CH706162A2 - Carbonation tank for hydrothermal carbonizing a highly viscous and/or particulate-loaded process medium, comprises carbonation tank hollow volume enclosed by carbonation tank sheath, heat transfer channel extending from inlet to outlet - Google Patents

Carbonation tank for hydrothermal carbonizing a highly viscous and/or particulate-loaded process medium, comprises carbonation tank hollow volume enclosed by carbonation tank sheath, heat transfer channel extending from inlet to outlet Download PDF

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CH706162A2 CH00245/12A CH2452012A CH706162A2 CH 706162 A2 CH706162 A2 CH 706162A2 CH 00245/12 A CH00245/12 A CH 00245/12A CH 2452012 A CH2452012 A CH 2452012A CH 706162 A2 CH706162 A2 CH 706162A2
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Abstract

Carbonation tank (11) comprises a carbonation tank hollow volume for hydrothermal carbonizing a highly viscous and/or particulate-loaded process medium (5). The hollow volume is enclosed by a carbonation tank sheath (110) that is storable in a fluid (3). A heat transfer channel (116) is arranged completely traversing the carbonizing tank, which extends from an inlet to an outlet. The interior of the heat transfer channel is completely separable from the filled process medium by walls of the heat transfer channel, and the fluid is flowable from the interior of the heat transfer channel. Carbonation tank (11) comprises a carbonation tank hollow volume for hydrothermal carbonizing a highly viscous and/or particulate-loaded process medium (5). The hollow volume is enclosed by a carbonation tank sheath (110) that is storable in a fluid (3), where the process medium and the fluid are separated from each other. A heat transfer channel (116) is arranged completely traversing the carbonizing tank, which extends from an inlet to an outlet. The interior of the heat transfer channel is completely separable from the filled process medium by walls of the heat transfer channel, and the fluid is flowable from the interior of the heat transfer channel. Independent claims are also included for: (1) a reactor comprising the above mentioned carbonization tank with the completely traversing heat transfer channel, and an outer container, where the carbonization tank is positionable within the outer container, which is surrounded by the fluid, and a pressurizing unit is designed by a hydraulic pressure of the fluid for specifically adjusting the variation of the carbonization tank hollow volume from outside the carbonization tank during carbonization process; (2) a pressure-tight carbonization tank for carrying out hydrothermal carbonization, stirring and introducing the high viscosity and/or particulate-loaded process medium, comprising the carbonation tank sheath including the carbonization tank hollow volume, where at least one portion of the carbonization tank sheath has a multipart design, in which the parts are arranged separated from each other in a pressure- and liquid-tight manner and are movably mounted relative to each other defining reproducibility such that the carbonization tank hollow volume is specifically changeable and the internal pressure of the process medium in the carbonization tank is adjustable irrespective of the process temperature; (3) a use of the pressure-tight carbonization tank for hydrothermal carbonization of the filled process medium, where the volumetric capacity of carbonization tank is adaptable based on the amount of the filled process medium, and the internal pressure in the carbonization tank is adjustable irrespective of the temperature of the process medium and the water vapor saturation curve from the outside of the carbonization tank; and (4) a hydrothermal carbonization system including the multipart reactor, comprising the above mentioned carbonization tank, which is mounted in the outer container, where the carbonization tank hollow volume of the carbonization tank is specifically changeable and the internal pressure of the process medium that is independent of the process temperature is achievable in the carbonization tank.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Karbonisierungsbehälter umfassend ein, von einem Karbonisierungsbehältermantel umschlossenes Karbonisierungsbehälterhohlvolumen zur hydrothermalen Karbonisierung eines hochviskosen und/oder feststoffbeladenen Prozessmediums, wobei der Karbonisierungsbehältermantel in einem Fluid, vom Prozessmedium abgeschlossen, lagerbar ist und einen Reaktor, umfassend einen Karbonisierungsbehälter mit einem Wärmeübertragungskanal. The present invention describes a Karbonisierungsbehälter comprising, enclosed by a Karbonisierungsbehältermantel carbonization container volume for the hydrothermal carbonation of a highly viscous and / or solids-laden process medium, the Karbonisierungsbehältermantel in a fluid, completed by the process medium, is storable and a reactor comprising a Karbonisierungsbehälter with a heat transfer channel.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Unter hydrothermalen Karbonisierung (HTC) oder auch nasser Verkohlung versteht man die Veredelung von nasser oder feuchter Biomasse in wässriger meist saurer Umgebung bei erhöhten Temperaturen um 200°C und erhöhten Drücken von mehr als 10 bar in einem druckdichten Karbonisierungsbehälter. Um die hydrothermale Karbonisierung zu starten, muss das aus Biomasse, Wasser und katalytisch wirkenden Stoffen zu Beginn einmalig auf die erhöhte Temperatur erhitzt werden. Anschliessend reagieren die Edukte zu Zwischenprodukten und letztlich zu Karbonisierungsprodukten, welche in Form einer Biokohle- oder Braunkohlesuspension vorliegen, die neben Kohle auch Prozesswasser und Restsubstanzen enthält. Mittels hydrothermaler Karbonisierung wird der natürlich Prozess der Kohlebildung innerhalb von einigen Stunden technisch nachgebildet und vor allem die hohe Kohlenstoffeffizienz zeichnet die HTC aus. Under hydrothermal carbonization (HTC) or wet charring is understood to mean the refining of wet or moist biomass in aqueous mostly acidic environment at elevated temperatures by 200 ° C and elevated pressures of more than 10 bar in a pressure-tight Karbonisierungsbehälter. In order to start the hydrothermal carbonization, the biomass, water and catalytically active substances must first be heated to the elevated temperature at the beginning. Subsequently, the reactants react to intermediates and ultimately to Karbonisierungsprodukten, which are in the form of a biochar or brown coal suspension, which contains not only coal but also process water and residual substances. By hydrothermal carbonation, the natural process of coal formation is technically reproduced within a few hours and above all the high carbon efficiency distinguishes the HTC.

[0003] In der vorliegenden Anmeldung wird als vergärbare Biomasse und damit als Teil der Edukte, die durch die hydrothermale Karbonisierung zu Kohle verarbeitet werden kann, bevorzugt eine Mischung aus Klärschlamm und Grünschnittabfällen verstanden. In dem beschriebenen Reaktor können aber auch andere biogene Reststoffe, insbesondere nachwachsende Rohstoffe, wie Holzhackschnitzel, Grünschnitt aus der Landschaftspflege, Pflanzen, Stroh, Silage, und organische Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft sowie der Nahrungsmittelindustrie und Entsorgungswirtschaft, sowie auch Torf, Rohbraunkohle, Papierschlämme, zu Massen mit hohem Anteil von Kohle veredelt werden. In the present application is understood as a fermentable biomass and thus as part of the starting materials, which can be processed by the hydrothermal carbonization to coal, preferably a mixture of sewage sludge and green waste. In the described reactor, however, other biogenic residues, in particular renewable raw materials, such as wood chips, green cuttings from landscape care, plants, straw, silage, and organic residues from agriculture and forestry and the food industry and waste management, as well as peat, lignite, Paper sludge, to be refined into masses with a high proportion of coal.

[0004] Da die beschriebene Reaktion eines hochviskosen und/oder feststoffbeladenen Prozessmediums einer mit Biomasse versetzten Flüssigkeit und damit eines Fest-Flüssig-Gemisches in Reaktionszeiten von einigen Stunden unter hohem Druck und erhöhten Temperaturen abläuft, sind speziell angepasste Reaktoren und Rühr- und Fördereinrichtungen nötig. Since the described reaction of a highly viscous and / or solid-laden process medium of a biomass added liquid and thus a solid-liquid mixture in reaction times of a few hours under high pressure and elevated temperatures, specially adapted reactors and stirring and conveying devices are required ,

[0005] Den Karbonisierungsbehälter in einem Aussenbehälter anzuordnen, wobei der Aussenbehälter mit einem Thermofluid, insbesondere Thermoöl gefüllt ist, ist beispielsweise aus der DE102 010 020 712 bekannt. Durch den Kontakt mit dem Thermoöl kann das Prozessmedium innerhalb des Karbonisierungsbehälters von Beginn der Reaktion auf die benötigten Temperaturen von etwa 200°C aufgeheizt werden. To arrange the Karbonisierungsbehälter in an outer container, wherein the outer container is filled with a thermal fluid, in particular thermal oil, is known for example from DE102 010 020 712. By contact with the thermal oil, the process medium can be heated within the Karbonisierungsbehälters from the beginning of the reaction to the required temperatures of about 200 ° C.

[0006] Gemäss DE10 2010 020 712 ragt der Karbonisierungsbehälter zumindest teilweise in den Aussenbehälter und das darin befindliche Thermoöl hinein. Thermische Energie kann sobald die exotherme Reaktion der Verkohlung abläuft auf das Thermoöl übertragen werden und damit der Karbonisierungsbehälter vor einer Überhitzung geschützt werden. Um die Reaktionszeit zu verringern wird das Füllgut mit einem zweiten Wärmetauscher vorgewärmt. In der DE10 2010 020 712 dienen die Abgase eines Blockheizkraftwerkes als Wärmeenergiequelle für die Aufheizung des Thermoöls. Diese Energie liegt kostengünstig und im Grunde als Abfallprodukt durch die hohen Abgastemperaturen von etwa 400°C ausreichend zur Erwärmung des Thermoöls auf bis zu 250°C vor. Aufgrund des Überflusses kann auf eine möglichst effiziente Ausgestaltung der Wärmeübertragung verzichtet werden. Wenn die Möglichkeit der Wärmeübertragung optimiert wäre, könnten entsprechend noch mehr Verbraucher von der überschüssigen Wärme des Blockheizkraftwerkes profitieren. According to DE10 2010 020 712, the carbonating container projects at least partially into the outer container and the thermal oil located therein. Thermal energy can be transferred to the thermal oil as soon as the exothermic reaction of charring occurs, thus protecting the carbonator from overheating. To reduce the reaction time, the contents are preheated with a second heat exchanger. In DE10 2010 020 712, the exhaust gases of a combined heat and power plant serve as heat energy source for the heating of the thermal oil. This energy is inexpensive and basically as a waste product due to the high exhaust gas temperatures of about 400 ° C sufficient for heating the thermal oil to up to 250 ° C before. Due to the abundance can be dispensed with a most efficient embodiment of the heat transfer. If the possibility of heat transfer were optimized, even more consumers could benefit from the excess heat of the combined heat and power plant.

[0007] In der WO 2008 095 589 wird eine verbesserte Wärmeübertragung erreicht, indem ein Wärmetauscher in Form eines mit Thermoöl gefüllten Aussenbehälters vorgesehen ist, wobei ein im Aussenbehälter angeordneter Karbonisierungsbehälter in Form einer gebogenen Rohrleitung ausgestaltet ist. Je nach Ausführungsform kann der Karbonisierungsbehälter unterschiedlich viele etwa u-förmig gestaltete Biegungen aufweisen. Der mehrfach gebogene Karbonisierungsbehälter in Rohrform ist vollständig von Thermoöl umgeben und durch den Aussenbehälter von einem Einlass zu einem Auslass geführt. Durch die vergrösserte Oberfläche des gebogenen und im Vergleich zum Aussenbehälter dünn ausgestalteten Karbonisierungsbehälters, sind die Wände des Karbonisierungsbehälters grossflächig mit dem Thermoöl in Kontakt, sodass thermische Energie optimiert übertragbar ist. In WO 2008 095 589 an improved heat transfer is achieved by providing a heat exchanger in the form of an outer container filled with thermal oil, wherein a arranged in the outer container Karbonisierungsbehälter is designed in the form of a bent pipe. Depending on the embodiment, the Karbonisierungsbehälter may have a different number of approximately U-shaped bends. The multi-curved carbonation container in tube form is completely surrounded by thermal oil and passed through the outer container from an inlet to an outlet. Due to the enlarged surface of the bent and in comparison to the outer container thinly designed carbonation container, the walls of the carbonation container are extensively in contact with the thermal oil, so that thermal energy is optimally transferable.

[0008] Die mit diesen Mitteln erreichbaren Möglichkeiten des Wärmetausches vom Prozessmedium über die Wände des Karbonisierungsbehälters auf das Thermoöl und zurück sind zwar verbessert, allerdings müssen spezielle gebogene Karbonisierungsbehälter angefertigt werden, deren Herstellung kostenintensiv und dessen Konstruktion und Betrieb kompliziert sind. The achievable with these means possibilities of heat exchange from the process medium through the walls of the Karbonisierungsbehälters on the thermal oil and back are indeed improved, however, special curved Karbonisierungsbehälter must be made, their production costly and its construction and operation are complicated.

[0009] Aufgrund des Transports des Fest-Flüssig-Gemisches, umfassend Biomasse und eine wässrige Lösung, woraus eine feststoffbeladene Flüssigkeit resultiert, führt die Verwendung einer Rohrleitung mit geringem Querschnitt und die gebogene Gestaltung des Karbonisierungsbehälters zu einem verringerten Durchsatz. Die gebogene Rohrleitung ist entsprechend anfällig für Verstopfungen. Da die Temperatur des Prozessmediums im Verlauf der Reaktion zunimmt und in der Nähe des Auslasses ein Maximum erreicht, also einen Temperaturgradienten aufweist, wird der gebogen ausgestaltete Karbonisierungsbehälter unterschiedlich stark thermisch belastet, sodass der Karbonisierungsbehälter verschleissanfällig ist. Due to the transport of the solid-liquid mixture comprising biomass and an aqueous solution, resulting in a solid-laden liquid, the use of a low-profile pipeline and the curved configuration of the Karbonisierungsbehälters leads to a reduced throughput. The bent pipe is accordingly prone to clogging. Since the temperature of the process medium increases in the course of the reaction and reaches a maximum in the vicinity of the outlet, that is, has a temperature gradient, the bent configuration of the carbonization container is subjected to varying degrees of thermal stress so that the carbonization container is susceptible to wear.

[0010] Bei Verwendung einer gebogenen Rohrleitung ist die Verwendung eines Rührwerks zum Vorschub und zur Verteilung des Prozessmediums in Richtung Auslass nur erschwert möglich. Derartige Rührwerke müssten in verschiedenen Abschnitten vereinzelt oder gebogen ausgestaltet sein, um einen Vorschub zu gewährleisten. When using a bent pipe, the use of an agitator for feeding and distribution of the process medium in the direction of outlet is only possible with difficulty. Such agitators would have to be isolated or bent in different sections in order to ensure a feed.

[0011] Es ist nicht auszuschliessen, dass es zu Verstopfungen kommt und aufgrund des stark aufgeheizten Prozessmediums punktuell starke thermische und mechanische Belastungen der Wand des Karbonisierungsbehälters auftreten. It can not be ruled out that there are blockages and occur due to the strongly heated process medium selectively strong thermal and mechanical stresses on the wall of Karbonisierungsbehälters.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0012] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt einen Karbonisierungsbehälter zu schaffen, der eine verbesserte Wärmeübertragung vom Prozessmedium über die Wände des Karbonisierungsbehälters auf das Fluid bei vereinfachter Herstellung erlaubt, wodurch eine energieeffiziente hydrothermale Karbonisierung erreichbar ist. The present invention has for its object to provide a Karbonisierungsbehälter, which allows improved heat transfer from the process medium through the walls of the Karbonisierungsbehälters on the fluid with simplified production, whereby an energy-efficient hydrothermal carbonization can be achieved.

[0013] Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Vermeidung gebogener Rohrleitungen die unterschiedlich stark aufgeheizt werden, da die Ausbildung eines Temperaturgradienten verringert wird. Dadurch ist die Schaffung verschleissarmer Karbonisierungsbehälter möglich. Another object of the invention is to avoid bent pipes which are heated to different degrees, since the formation of a temperature gradient is reduced. As a result, the creation of low-wear Karbonisierungsbehälter is possible.

[0014] Diese Aufgabe löst ein Karbonisierungsbehälter, welcher einen Wärmeübertragungskanal aufweist, welcher den Karbonisierungsbehälter quert und eine vollständige Zirkulation des Thermoöls um den Karbonisierungsbehälter und durch den Wärmeübertragungskanal erlaubt. Der Wärmeübertragungskanal führt das Thermofluid und ist ansonsten vom Innenraum des Karbonisierungsbehälters und damit vom Prozessmedium durch Wände getrennt. This object is achieved by a carbonation vessel which has a heat transfer channel which traverses the carbonation vessel and allows complete circulation of the thermal oil around the carbonation vessel and through the heat transfer channel. The heat transfer channel carries the thermal fluid and is otherwise separated from the interior of the Karbonisierungsbehälters and thus by the process medium through walls.

[0015] Zur Lösung der Aufgabe ist der Karbonisierungsbehälter beispielsweise mit einem konzentrisch zur Längsachse verlaufenden Wärmeübertragungskanal ausgestattet, welcher den Karbonisierungsbehälter vollständig quert. Die Fläche der mit Prozessmedium in Kontakt kommenden Innenflächen, sowie die mit Thermoöl in Kontakt kommenden Aussenflächen des Karbonisierungsbehälters sind stark vergrössert und eine bessere Wärmeübertragung vom Prozessmedium auf das Thermoöl erreichbar. To solve the problem, the Karbonisierungsbehälter is equipped for example with a concentric to the longitudinal axis extending heat transfer channel, which completely crosses the Karbonisierungsbehälter. The area of the inner surfaces coming into contact with the process medium, as well as the outer surfaces of the carbonization container coming into contact with thermal oil, are greatly increased and better heat transfer from the process medium to the thermal oil can be achieved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0016] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. <tb>Fig. 1a<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aussenbehälters eines Reaktors, der auf einer Reaktorlagervorrichtung gelagert ist und an eine Zu- und Abführvorrichtung gekoppelt ist, während <tb>Fig. 1b<sep>eine Seitenansicht des Aussenbehälters mit Blick auf den Basisboden zeigt. <tb>Fig. 2<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines Reaktors mit angeschlossener Zu- und Abführvorrichtung, wobei die Reaktorlagervorrichtung weggelassen wurde, während <tb>Fig. 3<sep>eine Seitenansicht des Reaktors aus Fig. 2zeigt. <tb>Fig. 4<sep>zeigt einen Horizontalschnitt durch den Reaktor gemäss Linie C-C aus Fig. 3, wobei der Prozessbehälter im Innenraum des Aussenbehälters deutlich wird. <tb>Fig. 5a<sep>zeigt einen Vertikalschnitt des Reaktors gemäss Fig. 1a, wobei das Prozessmedium im Karbonisierungsbehälter und das Thermoöl im Aussenbehälter dargestellt sind, der besseren Übersichtlichkeit wegen, die Zu- und Abführvorrichtung aber weggelassen wurde, und <tb>Fig. 5b<sep>zeigt einen Schnitt in perspektivischer Ansicht durch den Reaktor gemäss Fig. 5a, ohne Prozessmedium und Thermoöl.A preferred embodiment of the subject invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings. <Tb> FIG. 1a shows a perspective view of an outer container of a reactor, which is mounted on a reactor storage device and is coupled to an input and output device, during <Tb> FIG. 1b shows a side view of the outer container with a view of the base bottom. <Tb> FIG. FIG. 2 shows a perspective view of a reactor with attached feed and discharge device, wherein the reactor storage device has been omitted, while FIG <Tb> FIG. Figure 3 shows a side view of the reactor of Figure 2. <Tb> FIG. 4 shows a horizontal section through the reactor according to line C-C from FIG. 3, wherein the process container in the interior of the outer container becomes clear. <Tb> FIG. 5a shows a vertical section of the reactor according to FIG. 1a, the process medium in the carbonization container and the thermal oil in the outer container being shown, for better clarity, but the supply and removal device has been omitted, and FIG <Tb> FIG. 5b <sep> shows a section in a perspective view through the reactor according to FIG. 5a, without process medium and thermal oil.

Beschreibungdescription

[0017] Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine hydrothermale Karbonisierungsanlage, umfassend einen mehrteiligen Reaktor 1 in welchem die hydrothermale Karbonisierung eines hochviskosen und/oder feststoffbeladenen Prozessmediums effizient und kontinuierlich durchführbar ist. Das hochviskose und/oder feststoffbeladene Prozessmedium umfasst Füllgut, welches aus Rohbiomasse verschiedener Zusammensetzung und Konsistenz, Prozesswasser und Zusatzstoffen, z.B. Katalysatoren besteht. Das Prozessmedium liegt aufgrund seiner Zusammensetzung als Suspension oder als Schlamm vor, wobei Flüssigkeitsanteile mit Feststoffen gemischt sind. Der Füllgutanteil des Prozessmediums wird auch als Edukt betrachtet, da es ein fest-flüssig Gemisch bildet welches im Verlauf der hydrothermalen Karbonisierung in Karbonisierungsprodukte, umfassend verkohlte Biomasse umgewandelt wird. Die Karbonisierungsprodukte bilden einen verkohlten Teil des Prozessmediums, welcher eine ähnliche fest-flüssige Konsistenz hat, wie die Edukte, wobei die festen Bestandteile bestenfalls vollständig in Braunkohle umgesetzt wurden. The present application describes a hydrothermal Karbonisierungsanlage, comprising a multi-part reactor 1 in which the hydrothermal carbonization of a highly viscous and / or solid-laden process medium can be carried out efficiently and continuously. The highly viscous and / or solid-laden process medium comprises filling material which consists of raw biomass of various composition and consistency, process water and additives, e.g. Catalysts exists. Due to its composition, the process medium is present as a suspension or as sludge, with liquid fractions being mixed with solids. The content of contents of the process medium is also considered to be a starting material, since it forms a solid-liquid mixture which is converted in the course of the hydrothermal carbonation into carbonization products comprising charred biomass. The carbonation products form a charred portion of the process medium, which has a similar solid-liquid consistency to the starting materials, with the solid components being at best fully converted to brown coal.

[0018] Die Edukte werden in den Reaktor 1 der Karbonisierungsanlage eingeschleust, unter hohem Druck und erhöhter Temperatur, wie aus den Grundlagen der hydrothermalen Karbonisierung bekannt, verkohlt nach dem Vorgang als Karbonisierungsprodukte aus dem Reaktor 1 ausgeschleust. Das Ein- und Ausschleusen bzw. die Zu- und Abführung der Edukte und Karbonisierungsprodukte kann bei laufendem Betrieb des Karbonisierungsverfahrens portionsweise stattfinden, wobei der Karbonisierungsprozess nicht wesentlich gestört wird und keinesfalls unterbrochen wird und damit quasikontinuierlich ablaufen kann. The starting materials are introduced into the reactor 1 of the Karbonisierungsanlage, under high pressure and elevated temperature, as known from the basics of hydrothermal carbonization, charred after the process as Karbonisierungsprodukte discharged from the reactor 1. The introduction and removal or the supply and discharge of educts and Karbonisierungsprodukte can take place in portions during operation of the Karbonisierungsverfahrens, the Karbonisierungsprozess is not significantly disturbed and is not interrupted and thus can proceed quasi-continuously.

[0019] Der Reaktor 1 umfasst einen Aussenbehälter 10, welcher starr ausgebildet ist und als Druckbehälter dient. Der Aussenbehälter 10 ist auf einer Reaktorlagervorrichtung 2 um die Aussenbehälterlängsachse La rotierbar gelagert. Auf zwei Gestellen 20 sind Drehlager 21 angeordnet, sodass der Aussenbehälter 10 durch mindestens einen Rotationsantrieb 22 gesteuert rotierbar ist. Als Rotationsantrieb 22 dienen beispielsweise entsprechend dimensionierte Elektromotoren. Diese rotierbare Lagerung des Reaktors 1 dient der Unterstützung des Karbonisierungsprozesses, ist aber nicht zwingend notwendig. The reactor 1 comprises an outer container 10, which is rigid and serves as a pressure vessel. The outer container 10 is rotatably mounted on a reactor storage device 2 about the outer container longitudinal axis La. On two racks 20 pivot bearings 21 are arranged so that the outer container 10 is controlled by at least one rotary drive 22 rotatable. As a rotary drive 22, for example, suitably dimensioned electric motors. This rotatable storage of the reactor 1 is used to support the Karbonisierungsprozesses, but is not mandatory.

[0020] In der hier dargestellten Ausgestaltung weist der Aussenbehälter 10 einen Aussenbehältermantel 100 mit einem zylindrischen Mittelstück 1003 auf, welches von einem ebenen Basisboden 1001 durch einen Basisflansch 1002 lösbar abschliessbar und flüssigkeitsdicht und druckdicht verschlossen ist. Von der Seite des Basisbodens 1001 wird das Prozessmedium zu- und abgeführt. Auf der dem Basisboden 1001 gegenüberliegenden Seite des Aussenbehältermantels 100 wird das zylindrische Mittelstück 1003 durch einen gewölbt ausgeführten Deckelboden 1005 mittels Deckelbodenflansch 1004 lösbar flüssigkeits- und druckdicht verschlossen. Der Aussenbehälter 10 wird liegend gelagert, wobei die Aussenbehälterlängsachse La etwa horizontal zur Ebene des Untergrunds am Aufstellungsort verläuft. Der Aussenbehälter 10 ist lösbar verschliessbar und damit der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung durch den Aussenbehälter 10 im Reaktor 1 von der Umwelt abgeschlossen. In the embodiment shown here, the outer container 10 has an outer container shell 100 with a cylindrical centerpiece 1003, which is closed off by a base base 1001 by a base flange 1002 releasably lockable and liquid-tight and pressure-tight. From the base bottom 1001 side, the process medium is supplied and discharged. On the base bottom 1001 opposite side of the outer container shell 100, the cylindrical centerpiece 1003 is closed by a curved lid bottom 1005 executed by means of Deckelbodenflansch 1004 releasably liquid and pressure-tight. The outer container 10 is stored lying, wherein the outer container longitudinal axis La extends approximately horizontally to the level of the ground at the site. The outer container 10 is detachably closable and thus completed the process of hydrothermal carbonization through the outer container 10 in the reactor 1 from the environment.

[0021] Der Aussenbehälter 10 ist aus Stabilitätsgründen starr und bevorzugt aus Stahl hergestellt, wobei die Wanddicken so gewählt sind, dass auch Fluiddrücke von mehreren bar gefahrlos innerhalb des Aussenbehälters 10 ausbildbar sind, welche der Aussenbehälter 10 aushalten kann. Je nach geplanter Anlagengrösse und Menge der umzusetzenden Edukte wird die Grösse des Aussenbehälterinnenraums 103 gewählt. The outer container 10 is rigid for stability reasons and preferably made of steel, wherein the wall thicknesses are chosen so that even fluid pressures of several bar can be safely formed within the outer container 10, which the outer container 10 can withstand. Depending on the planned plant size and the amount of educts to be converted, the size of the outer container interior 103 is selected.

[0022] In dem Basisboden 1001 ist eine Einfülldurchführung 104 und eine Ausgabedurchführung 105 vollständig querend angeordnet, wodurch ein Zugang in den Aussenbehälter 10 von aussen bei ansonsten geschlossenem Aussenbehälter 10 ermöglicht ist. In Fig. 1b ist ein Rührwerkantriebsmittel 132 gezeigt, welches im Zusammenhang mit einer Rühr- und Fördereinrichtung noch erläutert wird. In the base bottom 1001 a filling passage 104 and an output passage 105 is arranged completely crossing, whereby access to the outer container 10 from the outside is possible with otherwise closed outer container 10. In Fig. 1b, a stirrer drive means 132 is shown, which will be explained in connection with a stirring and conveying device.

[0023] Fig. 2 zeigt einen Reaktor 1 mit einer möglichen Ausführungsform einer angeschlossenen Zu- und Abführvorrichtung 4. Auf die Reaktorlagervorrichtung 2 ist in dieser perspektivischen Ansicht verzichtet worden. Hier dargestellt weist die Ausführungsform der Zu-und Abführvorrichtung 4 einen Zuführzylinder 40 und einen Entnahmezylinder 41 auf, welche jeweils mit der Einfülldurchführung 104 und der Ausgabedurchführung 105 lösbar wirkverbindbar sind. Fig. 2 shows a reactor 1 with a possible embodiment of a connected feed and discharge device 4. On the reactor storage device 2 has been omitted in this perspective view. Shown here, the embodiment of the supply and discharge device 4, a feed cylinder 40 and a removal cylinder 41, which are releasably operatively connected respectively to the filling passage 104 and the output passage 105.

[0024] Zu Wartungszwecken kann die Zu- und Abführvorrichtung 4 vollständig von dem Reaktor 1 getrennt werden und im Betriebszustand entsprechend flüssigkeits- und druckdicht mit dem Reaktor 1 verbunden sein. Die Zu- und Abführvorrichtung 4 ist lösbar durch Flanschverbindungen am Reaktor 1 befestigt. Ein Vorrichtungslager 42 ist derart ausgeführt, dass die Zu- und Abführvorrichtung 4 relativ zum Reaktor 1 ausgerichtet gelagert wird. Da der hier erläuterte Reaktor 1 bevorzugt bei ablaufendem Karbonisierungsprozess um die Aussenbehälterlängsachse La rotiert wird, ist das Vorrichtungslager 42 so ausgestaltet, dass die Zu- und Abführvorrichtung 4 bei Rotation des Reaktors 1 um die Aussenbehälterlängsachse La bei angeschlossener Zu- und Abführvorrichtung 4 mit rotierbar ist. Um eine Rotation zu erleichtern, ist das Vorrichtungslager 42 höhenverstellbar ausgestattet. Ein Kraftregler kann die Höhe des Vorrichtungslagers 42 optimal einstellen, damit eine Rotation erreichbar ist. For maintenance purposes, the supply and discharge device 4 can be completely separated from the reactor 1 and be connected in the operating state according to liquid and pressure-tight with the reactor 1. The supply and discharge device 4 is releasably secured by flange on the reactor 1. A device bearing 42 is designed such that the supply and discharge device 4 is mounted relative to the reactor 1 aligned. Since the reactor 1 explained here is preferably rotated around the outer container longitudinal axis La during the course of the carbonization process, the device bearing 42 is designed such that the supply and discharge device 4 can be rotated during rotation of the reactor 1 about the outer container longitudinal axis La with the feed and discharge device 4 connected , To facilitate rotation, the device bearing 42 is height adjustable. A force regulator can optimally adjust the height of the device bearing 42 for rotation to be achievable.

[0025] Damit das Prozessmedium in Form der Edukte zuführbar und in Form der Karbonisierungsprodukte ein- bzw. abführbar ist, sind Antriebsmittel 43 an der Zu- und Abführvorrichtung 4 vorgesehen. Das Prozessmedium kann dadurch mit einer nicht dargestellten Steuerung kontrolliert transferiert werden. So that the process medium in the form of educts can be fed and discharged in the form of the carbonization products, drive means 43 are provided on the supply and discharge device 4. The process medium can thereby be transferred in a controlled manner with a control, not shown.

[0026] Wie in dem Horizontalschnitt durch den Reaktor 1 gemäss Fig. 4 gezeigt, ist innerhalb des Aussenbehälters 10 der erwähnte Karbonisierungsbehälter 11 vollständig eingelassen gelagert, wobei die Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp mit der Aussenbehälterlängsachse La zusammen fällt. Dieser Karbonisierungsbehälter 11 ist mit dem Einfüllkanal 1141 und dem Ausgabekanal 1142 fest mit dem Basisboden 1001 des Aussenbehälters 10 verbunden und damit in den Aussenbehältermantel 100 hineinragend relativ zum Aussenbehälter 10 unbewegbar gelagert. As shown in the horizontal section through the reactor 1 according to FIG. 4, within the outer container 10, the mentioned Karbonisierungsbehälter 11 is stored completely embedded, wherein the Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp coincides with the outer container longitudinal axis La together. This Karbonisierungsbehälter 11 is connected to the filling channel 1141 and the output channel 1142 fixed to the base bottom 1001 of the outer container 10 and thus immovably stored in the outer container shell 100 relative to the outer container 10.

[0027] Der Karbonisierungsbehälter 11 weist einen Karbonisierungsbehältermantel 111 auf, welcher im Betriebszustand von einem Fluid 3 vollständig umgeben bzw. umspült wird. Im Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 befindet sich im Betriebszustand das Prozessmedium 5 in den unterschiedlichen Zuständen. Der Karbonisierungsbehälter 11 umfasst einen zentralen Mantelabschnitt, welcher zwischen einem Deckelteil 1101 und einem Bodenteil 1105 angeordnet ist. Der zentrale Mantelabschnitt ist zylindrisch geformt ausgestaltet und der Deckelteil 1101 mittels Deckelflansch 1102 und der Bodenteil 1105 mittels Bodenflansch 1106 am zentralen Mantelabschnitt lösbar befestigt. Der gesamte Karbonisierungsbehälter 11 wird im Betriebszustand mit dem Prozessmedium 5 unter Druck beaufschlagt und ist entsprechend flüssigkeits- und druckdicht ausgeführt. The Karbonisierungsbehälter 11 has a Karbonisierungsbehältermantel 111, which is completely surrounded or lapped in the operating state of a fluid 3. In the interior of the Karbonisierungsbehälters 11 is in the operating state, the process medium 5 in the different states. The carbonizing container 11 includes a central shell portion which is disposed between a lid part 1101 and a bottom part 1105. The central shell portion is configured cylindrically shaped and the cover part 1101 by means of cover flange 1102 and the bottom part 1105 releasably secured by means of bottom flange 1106 on the central shell portion. The entire Karbonisierungsbehälter 11 is pressurized in the operating state with the process medium 5 under pressure and is carried out corresponding liquid and pressure-tight.

[0028] An den Bodenteil 1105 anschliessend ist ein Ausgabekanal 1142 angeschlossen, welcher aus dem Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 herausführt. Nach Einbau des Karbonisierungsbehälters 11 in den Aussenbehälter 10 ist der Ausgabekanal 1142 so angeordnet, dass er durch die Ausgabedurchführung 105 des Basisbodens 1001 geführt ist. Subsequently, an output channel 1142 is connected to the bottom part 1105, which leads out of the interior of the Karbonisierungsbehälters 11. After installing the carbonation container 11 in the outer container 10, the discharge channel 1142 is arranged so as to be guided by the discharge passage 105 of the base tray 1001.

[0029] Wie in Fig. 5a gezeigt ist ein Einfüllkanal 1141 an den Bodenteil 1105 angeschlossen, der entsprechend durch die Einfülldurchführung 104 im Basisboden 1001 des Aussenbehälters 10 durchführbar ist. Der Ausgabekanal 1142 und der Einfüllkanal 1141 sind durch den Basisboden 1001 hindurchragend unlösbar durch eine stoffschlüssige Schweissverbindung oder lösbar durch Flanschverbindungen am Basisboden 1001 befestigbar. Durch an den Einfüllkanal 1141 und den Ausgabekanal 1142 angeformte Befestigungsflansche 115 können die Kanäle 1141, 1142 mit der Zu- und Abführvorrichtung 4 verbunden werden, welche in den Fig. 5a und 5bder besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde. As shown in Fig. 5a, a filling channel 1141 is connected to the bottom part 1105, which is correspondingly feasible through the filling passage 104 in the base bottom 1001 of the outer container 10. The dispensing channel 1142 and the filling channel 1141 can be fastened by the base base 1001 so as to be unsolvable by means of a cohesive welded connection or detachable by means of flange connections to the base plate 1001. By fastening flanges 115 integrally formed on the filling channel 1141 and the outlet channel 1142, the channels 1141, 1142 can be connected to the supply and discharge device 4, which has been omitted in FIGS. 5a and 5b for the sake of clarity.

[0030] Im Betriebszustand wird das Prozessmedium 5 durch den Einfüllkanal 1141 in den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 eingefüllt und nach einer Verweil- bzw. Reaktionszeit durch den Ausgabekanal 1142 aus dem Karbonisierungsbehälter 11 ausgeschleust. Entsprechend sind Einfüll- und Ausgabekanal 1141, 1142 während des Betriebes nur zeitweise kontrolliert geöffnet, um die exotherme Reaktion der hydrothermalen Karbonisierung nur kurzzeitig zu beeinflussen. Damit wird der Innendruck und die Temperatur im Karbonisierungsbehälter 10 nur kurzzeitig gestört. In the operating state, the process medium 5 is filled through the filling channel 1141 in the interior of the Karbonisierungsbehälters 11 and discharged after a dwell or reaction time through the output channel 1142 from the Karbonisierungsbehälter 11. Accordingly, filling and dispensing channel 1141, 1142 are opened only temporarily controlled during operation in order to influence the exothermic reaction of the hydrothermal carbonization only briefly. Thus, the internal pressure and the temperature in the carbonation container 10 is only briefly disturbed.

[0031] Während im Karbonisierungsbehälter 11 die hydrothermale Karbonisierung unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck abläuft, umgibt das Fluid 3, welches insbesondere ein Thermoöl ist, den Karbonisierungsbehälter 11 innerhalb des geschlossenen Aussenbehältermantels 100. While in the carbonation 11, the hydrothermal carbonization proceeds under elevated temperature and elevated pressure, surrounds the fluid 3, which is in particular a thermal oil, the Karbonisierungsbehälter 11 within the closed outer container shell 100th

[0032] Das Thermoöl 3 dient bei der hydrothermalen Karbonisierung hier unter anderem als Wärmeübertragungsfluid. Ein am Aussenbehälter 10 angeordneter Beaufschlagungsstutzen 106 dient zur Befüllung und zur Beaufschlagung des Aussenbehälterinnenraums 103 mit dem Fluid 3. Am Beaufschlagungsstutzen 106 sind im Aussenbehälterinnenraum 103 spinnenartig verlegte Rohre 109 zur Strömungsführung des Thermoöl 3 vorgesehen. Mittels Entlüftungsstutzen 108 kann die Luft aus dem Aussenbehälterinnenraum 103 während der Befüllung abgelassen werden. Damit kann extern aufgeheiztes Thermoöl 3 aus einem Thermoöltank zugeführt werden, womit der Karbonisierungsbehälter 11 auf eine zur Karbonisierung notwendige Temperatur gebracht werden kann. Durch die Temperaturerhöhung des Thermoöls 3 wird die exotherme Reaktion gestartet und aufrechterhalten, da diese erst ab einer Mindesttemperatur stattfindet. Durch eine Messung der Temperatur und der Möglichkeit des Austausches des Fluids 3 kann die Temperatur im Karbonisierungsbehälter 11 gesteuert werden. The thermal oil 3 is used in the hydrothermal carbonization here, inter alia, as a heat transfer fluid. A supply nozzle 106 arranged on the outer container 10 is used for filling and pressurizing the outer container interior 103 with the fluid 3. At the supply nozzle 106, spidery-like tubes 109 are provided in the outer container interior 103 for the flow guidance of the thermal oil 3. By means of vent pipe 108, the air can be discharged from the outer container interior 103 during filling. Thus externally heated thermal oil 3 can be supplied from a thermal oil tank, whereby the Karbonisierungsbehälter 11 can be brought to a temperature necessary for carbonization. Due to the temperature increase of the thermal oil 3, the exothermic reaction is started and maintained, since this takes place only from a minimum temperature. By measuring the temperature and the possibility of exchanging the fluid 3, the temperature in the carbonation container 11 can be controlled.

[0033] Das Thermoöl im Aussenbehälter 10 und der Karbonisierungsbehälter 11 bilden einen Wärmeübertrager. Die hochviskosen feststoffbeladenen Edukte 5 und Produkte 5 im Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 geben ihre Wärme teilweise durch den Karbonisierungsbehältermantel 110 während der hydrothermalen Karbonisierung an das umgebende Thermoöl 3 ab. Das Thermoöl 3 umströmt den Karbonisierungsbehälter 11 und kann Wärme aufnehmen und abgeben. Sollte der Karbonisierungsbehälter 11 abgekühlt werden, kann entsprechend überschüssige Wärmeenergie mittels Thermoöl 3 extern genutzt werden. The thermal oil in the outer container 10 and the Karbonisierungsbehälter 11 form a heat exchanger. The high-viscosity solids-laden educts 5 and products 5 in the interior of the carbonation container 11 release their heat partly through the Karbonisierungsbehältermantel 110 during the hydrothermal carbonization to the surrounding thermal oil 3 from. The thermal oil 3 flows around the Karbonisierungsbehälter 11 and can absorb and release heat. If the Karbonisierungsbehälter 11 are cooled, according to excess heat energy can be used externally by means of thermal oil 3.

[0034] Um den Durchgang des Prozessmediums 5 durch den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 zu gewährleisten ist eine Rühr- und Fördereinrichtung umfassend ein Rührwerk 13 den Innenraum mindestens teilweise querend angeordnet. Im Betrieb kann mittels Rührwerk 13 eine ständige Durchmischung des Prozessemediums 5, der Edukte und Karbonisierungsprodukte von aussen gesteuert stattfinden. Das Rührwerk 13 dient auch als Fördereinrichtung des Prozessmediums 5. Das Rührwerk 13 kann auf unterschiedliche Arten ausgeführt sein. Rührwerkantriebsmittel 132 sind vorgesehen, um das Rührwerk 13 von aussen gesteuert in Betrieb zu nehmen. Durch eine Antriebsdurchführung 107 im Aussenbehälter 10 und eine querende Antriebsvorrichtung 119 welche bis zum Rührwerk 13 im Karbonisierungsbehälter 11 führt, wird das Rührwerk 13 gesteuert angetrieben. Da der Karbonisierungsbehälter 11 mehrteilig ausgebildet ist kann das Rührwerk 13 einfach in den Karbonisierungsbehälter 11 eingebracht, dort drehbar mittels Rührwerklager 133 gelagert befestigt und von ausserhalb des Reaktors 1 gesteuert betätigt werden. Das Rührwerk 13 ist hier mit einem Reibradantrieb ausgestattet, was in Fig. 5beingekreist dargestellt ist. Am Rührwerk 13 sind Blätter als Stromstörer und/oder zur Unterstützung der axialen Förderung angeordnet. In order to ensure the passage of the process medium 5 through the interior of the Karbonisierungsbehälters 11 is a stirring and conveying device comprising an agitator 13, the interior at least partially arranged transversely. In operation, by means of agitator 13, a continuous mixing of the process medium 5, the educts and Karbonisierungsprodukte controlled from the outside take place. The agitator 13 also serves as a conveying device of the process medium 5. The agitator 13 can be designed in different ways. Agitator drive means 132 are provided to operate the agitator 13 from the outside in operation. By a drive bushing 107 in the outer container 10 and a transverse drive device 119 which leads to the agitator 13 in the Karbonisierungsbehälter 11, the agitator 13 is driven driven. Since the Karbonisierungsbehälter 11 is formed of several parts, the agitator 13 can be easily inserted into the Karbonisierungsbehälter 11, rotatably mounted there by means of agitator bearing 133 and actuated controlled from outside the reactor 1. The agitator 13 is here equipped with a friction wheel, which is shown in Fig. 5beingekreist. At the agitator 13 leaves are arranged as baffles and / or to support the axial promotion.

[0035] Der Karbonisierungsbehälter 11 und das darin befindliche Rührwerk 13 sind so ausgebildet, dass das Prozessmedium 5, welches Biomasse in Form von Klärschlamm und Grüngutabfall umfasst, während des Karbonisierungsprozesses förderbar ist. Die Biomasse wird vor der Zuführung in den Reaktor extern zerkleinert, es verbleiben aber weiterhin Feststoffe mit einer maximalen Stückgrösse von 2,5cm x 2,5cm x 2,5cm als Teil des Prozessmediums 5 vorhanden. Durch diese Feststoffbeladung werden an den Karbonisierungsbehälter 11 und das Rührwerk 13 spezielle Anforderungen gestellt. The Karbonisierungsbehälter 11 and the agitator 13 therein are designed so that the process medium 5, which comprises biomass in the form of sewage sludge and green waste, during the Karbonisierungsprozesses can be conveyed. The biomass is comminuted externally before being fed into the reactor, but solids with a maximum piece size of 2.5 cm × 2.5 cm × 2.5 cm remain as part of the process medium 5. By this solid loading 13 special requirements are placed on the Karbonisierungsbehälter 11 and the agitator.

[0036] Dadurch, dass der Aussenbehälter 10 und der Karbonisierungsbehälter 11 jeweils mehrteilig ausgebildet sind, ist ein einfacher Zusammenbau des Reaktors 1 und damit der gesamten Anlage am Aufstellungsort möglich. Vor allem sind auch Wartungsarbeiten ohne grössere Mühen durchführbar, da kein Mannloch vorgesehen sein muss, um Zugang zu den Behältern 10, 11 zu haben. Characterized in that the outer container 10 and the Karbonisierungsbehälter 11 are each formed in several parts, a simple assembly of the reactor 1 and thus the entire system at the site is possible. Above all, maintenance work can be carried out without great effort, since no manhole must be provided in order to have access to the containers 10, 11.

[0037] Alle Wände und Bauteile, die mit dem Prozessmedium 5 direkt in Kontakt kommen, sind aus säurebeständigem Material hergestellt. Hier sind diese Teile in Edelstahl ausgeführt. All walls and components which come into direct contact with the process medium 5 are made of acid-resistant material. Here these parts are made of stainless steel.

[0038] Wie Fig. 5a entnehmbar ist, ist ein Wärmeübertragungskanal 116 den Karbonisierungsbehälter 11 zentrisch und vollständig querend, angeordnet, bzw. aus dem Karbonisierungsbehälterhohlvolumen ausgespart. Das den Karbonisierungsbehälter 11 umgebende Fluid 3 bzw. Thermoöl 3 umströmt die Aussenwände des zentralen Mantelabschnittes, des Bodenteiles 1105 und des Deckelteils 1101 des Karbonisierungsbehälters 11. Durch die Ausgestaltung des Wärmeübertragungskanals 116, umströmt das Thermoöl 3 zusätzlich die Wände des Wärmeübertragungskanals 116 im Zentrum des Karbonisierungsbehälters 11. Der Innenraum des Wärmeübertragungskanals 116 ist dabei vom Prozessmedium 5 vollständig getrennt. Wärmeenergie wird durch die Wände des Wärmeübertragungskanals 116 indirekt auf das Prozessmedium 5 und in umgekehrter Richtung übertragen. Entsprechend nimmt das im Innenraum des Wärmeübertragungskanals 116 zirkulierende Thermoöl 3 Wärme auf oder gibt diese ab. As can be seen in Fig. 5a, a heat transfer channel 116 is the Karbonisierungsbehälter 11 centric and completely crossing, arranged, or recessed from the Karbonisierungsbehälter hollow volume. The fluid 3 or thermal oil 3 surrounding the carbonation container 11 flows around the outer walls of the central shell section, the bottom part 1105 and the cover part 1101 of the carbonation tank 11. The design of the heat transfer channel 116 additionally surrounds the walls of the heat transfer channel 116 in the center of the carbonation tank 11. The interior of the heat transfer channel 116 is completely separated from the process medium 5. Heat energy is transferred through the walls of the heat transfer channel 116 indirectly to the process medium 5 and in the reverse direction. Accordingly, the thermal oil circulating in the interior of the heat transfer passage 116 absorbs or gives off heat.

[0039] Der Wärmeübertragungskanal 116 weist einen Einlass 1161 auf, welcher dem Bodenteil 1105 des Karbonisierungsbehälters 11 zugewandt ist. Das Thermoöl 3 kann den Bodenteil 1105 im Bereich des Einfüllkanals 1141 und des Ausgabekanals 1142 umströmen. Ebenso kann das Thermoöl 3 vom Einlass 1161 bis zu einem Auslass 1162, der dem Deckelteil 1101 zugewandt ist, durch den Wärmeübertragungskanal 116 strömen. Hier sind die Wände des Wärmeübertragungskanals 116 eben, parallel zueinander und etwa parallel zu den Aussenwänden des Karbonisierungsbehälter 11 und konzentrisch zur Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp angeordnet. Damit ist ein Wärmeübertragungskanal 116 mit konzentrischen Wänden das Zentrum des Karbonisierungsbehälters 11 querend geschaffen. Auf dem Weg zwischen Einlass 1161 und Auslass 1162 wird von den Wänden des Wärmeübertragungskanals 116, die im Inneren mit reagierendem Prozessmedium 5 in Kontakt kommen, Wärme auf das zirkulierende Thermoöl 3 übertragen. The heat transfer channel 116 has an inlet 1161, which faces the bottom part 1105 of the Karbonisierungsbehälters 11. The thermal oil 3 can flow around the bottom part 1105 in the region of the filling channel 1141 and the outlet channel 1142. Also, the thermal oil 3 may flow from the inlet 1161 to an outlet 1162 facing the lid member 1101 through the heat transfer passage 116. Here, the walls of the heat transfer channel 116 are flat, parallel to each other and approximately parallel to the outer walls of Karbonisierungsbehälter 11 and concentric with the Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp arranged. Thus, a heat transfer channel 116 is provided with concentric walls crossing the center of the Karbonisierungsbehälters 11. On the way between inlet 1161 and outlet 1162, heat is transferred to the circulating thermal oil 3 from the walls of the heat transfer channel 116, which come in contact with reactive process medium 5 inside.

[0040] Der Durchmesser und/oder die Querschnittsfläche des Wärmeübertragungskanals 116 sind auf der gesamten Länge I des Wärmeübertragungskanals 116 mindestens annähernd konstant gewählt. Möglich ist aber auch eine Ausgestaltung mit Querschnittsflächen, die im Verlauf des Wärmeübertragungskanals variierende Grössen aufweisen, oder andere Mittel im Bereich der Wände des Wärmeübertragungskanals 116, welche die aktive Oberfläche vergrössern. Dies könnten ausgeformte Rippen auf der Oberfläche der Wände sein, die die Wärmeübertragung optimieren. The diameter and / or the cross-sectional area of the heat transfer channel 116 are selected to be at least approximately constant over the entire length l of the heat transfer channel 116. However, it is also possible to have an embodiment with cross-sectional areas that have varying sizes in the course of the heat transfer channel, or other means in the area of the walls of the heat transfer channel 116, which enlarge the active surface area. These could be shaped ribs on the surface of the walls that optimize heat transfer.

[0041] Der Durchmesser des Wärmeübertragungskanals 116 ist hier so gross gewählt, dass er etwa ein Fünftel bis ein Viertel des Durchmessers des gesamten Karbonisierungsbehälters 11 bzw. des Karbonisierungsbehältermantels 110 beträgt. Damit ist gewährleistet, dass noch genügend viel Prozessmedium 5 durch den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 transportierbar ist und ausreichend viel Thermoöl 3 durch den Innenraum des Wärmeübertragungskanals 116 zur ausreichenden Wärmeübertragung strömen kann. The diameter of the heat transfer channel 116 is here chosen so large that it is about one fifth to one quarter of the diameter of the entire Karbonisierungsbehälters 11 and the Karbonisierungsbehältermantels 110. This ensures that a sufficient amount of process medium 5 is still transportable through the interior of the Karbonisierungsbehälters 11 and sufficient amount of thermal oil 3 can flow through the interior of the heat transfer channel 116 for sufficient heat transfer.

[0042] Der Wärmeübertragungskanal 116 kann den Karbonisierungsbehälter 11 vollständig querend ausgestaltet sein, wobei die Längsachse des Wärmeübertragungskanals 116 auch geringfügig von der Richtung der Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp abweichend angeordnet sein kann. Da auch ein Karbonisierungsbehälter 11 mit einem Wärmeübertragungskanal 116 senkrecht zur Richtung der Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp einfach herstellbar ist, wäre auch eine solche Gestaltung möglich. The heat transfer channel 116 may be configured completely crossing the Karbonisierungsbehälter 11, wherein the longitudinal axis of the heat transfer channel 116 may also be arranged slightly different from the direction of the Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp. Since a Karbonisierungsbehälter 11 with a heat transfer channel 116 perpendicular to the direction of Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp is easy to produce, such a design would be possible.

[0043] Es muss in jedem Fall möglich sein, dass das Thermoöl 3 vollständig durch den Wärmeübertragungskanal 116 strömen und damit den Karbonisierungsbehälter 11 queren und umgebend zirkulieren kann. Dann kann die zusätzlich erreichte Wärmeübertragungsoberfläche des Wärmeübertragungskanals 116 optimal genutzt werden. It must be possible in any case that the thermal oil 3 completely flow through the heat transfer channel 116 and thus can cross the Karbonisierungsbehälter 11 and circulate surrounding. Then, the additionally achieved heat transfer surface of the heat transfer channel 116 can be optimally utilized.

[0044] Wenn in einem Karbonisierungsbehälter 11 ein Wärmeübertragungskanal 116 angeordnet ist, muss das Rührwerk 13 entsprechend angepasst sein. Hier ist das Rührwerk 13 mit einer Rührwerkwand rohrförmig als hohlzylindrischer Körper ausgestaltet, welcher innerhalb des Karbonisierungsbehälters 11 rotierbar um eine Förderlängsachse anordbar ist. Die Rührwerkwand bildet eine vollständig geschlossene Zylinderfläche. Im Gegensatz zu Rührwerken des Stands der Technik ist das Rührwerk 13 ohne eine zentrische Welle ausgebildet und bildet einen stabilen hohlzylindrischen Körper, dessen Grösse auf den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 angepasst ist, sodass die Rührwerkwand mindestens annährend parallel zum Karbonisierungsbehältermantel 110 angeordnet ist. If a heat transfer channel 116 is arranged in a carbonation container 11, the agitator 13 must be adapted accordingly. Here, the agitator 13 is designed with a Rührwerkwand tubular as a hollow cylindrical body which is rotatable about a conveying longitudinal axis within the Karbonisierungsbehälters 11 can be arranged. The agitator wall forms a completely closed cylindrical surface. In contrast to agitators of the prior art, the agitator 13 is formed without a centric shaft and forms a stable hollow cylindrical body whose size is adapted to the interior of the Karbonisierungsbehälters 11, so that the agitator wall is at least approximately parallel to the Karbonisierungsbehältermantel 110.

[0045] Es ist eine innere Förderkammer gebildet, welche konzentrisch zur Längsachse verläuft und in welcher das Prozessmedium 5 parallel zum Wärmeübertragungskanal 116 durch Innenblätter bewegt wird. Durch diese innere Förderkammer wird das Prozessmedium von der Einlassseite des Karbonisierungsbehälters 11 weg befördert. Auf seinem Weg kann das Prozessmedium 5 durch geringen Abstand zum Wärmeübertragungskanal 116 optimal aufgeheizt werden, wodurch die Karbonisierungsreaktion in Gang gebracht wird. An inner delivery chamber is formed, which runs concentrically to the longitudinal axis and in which the process medium 5 is moved parallel to the heat transfer channel 116 by inner leaves. Through this inner delivery chamber, the process medium is conveyed away from the inlet side of the Karbonisierungsbehälters 11. On its way, the process medium 5 can be optimally heated by a small distance to the heat transfer channel 116, whereby the Karbonisierungsreaktion is started.

[0046] Im Bereich des Deckelteils 1101 des Karbonisierungsbehälters 11 wird das Prozessmedium 5 in einem Umlenkabschnitt umgelenkt und gelangt in eine konzentrische äussere Förderkammer, die zwischen Rührwerkwand und Innenwand des Karbonisierungsbehälters 11 gebildet ist. Durch die Anordnung von Aussenblättern an der Aussenfläche der Rührwerkwand wird das Prozessmedium 5 konzentrisch in Richtung des Ausgabekanals 1142 im Bodenflansch 1106 gefördert. Dadurch, dass Prozessmedium 5 nahe entlang der Innenwand des Karbonisierungsbehälters 11 geführt wird, kann eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen stark aufgeheiztem Prozessmedium 5 und der Wand des Karbonisierungsbehälters 11 bzw. dem Thermoöl 3, welches diese Wand umspült, stattfinden. In the region of the cover part 1101 of the Karbonisierungsbehälters 11, the process medium 5 is deflected in a deflection section and enters a concentric outer delivery chamber, which is formed between agitator wall and inner wall of the Karbonisierungsbehälters 11. Due to the arrangement of outer sheets on the outer surface of the agitator wall, the process medium 5 is conveyed concentrically in the direction of the discharge channel 1142 in the bottom flange 1106. The fact that process medium 5 is guided close to the inner wall of the Karbonisierungsbehälters 11, an improved heat transfer between highly heated process medium 5 and the wall of the Karbonisierungsbehälters 11 and the thermal oil 3, which surrounds this wall, take place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0047] <tb>1<sep>Reaktor <tb><sep>10 <sep>Aussenbehälter (starr, als Druckbehälter, Lagerbehälter, auch kugelförmig möglich) <tb><sep><sep>100<sep>Aussenbehältermantel <tb><sep><sep><sep>1001 <sep>Basisboden <tb><sep><sep><sep>1002 <sep>Basisflansch <tb><sep><sep><sep>1003 <sep>zylindrisches Mittelstück <tb><sep><sep><sep>1004 <sep>Deckelbodenflansch <tb><sep><sep><sep>1005<sep>Deckelboden (gewölbt, z.B. torisphärisch) <tb><sep><sep>103<sep>Aussenbehälterinnenraum <tb><sep><sep>104<sep>Einfülldurchführung <tb><sep><sep>105<sep>Ausgabedurchführung <tb><sep><sep>106 <sep>Beaufschlagungsstutzen <tb><sep><sep>107<sep>Antriebsdurchführung <tb><sep><sep>108<sep>Entlüftungsstutzen <tb><sep><sep>109<sep>Rohre <tb><sep><sep>La<sep>Aussenbehälterlängsachse <tb><sep>11<sep>KarbonisierungsbehäIter <tb><sep><sep>110<sep>KarbonisierungsbehäItermantel (mindestens zweiteilig, hier dreiteilig, glockenförmig) <tb><sep><sep><sep>1101<sep>Deckelteil (gewölbt) <tb><sep><sep><sep>1102<sep>Deckelflansch zentraler (zylindrischer) Mantelabschnitt <tb><sep><sep><sep>1103<sep>erster Mantelteil <tb><sep><sep><sep>1104<sep>zweiter Mantelteil <tb><sep><sep><sep>1105<sep>Bodenteil <tb><sep><sep><sep>1106<sep>Bodenflansch <tb><sep><sep><sep>1141<sep>Einfüllkanal <tb><sep><sep><sep>1142<sep>Ausgabekanal <tb><sep><sep>115<sep>Befestigungsflansch (Karbonisierungsbehälter an Basisboden) <tb><sep><sep>116<sep>Wärmeübertragungskanal (längenvariabel, vollständig querend) <tb><sep><sep><sep>1161<sep>Einlass <tb><sep><sep><sep>1162 <sep>Auslass <tb><sep><sep>119<sep>Antriebsvorrichtung <tb><sep><sep>120<sep>Karbonisierungsbehälterlager <tb><sep><sep>Lp<sep>Karbonisierungsbehälterlängsachse <tb><sep>13<sep>Rührwerk <tb><sep><sep>132<sep>Rührwerkantriebsmittel <tb>2<sep>Reaktorlagervorrichtung <tb><sep>20<sep>Gestell <tb><sep>21<sep>Drehlager <tb><sep>22<sep>Rotationsantrieb <tb>3<sep>Fluid <tb>4<sep>Zu- und Abführvorrichtung <tb><sep>40<sep>Zuführzylinder <tb><sep>41<sep>Entnahmezylinder <tb><sep>42<sep>Vorrichtungslager (rotierbar) <tb><sep>43<sep>Antriebsmittel <tb>5<sep>Prozessmedium (hochviskos und feststoffbeladen) <tb><sep>Füllgut/Edute/Karbonisierungsprodukte/jeweils mit Prozesswasser[0047] <Tb> 1 <sep> reactor <tb> <sep> 10 <sep> External container (rigid, as pressure vessel, storage container, also spherical possible) <Tb> <sep> <sep> 100 <sep> outer container cladding <tb> <sep> <sep> <sep> 1001 <sep> Base Floor <tb> <sep> <sep> <sep> 1002 <sep> Base flange <tb> <sep> <sep> <sep> 1003 <sep> cylindrical center piece <tb> <sep> <sep> <sep> 1004 <sep> Lid base flange <tb> <sep> <sep> <sep> 1005 <sep> Lid base (curved, e.g., torispheric) <Tb> <sep> <sep> 103 <sep> Foreign container interior <Tb> <sep> <sep> 104 <sep> Einfülldurchführung <Tb> <sep> <sep> 105 <sep> Output implementation <tb> <sep> <sep> 106 <sep> Bypass Socket <Tb> <sep> <sep> 107 <sep> Drive Through <Tb> <sep> <sep> 108 <sep> vent connection <Tb> <sep> <sep> 109 <sep> Pipes <Tb> <sep> <sep> La <sep> outer container longitudinal axis <Tb> <sep> 11 <sep> KarbonisierungsbehäIter <tb> <sep> <sep> 110 <sep> KarbonisierungsbehäImantel (at least two parts, here three parts, bell-shaped) <tb> <sep> <sep> <sep> 1101 <sep> Cover part (curved) <tb> <sep> <sep> <sep> 1102 <sep> Cover flange central (cylindrical) shell section <tb> <sep> <sep> <sep> 1103 <sep> first shell part <tb> <sep> <sep> <sep> 1104 <sep> second shell part <Tb> <sep> <sep> <sep> 1105 <sep> base part <Tb> <sep> <sep> <sep> 1106 <sep> bottom flange <Tb> <sep> <sep> <sep> 1141 <sep> launder <Tb> <sep> <sep> <sep> 1142 <sep> Output channel <tb> <sep> <sep> 115 <sep> Mounting flange (carbonation tank on base floor) <tb> <sep> <sep> 116 <sep> Heat transfer channel (variable in length, fully traversing) <Tb> <sep> <sep> <sep> 1161 <sep> inlet <tb> <sep> <sep> <sep> 1162 <sep> Outlet <Tb> <sep> <sep> 119 <sep> Gear <Tb> <sep> <sep> 120 <sep> Karbonisierungsbehälterlager <Tb> <sep> <sep> Lp <sep> Karbonisierungsbehälterlängsachse <Tb> <sep> 13 <sep> agitator <Tb> <sep> <sep> 132 <sep> Rührwerkantriebsmittel <Tb> 2 <sep> reactor storage device <Tb> <sep> 20 <sep> frame <Tb> <sep> 21 <sep> pivot <Tb> <sep> 22 <sep> rotary drive <Tb> 3 <sep> Fluid <tb> 4 <sep> Supply and discharge device <Tb> <sep> 40 <sep> feed cylinder <Tb> <sep> 41 <sep> sampling cylinder <tb> <sep> 42 <sep> Device Bearing (rotatable) <Tb> <sep> 43 <sep> drive means <tb> 5 <sep> process medium (highly viscous and solids laden) <tb> <sep> Fillings / eduts / carbonation products / each with process water

Claims (7)

1. Karbonisierungsbehälter (11) umfassend ein, von einem Karbonisierungsbehältermantel (110) umschlossenes Karbonisierungsbehälterhohlvolumen zur hydrothermalen Karbonisierung eines hochviskosen und/oder feststoffbeladenen Prozessmediums (5), wobei der Karbonisierungsbehältermantel (110) in einem Fluid (3) lagerbar ist, wobei Prozessmedium (5) und Fluid (3) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungskanal (116) den Karbonisierungsbehälter (11) vollständig querend, von einem Einlass (1161) bis zu einem Auslass (1162) verlaufend angeordnet ist, wobei der Innenraum des Wärmeübertragungskanals (116) vollständig mittels Wänden des Wärmeübertragungskanals (116) von eingefülltem Prozessmedium (5) trennbar und vom Fluid (3) durchströmbar ist.A carbonator vessel (11) comprising a carbonization vessel cavity volume enclosed by a carbonation vessel shell (110) for hydrothermal carbonation of a high viscosity and / or solids loaded process medium (5), wherein the carbonation vessel shell (110) is storable in a fluid (3), wherein process medium (5 ) and fluid (3) are separated from each other, characterized in that a heat transfer channel (116) is arranged to completely cross the carbonation container (11), from an inlet (1161) to an outlet (1162), the interior of the heat transfer channel (11) 116) completely by means of walls of the heat transfer channel (116) of filled process medium (5) separable and the fluid (3) can be flowed through. 2. Karbonisierungsbehälter (11) nach Anspruch 1, wobei der Wärmeübertragungskanal (116) mindestens annähernd zentrisch durch den Karbonisierungsbehälter (11) verlaufend angeordnet ist.2. Karbonisierungsbehälter (11) according to claim 1, wherein the heat transfer channel (116) is arranged at least approximately centrally through the Karbonisierungsbehälter (11) extending. 3. Karbonisierungsbehälter (11) nach Anspruch 2, wobei die Wände des Wärmeübertragungskanals (116) konzentrisch zur Karbonisierungsbehälterlängsachse (Lp) verlaufen.A carbonator vessel (11) according to claim 2, wherein the walls of the heat transfer passage (116) are concentric with the carbonization vessel longitudinal axis (Lp). 4. Karbonisierungsbehälter (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser und/oder die Querschnittsfläche des Wärmeübertragungskanals (116) auf seiner gesamten Länge (I) mindestens annähernd konstant bleibt.4. carbonization container (11) according to any one of the preceding claims, wherein the diameter and / or the cross-sectional area of the heat transfer channel (116) remains at least approximately constant over its entire length (I). 5. Karbonisierungsbehälter (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Querschnittsfläche des Wärmeübertragungskanals (116) im Verlauf des Wärmeübertragungskanals (116) variiert oder Mittel im Bereich der Wände des Wärmeübertragungskanals (116) vorgesehen sind, welche die aktive Oberfläche vergrössern.A carbonator vessel (11) according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional area of the heat transfer passage (116) varies along the path of the heat transfer passage (116) or means are provided in the area of the walls of the heat transfer passage (116) enlarging the active area. 6. Karbonisierungsbehälter (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der maximale Durchmesser des Wärmeübertragungskanals (116) etwa ein Fünftel bis ein Viertel des Durchmessers des Karbonisierungsbehälters (11) beträgt.A carbonator vessel (11) according to any one of the preceding claims, wherein the maximum diameter of the heat transfer passage (116) is about one fifth to one quarter the diameter of the carbonation vessel (11). 7. Reaktor (1), umfassend einen Karbonisierungsbehälter (11) mit einem vollständig querenden Wärmeübertragungskanal (116) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.7. reactor (1) comprising a Karbonisierungsbehälter (11) with a completely crossing heat transfer channel (116) according to one of the preceding claims.
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