优化能源效率的水热碳化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包含有机物的泥浆的连续水热碳化方法，所述连续水热碳化方法包括在反应器(4)中实施的水热反应步骤，水热反应步骤包括以下步骤：－泥浆引入步骤，在该泥浆引入步骤中，通过第一入口(11)将泥浆引入到反应器(4)中；－蒸汽内注步骤，在该蒸汽内注步骤中，通过与第一入口(11)分开的第二入口(15)将蒸汽注入到反应器(4)中；－提取步骤，在该提取步骤中，通过泥浆出口(16)连续提取包含在反应器(4)中的泥浆的至少一部分；－预热步骤，在该预热步骤中，将引入到反应器(4)中之前的泥浆的温度提高到高于70℃的预热温度。本发明专利技术还涉及一种可以实施该连续水热碳化方法的装置。

Hydrothermal carbonization method and device for optimizing energy efficiency

Continuous hydrothermal carbonization of the invention relates to a method of containing organic mud, the continuous hydrothermal carbonization method included in the reactor (4) hydrothermal reaction steps in the implementation of the hydrothermal reaction step comprises the following steps: the step of introducing the in - mud, mud into the step, through the first entrance (11) the mud is introduced into the reactor (4); steam injection step in the steam injection step, and through the first entrance (11) second separate entrance (15) for injecting steam into the reactor (4); - extraction step in the extraction step, through the mud export (16) continuous extraction contained in the reactor (4) at least a portion of the mud; and preheating steps, in the preheating step, will be introduced into the reactor (4) to improve before the mud temperature to the preheating temperature higher than 70 DEG C. The invention also relates to a device for carrying out the continuous hydrothermal carbonization process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于水热碳化的方法和装置。本专利技术的领域更特别涉及但不限于富含有机物的泥浆的处理领域，例如来自城市或工业废水的除污染过程或管网清淤作业的泥浆。这种处理的目的是减小泥浆体积，并使泥浆在生物方面和物理-化学方面稳定，并产生有价值的副产品。本专利技术更特别涉及用于包含有机物的泥浆的连续水热碳化的方法和装置。
技术介绍
现有技术发展了两类处理：－热水解；－水热碳化。Porteous已经在二十世纪初建立了泥浆的热水解技术。该技术使用一些顺序运行的加压反应器。一般为，将泥浆泵入到第一反应器中，将锅炉产生的蒸汽注入到第一反应器中，直到在该第一反应器内得到约180℃的温度和1.5MPa的压力，然后将反应器中的温度保持30分钟，然后使泥浆在其自身的压力下穿过一热交换器排出。该热交换器用于回收在从第一反应器出来的泥浆中包含的热，并用于加热进入第二反应器中之前的泥浆。为了提高生产率并保证连续运行，已经经过了许多发展和改进。然后使泥浆脱水，即已经在反应器中经过这种处理的泥浆成为生物处理例如厌氧消化的目标，以便通过产生生物气减少泥浆的量。水热碳化技术(HTC)接近热水解，但目的不是制备用于其消化的泥浆，其目的是通过热量和整体高于热水解的温度并保证比热水解长的泥浆逗留时间(几小时)并一般存在反应剂，将泥浆转化为高质量的碳中和生物碳。HTC技术还可产生生物碳，一种与腐殖土类似的产品，它可以用于改良农业土壤并储存CO2。获得1931年诺贝尔化学奖的FriedrichBergius在1913年已经描述了水热碳化技术。在现有技术中，知道专利技术FR3010403，该专利描述了用于包含有机物的泥浆热水解的方法和装置，所述方法包括以下步骤：－同时实现将回收蒸汽注入到所述泥浆中，并通过初级动态注入器-混合器使所述泥浆与所述回收蒸汽混合，以得到初次均匀混合物；－同时实现将活性蒸汽注入到所述初次均匀混合物中，并通过二级动态注入器-混合器使所述初次均匀混合物与所述活性蒸汽混合，以得到二次均匀混合物；－将所述二次均匀混合物输送往加压管形反应器，并使该二次均匀混合物在所述管形反应器中按照足够逗留时间和足够温度产生主要为活塞流的流动，以便可以使该二次均匀混合物中存在的有机物热水解；－从所述管形反应器出口得到的二次均匀混合物在产生回收蒸汽的部件内产生所述回收蒸汽；－在产生回收蒸汽的所述部件的出口将所述二次均匀混合物冷却到后面可以消化其包含的脱水有机物的温度。美国专利US8673112也描述了一种用于热水解的方法，该方法在于：(i)近似连续地输送生物质(特别是泥浆)，以使其承受第一预热步骤并加热该生物质；(ii)顺序将预热的生物质带到至少两个反应器中；(iii)通过加入蒸汽加热反应器并给反应器加压；(iv)使反应器在一定持续时间内保持一定温度和压力；(v)通过喷嘴将来自反应器的加热的加压生物质带到第一解压储存器中，而没有明显压力降低和生物质的快速降压，以便分解生物质；(vi)将生物质从第一解压储存器转移到压力低于第一解压储存器压力的第二解压储存器中；(vii)将这样处理的生物质带到下游设备中，以使其经受后面的处理。该美国专利US8673112还涉及一种用于生物质的热处理的装置。国际专利WO2014135734描述了一种连续运行以使有机物热水解的方法，该方法包括预热步骤、后面的反应步骤、和减压步骤。预热步骤包括要水解的有机物在第一循环线路中循环；反应步骤包括使从第一循环线路取出的有机物在第二循环线路中循环，使有机物承受一定压力和一定温度；并且减压步骤包括使从第二循环线路连续提取的有机物经过减压。现有技术的技术方案的缺点现有技术特别是国际专利申请WO2014135734的技术方案更适于后面是细菌消化步骤的热水解应用。对这些应用，反应器内的压力和温度水平比较低，约为0.6MPa和160℃。对液碳化类型的应用，压力和温度水平明显更高，约为3MPa和200℃。因此，反应器入口的混合器－注入器不适用于液碳化应用。实际上，为了达到要求的温度，必须带来更多蒸汽，这导致对反应器良好运行以及下游的后处理设备有害的稀释。要求的压力和温度条件导致对注入设备的较高应力，导致对设备寿命有害的泄漏和腐蚀。另外，预热产生的注入反应器中的泥浆的温度增加减小了它们的视粘度，直到得到接近于水粘度的粘度，而不改变干燥度，干燥度由生物质或泥浆的干燥材料含量确定。在美国专利US8673112提出的技术方案中，设备需要多个反应槽，这使设备大大复杂化，并且与连续运行不相容。本专利技术的目的是解决上述问题和缺点中的至少一个。
技术实现思路
为此，本专利技术提出一种包含有机物的泥浆的连续水热碳化方法，所述泥浆的干燥度在10％-30％之间，所述连续水热碳化方法包括在反应器中实施的水热反应步骤(并优选包括至少一冷却步骤，在该至少一冷却步骤中，经过水热反应步骤的泥浆被冷却)，水热反应包括以下步骤：－泥浆引入步骤，在该泥浆引入步骤中，通过第一入口将泥浆引入到反应器中；－蒸汽内注步骤，在该蒸汽内注步骤中，通过第二入口将蒸汽注入到反应器中；－提取步骤，在该提取步骤中，通过泥浆出口连续提取包含在反应器中的泥浆的至少一部分，所述连续水热碳化方法另外包括预热步骤，在该预热步骤中，将引入到反应器中之前的泥浆的温度提高到高于70℃的预热温度。第二入口与第一入口分开。“内注”实际上是将蒸汽注入到包含在反应器中的泥浆中，相反，“外注”是将蒸汽注入到在反应器外的泥浆中。在本说明书中，“连续提取”是指流量可能变化的连续提取，优选受反应器运行参数控制。当调节不足以得到水热碳化方法的平衡时，该连续提取暂时中断。连续提取不是顺序提取，并且不是“批量”提取。预热步骤可以包括微波注入步骤，在该微波注入步骤中，将微波注入到引入到反应器中之前的泥浆中。在一实施方式中，预热步骤可以包括蒸汽外注步骤，在该蒸汽外注步骤中，将蒸汽注入到引入到反应器中之前的泥浆中；并且，所述连续水热碳化方法另外包括附加加热步骤，在该附加加热步骤中，通过将从反应器提取的泥浆中包含的热量传递给引入到反应器中之前已经经过预热步骤的泥浆来提高这些泥浆的温度。预热步骤可以包括循环步骤，在该循环步骤中，取出包含在反应器中的泥浆的一部分并且将该部分的泥浆与引入到反应器中之前的泥浆混合。优选地，该连续水热碳化方法可另外包括建立流动步骤，在该建立流动步骤中，使包含在反应器中的泥浆与注入到反应器中的蒸汽构成的混合物在反应器内流动。本专利技术的方法可另外包括水加热步骤，在该水加热步骤中，通过热交换器将从反应器提取的泥浆中包含的热量传递给水，并且利用如此加热的水以产生蒸汽内注步骤时使用的全部或部分蒸汽。本专利技术还涉及一种包含有机物的泥浆的连续水热碳化装置，所述泥浆的干燥度在10％-30％之间，所述连续水热碳化装置包括反应器，反应器包括：－第一入口，用于将泥浆引入到反应器中；－第二入口，用于将蒸汽直接注入到反应器中；－泥浆出口，用于从反应器连续提取包含在反应器中的泥浆的至少一部分，所述连续水热碳化装置另外包括在第一入口上游的预热部件，该预热部件用于接收引入到反应器中之前的泥浆并将其接收的泥浆的温度提高到高于70℃的预热温度。第二入口与第一入口分开。根据一有利特征，预热部件可以用于将微波注入到其接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含有机物的泥浆的连续水热碳化方法，所述泥浆的干燥度在10％‑30％之间，所述连续水热碳化方法包括在反应器(4)中实施的水热反应步骤，所述水热反应步骤包括以下步骤：－泥浆引入步骤，在该泥浆引入步骤中，通过第一入口(11)将泥浆引入到反应器(4)中；－蒸汽内注步骤，在该蒸汽内注步骤中，通过第二入口(15)将蒸汽注入到反应器(4)中；－提取步骤，在该提取步骤中，通过泥浆出口(16)连续提取包含在反应器(4)中的泥浆的至少一部分，其特征在于，所述连续水热碳化方法另外包括预热步骤，在该预热步骤中，将引入到反应器(4)中之前的泥浆的温度提高到高于70℃的预热温度；并且，第二入口(15)与第一入口(11)分开；并且，预热步骤包括微波注入步骤，在该微波注入步骤中，将微波注入到引入到反应器(4)中之前的泥浆中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 FR 15551491.包含有机物的泥浆的连续水热碳化方法，所述泥浆的干燥度在10％-30％之间，所述连续水热碳化方法包括在反应器(4)中实施的水热反应步骤，所述水热反应步骤包括以下步骤：－泥浆引入步骤，在该泥浆引入步骤中，通过第一入口(11)将泥浆引入到反应器(4)中；－蒸汽内注步骤，在该蒸汽内注步骤中，通过第二入口(15)将蒸汽注入到反应器(4)中；－提取步骤，在该提取步骤中，通过泥浆出口(16)连续提取包含在反应器(4)中的泥浆的至少一部分，其特征在于，所述连续水热碳化方法另外包括预热步骤，在该预热步骤中，将引入到反应器(4)中之前的泥浆的温度提高到高于70℃的预热温度；并且，第二入口(15)与第一入口(11)分开；并且，预热步骤包括微波注入步骤，在该微波注入步骤中，将微波注入到引入到反应器(4)中之前的泥浆中。2.根据权利要求1所述的连续水热碳化方法，其特征在于，所述预热步骤包括蒸汽外注步骤，在该蒸汽外注步骤中，将蒸汽注入到引入到反应器(4)中之前的泥浆中；并且，所述连续水热碳化方法另外包括附加加热步骤，在该附加加热步骤中，通过将从反应器(4)提取的泥浆中包含的热量传递给在引入到反应器(4)中之前已经经过预热步骤的泥浆来提高这些泥浆的温度。3.根据权利要求1或2所述的连续水热碳化方法，其特征在于，所述预热步骤包括循环步骤，在该循环步骤中，取出包含在反应器(4)中的泥浆的一部分并且将该部分的泥浆与引入到反应器(4)中之前的泥浆混合。4.根据权利要求1－3中任一项所述的连续水热碳化方法，其特征在于，所述连续水热碳化方法另外包括建立流动步骤，在该建立流动步骤中，使包含在反应器(4)中的泥浆与注入到反应器(4)中的蒸汽构成的混合物在反应器(4)内流动。5.根据上述权利要求中任一项所述的连续水热碳化方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·E·帕尔多，JL·布尔代，
申请(专利权)人：苏伊士国际公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR