[发明专利]使用金属氧化的电化学氢氧化物系统和方法

权利要求书

1.一种系统，包括：

包含阳极室的电化学系统，该阳极室包含与含有金属离子的阳极电解质接触的阳极，其中所述阳极被配置为将所述金属离子从较低氧化态氧化至较高氧化态；以及

反应器，其可操作地连接至所述阳极室，并且被配置成使含有处于较高氧化态的金属离子的所述阳极电解质与不饱和烃和/或饱和烃接触，以形成一种或多种包含卤代烃或磺基烃的有机化合物以及处于较低氧化态的金属离子，其中所述反应器具有2-40的长度：直径比。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述反应器被配置为产生具有高于0.5的STY或高于80％的选择性的卤代烃或磺基烃。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述反应器具有约20-40的长度/直径比。

4.如前述任一权利要求所述的系统，其中所述反应器为填充床反应器或滴流床反应器。

5.如前述任一权利要求所述的系统，其中所述反应器具有包括结构化填充材料、非结构化填充材料或其组合的填充材料。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述结构化填充材料包括薄波纹金属板或网。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述结构化填充材料的直径为所述反应器的直径。

8.如权利要求5所述的系统，其中所述非结构化填充材料包括拉西环、鲍尔环、莱辛环、迈克尔比阿尔茨基环、贝尔鞍、英特勒鞍、超级英特勒鞍、泰勒环或其组合。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述非结构化填充材料的尺寸为约1/4英寸至约5英寸。

10.如前述任一权利要求所述的系统，其中所述不饱和烃为乙烯，所述卤代烃为二氯化乙烯，所述金属离子为氯化铜，或其组合。

11.如前述任一权利要求所述的系统，其中所述电化学系统进一步包括阴极室，该阴极室包含与阴极电解质接触的阴极，其中所述阴极室和阳极室由含有包含聚合物的增强材料的阴离子交换膜分隔开，并且其中所述膜的厚度为20-130um。

12.一种方法，包括：

使阳极与阳极电解质接触，其中所述阳极电解质含有金属离子；在所述阳极处将所述金属离子从较低氧化态氧化至较高氧化态；并使不饱和烃或饱和烃与所述含有处于较高氧化态的金属离子的阳极电解质在水性介质中反应，以形成一种或多种包含卤代烃或磺基烃的有机化合物以及处于较低氧化态的金属离子，其中所述反应在一种或多种有利于产生具有大于约0.5的STY的卤代或磺基烃的反应条件下进行。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述一种或多种反应条件包括100-200℃的温度，200-300psig的压力，或其组合。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述一种或多种反应条件包括金属离子浓度、阳极电解质中处于较低氧化态的金属离子与处于较高氧化态的金属离子的比例、不饱和烃或饱和烃的分压、水蒸气分压、阳极电解质的流速、不饱和烃或饱和烃的流速、阳极电解质的密度、阳极电解质的粘度、反应时间或其组合。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述金属离子浓度为大约1-8M，所述比例为大约1：8-1：5，阳极电解质的流速为大约150-300kg/h，或其组合。

16.如权利要求12-15中任一项所述的方法，其中所述一种或多种反应条件有利于产生选择性高于约80％的卤代烃。

17.如权利要求12-16中任一项所述的方法，其中所述不饱和烃为乙烯，所述卤代烃为二氯化乙烯，所述金属离子为氯化铜，或其组合。

18.一种系统，包括：

包含阳极室的电化学系统，该阳极室包含与含有金属离子的阳极电解质接触的阳极，其中所述阳极被配置用于将所述金属离子从较低氧化态氧化至较高氧化态；

反应器，其可操作地连接至所述阳极室，并且被配置为使不饱和烃或饱和烃与所述含有处于较高氧化态的金属离子的阳极电解质在水性介质中反应，以形成一种或多种包含卤代烃或磺基烃的有机化合物和处于较低氧化态的金属离子；以及

分离器，其被配置为从水性介质中分离和纯化所述一种或多种包含卤代烃或磺基烃的有机化合物。