Herstellung eines Svntheseprodukts

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines

Syntheseprodukts und eine entsprechende Anlage gemäß den jeweiligen

Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Stand der Technik

Synthesegas ist ein überwiegend oder ausschließlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch. Synthesegas wird derzeit mittels unterschiedlicher Verfahren hergestellt, z.B. durch Dampfreformierung von Erdgas oder durch

Vergasung von Einsatzstoffen wie Kohle, Erdöl oder Erdgas und eine sich jeweils anschließende Aufreinigung.

Wasserstoff kann auch mittels Wasserelektrolyse (beispielsweise mittels alkalischer Elektrolyse oder unter Einsatz einer Protonenaustauschmembran) hergestellt werden. Die Herstellung von Kohlenmonoxid ist mittels Hochtemperaturelektrolyse von Kohlendioxid möglich, wie beispielsweise in der WO 2013/131778 A2 offenbart. Durch Mischung entsprechend hergestellten Wasserstoffs und Kohlenmonoxids kann ebenfalls ein Synthesegas erhalten werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Synthesegas stellt die Ko-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid dar. Je nach dem verwendeten Elektrolyten und dem eingesetzten Katalysator existieren dabei unterschiedliche Ausgestaltungen, die sich insbesondere durch die Betriebstemperatur und die an den Elektroden ablaufenden elektrochemischen Reaktionen unterscheiden.

Nachfolgend werden die Reaktionsprinzipien der Ko-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid beschrieben. Anstelle einer Ko-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch insbesondere auch eine reine Kohlendioxidelektrolyse zum Einsatz kommen. Es versteht sich, dass hier die die Wasserelektrolyse betreffenden Reaktionsgleichungen nicht zutreffen bzw. entsprechende Reaktionen nicht ablaufen. Auf eine separate Erläuterung wird jedoch der Übersichtlichkeit halber verzichtet.

Bei der sogenannten Niedertemperatur-(NT-)Ko-Elektrolyse kann eine

Protonenaustauschmembran (engl. Proton Exchange Membrane, PEM) eingesetzt werden. In diesem Fall laufen die folgenden Kathodenreaktionen ab:

C0 ₂ + 2 e- + 2 H ⁺ -» CO + H ₂ 0 (1 ) 2 e ^_ + 2 H ⁺ — > H ₂ (2)

Es läuft ferner folgende Anodenreaktion ab:

H ₂ 0 -» ¹ / ₂ 0 ₂ + 2 H ⁺ - 2e- (3) In Varianten entsprechender Verfahren können an der Anode anstelle von Protonen andere positive Ladungsträger wie Ionen eines Elektrolytsalzes gebildet, über eine entsprechend ausgestaltete Membran transportiert, und an der Kathode umgesetzt werden. Ein Beispiel für ein Elektrolytsalz ist Kaliumhydroxid. In diesem Fall handelt es sich bei den positiven Ladungsträgern um Kaliumionen. Weitere Varianten umfassen beispielsweise die Verwendung von Anionenaustauschmembranen (Anion Exchange Membranes, AEM). In sämtlichen Varianten erfolgt jedoch der Transport der

Ladungsträger nicht, wie in den nachfolgend erläuterten Festoxid-Elektrolysezellen, in Form von Sauerstoffionen, sondern in Form der erläuterten Ladungsträger. Zu Details sei beispielsweise auf Delacourt et al. (2008), J. Electrochem. Soc. 155(1 ), B42-B49, DOI: 10.1 149/1 .2801871 , verwiesen.

Die Protonen oder andere entsprechende Ladungsträger werden über eine Membran selektiv von der Anoden- zur Kathodenseite übertragen. An der Kathode konkurrieren dann, je nach gewähltem Katalysator, die jeweiligen Bildungsreaktionen, so dass sich Synthesegase mit unterschiedlichen Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Verhältnissen ergeben. Je nach Ausgestaltung des verwendeten Katalysators können bei der Niedertemperatur-Ko-Elektrolyse auch andere Wertprodukte gebildet werden. Bei der Hochtemperatur-(HT-)Ko-Elektrolyse, die unter Verwendung von Festoxid- Elektrolysezellen (engl. Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC) durchgeführt wird, werden die folgenden Kathodenreaktionen beobachtet bzw. postuliert: C0 ₂ + 2 e- -» CO + O ² (4)

H ₂ 0 + 2 e- -» H ₂ + O ² - (5)

Es laufen ferner folgende Anodenreaktion ab: 2 O ² — > 0 ₂ + 4 e- (6)

Die Sauerstoffionen werden hierbei im Wesentlichen selektiv über eine keramische Membran von der Anode zur Kathode geleitet. Es ist nicht vollständig geklärt, ob die Reaktion gemäß Reaktionsgleichung 4 in der dargestellten Weise abläuft. Es ist auch möglich, dass lediglich Wasserstoff elektrochemisch gebildet wird und Kohlenmonoxid sich entsprechend der umgekehrten Wassergas-Shiftreaktion in Anwesenheit von Kohlendioxid bildet: C0 ₂ + H ₂ H ₂ 0 + CO (7)

In der Regel befindet sich das bei der Hochtemperatur-Ko-Elektrolyse gebildete Gasgemisch im Wassergas-Shift-Gleichgewicht (oder nahe bei diesem). Auf die vorliegende Erfindung hat die konkrete Art und Weise der Bildung des Kohlenmonoxids jedoch keinen Einfluss.

Weder bei der Hoch- noch bei der Niedertemperatur-Ko-Elektrolyse erfolgt i.d.R. ein vollständiger Umsatz von Kohlendioxid und Wasser, weshalb anschließend eine Abtrennung von Kohlendioxid erfolgen muss. Das Kohlendioxid kann zur Elektrolyse rezykliert werden. Das nach einer entsprechenden Abtrennung erhaltene Produkt ist ein Synthesegas mit je nach eingesetztem Katalysator unterschiedlichem

Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Verhältnis.

Die Elektrolyse von Kohlendioxid mittels Festoxid-Elektrolysezellen ist beispielsweise in der WO 2014/154253 A1 , der WO 2013/131778 A2, der WO 2015/014527 A1 und der EP 2 940 773 A1 beschrieben. Hierbei ist auch eine analoge Prozessführung für die Ko-Elektrolyse und eine entsprechende Herstellung von Synthesegas erwähnt. In den genannten Druckschriften ist ferner eine Trennung von Kohlendioxid und

Kohlenmonoxid unter Verwendung von Absorptions-, Adsorptions-, Membran- und kryogenen Trennverfahren offenbart, jedoch werden keine Details zur konkreten Ausgestaltung und insbesondere zu einer Kombination der Verfahren angegeben.

Die Ko-Elektrolyse von Kohlendioxid mittels Festoxid-Elektrolysezellen zu Synthesegas ist bisher nur im Labormaßstab beschrieben worden. Es wird insbesondere auf einen entsprechenden Artikel von Foit et al. (2016), Angew. Chem. 129 (20), Seiten 5488 bis 5498, DOI: 10.1002/ange.201607552, verwiesen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, in einem Verfahren zur Herstellung von Synthesegas unter Einsatz einer Elektrolyse gebildetes Synthesegas besonders vorteilhaft zu nutzen und die Elektrolyse in vorteilhafter weise in einen übergeordneten Prozess zu integrieren.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur

Herstellung eines Syntheseprodukts und eine entsprechende Anlage mit den

Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte

Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Vor der Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend weitere Grundlagen erläutert und hier verwendete Begriffe definiert werden.

Generell können Stoffströme, Gasgemische usw. im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei die Angabe "reich" für einen Gehalt von wenigstens 50%, 60%, 75%, 80%, 90%, 95%, 98%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und die Angabe "arm" für einen Gehalt von höchstens 50%, 40%, 25%, 20%, 10%, 5%, 2%, 1 %, 0,5%, 0,1 % oder 0,01 % auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Sind mehrere Komponenten angegeben, bezieht sich die Angabe "reich" oder "arm" auf die Summe aller Komponenten. Ist hier beispielsweise von "Kohlenmonoxid" die Rede, kann es sich um ein Reingas, aber auch ein an Kohlenmonoxid reiches Gemisch handeln. Ein Gasgemisch, das "überwiegend" eine oder mehrere Komponenten enthält, ist insbesondere reich an dieser oder diesen im erläuterten Sinn. Stoffströme, Gasgemische usw. können im hier verwendeten Sprachgebrauch außerdem "angereichert" oder "abgereichert" an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen. Sie sind "angereichert", wenn sie zumindest den 1 ,1 -fachen, 1 ,5-fachen, 2-fachen, 5- fachen, 10-fachen, 100-fachen oder 1 .000-fachen Gehalt, "abgereichert", wenn sie höchstens den 0,9-fachen, 0,75-fachen, 0,5-fachen, 0,1 -fachen, 0,01 -fachen oder 0,001 -fachen Gehalt einer oder mehrerer Komponenten, bezogen auf das

Ausgangsgemisch, enthalten.

Vorteile der Erfindung

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde die Kopplung einer Elektrolyse in Form einer Kohlendioxid-Ko-Elektrolyse oder einer reinen Kohlendioxidelektrolyse der eingangs erläuterten Art mit einer Hydroformylierung als besonders vorteilhaft erkannt, weil sich hierbei die Verfahrensprodukte der Elektrolyse in besonders vorteilhafter Weise in der nachgeschalteten Hydroformylierung nutzen lassen und sich

insbesondere im Hinblick auf eine Trennung eines in der Elektrolyse erhaltenen Rohgases Vorteile ergeben. Auf diese Weise kann ein Verfahren zur Gewinnung von entsprechenden Syntheseprodukten im Vergleich zum Stand der Technik besonders einfach und mit vergleichsweise geringem apparativem Aufwand durchgeführt werden.

Die Hydroformylierung wird auch als Oxosynthese und seltener als Roelen-Synthese oder Roelen-Reaktion bezeichnet. Es handelt sich hierbei um eine homogen katalysierte Reaktion von Olefinen mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff zur Herstellung von Aldehyden. Durch Hydrierung der primär entstehenden Aldehyde können dabei Alkohole wie n-Butanol gebildet werden. Als Hydroformylierungskatalysatoren können insbesondere metallorganische Cobalt- oder Rhodiumverbindungen eingesetzt werden. Die Hydroformylierung wird typischerweise bei Drücken von etwa 10 bar bis 100 bar und Temperaturen zwischen 40 und 200 °C durchgeführt. Zu weiteren Details und den bei der Hydroformylierung ablaufenden chemischen Reaktionsschritten sei auf einschlägige Fachliteratur verwiesen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei ein Verfahren zur Herstellung eines Syntheseprodukts vorgeschlagen, bei dem ein zumindest Kohlendioxid und optional Wasser enthaltender Elektrolyseeinsatz gebildet und unter Erhalt eines zumindest Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und optional Wasserstoff enthaltenden Rohgases einer Elektrolyse unterworfen wird. Entsprechende Verfahren sind insoweit bekannt, wobei auf die einleitenden Erläuterungen ausdrücklich verwiesen wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Hoch- oder Niedertemperatur-Ko- Elektrolyse zum Einsatz kommen. Auch der Einsatz einer reinen

Kohlendioxidelektrolyse ist jedoch, wie erwähnt möglich. Im Fall einer Ko-Elektrolyse enthält der Elektrolyseeinsatz neben dem Kohlendioxid zumindest Wasser (Dampf) und das Rohgas enthält in diesem Fall neben Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auch Wasserstoff. Im Fall einer reinen Kohlendioxidelektrolyse ist der Elektrolyseeinsatz frei oder im Wesentlichen frei von Wasser und das Rohgas ist zunächst frei von

Wasserstoff. Für die nachfolgenden Reaktionen wird in diesem Fall Wasserstoff nachträglich zugegeben. Wasserstoff ist eine im industriellen Umfeld häufig verfügbare Resource, die daher entsprechend eingesetzt werden kann. Eine Zugabe von

Wasserstoff zum Rohgas ist auch bei Verwendung einer Ko-Elektrolyse möglich, und zwar dann, wenn der Wasserstoffgehalt des Rohgases an sich für die nachfolgenden Reaktionen nicht ausreichen sollte. Mit anderen Worten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Elektrolyse als Ko-Elektrolyse durchgeführt, ein Wasser enthaltender Elektrolyseeinsatz verwendet und das Rohgas als Wasserstoff enthaltendes Rohgas gebildet werden, oder die Elektrolyse kann als reine

Kohlendioxidelektrolyse durchgeführt, ein weitgehend wasserfreier Elektrolyseeinsatz verwendet und das Rohgas als weitgehend wasserstofffreies Rohgas gebildet werden. Das zumindest Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und optional Wasserstoff enthaltende Rohgas kann auch weitere Komponenten und Nebenprodukte enthalten, insbesondere sich inert verhaltende Verbindungen. Unter "weitgehend wasserfreiem" Kohlendioxid wird hier auch "feuchtes" Kohlendioxid mit bis zu 100%, 90%, 80%, 70%, 60% oder 50% relativer Feuchte verstanden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des in dem Rohgas enthaltenen Kohlenmonoxids und des in dem Rohgas enthaltenen Kohlendioxids unter Erhalt eines oder mehrerer Hydroformylierungsprodukte einem oder mehreren Hydroformylierungsreaktoren zugeführt und einer Hydroformylierung unterworfen werden. Die Hydroformylierung wird dabei wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt durchgeführt. Dem oder den Hydroformylierungsreaktoren, die mit einem geeigneten Katalysator ausgestattet sind, wird dabei typischerweise auch ein Olefin zugeführt, das mit den Komponenten des Synthesegases

entsprechend umgesetzt wird. Hierbei kann es sich insbesondere um Ethen, Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten und höhere ungesättigte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise bis Dodecen, oder andere ein- und mehrfach ungesättigte Olefine handeln. Der oder die Hydroformylierungsreaktoren sind insbesondere mit einem Katalysator der zuvor erläuterten Art ausgestattet, der insbesondere mit einem Liganden in einem Lösungsmittel vorliegen kann (homogene Katalyse). Auch andere Arten der Katalyse sind möglich.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zumindest ein Teil des Rohgases ohne Kohlendioxidabtrennung zur Bildung eines Hydroformylierungseinsatzes verwendet, welcher dem oder den

Hydroformylierungsreaktoren zugeführt wird. In dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auf eine Abtrennung von Kohlendioxid aus dem in der Elektrolyse erhaltenen Rohgas verzichtet, wodurch aufwendige Kohlendioxidabtrenneinheiten weggelassen werden können. Das Rohgas enthält im Fall einer Ko-Elektrolyse neben den Komponenten des Synthesegases, also

Kohlenmonoxid und Wasserstoff, in der Ko-Elektrolyse nicht umgesetztes Wasser und in der Ko-Elektrolyse nicht umgesetztes Kohlendioxid. Während dabei das Wasser aufgrund seiner hohen Siedetemperatur vergleichsweise einfach durch Kondensation und einfache Trockner abgetrennt werden kann, erweist sich die Abtrennung von Kohlendioxid als deutlich aufwendiger. Der Verzicht auf eine Kohlendioxidabtrennung ist jedoch bei einer reinen Kohlendioxidelektrolyse in gleicher weise vorteilhaft.

Die Hydroformylierung wirkt, wenn in diese zumindest ein Teil des Rohgases ohne Kohlendioxidabtrennung eingespeist wird, als Kohlendioxidabtrennung, da in der Hydroformylierung Kohlenmonoxid und Wasserstoff (der aus dem Rohgas stammen oder extern zugesetzt werden kann) umgesetzt werden. Aus einem Produktgemisch der Hydroformylierung lassen sich die Hydroformylierungsprodukte aufgrund ihres vergleichsweise hohen Siedepunkts gegenüber Kohlendioxid deutlich einfacher abtrennen bzw. liegen diese Hydroformylierungsprodukte bereits getrennt vor.

Letzteres ist insbesondere der Fall, wenn in einem entsprechenden Hydroformylierungsreaktor eine die Hydroformylierungsprodukte enthaltende

Flüssigphase und eine sich zunehmend mit Kohlendioxid anreichernde Gasphase gebildet wird. Das nach einer entsprechenden Produktabtrennung verbleibende Restgemisch bzw. die Gasphase im Hydroformylierungsreaktor weist gegenüber dem Hydroformylierungseinsatz einen deutlich erhöhten Kohlendioxidgehalt auf.

Eine klassische Kohlendioxidabtrennung kann beispielsweise mittels allgemein bekannter membranbasierter Verfahren, Adsorptionsverfahren

(Druckwechseladsorption, Temperaturwechseladsorption), Absorptionsverfahren (Chemisorption wie Aminwäsche oder Pysisorption mittels physikalischer Waschmittel wie Methanol) oder thermischer Verfahren (Kondensation oder Ausfrieren) abgetrennt werden. Insgesamt sind entsprechende Verfahren deutlich aufwendiger als die Wasserabtrennung. Daher ist in der genannten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, in der auf eine entsprechende Abtrennung von Kohlendioxid verzichtet werden kann, besonders vorteilhaft. Das nicht abgetrennte Kohlendioxid wird in der Hydroformylierung nicht umgesetzt und kann dem oder den entsprechenden Reaktoren wieder entnommen werden.

Mit anderen Worten wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung zumindest eines Teils des Rohgases ein Hydroformylierungseinsatz gebildet und dem oder den Hydroformylierungsreaktoren zugeführt. Dieser Hydroformylierungseinsatz kann Kohlenmonoxid und Wasserstoff (aus dem Rohgas oder aus einer externen Quelle) oder Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten, je nachdem ob eine Abtrennung von Kohlendioxid erfolgt oder nicht. Der Gehalt an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff kann, jeweils bezogen auf den nichtwässrigen Anteil, in dem Rohgas derselbe wie in dem Hydroformylierungseinsatz sein, sich hiervon jedoch auch unterscheiden, insbesondere wenn das Rohgas oder der

Hydroformulierungseinsatz unter Verwendung extern zugegebener Komponenten (wie Wasserstoff) oder rückgeführter Komponenten gebildet wird. Das Bilden des

Reaktionseinsatzes kann jedoch insbesondere eine kondensative Wasserabtrennung, zusätzlich oder alternativ auch eine Verwendung von Trocknern und dergleichen, umfassen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhafterweise aus dem oder den Hydroformylierungsreaktoren in dem oder den Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzte Komponenten und das oder die Hydroformylierungsprodukte ausgeführt. Bei den in dem oder den Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten

Komponenten handelt es sich insbesondere um nicht umgesetztes Synthesegas, also Kohlenmonoxid und Wasserstoff, sowie, falls dem oder den

Hydroformylierungsreaktoren zugeführt, um Kohlendioxid aus dem Rohgas der Elektrolyse.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die in dem oder den in den Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten Komponenten und die Hydroformylierungsprodukte in einem gemeinsamen

Komponentengemisch, insbesondere kontinuierlich, aus dem oder den

Hydroformylierungsreaktoren ausgeführt und die nicht umgesetzten Komponenten werden in einer Gas-Flüssig-Trennung zumindest teilweise von dem oder den

Hydroformylierungsprodukten in dem Komponentengemisch abgetrennt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit kontinuierlich betriebenen Hydroformylierungsreaktoren vorgesehen, denen das gemeinsame Komponentengemisch im Wesentlichen permanent entnommen wird.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die in dem oder den in den Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten Komponenten und die Hydroformylierungsprodukte hingegen in separaten Komponentengemischen, insbesondere diskontinuierlich, aus dem oder den Hydroformylierungsreaktoren ausgeführt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit diskontinuierlich (also im Batchbetrieb) betriebenen Hydroformylierungsreaktoren vorgesehen. In einem entsprechenden Reaktor reichert sich die vorliegende Gasphase zunehmend mit den nicht umgesetzten Komponenten und die Flüssigphase zunehmend mit dem oder den Hydroformylierungsprodukten an. Die entsprechenden Phasen werden dabei diskontinuierlich aus dem Reaktor ausgeführt. Je nach Siedepunkt des oder der Hydroformylierungsprodukte wird dabei in den soeben erläuterten alternativen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung eine unterschiedlich effektive Abtrennung bzw. ein unterschiedlich effektiver Übergang in die Flüssigphase erzielt. Insbesondere bei Gewinnung schwererer

Hydroformylierungsprodukte kann eine vollständige oder nahezu vollständige

Abtrennung bzw. ein vollständiger oder nahezu vollständiger Übergang in die Flüssigphase erzielt werden. Entsprechendes gilt auch für das oder die der

Flydroformylierung unterworfenen Olefine. Weisen entsprechende Verbindungen einen ausreichend hohen Siedepunkt auf, verbleibt nach deren Abtrennung in der Gas- Flüssig-Trennung bzw. in der Gasphase des oder der Flydroformylierungsreaktoren ein leichtes Gasgemisch, das je nach Einsatz in den oder die Flydroformylierungsreaktoren ein im Wesentlichen reines Synthesegas ist (bei vorheriger Kohlendioxidabtrennung), also überwiegend oder ausschließlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, oder das (ohne vorherige Kohlendioxidabtrennung) zusätzlich Kohlendioxid enthält. Sind die Siedepunkte entsprechend geringer, sind in einer entsprechenden Fraktion hingegen ggf. noch Olefine und Flydroformylierungsprodukte enthalten. Diese können mittels einer Trennung abgetrennt werden, beispielsweise mittels einer geeigneten thermischen Abscheidung bei ausreichend tiefer Temperatur. Entsprechende

Verfahrensvarianten eignen sich insbesondere auch zur Abtrennung ggf. vorhandener Reste (flüssiger) Flydroformylierungskatalysatoren.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst, dass die in der Gas-Flüssig-Trennung von den Flydroformylierungsprodukten abgetrennten oder die in der Gasphase aus dem oder den Flydroformylierungsreaktoren

entnommenen und jeweils ggf. einer Trennung unterworfenen, in dem oder den in den Flydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten Komponenten zumindest teilweise in den oder die Flydroformylierungsreaktoren und/oder in die Elektrolyse zurückgeführt werden. Durch die Umsetzung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist der Gehalt an Kohlendioxid in einer entsprechenden Fraktion erhöht. Die Rückführung in die Elektrolyse ermöglicht es, dieses Kohlendioxid zu weiterem Kohlenmonoxid und Wasserstoff umzusetzen und damit die Ausbeute insgesamt zu erhöhen. Durch eine Rückführung in die Hydroformylierung erreicht man insbesondere im Fall von

Kohlendioxid eine Anreicherung in einem entsprechenden Kreislauf, so dass auf diese Weise der Gehalt an Kohlendioxid in einem in die Elektrolyse zugeführten Stoffstrom erhöht werden kann. In der Hydroformylierung werden auch Wasserstoff und

Kohlenmonoxid nicht vollständig umgesetzt, so dass ohne eine Rückführung in die Hydroformylierung und nur in die Elektrolyse zu große Anteile an Wasserstoff und Kohlenmonoxid rückgeführt werden. Eine Rückführung in beide Verfahrensschritte ermöglicht es, entsprechende Mengen einzustellen. Eine entsprechende Rückführung und Ausbeuteerhöhung ist möglich, ohne eine separate Abtrennung von Kohlendioxid mittels der bekannten Verfahren vornehmen zu müssen. Vorteilhafterweise werden die in dem oder den Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten Komponenten in Form einer Fraktion erhalten (durch Abtrennung oder in Form einer Gasphase aus dem oder den Hydroformylierungsreaktoren), die einer Produktabtrennung unterworfen wird, bevor die in dem oder den in den

Hydroformylierungsreaktoren nicht umgesetzten Komponenten in der soeben erläuterten Weise zumindest teilweise zurückgeführt werden. Auf diese Weise kann insbesondere im Falle leichterer Hydroformylierungsprodukte, wie erwähnt, eine Rückgewinnung von Hydroformylierungsprodukten und/oder Olefinen erfolgen. Die Produktabtrennung kann insbesondere in Form einer Gas-Flüssigtrennung nach einer weiteren Abkühlung, eine Wäsche, beispielsweise mit dem oder den

Hydroformylierungsprodukten oder schweren Kondensationsprodukten als

Waschmittel, eine Membrantrennung und/oder eine Adsorption umfassen. Die

Adsorption kann einerseits regenerativ (in Form einer Druck- oder

Temperaturwechseladsorption) oder auch als sogenannte "Guard Bed"-Adsorption ausgeführt werden, wobei auf diese Weise vorhandene Hydroformylierungsprodukte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe aus dem Recycle der Hydroformylierung zur Elektrolyse entfernt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Hydroformylierung vorteilhafterweise derart durchgeführt, beispielsweise durch Einsatz entsprechender Olefine, dass das oder die Hydroformylierungsprodukte ein Molekulargewicht von wenigstens 58 oder 86 g/mol aufweisen. Das leichteste Hydroformylierungsprodukt ist Propanal mit 58 g/mol. Eine Gas- Flüssigtrennung bzw. Anreicherung in der Flüssigphase in einem entsprechenden Hydroformylierungsreaktor ist hier typischerweise nur mit zusätzlichen Aufwand möglich, da Propanal zu beträchtlichen Anteilen auch in die jeweilige Gasphase übergeht. Propanal kondensiert bei 49 °C und kann somit nach der Reaktion durch Kondensation von den nicht umgesetzten Komponenten getrennt werden. Ab Pentanal mit 86 g/mol gehen die Hydroformylierungsprodukte (zumindest in nennenswertem Anteil) nicht mehr in die Gasphase über und bleiben im jeweiligen Lösemittel. Bei derartigen "schweren" Hydroformylierungsprodukten kann eine Abtrennung der nicht umgesetzten Komponenten Kohlenmonoxid, Wasserstoff und ggf. Kohlendioxid mittels einer einfachen Gas-Flüssig-Trennung bei Umgebungstemperatur oder die Gewinnung in der flüssigen Phase aus dem oder den Hydroformylierungsreaktoren wie erläutert erfolgen.

Aufgrund des entsprechenden Bedarfs in der Hydroformylierung wird ein

entsprechendes Verfahren insbesondere derart durchgeführt, dass ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlendioxid in dem Rohgas bei 0,8 bis 1 ,2 liegt. Insbesondere kann das Verhältnis auch bei 0,9 bis 1 ,1 bzw. im Wesentlichen 1 liegen.

In einem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Elektrolyse auf einem ersten Druckniveau durchgeführt werden und der oder die Hydroformylierungsreaktoren kann bzw. können auf einem zweiten Druckniveau betrieben werden, wobei das erste Druckniveau und das zweite Druckniveau gleich oder unterschiedlich sind. Gleichen das erste und das zweite Druckniveau einander, kann das Rohgas ohne den Einsatz von Verdichtern der Hydroformylierung zugeführt werden. In diesem Fall ist jedoch die Elektrolyseeinrichtung entsprechend drucktest auszugestalten. Ist das erste

Druckniveau geringer als das zweite, kann ggf. der Materialaufwand hier geringer gehalten werden. Die jeweiligen Vorteile wägt der Fachmann gegeneinander ab.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Herstellung eines Syntheseprodukts, die dafür eingerichtet ist, einen zumindest Kohlendioxid und Wasser enthaltenden Elektrolyseeinsatz zu bilden und unter Erhalt eines zumindest

Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltenden Rohgases einer

Elektrolyse zu unterwerfen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Hydroformylierungsreaktor bereitgestellt ist und Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, zumindest einen Teil des in dem Rohgas enthaltenen

Kohlenmonoxids und des in dem Rohgas enthaltenen Kohlendioxids unter Erhalt eines oder mehrerer Hydroformylierungsprodukte dem oder den

Hydroformylierungsreaktoren zuzuführen und in der erläuterten Weise einer

Hydroformylierung zu unterwerfen.

Zu Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anlage sei auf die obigen, das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen betreffenden Erläuterungen ausdrücklich verwiesen. Entsprechendes gilt auch für eine entsprechende Anlage, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, welche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 veranschaulicht eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.

Figur 2 veranschaulicht eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In den Figuren wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ko- Elektrolyse veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch, wie mehrfach erwähnt, im Zusammenhang mit einer reinen Kohlendioxidelektrolyse zum Einsatz kommen.

In Figur 1 ist eine Anlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet.

Die zentrale Komponente der Anlage 100 ist eine Anordnung 10 zur Durchführung einer Ko- Elektrolyse von Kohlendioxid der eingangs erläuterten Art. Dieser wird ein

Einsatzstrom A zugeführt, der Kohlendioxid und Wasser enthält. Gegebenenfalls kann der Anordnung 10 zur Durchführung der Ko-Elektrolyse Wasser auch separat zugeführt werden, wie in Figur 1 nicht gesondert veranschaulicht. Aus der Anordnung 10 zur Durchführung der Ko-Elektrolyse wird ein Rohgasstrom B ausgeführt, der insbesondere Kohlendmonoxid, Wasserstoff und nicht umgesetztes Kohlendioxid und nicht umgesetztes Wasser des Einsatzstroms A enthält. Der Rohgasstrom B kann auch weitere Komponenten enthalten, beispielsweise Inertgase. Er wird einer Anordnung 20 zur Kohlendioxidabtrennung zugeführt. Die Anordnung 20 zur Kohlendioxidabtrennung kann zur adsorptiven, absorptiven, kondensativen und/oder membranbasierten Entfernung von Kohlendioxid eingerichtet sein, wie sie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann eine Wäsche, eine Temperaturwechseladsorption, eine Druckwechseladsorption oder ein anderes geeignetes Verfahren zum Einsatz kommen.

Aus der Anordnung 20 zur Kohlendioxidabtrennung kann insbesondere ein

Synthesegasstrom C ausgeführt werden, der überwiegend oder ausschließlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten kann. Ferner kann aus der Anordnung 20 ein kohlendioxidreicher Stoffstrom D aus- und in die Anordnung 10 zur Durchführung der Niederdruck-Ko-Elektrolyse zurückgeführt werden.

Der Synthesegasstrom C wird einer Anordnung 30 zur Hydroformylierung zugeführt. Der Anordnung 30 zur Hydroformylierung kann auch ein Kohlenwasserstoffstrom zugeführt werden, der in Figur 1 jedoch nicht veranschaulicht ist. Es wird ein

Rohproduktstrom E gebildet, der die Produkte der Hydroformylierung und nicht umgesetztes Synthesegas umfasst und einer Trenneinrichtung 40 zugeführt wird.

In der Trenneinrichtung 40 wird eine Trennung zum Beispiel in Form einer Gas-Flüssig- Trennung durchgeführt, in der die Produkte der Hydroformylierung abgetrennt werden. Das verbleibende Synthesegas kann in Form eines Recyclestroms F in die Anordnung 30 zur Hydroformylierung zurückgeführt werden. Die Produkte der Hydroformylierung werden in Form eines Produktstroms G aus der Anlage 100 ausgeführt. In Figur 2 ist eine Anlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und insgesamt mit 200 bezeichnet.

Die in Figur 2 veranschaulichte Anlage 200, deren Komponenten ansonsten mit denselben Bezugszeichen veranschaulicht sind, unterscheidet sich von der in Figur 1 veranschaulichten Anlage 100 insbesondere durch das Fehlen der Anordnung 20 zur Kohlendioxidabtrennung. Stattdessen wird der Rohgasstrom B hier direkt in die Anordnung 30 zur Hydroformylierung überführt.

In der Trenneinrichtung 40 wird auch hier eine Trennung in Form einer Gas-Flüssig- Trennung durchgeführt, in der jedoch hier nach Abtrennung der Produkte der Hydroformylierung Synthesegas mit Kohlendioxid verbleibt. Dieses wird in Form eines Recyclestroms H entweder nur in die Anordnung 30 zur Hydroformylierung oder zu einem Teil auch in die Anordnung 10 zur Ko-Elektrolyse zurückgeführt. Wie erwähnt, eignet sich das in der Anlage 200 gemäß Figur 2 durchgeführte Verfahren insbesondere für eine Hydroformylierung, in der langkettige Produkte gebildet werden, da ansonsten der Recyclestrom H auch Alkene und ggf. Aldehyde aufweisen würde. Falls kürzerkettige Produkte gebildet werden, können diese auch beispielsweise kondensativ in einer Produktabtrennung wie zuvor erläutert aus dem Recyclestrom C abgetrennt werden. Dies ist in Figur 2 nicht veranschaulicht. Zu weiteren Erläuterungen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.