有机物质的连续热水解的方法及适合实施所述方法的体系技术

本发明专利技术提供了连续热水解有机材料的方法，其至少包含以下步骤：a)在压力设定点P1，加压起始有机材料；b)将有机材料与蒸汽在线混合，以获得在受控温度设定点T1下的混合物，选择T1使其低于混合物的蒸汽饱和温度；c)将获得的混合物，其为液相，连续地引入水解反应器；d)从水解反应器连续地提取水解混合物；并且e)突然减压所述水解混合物，使液体部分与蒸汽部分分离，所述蒸汽部分被回收；其中用于在步骤b)中产生混合物的蒸汽包括经再压缩的在步骤e)中回收的蒸汽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机物质的连续热水解的方法及适合实施所述方法的体系
本专利技术涉及有机材料诸如具有低固含量的污泥的连续热水解的方法，以及适合实施这种方法的设备。
技术介绍
废水处理厂产生的污泥的热水解方法是已知的方法。热水解方法是基于在一定时间内使污泥处于压力和温度状态下，并且引起随后的突然减压。这种水解的污泥表现出细胞膜的破裂，这就是在随后的消化过程中可以更容易地被细菌消化、改进其性能并且可以增加生物气产量的原因。热水解法是吸热方法，其需要在足以达到反应需要的温度设定点和压力设定点的条件下的能量供应。压力增加是通过泵送进行的，并且具有已知的低消耗，但是所供应的热能需要高运行成本。这就是在设计水平上优化热水解法是重要的原因，以便最小化所需的一次能源的量。这种改进可以通过用于回收在突然减压期间耗散的能量和/或利用随水解污泥耗散的能量的方法来实现。另一方面，持续进行的热水解法有利于设备规模的缩小，从而降低其投资成本。本专利技术的一个目的是使投资成本以及运行或工作成本最小化的方法。在运行或工作成本方面，实际上已知一些基本上旨在改善水解法中能量利用的方案，其涉及降低运行成本。例如，提供污泥预热步骤的方法就属于这种情况，其中所述污泥和用于达到反应器内条件的蒸汽处于相同的温度，这意味着液体(污泥)和饱和气体(蒸汽)在预热器和反应器两者内共存。一方面，这种方法的主要缺点之一是压力的微弱降低导致一部分液相的汽化。例如，在用于该污泥的输送泵中，存在着一旦压力由于自身的泵送过程再次升高，则压力暂时降低导致蒸发和随后的崩塌的点。这种被称为空化的现象降低了设备的装置部件的可靠性。这带来一系列的技术问题，其使得这些方法的实施在工业层面上是不可行的，因为装置部件没有准备好在这些点和在该方法要求或将会需要的工作条件下进行操作。另一方面，在污泥预热步骤期间，进行该预热的压力必须低于随后的突然减压的压力，随后的突然减压在腔室或闪蒸罐内进行。这一事实使得在预热步骤之后需要泵送污泥，如已然在上文提及的，该污泥处于饱和状态并在装置中产生空化的问题。因此，本专利技术的另一个目的是可以克服这些缺点的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的用于连续热水解有机材料的方法，其至少包含以下步骤：a)在压力设定点P1，加压起始有机材料；b)将加压的有机材料与蒸汽在线混合，以获得在受控温度设定点T1下的混合物，选择T1使其低于混合物的蒸汽饱和温度，以确保所得混合物处于液相；c)将获得的混合物，其为液相，连续地引入水解反应器；d)从水解反应器连续地提取水解混合物；并且e)突然减压所述水解混合物，将液体部分与蒸汽部分分离，所述蒸汽部分被回收；其中，用于在步骤b)中产生混合物的蒸汽包括经再压缩的在步骤e)中回收的蒸汽。消除一个预热步骤以及将混合物保持为液相的事实使得可以克服已知方法的缺点。在此，液相是指混合物将不含有蒸汽，尽管它可能含有较少量的一些挥发性化合物，其性质将取决于待处理的有机材料。有利地，本专利技术的方法是可靠的方法，考虑到当前技术水平使其实施所需的装置部件在它们正常操作间隔内工作。因此，在本专利技术的优选变体中，起始有机材料处于室温下。该方法表明，要保持水解反应器的工作压力高于混合物在进行该方法的温度下的蒸汽饱和压力。与已知的方法不同，采用蒸汽再压缩方法进行能量回收。在该方法的优选变体中，起始有机材料处于室温下。在该方法的变体中，回收的蒸汽使用机械的、热力的或者两者组合的蒸汽再压缩方法进行再压缩。根据一个实施方案，在步骤b)中用于产生混合物的蒸汽是通过将新鲜蒸汽与经再压缩的在步骤e)回收的蒸汽混合而获得的。本专利技术提供了通过蒸汽压缩机在第一步骤中再压缩的回收蒸汽，蒸汽压缩机将它的压力升高4-6bar之间；然后，在第二步骤中，所述机械再压缩蒸汽通过与新鲜蒸汽混合而被热压缩，第二步骤中提供的压差在1-1.5bar之间。在本专利技术的变体中，加压有机材料和蒸汽的在线混合在液体-蒸汽混合阀内进行。优选地，温度设定点T1(其在130-190℃之间)比压力P1的所得到的混合物的蒸汽饱和温度低5-10℃，其中P1在3-16bar之间。在水解反应器内，所述混合物的停留时间优选是5-60min之间。在一个变体中，减压步骤e)通过调节阀进行，其导致在4-8bar之间的压差。在一个变体中，在减压步骤e)中获得的液体部分的压力足以通过压差将所述液体部分泵送到消化槽。根据本专利技术的另一方面，公开了适合实现所要求保护的方法的设备。特别适合具有低固含量的污泥的该设备包含：-用于起始有机材料进料的装置，其包含管道与可以将循环有机材料升高至0.3-1.6MPa(3-16bar)之间的绝对压力设定点P1的供应泵；-混合装置，其连接到进料装置和蒸汽源，适于将加压的有机材料与蒸汽混合，并在130℃和190℃之间的受控温度设定点T1获得液态的混合物，其低于所得混合物的蒸汽饱和温度；-至少具有入口和出口的水解反应器，所述入口与混合装置的出口连接，所述反应器被制备成在反应器内停留期间将混合物保持在3-16bar之间的绝对压力条件下，以及130和180℃之间的温度范围内；-与水解反应器出口连接的调节阀，其能够促进从反应器出来的水解混合物的减压；-与调节阀连接的膨胀室，其中液体部分与蒸汽部分分离，其中蒸汽部分被回收；-对在膨胀室内回收的蒸汽的至少一台再压缩装置；以及-至少一台混合装置，其用于将新鲜蒸汽添加到回收的和再压缩的蒸汽中，并由连接到混合装置的蒸汽源供应。附图说明图1是根据本专利技术的设备的示意图。实施方案的详细描述图1的设备1是用于有机材料的连续热水解的设备的实例，其特别适合具有低固含量的污泥。参考图1的示意图，下文示出所述方法的各个步骤以及用于其实施的示例性设备中包括的装置部件。待水解的有机材料，在该实施例中是室温下的起始污泥3，通过进料装置2进料，在该实施例中，进料装置2包含管道4和能够将循环污泥升高到3-16bar之间的绝对压力设定点P1的供应泵5。设备1包含在供应泵5下游的混合装置6，该混合装置6一侧连接到进料装置2，另一侧连接到高于或等于压力设定点P1的压力Pv下的蒸汽源7。所述混合装置6，其可以是液体-蒸汽混合阀，将加压的有机材料与蒸汽混合，从而获得混合物8，其含有处于加热液体状态下的污泥。所述方法的特征在于所述加热的进行通过在线混合并且控制所获得的混合物8的温度是比混合物的蒸汽饱和温度低的受控温度设定点T1，以获得基本上处于液态的没有蒸汽的混合物8。在该实施例中，温度设定点T1可能比压力P1的饱和温度低5-10℃之间，所述温度设定点T1在130℃和190℃之间。液相的混合物8通过入口9a引入水解反应器9，入口9a在其上部被提供用于这个目的，并且通过设置在反应器下部的出口9b抽出。在该实施例中，引入反应器9的和从反应器9中提取的材料的差额是零。反应器9内的工作压力保持在进行该方法的温度的饱和压力以上，从而使污泥和蒸汽混合物8保持液相。选择反应器9的尺寸，使得混合物8的停留时间是适当的，优选在5-60min之间。此外，反应器9内部设置有搅拌机构，以防止在设备1的起动和停机阶段期间的可能问题。调节阀10，其连接在水解反应器9的出口9b，引起从反应器9中提取的水解混合物11的突然减压。在这个突然减压的阶段，水解混合物11内含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于连续热水解有机材料的方法，其至少包含以下步骤：a)在压力设定点P1，加压起始有机材料(3)；b)将加压的有机材料与蒸汽(7)在线混合，以获得在受控温度设定点T1下的混合物(8)，选择T1使其低于混合物的蒸汽饱和温度，以确保混合物处于液相；c)将获得的混合物(8)，其为液相，连续地引入水解反应器(9)；d)从水解反应器(9)连续地提取水解混合物(11)；并且e)突然减压所述水解混合物，使液体部分(13)与蒸汽部分(14)分离，所述蒸汽部分被回收；其中，用于在步骤b)中产生混合物的蒸汽(7)包括经再压缩的在步骤e)中回收的蒸汽(14)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.19 ES P2014317031.用于连续热水解有机材料的方法，其至少包含以下步骤：a)在压力设定点P1，加压起始有机材料(3)；b)将加压的有机材料与蒸汽(7)在线混合，以获得在受控温度设定点T1下的混合物(8)，选择T1使其低于混合物的蒸汽饱和温度，以确保混合物处于液相；c)将获得的混合物(8)，其为液相，连续地引入水解反应器(9)；d)从水解反应器(9)连续地提取水解混合物(11)；并且e)突然减压所述水解混合物，使液体部分(13)与蒸汽部分(14)分离，所述蒸汽部分被回收；其中，用于在步骤b)中产生混合物的蒸汽(7)包括经再压缩的在步骤e)中回收的蒸汽(14)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起始有机材料(3)处于室温下。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，保持水解反应器(9)的工作压力高于在进行该过程的温度下的蒸汽饱和压力。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用机械的、热力的或者两者组合的蒸汽再压缩方法对回收的蒸汽(14)进行再压缩。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中用于产生混合物(8)的蒸汽(7)是通过将新鲜蒸汽(17)与经再压缩的从步骤e)回收的蒸汽(14)混合而获得的。6.如权利要求4和5所述的方法，其特征在于，回收的蒸汽(14)在第一步骤中通过蒸汽压缩机再压缩，所述蒸汽压缩机将其压力升高4-6bar；然后，在第二步骤中，机械再压缩的蒸汽(18)通过将其与新鲜蒸汽(17)混合而被热压缩，该第二步骤中提供的压差在1-1.5bar之间。7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其特征在于，加压有机材料和蒸汽的在线混合在液体-蒸汽混合阀内进行。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述温度设定点T1比压力P1的混合物的蒸汽饱和温度低5-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·阿劳索佩雷斯，J·佩尔穆伊比拉，
申请(专利权)人：阿奎泰科水务工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES