BR112021011553A2

BR112021011553A2 - Processo e sistema de tanques dois a dois

Info

Publication number: BR112021011553A2
Application number: BR112021011553-6A
Authority: BR
Inventors: Hans Rasmus Holte; Andreas Helland Lillebø
Original assignee: Cambi Technology As
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-08-31
Also published as: CN113366110A; US20220017397A1; CN113366110B; WO2020126397A1; JP7411658B2; SG11202106247UA; EP3898999A1; MX2021007162A; CO2021007917A2; EA202191688A1; ZA202104910B; AU2019409777B2; JP2022513853A; AU2019409777A1; KR20210105386A; CL2021001569A1; CA3122296A1; US11820685B2

Abstract

processo e sistema de tanques dois a dois. um método e usina para hidrólise de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, para ser usado em uma fermentação anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, cujo método e usina dependem do uso de vácuo e vários polpadores e um ou vários tanques de vaporização rápida em série para pré-aquecimento e redução de pressão passo a passo, respectivamente.

Description

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PROCESSO E SISTEMA DE TANQUES DOIS A DOIS CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a métodos e usinas que empregam Processos de Hidrólise Térmica (THP), que fazem uso de polpadores e tanques de vaporização rápida para pré-aquecimento e redução de pressão, respectivamente. A presente invenção também se refere a métodos para readaptação de usinas existentes empregando Processos de Hidrólise Térmica (THP).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um Processo de Hidrólise Térmica (THP) é um processo onde um material úmido ou úmido é tratado a temperaturas elevadas, normalmente entre 140 a 220 C, que pode ser seguido por uma explosão de vapor por uma redução rápida na pressão parcial do vapor.

[003] O THP seguido por explosão de vapor é usado principalmente para pré-tratamento de biossólidos antes da digestão anaeróbica. No entanto, outros materiais podem ser pré-tratados da mesma maneira, após isso, eles podem ser adicionalmente processados por meio de uma ampla gama de outros processos a jusante.

[004] Os Processos de Hidrólise Térmica (THP) podem ser projetados para modo em batelada ou contínuo. Os métodos e usinas da presente invenção são relevantes para THP projetado para batelada e THP projetado para modo contínuo. Além disso, os métodos da presente invenção podem ser usados em fábricas novas ou implementados em fábricas existentes através da readaptação, envolvendo a usina de equipamento adicional relevante e fazendo modificações relevantes.

[005] O material que é tratado em um THP pode ser referido como “substrato”. O substrato é tratado com uma pressão parcial de vapor desejada. Em um processo em batelada, o tempo em que o substrato é mantido nas condições desejadas no reator é denominado “tempo de retenção”. Para um

2 / 46 processo contínuo, o tempo médio de residência do reator é um valor que pode ser calculado a partir do rendimento geral do processo geral.

[006] O substrato passará por uma rápida redução de pressão e sofrerá uma explosão de vapor à medida que for descarregado do reator THP, através de um bico, para um tanque de vaporização rápida. Isso abre as paredes das células, desintegra materiais orgânicos, reduz o tamanho das partículas e a viscosidade do substrato. O vapor de vaporização rápida resultante da explosão de vapor pode ser usado para pré-aquecer o substrato em um vaso de pressão que pode ser referido como um polpador. O uso de vapor de vaporização rápida para pré-aquecer o substrato antes do tratamento do reator é importante para alcançar uma alta eficiência energética e um baixo consumo de vapor.

[007] O documento WO/1996/009882 (US5888307) descreve métodos e meios para hidrólise de materiais orgânicos. Os processos descritos não envolvem o uso de vácuo, de vaporização rápida abaixo da pressão ambiente, nem o uso do vapor de vaporização rápida resultante de qualquer um desses processos para injeção direta de vapor para pré-aquecer a alimentação de entrada.

[008] O documento WO/2011/006854 descreve métodos e meios para hidrólise de materiais orgânicos envolvendo THP e explosão de vapor, em que o vapor resultante a vaporização rápida é devolvido ao tanque de pré- aquecimento. O processo descrito no documento WO/2011/006854 usa líquido ou vapor em alta pressão para gerar um fluxo motriz em um ejetor para misturar o vapor que entra no lado de sucção para o fluxo principal descarregado para um vaso à pressão ambiente ou mais alta.

[009] O processo descrito na presente invenção é diferente, uma vez que o sistema usado para gerar um vácuo não funciona com vapor, mas apenas com gases não condensáveis. Isso permite que o sistema usado para gerar um vácuo na presente invenção opere a pressões, temperaturas, vazões

3 / 46 de volume e vazões de massa mais baixas em comparação com o processo descrito no documento WO/2011/006854. Isso torna o sistema descrito na presente invenção mais eficiente em termos de energia, mais robusto e mais fácil de operar em comparação com o processo descrito no documento WO/2011/006854.

[0010] O documento WO/2014/123426 descreve outros métodos e meios para hidrólise de materiais orgânicos envolvendo THP e explosão de vapor. Semelhante ao documento WO/1996/009882 (US5888307), este processo não envolve o uso de vácuo, da vaporização rápida abaixo da pressão ambiente, nem o uso do vapor de vaporização rápida resultante de qualquer um desses processos para injeção direta de vapor para pré-aquecer a alimentação de entrada.

[0011] O documento US2003121851 descreve métodos e meios para hidrólise de material orgânico envolvendo a adição de KOH e uma etapa de desidratação após THP. A recuperação de vapor de vaporização rápida é semelhante ao que é descrito no documento WO/1996/009882 e, consequentemente, não envolve o uso de vácuo, da vaporização rápida abaixo da pressão ambiente, nem o uso do vapor de vaporização rápida resultante de qualquer processo para injeção direta de vapor para pré- aquecer a alimentação de entrada.

[0012] O documento US6281300 descreve métodos e meios para hidrólise de material orgânico. Os processos descritos não envolvem o uso de vácuo. Além disso, o processo é projetado especificamente para a produção de polímeros, o que não é o objetivo da presente inovação. Os polímeros podem ser uma proporção dos substratos tratados na presente inovação e, além disso, pode ocorrer alguma polimerização. No entanto, o objetivo principal da presente inovação é hidrolisar e explodir a vapor antes do processamento a jusante. Exemplos de tratamento a jusante incluem, mas não estão limitados a, desidratação, tratamento com enzimas, digestão anaeróbica

4 / 46 e fermentação.

[0013] O documento US2014120594 descreve métodos e meios para hidrólise de material orgânico, e é focado no pré-tratamento de matérias- primas lenhosas para a produção de açúcares que são fermentados em “álcoois”. É descrito que os processos podem ter até 8 estágios de da vaporização rápida e que o vapor de vaporização rápida pode ser usado para pré-aquecimento. Mesmo que sejam mencionados vácuo e pressões abaixo dos do ambiente, isso ocorre em relação aos evaporadores na tentativa de concentrar o material tratado e, portanto, não na injeção direta de vapor para pré-aquecimento da alimentação.

[0014] O documento US2018201517 descreve métodos e meios para hidrólise de material orgânico e menciona que o substrato hidrolisado pode ser passado por uma caldeira de calor residual para produzir vapor. O uso de vácuo não é mencionado e os processos descritos exigiriam grandes superfícies de aquecimento devido à má transferência de calor, problemas de incrustação e incrustação com substratos hidrolisados viscosos. Além disso, os processos descritos não permitiriam a produção de vapor abaixo da pressão ambiente. Em comparação, a presente invenção supera (ou melhor, contorna) o problema de transferência de calor e o risco de incrustação e incrustação, fazendo uso de injeção direta de vapor e também permite que vapor abaixo da pressão ambiente seja usado para pré-aquecer o substrato.

[0015] O documento US2009032464 descreve métodos e meios para hidrólise de material orgânico e menciona que a vaporização rápida pode ocorrer sob condições de vácuo. Porém, nos processos descritos, o vapor de vaporização rápida vai para um trocador de calor, que possivelmente funcionaria como um resfriador de condensador. Ele também descreve circuitos fechados com um meio de resfriamento/aquecimento circulado para recuperação de calor para pré-aquecimento do substrato e para fins de secagem. Em contraste, a presente invenção contempla a utilização do vapor

5 / 46 de vaporização rápida para o pré-aquecimento da alimentação por injeção direta de vapor.

[0016] O documento CA2992657 descreve um processo para hidrólise térmica de substrato fazendo uso de pelo menos três reatores THP em paralelo. O uso de vácuo não é mencionado, e os processos descritos não envolvem o uso do vapor de vaporização rápida resultante de qualquer processo para injeção direta de vapor para pré-aquecer a alimentação de entrada no polpador

[0017] O documento WO2013163998 (A1) descreve um método para o tratamento contínuo de material biológico a uma pressão elevada antes da digestão anaeróbica em que o material biológico é transferido do dispositivo de alimentação para um reator por meio de diferenças de pressão ou gravidade. O uso de vácuo não é mencionado e os processos descritos não envolvem o uso do vapor de vaporização rápida resultante de qualquer um desses processos para injeção direta de vapor para pré-aquecer a alimentação de entrada no polpador.

[0018] Como pode ser visto a partir dos métodos e usinas relevantes acima conhecidos da técnica anterior são descritos principalmente como tendo uma etapa de pré-aquecimento e uma etapa de da vaporização rápida, e o substrato alimentado ao processo é de cerca de 10-30 C, e mais comumente cerca de 15 C. Além disso, mesmo se vários tanques de vaporização rápida e vácuo e pressões abaixo dos do ambiente forem mencionados na técnica anterior, isso está em conexão com resfriadores de condensador ou evaporadores usados na tentativa de concentrar o material tratado e, portanto, não para injeção direta de vapor para pré- aquecimento da alimentação em um vaso de pré-aquecimento mantido abaixo da pressão ambiente. Assim, a técnica anterior não abrange um método envolvendo da vaporização rápida abaixo da pressão ambiente e usando o vapor de vaporização rápida resultante para injeção direta de vapor para pré-aquecer a alimentação de entrada em um

6 / 46 vaso de pré-aquecimento mantido abaixo da pressão ambiente para facilitar a transferência do vapor de vaporização rápida.

[0019] Em contraste com a técnica anterior, a presente invenção baseia-se na manutenção de partes do sistema abaixo da pressão ambiente, removendo gases não condensáveis usando um sistema de vácuo e pelo menos dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida em série para pré-aquecimento e redução de pressão passo a passo, respectivamente, por injeção de vapor de vaporização rápida abaixo do nível do líquido em ambos os polpadores. Alternativamente, o sistema pode ser equipado com um tanque de vaporização rápida a menos do que o número de polpadores, mas no mínimo dois polpadores e um tanque de vaporização rápida, se os reatores forem despressurizados pela transferência de vapor de vaporização rápida do espaço superior do reator para o polpador trabalhando na temperatura mais alta até estes os vasos estarem em equilíbrio antes de descarregar o conteúdo líquido em um tanque de vaporização rápida. A presente invenção, assim, atende a uma necessidade crescente de otimização do consumo de energia, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior, por exemplo, como exemplificado pelos processos descritos no documento WO/2011/006854.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0020] Conforme estabelecido acima, as usinas de THP conhecidas da técnica anterior têm principalmente um vaso de pré-aquecimento e um vaso de de vaporização rápida, e o substrato alimentado ao THP é de cerca de 5-30 C, mais comumente cerca de 15 C, a menos que um sistema de pré- aquecimento seja usado para pré-aquecer a alimentação a temperaturas tão altas quanto 50 C. O vapor de vaporização rápida da explosão de vapor no tanque de vaporização rápida irá, portanto, aquecer normalmente o polpador a aproximadamente 85-100 C, mais comumente cerca de 90 C.

[0021] Além disso, o polpador é normalmente mantido à pressão

7 / 46 ambiente, portanto temperaturas de alimentação superiores a aproximadamente 23-25 C, a temperatura específica dependendo das perdas de calor específicas do processo específico, resultará em ebulição no polpador e perda de energia térmica. Alternativamente, o polpador e o tanque de vaporização rápida são mantidos a uma pressão superior à pressão ambiente para evitar a ebulição no polpador, mas isso também resultará em perda de energia térmica devido a temperaturas mais altas no substrato tratado descarregado do THP. Em casos raros, onde grandes quantidades de calor de baixa temperatura que de outra forma seriam desperdiçadas estão disponíveis, pode ser benéfico usar água quente para diluir resíduos biológicos, como resíduos de alimentos, antes do tratamento em um THP. Para evitar que o polpador ferva, um resfriador pode ser instalado no tanque de vaporização rápida para reduzir a quantidade de vapor de vaporização rápida que retorna ao polpador. Isso possibilita o benefício de uma menor viscosidade do substrato resultante da maior temperatura do substrato antes do tratamento com THP, evitando que o polpador ferva.

[0022] Em contraste, a presente invenção faz uso de pelo menos dois vasos de pré-aquecimento em série e dois vasos de de vaporização rápida em série para pré-aquecimento e redução de pressão passo a passo, respectivamente. A temperatura e as pressões ideais nesses vasos dependem da temperatura na alimentação do THP. Assim, com temperaturas de alimentação abaixo de cerca de 50 C, 165 C no reator, uma certa pressão de retenção e cerca de 3 metros de submersão das lanças de vapor de vaporização rápida nos vasos do polpador, a pressão tanto no segundo tanque de vaporização rápida quanto no primeiro polpador será mantida abaixo dos do ambiente usando um sistema de vácuo conectado ao primeiro polpador. A presente invenção, no entanto, também contempla processos em que a pressão nos primeiros vasos de pré-aquecimento está abaixo da pressão ambiente, enquanto a pressão no segundo vaso de pré-aquecimento está acima da

8 / 46 pressão ambiente. Assim, por exemplo, a pressão do segundo vaso de pré- aquecimento pode estar a 110 kPa (1,1 barA) de pressão, enquanto o primeiro vaso de pré-aquecimento pode estar a 80 kPa (0,8 barA) de pressão. Tal cenário permitiria temperaturas de alimentação um pouco acima de 50 C, embora ainda mantendo um bom uso dos processos da presente invenção. O sistema de vácuo dos métodos e usinas da presente invenção é, portanto, essencial para alcançar o consumo de vapor reduzido usando dois vasos de pré-aquecimento e dois vasos de vaporização rápida em série. Com o substrato na faixa de temperatura normal (10-30 C), o primeiro vaso de pré- aquecimento é mantido bem abaixo da pressão ambiente para permitir a transferência de vapor de baixa temperatura dos segundos vasos de vaporização rápida para o primeiro vaso de pré-aquecimento. Isso é executado enquanto se controla a pressão em ambos os vasos de pré-aquecimento para evitar a ebulição.

[0023] O vapor de vaporização rápida é normalmente injetado abaixo do nível do líquido em ambos os vasos de pré-aquecimento. Isso garante que o vapor se condense no líquido enquanto outros gases não condensáveis viajam através do líquido e entram no espaço superior. A injeção de vapor de vaporização rápida através de pontos de injeção cuidadosamente projetados contribui para misturar o substrato durante o processo de pré-aquecimento. No entanto, outros meios de injeção de vapor, como mistura mecânica, também são possíveis. Esses métodos, por exemplo, dependem da injeção de vapor na tubulação seguida por misturadores mecânicos para garantir a condensação completa de todo o vapor. Como os sistemas posteriores são, no entanto, conhecidos por serem propensos a vazamento, desgaste e rompimento, e dada a presença de H2S e tióis, o método anterior baseado na injeção de vapor de vaporização rápida abaixo do nível do líquido nos polpadores é preferido. Os transmissores de temperatura e pressão são usados para calcular a pressão parcial do vapor e de outros gases não condensáveis

9 / 46 no espaço superior dos vasos de pré-aquecimento. As entradas desses instrumentos são usadas para controlar uma válvula que libera gases dos vasos. Os gases do segundo vaso de pré-aquecimento (quente) são ventilados abaixo do nível do líquido no primeiro vaso de pré-aquecimento (frio). Isso garante que o vapor transportado com o gás de processo seja usado para o pré- aquecimento no primeiro tanque. A pressão parcial de gases não condensáveis no primeiro vaso de pré-aquecimento será mantida em um nível desejado. A pressão parcial desejada de gases não condensáveis no espaço superior do primeiro vaso de pré-aquecimento dependerá do substrato específico usado e da temperatura de alimentação. Com a pressão total mais baixa no vaso de pré-aquecimento, mais vapor de vaporização rápida é recuperado do tanque de vaporização rápida conectado, enquanto mais calor é perdido para o sistema de vácuo, uma vez que a proporção entre o vapor e os gases não condensáveis aumenta. As medições da quantidade de gases não condensáveis liberados de diferentes matérias-primas durante o tratamento THP mostram que a porcentagem de volume ideal de gases não condensáveis na maioria dos casos estará entre 10 a 35%. Neste ideal, a derivada é zero para uma função que descreve a perda de calor para o sistema de vácuo e a energia recuperada do tanque de vaporização rápida conectado. Os modelos que simulam o processo e trabalham com dados em tempo real da usina aplicável podem ser usados para ajustar os pontos de ajuste do processo continuamente para garantir o desempenho ideal da usina.

[0024] É, portanto, um objetivo da presente invenção prover processos e usinas que, no contexto de processos envolvendo THP e explosão de vapor, possibilitem a otimização do consumo de vapor através da obtenção de um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior

[0025] É ainda outro objetivo da presente invenção prover processos e usinas que, no contexto de processos envolvendo THP e explosão de vapor,

10 / 46 permitem a otimização do consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior, e que são simples e fáceis de integrar em estações de tratamento de águas residuais existentes por readaptação.

[0026] Finalmente, é um objetivo da presente invenção usar os métodos da presente invenção como um complemento para readaptação a qualquer processo de hidrólise térmica com uma alimentação fria e um líquido descarregado quente. Assim, os métodos da presente invenção podem ser combinados com os processos descritos nos, por exemplo, documentos WO/2011/006854 e WO/2014/123426 e outros processos de hidrólise térmica semelhantes com o objetivo de melhorar a recuperação de calor e reduzir o consumo geral de energia.

[0027] Estes e outros objetivos são resolvidos pela presente invenção.

[0028] Por conseguinte, em um primeiro aspecto da invenção, é provido um método para hidrólise de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura de 10 a 30 C, substrato líquido este que deve ser usado em uma fermentação anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas distinguidas por: a) o referido substrato líquido é transferido para e pré-aquecido e misturado em um primeiro polpador, que é operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante b) a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob a qual o referido primeiro polpador está sendo operado, está sendo mantida por um sistema de vácuo trabalhando para maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados ao passar através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador c) o referido sistema de vácuo ainda sendo capaz de maximizar

11 / 46 a compressão de quaisquer vapores não condensáveis restantes e sendo conectado a uma unidade de injeção que é capaz de injetar os referidos vapores não condensáveis em um digestor anaeróbico a jusante, fermentador ou qualquer outro sistema de tratamento de gás de processo d) o referido substrato líquido pré-aquecido é transferido do referido primeiro polpador para um segundo polpador, que é operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), e em que o referido substrato líquido é submetido a mistura adicional e pré-aquecimento, por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante e) o referido substrato líquido pré-aquecido adicional é transferido do referido segundo polpador para um ou mais reatores trabalhando em paralelo ou série, em que o referido substrato líquido é aquecido a temperaturas na faixa de 140 C a 180 C e a uma pressão de 360 a

1.000 kPa (3,6 a 10 barA) f) o referido substrato líquido é transferido do referido um ou mais reatores trabalhando em série ou paralelo a um primeiro tanque de vaporização rápida operado a uma temperatura de 100 C a 140 C e a uma pressão de 100 a 360 kPa (1 a 3,6 barA), em que ocorre uma redução de pressão, e a partir do de vaporização rápida o vapor resultante da referida redução de pressão é transferido para o referido segundo polpador operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA) g) o referido material líquido é transferido do referido primeiro tanque de vaporização rápida para um segundo tanque de vaporização rápida operado a uma temperatura de 70 C a 100 C e a uma pressão de 35 a 100 kPa (0,35 a 1 barA), por meio do qual ocorre uma redução de pressão adicional, e de onde o vapor de vaporização rápida resultante do referido a redução de pressão no referido segundo tanque de vaporização rápida é transferida para o

12 / 46 referido primeiro polpador operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA) por meio do referido sistema de vácuo.

[0029] Este método aumenta e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior. No que diz respeito às temperaturas e pressões estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima, o especialista apreciará prontamente que, em um cenário ideal, a pressão parcial do vapor, por exemplo, 40 C, 90 C e 140 C será de 7 kPa, 70 kPa e 360 kPa (0,07 barA, 0,7 barA e 3,6 barA), respectivamente. Da mesma forma, em um cenário ideal a pressão parcial do vapor é 330 kPa (3,3 barA) a 137 C, não 135 C. Ou seja, as temperaturas e pressões estabelecidas não seguem a linha de saturação para o vapor. No entanto, como os processos e métodos da presente invenção irão, em muitas modalidades, também envolver a presença de outros gases não condensáveis, as pressões e temperaturas estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima têm que a certa medida foi arredondada, a fim de levar também em conta a possível presença de quaisquer outros gases não condensáveis.

[0030] Em uma modalidade do primeiro aspecto da invenção, o referido método é ainda distinguido em que um resfriador de vapor interconectado funciona para remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador e que o referido sistema de vácuo funciona para maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados quando passam através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador nem no referido resfriador de vapor interconectado.

[0031] Esta modalidade aumenta ainda mais e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior

[0032] Em um segundo aspecto da invenção, é provida uma usina

13 / 46 para hidrólise de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura de 10 a 30 C, cujo substrato líquido deve ser usado em uma fermentação anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, a referida usina compreendendo: a) um primeiro polpador para misturar e pré-aquecer o referido substrato líquido, para o qual o referido substrato líquido é transferido e que é operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante b) um sistema de vácuo para manter a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob o qual o referido primeiro polpador está sendo operado, para o qual o sistema de vácuo trabalha - maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados ao passar através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador, e - maximizar a compressão de quaisquer vapores não condensáveis remanescentes e vapores condensáveis restantes. c) uma unidade de injeção que é capaz de injetar os referidos vapores não condensáveis em um digestor anaeróbico a jusante ou um dispositivo de tratamento de gás de processo sendo conectado ao referido sistema de vácuo d) um segundo polpador, que é operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), para o qual o referido substrato líquido pré-aquecido é transferido do referido primeiro polpador, e em que o referido substrato líquido é submetido a mais mistura e pré-aquecimento, por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de

14 / 46 vaporização rápida a jusante e) um ou mais reatores trabalhando em paralelo ou em série para os quais o referido substrato líquido pré-aquecido adicional é transferido do referido segundo polpador, e em que o referido substrato líquido é aquecido a temperaturas na faixa de 140 C a 180 C e a uma pressão de 360 a

1.000 kPa (3,6 a 10 barA) f) um primeiro tanque de vaporização rápida, para o qual o referido substrato líquido é transferido do referido um ou mais reatores trabalhando em série ou paralelo, o referido primeiro tanque de vaporização rápida sendo operado a uma temperatura de 100 C a 140 C e a uma pressão de 100 a 360 kPa (1 a 3,6 barA), em que um ocorre redução de pressão, e de onde o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão é transferido para o referido segundo polpador operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA) g) um segundo tanque de vaporização rápida, para o qual o referido material líquido é transferido do referido primeiro tanque de vaporização rápida, o referido segundo tanque de vaporização rápida sendo operado a uma temperatura de 70 C a 100 C e a uma pressão de 30 a 100 kPa (0,3 a 1 barA), pelo que ocorre uma redução de pressão adicional, e de onde o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão adicional no referido segundo tanque de vaporização rápida é transferido para o referido primeiro polpador operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA) por meio do referido sistema de vácuo.

[0033] Esta usina aumenta e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior. No que diz respeito às temperaturas e pressões estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima, o especialista apreciará prontamente que, em um cenário ideal, a pressão parcial de vapor, por exemplo, 40 C, 90 C

15 / 46 e 140 C será de 7 kPa, 70 kPa, 360 kPa (0,07 barA, 0,7 barA e 3,6 barA), respectivamente. Da mesma forma, em um cenário ideal a pressão parcial do vapor é 330 kPa (3,3 barA) a 137 C, não 135 C. Ou seja, as temperaturas e pressões estabelecidas não seguem a linha de saturação para o vapor. No entanto, como os processos e métodos da presente invenção irão, em muitas modalidades, também envolver a presença de outros gases não condensáveis, as pressões e temperaturas estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima têm que a certa medida foi arredondada, a fim de levar também em conta a possível presença de quaisquer outros gases não condensáveis.

[0034] Em uma modalidade do segundo aspecto da invenção, a usina compreende adicionalmente um resfriador de vapor interconectado trabalhando para remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador, em que o referido sistema de vácuo funciona para - maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados ao passar através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador nem no referido resfriador de vapor interconectado trabalhando para remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador, e - maximizar a compressão de quaisquer vapores não condensáveis restantes

[0035] Esta modalidade aumenta ainda mais e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior

[0036] Qualquer uma das modalidades do primeiro aspecto da invenção pode ser combinada com qualquer uma das modalidades do segundo aspecto.

[0037] Em um terceiro aspecto da invenção, é provido um método para readaptação de uma usina existente para hidrólise térmica de um

16 / 46 substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura de 10 a 30 C, cujo substrato líquido deve ser usado em uma fermentação anaeróbia, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, em que a referida readaptação garante que a referida usina compreende pelo menos o seguinte: a) um primeiro polpador para misturar e pré-aquecer o referido substrato líquido, para o qual o referido substrato líquido é transferido e que é operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante b) um sistema de vácuo para manter a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob o qual o referido primeiro polpador está sendo operado, para o qual o sistema de vácuo trabalha - maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados ao passar através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador, e - maximizar a compressão de quaisquer vapores não condensáveis restantes c) uma unidade de injeção que é capaz de injetar os referidos vapores não condensáveis em um digestor anaeróbico a jusante ou um dispositivo de tratamento de gás de processo sendo conectado ao referido sistema de vácuo d) um segundo polpador, que é operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), para o qual o referido substrato líquido pré-aquecido é transferido do referido primeiro polpador, e em que o referido substrato líquido é submetido a mais mistura e pré-aquecimento, por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de

17 / 46 vaporização rápida a jusante e) um ou mais reatores trabalhando em paralelo ou em série para os quais o referido substrato líquido pré-aquecido adicional é transferido do referido segundo polpador, e em que o referido substrato líquido é aquecido a temperaturas na faixa de 140 C a 180 C e a uma pressão de 360 a

[0038] Este método para readaptação aumenta e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior. No que diz respeito às temperaturas e pressões estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima, o especialista apreciará prontamente que, em um cenário ideal, a pressão parcial de vapor, por

18 / 46 exemplo, 40 C, 90 C e 140 C será de 7 kPa, 70 kPa e 360 kPa (0,07 barA, 0,7 barA e 3,6 barA), respectivamente. Da mesma forma, em um cenário ideal a pressão parcial do vapor é 330 kPa (3,3 barA) a 137 C, não 135 C. Ou seja, as temperaturas e pressões estabelecidas não seguem a linha de saturação para o vapor. No entanto, como os processos e métodos da presente invenção irão, em muitas modalidades, também envolver a presença de outros gases não condensáveis, as pressões e temperaturas estabelecidas em a), b), d), e) e f) acima têm que a certa medida foi arredondada, a fim de levar também em conta a possível presença de quaisquer outros gases não condensáveis.

[0039] Em uma modalidade do terceiro aspecto da invenção, o método para readaptação compreende adicionalmente assegurar que a referida usina compreende um resfriador de vapor interconectado trabalhando para remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador, e que o referido sistema de vácuo funcione para: - maximizar a condensação de quaisquer vapores condensáveis que não são condensados ao passar através do referido substrato líquido no referido primeiro polpador nem no referido resfriador de vapor interconectado trabalhando para remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador, e - maximizar a compressão de quaisquer vapores não condensáveis restantes

[0040] Este método para readaptação aumenta ainda mais e/ou otimiza o consumo de vapor, alcançando um menor consumo de vapor em comparação com os processos da técnica anterior.

[0041] Qualquer uma das modalidades do primeiro aspecto da invenção pode ser combinada com qualquer uma das modalidades do segundo aspecto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

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[0042] As Figuras 1 e 2 mostram duas modalidades diferentes de uma usina de acordo com a presente invenção para realizar um método de acordo com a presente invenção.

[0043] As Figuras 3 e 4 mostram duas modalidades particularmente preferidas diferentes de uma usina de acordo com a presente invenção para realizar um método de acordo com a presente invenção, que faz uso de bombeamento barométrico

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0044] A seguir, a presente invenção será descrita em mais detalhes com referência à nomenclatura também usada nas figuras 1-4 anexas.

[0045] A presente invenção refere-se a métodos e usinas que empregam Processos de Hidrólise Térmica (THP) em combinação com explosão de vapor, que fazem uso de polpadores e tanques de vaporização rápida para pré-aquecimento e redução de pressão, respectivamente. A presente invenção também se refere a métodos para readaptar usinas existentes empregando Processos de Hidrólise Térmica (THP).

[0046] Como já observado acima, a presente invenção faz uso de vácuo em combinação com pelo menos dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida em série para pré-aquecimento e redução de pressão passo a passo, respectivamente.

[0047] A temperatura e as pressões ideais nos vasos individuais em um método ou usina de acordo com a presente invenção dependerão da temperatura na alimentação do THP. Com temperaturas de alimentação abaixo de cerca de 50 C, a pressão no segundo tanque de vaporização rápida e no primeiro polpador será mantida abaixo da do ambiente usando um sistema de vácuo conectado ao primeiro polpador. Normalmente, a temperatura na alimentação para um THP é de aproximadamente 15 C, e a faixa normal é de 10 a 30 C, como 15-25 C. Isso torna o sistema de vácuo essencial para atingir o consumo de vapor reduzido usando dois polpadores e dois tanques rápidos.

20 / 46 Com o substrato na faixa de temperatura normal, o primeiro polpador é mantido bem abaixo da pressão ambiente para permitir a transferência de vapor de baixa temperatura do segundo tanque de vaporização rápida para o primeiro polpador. Isso é executado enquanto se controla a pressão em ambos os vasos do polpador para evitar a fervura.

[0048] Vapor de vaporização rápida é preferencialmente injetado abaixo do nível do líquido em ambos os polpadores. Isso garante que o vapor se condense no líquido enquanto outros gases não condensáveis viajam através do líquido e entram no espaço superior. Os transmissores de temperatura e pressão são usados para calcular a pressão parcial do vapor e de outros gases não condensáveis no espaço superior dos vasos do polpador. As entradas desses instrumentos são usadas para controlar uma válvula que libera gases dos vasos. Os gases do segundo polpador (relativamente quente) são ventilados para abaixo do nível do líquido no primeiro polpador (relativamente frio). Isso garante que o vapor transportado com o gás de processo seja usado para pré-aquecimento no primeiro polpador. A pressão parcial de gases não condensáveis no primeiro polpador será mantida em um nível desejado. A pressão parcial ideal de gases não condensáveis no espaço superior do primeiro polpador dependerá do substrato específico usado.

[0049] Normalmente, a temperatura do substrato líquido alimentado para o primeiro polpador em um método ou usina de acordo com a presente invenção estará na faixa de 10 a 30 C, tal como 15-25 C, por exemplo, 20-25 C, e a hidrólise a temperatura aplicada em um ou mais reatores trabalhando em paralelo ou em série a jusante do segundo polpador estará na faixa entre 140 a 180 C, como 155-165 C, por exemplo, cerca de 160 C dependendo da temperatura ambiente e da matéria-prima.

[0050] Como é evidente a partir do acima, é uma modalidade particularmente preferida da presente invenção, prover métodos e usinas (novos ou readaptados) que dependem de um sistema com dois polpadores e

21 / 46 dois tanques de vaporização rápida, em que o primeiro polpador é conectado a um sistema de vácuo. O versado na técnica irá, no entanto, perceber prontamente que certas outras modalidades, distinguidas pelas mesmas características técnicas, podem ser facilmente obtidas por pequenas alterações nos métodos e usinas preferidos (novos ou readaptados) da presente invenção, ou seja, aqueles que dependem de um sistema com dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida em que o primeiro polpador é conectado a um sistema de vácuo. Algumas dessas modalidades adicionais, também abrangidas pela presente invenção, serão explicadas com mais detalhes abaixo.

[0051] Uma primeira modalidade adicional é um sistema que conta com dois polpadores, mas apenas um tanque de vaporização rápida para alcançar o consumo de vapor igualmente baixo, conforme descrito na modalidade preferida acima, contando com um sistema com dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida, em que o primeiro polpador é conectado a um sistema de vácuo. Isso requer que o primeiro polpador seja conectado a um sistema de vácuo, e que uma linha conectando o espaço superior do(s) reator(es) ao segundo polpador seja usada para despressurizar o(s) reator(es) até que o(s) reator(es) e o segundo polpador estejam em equilíbrio antes de transferir o substrato líquido do(s) reator(es) para o tanque de vaporização rápida. Em tal sistema, é possível operar com um tanque de vaporização rápida a menos do que o número de polpadores, uma vez que o(s) reator(es) irão desempenhar um papel semelhante ao do primeiro tanque de vaporização rápida em um sistema com um número par de polpadores e tanques de vaporização rápida, onde o substrato líquido é transferido do(s) reator(es) à pressão máxima. Em tal sistema, o substrato líquido no(s) reator(es) irá ferver à medida que o vapor é transferido do reator para o substrato de pré- aquecimento em um polpador. Assim, para evitar que o líquido entre no sistema de vapor de vaporização rápida, é importante que o volume do espaço

22 / 46 superior no(s) reator(es) em tal sistema seja grande e que as taxas de transferência de vapor sejam baixas. O grande volume de espaço superior necessário resulta no uso menos eficiente do(s) volume(s) de reator(es) disponível(is) e as baixas taxas de transferência de vapor aumentam o tempo de ciclo de cada reator. Ambos os efeitos reduzem a capacidade do sistema. Por causa disso, é mais eficiente usar números pares de polpadores e tanques de vaporização rápida e descarregar o substrato dos reatores à pressão máxima.

[0052] Aumentar o número de estágios intermitentes resultará em um menor consumo geral de vapor. Em um processo baseado em a) uma alimentação com 15 C e teor de sólidos secos de 16,5%, b) todos os pontos de injeção para vapor de vaporização rápida submerso 2 metros abaixo do nível do líquido, c) temperatura do reator de 165 C, d) gases não condensáveis contribuindo com 10 kPa (0,1 bar) parcial no primeiro polpador ec) nenhuma perda de calor para o ambiente, o consumo total de vapor será de aproximadamente 530 kg de vapor por tonelada de sólidos secos tratados se três estágios de vaporização forem usados. Em comparação, os processos com dois estágios de da vaporização rápida ou um estágio de da vaporização rápida consumirão 640 e 900 kg de vapor saturado a 1.400 kPa (14 barA) de pressão por tonelada de sólidos secos tratados, respectivamente. Para um processo em condições semelhantes às descritas acima, a temperatura será de aproximadamente 43 C no primeiro polpador se três estágios de da vaporização rápida forem usados e 64 C se dois estágios de da vaporização rápida forem usados.

[0053] A viscosidade da maioria dos substratos líquidos diminui com o aumento da temperatura e aumenta com o aumento do teor de sólidos secos. Para, por exemplo, substratos como sedimentos de estações de tratamento de águas residuais, a viscosidade é normalmente muito reduzida pelo aquecimento do material da temperatura ambiente para aproximadamente 60

23 / 46 C. A viscosidade continua a diminuir pelo aquecimento a temperaturas mais altas, mas em uma extensão um pouco menor. Com baixa temperatura no primeiro polpador, pode ser necessário operar o processo com menor teor de sólidos secos na alimentação para manter a viscosidade em um nível administrável. Com condições de processo semelhantes às descritas acima, os processos com dois ou três estágios de da vaporização rápida terão consumo igual de vapor por tonelada de sólidos secos tratados se o teor de sólidos secos na alimentação for de 13,8% e 16,5%, respectivamente. Por causa disso, o benefício do uso de três estágios de da vaporização rápida pode ser perdido se for necessário reduzir o conteúdo de sólidos secos na alimentação para manter a viscosidade em um nível administrável.

[0054] Além disso, como o especialista saberia, é possível pré- aquecer o substrato líquido de entrada usando água quente para diluição, trocadores de calor ou semelhantes. Em tais situações, isto é, se a temperatura do substrato líquido alimentado para o primeiro polpador e a temperatura de hidrólise aplicada em um ou mais reatores trabalhando em paralelo ou em série a jusante do segundo polpador for suficientemente alta, a pressão de trabalho do primeiro polpador normalmente será mais de 100 kPa (1 barA). Um exemplo disso seria um processo em que o substrato líquido é pré- aquecido a uma temperatura de 40 C, com pequenas quantidades de gases não condensáveis, e onde a hidrólise é realizada a uma temperatura de 220 C (e

2.320 kPa (23,2 barA)). Neste caso, o primeiro polpador normalmente funcionará a 115 C e cerca de 180 kPa (1,8 barA). Também em uma modalidade baseada em tais condições operacionais, é imediatamente aparente para o especialista que pelo menos algumas das vantagens da presente invenção ainda seriam obtidas. Assim, a presente invenção também seria relevante para métodos e/ou usinas que dependem de dois polpadores e dois tanques tanques de vaporização rápida em série e alimentação tendo temperaturas altas o suficiente para resultar no primeiro polpador operando

24 / 46 acima da pressão ambiente. Outro exemplo de tal método e/ou usina seria um método/usina baseado na alimentação tendo uma temperatura de cerca de 65- 70 C e uma pressão de retenção do reator de cerca de 700 kPa (7 barA). Além disso, em tal cenário, pode ser benéfico usar três polpadores e três tanques de vaporização rápida em série, em vez de dois de cada, uma vez que isso, também em tal situação, tornaria possível utilizar vapor abaixo da pressão ambiente para pré-aquecer qualquer substrato líquido de entrada. A presente invenção também seria relevante para quaisquer desses métodos e/ou usinas.

[0055] No entanto, na maioria das situações em um método ou usina de acordo com a presente invenção, não será relevante usar mais de dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida em série, uma vez que a temperatura do substrato líquido e a temperatura de hidrólise serão inferiores a 40 C e 180 C, respectivamente.

[0056] Nos processos da técnica anterior, um resfriador de vácuo convencional faria uso de um compressor de vácuo para criar um vácuo a jusante de um resfriador de condensação. O resfriador do condensador removeria então os vapores condensáveis para que o compressor de vácuo funcionasse com os gases restantes, muitas vezes referidos como gases não condensáveis. Num método ou usina de acordo com a presente invenção, o compressor de vácuo não tem que tratar todos os vapores, mas apenas trabalhar nos gases não condensáveis e, portanto, tem que realizar um mínimo de trabalho. O resfriador de condensação para uso em um método ou usina de acordo com a presente invenção pode ser projetado de diferentes maneiras, por exemplo, trocador de calor de placa, trocador de calor de tubo vertical ou horizontal, filme descendente ou outras soluções bem conhecidas em tecnologias de condensador, como evaporadores a vácuo. O comum para essas soluções é que um refrigerante precisa resfriar as superfícies de calor para resfriar e condensar indiretamente os vapores. Assim, a presente invenção contorna em grande medida a necessidade de um resfriador de

25 / 46 condensação, fazendo uso de um ou mais polpadores adicionais, permitindo o contato direto entre o substrato frio e o vapor condensável. Por meio dessa condensação de contato direto dentro de um polpador, o substrato frio é pré- aquecido sem nenhuma superfície de calor conhecida por estar sujeita a incrustação. A presente invenção, além disso, evita problemas com transferência de calor reduzida devido à incrustação em trocadores de calor. Além disso, os problemas com a transferência de calor são minimizados porque não há superfícies de calor. Além disso, a presente invenção minimiza a necessidade de resfriadores tradicionais em substratos hidrolisados aquecidos antes de um processo de fermentação, como digestão anaeróbica para produção de metano.

[0057] Um aspecto importante da presente invenção é recuperar o calor a temperaturas que são mais baixas em comparação com as condições em que as usinas de THP existentes operam. É crucial que todo o vapor levado de volta aos vasos de pré-aquecimento se condense no substrato a ser pré-aquecido. Isso se torna um desafio extra no primeiro polpador que opera na temperatura mais baixa porque a viscosidade aumenta com a diminuição das temperaturas. No entanto, o denominado tunelamento de vapor, que é distinguido pelo vapor que se desloca do ponto de injeção através da superfície do líquido, pode ser evitado garantindo a mistura eficiente do substrato no tanque de pré-aquecimento. A densidade do vapor diminui com a diminuição da pressão. Como resultado, o volume de vapor transferido para o primeiro vaso de pré-aquecimento será grande na maioria dos cenários. Este efeito pode ser explorado e usado para misturar o substrato no vaso de pré- aquecimento, injetando vapor em pontos de injeção cuidadosamente projetados. Isso torna possível tratar substratos altamente viscosos com alto teor de sólidos secos, como acima de 10%, apesar das temperaturas mais baixas em comparação com os processos de hidrólise térmica existentes. A mistura eficiente não é importante apenas para garantir a condensação de todo

26 / 46 o vapor retornado aos vasos de pré-aquecimento, mas também para homogeneizar o substrato antes do processamento posterior.

Assim, homogeneizar o substrato antes do tratamento nos reatores também garante uma hidrólise mais completa.

A condensação de vapor de H2O em um substrato frio pode causar vibrações severas devido a implosões.

A gravidade das implosões é resultado da pressão e da temperatura na fase de vapor, bem como do tamanho da bolha de vapor e da temperatura no substrato.

Grande diferença de temperatura e diferença de pressão causam as vibrações mais violentas.

Um método normal para reduzir a diferença de temperatura e pressão entre vapor e líquido seria reduzir a pressão nos vapores com um mecanismo de redução de pressão, como uma válvula de redução de pressão, válvula de controle ou qualquer outro tipo de restrição que cause uma queda de pressão no vapor linha de alimentação.

Os vapores que foram expelidos no(s) tanque(s) de vaporização(ões) rápida(s) não serão vapor de água limpa e contêm componentes conhecidos por causar incrustações e bloqueios em tais restrições.

Em vez disso, um método ou usina de acordo com a presente invenção faz uso de um compressor de vácuo para abaixar a pressão e criar um vácuo após os vapores de H2O e os contaminantes terem sido removidos por condensação e injeção através do polpador em contato direto com o substrato frio tendo um pH na faixa de 3,5-8,5. Um método ou usina de acordo com a presente invenção reduz assim a pressão de vapor sem que tais mecanismos de redução de pressão ocorram na fase de vapor e faz isso de tal forma que o(s) polpador(es) pode(m) ser operado(s) a temperaturas relativamente baixas, tipicamente 40-85 C, mais tipicamente 50-70 C, e ainda mais tipicamente na faixa de 58-68 C, com um mínimo de vibrações e permitindo um alto grau de recuperação de calor.

Um exemplo de uma modalidade útil particular de um método ou usina de acordo com a presente invenção seria o processamento de um substrato alcalino com um pH na faixa de 7,0-8,5. Outro exemplo de uma modalidade útil particular de um método

27 / 46 ou usina de acordo com a presente invenção seria o processamento de um substrato com um pH na faixa de 3,5 - 7,0.

[0058] Para a maioria dos substratos relevantes, a viscosidade aumenta com a concentração de sólido seco, enquanto a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. A viscosidade de substratos brutos, como sedimento, é tipicamente muito reduzida após aquecimento da temperatura ambiente a cerca de 60 a 65 C. O aquecimento a temperaturas ainda mais altas levará a uma redução adicional na viscosidade. A presente invenção permite a operação em alta concentração de sólidos secos. Como seria do conhecimento do especialista, altas concentrações de sólidos secos contribuirão por si mesmas para reduzir o consumo de vapor na magnitude de aprox. 10% -30% dependendo das características do substrato. Além disso, um método ou usina de acordo com a presente invenção com dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida diminui o consumo geral de vapor em comparação com a tecnologia de THP da técnica anterior com 25-40% dependendo da temperatura na alimentação para o THP.

[0059] Uma outra forma de realização preferida da presente invenção é que o(s) polpador(es) incluam um sistema de introdução de vapor que permite a mistura de alta intensidade usando vapores volumosos em condições de vácuo. Isto introduziria um outro benefício da presente invenção, uma vez que o(s) segundo(s) polpador(es) receberiam alimentação pré-aquecida a aprox. 50-80 C mais precisamente 60-70 C, isso reduziria os requisitos de mistura e resultaria em um volume de projeto reduzido em comparação com os polpadores em sistemas THP convencionais. Além disso, a necessidade de mistura mecânica como tal seria reduzida. Qualquer que seja o meio de mistura usado em uma determinada modalidade, a mistura aprimorada pode ser alcançada por meio de uma orientação otimizada das lanças e por meio de bombeamento adicional. Em um cenário típico, o primeiro polpador receberá alimentação a cerca de 15 C, que é aquecida a

28 / 46 cerca de 65 C.

[0060] Uma outra forma de realização particularmente preferida de um método ou usina de acordo com a presente invenção compreende a utilização de diferenças de pressão para mover os substratos líquidos tanto para o primeiro polpador como entre os diferentes vasos a jusante, isto é, o chamado bombeamento barométrico. Em certas modalidades, o bombeamento barométrico será usado em todas as etapas que envolvem uma transferência do substrato líquido para o primeiro polpador e entre os diferentes vasos a jusante em outras modalidades, o bombeamento barométrico só será usado em algumas das etapas que envolvem uma transferência do substrato líquido para o o primeiro polpador e/ou entre os diferentes vasos a jusante. Neste último caso, a transferência do substrato líquido pode, assim, também ser realizada parcialmente por bombas comuns (bombas centrífugas ou de cavidade progressiva).

[0061] As Figuras 3 e 4 mostram duas dessas modalidades particularmente preferidas diferentes de um sistema de acordo com a presente invenção que faz uso de bombeamento barométrico.

[0062] No contexto de um método ou usina de acordo com a presente invenção, o bombeamento barométrico deve ser entendido como um primeiro vaso pressurizado usado para bombear um substrato por meio de uma diferença de pressão. O primeiro vaso é enchido com o substrato a ser bombeado e, em seguida, pressurizado com um gás. Isso resultará no substrato sendo pressionado para fora do primeiro vaso através da tubulação no fundo do vaso se a tubulação estiver interconectada a um segundo vaso com uma pressão abaixo daquela do primeiro vaso. Num método ou usina de acordo com a presente invenção, tal concepção proporcionará certas vantagens em comparação com o bombeamento mecânica.

[0063] As vantagens gerais de bombeamento do bombeamento barométrico incluiriam:

29 / 46 a. Não há necessidade de energia mecânica. b. Nenhuma peça móvel é colocada em contato com o substrato, o que leva a um menor desgaste e a um risco reduzido de vazamento através de vedações, etc. c. Pressões relativamente altas podem ser facilmente obtidas (acima de 500 kPa (5 barA)), o que permite vazões mais altas.

[0064] As vantagens adicionais do bombeamento barométrico, independentemente da configuração THP, incluem: a. Em um THP em batelada, o substrato é movido descontinuamente entre vasos pressurizados. Portanto, não é nenhuma desvantagem que o bombeamento barométrico normalmente não produza um fluxo constante. b. O volume do vaso pressurizado usado para o bombeamento barométrico pode ser igual ao volume de preenchimento do reator desejado e, portanto, um volume conhecido é dosado para o reator. Isso substitui a instrumentação de THP para garantir o volume correto de preenchimento do reator. c. O vapor usado para pressurizar o vaso pressurizado usado para o bombeamento barométrico substitui o vapor no(s) reator(es) a jusante. A consequência disso é que o bombeamento barométrico a montante do(s) reator(es) a jusante não afeta o consumo total de vapor de um processo THP. d. É vantajoso com um grande volume de polpador para equalizar as flutuações de temperatura. O volume do vaso pressurizado usado para o bombeamento barométrico pode ser considerado como parte do volume do polpador. A vantagem de polpas maiores é a temperatura mais estável e maior tempo de residência em pulsos. A viscosidade dos substratos, como o sedimento, é reduzida com o aumento do tempo de residência no polpador. e. A capacidade das usinas de THP aumenta porque o reator pode ser enchido mais rápido do que é possível com bombas mecânicas

30 / 46 usadas nos processos THP existentes f. Maiores vazões que podem ser alcançadas com o bombeamento barométrico, o que possibilita uma melhor mistura do conteúdo dos polpadores. Com um ovo barométrico, você pode obter uma agitação pulsante poderosa que provê mistura e nivelamento eficazes da temperatura no descascador. g. Os processos THP são operados com líquidos próximos do ponto de ebulição. Portanto, a cavitação no lado da sucção das bombas é um desafio. O bombeamento barométrico não tem os mesmos desafios com a cavitação que as bombas mecânicas. h. Ao conectar brevemente o vaso pressurizado usado para bombeamento barométrico ao sistema de vácuo, o vaso pressurizado encherá mais rápido.

[0065] As vantagens do bombeamento barométrico especificamente para processos THP com dois polpadores e dois tanques de vaporização rápida incluiriam: a. É um desafio encontrar juntas em torno de eixos rotativos para bombas operadas alternadamente a uma pressão mais baixa e mais alta do que a pressão ambiente no centro do ponto de ebulição. Operar com bombeamento barométrico é menos exigente no que diz respeito à qualidade das vedações, e as condições desafiadoras de operação, portanto, não afetam o custo total do sistema de forma semelhante como seria o caso com bombeamento mecânico. b. Com dois polpadores, a temperatura no primeiro polpador é baixa. Com baixa temperatura (primeiro polpador), a viscosidade é maior e uma solução envolvendo bombeamento barométrico é mais adequada para bombear substratos altamente viscosos, como sedimento. c. Com o sistema de dois polpadores, a temperatura é mais alta do que em um sistema regular. É um desafio encontrar elastômeros (usados

31 / 46 em bombas de deslocamento positivo) que toleram as altas temperaturas no segundo polpador (110 a 130 C). Com o bombeamento barométrico, isso não é um desafio. Isso introduziria o benefício adicional de uma menor necessidade de bombas de alimentação do reator.

[0066] A presente invenção, portanto, provê um método para hidrólise contínua ou em batelada de material usando pré-aquecimento e resfriamento passo a passo usando injeção de vapor de vaporização rápida e facilitando de vaporização rápida, respectivamente. Além disso, pelo menos um vaso de pré- aquecimento e pelo menos um vaso de redução de temperatura são mantidos abaixo da pressão ambiente por meio de tubulação de interconexão. Isso permite a transferência de vapor de vaporização rápida em temperaturas abaixo de 100 C para pré-aquecer o material de entrada no tanque de pré- aquecimento. Numa forma de realização particularmente preferida de um método ou usina de acordo com a presente invenção, a transferência de substrato líquido é alcançada por bombeamento barométrico.

[0067] Em suma, um método de acordo com a presente invenção pode ser distinguido como segue: a) Um substrato líquido é transferido e pré-aquecido por injeção de vapor de vaporização rápida em um polpador mantido abaixo da pressão ambiente pelo uso de um sistema de vácuo. b) O sistema de vácuo é composto por qualquer tipo de compressor de vácuo ou bomba de vácuo operando sobre os vapores que não se condensam ao passar pelos líquidos nos polpadores de pré-aquecimento e um resfriador de vapor destinado a remover os vapores abaixo da temperatura do polpador. c) O sistema de vácuo também comprime os vapores não condensáveis e é conectado a uma unidade que injeta gases não condensáveis em digestores anaeróbios a jusante ou outro tratamento biológico. d) Transferência de substrato para um segundo polpador de

32 / 46 pré-aquecimento mantido acima da pressão ambiente. e) Um ou mais reatores onde o substrato é tratado em temperaturas na faixa de 140 C a 220 C. Em usinas que operam em modo em batelada, os reatores podem ser colocados sob vácuo intermitentemente usando uma linha que conecta os reatores ao pré- polpador de aquecimento que é mantido abaixo da pressão ambiente. O segundo polpador de pré- aquecimento opera a uma pressão mais alta do que a pressão ambiente. A pressão mais alta permite temperaturas elevadas dentro do polpador, o que resulta em viscosidade reduzida. A diferença de pressão resultante pode ser usada em uma viscosidade aceitável para transferir material líquido para os reatores sem o uso de bombas. No entanto, pode ser prático usar bombas para superar as perdas por atrito no tubo, caso a viscosidade do substrato seja muito alta. Em vez de bombas mecânicas, o bombeamento barométrico é preferencialmente usado para a circulação do polpador e transferência do substrato para o reator. f) Após o tratamento no reator, o substrato é transferido para o primeiro dos dois tanques de vaporização rápida redutores de pressão. O vapor de vaporização rápida resultante da diminuição da pressão é transferido para o segundo dos dois polpadores de pré-aquecimento que é mantido à pressão ambiente ou mais alta. g) O substrato do primeiro tanque de vaporização rápida de redução de pressão é transferido para um segundo tanque de vaporização rápida de redução de pressão, que é mantido abaixo da pressão ambiente. O vapor de vaporização rápida resultante da redução da pressão no segundo tanque de vaporização rápida é transferido para o primeiro polpador de pré- aquecimento, que é mantido abaixo da pressão ambiente usando equipamento para criar um vácuo.

[0068] O equipamento tradicional pode ser usado para criar um vácuo nos gases e vapores não condensáveis para facilitar a transferência do vapor

33 / 46 de vaporização rápida abaixo da pressão ambiente para o polpador de pré- aquecimento em um processo de hidrólise térmica.

[0069] O sistema de vácuo no polpador de pré-aquecimento de baixa pressão pode ser conectado a uma unidade que injeta gases não condensáveis em um digestor anaeróbico ou outros tratamentos de gases de processo.

[0070] Em uma outra modalidade preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, as bolhas de vapor de baixa pressão volumosas estão abaixo da pressão atmosférica reduzida em tamanho em bolhas de tamanho pequeno em tamanho na faixa de 1-50 mm, de um modo preferido abaixo de 25 mm, mais preferencialmente abaixo de 10 mm para minimizar vibrações e maximizar a recuperação de calor e mistura.

[0071] Ainda numa outra forma de realização preferida de um método ou usina de acordo com a presente invenção, ambos os polpadores de pré- aquecimento podem ser equipados com bombas ou agitadores para mistura adicional no caso de viscosidade extraordinariamente elevada.

[0072] Em ainda outra modalidade preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, ambos os polpadores de pré- aquecimento são equipados com saída de substrato a um nível elevado acima do ponto de injeção de vapor de vaporização rápida reciclado do primeiro ou segundo tanque de vaporização rápida de redução de pressão.

[0073] Em ainda uma outra modalidade preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, a alimentação do polpador de pré-aquecimento é introduzida no fundo do polpador de pré-aquecimento ou acima do nível de líquido do polpador de pré-aquecimento em combinação com um sistema de distribuição e redução de tamanho de substrato que aumenta a área de superfície específica do substrato frio, ou abaixo do nível de líquido do polpador de pré-aquecimento em combinação com uma redução de tamanho de substrato e sistema de distribuição que aumenta a área de superfície específica do substrato frio.

34 / 46

[0074] Em ainda outra modalidade preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, o teor de gases inertes dentro dos polpadores é controlado através do sistema de controle, monitorando a temperatura, pressão e abrindo as válvulas quando uma “falsa pressão” é calculada, que significa desviar da linha de saturação de vapor.

[0075] Em ainda outra modalidade preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, uma unidade de transferência e mistura térmica é usada para a transferência de substrato entre os dois polpadores, polpador a e polpador e, e também pode ser usada para transferência do polpador e para o(s) reator(es) a jusante.

[0076] Em uma modalidade particularmente preferida de um método ou uma usina de acordo com a presente invenção, tal mistura térmica e unidade de transferência pode compreender A) um vaso com um volume de enchimento usado para transferir e encher o substrato para o reator. B) vapor adicionado ao topo do vaso para aumentar a pressão C) válvulas para fechamento da alimentação do polpador. D) válvulas para distribuição de descarga para o próximo navio. E) válvulas para distribuição da descarga para o fundo do polpador para mistura do polpador F) Meios para trazer substrato quente de alto nível do polpador acima do nível de preenchimento de 50% e mais preferencialmente acima do nível de preenchimento de 60% e ainda mais preferível acima do nível de preenchimento de 70% para o substrato mais frio no fundo do polpador para misturar o substrato sem usando bombas.

[0077] Os reatores de um método ou usina de acordo com a presente invenção podem estar em série ou em paralelo.

[0078] Em uma modalidade particularmente preferida da presente

35 / 46 invenção, o vácuo é criado nos gases não condensáveis após todos os gases condensáveis terem sido primeiro condensados em um pulverizador de alta temperatura para pré-aquecimento do substrato, seguido por um pulverizador de baixa temperatura para pré-aquecimento do substrato de temperatura mais baixa e (opcionalmente) um resfriador de gás de vapor a fim de minimizar o volume para criar vácuo e comprimir gases não condensáveis. EXEMPLO 1

[0079] Uma usina de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção compreende pelo menos dois vasos de vácuo, um a montante do THP (desagregador 1 (a)) e um a jusante do THP (tanque de vaporização rápida 2 (b)). Os dois vasos são conectados com um tubo do topo do tanque de vaporização rápida 2 (b) através de lanças distribuídas no polpador 1 (a). Um compressor de vácuo (c), por exemplo, compressor de anel líquido, conectado ao espaço superior do polpador 1 (a) produzirá um vácuo no espaço superior do polpador. O trabalho produzido pelo compressor de vácuo será feito nos gases que não estão condensados no polpador 1 (a) e no resfriador do condensador subsequente (d). O vapor de vaporização rápida do tanque de vaporização rápida 2 (b) será puxado através do desintegrador 1 (a) e condensará à medida que entra na fase líquida no desintegrador 1 (a) através das lanças de vapor de vaporização rápida. A pressão parcial do vapor do polpador 1 será em torno de 20 kPa (0,2 bar), o que significa ponto de ebulição de aprox. 60 C, enquanto a pressão total pode ser um pouco mais alta devido à presença de outros gases não condensáveis. Algum vapor seguirá os gases não condensáveis e deixará o polpador 1 (a) e será condensado em um pequeno resfriador de condensador a montante do compressor de vácuo (c). Isso minimiza o trabalho necessário a ser feito pelo compressor de vácuo (c), pois ele só precisa trabalhar nos gases não condensáveis.

[0080] Os dois vasos (polpador 1 e tanque de vaporização rápida 2) podem ser construídos um em cima do outro para obter uma solução

36 / 46 compacta e econômica, embora não seja absolutamente necessário. Além disso, construindo um sobre o outro, vantagens importantes do processo são ativadas, tais como; - o tanque de vaporização rápida elevado 2 provê pressão aumentada na entrada das bombas de alimentação do digestor (o) quando localizadas no nível do chão. - alternativamente, o polpador 1 elevado provê pressão aumentada na entrada para o sistema de bombeamento feito para transferir o substrato do polpador 1 para o polpador 2. - distâncias curtas e menos queda de pressão na tubulação de conexão

[0081] As Figuras 1 e 2 indicam duas soluções técnicas diferentes com diferentes graus de integração com o processo de hidrólise térmica. A Figura 2 possibilita o uso do vácuo para movimentar o substrato entre os vasos e, assim, eliminar as bombas. Caso as bombas sejam eliminadas, será necessário um controle completo com as diferenças de pressão. Além disso, as lanças de vapor precisam ser otimizadas para se obter vasos de polpador bem misturados. Isso se aplica ao polpador 1 (a) e ao polpador 2 (e). As bombas de alimentação do reator (n) também podem ser eliminadas O preenchimento dos reatores também pode ser eliminado se o espaço da cabeça do reator estiver conectado ao compressor de vácuo (c) através de uma válvula (t), a fim de minimizar a pressão nos reatores durante o tempo de enchimento do substrato.

[0082] A reologia do substrato é influenciada pela temperatura do substrato. Basicamente, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Uma consequência da operação de uma usina de acordo com a presente invenção é que o material de alta temperatura é alimentado ao polpador 2 (e). O resultado do aumento da temperatura de alimentação do polpador 2 será o aumento da temperatura dentro do polpador 2 (e) durante a operação. Em

37 / 46 temperaturas mais altas, o fluido será mais fácil de se mover entre os vasos e o tempo de alimentação do reator (g) mais curto pode ser alcançado. Como o tempo de alimentação do reator é uma parte significativa do tempo de ciclo total do THP, a capacidade geral do THP aumentará de forma equivalente. Outro benefício de operar em temperaturas elevadas será a mistura mais fácil do polpador 2 (e).

[0083] Polpador 2 (e) é um vaso de alimentação contínua com descarga descontínua ao alimentar os reatores (g). A descarga descontínua torna necessário permitir alguma variação do nível do polpador 2 (e) durante um ciclo.

[0084] O tanque de vaporização rápida 1 (j) irá operar a uma pressão ligeiramente mais alta do que o polpador 2 (e). A diferença de pressão será basicamente determinada pela elevação das lanças de vapor de vaporização rápida (q) no polpador 2 (e) e pela queda de pressão na linha de vapor de vaporização rápida (ac) e nas lanças de vapor de vaporização rápida (q).

[0085] O tanque de vaporização rápida 2 (b) irá operar a uma pressão ligeiramente mais alta do que o polpador 1 (a). A diferença de pressão será basicamente determinada pela elevação das lanças de vapor de vaporização rápida no polpador 1 (a) e a queda de pressão na linha de vapor de vaporização rápida (ab) e as lanças de vapor de vaporização rápida. EXEMPLO 2

[0086] No presente exemplo, o polpador e tanque de vaporização rápida adicionais necessários em um método ou usina de acordo com a presente invenção serão referidos como polpador a e tanque de vaporização rápida b, respectivamente. Uma usina THP com a invenção também incluirá o polpador e e o tanque de vaporização rápida j que são semelhantes aos vasos em usinas de THP existentes. Os principais fluxos do processo são mostrados na figura abaixo.

[0087] As Figuras 1 e 2 mostram duas modalidades diferentes de um

38 / 46 sistema de acordo com a presente invenção. Polpador a

[0088] Todas as linhas de ventilação de gases não condensáveis do polpador e irão para abaixo do nível do líquido no polpador a. O Polpador a será equipado com uma bomba de vácuo e terá a pressão mais baixa do sistema. A temperatura e a pressão no espaço superior do polpador a serão medidas para calcular a pressão parcial do vapor e de outros gases. O objetivo é controlar a pressão total no polpador a para evitar que o substrato ferva e, ao mesmo tempo, manter a concentração de gases não condensáveis em um nível baixo. Haverá uma linha do espaço superior do tanque de vaporização rápida b até abaixo do nível do líquido no polpador a. Isso é para transferir vapor de vaporização rápida para pré-aquecer o substrato no polpador a. Durante a operação normal e com uma temperatura de alimentação do polpador abaixo de cerca de 50 C, tanto o polpador a quanto o tanque de vaporização rápida b são mantidos abaixo da pressão ambiente. O substrato pré-aquecido será transferido do polpador a para o polpador e. Para materiais de baixa viscosidade, podem ser usadas bombas. No entanto, o risco de cavitação é significativo e a elevação das bombas crítica. O problema se torna significativo para substratos de alta viscosidade. A invenção inclui uma transferência térmica e unidade de mistura que irá substituir as bombas. No entanto, qualquer meio para transferir substrato do polpador a para o polpador e pode ser usado sem qualquer impacto negativo no processo geral.

[0089] A unidade de transferência e mistura térmica será um vaso que recebe substrato quente do polpador a. Como o substrato frio tem densidade específica mais alta do que o substrato quente, o substrato mais quente será encontrado na seção superior dos polpadores. Por essa razão, a saída do polpador a para a unidade de transferência térmica e mistura está em um nível alto no polpador logo abaixo do nível máximo de líquido. O substrato quente fluirá para a unidade de transferência térmica e mistura. Assim que a unidade

39 / 46 de mistura estiver cheia, o vaso pode ser fechado e vapor adicionado ao topo para pressurização. Uma vez pressurizado, o substrato quente pode ser transferido para o reator selecionado. O substrato quente também pode ser reciclado de volta para o polpador a para misturar o polpador.

[0090] A transferência térmica e a unidade de mistura podem ter uma segunda entrada de um nível inferior do polpador para permitir o enchimento, mesmo que o polpador não esteja cheio e para permitir a mistura em um nível inferior sem encher a transferência térmica e a unidade de mistura até o nível máximo.

[0091] A unidade de transferência e mistura térmica tem um volume conhecido que será usado para controle de fluxo ao encher os reatores por meio de batelada no reator. Polpador e

[0092] Todas as linhas de ventilação de gases não condensáveis dos reatores irão para abaixo do nível do líquido no polpador e. O polpador e receberá substrato do polpador a e o vaporizador do tanque de vaporização rápida j. O substrato pré-aquecido no polpador e será alimentado nos reatores. A temperatura e a pressão no espaço superior do polpador e serão medidas para calcular a pressão parcial do vapor e de outros gases. Uma linha é instalada para ventilar os gases do espaço superior do polpador e até abaixo do nível do líquido no polpador a. O objetivo é controlar a pressão total no polpador e evitar a ebulição e, ao mesmo tempo, manter a concentração de outros gases em nível baixo. A temperatura e a pressão no polpador e dependerão da temperatura de alimentação do polpador a e da temperatura do reator selecionada. No entanto, durante a operação normal, a temperatura estará bem acima de 100 C e a pressão total estará acima da do ambiente.

[0093] Em um processo em batelada, a pressão total nos reatores pode ser reduzida abaixo da pressão ambiente antes de receber o substrato do polpador e. Isso é feito com linhas de ventilação do espaço superior dos

40 / 46 reatores até abaixo do nível do líquido no polpador a. A diferença de pressão resultante entre o polpador e e os reatores pode ser usada para transferir substrato líquido para os reatores sem o uso de bombas. Se necessário, e os tempos de ciclo do reator permitirem, o espaço superior do polpador e pode ser pressurizado com vapor para aumentar a diferença de pressão entre o polpador e e o reator que recebe substrato líquido para facilitar o enchimento do reator. Se desejado, as bombas podem ser utilizadas para o enchimento do reator sem impacto negativo no resto do processo. Em vez de bombas normais, um ovo barométrico também pode ser usado para a circulação do polpador e alimentação do reator, por exemplo, com um ovo barométrico instalado em cada polpador. Em tal cenário, as válvulas controlarão se o ovo barométrico alimenta os reatores ou recicla o substrato de volta para o polpador para mistura. Durante o enchimento do ovo barométrico, o espaço superior do ovo barométrico pode ser conectado ao sistema de vácuo para acelerar a taxa de enchimento. O espaço superior no ovo barométrico será pressurizado por vapor para descarregar o conteúdo nos reatores ou para circular de volta ao polpador para fins de mistura. A sequência de enchimento do ovo barométrico, mistura do polpador e alimentação do(s) reator(es) será um processo sequencial gradual.

[0094] Durante a inicialização ou outras situações fora do comum, pode ser necessário pré-aquecer o substrato líquido no polpador e ou pressurizar o espaço superior do vaso para transferir o substrato para os reatores. Por esse motivo, pode ser benéfico preparar o polpador e para injeção de vapor vivo abaixo e acima do nível do líquido. Reatores f, g, h, i

[0095] Os reatores são equipados com lanças de vapor para injeção de vapor vivo no substrato líquido. Além disso, eles são equipados com uma válvula e uma linha para ventilar o gás do espaço superior para o polpador a. Esta mesma linha pode ser usada para colocar os reatores abaixo da pressão

41 / 46 ambiente antes do enchimento do reator. Desempenho Geral

[0096] O consumo real de vapor, as temperaturas e as pressões dependem de vários fatores. Alguns deles são temperatura e composição da alimentação, temperatura e pressão do reator selecionado, nível de líquido acima das lanças de vapor do polpador, perdas de pressão na tubulação, perda de calor para os arredores e efeitos dinâmicos. No entanto, o desempenho geral pode ser calculado com precisão suficiente.

[0097] Na tabela abaixo, as temperaturas e pressões típicas do vaso são providas como valores aproximados. Como base para o cálculo, é assumido um teor de sólidos secos de 16,5% na alimentação, temperatura de alimentação de 5, 15 e 40 C e temperatura do reator de 140, 165 e 220 C.

[0098] As perdas de pressão típicas na tubulação, a influência de gases não condensáveis e as pressões hidráulicas nos pontos de injeção de vapor estão incluídas nos cálculos. Com perdas mais baixas, as temperaturas e pressões no polpador 1 e 2 serão um pouco mais altas, enquanto as temperaturas e pressões nos tanques de vaporização rápida 1 e 2 serão mais baixas. Com perdas maiores, as temperaturas e pressões no polpador 1 e 2 serão um pouco mais baixas, enquanto as temperaturas e pressões nos tanques de vaporização rápida 1 e 2 serão um pouco mais altas. Além disso, o vapor pode ser liberado do polpador 2 para o polpador 1 para aquecer o polpador 1 a temperaturas mais altas se isso for desejado. Isso influenciará as temperaturas e pressões em outros vasos. Os números apresentados a seguir são exemplos de temperaturas e pressões médias realistas enquanto a usina está em operação em regime permanente. Observe que as pressões indicadas incluem a presença de gases não condensáveis e que as temperaturas são arredondadas para o número inteiro mais próximo, enquanto as pressões são arredondadas para incluir apenas um número decimal.

42 / 46

Temperatura de Temperatura de Temperatura do vaso Pressão do vaso [barA] Vaso alimentação [C] hidrólise [C] [C] (1 barA = 100 kPa) Polpador a (1) 40 0,2 Polpador e (2) 90 0,7 Reatores f, g, h, i 140 3,7 Tanque de vaporização rápida j 100 1,0 5 (1) 140 Tanque de vaporização rápida b 72 0,4 (2)

Polpador a (1) 49 0,2 Polpador e (2) 94 0,8 Reatores f, g, h, i 140 3,7 Tanque de vaporização rápida j 103 1,1 (1) 15 140 Tanque de vaporização rápida b 75 0,4 (2)

Polpador a (1) 69 0,4 Polpador e (2) 103 1,1 Reatores f, g, h, i 140 3,7 Tanque de vaporização rápida j 111 1,5 (1) 40 140 Tanque de vaporização rápida b 86 0,6 (2)

Polpador a (1) 57 0,3 Polpador e (2) 113 1,6 Reatores f, g, h, i 165 7,0 Tanque de vaporização rápida j 119 1,9 (1) 5 165 Tanque de vaporização rápida b 78 0,5 (2)

Polpador a (1) 64 0,3 Polpador e (2) 116 1,8 Reatores f, g, h, i 165 7,0 Tanque de vaporização rápida j 122 2,1 (1) 15 165 Tanque de vaporização rápida b 83 0,5 (2)

Polpador a (1) 82 0,6 Polpador e (2) 125 2,3 Reatores f, g, h, i 165 7,0 Tanque de vaporização rápida j 129 2,6 (1) 40 165 Tanque de vaporização rápida b 94 0,8 (2)

Polpador a (1) 66 0,4 Polpador e (2) 127 2,5

43 / 46 Reatores f, g, h, i 5 180 180 10 Tanque de vaporização rápida j 131 2,8 (1) Tanque de vaporização rápida b 84 0,6 (2) Polpador a (1) 74 0,5 Polpador e (2) 131 2,8 Reatores f, g, h, i 180 10 Tanque de vaporização rápida j 134 3 (1) 15 180 Tanque de vaporização rápida b 88 0,7 (2) Polpador a (1) 89 0,8 Polpador e (2) 137 3,3 Reatores f, g, h, i 180 10 Tanque de vaporização rápida j 140 3,6 (1) 40 180 Tanque de vaporização rápida b 100 1 (2) Polpador a (1) 95 1 Polpador e (2) 167 7,3 Reatores f, g, h, i 220 23,2 Tanque de vaporização rápida j 168 7,6 (1) 5 220 Tanque de vaporização rápida b 103 1,1 (2) Polpador a (1) 100 1,1 Polpador e (2) 168 7,6 Reatores f, g, h, i 220 23,2 Tanque de vaporização rápida j 170 7,9 (1) 15 220 Tanque de vaporização rápida b 108 1,3 (2) Polpador a (1) 115 1.8 Polpador e (2) 174 8,7 Reatores f, g, h, i 220 23,2 Tanque de vaporização rápida j 9 176 (1) 40 220 Tanque de vaporização rápida b 119 2,0 (2)

[0099] Com as condições mais típicas, que é a temperatura de alimentação de 15 C e a temperatura do reator de 165 C, o consumo total de vapor será de aproximadamente 640 ou 100 relatado como kg/tDS ou kg/m3

44 / 46 de alimentação, respectivamente. Isso é menor do que qualquer outro processo existente de hidrólise térmica com explosão de vapor que utiliza injeção de vapor vivo para transferência de calor. O baixo consumo de vapor é possível usando vapor de vaporização rápida abaixo da pressão ambiente para pré-aquecimento. Além disso, o uso de diferenças de pressão ou um ovo barométrico em vez de bombas para o enchimento do reator facilita os tempos de enchimento mais curtos. Além disso, o pré-aquecimento a temperaturas mais altas reduz o tempo de injeção de vapor nos reatores. Esses dois fatores contribuem para aumentar a capacidade por volume do reator em comparação com as usinas de THP existentes. EXEMPLO 3

[00100] Na maioria das jurisdições ao redor do mundo, uma usina ou sistema que compreende vasos de pressão precisa ser inspecionado regularmente, por exemplo, anualmente, como parte da certificação das usinas industriais (por exemplo, uma usina ou sistema de acordo com a presente invenção) que compreende vasos de pressão. Regulamentações nacionais ou regionais podem regular a frequência de inspeção específica necessária. Como consequência do tempo necessário para tais inspeções, uma usina de acordo com a presente invenção, conforme descrito nos exemplos 1 e 2, será submetida a certos períodos de inatividade levando a uma capacidade reduzida para processar substratos líquidos. Em tais situações, a operação estável da usina de uma usina ou sistema de acordo com qualquer um dos exemplos 1 ou 2 acima pode ser alcançada por a) implementação de elementos/recursos adicionais que permitem o isolamento seguro de cada um de um ou mais polpador e/ou tanque de vaporização rápida unidades, permitindo assim um modo de operação reduzido permitindo a inspeção individual de cada polpador e/ou unidade tanque de vaporização rápida sob condições seguras, e b) introdução de rotas de desvio adicionais, por exemplo, por tubulação, permitindo a exclusão de cada polpador individual e/ou

45 / 46 unidade tanque de vaporização rápida de operação. Uma possível implementação de tais elementos/recursos adicionais e rotas de desvio de acompanhamento, por exemplo, por tubulação, permitindo a operação continuada de uma usina de acordo com qualquer um dos exemplos 1 ou 2 acima em caso de falhas ou paradas planejadas de um ou mais polpador(s) e ou tanque(s) de vaporização rápida(s) podem incluir:

[00101] Tubulação que permite a transferência do referido substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, diretamente para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)), a referida tubulação sendo equipada com uma ou mais válvula(s) de fechamento, permitindo a seleção de qual dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) o referido substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, deve ser transferida.

[00102] Conexões por tubulação que permitem a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos pelo menos dois polpador(s) (P1 (a) e P2 (e)) para qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)).

[00103] Conexões por tubulação que permite a ventilação de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e))

[00104] Conexões por tubulação que permitem a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos um ou mais tanques de de vaporização rápida

[00105] Conexões por tubulação que permite o desvio do referido sistema de vácuo (V (c))

[00106] Quando uma usina ou sistema de acordo com a presente invenção é operado em tal modo de operação reduzido, o desempenho da

46 / 46 usina pode (para um sistema ou usina com 2 polpadores) ser idêntico ao de um sistema convencional de um polpador-um tanque de vaporização rápida.

[00107] Outra opção com esse modo de operação reduzido é que qualquer reator único pode ser excluído da operação, o que manterá a usina funcional com uma capacidade reduzida. Independentemente disso, os princípios de operação permanecem semelhantes aos descritos nos Exemplos 1 e 2.

Claims

1 / 12 REIVINDICAÇÕES

1. Método para hidrólise térmica de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, cujo substrato líquido é subsequentemente para ser usado em uma fermentação anaeróbia, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, o referido método sendo caracterizado pelo fato de que; o mesmo número de tanques rápidos e polpadores são usados; pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) em série e pelo menos dois tanques de vaporização rápida (F1 (j) e F2 (b)) em série são usados para pré-aquecimento e redução de pressão passo a passo, respectivamente, e pelo fato de que: a) o referido substrato líquido é transferido para e pré-aquecido e misturado em um primeiro polpador (P1 (a)), que é operado a uma temperatura de 40 G a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante (F2 (b)), que é operado a uma pressão mais alta do que o referido primeiro polpador (P1 (a)) b) a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob a qual o referido primeiro polpador (P1 (a)) está sendo operado, está sendo mantida por um sistema de vácuo (V (c)) c) o referido substrato líquido pré-aquecido é transferido do referido primeiro polpador (P1 (a)) para um segundo polpador (P2 (e)), que é operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), e em que o referido substrato líquido é submetido a mais mistura e pré-aquecimento, por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante (F1 (j)), que é operado a uma pressão mais alta do que o referido segundo polpador (P2 (e)) d) o referido substrato líquido pré-aquecido adicional é

2 / 12 transferido do referido segundo polpador (P2 (e)) para um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série, em que o referido substrato líquido é aquecido a temperaturas na faixa de 140 C a 220 C, de um modo preferido na faixa de 140 C a 180 C e a uma pressão de 360 a 1.000 kPa (3,6 a 10 barA) e) o referido substrato líquido é transferido do referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em série ou paralelo a um primeiro tanque de vaporização rápida (F1 (j)) operado a uma temperatura de 100 C a 140 C e a uma pressão de 100 a 360 kPa (1 a 3,6 barA), por meio do qual ocorre uma redução de pressão, e a partir do qual o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão é transferido para o referido segundo polpador (P2 (e)) operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA). f) o referido material líquido é transferido do referido primeiro tanque de vaporização rápida (F1 (j)) para um segundo tanque de vaporização rápida (F2 (b)) operado a uma temperatura de 70 C a 100 G e a uma pressão de 35 a 100 kPa (0,35 a 1 barA), em que outro ocorre a redução da pressão, e de onde o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão adicional no referido segundo tanque de vaporização rápida (F2 (b)) é transferido para o referido primeiro polpador (P1 (a)) operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA) por meio do referido sistema de vácuo.

2. Método para hidrólise térmica de um substrato líquido, com um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, cujo substrato líquido é subsequentemente a ser usado em uma fermentação anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produção ou extração de metano ou outras substâncias valiosas, o referido método sendo caracterizado pelo fato de que; o número de tanques de vaporização rápida usados é um menos o número de polpadores usados; pelo menos dois

3 / 12 polpadores (P1 (a) e P2 (e)) em série e pelo menos um tanque de vaporização rápida F são usados para pré-aquecimento e redução de pressão em etapas, respectivamente; e pelo fato de que: a) o referido substrato líquido é transferido para e pré-aquecido e misturado em um primeiro polpador (P1 (a)), que é operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um tanque de vaporização rápida a jusante (F), que é operado a uma pressão mais alta do que o referido primeiro polpador (P1 (a)) b) a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob a qual o referido primeiro polpador (P1 (a)) está sendo operado, está sendo mantida por um sistema de vácuo (V (c)) c) o referido substrato líquido pré-aquecido é transferido do referido primeiro polpador (P1 (a)) para um segundo polpador (P2 (e)), que é operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), e em que o referido substrato líquido é submetido a mistura e pré-aquecimento adicionais, por injeção de vapor de vaporização rápida de um ou mais reatores a jusante (R (f-i)), que são operados a uma pressão mais alta do que o referido segundo polpador (P2 (e)) d) o referido substrato líquido pré-aquecido adicional é transferido do referido segundo polpador (P2 (e)) para o referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série, em que o referido substrato líquido é aquecido a temperaturas na faixa de 140 C a 220 C, de um modo preferido na faixa de 140 C a 180 C, e a uma pressão de 360 a 1.000 kPa (3,6 a 10 barA) e) o referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série é despressurizado pela transferência de vapor do espaço superior do reator para o referido segundo polpador (P2 (e)) até que as pressões dos referidos um ou mais reatores (R (fi) )) trabalhem em paralelo ou

4 / 12 em série e o referido segundo polpador (P2 (e)) esteja mais perto de estar em equilíbrio, após isso, o referido substrato líquido é transferido dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série para o referido tanque de vaporização rápida a jusante (F),

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um resfriador de vapor (VC (d)), que está interconectado entre o referido primeiro polpador (P1 (a)) e o referido sistema de vácuo (V (c)), funciona para condensar e remover quaisquer vapores condensáveis abaixo da temperatura sob a qual o referido primeiro polpador (P1 (a)) está sendo operado.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que inclui etapas destinadas a comprimir os vapores não condensáveis restantes do espaço superior do referido primeiro polpador (P1 (a)), que não estão condensados no referido primeiro polpador (P1 (a)) nem no referido resfriador de vapor interconectado (VC (d)) e etapas destinadas a injetar os referidos vapores não condensáveis comprimidos em um digestor anaeróbico ou qualquer outro meio para tratamento de gás.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a transferência do referido substrato líquido entre polpadores, reatores, tanques de vaporização rápida etc. é alcançada pelo menos parcialmente por bombeamento barométrico.

6. Usina para hidrólise térmica de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, cujo substrato líquido é subsequentemente, para ser usado em uma fermentação anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, a referida usina caracterizada pelo fato de que compreende o mesmo número de tanques de vaporização rápida e polpadores, e:

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- pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) sendo interconectados direta ou indiretamente em série, - um sistema de vácuo (V (c)) interconectado por tubulação a um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a)), - um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série e sendo interconectados por tubulação a um dos referidos pelo menos dois polpadores (P2 (e)), que não está interconectado ao referido sistema de vácuo (V (c)), - pelo menos dois tanques de vaporização rápida (F1 (j) e F2 (b)): - estando interconectados direta ou indiretamente em série, - dos quais um (F1 (j)) está interconectado por tubulação aos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série, - sendo que cada um está individualmente interconectado por tubulação a um dos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)), e - sendo que cada um dos quais é individualmente capaz de ser operado a uma pressão mais alta do que um dos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) com os quais está individualmente interconectado por tubulação e em que: a) o referido primeiro polpador (P1 (a)) pode ser operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um dos referidos pelo menos dois tanques de vaporização rápida a jusante para os quais está individualmente interconectado (F2 (b)) b) o referido sistema de vácuo pode manter a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob a qual o referido primeiro polpador (P1 (a)) deve ser operado c) o referido segundo polpador (P2 (e)) pode ser operado a

6 / 12 uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida de um dos referidos pelo menos dois tanques de vaporização rápida a jusante para os quais está individualmente interconectado (F1 (j)) d) os referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série podem ser operados a temperaturas na faixa de 140 C a 180 C e a uma pressão de 360 a 1.000 kPa (3,6 a 10 barA) e) o referido substrato líquido pode ser transferido do referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em série ou paralelo ao dito um primeiro tanque de vaporização rápida (F1 (j)) operado a uma temperatura de 100 C a 140 C e a uma pressão de 100 a 360 kPa (1 a 3,6 barA), por meio do qual ocorre uma redução de pressão, e a partir do qual o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão pode ser transferido para o referido segundo polpador (F2 (b)) operado a uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA) f) o referido material líquido pode ser transferido do referido primeiro tanque de vaporização rápida (F1 (j)) para o referido segundo tanque de vaporização rápida (F2 (b)) operado a uma temperatura de 70 C a 100 C e a uma pressão de 35 a 100 kPa (0,35 a 1 barA), em que uma redução de pressão adicional ocorre, e de onde o vapor de vaporização rápida resultante da referida redução de pressão adicional no referido segundo tanque de vaporização rápida (F2 (b)) pode ser transferido para o referido primeiro polpador operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA) por meio do referido sistema de vácuo.

7. Usina para hidrólise térmica de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, cujo substrato líquido é para ser usado em uma fermentação

7 / 12 anaeróbica, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, a referida usina caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais de polpador(es) do que tanque(s) de vaporização rápida, e: - pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) sendo interconectados direta ou indiretamente em série, - um sistema de vácuo (V (c)) interconectado por tubulação a um dos referidos dois, pelo menos, polpadores (P1 (a)), - um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série e sendo interconectados por tubulação a um dos referidos dois, pelo menos, polpadores (P2 (e)), que não está interconectado ao referido sistema de vácuo (V (c)); - pelo menos um tanque de vaporização rápida (F): - sendo interconectado por tubulação aos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série, - sendo interconectado por tubulação a um dos pelo menos dois polpadores (P1 (a), e - ser capaz de ser operado a uma pressão mais alta do que um dos pelo menos dois polpadores (P1 (a)) com os quais está individualmente interconectado por tubulação e em que a) o referido primeiro polpador (P1 (a)) pode ser operado a uma temperatura de 40 C a 90 C e a uma pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), por injeção de vapor de vaporização rápida do referido tanque de vaporização rápida a jusante ao qual está interconectado (F) b) o referido sistema de vácuo pode manter a referida pressão de 20 a 90 kPa (0,2 a 0,9 barA), sob a qual o referido primeiro polpador (P1 (a)) deve ser operado c) o referido segundo polpador (P2 (e)), pode ser operado a

8 / 12 uma temperatura de 90 C a 135 C e a uma pressão de 70 a 330 kPa (0,7 a 3,3 barA) e) os referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série podem ser operados a temperaturas na faixa de 140 C a 220 C, de um modo preferido na faixa de 140 C a 180 C, e a uma pressão de 360 a 1.000 kPa (3,6 a 10 barA) f) o referido substrato líquido pode ser transferido do referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em série ou paralelo ao referido tanque de vaporização rápida (F), por despressurização do referido um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série transferindo vapor do espaço superior do reator para o referido segundo polpador (P2 (e)) até que as pressões dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série e o referido segundo polpador (P2 (e)) estejam mais perto de estar em equilíbrio, após isso, o referido substrato líquido pode ser transferido dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) trabalhando em paralelo ou em série para o referido tanque de vaporização rápida (F).

8. Usina de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um resfriador de vapor (VC (d)) interconectado entre o referido primeiro polpador (P1 (a)) e o referido sistema de vácuo (V (c)), que pode ser operado em uma temperatura abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador (P1 (a)), permitindo assim a remoção de vapores condensáveis que não estão condensados no referido primeiro polpador (P1 (a)).

9. Usina de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada adicionalmente por incluir meios para comprimir os vapores restante não condensáveis do espaço superior do referido primeiro polpador (P1 (a)), que não são condensados no referido primeiro polpador (P1 (a)) nem no referido resfriador de vapor interconectado (VC (d)) e meios para injetar os referidos vapores não condensáveis comprimidos em um digestor anaeróbico

9 / 12 ou qualquer outro meio de tratamento de gás.

10. Usina de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente vasos a serem usados para pelo menos a transferência parcial dos referidos substratos líquidos por bombeamento barométrico.

11. Usina de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente - tubulação que permite a transferência do referido substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, diretamente para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)), estando a referida tubulação equipada com um ou mais válvulas permitindo a seleção de qual dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) o referido substrato líquido tendo um teor de sólido seco entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, deve ser transferido. - conexões por tubulação que permitem a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos pelo menos dois polpador(s) (P1 (a) e P2 (e)) para qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)). - conexões por tubulação que permitem a ventilação de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) - conexões por tubulação que permitem a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos um ou mais tanques de de vaporização rápida - conexões por tubulação que permitem o desvio do referido sistema de vácuo (V (c))

12. Método para readaptação de uma usina existente para

10 / 12 hidrólise de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, substrato líquido é para ser usado em uma fermentação anaeróbia, digestão ou outro processo destinado a produzir ou extrair metano ou outras substâncias valiosas, caracterizado pelo fato de que a referida readaptação garante que a referida usina compreenda pelo menos as características de uma usina como definida na reivindicação 6.

13. Método para readaptação de uma usina existente para hidrólise de um substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30%, de um modo preferido entre 14 e 20%, e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, de um modo preferido de 10 a 30 C, cujo substrato líquido deve ser usado em uma fermentação anaeróbia, digestão ou outro processo que visa a produção ou extração de metano ou outras substâncias valiosas, caracterizado pelo fato de que a referida readaptação garante que a referida usina compreenda pelo menos as características de uma usina de acordo com a reivindicação 7.

14. Método para readaptação de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente garantir que a referida usina compreende um resfriador de vapor (VC (d)) interconectado entre o referido primeiro polpador (P1 (a)) e o referido sistema de vácuo (V (c) ), que pode ser operado a uma temperatura abaixo da temperatura de trabalho do referido primeiro polpador (P1 (a)), permitindo assim a remoção de vapores condensáveis que não estão condensados no referido primeiro polpador (P1 (a)).

15. Método para readaptação de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente garantir que a referida usina compreende meios para comprimir os vapores não condensáveis restantes do espaço superior do

11 / 12 referido primeiro polpador (P1 (a)), que não são nem condensados no referido polpador (P1 (a)) nem no referido resfriador de vapor interconectado (VC (d)) e meios para injetar os referidos vapores não condensáveis comprimidos em um digestor anaeróbico ou qualquer outro meio para tratamento de gás,

16. Método para readaptação de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que a transferência do referido substrato líquido é alcançada pelo menos parcialmente por bombeamento barométrico por uma transferência térmica e unidade de mistura, conectada a um sistema de vapor vivo pressurizando o vaso da referida unidade, e possivelmente conectado a um sistema para gerar um vácuo para aumentar a taxa de enchimento do referido vaso da referida unidade, e em que o referido vaso da referida unidade está equipado para descarregar o referido substrato líquido para um reator ou retornar o substrato para um vaso de pré-aquecimento,

17. Método para readaptação de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o volume da referida transferência térmica e unidade de mistura é igual ao volume de preenchimento do reator desejado.

18. Método para readaptação de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de transferência e mistura térmica é usada para medir o enchimento do reator,

19. Método para readaptação de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a garantia de que a referida usina compreende: - tubulação que permite a transferência do referido substrato líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C, diretamente para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)), a referida tubulação sendo equipada com uma ou mais válvulas de fechamento permitindo a seleção de qual dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) o referido substrato

12 / 12 líquido, tendo um teor de sólidos secos entre 2 e 30% e uma temperatura abaixo de cerca de 50 C devem ser transferidos. - conexões por tubulação que permitem a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) para qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)). - conexões por tubulação que permitem a ventilação de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos pelo menos dois polpadores (P1 (a) e P2 (e)) - conexões por tubulação que permite a transferência do referido substrato líquido de qualquer um dos referidos um ou mais reatores (R (f-i)) para qualquer um dos referidos um ou mais tanques de vaporização rápida, conexões por tubulação que permite o desvio do referido vácuo sistema (V (c)).