Herstellung und Abtrennung von Phosgen durch kombinierte CO ₂ und Chlorid-Elektrolyse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel ^¬ lung von Phosgen direkt aus den, bevorzugt lediglich getrockneten, direkt zusammengeführten Rohprodukten einer kombinierten C0 ₂ -Chlorid-Elektrolyse . Dabei wird in mindestens einer Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO auf Kathodenseite aus CO ₂ ein erstes gasförmiges Produkt umfassend CO herge ^¬ stellt wird und auf Anodenseite aus HCl und/oder einem Me ^¬ tallchlorid ein zweites gasförmiges Produkt umfassend zumin ^¬ dest CI ₂ hergestellt wird, und aus diesen Phosgen hergestellt wird.

Hierbei wird auf eine kostspielige individuelle Auftrennung der einzelnen Gasströme aus den Halbzellen verzichtet. Statt ^¬ dessen werden diese zusammengeführt und zur Reaktion ge- bracht. Anschließend wird der hohe Siedepunkt des Phosgens für eine kostengünstige und ökonomische Produktabtrennung ausgenutzt .

Phosgen (COCI ₂ ) ist ein chemischer Grundstoff mit vielfälti ^¬ gen Verwendungsmöglichkeiten. Es wird unter anderem zur Herstellung von Polykarbonaten, Isocyanaten, für Polyurethane und Polyharnstoffe benötigt. Phosgen wird gewöhnlich durch Reaktion von Kohlenmonoxid (CO) mit elementarem Chlor (CI ₂ ) synthetisiert. Die Reaktion kann durch Licht eingeleitet werden, in der Regel wird Sie aber durch Aktivkohle kataly ^¬ siert durchgeführt. Das hierfür benötigte CO wird bislang aus fossilen Brennstof ^¬ fen durch

Dampfreformation : CH ₄ + H ₂ 0 -> CO + 3 H ₂ ;

Kohlevergasung: C + H ₂ 0 CO + H ₂ ; oder

partielle Kohleverbrennung: 2 C + 0 ₂ 2 CO hergestellt . Die Kohleverbrennung dient daneben auch zur Erzeugung von

Energie. Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wird momentan etwa 80% des weltweiten Energiebedarfs gedeckt.

Durch diese Verbrennungsprozesse wurden im Jahr 2011 weltweit circa 34.032,7 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) in die Atmosphäre emittiert. Diese Freisetzung ist der einfachs ^¬ te Weg, auch große Mengen an C0 ₂ (Braunkohlekraftwerke über 50000t pro Tag) zu entsorgen.

Die Diskussion über die negativen Auswirkungen des Treibhaus- gases C0 ₂ auf das Klima hat dazu geführt, dass über eine Wie ^¬ derverwertung von C0 ₂ nachgedacht wird. Thermodynamisch gesehen liegt C0 ₂ sehr niedrig und kann daher nur schwer wieder zu brauchbaren Produkten reduziert werden. Die elektrochemische Reduktion von C0 ₂ an Festkörperelektro ^¬ den bietet in wässrigen Elektrolytlösungen eine Vielzahl an Produktmöglichkeiten, welche in der folgenden Tabelle 1, entnommen aus Y. Hori, Electrochemical C0 ₂ reduction on metal electrodes, in: C. Vayenas, et al . (Eds.), Modern Aspects of Electrochemistry, Springer, New York, 2008, pp . 89-189, dargestellt sind.

Tabelle 1: Faraday-Effizienzen bei der Elektrolyse von C0 ₂ an verschiedenen Elektrodenmaterialien Elektrode CH4 C2H ₄ C2H 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 20.5 103.5

Au 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 94.6

Zn 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 60.2

Ga 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 5.0 102.4

Hg 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 3.3 100.3

Sn 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 9.4 103.0

Tl 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 92.4

Fe 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 95.8

Ti 0. 0 0. 0 0.0 0 0 0.0 0.0 99.7 99.7

In der Tabelle sind Faraday Effizienzen [%] von Produkten angegeben, die bei der Kohlenstoffdioxid-Reduktion an verschiedenen Metallelektroden entstehen. Die angegebenen Werte gelten für eine 0,1 M Kaliumhydrogencarbonatlösung als Elektrolyten und Stromdichten unterhalb von 10 mA/cm ² .

Derzeit wird die Elektrifizierung der chemischen Industrie diskutiert. Dies bedeutet, dass chemische Grundstoffe oder Treibstoffe bevorzugt aus CO2 (CO) , H2O 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) . Beispielsweise kann hierbei das zur Phosgen- Synthese benötigte CO an einer Kathode erzeugt werden. Daneben wird Chlor derzeit durch anodische Oxidation von Chloriden gewonnen. Ursprünglich wurde dabei stets an der Kathode Wasserstoff erzeugt (siehe z.B. Gl. 1.1 + 1.2) .

2 HCl -> H ₂ + Cl ₂ (1.1)

2 NaCl + H ₂ 0 ~> 2 NaOH + H ₂ + Cl ₂ (1.2)

Eine neuere Entwicklung stellt die Verwendung sogenannter Sauerstoff-Verzehr-Kathoden dar, wobei an der Kathode statt Wasser Sauerstoff reduziert wird, was zu einer geringeren Ge ^¬ samtspannung führt (siehe z.B. Gl. 2.1 + 2.2) .

4 HCl + 0 ₂ -> 2 H ₂ 0 + 2 Cl ₂ (2.1)

4 NaCl + 2H ₂ 0 + 0 ₂ ~> 4 NaOH + 2 H ₂ 0 + 2 Cl ₂ (2.2)

Bei den Sauerstoff-Verzehr-Kathoden handelt es sich um sogenannte Gas-Diffusions-Elektroden. Dies sind poröse Elektro ^¬ den, die vom Reaktions-Gas (in diesem Fall 0 ₂ ) durchdrungen werden können und somit in der Lage sind, Drei-Phasen-Grenzen (Gas, Elektrolyt, Elektrode) bereitzustellen, an denen eine erwünschte Reaktion stattfinden kann. So können wesentlich höhere Stromdichten erzielt werden, als wenn das Reaktionsgas physikalisch im Elektrolyt gelöst vorliegt.

Die Technologie der Gasdiffusion-Elektrode ist allerdings nicht auf die Reduktion von Sauerstoff beschränkt. Auch eine C0 ₂ Reduktion zu beispielsweise CO kann an einer Gasdiffusi ^¬ onselektrode durchgeführt werden.

Mit CO und Cl ₂ können somit beide für die Phosgen-Herstellung erforderlichen Edukte elektrochemisch hergestellt werden. Bei der bisherigen Phosgen-Herstellung nach dem Stand der Technik werden die zur Herstellung benötigten Komponenten jedoch separat bereitgestellt und gereinigt, was mit einem apparativen und energetischen Mehraufwand verbunden sein kann. Es besteht daher ein Bedarf an einem effizienten und einfachen Verfahren zur Herstellung von Phosgen.

Der Erfindung liegt die grundlegende Idee zu Grunde, dass, so eine CO ₂ Elektrolyse an der Kathode stattfindet und die

Chlorentwicklung an der Anode, sich die Verfahren kombinieren lassen, und aus den Produktgasen Phosgen einfach hergestellt und abgetrennt werden kann. Dabei ergeben sich folgende Ge ^¬ samtgleichungen . C0 ₂ + 2 HCl -> CO + H ₂ 0 + Cl ₂ (3.1)

3 C0 ₂ + H ₂ 0 + 2KC1 -> CO + 2 KHCO3 + KCl (3.2)

Die Erfinder haben nunmehr gefunden, dass Gemische aus den Gasen CO ₂ , CI ₂ , H ₂ , HCl und COCI ₂ wesentlich leichter und da- mit kostengünstiger getrennt werden können als Gemische aus H ₂ , CO und C0 ₂ .

In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, wobei

i) in mindestens einer Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO auf Kathodenseite aus CO ₂ ein erstes gasförmiges Pro ^¬ dukt umfassend CO hergestellt wird und auf Anodenseite aus HCl und/oder einem Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, ein zweites gas- förmiges Produkt umfassend zumindest Cl ₂ hergestellt wird; ii) das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusammengeführt werden, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen ; b iii) das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen reagiert wird, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und iv) Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt wird .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen, umfassend:

mindestens eine Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfas ^¬ send CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen, und einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid op- tional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen

Produkt umfassend zumindest CI ₂ , welche dazu ausgebildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweiten gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ umzusetzen,

- mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho ^¬ denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

- mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine erste Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt, welche mit dem Kathodenraum der Elektro- lysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu aus ^¬ gebildet ist, das erste gasförmige Produkt aus dem Kathoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen, mindestens eine zweite Abführvorrichtung für das zweite gasförmige Produkt, welche mit dem Anodenraum der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausge ^¬ bildet ist, das zweite gasförmige Produkt aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen,

mindestens eine erste Zusammenführungsvorrichtung, die mit der ersten Abführvorrichtung und der zweiten Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusam ^¬ menzuführen, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen;

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der ersten Zusammenführungsvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu rea ^¬ gieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen; oder umfassend

mindestens eine Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfas ^¬ send CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen, und einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid op ^¬ tional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest CI ₂ , welche dazu ausgebildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ umzusetzen, mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho ^¬ denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine gemeinsame Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt, welche mit der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO ver ^¬ bunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt aus der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen,

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der gemeinsamen Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu reagieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und

mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen.

Insbesondere kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.

Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind den abhängi gen Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung zu entneh men . Beschreibung der Figuren

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. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß ^¬ 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.

Figuren 1 bis 12 zeigen schematisch mögliche Abläufe in einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Den Figuren 13 bis 19 sind schematisch Anordnungen von Elektrolysezellen mit Zuführ- und Abführeinrichtungen zu entnehmen, welche in einem erfindungsgemäßen Verfahren wie auch in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Anwendung finden können.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Definitionen

So nicht anderweitig definiert haben hierin verwendete tech ^¬ nische und wissenschaftliche Ausdrücke dieselbe Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Fachgebiet der Erfindung gemeinhin verstanden wird.

Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, wobei i) in mindestens einer Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO auf Kathodenseite aus CO ₂ ein erstes gasförmiges Pro ^¬ dukt umfassend CO hergestellt wird und auf Anodenseite aus HCl und/oder einem Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, ein zweites gas ^¬ förmiges Produkt umfassend zumindest Cl ₂ hergestellt wird; ii) das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusammengeführt werden, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen ;

iii) das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen reagiert wird, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und iv) Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt wird . Im erfindungsgemäßen Verfahren laufen hierbei die Schritte I) bis iv) in dieser Reihenfolge ab. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden also das für die Phosgen-Herstellung benötige CO und CI ₂ in einem ersten Schritt in der gleichen Anlage erzeugt. Die in der mindestens einen Elektrolysezelle, z.B. in einem Elektrolyseur, erzeugten Gase können ggf. getrocknet werden und werden dann direkt gemischt, um ein Produktgasge ^¬ misch zu erzeugen, und zur Reaktion gebracht, um ein reagiertes Produktgasgemisch zu erzeugen. Anschließend wird das so erhaltene reagierte Produktgasgemisch derart aufgetrennt, dass zumindest Phosgen abgetrennt wird. Gemäß bestimmten Aus ^¬ führungsformen werden das Produktgasgemisch und/oder das reagierte Produktgasgemisch jedoch weiter aufgetrennt, bevorzugt vollständig. Hierbei kann die Abtrennung der einzelnen Bestandteile des Produktgasgemisches und/oder des reagierten Produktgasgemisches zu variablen Zeiten erfolgen, z.B. abhängig davon, ob das Produktgasgemisch auch zu HCl reagiert wird. Es kann also eine Abtrennung von Gasbestandteilen vor der Reaktion zu Phosgen und/oder nach der Reaktion zu Phosgen erfolgen . Im erfindungsgemäßen Verfahren findet zunächst ein Schritt i) statt, wobei in mindestens einer Elektrolysezelle zur CO ₂ - Umsetzung zu CO auf Kathodenseite aus CO ₂ ein erstes gasför- miges Produkt umfassend CO hergestellt wird und auf Anoden ^¬ seite aus HCl und/oder einem Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, ein zweites gasförmiges Produkt umfassend zumindest Cl ₂ herge ^¬ stellt wird.

Der erste Schritt ist hierbei nicht besonders beschränkt, so ^¬ fern in der mindestens einen Elektrolysezelle sowohl CO aus CO ₂ als auch Cl ₂ aus HCl und/oder einem Metallchlorid herge ^¬ stellt werden. Es können auch mehrere Elektrolysezellen vor- handen sein, in denen zugleich CO und Cl ₂ hergestellt werden. Auch ist es möglich, dass zusätzlich auch Elektrolysezellen vorhanden sind, in denen nur CO an einer Kathode oder nur Cl ₂ an einer Anode hergestellt werden, wobei die entsprechende Anoden- oder Kathodenreaktion dann nicht eingeschränkt ist. Solche zusätzlichen Elektrolysezellen können beispielsweise dazu verwendet werden, ein Produktgas umfassend CO von einer Kathode oder ein Produktgas umfassend Cl ₂ von einer Anode ei ^¬ ner solchen zusätzlichen Elektrolysezelle zum Produktgasge ^¬ misch der mindestens einen Elektrolysezelle zuzugeben, um ei- ne geeignete Stöchiometrie bei der Umsetzung zu Phosgen ein ^¬ zustellen .

Natürlich kann auch oder alternativ eine geeignete Stöchiometrie zur Umsetzung zu Phosgen dadurch erreicht werden, dass die Reaktionen an der Anode und/oder Kathode in der mindestens einen Elektrolysezelle im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet gesteuert werden, um diese geeignete Stöchiometrie zu erreichen. Hierbei können beispielsweise Eduktströme für die Kathode und/oder Anode, das Kathoden- und/oder Anodenma ^¬ terial, Stromstärken, etc. geeignet eingestellt werden.

Auch ist es nicht ausgeschlossen, dass an der Kathode

und/oder Anode zusätzlich H ₂ hergestellt wird als Nebenpro ^¬ dukt, welches dann bei der nachfolgenden Reaktion und

Aufreinigung des Produktgasgemisches entsprechend berücksich ^¬ tigt werden kann. Ebenso ist es nicht erforderlich, dass an der Anode und/oder Kathode eine vollständige Umsetzung erfolgt. So kann bei ^¬ spielsweise auch im ersten gasförmigen Produkt der Kathode nicht umgesetztes CO2 verbleiben, da dies bei der Umsetzung zu Phosgen nicht stört. Da CO2 durch Chlor nicht weiter oxi- diert werden kann ist es bei der Phosgen-Herstellung unproblematisch .

Entsprechend kann im Falle der CO2 Elektrolyse das erste gas ^¬ förmige Produkt an der Kathode nicht nur CO, sondern auch Wasserstoff aus einer konkurrierenden Wasserreduktion - beispielsweise bei Verwendung wässriger Elektrolyten - und/oder nicht umgesetztes CO2 enthalten.

Ebenso ist es auch nicht ausgeschlossen, dass Gase von der Anodenseite zur Kathodenseite übertreten und/oder Gase von der Kathodenseite zur Anodenseite. So kann beispielsweise CO2 auch nach nicht erfolgter Reaktion zur Anodenseite übertreten und sich im zweiten gasförmigen Produkt finden. So kann beispielsweise das zweite Produktgas auf Anodenseite ggf. neben Cl ₂ auch nicht umgesetztes CO2 von der Kathoden ^¬ seite aufweisen. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen werden jedoch das erste gasförmige Produkt auf Kathodenseite und das zweite gasförmige Produkt auf Anodenseite derart getrennt, bei ^¬ spielsweise durch mindestens eine Membran und/oder mindestens ein Diaphragma in der mindestens einen Elektrolysezelle, dass sich diese im Wesentlichen nicht vermischen oder maximal CO ₂ in das zweite gasförmige Produkt gelangt. Hierdurch kann eine Bildung einer reaktiven Mischung in der Elektrolysezelle, beispielsweise von CO und Cl ₂ und/oder insbesondere von H ₂ (aus einer kathodischen Nebenreaktion) und Cl ₂ - also von

Chlor-Knallgas - vermieden werden. Beispielhafte Ausführungs ^¬ formen für Membranen und/oder Diaphragmen in der mindestens einen Elektrolysezelle werden nachfolgend in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung im Detail erläutert, können aber auch entsprechend im erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden, sodass auch hier auf diese konkreten Ausführungsformen Bezug genommen wird.

Für die Umsetzung von C0 ₂ zu CO und von HCl und/oder Metall- chlorid zu Cl ₂ ist das jeweilige Elektrodenmaterial nicht be ^¬ sonders beschränkt, insofern die jeweilige Reaktion entspre ^¬ chend ablaufen kann. In der mindestens einen Elektrolysezelle sind also Anode und Kathode nicht besonders beschränkt, inso ^¬ fern die Kathode zur elektrochemischen Umsetzung von gasför- migem CO ₂ zu CO geeignet ist, und die Anode zur elektrochemi ^¬ schen Oxidation von Chlorid zu Chlor, insbesondere in Lösungen von Chlorwasserstoff oder Metallchloriden wie Alkalime ^¬ tallchloriden, insbesondere wässrigen Lösungen, geeignet ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Herstellung des ersten gasförmigen Produkts und/oder des zweiten gasförmigen Produkts mit einer Gasdiffusionselektrode.

Mögliche Ausführungsformen für eine Kathode sind beispiels ^¬ weise eine Silber und/oder Gold basiere Gasdiffusionselektro- de, eine Gasdiffusionselektrode eines Verbunds aus Silber und/oder Gold mit einer Anionen-Austauscher Membran (anion exchange membrane; AEM) , eine mit Silberpartikeln beladene Kohlenstoff-Gasdiffusionsschicht, ein offenes Flächengebilde aus Silber und/oder Gold, eine Silber und/oder Gold basierte Beschichtung auf einer AEM, Kationen-Austauscher Membran (cation exchange membrane; CEM) oder einem Diaphragma, etc.

Mögliche Ausführungsformen für die Anode sind beispielsweise ein offenes Flächengebilde aus z.B. Titan, das mit einem Ka ^¬ talysator beschichtet ist, eine mit einem Katalysator belade ^¬ ne oder imprägnierte Kohlenstoff-Gasdiffusions-Schicht , eine Katalysator-Beschichtung auf einer AEM, CEM oder einem Diaphragma, etc., wobei geeignete Katalysatoren beispielsweise IrO _x , RuÜ ₂ , oder deren Mischoxide, ggf. auch unter Zuschlag von T1O2, etc. sind.

Innerhalb der mindestens einen Elektrolysezelle kann mindes ^¬ tens ein Elektrolyt verwendet werden. Wenn ein Kathodenraum und ein Anodenraum oder weitere Räume durch mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma getrennt sind, können auch mehrere Elektrolyte in der mindestens einen Elektrolysezelle vorliegen. Diese können gleich oder verschieden sein und sind nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Ausführungsfor- men werden ein oder mehrere wässrige Elektrolyte verwendet. Diese können ggf. ein Leitsalz aufweisen, welches nicht be ^¬ sonders beschränkt ist. Insbesondere auf Anodenseite kann, so dort ein Metallchlorid bei der Elektrolyse dient, auch dieses als Leitsalz dienen. Alternativ oder zusätzlich kann auf Ano- denseite natürlich auch HCl als Salzsäure vorliegen, wobei diese aber auch, z.B. in einer Gasdiffusionselektrode, als Gas zugeführt werden kann. Das Metallchlorid auf Anodenseite ist nicht besonders be ^¬ schränkt, sofern man hieraus durch Elektrolyse Chlor herstel ^¬ len kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Metallchlorid ein Alkalimetallchlorid, z.B. LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, und/oder Mischungen davon. Es ist nicht ausgeschlossen, dass noch weitere Metallchloride und/oder Leitsalze ein ^¬ schließlich Säuren und Basen auf Anodenseite vorliegen.

In einem zweiten Schritt ii) werden das erste gasförmige Pro- dukt und das zweite gasförmige Produkt zusammengeführt, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen. Dies ist nicht besonders beschränkt, und kann innerhalb der mindestens einen Elektro ^¬ lysezelle oder außerhalb erfolgen, erfolgt jedoch bevorzugt außerhalb, beispielsweise wenn in der mindestens einen Elekt- rolysezelle mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma vorgesehen ist.

Auch oder zusätzlich ist es möglich, eine Trennung des ersten gasförmigen Produkts und des zweiten gasförmigen Produkts in der mindestens einen Elektrolysezelle durch eine entsprechen ^¬ de Einstellung der Strömungsrichtungen auf Kathodenseite und/oder Anodenseite zu erzielen, sodass auch auf diese Weise das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Pro ^¬ dukt getrennt aus der Elektrolysezelle geführt werden und au- ßerhalb zusammengeführt werden, jedoch erfolgt bevorzugt die Trennung des ersten gasförmigen Produkts und des zweiten gasförmigen Produkts innerhalb der mindestens einen Elektrolyse ^¬ zelle durch mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma. Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die Elektrolysezelle zur C02-Umsetzung zu CO also einen Kathodenraum und einen

Anodenraum auf, welche durch mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma getrennt sind. Die Membran oder das Diaphragma sind hierbei nicht besonders beschränkt. Die Art der Zusammenführung des ersten gasförmigen Produkts und des zweiten gasförmigen Produkts, beispielsweise außer ^¬ halb der mindestens einen Elektrolysezelle, ist nicht beson ^¬ ders beschränkt, und kann beispielsweise durch mindestens ei- ne erste Zusammenführungsvorrichtung, beispielsweise in Form eines T- oder Y- Stücks oder einer ähnlichen Leitungszusammenführung, erfolgen.

Vor dem Zusammenführen des ersten gasförmigen Produkts und des zweiten gasförmigen Produkts können das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt noch gereinigt und/oder getrocknet werden. Insbesondere ein Trocknen bietet sich an, um ggf. mitgeführtes Wasser, z.B. aus einem Elektro ^¬ lyten, zu entfernen. Da das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt als Roh-Gase ohnehin gemischt wer ^¬ den ist auch im Gegensatz zu den meisten anderen Anwendungsfällen eine Kontamination eines der beiden mit dem anderen nicht schädlich. Hierdurch kann die Apparatur einfacher gestaltet werden, und insbesondere können auch komplizierte Membran-, Diaphragmen- und/oder Strömungsanordnungen vermieden werden.

In einem Schritt iii) wird das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen reagiert, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzu- stellen.

Die Art der Reaktion ist hierbei nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann sie katalysiert erfolgen, z.B. mit Aktiv ^¬ kohle, in einem geeigneten Reaktor, der z.B. gekühlt sein kann.

Wie bereits dargelegt kann für die Reaktion zu Phosgen eine geeignete Stöchiometrie des Produktgasgemisches durch ent ^¬ sprechende Einstellungen in der mindestens einen Elektrolyse- zelle und/oder ggf. durch zusätzliche Zufuhr von Cl ₂ und/oder CO sichergestellt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird bei der Phosgenherstellung sichergestellt, dass CO und/oder Cl ₂ möglichst vollständig und/oder vollständig rea- gieren und/oder Cl ₂ in einer Menge verbleibt, dass es zusätz ^¬ lich, bevorzugt vollständig, zu HCl umgesetzt werden kann.

In einem Schritt iv) wird Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt. Dies ist nicht besonders beschränkt und kann geeignet durchgeführt werden, unabhängig davon, ob im reagierten Produktgasgemisch noch ggf. HCl, H ₂ und/oder HCl und/oder nicht reagiertes C0 ₂ und/oder CO und/oder Cl ₂ vorliegen. Aus den reagierten Produktgemischen lässt sich das Phosgen insbesondere aufgrund seines hohen Siedepunktes sehr leicht abtrennen. Phosgen siedet bei 7°C, weshalb eine be ^¬ reits sehr milde Kühlung auf beispielsweise 0°C ausreicht um es dem Gemisch zu entziehen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Abtrennung des Phosgens bei einer Temperatur von 7°C oder weniger, bevorzugt 5° oder weniger, beispiels- weise 0°C oder weniger. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Abtrennung des Phosgens bei einer Temperatur von -30°C oder mehr, bevorzugt -20°C oder mehr, weiter bevorzugt -10 °C oder mehr. Je höher die Temperatur bei der

Phosgenabtrennung, umso unwahrscheinlicher ist eine Kontami- nation mit weiteren Gasen.

So CO, H ₂ und Cl ₂ durch Elektrolyse in der mindestens einen Elektrolysezelle dargestellt werden - also H ₂ als Nebenpro ^¬ dukt entsteht, beispielsweise an der Kathode - ist beispiels- weise folgende Stöchiometrie bei der Phosgenherstellung mög ^¬ lich, d.h. es wird zusätzlich noch HCl hergestellt, bei ^¬ spielsweise in einem zweiten Reaktor:

X Cl ₂ + Y CO + (X-Y) H ₂ -> Y C0C1 ₂ + 2*(X-Y) HCl bevorzugt: Y/X > 0.75

besonders bevorzugt: Y/X > 0.9

Da ein hoher Wasserstoffgehalt bei diesem Prozess unvorteil- haft ist sollte die Faraday-Effizienz, insbesondere für CO an der Kathode, möglichst hoch sein. Ein Grund ist die hohe Energiefreisetzung bei der Chlor-Knallgas Reaktion.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird aus dem Produktgasge- misch zusätzlich HCl hergestellt, wobei die Herstellung des HCl vor, mit oder nach der Herstellung des Phosgens erfolgt.

So im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich HCl hergestellt wird, ist es bevorzugt, die Herstellung von Phosgen und die Herstellung von HCl in getrennten Schritten durchzuführen, also HCl vor oder nach dem Phosgen herzustellen. Im System H ₂ + 2CI ₂ + CO geht beispielsweise bei Erwärmung über 150°C die Phosgen-Ausbeute stark zurück. Daher ist es auch vorteilhaft die Phosgen-Bildung und die Chlor-Knallgas-Reaktion in ge- trennten Stufen ablaufen zu lassen.

Es ist beispielsweise gemäß bestimmten Ausführungsformen mög ^¬ lich, die Herstellung von HCl vor der eigentlichen Phosgen- Synthese einzuschieben, z.B. wenn die Temperatur hoch genug gefahren wird, z.B. über 150°C, z.B. über 200°C, um eine Phosgen-Bildung zu unterbinden.

Alternativ kann gemäß bestimmten Ausführungsformen noch im reagierten Produktgasgemisch enthaltenes Cl ₂ und H ₂ nach der Phosgenherstellung in einer Chlor-Knallgas-Reaktion zu HCl umgesetzt werden.

Mischt man also Anoden- und Kathoden-Gas eines kombinierten CO-CI ₂ Elektrolyse-Systems, bei dem auch H ₂ entsteht, und bringt dieses vollständig zur Reaktion, erhält man ein Ge ^¬ misch aus COCI2, CO2 und HCl.

Anschließend kann das HCl aus dem reagierten Produktgasge- misch entfernt werden, oder es kann, so die HCl-Herstellung vor der Phosgenherstellung erfolgt, auch aus dem Produktgasgemisch vor der Phosgenherstellung abgetrennt werden. Dies kann beispielsweise durch Auswaschen, z.B. mit Wasser, oder durch Absorption, z.B. in KHC0 ₃ -Lösung beliebiger Konzentra- tion in Wasser, bevorzugt zwischen 0,5 - 1,5 M, geschehen. Im letzteren Fall wird unter Bildung von KCl CO ₂ freigesetzt, welche beide wieder in das erfindungsgemäße Verfahren rückge ^¬ führt werden können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird HCl aus dem Produktgasgemisch oder dem reagierten Produktgas- gemisch ausgewaschen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird HCl durch Absorption in KHCO ₃ aus dem Produktgasgemisch oder dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgen die Herstellung von HCl und die Abtrennung von HCl vor der Herstellung von

Phosgen. Hierdurch kann der apparative Aufwand weiter verringert werden, insbesondere da HCl einfach abgetrennt werden kann . Nach einer vollständigen Umsetzung zu HCl und Phosgen kann insbesondere das verbleibende reine CO ₂ zur Kathode der min ^¬ destens einen Elektrolysezelle rückgeführt werden. Auch die bei der HCl-Abtrennung anfallende KCl bzw. wässrige, insbe ^¬ sondere verdünnte, HCl kann zur Anode der mindestens einen Elektrolysezelle zurückgeführt werden. Die HCl kann bei ^¬ spielsweise als Nebenprodukt aus einem chemischen Prozess entstammen .

Alternativ kann auch das CO ₂ beispielsweise durch Ausfrieren oder Kryoadsorbtion abgetrennt werden. Diese Methode liefert dann insbesondere keine verdünnte Salzsäure, sondern trocke ^¬ nen Chlorwasserstoff, der beispielsweise zur direkten kommer ^¬ ziellen Verwertung anstelle zur Rückführung in die Elektrolyse verwendet werden kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird also CO ₂ aus dem reagierten Produktgasgemisch, insbesondere durch Kryoadsorption oder Ausfrieren, abgetrennt.

Reagiert man das Produktgasgemisch nur zu Phosgen, stellt also kein HCl her, können H ₂ und Cl ₂ im reagierten Produktgas- gemisch verbleiben. Führt man das Produktgasgemisch beispielsweise nur über einen Aktivkohle-Katalysator, erhält man ein Gemisch aus COCI2, CO2, H2 und CI2, wobei H2 und Cl ₂ in ei ^¬ nem Verhältnis von 1:1 vorliegen können. Als Alternative kann also die Chlor-Knallgas-Reaktion auch ausgelassen werden, wo- bei hier eine Änderung des Abtrennungsverfahrens der Gase im regierten Produktgasgemisch erforderlich sein kann. Insbesondere aufgrund der durch die Elektrolyse gegebenen Stöchiomet- rie kann das Gasgemisch dann neben CO ₂ noch äquivalente

Stoffmengen an H ₂ und Cl ₂ enthalten. Da Cl ₂ bereits bei -34°C kondensiert, kann es vergleichsweise leicht durch

Kryodestillation (kryogene Destillation) abgetrennt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird Cl ₂ durch

Kryodestillation aus dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt, z.B. bei einer Temperatur von -34°C oder weniger, be- vorzugt -35°C oder weniger, weiter bevorzugt -40°C oder weni ^¬ ger. Alternativ kann natürlich Chlor auch auf andere Weise abgetrennt werden.

Das nach einer Cl ₂ ~Abtrennung verbleibende H ₂ -C0 ₂ -Gemisch kann anschließend durch übliche Verfahren zur CO ₂ oder H ₂ Separati ^¬ on, wie eine Membran-Permeation, eine Druckwasserwäsche, eine Aminwäsche, eine Carbonatwäsche, etc., je nach Anwendungsfall aufgetrennt werden. Vorzugsweise wird das abgetrennte CO ₂ der Elektrolyse rückgeführt. Die Figuren 1 bis 12 veranschaulichen abstrakt und schematisch verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Prozesses, welcher oben im Detail beschrieben ist. In den Figuren wird hierbei davon ausgegangen, dass auf Kathodenseite H ₂ als Ne ^¬ benprodukt entsteht.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen mögliche Prozesse für eine beispiel ^¬ hafte kombinierte Alkalimetallchlorid (MCI; M = Alkalime- tall ) -C0 ₂ -Elektroyse mit vollständiger Umsetzung und HC1- Abtrennung durch Auswaschen und Chlorid-Rückführung.

Fig. 1 zeigt hierbei eine Variante, in der zunächst HCl her ^¬ gestellt wird, bevor Phosgen hergestellt wird. In einer

Elektrolysezelle wird hierbei zunächst auf Seiten der Kathode K ein erstes gasförmiges Produkt umfassend CO, H ₂ und nicht reagiertes CO ₂ aus der Elektrolyse von CO ₂ erhalten. Daneben wird noch als Nebenprodukt MHCO ₃ mit gebildeten

Hydrogencarbonationen, welche mit dem Elektrolyten reagieren können, aus dem Kathodenraum abgeführt, so vorhanden. Auf

Seiten der Anode A wird ein zweites gasförmiges Produkt um ^¬ fassend CI ₂ und ggf. CO ₂ , welches in den Anodenraum gelangt sein kann, erhalten. Die beiden gasförmigen Produkte verlassen die Elektrolysezelle aus dem jeweiligen Elektrodenraum getrennt und werden außerhalb zusammengeführt, um ein Pro ^¬ duktgasgemisch enthaltend CI ₂ , CO, H ₂ und CO ₂ zu erhalten. In einem Schritt 1 wird das erhaltene Produktgasgemisch getrocknet, bevor in einem Schritt 2 H ₂ und Cl ₂ reagiert werden, um ein Produktgasgemisch zu erhalten, in dem CO, CI ₂ , HCl und CO ₂ enthalten sind. In einem Reaktionsschritt 3 wird dieses Produktgasgemisch reagiert, wobei aus CO und Cl ₂ Phosgen (COCI ₂ ) gebildet wird. Es wird also ein reagiertes Produkt ^¬ gasgemisch umfassend COCI ₂ , HCl und CO ₂ erhalten. Aus diesem wird dann durch Kühlen, beispielsweise bei 5°C, das Phosgen im Schritt 4 abgetrennt, sodass noch ein Gasgemisch umfassend HCl und CO2 verbleibt. Aus diesem kann in Schritt 5 durch Wä ^¬ sche mit Wasser das HCl als Salzsäure (HCl _aq ) abgetrennt wer ^¬ den, wobei dieses wieder zum Anodenraum rückgeführt werden kann, um beispielsweise mit einem geeigneten Metallsalz wiederum eine Alkalimetallchlorid-Lösung herzustellen. Das verbleibende CO2 kann nunmehr noch zum Kathodenraum rückgeführt werden . Der Ablauf in Fig. 2 entspricht Großteils dem der Fig. 1, wo ^¬ bei hier jedoch Schritt 2 der Herstellung von HCl und Schritt 3 der Herstellung von Phosgen vertauscht sind.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen mögliche Prozesse für eine beispiel- hafte kombinierte Alkalimetallchlorid- C02-Elektroyse mit vollständiger Umsetzung und kryogener C02~Abtrennung .

Der Ablauf in Figur 3 entspricht hierbei Großteils dem der Figur 1, wobei anstelle des Schritts 5 hier ein Schritt 6 der C02~Abtrennung durch eine Kryoadsorption oder ein Ausfrieren durchgeführt wird. Hierdurch kann HCl als gasförmiger Wert ^¬ stoff gewonnen werden. Das CO2 kann wiederum rückgeführt wer ^¬ den . Der Ablauf in Fig. 4 entspricht wiederum dem in Fig. 3 mit vertauschtem Schritt 2 der Herstellung von HCl und Schritt 3 der Herstellung von Phosgen.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen mögliche Prozesse für eine kombi- nierte Salzsäure- C02-Elektroyse mit vollständiger Umsetzung und HCl-Abtrennung durch Auswaschen und Chlorid-Rückführung.

Der Ablauf in Fig. 5 entspricht hierbei Großteils dem in Fig. 1, wobei anstelle von MCI HCl zum Anodenraum gegeben wird, ggf. auch schon in Form von Salzsäure. Spätestens im Anodenraum kann durch einen vorhandenen wässrigen Elektrolyten Salzsäure gebildet werden. Da kein MCI zugegeben wird, ent ^¬ steht gemäß Figur 5 auch kein MHCO ₃ . Der weitere Ablauf ent- spricht dem von Fig. 1.

Der Ablauf in Fig. 6 entspricht wiederum dem in Fig. 5 mit vertauschtem Schritt 2 der Herstellung von HCl und Schritt 3 der Herstellung von Phosgen.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen mögliche Prozess für eine kombinierte Salzsäure-C0 ₂ -Elektroyse mit vollständiger Umsetzung und kryogener CO ₂ Abtrennung. Der Ablauf in Fig. 7 entspricht Großteils dem der Fig. 5, wo ^¬ bei wie in Fig. 3 anstelle des Schritts 5 hier ein Schritt 6 der C0 ₂ ~Abtrennung durch eine Kryoadsorption oder ein Ausfrieren durchgeführt wird. Der Ablauf in Fig. 8 entspricht wiederum dem in Fig. 7 mit vertauschtem Schritt 2 der Herstellung von HCl und Schritt 3 der Herstellung von Phosgen.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen die Möglichkeit, die Herstellung von HCl und Abtrennung vor der eigentlichen Phosgen Synthese einzuschieben, beispielsweise wenn die Temperatur hoch genug gefahren wird um eine Phosgen-Bildung zu unterbinden.

Fig. 9 zeigt einen möglichen Prozess für eine kombinierte Al- kalimetallchlorid-C0 ₂ -Elektroyse mit intermediärer Salzsäure- Abtrennung .

Gemäß Fig. 9 wird wie in Fig. 1 ein Produktgasgemisch hergestellt. Dieses wird zunächst jedoch nicht getrocknet, sondern es findet ein Schritt 2 der Herstellung von HCl statt. Dieses wird dann in einem Schritt 5 ausgewaschen, weshalb zuvor auch keine Trocknung erforderlich war. Erst im Anschluss findet ein Trocknungsschritt 1 statt, wonach sich die Phosgen- Herstellung 3 und die Abtrennung von Phosgen 4 durch Kühlen auf ca. 5°C anschließt. Die wässrige HCl wie auch das CO2 werden wie in Fig. 1 rückgeführt.

Fig. 10 zeigt einen möglichen Prozess für eine kombinierte Salzsäure- C02-Elektroyse mit intermediärer Salzsäure- Abtrennung. Der Ablauf in Fig. 10 entspricht dem in Fig. 9, wobei wie in Fig. 5 anstelle von MCI HCl in der Elektrolyse verwendet wird, mit den entsprechenden Folgen wie in Fig. 5. In Fig. 11 und Fig. 12 sind Varianten des erfindungsgemäßen

Verfahrens dargestellt, bei denen die Chlor-Knallgas-Reaktion weggelassen wird, was eine Modifikation des weiteren Trennprozesses erforderlich macht. Fig. 11 zeigt einen möglichen Prozess für eine kombinierte Alkalimetallchlorid- C02-Elektroyse mit destillativer Chlor- Abtrennung. Hierbei wird zunächst wie in Fig. 1 elektroly- siert, getrocknet (Schritt 1), Phosgen hergestellt (Schritt 3) und dieses abgetrennt (Schritt 4), sodass noch ein Gasge- misch umfassend H ₂ , Cl ₂ und CO2 verbleibt. Aus diesem kann durch eine Kryodestillation 7 bei z.B. -35°C Cl ₂ abgetrennt werden, bevor CO2 durch eine C02~Abtrennung 8 abgetrennt und rückgeführt wird. Das verbleibende H2 kann anderweitig wei ^¬ terverwendet werden.

Fig. 12 zeigt einen möglichen Prozess für eine kombinierte Salzsäure- C02-Elektroyse mit destillativer Chlor-Abtrennung, welche der der Fig. 11 entspricht, außer dass - wie in Fig. 5 - anstelle von MCI HCl in der Elektrolyse verwendet wir. In einem zweiten Aspekt ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen offenbart, umfassend:

mindestens eine Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfas ^¬ send CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen, und einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid op ^¬ tional als Lösung vorliegen, zu einem zweiten gasförmigen Produkt umfassend zumindest CI ₂ , welche dazu ausgebildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ umzusetzen,

mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho ^¬ denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine erste Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt, welche mit dem Kathodenraum der Elektro ^¬ lysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu aus ^¬ gebildet ist, das erste gasförmige Produkt aus dem Kathoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen, mindestens eine zweite Abführvorrichtung für das zweite gasförmige Produkt, welche mit dem Anodenraum der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausge ^¬ bildet ist, das zweite gasförmige Produkt aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ ~Umsetzung zu CO abzuführen,

mindestens eine erste Zusammenführungsvorrichtung, die mit der ersten Abführvorrichtung und der zweiten Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusam ^¬ menzuführen, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen;

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der ersten Zusammenführungsvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu rea ^¬ gieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen; oder umfassend

mindestens eine Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfas ^¬ send CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen, und einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid op ^¬ tional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest CI ₂ , welche dazu ausgebildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ umzusetzen,

mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho- denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine gemeinsame Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt, welche mit der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO ver ^¬ bunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt aus der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen,

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der gemeinsamen Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu reagieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und

mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.

Gemäß bestimmten, bevorzugten Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen offenbart, umfassend:

mindestens eine Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfas ^¬ send CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen, und einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid op ^¬ tional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ , welche dazu ausgebildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweiten gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ umzusetzen,

mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho ^¬ denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine erste Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt, welche mit dem Kathodenraum der Elektro ^¬ lysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu aus ^¬ gebildet ist, das erste gasförmige Produkt aus dem Kathoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen, mindestens eine zweite Abführvorrichtung für das zweite gasförmige Produkt, welche mit dem Anodenraum der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausge ^¬ bildet ist, das zweite gasförmige Produkt aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen,

mindestens eine erste Zusammenführungsvorrichtung, die mit der ersten Abführvorrichtung und der zweiten Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusam ^¬ menzuführen, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen;

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der ersten Zusammenführungsvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebil- det ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu rea ^¬ gieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen.

Die mindestens eine Elektrolysezelle, beispielsweise eine elektrochemische Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von CO und CI ₂ aus CO ₂ und HCl/Metall-, insbesondere Alkalime ^¬ tall-, Chloriden ist nicht besonders beschränkt, sofern Sie für den Zeck geeignet ist. Sie umfasst mindestens eine Anode und eine Kathode, und kann daneben mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma umfassen.

Im Folgenden werden in Figuren 13 bis 19 beispielhaft und schematisch bevorzugte Ausführungsformen gezeigt. Der folgende Teil zeigt insbesondere Illustration von Elektrolyse-Zell Konzepten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kompatibel sind . Es werden in Figuren 13 bis 19 folgende Abkürzungen verwendet :

K: Kathode

A: Anode

I : Kathodenraum

III: Anodenraum

AEM: Anionen-Austauscher Membran

CEM: Kationen/Protonen-Austauscher Membran

DF: Diaphragma

k: Katholyt a: Anolyt

s: Elektrolyt als Salzbrücke zwischen Anodenraum und Katho ^¬ denraum

R: Rückführung

Die anderen Symbole in den Skizzen sind üblich Fluidic- Sehaltzeichen .

Anode und Kathode sind in diesem Fall nicht besonders be ^¬ schränkt, insofern die Kathode zur elektrochemischen Umset- zung von gasförmigem CO2 in CO geeignet ist und die Anode zur elektrochemischen Oxidation von Chlorid zu Chlor in Lösungen von Chlorwasserstoff oder Metallchloriden, insbesondere Alka ^¬ limetallchloriden, geeignet ist. Fig. 13 und Fig. 14 zeigen Membran-Elektroden-Anordnungen

(MEA) bzw. MEA-Zellen nach dem Vorbild von Brennstoffzellen oder PEM (Protonen-Austausch Membran) -Elektrolyseuren mit An- ionen-Austauscher-Membran in Fig. 13 und mit Kationen/Protonen-Austauscher-Membran in Fig. 14. Ein der Fig. 13 entsprechender Aufbau ist beispielsweise auch US 2016/0251755 AI und US 9481939 entnehmbar. Wie in Fig. 13 dargestellt, kann es allerdings bei Verwendung der AEM (mit dem Ladungs ^¬ träger Hydrogencarbonat ) zu einer Freisetzung von CO2 (bis zu 2/3 des gesamten Feeds) kommen. Dies kann insbesondere bei einer nicht kombinierten CO2 Elektrolyse problematisch sein, da eine so an der Anode einstehende 1:4 Mischung aus O2 und CO2 nicht mehr nutzbar ist. Auch im Falle einer mit Cl ₂ kom ^¬ binierten Elektrolyse, wie vorliegend, könnte dies ein Prob ^¬ lem darstellen. Da beim hier gezeigten Verfahren die Gasströ- me von Anode und Kathode jedoch ohnehin zusammengeführt wer ^¬ den, ist eine C02~Freisetzung an der Anode unproblematisch.

Fig. 15 zeigt eine Zelle mit einem Diaphragma nach dem Vor ^¬ bild der Alkali-Elektrolyse mit einfachem Diaphragma, wobei hier auf Kathodenseite ein Raum II als Vermittler vorhanden ist, in dem ein Elektrolyt die Kathode K kontaktiert und so ^¬ mit den elektrischen Kontakt zum Anodenraum III herstellt. Fig. 16 und Fig. 17 zeigen Zellen mit einfacher Membran nach dem Vorbild der Chlor-Alkali-Elektrolyse. Fig. 16 zeigt hier ^¬ bei eine Anordnung mit CEM für Alkalimetallchloride als Rea ^¬ gens auf Anodenseite, und Fig. 17 eine Anordnung mit CEM für Salzsäure als Reagens auf Anodenseite.

Eine Adaption eines Diaphragma-Aufbaus für Alkalimetallchlo ^¬ ride wäre auch denkbar.

Fig. 18 und Fig. 19 zeigen Doppelmembran-Zellen, in denen zwischen zwei Membranen ein Salzbrückenraum II vorgesehen ist, der als Vermittler zwischen Anodenraum III und Kathodenraum I dient und einen Gasübertritt und/oder Stoffübertritt in die jeweiligen Räume weiter vermindern oder verhindern kann .

Für die Umsetzung von CO ₂ zu CO und von HCl und/oder Metall ^¬ chlorid zu CI ₂ ist das jeweilige Elektrodenmaterial nicht be ^¬ sonders beschränkt, insofern die jeweilige Reaktion entspre ^¬ chend ablaufen kann. In der mindestens einen Elektrolysezelle sind also Anode und Kathode nicht besonders beschränkt, inso ^¬ fern die Kathode zur elektrochemischen Umsetzung von gasförmigem CO ₂ zu CO geeignet ist, und die Anode zur elektrochemi ^¬ schen Oxidation von Chlorid zu Chlor, insbesondere in Lösungen von Chlorwasserstoff oder Metallchloriden wie Alkalime- tallchloriden, insbesondere wässrigen Lösungen, geeignet ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Herstellung des ersten gasförmigen Produkts und/oder des zweiten gasförmigen Produkts mit einer Gasdiffusionselektrode. Mögliche Ausführungsformen für eine Kathode sind beispiels ^¬ weise eine Silber und/oder Gold basiere Gasdiffusionselektro ^¬ de, eine Gasdiffusionselektrode eines Verbunds aus Silber und/oder Gold mit einer Anionen-Austauscher Membran (anion exchange membrane; AEM) , eine mit Silberpartikeln beladene Kohlenstoff-Gasdiffusionsschicht, ein offenes Flächengebilde aus Silber und/oder Gold, eine Silber und/oder Gold basierte Beschichtung auf einer AEM, Kationen-Austauscher Membran (cation exchange membrane; CEM) oder einem Diaphragma, etc.

Mögliche Ausführungsformen für die Anode sind beispielsweise ein offenes Flächengebilde aus z.B. Titan, das mit einem Ka ^¬ talysator beschichtet ist, eine mit einem Katalysator belade ^¬ ne oder imprägnierte Kohlenstoff-Gasdiffusions-Schicht , eine Katalysator-Beschichtung auf einer AEM, CEM oder einem Diaphragma, etc., wobei geeignete Katalysatoren beispielsweise IrO _x , RuÜ ₂ , oder deren Mischoxide, ggf. auch unter Zuschlag von T1O2, etc. sind. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Kathode und/oder Anode der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO als Gas ^¬ diffusionselektrode ausgebildet.

Innerhalb der mindestens einen Elektrolysezelle kann mindes- tens ein Elektrolyt verwendet werden. Wenn ein Kathodenraum und ein Anodenraum oder weitere Räume durch mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma getrennt sind, können auch mehrere Elektrolyte in der mindestens einen Elektrolysezelle vorliegen. Diese können gleich oder verschieden sein und sind nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Ausführungsfor ^¬ men werden ein oder mehrere wässrige Elektrolyte verwendet. Diese können ggf. ein Leitsalz aufweisen, welches nicht be ^¬ sonders beschränkt ist. Insbesondere auf Anodenseite kann, so dort ein Metallchlorid bei der Elektrolyse dient, auch dieses als Leitsalz dienen. Alternativ oder zusätzlich kann auf Anodenseite natürlich auch HCl als Salzsäure vorliegen, wobei diese aber auch, z.B. in einer Gasdiffusionselektrode, als Gas zugeführt werden kann. Unabhängig davon kann es auch bei einer HCl- oder Metallchlorid-Lösung sinnvoll sein, die Anode als Gasdiffusionselektrode auszubilden, um Gasblasen im

Elektrolyten zu vermeiden.

So mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma vorhanden ist, sind diese nicht besonders beschränkt.

Weiterhin sind die mindestens eine erste Zuführvorrichtung, die mindestens eine zweite Zuführvorrichtung, die mindestens eine erste Abführvorrichtung, die mindestens eine zweite Ab- führvorrichtung, und die mindestens eine gemeinsame Abführ ^¬ vorrichtung nicht besonders beschränkt, insofern sie dafür geeignet sind, einen darin enthaltenen Stoff und/oder ein Stoffgemisch, z.B. CO ₂ , HCl und/oder Metallchlorid, z.B. in Lösungsform, oder Produktgase, zu befördern, also beispiels- weise aus einem geeigneten Material hergestellt sind, welches anderweitig nicht besonders beschränkt ist. Auch können ggf. geeignete Pumpvorrichtungen, Ventile, etc. vorgesehen sein.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die mindestens ei- ne Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO die mindestens eine erste Abführvorrichtung und die mindestens eine zweite Abführvorrichtung, wobei bevorzugt der Kathodenraum und der Anodenraum in der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO durch mindestens eine Membran und/oder ein Diaphragma ge- trennt ist.

Darüber hinaus ist die mindestens eine erste Zusammenfüh- rungsvorrichtung nicht besonders beschränkt, sofern sie das Produktgasgemisch enthalten kann. Gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen ermöglicht die mindestens eine erste Zusammenfüh- rungsvorrichtung ein Vermischen der gasförmigen Produkte.

Auch der mindestens eine erste Reaktor ist nicht besonders beschränkt, sofern er zur Herstellung von Phosgen geeignet ist, und kann beispielsweise einen geeigneten Katalysator, z.B. Aktivkohle, umfassen, der auf geeignete Weise vorgesehen sein kann.

Auch die mindestens eine Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Phosgen ist nicht besonders beschränkt und kann bei ^¬ spielsweise eine Kühlvorrichtung umfassen, die das reagierte Produktgasgemisch auf 7°C oder weniger, bevorzugt 5° oder weniger, beispielsweise 0°C oder weniger kühlen kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kühlt die Kühlvorrichtung als Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Phosgen das reagierte Produktgasgemisch auf -30°C oder mehr, bevorzugt -20°C oder mehr, weiter bevorzugt -10 °C oder mehr. Daneben kann die Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Phosgen beispielsweise eine dritte Abführvorrichtung für Phosgen umfassen, die dazu ausgebildet ist, Phosgen aus der mindestens einen Abtren ^¬ nungsvorrichtung zum Abtrennen von Phosgen abzuführen.

Daneben kann auch mindestens ein Trockner zum Trocknen des Produktgasgemisches und/oder des ersten und/oder zweiten gasförmigen Produkts vorgesehen sein, der nicht besonders beschränkt ist.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsge ^¬ mäße Vorrichtung weiter einen zweiten Reaktor zur Herstellung von HCl, der dazu ausgebildet ist, aus dem Produktgasgemisch HCl herzustellen, wobei der zweite Reaktor mit dem ersten Reaktor verbunden ist und in Strömungsrichtung des Produktgasgemisches vor oder nach dem ersten Reaktor liegt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der erste Reaktor dazu ausgebildet ist , aus dem Produktgasgemisch zusätzlich HCl herzustellen. Der zweite Reaktor zur Herstellung von HCl ist hierbei nicht besonders beschränkt.

Diesbezüglich ist anzumerken, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mindestens eine Heizung und/oder mindestens ei ^¬ nen Kühler, z.B. zum Kühlen des zweiten Reaktors, umfassen kann, um ggf. die Reaktionen bei der Herstellung von Phosgen und ggf. HCl steuern zu können.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsge ^¬ mäße Vorrichtung weiter eine Gaswäschevorrichtung zum Auswaschen von HCl, welche mit dem zweiten Reaktor oder dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl aus dem Produktgasgemisch oder dem reagierten Produktgasgemisch auszuwaschen, und welche weiterhin nicht besonders beschränkt ist. Hierbei kann auch eine erste Rückführeinrichtung für HCl vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, das HCl von der Gaswäschevorrichtung zur zweiten Zuführvorrichtung zurückzuführen .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsge ^¬ mäße Vorrichtung weiter eine Einrichtung zum Ausfrieren von CO ₂ , die dazu ausgebildet ist, CO ₂ aus dem reagierten Pro ^¬ duktgasgemisch durch Kryoadsorption oder Ausfrieren abzutrennen, und welche ebenfalls weiterhin nicht besonders be ^¬ schränkt ist. Hierbei kann auch eine zweite

Rückführeinrichtung für CO ₂ vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, das CO ₂ von der einen Einrichtung zum Ausfrieren von CO ₂ zur ersten Zuführvorrichtung zurückzuführen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen liegen der zweite Reaktor und die Gaswäschevorrichtung in Strömungsrichtung des Produktgasgemisches vor dem ersten Reaktor. 3 b

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst die erfindungsge ^¬ mäße Vorrichtung weiter eine Einrichtung zur

Kryodestillation, die dazu ausgebildet ist, Cl ₂ durch

Kryodestillation aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen .

Weiterhin beschrieben ist ein Verfahren (als Verfahrensvariante G) zur Herstellung von Phosgen, wobei

i) in einer ersten Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO auf Kathodenseite aus CO ₂ ein erstes gasförmiges Produkt um ^¬ fassend CO hergestellt wird, und in einer zweiten Elektroly ^¬ sezelle auf Anodenseite aus HCl und/oder einem Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, ein zweites gasförmiges Produkt umfassend zumin ^¬ dest CI ₂ hergestellt wird;

ii) das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusammengeführt werden, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen ;

iii) das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen reagiert wird, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und iv) Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abgetrennt wird . Die entsprechenden Verfahrensschritte entsprechen denen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, wobei jedoch CO und Cl ₂ in getrennten Elektrolysezellen hergestellt werden . Auch in diesem Zusammenhang beschrieben ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen, umfassend:

mindestens eine erste Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO, umfassend einen Kathodenraum umfassend eine Kathode zur Umsetzung von CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt um- fassend CO, welche dazu ausgebildet ist, CO ₂ zu einem ersten gasförmigen Produkt umfassend CO umzusetzen,

mindestens eine zweite Elekrolysezelle, umfassend einen Anodenraum umfassend eine Anode zur Umsetzung von HCl

und/oder Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gas ^¬ förmigen Produkt umfassend zumindest CI ₂ , welche dazu ausge ^¬ bildet ist, HCl und/oder eine Metallchlorid, wobei das HCl und/oder das Metallchlorid optional als Lösung vorliegen, zu einem zweites gasförmigen Produkt umfassend zumindest Cl ₂ um ^¬ zusetzen,

mindestens eine erste Zuführvorrichtung für CO ₂ , welche mit dem Kathodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, CO ₂ zum Katho- denraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

mindestens eine zweite Zuführvorrichtung für HCl

und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metall ^¬ chlorid optional als Lösung vorliegen, welche mit dem Anoden- räum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausgebildet ist, HCl und/oder ein Metallchlorid, wobei das HCl oder das Metallchlorid optional als Lösung vor ^¬ liegen, dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO zuzuführen,

- mindestens eine erste Abführvorrichtung für das erste gasförmige Produkt, welche mit dem Kathodenraum der Elektro ^¬ lysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu aus ^¬ gebildet ist, das erste gasförmige Produkt aus dem Kathoden ^¬ raum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen, - mindestens eine zweite Abführvorrichtung für das zweite gasförmige Produkt, welche mit dem Anodenraum der Elektroly ^¬ sezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO verbunden ist und dazu ausge ^¬ bildet ist, das zweite gasförmige Produkt aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle zur C0 ₂ -Umsetzung zu CO abzuführen, mindestens eine erste Zusammenführungsvorrichtung, die mit der ersten Abführvorrichtung und der zweiten Abführvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das erste gasförmige Produkt und das zweite gasförmige Produkt zusam- menzuführen, um ein Produktgasgemisch zu erzeugen;

mindestens einen ersten Reaktor, der mit der ersten Zusammenführungsvorrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das Produktgasgemisch zumindest zu Phosgen zu rea ^¬ gieren, um ein reagiertes Produktgasgemisch herzustellen; und - mindestens eine erste Abtrennungsvorrichtung, welche mit dem ersten Reaktor verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Phosgen aus dem reagierten Produktgasgemisch abzutrennen.

Mit dieser Vorrichtung kann das Verfahren nach Verfahrensva- riante G durchgeführt werden. Die erste und die zweite Elekt ^¬ rolysezelle sind hierbei nicht besonders beschränkt und kön ^¬ nen beispielsweise denen der Elektrolysezelle der erfindungs ^¬ gemäßen Vorrichtung entsprechen, wobei in der ersten Elektrolysezelle anodenseits kein Cl ₂ hergestellt wird und in der zweiten Elektrolysezelle kathodenseits kein CO.

Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildun- gen 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.

Die Erfindung wird im Anschluss mit Bezug auf verschiedene Beispiele davon weiter im Detail erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Beispiele Beispiel 1

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren findet nach Figur 1 statt. In einer Elektrolysezelle mit einem Diaphragma findet sich auf Kathodenseite eine Silber- Gasdiffusionselektrode, der CO ₂ zugeführt wird und welche in einen Elektrolyten aus wässriger HCl taucht. Auf Anodenseite befindet sich als Anode ein offenes Flächengebilde aus Titan, das mit einem Ruthenium-Katalysator beschichtet ist. Der Anode wird wässrige HCl zugeführt. Auf der Kathodenseite entsteht ein erstes gasförmiges Produkt umfassend CO, H ₂ und CO ₂ , und auf der Anodenseite ein zweites gasförmiges Produkt umfassend Cl ₂ und CO ₂ . Die beiden gasför ^¬ migen Produkte werden jeweils aus dem jeweiligen Elektrodenraum abgeführt und in einem Gasmischer vereinigt. Das Pro- duktgasgemisch wird getrocknet und danach eine Chlor- Knallgasreaktion durch Verbrennen gestartet. Im Anschluss wird das Produktgasgemisch, in dem CI ₂ , CO, CO ₂ und HCl vor ^¬ handen sind, durch einen ersten Reaktor mit Aktivkohle geleitet, wobei CI ₂ und CO zu Phosgen reagieren gelassen werden. Das reagierte Produktgasgemisch wird im Anschluss durch eine Kühlvorrichtung bei 5°C geleitet und Phosgen als Flüssigkeit abgetrennt. Aus dem verbleibenden Gasgemisch von HCl und CO ₂ wird HCl durch Gaswäsche mit Wasser als Salzsäure abgetrennt und zur Zufuhr für HCl auf Anodenseite der Elektrolysezelle rückgeführt. Das verbleibende CO ₂ wird zur Zufuhr des CO ₂ zur Silber-Gasdiffusionselektrode rückgeführt .