperelektro- den bietet in wässrigen Elektrolytlösungen eine Vielzahl an Produktmöglichkeiten welche in der folgenden Tabelle 1, entnommen aus Y. Hori, Electrochemical C02 reduction on metal electrodes, in: C. Vayenas, et al . (Eds.), Modern Aspects of Electrochemistry, Springer, New York, 2008, pp . 89-189, dargestellt sind. The electrochemical reduction of C0 2 to solid-state electrodes in aqueous electrolyte solutions offers a large number of product possibilities which are described in the following Table 1, taken from Y. Hori, Electrochemical CO 2 reduction on metal electrodes, in: C. Vayenas, et al. (Eds.), Modern Aspects of Electrochemistry, Springer, New York, 2008, pp. 89-189, are shown.
Tabelle 1: Faradaysche Effizienzen für Kohlenstoffdioxid an verschiedenen Metallelektroden Elektrode CH4 C2H4 C2H50H C3H7OH CO HCOO" H2 TotalTable 1: Faraday efficiencies for carbon dioxide on various metal electrodes Electrode CH4 C 2 H 4 C 2 H 5 0H C 3 H 7 OH CO HCOO " H 2 Total
Cu 33 .3 25 .5 5.7 3 0 1.3 9.4 20.5 103.5Cu 33 .3 25 .5 5.7 3 0 1.3 9.4 20.5 103.5
Au 0. 0 0. 0 0.0 0 0 87.1 0.7 10.2 98.0Au 0. 0 0. 0 0.0 0 0 87.1 0.7 10.2 98.0
Ag 0. 0 0. 0 0.0 0 0 81.5 0.8 12.4 94.6Ag 0. 0 0. 0 0.0 0 0 81.5 0.8 12.4 94.6
Zn 0. 0 0. 0 0.0 0 0 79.4 6.1 9.9 95.4Zn 0. 0 0. 0 0.0 0 0 79.4 6.1 9.9 95.4
Pd 2. 9 0. 0 0.0 0 0 28.3 2.8 26.2 60.2Pd 2. 9 0. 0 0.0 0 0 28.3 2.8 26.2 60.2
Ga 0. 0 0. 0 0.0 0 0 23.2 0.0 79.0 102.0Ga 0. 0 0. 0 0.0 0 0 23.2 0.0 79.0 102.0
Pb 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 97.4 5.0 102.4Pb 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 97.4 5.0 102.4
Hg 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 99.5 0.0 99.5Hg 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 99.5 0.0 99.5
In 0. 0 0. 0 0.0 0 0 2.1 94.9 3.3 100.3In 0. 0 0. 0 0.0 0 0 2.1 94.9 3.3 100.3
Sn 0. 0 0. 0 0.0 0 0 7.1 88.4 4.6 100.1Sn 0. 0 0. 0 0.0 0 0 7.1 88.4 4.6 100.1
Cd 1. 3 0. 0 0.0 0 0 13.9 78.4 9.4 103.0Cd 1. 3 0. 0 0.0 0 0 13.9 78.4 9.4 103.0
Tl 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 95.1 6.2 101.3Tl 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 95.1 6.2 101.3
Ni 1. 8 0. 1 0.0 0 0 0.0 1.4 88.9 92.4Ni 1. 8 0. 1 0.0 0 0 0.0 1.4 88.9 92.4
Fe 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.0 94.8 94.8Fe 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.0 94.8 94.8
Pt 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.1 95.7 95.8Pt 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.1 95.7 95.8
Ti 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.0 99.7 99.7 Ti 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.0 99.7 99.7
In der DE 10 2015 203 245.0 wurde offenbart, dass hohe In DE 10 2015 203 245.0 it has been disclosed that high
Ethylen-Effizienzen auch bei industriell relevanten Stromdichten oberhalb 150 mA/cm2 erreicht werden können. Als Beiprodukte können allerdings immer noch geringe Mengen an CO und/oder erhebliche Mengen H2 anfallen. Wenn Reinstoffe wie Ethylen gewonnen werden sollen bedarf das Verfahren somit ggf. einer weiteren Reinigungsstufe. Es werden weiterhin Verfahren benötigt, mit denen chemische Grundbausteine wie Propionaldehyd und Propionsäure effektiv gewonnen werden können. Ethylene efficiencies can be achieved even at industrially relevant current densities above 150 mA / cm 2 . As by-products, however, small amounts of CO and / or significant amounts of H2 may still be incurred. If pure substances such as ethylene are to be obtained, the process thus possibly requires a further purification step. Furthermore, processes are needed with which basic chemical building blocks such as propionaldehyde and propionic acid can be effectively recovered.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass Propanol, The inventors have found that propanol,
Propionaldehyd- bzw. Propionsäure effektiv hergestellt wer¬ den, wenn alle erforderlichen Grundstoffe für die Propanol-, Propionaldehyd- bzw. Propionsäure-Synthese elektrochemisch erzeugt werden. Insbesondere wird ein Syntheseverfahren für Propanol, Propionaldehyd bzw. Propionsäure mit möglichst we- nig Stufen und niedriger Temperatur beschrieben. Für leicht erhöhte Temperaturen unterhalb 100 °C, bevorzugt unterhalb 80 °C kann sogar die Abwärme des Elektrolyseurs verwendet. Propionaldehyde or propionic produced effectively ¬ who, if all the necessary raw materials for the propanol, propionaldehyde or propionic acid synthesis are generated electrochemically. In particular, a synthesis process for propanol, propionaldehyde or propionic acid is described with as few stages and as low a temperature as possible. For easy elevated temperatures below 100 ° C, preferably below 80 ° C, even the waste heat of the electrolyzer can be used.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: In a first aspect, the present invention relates to a process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4 ; und Electrolysis of CO2 to CO and C2H4; and
Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or
Propionaldehyd, und/oder Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. Propionaldehyde, and / or reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung in einem weite¬ ren Aspekt eine Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: Furthermore, the present invention relates in a wide ¬ ren aspect, an apparatus for the production of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektro¬ lyse von CO2 zu CO und C2H4 , die dazu ausgebildet ist, CO und C2H4 durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und at least a first electrolytic device for the electric ¬ analysis of CO2 to CO and C2H4, which is designed to produce CO and C2H4 by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und oder zur Um- setzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and or for the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: In a further aspect, the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die at least one first electrolysis device for the
Elektrolyse von CO2 und/oder CO zu C2H4 , die dazu ausgebildet ist, C2H4 durch Elektrolyse von CO2 und/oder CO herzustellen; mindestens eine zweite Elektrolyseeinrichtung für die Elekt¬ rolyse von CO2 zu CO, die dazu ausgebildet ist, CO durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und Electrolysis of CO2 and / or CO to C2H4, which is designed to produce C2H4 by electrolysis of CO2 and / or CO; at least one second device for the electrolysis Elect ¬ rolyse of CO2 to CO, which is designed to produce CO by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und/oder zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung zu entnehmen . Die beiliegenden Zeichnungen sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und ein weiteres Verständnis dieser vermitteln. Im Zusammenhang mit der Beschreibung dienen sie der Erklärung von Konzepten und Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid. Further aspects of the present invention can be found in the dependent claims and the detailed description. The accompanying drawings are intended to illustrate embodiments of the present invention and to provide a further understanding thereof. In the context of the description, they serve to explain concepts and principles of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise ma߬ stabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten sind in den Figuren der Zeichnungen, sofern nichts anderes ausgeführt ist, jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. zeigen schematisch exemplarische Darstellungen eines möglichen Aufbaus einer Elektrolysezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung . The elements of the drawings are not necessarily to measure ¬ scale shown to each other. Identical, functionally identical and identically acting elements, features and components are in the figures of the drawings, unless otherwise stated, each provided with the same reference numerals. schematically show exemplary representations of a possible construction of an electrolytic cell according to an embodiment of the present invention.
Figur 6 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer FIG. 6 shows schematically an embodiment of a
Elektrolyseanlage zur C02- eduktion ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbindung zwischen Elektrolytzufuhr und Gasdiffusionselektrode . Figur 7 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer Electrolysis system for C0 2 - eduktion without the inventive design of the connection between the electrolyte supply and gas diffusion electrode. Figure 7 shows schematically an embodiment of a
Elektrolyseanlage zur C02-Reduktion mit Gas¬ diffusionselektrode. Electrolysis plant for C0 2 reduction with gas diffusion electrode ¬.
Figur 8 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungs- gemäßen Verfahrens zur Propionaldehyd-FIG. 8 schematically shows the sequence of a process according to the invention for the propionaldehyde
Herstellung . Production.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: In a first aspect, the present invention relates to a process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4; und Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Electrolysis of CO 2 to CO and C 2 H 4 ; and Reaction of CO and C 2 H 4 with H 2 to propanol and / or
Propionaldehyd, und/oder Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure . Hergestelltes Propanol kann, falls es nicht direkt veräußert wird, ggf. nach Lagerung durch Oxidation in Propionaldehyd und/oder Propionsäure überführt werden. Propionaldehyde, and / or reaction of CO and C 2 H 4 with H 2 0 to propionic acid. Produced propanol, if not sold directly, may be converted to propionaldehyde and / or propionic acid after storage by oxidation, if necessary.
Das vorliegende Verfahren stellt ein sehr effizientes Bei- spiel für die Elektrifizierung der chemischen Industrie dar. Elektrifizierung der chemischen Industrie bedeutet in diesem Fall, dass aus CO2, H20 und Strom (für die Elektrolyse) , ins¬ besondere Elektrizitätsüberschüssen, bevorzugt aus erneuerba¬ ren Quellen, Grundstoffe der chemischen Industrie hergestellt werden. Die Herstellung von Propanol und/oder Propionaldehyd ist ein Paradebeispiel hierfür. Die C02-Elektrolyseure lie¬ fern normalerweise aufgrund von Nebenreaktionen und Selekti¬ vitäten deutlich unter 100% Gasgemische, die eigentlich für einen Verkauf und/oder eine weitere Verwendung aufgereinigt werden müssen. The present method represents a very efficient example for the electrification of the chemical industry. Electrification of the chemical industry in this case means that from CO 2 , H 2 0 and electricity (for electrolysis), in particular ¬ electricity surpluses , preferably from erneuerba ¬ ren sources raw materials in the chemical industry are manufactured. The preparation of propanol and / or propionaldehyde is a prime example of this. The C0 2 -Elektrolyseure lie ¬ usually absent due to adverse reactions and Selekti ¬ vitäten well below 100% gas mixtures, that really need to be purified for a sale and / or another use.
Für eine Herstellung von Propanol und/oder Propionaldehyd müssen diese Gemische außer ggf. der Abtrennung von überschüssigem CO2 jedoch nicht gereinigt oder aufgetrennt wer- den, da das Gemisch gemäß bestimmten Ausführungsformen passend aus Ethylen, CO und H2, so zur Verwendung für eine However, for a preparation of propanol and / or propionaldehyde, these mixtures need not be purified or separated, except where necessary for the removal of excess CO 2 , since the mixture according to certain embodiments suitably of ethylene, CO and H 2 , so for use in a
Hydroformylierung bzw. Propanolherstellung, besteht, oder zumindest nur bestimmte Anteile eines Bestandteils hinzugegeben werden müssen. Hydroformylation or Propanolherstellung exists, or at least only certain proportions of a component must be added.
Im Verfahren kann Ethen sowohl aus CO2 wie auch aus CO, das aus CO2 gewonnen werden kann, elektrolytisch hergestellt werden, so dass auch ein sequentieller Ablauf der Elektrolysen möglich ist, wobei zumindest ein Teil des zunächst herge- stellten CO zu C2H4 umgesetzt wird, oder es kann eine paral¬ lele Elektrolyse von CO2 zu Ethen und CO stattfinden. Auch kann Ethen gleichzeitig aus CO und CO2 hergestellt werden, je nach Verfügbarkeit von verschiedenen Elektrolyseuren . Es ist auch nicht ausgeschlossen, CO von externen Quellen zur Elektrolyse zusätzlich zu CO2 zu verwenden, so ein Überschuss an CO in einer externen Quelle vorhanden ist. Die jeweilige Elektrolyse des CO2 und/oder CO ist nicht be¬ sonders beschränkt und kann geeignet mit einer oder mehreren entsprechenden Elektrolysezellen bzw. Elektrolyseeinrichtungen vonstattengehen . Ein Elektrolyse-Verfahren ist besonders interessant, da es sich um ein Ein-Schritt-Verfahren handelt, bei dem aus nahezu wertlosem, klimaschädlichem CO2 bzw. auch CO mit Hilfe von Elektrizität Energieträger oder chemische Grundstoffe gewon¬ nen werden können. In the process, ethene can be produced electrolytically both from CO 2 and from CO, which can be obtained from CO 2 , so that a sequential sequence of the electrolyses is also possible, whereby at least part of the initially produced CO to C 2 H is reacted 4, or it may be a paral ¬ Lele electrolysis of CO 2 take place at ethene and CO. Also, ethene can be produced simultaneously from CO and CO 2 , depending on the availability of different electrolyzers. It is Nor is it ruled out to use CO from external sources for electrolysis in addition to CO2, so there is an excess of CO in an external source. The respective electrolysis of CO2 and / or CO is not limited and can be ¬ Sonders suitable vonstattengehen with one or more corresponding electrolytic cells or electrolysers. An electrolysis process is particularly interesting since it is a one-step process may be in the from virtually worthless, climate-damaging CO2 or CO and with the help of electricity fuels or chemical raw materials won th ¬ nen.
So kann beispielsweise CO mit hoher Selektivität an Silberka¬ talysatoren gewonnen werden. Ethen hingegen kann an Kupfer basierten Elektroden gebildet werden. Somit erfolgt die Herstellung von C2H4 aus CO2 und/oder CO gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen durch Elektrolyse an einer kupferhaltigen Kathode, welche Kupfer umfasst oder aus Kupfer besteht. Gemäß be¬ stimmten Ausführungsformen erfolgt die Herstellung von CO aus C02 durch Elektrolyse an einer Kathode, welche ein Metall um¬ fasst oder aus einem Metall besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn, bevorzugt Ag. Bevorzugt wird eine silberhaltige Kathode zur CO-Herstellung verwendet, welche beispielsweise auch aus Ag bestehen kann. For example, CO with high selectivity to Silberka gas catalytic converters are recovered. Ethene, on the other hand, can be formed on copper-based electrodes. Thus, C2H4 is made from CO2 and / or CO according to certain embodiments by electrolysis on a copper-containing cathode comprising copper or copper. According be ¬ voted embodiments, the preparation of CO from C02 by electrolysis at a cathode, which summarizes a metal to ¬ or consists of a metal which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, preferably Ag. Preferably, a silver-containing cathode is used for CO production, which may for example also consist of Ag.
Bei der elektrochemischen Ethylenherstellung aus CO2 kann, wie beschrieben, zudem die Zwischenstufe CO durchlaufen werden, wie beispielsweise in DE 10 2016 200 858.7 ausführlich dargestellt . In the electrochemical ethylene production from CO2, as described, in addition, the intermediate CO can be run through, as shown in detail in DE 10 2016 200 858.7.
Die Erzeugung von Ethen und CO kann in einer Elektrolysezelle bzw. einer Elektrolyseeinrichtung erfolgen, wobei beispielsweise wechselnd auch die Kathode ausgetauscht werden kann, um verschiedene Produktgase herzustellen, kann aber auch in zwei oder mehr Elektrolysezellen bzw. Elektrolyseeinrichtungen er- folgen, wobei die jeweiligen erhaltenen Produkte wie Ethen und CO, welche beispielsweise in Wasser eingemischt bzw. mit Feuchtigkeit versehen vorliegen können, vor der Umsetzung zu Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure geeignet ge- mischt werden können. The generation of ethene and CO can take place in an electrolysis cell or an electrolysis device, whereby, for example, the cathode can also be exchanged alternately in order to produce different product gases, but can also be produced in two or more electrolysis cells or electrolysis devices. follow, with the respective products obtained such as ethene and CO, which may be present, for example, mixed in water or provided with moisture, can be suitably mixed before the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid.
Wasserstoff kann beispielsweise auch aus einer Elektrolyse von Wasser an platinhaltigen Kathoden entstehen, entsteht aber auch oftmals als Nebenprodukt bei einer Elektrolyse von CO2, wie aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich ist, so dass ggf. auch kein separater H2-Elektrolyseur erforderlich ist. Hydrogen can also be produced, for example, from an electrolysis of water on platinum-containing cathodes, but also often arises as a by-product in the electrolysis of CO 2 , as can be seen from Table 1 above, so that, if necessary, no separate H 2 -electrolyser is required.
Beispielsweise können also das elektrolytisch hergestellte Ethylen und CO, bzw. durch die Konkurrenzreaktion mit H20, H2 enthalten. An beispielsweise Silberelektroden hergestelltes CO enthält ebenfalls geringe bis erhebliche Mengen an H2. For example, therefore, the electrolytically produced ethylene and CO, or by the competition reaction with H 2 0, H 2 included. Co produced, for example, on silver electrodes also contains small to substantial amounts of H 2 .
Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird H2 somit durch die Elektrolyse von C02 und/oder eine Elektrolyse von H20 bereit- gestellt. Die Elektrolyse von Wasser ist hierbei, ebenfalls wie die Elektrolyse von C02, nicht besonders beschränkt und kann übliche Elektrolysen von Wasser umfassen. According to certain embodiments, H 2 is thus provided by the electrolysis of CO 2 and / or an electrolysis of H 2 O. The electrolysis of water is here, as well as the electrolysis of C0 2 , not particularly limited and may include conventional electrolysis of water.
Beispielhafte Reaktionen bei der Elektrolyse zur Herstellung von CO, Ethen und Wasserstoff sind wie folgt. Exemplary reactions in the electrolysis to produce CO, ethene and hydrogen are as follows.
.0. Platin-Kat. .0. Platinum Cat.
H H H  H H H
Silber-Kat.Silver Cat.
Die benötigten Kathodenreaktionen hierfür sind beispielswe se : Wasserstoff: 2 H20 + 2e" -> H2 + 2 OH" The required cathode reactions for this purpose are, for example: Hydrogen: 2H 2 O + 2e " -> H 2 + 2 OH "
Kohlenmonoxid: C02 + 2 e" + H20 -* CO + 2 OH" Carbon monoxide: C0 2 + 2 e " + H 2 0 - * CO + 2 OH "
Ethylen: 2 C02 + 12 e" + 8 H20 -> C2H4 + 12 OH" Diese Kathodenreaktion können praktisch beliebig mit verschiedenen Anodenreaktionen kombiniert werden. Ethylene: 2 C0 2 + 12 e " + 8 H 2 0 -> C 2 H 4 + 12 OH " These cathode reactions can be combined in virtually any way with different anodic reactions.
Beispiele sind hierbei: Examples are:
- Chloralkalierzeugung: 2 Cl" -* Cl2 + 2e" Chloroalcohol production: 2 Cl " - * Cl 2 + 2e "
Dabei können, wie in DE 10 2015 212 504.1 beschrieben, erheb liehe Mengen wertvollen aHC03 anfallen, das zu Soda weiterverarbeitet werden kann. In this case, as described in DE 10 2015 212 504.1, considerable quantities of valuable aHC0 3 can be obtained, which can be further processed into soda.
- Sauerstofferzeugung : 2 H20 - 4e" 02 + 4 H+ - Wasserstofferzeugung : 2 H20 - 2e- -* H202 + 2 H+ - Oxygen production: 2 H 2 0 - 4e " 0 2 + 4 H + - Hydrogen production: 2 H 2 0 - 2e- - * H 2 0 2 + 2 H +
- Peroxodisulfaterzeugung : 2 S04 2" - 2e- -* S20s2" Peroxodisulfate production: 2 S0 4 2 " - 2e - * S 2 0s 2"
An der Anode erzeugten SauerstoffVerbindungen wie 02, Peroxide wie Peroxodisulfat können zur Oxidation des Propanols und/oder Propionaldehyds zu Propionsäure verwendet werden, wodurch die Synergie des Gesamtprozesses nochmals unterstri¬ chen wird. Hierbei kann auch Abwärme aus der Elektrolyse bzw. den Elektrolyseeinrichtungen zur Oxidation des Propanols und/oder Propanals/Propionaldehyds, z.B. Propanais, bei- spielsweise in Gegenwart von Cobalt- or Mangan-Ionen, z.B. bei 40 - 50 °C, gemäß bestimmten Ausführungsformen verwendet werden. Diese Oxidation kann in einem zweiten Reaktor der erfindungsgemäßen Vorrichtungen erfolgen. Aus dem Propanol und/oder Propionaldehyd kann also durch Einbeziehung der Ano- denreaktion Propionsäure an sich hergestellt werden. At the anode, oxygen compounds produced as 0 2, peroxides such as peroxodisulfate whereby the synergy of the overall process is again unterstri ¬ surfaces can be used for the oxidation of propanol and / or propionaldehyde to propionic acid. This waste heat from the electrolysis or electrolysis devices for the oxidation of propanol and / or propanals / propionaldehyde, for example propane, for example, in the presence of cobalt or manganese ions, for example at 40 - 50 ° C, according to certain embodiments become. This oxidation can take place in a second reactor of the devices according to the invention. From the propanol and / or propionaldehyde, therefore, propionic acid itself can be prepared by including the anodic reaction.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird somit im erfindungsgemäßen Verfahren bei der Elektrolyse des C02 zudem anodisch eine Sauerstoffspezies erzeugt, und die Sauerstoffspezies kann mit Propanol und/oder Propionaldehyd zu Propionsäure um gesetzt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Sauerstoffspezies Sauerstoff und/oder ein Peroxid wie Wasser Stoffperoxid oder ein Peroxodisulfat . Wie oben dargestellt sind die Elektrolyse-Verfahren und die dazu verwendeten Elektrolysezellen bzw. Elektrolyseeinrich- tungen/Elektrolyseanlagen/Elektrolyseure nicht besonders be- schränkt. According to certain embodiments, an oxygen species is thus also generated anodically in the process according to the invention during the electrolysis of the CO 2 , and the oxygen species can be converted to propionic acid with propanol and / or propionaldehyde. According to certain embodiments, the oxygen species is oxygen and / or a peroxide such as water peroxide or a peroxodisulfate. As shown above, the electrolysis methods and the electrolysis cells or electrolysis units / electrolysis units used for this purpose are not particularly limited.
Die einzelnen Elektrolyseure können unterschiedlich ausgestaltet sein. Als Wasserstoffelektrolyseur sind beispielsweise solche mit Polymerelektrolytmembran, und/oder Alkali- oder Chloralkali- elektrolyseure denkbar. The individual electrolyzers can be designed differently. As a hydrogen electrolyzer, for example, those with a polymer electrolyte membrane, and / or alkali or chloroalkali electrolyzers are conceivable.
Die Elektrolyte der C02-Elektrolyseure enthalten gemäß be- stimmten Ausführungsformen Alkalimetallkationen, besonders bevorzugt Na+ und/oder K+. Als Anionen sind beispielsweise Carbonat, Hydrogencarbonat , Sulfat, Hydrogensulfat und/oder Phosphate bevorzugt. Diese können je nach Anodenreaktion ge¬ eignet gewählt werden. Die Elektrolyte können auch Zusätze wie ionische Flüssigkeiten enthalten oder auch aus diesen bestehen . The electrolytes of the CO 2 electrolyzers according to certain embodiments contain alkali metal cations, more preferably Na + and / or K + . As anions, for example, carbonate, bicarbonate, sulfate, hydrogen sulfate and / or phosphates are preferred. These can be suitably selected depending on the anodic reaction. The electrolytes may also contain or consist of additives such as ionic liquids.
Figuren 1 - 5 zeigen exemplarische Darstellungen eines möglichen Aufbaus einer Elektrolysezelle, z.B. für die Kohlendi- oxid-Reduktion oder Kohlenmonoxid-Reduktion, welche im erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Anwendung gelangen können, wobei deren Anoden und Kathodenbereiche beliebig miteinander kombiniert werden können. Die Elektrolysezelle einer Elektrolyseeinrichtung in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen, welche im erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden kann, umfasst mindestens eine Anode und eine Kathode, von denen beispielsweise eine als Gas¬ diffusionselektrode ausgebildet sein kann, und einen FIGS. 1-5 show exemplary representations of a possible structure of an electrolysis cell, for example for the reduction of carbon dioxide or reduction of carbon monoxide, which can be used in the process according to the invention and the devices according to the invention, wherein their anodes and cathode regions can be combined as desired. The electrolysis cell of an electrolysis device in the devices according to the invention, which can be used in the method according to the invention, comprises at least one anode and one cathode, one of which, for example, can be designed as a gas diffusion electrode , and one
Zellraum, der dazu ausgebildet ist, mit einem Elektrolyten befüllt zu werden und in den die Anode und die Kathode zumin¬ dest teilweise eingebracht sind. Es ist erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass sowohl die Anode als auch die Kathode als Gasdiffusionselektrode ausgebildet sind. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Anode als Gasdiffusionselektrode ausgebildet. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Kathode als Gasdiffusionselektrode ausgeführt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird bei der Kohlendioxid-Elektrolyse bzw. Kohlenmonoxid-Elektrolyse an der Kathode Kohlendioxid To be filled with an electrolyte cell space, which is constructed and in which the anode and the cathode are at least ¬ introduced partially. It is not excluded according to the invention that both the anode and the cathode are formed as a gas diffusion electrode. According to certain embodiments, the anode is formed as a gas diffusion electrode. According to certain embodiments, the cathode is designed as a gas diffusion electrode. According to certain embodiments, the carbon dioxide electrolysis or carbon monoxide electrolysis at the cathode carbon dioxide
und/oder Kohlenmonoxid elektrolytisch umgesetzt, ist also die Kathode derart ausgebildet, dass sie Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid umsetzen kann, beispielsweise als kupfer- und/oder silberhaltige Gasdiffusionselektrode. and / or carbon monoxide reacted electrolytically, that is, the cathode is designed such that it can implement carbon dioxide and / or carbon monoxide, for example, as a copper and / or silver-containing gas diffusion electrode.
Die verwendetet Elektrolysezellen entsprechen beispielsweise denen, welche schematisch in Figuren 1 bis 5 dargestellt sind, wobei in den Figuren Zellen mit Membran M dargestellt sind, welche in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch nicht vorhanden sein kann, gemäß bestimmten Ausführungsformen aber Anwendung findet und welche einen Anodenraum I und einen Kathodenraum II trennen kann. So eine Membran vorhanden ist, ist diese nicht besonders beschränkt und beispielsweise an die Elektrolyse, beispielsweise den Elektrolyten und/oder die Anoden- und/oder Kathodenreaktion angepasst. The electrolysis cells used correspond, for example, to those which are shown schematically in FIGS. 1 to 5, wherein the figures show cells with membrane M, which may not be present in the devices according to the invention, but which according to certain embodiments is used and which has an anode space I. and can separate a cathode compartment II. As a membrane is present, this is not particularly limited and adapted for example to the electrolysis, for example, the electrolyte and / or the anode and / or cathode reaction.
Die elektrochemische Reduktion, beispielsweise von CO2, fin¬ det in einer Elektrolysezelle statt, welche üblicherweise aus einem Anoden- und einem Kathodenraum besteht. In den Figuren 1 bis 5 sind Beispiele einer möglichen Zellanordnung dargestellt. Für jede dieser Zellanordnungen kann eine Gasdiffusionselektrode verwendet werden, beispielsweise als Kathode. Beispielhaft ist der Kathodenraum II in Figuren 1 und 2 so ausgestaltet, dass ein Katholyt von unten zugeführt wird und dann nach oben den Kathodenraum II verlässt. Alternativ kann der Katholyt aber auch von oben zugeführt werden, wie beispielsweise bei Fallfilmelektroden. An der Anode A, welche mit der Kathode K mittels einer Stromquelle zur Bereitstel¬ lung der Spannung für die Elektrolyse elektrisch verbunden ist, findet im Anodenraum I die Oxidation eines Stoffes statt, der von unten beispielsweise mit einem Anolyt zuge- führt wird, und der Anolyt mit dem Produkt der Oxidation dann den Anodenraum verlässt. In dem in Figuren 1 und 2 gezeigten 3-Kammer-Aufbau kann ein Reaktionsgas wie beispielsweise Koh¬ lendioxid und/oder Kohlenmonoxid durch und/oder entlang einer Kathode, z.B. einer Gasdiffusionselektrode, hier beispielhaft die Kathode K, in den Kathodenraum II zur Reduktion gefördert werden, beispielhaft wie in Figur 1 (im Hinterströmbetrieb, so die Kathode als Gasdiffusionselektrode ausgebildet ist) oder im Durchströmbetrieb in Figur 2 (mit Gasdiffusionselekt- rode) . Obgleich nicht dargestellt sind aber auch Ausführungs¬ formen mit poröser Anode A denkbar. In Figuren 1 und 2 sind die Räume I und II durch eine Membran M getrennt. Im Gegen¬ satz hierzu liegen im PEM (Protonen- bzw. Ionen- Austauscher- Membran) -Aufbau der Figur 3 die Kathode K, beispielsweise eine Gasdiffusionselektrode, und eine, z.B. poröse, Anode A direkt an der Membran M, wodurch der Anodenraum I vom Kathodenraum II getrennt wird. Der Aufbau in Figur 4 entspricht einer Mischform aus dem Aufbau aus Figur 2 und dem Aufbau aus Figur 3, wobei auf Katholytseite ein Aufbau mit der Gasdiffu- sionselektrode und Gaszufuhr G im Durchströmbetrieb vorgese¬ hen ist, wie in Figur 2 dargestellt, wohingegen auf The electrochemical reduction, for example of CO 2 , fin ¬ det takes place in an electrolytic cell, which usually consists of an anode and a cathode compartment. FIGS. 1 to 5 show examples of a possible cell arrangement. For each of these cell arrangements, a gas diffusion electrode may be used, for example as a cathode. By way of example, the cathode compartment II in FIGS. 1 and 2 is designed so that a catholyte is supplied from below and then leaves the cathode compartment II upwards. Alternatively, however, the catholyte can also be supplied from above, as for example with falling film electrodes. At the anode A, which is electrically connected to the cathode K by a current source for providing Stel ¬ development of the voltage for the electrolysis, the oxidation of a substance takes place in the anode compartment I, the conces- from below, for example with an anolyte leads, and the anolyte with the product of the oxidation then leaves the anode compartment. In the example shown in figures 1 and 2, 3-chamber structure, a reaction gas such as Koh ¬ dioxide and / or carbon monoxide can be prepared by and / or along a cathode, for example, a gas diffusion electrode, for example, the cathode K, conveyed here in the cathode space II in order to reduce be exemplified as in Figure 1 (in Hinterströmbetrieb, so the cathode is designed as a gas diffusion electrode) or in the flow-through mode in Figure 2 (with Gasdiffusionselekt- rode). Although not shown but also forms ¬ forms with porous anode A conceivable. In FIGS. 1 and 2, the spaces I and II are separated by a membrane M. In counter ¬ set thereto are in the PEM (proton or ion Austauscher- membrane) structure of Figure 3, the cathode K, for example, a gas diffusion electrode, and a, for example, porous anode A directly to the membrane M, whereby the anode chamber I separated from the cathode compartment II. The structure in Figure 4 corresponds to a mixed form of the construction of Figure 2 and the structure of Figure 3 wherein to catholyte, a structure with the Gasdiffu- diffusion electrode and gas supply G as shown in Figure 2 in Durchströmbetrieb vorgese ¬ hen, whereas on
Anolytseite ein Aufbau wie in Figur 3 vorgesehen ist. Selbst¬ verständlich sind auch Mischformen oder andere Ausgestaltungen der beispielhaft dargestellten Elektrodenräume denkbar. Weiterhin denkbar sind Ausführungsformen ohne Membran. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können der kathodenseitige Anolytseite a structure as provided in Figure 3. Of course , hybrid forms or other configurations of the exemplified electrode spaces are also conceivable. Also conceivable are embodiments without membrane. According to certain embodiments, the cathode side
Elektrolyt und der anodenseitige Elektrolyt somit identisch sein, und die Elektrolysezelle/Elektrolyseeinheit kann ggf. ohne Membran auskommen, wobei bevorzugt jedoch eine Membran zur Gastrennung vorhanden ist. Es ist somit jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Elektrolysezelle in solchen Ausführungsformen eine Membran aufweist, jedoch ist dies mit zu¬ sätzlichem Aufwand verbunden hinsichtlich der Membran wie auch der angelegten Spannung. Katholyt und Anolyt können auch außerhalb der Elektrolysezelle optional wieder gemischt wer¬ den . Figur 5 entspricht dem Aufbau der Figur 4, wobei hier die Gaszufuhr G im Hinterströmbetrieb stattfindet und der Edukt- und Produktdurchtritt E und P dargestellt sind. Figuren 1 bis 5 sind schematische Darstellungen. Die Elektro¬ lysezellen aus Figuren 1 bis 5 können auch zu gemischten Varianten zusammengefügt werden. Beispielsweise kann der Ano¬ denraum als PEM-Halbzelle, wie in Figur 3, ausgeführt sein, während der Kathodenraum aus einer Halbzelle besteht, die ein gewisses Elektrolytvolumen zwischen Membran und Elektrode beinhaltet, wie in Figur 1 dargestellt. Die Membran kann auch mehrschichtig ausgeführt sein, sodass getrennten Zuführungen von Anolyt bzw. Katholyt ermöglicht wird. Trenneffekte werden bei wässrigen Elektrolyten beispielsweise durch die Electrolyte and the anode-side electrolyte thus be identical, and the electrolysis cell / electrolysis unit may possibly make do without membrane, but preferably a membrane for gas separation is present. However, it is thus not excluded that the electrolytic cell has such a membrane in such embodiments, but this is associated with additional costs ¬ to the membrane as well as the applied voltage. Catholyte and anolyte can be mixed outside the electrolytic cell optionally again ¬ to. FIG. 5 corresponds to the structure of FIG. 4, the gas supply G taking place here in the backflow mode and the starting material and product passages E and P being shown. Figures 1 to 5 are schematic representations. The electro ¬ lysezellen of Figures 1 to 5 can also be assembled into mixed variants. For example, the Ano ¬ denraum than PEM-type cell, as performed in Figure 3 may be, while the cathode compartment consists of a half-cell containing a certain volume of electrolyte between the membrane and electrode, as shown in FIG. 1 The membrane can also be configured as a multilayer, so that separate supply of anolyte or catholyte is made possible. Separating effects are in aqueous electrolytes, for example by the
Hydrophobizität von Zwischenschichten erreicht. Leitfähigkeit kann trotzdem gewährleisten werden, wenn leitfähige Gruppen in derartige Trennschichten integriert sind. Die Membran kann eine ionenleitende Membran sein, bzw. ein Separator, der nur eine mechanische Trennung, z.B. Gastrennung, bewirkt und für Kationen und Anionen durchlässig ist. Achieved hydrophobicity of intermediate layers. Nevertheless, conductivity can be ensured if conductive groups are integrated in such separation layers. The membrane may be an ion-conducting membrane, or a separator containing only a mechanical separation, e.g. Gas separation, causes and is permeable to cations and anions.
Durch die Verwendung einer Gasdiffusionselektrode ist es mög¬ lich, eine Dreiphasen-Elektrode aufzubauen. Beispielsweise kann ein Gas von hinten an die elektrisch aktive Vorderseite der Elektrode geführt werden, um dort eine elektrisch¬ chemische Reaktion durchzuführen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Gasdiffusionselektrode auch nur By using a gas diffusion electrode, it is mög ¬ Lich to establish a three-phase electrode. For example, a gas can be guided from behind to the front side of the electrically active electrode to carry out an electrically ¬ chemical reaction there. According to certain embodiments, the gas diffusion electrode may also only
hinterströmt sein, d.h. ein Gas wie CO2 und/oder CO wird an der Hinterseite der Gasdiffusionselektrode im Verhältnis zum Elektrolyten vorbeigeführt, wobei das Gas dann durch die Po¬ ren der Gasdiffusionselektrode dringen kann und das Produkt hinten abgeführt werden kann. Bevorzugt ist der Gasfluss beim Hinterströmen umgekehrt zum Fluss des Elektrolyten, damit durchgedrückte Flüssigkeit wie Elektrolyt abtransportiert werden kann. Die Gasdiffusionselektroden, z.B. für hohe Stromdichten, können somit in zwei grundsätzlich verschiedenen Betriebsmodi arbeiten : be back-flowed, ie a gas such as CO 2 and / or CO is guided past the rear side of the gas diffusion electrode in relation to the electrolyte, wherein the gas can then penetrate through the Po ¬ ren of the gas diffusion electrode and the product can be discharged behind. Preferably, the gas flow during the backflow is inversely to the flow of the electrolyte, so that depressed liquid such as electrolyte can be removed. The gas diffusion electrodes, eg for high current densities, can thus operate in two fundamentally different operating modes:
a. ein Gas wie CO2 und/oder CO wird durch die Kathode ge- drückt. a. a gas such as CO 2 and / or CO is forced through the cathode.
b. ein Gas wie CO2 und/oder CO fließt hinter der Kathode vor¬ bei . b. a gas such as CO 2 and / or CO flows behind the cathode before ¬ .
Eine beispielhafte Elektrolyseeinrichtung zur C02-Elektrolyse ist in Figur 6 dargestellt, ist analog aber auch beispiels¬ weise für eine CO-Elektrolyse denkbar. An exemplary electrolysis device for C0 2 electrolysis is shown in Figure 6, is analog but also example ¬ way for CO electrolysis conceivable.
Es ist eine Elektrolyseeinrichtung dargestellt, bei der auf Seiten der Kathode Kohlendioxid reduziert wird und auf Seiten der Anode A Wasser oxidiert wird. Auf Seiten der Anode könnte beispielsweise alternativ auch eine Reaktion von Chlorid zu Chlor, Bromid zu Brom, Sulfat zu Peroxodisulfat (mit oder oh¬ ne Gasentwicklung), etc. stattfinden. Als Anode A eignet sich beispielsweise Platin, und als Kathode K Kupfer. Die beiden Elektrodenräume der Elektrolysezelle sind in der Figur durch eine Membran M, z.B. aus Nafion®, getrennt. Die Einbindung der Zelle in ein System mit Anolytkreislauf 10 und It is shown an electrolysis device in which carbon dioxide is reduced on the cathode side and is oxidized on the anode A side water. Alternatively, a reaction of chloride to chlorine, bromide to bromine, sulfate to peroxodisulfate (with or without gas evolution), etc., could take place on the anode side. For example, platinum is suitable as anode A, and copper as cathode K. The two electrode spaces of the electrolysis cell are separated in the figure by a membrane M, for example from Nafion®. The integration of the cell into a system with anolyte circulation 10 and
Katholytkreislauf 20 ist in der Figur gezeigt. Anodenseits wird in einen Elektrolyt-Vorratsbehälter 12 Wasser mit ElektrolytZusätzen über einen Einlass 11 zugeführt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass Wasser zudem oder anstelle des Einlasses 11 an einer anderen Stelle des Catholyte circuit 20 is shown in the figure. Anodenseits water is supplied with ElektrolytZusätzen 12 via an inlet 11 in an electrolyte reservoir. However, it is not excluded that water in addition to or instead of the inlet 11 at another point of
Anolytkreislaufs 10 zugeführt wird, da gemäß Figur 6 der Elektrolyt-Vorratsbehälter 12 auch zur Gastrennung verwendet werden kann. Aus dem Elektrolyt-Vorratsbehälter 12 wird Wasser/Elektrolyt mittels der Pumpe 13 in den Anodenraum ge¬ pumpt, wo es oxidiert wird. Das Produkt wird dann wieder in den Elektrolyt-Vorratsbehälter 12 gepumpt, wo es in den Pro- duktgasbehälter 26 abgeführt werden kann. Über einen Produkt- gasauslass 27 kann das Produktgas dem Produktgasbehälter 26 entnommen werden. Selbstverständlich kann die Abtrennung des Produktgases auch an anderer Stelle erfolgen. Es ergibt sich somit ein Anolytkreislauf 10, da der Elektrolyt anodenseits im Kreis geführt wird. Anolyte circuit 10 is supplied, since according to Figure 6, the electrolyte reservoir 12 can also be used for gas separation. Water / electrolyte is ge into the anode compartment pumps ¬ means of the pump 13 where it is oxidized from the electrolyte reservoir 12th The product is then pumped back into the electrolyte reservoir 12, where it can be discharged into the product gas container 26. Via a product gas outlet 27, the product gas can be taken from the product gas container 26. Of course, the separation of the product gas can also be done elsewhere. It turns out thus an anolyte circuit 10, since the electrolyte is also guided on the anode side in a circle.
Auf der Kathodenseite wird im Katholytkreislauf 20 Kohlendio- xid über einen C02~Einlass 22 in einen Elektrolyt- Vorratsbehälter 21 eingebracht, wo es beispielsweise physika¬ lisch gelöst wird. Mittels einer Pumpe 23 wird diese Lösung in den Kathodenraum gebracht, wo das Kohlendioxid an der Ka¬ thode K reduziert wird, beispielsweise zu CO an einer Silber- kathode . Eine optionale weitere Pumpe 24 pumpt dann die an der Kathode K erhaltene Lösung enthaltend CO weiter zu einem Behälter zur Gastrennung 25, wo das Produktgas enthaltend CO in einen Produktgasbehälter 26 abgeführt werden kann. Über einen Produktgasauslass 27 kann das Produktgas dem Produkt- gasbehälter 26 entnommen werden. Der Elektrolyt wird wiederum aus dem Behälter zur Gastrennung zurück zum Elektrolyt- Vorratsbehälter 21 gepumpt, wo erneut Kohlendioxid zugegeben werden kann. Auch hier ist nur eine beispielhafte Anordnung eines Katholytkreislaufs 20 angegeben, wobei die einzelnen Vorrichtungskomponenten des Katholytkreislaufs 20 auch anders angeordnet sein können, beispielsweise indem die Gastrennung bereits im Kathodenraum erfolgt. Bevorzugt erfolgen die Gas¬ trennung und die Gassättigung getrennt d.h. in einem der Behälter wird der Elektrolyt mit CO2 gesättigt und dann als Lö- sung ohne Gasblasen durch den Kathodenraum gepumpt. Das Gas, das aus dem Kathodenraum austritt, besteht dann zu einem überwiegenden Anteil an CO, da CO2 selbst gelöst bleibt, da es verbraucht wurde und somit die Konzentration im Elektroly¬ ten etwas geringer ist. On the cathode side 20 is in the catholyte as a carbon dioxide dioxide via a C0 2 ~ inlet 22 is introduced into a electrolyte reservoir 21, where it is for example dissolved physika ¬ lisch. By means of a pump 23, this solution is brought into the cathode compartment, where the carbon dioxide is reduced at the Ka ¬ method K, for example, CO to a silver cathode. An optional further pump 24 then pumps the solution obtained at the cathode K containing CO to a gas separation vessel 25 where the product gas containing CO can be discharged into a product gas tank 26. The product gas can be taken from the product gas container 26 via a product gas outlet 27. The electrolyte is in turn pumped from the gas separation vessel back to the electrolyte reservoir 21 where carbon dioxide can be added again. Here too, only one exemplary arrangement of a catholyte circuit 20 is indicated, wherein the individual device components of the catholyte circuit 20 can also be arranged differently, for example by the gas separation already taking place in the cathode compartment. ¬ gas separation and gas saturation are preferably carried out separately that is, in one of the containers, the electrolyte is saturated with CO 2, and then pumped as a solu- tion without gas bubbles through the cathode chamber. The gas exiting from the cathode compartment, there is a predominant amount of CO because CO 2 remains in solution itself, as it has been consumed, and thus the concentration in the electrolyzer ¬ th is somewhat lower.
Die Elektrolyse erfolgt in Figur 6 durch Zugabe von Strom über eine nicht dargestellte Stromquelle. The electrolysis takes place in FIG. 6 by adding current via a current source (not shown).
Um das Wasser und das im Elektrolyten gelöste CO2 mit zeit- lieh veränderlichem Druck der Elektrolyseeinheit zuführen zu können, können im Anolytkreislauf 10 und Katholytkreislauf 20 Ventile 30 eingebracht sein, welche mit einer nicht darge¬ stellten Steuereinrichtung gesteuert werden und somit die Zu- fuhr an Anolyt und Katholyt zur Anode bzw. Kathode steuern, wobei hierdurch die Zufuhr mit veränderlichem Druck erfolgen und Produktgas aus den jeweiligen Elektrodenzellen ausgespült werden kann. To be able to supply the water and the dissolved in the electrolyte CO 2 lent with time-variable pressure of the electrolysis unit, can in the anolyte circuit 10 and catholyte 20 valves be incorporated 30 which are controlled by a not Darge ¬ easily control means and thus the supply drove anolyte and catholyte to the anode or cathode control, whereby the supply is carried out with variable pressure and product gas can be flushed out of the respective electrode cells.
Die Ventile 30 sind in der Figur vor dem Einlass in die The valves 30 are in the figure before the inlet in the
Elektrolysezelle dargestellt, können aber auch beispielsweise nach dem Auslass der Elektrolysezelle und/oder an anderen Stellen des Anolyt- 10 oder Katholytkreislaufs 20 vorgesehen sein. Auch kann beispielsweise ein Ventil 30 im Electrolysis cell shown, but can also be provided, for example, after the outlet of the electrolytic cell and / or at other locations of the anolyte 10 or catholyte circuit 20. Also, for example, a valve 30 in
Anolytkreislauf vor dem Einlass in die Elektrolysezelle lie¬ gen, während das Ventil im Katholytkreislauf 20 hinter der Elektrolysezelle liegt, oder umgekehrt. Eine weitere, in Figur 7 dargestellte beispielhafte Elektro¬ lyseeinrichtung für CO2 entspricht der Elektrolyseeinrichtung in Figur 6, wobei hier die Kathode K als durchströmte Gasdif¬ fusionselektrode ausgebildet ist. Auch diese Elektrolyseein¬ richtung ist analog für CO anwendbar. Anolyte before the inlet into the electrolysis cell lie ¬ gene, while the valve is located in the catholyte 20 behind the electrolysis cell or vice versa. A further shown in Figure 7 exemplary electric ¬ lyseeinrichtung for CO 2 corresponds to the electrolyzer in Figure 6, wherein the cathode K is formed as a flow-through Gasdif ¬ fusion electrode here. This electrolysis device is also applicable analogously for CO.
Durch die Elektrolyse bzw. Elektrolysen kann ein Gasgemisch erhalten werden, das sich als Ausgangsgas für die Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure bzw. auch deren Ester eignet. By electrolysis or electrolysis, a gas mixture can be obtained, which is suitable as the starting gas for the production of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid or their esters.
Da es sich vorliegend bei der Kohlendioxid-Elektrolyse um ei¬ ne Gas-zu-Gas Elektrolyse handelt, enthalten die Produktgase üblicherweise auch CO2, das leicht durch eine Gaswäsche Since it is present in the carbon dioxide electrolysis to ei ¬ ne gas-to-gas electrolysis product gases usually contain also CO 2, the light through a gas wash
(Druckwasserwäsche, Absorptionswäsche) entfernt werden kann. Somit wird gemäß bestimmten Ausführungsformen das Produktgas aus der Elektrolyse, insbesondere der C02-Elektrolyse, vor der Zufuhr zur Umsetzung zu Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure durch eine Gaswäsche gereinigt, welche nicht be¬ sonders beschränkt ist. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfasst somit gemäß bestimmten Ausführungsformen ein oder mehrere Gaswäscher, welche zwischen den Elektrolyseeinrichtungen, insbesondere den ersten und ggf. zweiten (CO2-) Elektrolyseeinrichtungen, und dem ersten Reaktor zur Umsetzung vorgesehen sind. (Pressurized water wash, absorption wash) can be removed. Thus, according to certain embodiments, the product gas from the electrolysis, in particular the C0 2 electrolysis, before being supplied to the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid purified by a gas scrubbing, which is not particularly ¬ be limited. The devices according to the invention thus comprise, according to certain embodiments, one or more gas scrubbers, which between the electrolysis devices, in particular the first and optionally second (CO 2 -) Electrolysis devices, and the first reactor are provided for the implementation.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol, Propionaldehyd und/oder die Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure nicht besonders be¬ schränkt und kann gemäß bekannter Verfahren erfolgen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgen die jeweiligen Umsetzungen in Wasser, welches bei der Elektrolyse bereits als Lö- sungsmittel zum Einsatz kommen kann, so dass keine Abtrennung von CO, C2H4 und/oder H2 aus dem Wasser vor der Umsetzung erfolgen muss. Wie die jeweilige Umsetzung ist auch der dazu verwendete erste Reaktor, insbesondere in den erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtungen, nicht besonders beschränkt. In the present process is the reaction of CO and carried C2H 4 with H 2 to propanol, propionaldehyde and / or the reaction of the CO and C2H4 propionic restricts with H 2 0 not particularly be ¬ and, according to known methods. According to certain embodiments, the respective reactions take place in water, which can already be used as a solvent during the electrolysis, so that no separation of CO, C2H4 and / or H 2 from the water must take place before the reaction. As each reaction is also the first reactor used to, in particular in the invention shown SEN devices not particularly limited.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 durch eine Hydroformylierungsreaktion . Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Umsetzung des CO und C2H4 mit entsprechenden Äquivalenten H2 zu Propanol, z.B. mit [HCo (Phosphan) (00)3] als Katalysator. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 durch eine Hydrocarboxylierungsreaktion, beispielsweise unter Verwendung von Nickelcarbonyl als Katalysator. Die Hydroformylierung stellt einen idealen Anwendungsfall für einen Ethen-Elektrolyseur mit der experimentell erreichten Produktgaszusammensetzung dar, da auch die „Nebenprodukte" benötigt werden. Da Ethen, CO und H2 äquimolar benötigt wer¬ den, werden diese gemäß bestimmten Ausführungsformen bei- spielsweise zusätzlich zu dem Produktgasstrom des Ethen-According to certain embodiments, the reaction of CO and C2H4 with H 2 takes place by a hydroformylation reaction. According to certain embodiments, the reaction of CO and C2H4 with corresponding equivalents of H 2 to give propanol, eg with [HCo (phosphine) (00) 3] as catalyst. According to certain embodiments, the reaction of CO and C2H4 with H 2 O takes place by a hydrocarboxylation reaction, for example using nickel carbonyl as the catalyst. The hydroformylation is an ideal application for a ethene electrolyser with the experimentally achieved product gas composition, as well as the "by-products" are needed. Since ethene, CO and H 2 equimolar required ¬ to, they will be in accordance with certain embodiments of accession to additionally play as the product gas stream of ethene
Elektrolyseurs ergänzt. Hierfür können z.B. ein CO2 - und/oder CO- sowie ggf. ein Wasser-Elektrolyseur einsetzt werden. Je nach Auslegen und Katalysatorselektivität kann das Ausgangs¬ gasgemisch für die Hydroformylierung aus einem bzw. der Kom- bination von zwei oder sogar drei Elektrolyseuren stammen. Electrolyzer supplements. For this example, a CO2 and / or CO and possibly a water electrolyzer can be used. Depending on the designing and catalyst selectivity, the output may be derived ¬ gas mixture for the hydroformylation of one or the combination of two or even three electrolyzers.
Durch Kombination eines Ethen-, CO und Wasser-Elektrolyseurs können Gasgemische erzeugt werden, die sich grundsätzlich als Feed für die Hydroformylierung eignen, wie auch für die By combining an ethene, CO and water electrolyzer gas mixtures can be generated, which are basically as Feed suitable for the hydroformylation, as well as for the
Propanolherstellung. Die Kopplung von Elektrolyse und Propanolherstellung. The coupling of electrolysis and
Hydroformylierung zu Herstellung von Propionaldehyd bzw. auch die Kopplung von Elektrolyse und Propanolherstellung sind auch wirtschaftlich besonders interessant, weil die einzelnen Gase nicht weiter aufgearbeitet werden müssen. Hydroformylation to produce propionaldehyde and also the coupling of electrolysis and propanol production are also economically particularly interesting because the individual gases do not need to be further worked up.
Grundsätzlich ist die Kopplung mit allen Varianten der Basically, the coupling with all variants of
Hydroformylierung bzw. der Propanolherstellung möglich. Hydroformylation or the preparation of propanol possible.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die According to certain embodiments, the
Hydroformylierung mit einer, beispielswiese biphasigen, Rho- dium-katalysierten Hydroformylierung . Sie wird bevorzugt in wässriger Lösung durchgeführt, wobei keine Trocknung des Pro- duktgasstromes erforderlich ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Gas mit Wasser gesättigt, so wässrige Elektrolyten bei der jeweiligen Elektrolyse zum Einsatz kommen. Im biphasigen Prozess ist der als Katalysator fungierende Rh-Komplex in einer wässrigen Phase gelöst. Da sich die produzierten Aldehyde nicht vollständig mit Wasser mischen, scheidet sich das Produkt zumindest teilweise als zweite Pha¬ se ab. Zudem sind die Edukte gasförmig. Daher kann dieser Prozess kontinuierlich betrieben werden. Das macht ihn für die Kopplung mit Elektrolysesystemen besonders geeignet, da Elektrolyseure üblicherweise kontinuierlich arbeiten. Bei der vorgeschlagen Kopplung ist demnach auch keine aufwändige Zwischenlagerung der Eduktgase nötig. Hydroformylation with, for example, biphasic, rhodium-catalyzed hydroformylation. It is preferably carried out in aqueous solution, wherein no drying of the product gas stream is required. According to certain embodiments, the gas is saturated with water so that aqueous electrolytes are used in the respective electrolysis. In the biphasic process, the Rh complex acting as a catalyst is dissolved in an aqueous phase. Since the produced aldehydes do not completely mix with water, the product separates at least partially as a second phase . In addition, the starting materials are gaseous. Therefore, this process can be operated continuously. This makes it particularly suitable for coupling with electrolysis systems, since electrolysers usually operate continuously. Accordingly, no complicated intermediate storage of the educt gases is necessary in the proposed coupling.
Die Reaktionstemperatur der Hydroformylierung zu The reaction temperature of the hydroformylation to
Propionaldehyd liegt gewöhnlich im Bereich von 60 - 80 °C.Propionaldehyde is usually in the range of 60-80 ° C.
Damit kann diese Reaktion beispielsweise zumindest teilweise oder auch vollständig mit der Abwärme der Elektrolyseure be¬ trieben werden. Dieses Temperaturprofil ermöglicht sogar ge¬ mäß bestimmten Ausführungsformen die Abdestillation des Thus, this reaction can be, for example, at least partially or completely with the waste heat of the electrolyzer be ¬ driven. This temperature profile even allows ge ¬ Mäss certain embodiments, the distillation of the
Propionaldehyds (Siedepunkt 49°C). Die Abwärme des Elektroly¬ seurs reicht also ggf. aus, um den Hydroformylierungsreaktor zu betreiben und den Propionaldehyd destillativ abzutrennen. Analoge Überlegungen können bei der Propanolherstellung ge- troffen werden, bei der entsprechend mindestens zwei Äquiva¬ lente H2 erforderlich sind. Propionaldehyds (boiling point 49 ° C). The waste heat of the electrolyte ¬ seurs is therefore sufficient, if necessary, to operate the hydroformylation reactor and separate the propionaldehyde by distillation. Analogous considerations can be used in the production of propanol. are dripped, are required in accordance with at least two equivalents Äquiva ¬ H 2.
Ähnlich ist der Fall bei einer Hydrocarboxylierung von Ethen, wobei hier beispielsweise Wasser aus einem Elektrolyseur, in dem Ethen und oder CO gelöst vorliegen, direkt verwendet wer¬ den kann, insbesondere mit Nickelcarbonyl . Auch hier ist eine Kopplung mit kontinuierlich arbeitenden Elektrolyseeinrichtungen möglich. Auch diese Reaktion kann beispielsweise zu- mindest teilweise oder vollständig mit der Abwärme der Similar is the case at a hydrocarboxylation of ethene, in which case, for example, water from an electrolyzer, in which ethene and CO are present in solution or directly used who can ¬, especially with nickel carbonyl. Again, a coupling with continuously operating electrolysis facilities is possible. This reaction, for example, at least partially or completely with the waste heat of
Elektrolyseure betrieben werden. Electrolyzers are operated.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird also Abwärme aus der Elektrolyse von CO2 bei der Hydroformylierungsreaktion, der Propanolherstellung und/oder Hydrocarboxylierungsreaktion verwendet. Eine Abwärme des Elektrolyseurs bzw. der Elektro¬ lyseure kann für die genannten Methoden zur Umsetzung zu Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure beispielsweise bei leicht erhöhten Temperaturen unterhalb 100 °C, bevorzugt unterhalb 90°C, weiter bevorzugt unterhalb 80°C, verwendet werden . Thus, according to certain embodiments, waste heat from the electrolysis of CO 2 is used in the hydroformylation reaction, the production of propanol, and / or the hydrocarboxylation reaction. A waste heat of the electrolyzer or the electro ¬ lyseure can be used for the mentioned methods for the reaction to propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, for example at slightly elevated temperatures below 100 ° C, preferably below 90 ° C, more preferably below 80 ° C. ,
Es ist hier auch zu erwähnen, dass anstelle einer Umsetzung mit Wasser zu Propinsäure auch eine Umsetzung mit Alkohol R- OH zu Propinsäureestern möglich ist, wobei hierbei R ein substituierter oder nicht substituierter, z.B. nicht substituierter, organischer Rest mit 1 bis 20, z.B. 1 bis 6, 1 bis 4 oder 1 bis 2 C-Atomen, sein kann, beispielsweise ein substituierter oder nicht substituierter, z.B. nicht substituier- ter, Alkyl-, Aryl-, Alkylaryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20, z.B. 1 bis 6, 1 bis 4 oder 1 bis 2 C-Atomen. Die Substi- tuenten sind nicht beschränkt, insofern sie in der Reaktion nicht stören bzw. umgesetzt werden, und können beispielsweise Halogenreste, -OH, etc. sein. It is also to be mentioned here that instead of reacting with water to give propionic acid, it is also possible to react with alcohol R-OH to give propynoic acid esters, where R is a substituted or unsubstituted, e.g. unsubstituted, organic radical of 1 to 20, e.g. 1 to 6, 1 to 4 or 1 to 2 C atoms, for example, a substituted or unsubstituted, e.g. unsubstituted, alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl radical of 1 to 20, e.g. 1 to 6, 1 to 4 or 1 to 2 C atoms. The substituents are not limited insofar as they are not interfered with in the reaction, and may be, for example, halo, -OH, etc.
Somit ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Estern der Propionsäure beschrieben, umfassend: Thus, a process for the preparation of esters of propionic acid is also described, comprising:
Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4; und Umsetzung des CO und C2H4 mit ROH zu Propionsäureester, wobei ROH wie oben definiert ist. Auch hierbei können die einzelnen Ausführungsformen bezüglich der Elektrolyse und Umsetzung analog Anwendung finden, wie auch hinsichtlich einer entsprechenden Vorrichtung. Electrolysis of CO 2 to CO and C 2 H 4 ; and Reaction of CO and C2H4 with ROH to give propionic acid esters, wherein ROH is as defined above. Again, the individual embodiments with respect to the electrolysis and implementation can be applied analogously, as well as with respect to a corresponding device.
Auch beschrieben sind eine Vorrichtung zur Herstellung von Propionsäureester, umfassend: Also described are an apparatus for producing propionic acid esters, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4 , die dazu ausgebildet ist, CO und C2H4 durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und  at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 to CO and C2H4, which is designed to produce CO and C2H4 by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit ROH zu Propionsäureester; sowie  at least one first reactor for reacting the CO and C2H4 with ROH to propionic acid ester; such as
eine Vorrichtung zur Herstellung von Propionsäureester, um- fassend: a device for producing propionic acid esters, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektrolyse von CO2 und/oder CO zu C2H4 , die dazu ausgebildet ist, C2H4 durch Elektrolyse von CO2 und/oder CO herzustellen; mindestens eine zweite Elektrolyseeinrichtung für die Elekt- rolyse von CO2 zu CO, die dazu ausgebildet ist, CO durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und  at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 and / or CO to C2H4, which is designed to produce C2H4 by electrolysis of CO2 and / or CO; at least one second electrolysis device for the electrolysis of CO 2 to CO, which is designed to produce CO by electrolysis of CO 2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit ROH zu Propionsäureester, wobei ROH wiederum wie oben definiert ist.  at least one first reactor for reacting the CO and C2H4 with ROH to propionic acid ester, wherein ROH is again as defined above.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: In a second aspect, the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektro- lyse von CO2 zu CO und C2H4 , die dazu ausgebildet ist, CO und C2H4 durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 to CO and C2H4, which is designed to produce CO and C2H4 by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und/oder zur Um¬ setzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for ¬ tion of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
In einem solchen Aufbau ist es möglich, dass z.B. eine Elektrolysezelle mit wechselnden Kathoden betrieben wird, um verschiedene Produktgase zu erzeugen, was jedoch eine Zwischen- lagerung von Produktgasen erfordert, oder es ist möglich, eine Elektrolyseeinrichtung mit mehreren Elektrolysezellen zu betreiben, welche beispielsweise parallel arbeiten können, wobei beispielsweise auch die Anzahl an verschiedenen Elekt- rolysezellen angepasst werden kann, um eine nahezu idealeIn such a construction, it is possible, for example, for an electrolysis cell to be operated with alternating cathodes in order to produce different product gases, but this has an intermediate effect. Storage of product gases required, or it is possible to operate an electrolysis with multiple electrolysis cells, which can for example work in parallel, for example, the number of different Elek- rolysis cells can be adjusted to a nearly ideal
Eduktgasmischung durch Mischen der Produkte der Elektrolysezellen zu erhalten, die dann einer Hydroformylierungsreaktion oder Hydrocarboxylierungsreaktion zugeführt werden kann. Auch sequentiell arbeitende Elektrolysezellen zur Herstellung von Ethen aus CO2 über die Zwischenstufe CO sind möglich. To obtain educt gas mixture by mixing the products of the electrolysis cells, which can then be fed to a hydroformylation reaction or Hydrocarboxylierungsreaktion. Also, sequentially operating electrolysis cells for the production of ethene from CO2 via the intermediate CO are possible.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die erste Elektroly¬ seeinrichtung mindestens eine Elektrolysezelle mit einer Ka¬ thode auf, welche Kupfer umfasst oder daraus besteht, und mindestens eine Elektrolysezelle mit einer Kathode auf, wel¬ che ein Metall umfasst oder daraus besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn, bevor¬ zugt Ag. Hierdurch können, z.B. parallel, Ethen und CO und ggf. auch H2 effizient hergestellt werden. According to certain embodiments, the first electrolyzer ¬ seeinrichtung at least one electrolytic cell with a Ka ¬ Thode on which copper comprises or consists thereof and at least one electrolysis cell having a cathode, wel ¬ surface comprises a metal or consists thereof, which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, before ¬ Trains t Ag. As a result, eg, parallel, ethene and CO and possibly also H 2 can be produced efficiently.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: In a further aspect, the present invention relates to a device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektro- lyse von CO2 zu C2H4 , die dazu ausgebildet ist, C2H4 durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 to C2H4, which is designed to produce C2H4 by electrolysis of CO2;
mindestens eine zweite Elektrolyseeinrichtung für die Elekt¬ rolyse von CO2 zu CO, die dazu ausgebildet ist, CO durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und at least one second device for the electrolysis Elect ¬ rolyse of CO2 to CO, which is designed to produce CO by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und/oder zur Um¬ setzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for ¬ tion of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann optional eine an- schließende Oxidation des Propanols und/oder Propionaldehyds mit anodisch hergestelltem Sauerstoff zu Propionsäure in ei¬ nem geeigneten Reaktor erfolgen. Hierbei können CO und Ethylen - Ethylen beispielsweise auch aus CO - parallel in verschiedenen Elektrolyseeinrichtungen hergestellt werden, wodurch die Effizienz des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens bei Durchführung in solch einer Vorrichtung erhöhen kann. In the inventive devices, a subsequent oxidation of propanol and / or propionaldehyde with anodically produced oxygen to propionic acid in egg ¬ nem suitable reactor may optionally take place. Here CO and ethylene - can be prepared in parallel in different electrolysis means whereby the efficiency of the invention shown SEN method may increase when carrying out in such an apparatus - for example, from ethylene CO.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die erste Elektroly¬ seeinrichtung eine Kathode auf, welche Kupfer umfasst oder daraus besteht, und die zweite Elektrolyseeinrichtung weist eine Kathode auf, welche ein Metall umfasst oder daraus be¬ steht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn, bevorzugt Ag. Hierdurch können wiederum, z.B. parallel, Ethen und CO und ggf. auch H2 effizient hergestellt werden. Als Substrat zur Ethylen- und Wasserstoffherstellung eignet sich C02, aber auch CO. According to certain embodiments, the first electrolyzer ¬ seeinrichtung a cathode, which comprises copper or consists thereof, and the second electrolysis device includes a cathode comprising a metal or it be ¬ is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn, preferably Ag. As a result, in turn, for example, in parallel, ethene and CO and optionally also H 2 can be produced efficiently. As a substrate for ethylene and hydrogen production is C0 2 , but also CO.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weiter mindestens eine dritte Elektroly¬ seeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, H2 durch eine Elekt- rolyse von C02 und/oder CO und/oder eine Elektrolyse von H20 bereitzustellen. Mit einer Kombination von zwei oder insbesondere drei Elektrolyseeinrichtungen kann mit hoher Effizienz ein geeignetes Gemisch für die Hydroformylierung und/oder Propanolherstellung hergestellt werden. According to certain embodiments include devices according to the invention further comprises at least a third electrolyzer ¬ seeinrichtung which is adapted to provide H 2 by electrolysis of C0 2 and / or CO and / or electrolysis of H 2 0th With a combination of two or in particular three electrolysis devices, a suitable mixture for the hydroformylation and / or propanol production can be produced with high efficiency.
Im ersten Reaktor kann bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen eine Hydroformylierungsreaktion, eine Reaktion zur Herstellung von Propanol, oder eine Hydrocarboxylierungsreaktion durchgeführt werden, wobei der erste Reaktor hier nicht be- sonders beschränkt ist. In the first reactor, a hydroformylation reaction, a reaction for the production of propanol, or a hydrocarboxylation reaction can be carried out in the apparatus according to the invention, the first reactor not being particularly limited here.
Weiter können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen mindestens eine Wärmeleitung umfassen, die dazu ausgebildet ist, Abwärme aus der Elektrolyse von C02 dem ersten Reaktor zuzuführen. Eine entsprechende Wärmeleitung kann auch Abwärme aus anderen Elektrolyseeinrichtungen bereitstellen, z.B. einer CO- und/oder H20-Elektrolyse . Eine solche Wärmeleitung kann auch zur Zuführung von Abwärme zu einem zweiten Reaktor zur Umset- zung von Propanol und/oder Propionaldehyd zu Propionsäure vorgesehen sein. Die Wärmeleitungen sind hierbei nicht besonders beschränkt. Anstelle von Wärmeleitungen kann auch ein direkter Kontakt zwischen einer jeweiligen (ersten, zweiten und/oder dritten) Elektrolysevorrichtung und einem jeweiligen (ersten und/oder zweiten) Reaktor vorgesehen sein. Furthermore, the devices according to the invention can comprise at least one heat conduction which is designed to supply waste heat from the electrolysis of CO 2 to the first reactor. A corresponding heat conduction can also provide waste heat from other electrolysis devices, such as a CO and / or H 2 0 electrolysis. Such heat conduction can also be used to supply waste heat to a second reactor for conversion. tion of propanol and / or propionaldehyde be provided to propionic acid. The heat pipes are not particularly limited. Instead of heat pipes, a direct contact between a respective (first, second and / or third) electrolysis device and a respective (first and / or second) reactor may be provided.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen einen zweiten Reaktor zur Umsetzung von Propanol und/oder Propionaldehyd zu Propionsäure, der dazu ausgebildet ist, Propanol und/oder Propionaldehyd zu According to certain embodiments, the devices of the invention comprise a second reactor for reacting propanol and / or propionaldehyde to propionic acid, which is designed to propanol and / or propionaldehyde to
Propionsäure umzusetzen. Auch dieser Reaktor ist nicht besonders beschränkt, insofern er die entsprechende Umsetzung, beispielsweise Oxidation, zulässt. React propionic acid. Also, this reactor is not particularly limited insofar as it permits the corresponding reaction, for example, oxidation.
Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden. Insofern entsprechen die jeweiligen Elektrolyseeinrichtungen und Reaktoren beispielsweise den in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten. With the devices according to the invention, the inventive method can be carried out. In this respect, the respective electrolysis devices and reactors correspond, for example, to those mentioned in connection with the process according to the invention.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weitere Bestandteile umfassen, welche in einer Elektrolyseanlage bzw. Elektrolyseeinrichtung vorhanden sind, also neben der Strom- quelle für die Elektrolyse verschiedene Kühl, und/oder Heiz¬ einrichtungen, etc., wie auch Bestandteile eines Reaktors wie Kühl- und/oder Heizeinrichtungen, sowie Verbindungen zwischen den Elektrolyseeinrichtungen und Reaktoren, beispielsweise in der Form von Rohren, etc. Diese weiteren Bestandteile der Vorrichtung, beispielsweise einer Elektrolyseanlage, sind nicht weiter beschränkt und können geeignet vorgesehen werden . In addition, the device according to the invention may comprise further constituents which are present in an electrolysis plant or electrolysis device, that is to say in addition to the current source for the electrolysis various cooling and / or heating devices , etc., as well as constituents of a reactor such as cooling and / or heating devices, as well as connections between the electrolysis devices and reactors, for example in the form of tubes, etc. These other components of the device, such as an electrolysis system, are not limited and may be suitably provided.
Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und The above embodiments, embodiments and
Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Further developments can, if appropriate, be combined as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of previously or not explicitly mentioned combinations The following with respect to the embodiments described features of the invention. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
Die Erfindung wird im Anschluss anhand einiger beispielhafter Ausführungsformen dargestellt, die diese jedoch nicht The invention will be illustrated below with reference to some exemplary embodiments, but not the latter
einschränken . Beispiele restrict. Examples
Das gesamte erfindungsgemäße Verfahren ist beispielhaft sche¬ matisch in Figur 8 für eine Hydroformylierung gezeigt. Hierbei wird Energie E, z.B. aus erneuerbaren Energiequellen und/oder Überschussstrom, in die jeweilige Elektrolyseschrit¬ te zur Cu-katalysierten Herstellung von C2H4, ggf. mit CO und H2 als Beiprodukten, aus CO2 , zur Ag-katalysierten Herstel¬ lung von CO, ggf. mit H2 als Beiprodukt, aus CO2 , und zur PEM-Elektrolyse von Wasser zu H2 verwendet. Diese Edukte wer¬ den dann gemischt und in der Hydroformylierung 1 zu The entire process of the invention is shown by way of example specific ¬ schematically in Figure 8 for a hydroformylation. In this case, energy E, for example, from renewable energy sources and / or excess current, in the respective Elektrolyseschrit ¬ te for Cu-catalyzed preparation of C 2 H 4 , optionally with CO and H 2 as by-products, from CO2, for Ag-catalyzed manufacture ¬ CO, possibly with H 2 as by-product, from CO2, and used for PEM electrolysis of water to H 2 . These reactants ¬ the then mixed and in the hydroformylation 1
Propionaldehyd umgesetzt. Propionaldehyde reacted.
Die vorliegende Erfindung stellt ein hochintegriertes, ener¬ getisch abgestimmtes Verfahren zur Herstellung von The present invention provides a highly integrated, ener ¬ tically tuned process for the preparation of
Propionaldehyd und Propionsäure ohne fossile Rohstoffe und Hochtemperaturverfahren bereit. Da alle benötigten Komponenten elektrochemisch aus CO2 erzeugt werden können, ist das Verfahren unabhängig von fossilen Kohlenstoffquellen . Der Energieeintrag ist daneben hauptsächlich in den elektrochemischen Schritten konzentriert, was den Energiewirkungsgrad deutlich erhöht. Nicht zuletzt wird aus dem energie- und wertlosen Cl-Baustein CO2 ein vielseiti¬ ger C 3-Baustein gewonnen. Ein Etyhlen/CO/H2 Gemisch wäre ohne kostenintensive Auftrennung nicht verkäuflich, während die C3-Derivate aus dem kombinierten Verfahren, ein direkt verkaufbares Produkt darstellen. Propionaldehyde and propionic acid without fossil fuels and high-temperature processes ready. Since all required components can be generated electrochemically from CO2, the process is independent of fossil carbon sources. The energy input is also mainly concentrated in the electrochemical steps, which significantly increases the energy efficiency. Last but not least is obtained from the energy and worthless Cl component of CO2 vielseiti ¬ ger C3 block. An Etyhlen / CO / H 2 mixture would not be salable without costly separation, while the C3 derivatives from the combined process, constitute a directly salable product.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: A process for the preparation of propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4 ; und  Electrolysis of CO2 to CO and C2H4; and
Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und/oder Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. Reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei H2 durch die Elektrolyse von CO2 und/oder CO und/oder eine Elektrolyse von H20 be¬ reitgestellt wird. 2. The method of claim 1, wherein H 2 is provided by the electrolysis of CO2 and / or CO and / or an electrolysis of H 2 0 be ¬ .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Elektrolyse des CO2 zudem anodisch eine Sauerstoffspezies er¬ zeugt wird, und die Sauerstoffspezies mit Propanol oder Propionaldehyd zu Propionsäure umgesetzt wird. 3. The method of claim 1 or 2, wherein in the electrolysis of the CO2 also anodic an oxygen species he testifies ¬ , and the oxygen species is reacted with propanol or propionaldehyde to propionic acid.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sauerstoffspezies Sauerstoff und/oder ein Peroxid ist. 4. The method of claim 3, wherein the oxygen species is oxygen and / or a peroxide.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Herstellung von C2H4 aus C02 und/oder CO durch Elektrolyse an einer kupferhaltigen Kathode erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the production of C2H4 from C0 2 and / or CO takes place by electrolysis on a copper-containing cathode.
6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Herstellung von CO aus CO2 durch Elektrolyse an einer Ka¬ thode erfolgt, welche ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the production of CO from CO2 by electrolysis takes place at a Ka ¬ method comprising a metal which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn.
7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 durch eine 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the reaction of CO and C2H4 with H 2 by a
Hydroformylierungsreaktion und/oder eine Reaktion zur Propanherstellung erfolgt, und/oder wobei die Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 durch eine Hydroformylation reaction and / or a reaction to produce the propane, and / or wherein the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 by a
Hydrocarboxylierungsreaktion erfolgt . Hydrocarboxylation reaction takes place.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Abwärme aus der Elektrolyse von CO2 bei der Hydroformylierungsreaktion und/oder Propanhestellung und/oder Hydrocarboxylierungsreaktion verwendet wird. 8. The method of claim 7, wherein waste heat from the electrolysis of CO 2 in the hydroformylation reaction and / or propane and / or Hydrocarboxylierungsreaktion is used.
9. Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: 9. An apparatus for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektrolyse von CO2 zu CO und C2H4 , die dazu ausgebildet ist, CO und C2H4 durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und  at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 to CO and C2H4, which is designed to produce CO and C2H4 by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propanol und/oder Propionaldehyd, und/oder zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propanol and / or propionaldehyde, and / or for the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Elektrolyse¬ einrichtung mindestens eine Elektrolysezelle mit einer Kathode aufweist, welche Kupfer umfasst, und mindestens eine Elektrolysezelle mit einer Kathode aufweist, welche ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn. 10. The apparatus of claim 9, wherein the first electrolysis ¬ means comprises at least one electrolysis cell having a cathode which comprises copper, and has at least one electrolytic cell with a cathode comprising a metal which is selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn.
11. Vorrichtung zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure, umfassend: 11. A device for producing propanol, propionaldehyde and / or propionic acid, comprising:
mindestens eine erste Elektrolyseeinrichtung für die Elektrolyse von CO2 und/oder CO zu C2H4 , die dazu ausge¬ bildet ist, C2H4 durch Elektrolyse von CO2 und/oder CO herzustellen; at least one first electrolysis device for the electrolysis of CO2 and / or CO to C2H4, which is designed ¬ to produce C2H4 by electrolysis of CO2 and / or CO;
mindestens eine zweite Elektrolyseeinrichtung für die Elektrolyse von CO2 zu CO, die dazu ausgebildet ist, CO durch Elektrolyse von CO2 herzustellen; und  at least one second electrolysis device for the electrolysis of CO2 to CO, which is designed to produce CO by electrolysis of CO2; and
mindestens einen ersten Reaktor zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H2 zu Propionaldehyd und/oder Propanol, und/oder zur Umsetzung des CO und C2H4 mit H20 zu Propionsäure. at least one first reactor for the reaction of CO and C2H4 with H 2 to propionaldehyde and / or propanol, and / or for the reaction of CO and C2H4 with H 2 0 to propionic acid.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Elektrolyseeinrichtung eine Kathode aufweist, welche Kupfer um¬ fasst, und die zweite Elektrolyseeinrichtung eine Kathode aufweist, welche ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Au, Ag und/oder Zn. 12. The apparatus of claim 11, wherein the first electrolysis means comprises a cathode copper construed to ¬ and the second electrolyzer a cathode which comprises a metal selected from the group consisting of Au, Ag and / or Zn.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter umfassend mindestens eine dritte Elektrolyseeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, H2 durch eine Elektrolyse von CO2 und/oder CO und/oder eine Elektrolyse von H20 bereit¬ zustellen . Device according to one of claims 9 to 12, further comprising at least one third electrolysis device, which is designed to H 2 by an electrolysis of CO 2 and / or CO and / or an electrolysis of H 2 0 ready ¬ deliver.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, weiter umfassend eine Wärmeleitung, die dazu ausgebildet ist, Ab¬ wärme aus der Elektrolyse von CO2 dem ersten Reaktor zu¬ zuführen . Device according to one of claims 9 to 13, further comprising a heat conduction, which is adapted to ¬ heat from the electrolysis of CO 2 to the first reactor to ¬ supply.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, weiter umfassend einen zweiten Reaktor zur Umsetzung von Propanol und/oder Propionaldehyd zu Propionsäure, der dazu ausge¬ bildet ist, Propanol und/oder Propionaldehyd zu Device according to one of claims 9 to 14, further comprising a second reactor for the reaction of propanol and / or propionaldehyde to propionic acid, which is ¬ forms, propanol and / or propionaldehyde to
Propionsäure umzusetzen. React propionic acid.
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