水热碳化液相工作介质和生物质全量资源化处理与再生利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种水热碳化液相工作介质和生物质全量资源化处理与再生利用系统。本实用新型专利技术通过对生物质，尤其是对湿生物质进行水热碳化处理，得到气、液、固三种产品，且实现了气、液、固三种产品的全资源化再利用。具体地，液相产品主要通过对水热碳化产生的液相工作介质进行联级浓缩循环处理和/或分离和/或抑制有害物质生成，使其能够广泛用于种植业。高固碳的固相产品则可以广泛应用于农业、建筑等领域中。气相产品回收，可以作为燃料。可以作为燃料。可以作为燃料。

【技术实现步骤摘要】
水热碳化液相工作介质和生物质全量资源化处理与再生利用系统
[0001]本技术要求享有2020年8月17日向中国国家知识产权局提交的申请号为202010827432.5，名称为“一种生物质全量资源化处理与再生利用系统及方法”的中国专利技术专利在先申请的优先权权益。上述在先申请的全文以引用的方式并入本文。


[0002]本技术属于生物质处理与再生利用领域，具体涉及一种水热碳化液相工作介质和生物质全量资源化处理与再生利用系统。

技术介绍

[0003]生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物，以及植物、微生物和动物代谢和/或生产产生的废弃物。其中的湿生物质包括非食用农产品，如食品加工废物、工业有机废物或城市固体废物的所有有机部分。
[0004]由于湿生物质中含有大量的水，传统意义上对湿生物质进行处理时必须先蒸发除去其中的水分。例如通过三种常规的热化学反应过程(烘焙、热解或气化)，在大气压力以及必须在水沸点以上(>100℃)的环境中运行，使得在生物质能被加热到所需的反应温度之前，先蒸发除去其中的水分。典型例子是水处理厂的污泥残渣，在采用常规方法处理之前，首要对其进行干燥；另外，其他的一些湿生物质原料，如可以用作动物饲料的植物残渣，也必须依靠干燥来进行保存。然而水蒸发干燥的前置处理工序不但给工业带来了巨大的碳排放负荷，也浪费了大量的水资源；另一方面，对于大部分农产品或城市垃圾的残余水分高达75％、80％或更高的湿生物质原料，蒸发干燥的前置过程还损失了生物质本身所含的能量。
[0005]与此同时，对生物质的常规热化学处理方式更适于低水分含量的生物质原料，例如木材类的纯生物质，且常规热化学处理方式也容易导致碳的流失，无法得到碳含量高的固碳产品。因而，对于高水分含量的生物质原料，从能耗角度应优选采用水热碳化(HTC)或发酵等非常规热化学处理方式。因为经过了发酵或HTC工艺处理后，碳产品更容易和更经济地与水分离，即可以使用较少的能量和/或加上较为经济的额外深度脱水的蒸发逸出水分。在发酵过程中，高的含水量和养分有利于细菌的生长，微生物的代谢会导致温室气体的耦合排放，其所产生的温室气体，如甲烷，对大气的危害甚至比二氧化碳排放更大。对于HTC工艺则存在水热碳化过程中会伴随水的产生，现有的HTC工艺过程所产生多余的介质水，需要经过处理才能外排，即损失了介质水所含有的热能和浪费了介质水中富含的营养物质，使得现有工艺未能利用水热碳化处理工艺的特点，未能实现对生物质的全资源化处理和利用。

技术实现思路

[0006]本技术提供一种生物质水热碳化全量资源化处理与再生利用系统，至少包括HTC反应器、HTH反应器和流体处理回路，所述HTH反应器与HTC反应器串联，所述流体处理回
路与HTC反应器连接，流体处理回路用于将HTC反应器采出的液相工作介质返回HTC反应器进行浓缩循环处理。
[0007]根据本技术的实施方案，所述系统包括进料器。
[0008]根据本技术的实施方案，在HTH反应器和HTC反应器的串联管路上，还可以设置热交换器。
[0009]根据本技术的实施方案，所述进料器与HTH反应器或者与HTC反应器的进料口连接。优选地，所述HTH反应器的液相出口与进料器连接，实现HTH采出液相的连续循环进料。
[0010]根据本技术的实施方案，所述HTH反应器和/或HTC反应器的气相物出口与气相采出管路连接。优选地，所述采出管路上还可以设置冷凝器。
[0011]根据本技术的实施方案，所述系统还包括压滤装置。优选地，所述压滤装置设置在HTH反应器和/或HTC反应器的下游，用于分离HTH反应器和/或HTC反应器采出浆料中的固体和液相工作介质。优选地，压滤装置的固体出口与固体储罐直接或间接连接。
[0012]根据本技术的实施方案，所述HTC反应器包括浆料出口、液相工作介质入口。优选地，所述浆料出口、位于HTC反应器下游的压滤装置的进料口、位于HTC反应器下游的压滤装置的液相出口、流体处理回路和液相工作介质入口顺次连接。
[0013]根据本技术的实施方案，所述HTC反应器和/或HTH反应器还可以包括添加剂入口，用于向反应器中加入pH调节剂、催化介质等添加剂。
[0014]根据本技术的实施方案，所述系统还包括HTL反应器。在一种实施方式中，所述HTL反应器与流体处理回路串联。在另一种实施方式中，所述HTL反应器与HTH反应器串联。在再一种实施方式中，所述HTL反应器与HTH反应器、以及位于HTH反应器下游的压滤装置串联。
[0015]根据本技术的实施方案，所述流体处理回路上设置液相产品采出支路。优选地，所述采出支路上还可以设置阀门、流量控制器和/或检测器。
[0016]根据本技术的实施方案，所述流体处理回路上设置至少一条干扰回路。
[0017]根据本技术的实施方案，所述系统还包括燃烧器(优选为高温燃烧器)，作为HTL反应器的热源。
[0018]本专利技术提供一种水热碳化液相工作介质的再利用系统，包括HTC反应器和流体处理回路，所述流体处理回路与HTC反应器连接，流体处理回路用于将HTC反应器采出的液相工作介质返回HTC反应器进行浓缩循环处理。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述系统包括进料器。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述进料器与HTC反应器的进料口直接连接或间接连接。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述系统还包括压滤装置。优选地，所述压滤装置设置在HTC反应器的下游，用于分离HTC反应器采出浆料中的固体和液相工作介质。优选地，压滤装置的固体出口与固体产品储罐直接或间接连接。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述HTC反应器包括浆料出口、液相工作介质入口。优选地，所述浆料出口、位于HTC反应器下游的压滤装置的进料口、位于HTC反应器下游的压滤装置的液相出口、流体处理回路和液相工作介质入口顺次连接。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述系统还包括HTL反应器。在一种实施方式中，所述HTL
反应器与流体处理回路串联。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述流体处理回路上设置液相产品采出支路。优选地，所述采出支路上还可以设置阀门、流量控制器和/或检测器。
[0025]本技术的有益效果：
[0026]本技术系统通过对生物质，尤其是对湿生物质进行水热碳化处理，得到气、液、固三种产品，且实现了气、液、固三种产品的全资源化再利用。
[0027]具体地，液相产品主要通过对水热碳化产生的液相工作介质进行联级浓缩循环处理和/或分离和/或抑制有害物质生成，使其能够广泛用于种植业。高固碳的固相产品则可以广泛应用于农业、建筑等领域中。气相产品回收，可以作为燃料。
附图说明
[0028]图1为生物质水热碳化全量资源化处理与再生利用系统的工艺流程示意图。
[0029]附图标记：1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，包括HTC反应器和流体处理回路，所述流体处理回路与HTC反应器连接，流体处理回路用于将HTC反应器采出的液相工作介质返回HTC反应器进行浓缩循环处理。2.根据权利要求1所述的水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，所述系统包括进料器，所述进料器与HTC反应器的进料口直接连接或间接连接。3.根据权利要求1或2所述的水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，所述系统还包括压滤装置，所述压滤装置设置在HTC反应器的下游，用于分离HTC反应器采出浆料中的固体和液相工作介质；所述压滤装置的固体出口与固体产品储罐直接或间接连接。4.根据权利要求3所述的水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，所述HTC反应器包括浆料出口、液相工作介质入口；所述浆料出口、位于HTC反应器下游的压滤装置的进料口、位于HTC反应器下游的压滤装置的液相出口、流体处理回路和液相工作介质入口顺次连接。5.根据权利要求1或2所述的水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，所述系统还包括HTL反应器，所述HTL反应器与流体处理回路串联。6.根据权利要求1所述的水热碳化液相工作介质的处理与再生利用系统，其特征在于，所述流体处理回路上设置液相产品采出支路，所述采出支路上还设置阀门、流量控制器和/或检测器。7.一种生物质全量资源化处理与再生利用系统，其特征在于，所述系统至少包...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑列列，王浩，石萍，
申请(专利权)人：深圳清研紫光检测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：