CN116137868A - 用于生物质超临界水热气化的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在无氧条件下超临界水热气化水性多组分混合物的反应器1。本发明还涉及一种用于操作该反应器1的系统，一种操作该反应器1的方法，以及该反应器1的用途。根据本发明的反应器1与许多现有系统兼容，结构紧凑，可被设置为易于使用，并能经济地制造和操作。因此，根据本发明的反应器1首次实现了生物质、污水污泥和其他有机废物在超临界水中的水热气化的多样化商业使用。

Description

用于生物质超临界水热气化的反应器

本发明涉及一种在无氧条件下超临界水热气化水性多组分混合物的反应器。本发明的另一个目的是提供一种操作该反应器的系统、一种操作该反应器的方法、以及该反应器的用途。根据本发明的反应器与许多现有的系统兼容，结构紧凑，可以全盘设计地提供，并能以低成本制造和操作。因此，根据本发明的反应器首次实现了生物质、污泥和其他有机废物在超临界水中的水热气化的多种商业用途。

通过对工艺参数的适当选择，可以在不添加催化剂和无氧的情况下，在压力≥25兆帕和温度为600至700摄氏度的超临界水中，通过超临界水热气化法从生物质和有机废物中生产能源载体氢气和甲烷。用作反应物的生物质或有机废物通常是成分未知的多组分混合物。除了各种不同的有机化合物外，生物质或有机废物还包括其他有价值的材料，如金属、金属盐和沙子等无机化合物。在超临界水热气化之前，将存在于水性多组分混合物中的有价值材料从水性生物质中分离出来是很有利的。这一点在WO2019/020209中是已知的。

用于超临界水热气化的反应器在DE20220307U1，DE29719196U1,DE29913370U1,DE10217165A1,DE102005037469A1,DE102006044116B3,DE102008028788A1中公开。

由于高压、高温和使用的反应物，对生物质超临界水热气化的反应器的工艺条件和要求很高。因此，用于超临界水热气化的反应器必须进行专门的改造和/或定期更新或清洗。超临界水热气化的高温促进了反应器的腐蚀过程。因此，反应器的材料必须是耐高温、耐腐蚀和耐压的。耐高温和耐腐蚀的材料是已知的。然而，这些材料在≥600摄氏度的相关温度范围内是不耐压的。

US 2009/127209 A1公开了一种反应器，用于在压力高于22.1兆帕和温度高于374摄氏度的情况下，加入氧化剂，最好是空气，对水性废物材料进行水热氧化。该反应器包括一个耐腐蚀的内壳、外壳和壳之间的压力水，一个连接在反应器底部的搅拌涡轮，其中心轴和多个叶片在反应器的整个长度上延伸到内壳的所有部分。在反应器出口处有一个与热交换器相连的过滤装置。

超临界水热气化生物质的另一个问题是，加热会改变所含盐类的溶解度，这些盐类会在超临界水中沉淀或析出，堵塞反应器。

CN 102503013还公开了一种用于废旧材料水热氧化的反应器，该反应器具有一个内部耐腐蚀的壳体和一个外部耐压的壳体，壳体之间有水，在内部壳体内有一个加热丝和一个用于分离固体的水力旋流器，一个用于盐水的出口和一个异性催化剂，水力旋流器位于异性催化剂的上游，用于在氧化之前分离盐类。

上述反应器不适合超临界水热气化，水热气化是在600至700摄氏度的温度下进行的，因为这些反应器在流经反应器的水性生物质中无法达到这些温度。水热氧化的另一个缺点是必须在反应器中使用催化剂，这些催化剂很容易活性减弱，因此必须经常更换。另外，在已知的反应器中，无机成分的分离是不完全的，或者只发生在水热转化之后。与无氧条件下的超临界水热气化相比，水热氧化法从有机化合物中产生的合成气体主要由氢气、甲烷、二氧化碳和水组成，而水热氧化法产生的合成气体则含有大量的一氧化碳(CO)。

DE102018104595A1公开了在具有内容器和外容器的反应器中进行超临界水热气化，内容器是耐温耐腐蚀的，外容器是耐压的。DE102018104595A1公开了使用镍基合金作为内容器，并在容器之间有压缩到气化压力的气体，这样内容器就不会受到压力差的影响。DE102018104595A1中公开的反应器在水热气化之前放弃了盐的分离，所以反应器很快就会被堵塞，从而无法使用。

WO2019/020209和DE21201800266公开了在无氧条件下对生物质进行超临界水热气化的装置，其中在超临界水热气化之前，通过将压缩的生物质加热到高达550摄氏度，使无机成分完全分离，从而在随后的超临界水热气化过程中，固体和盐类不能阻塞反应器。然而，WO2019/020209和DE21201800266所要求的装置并不适合紧凑型设计。

对在超临界水中水热气化生物质的反应器的这些多重要求，迄今阻碍了该技术在商业上用于从水性有机废物中回收可回收材料以及用于能源生产。

本发明的任务是提供一种用于生物质超临界水热气化的反应器，该反应器不存在上述缺点，因此能够使生物质和有机废弃物的超临界水热气化技术得到广泛的商业应用。

根据本发明的反应器1解决了这一任务。

本发明的目的是一种反应器1，用于在无氧条件下将水性多组分混合物压缩到25至35兆帕的超临界水热气化，包括压力密封的内壳2。在内壳2内有分离区3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出可回收材料。在内壳2内有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，最好包括一个或多个加热装置。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。

根据本发明的反应器1价格低廉，可以紧凑地建造，并可随时运输到使用地点进行操作。这使得根据本发明的反应器1能够被用于各种废物处理、水处理和能源供应工厂。

根据本发明的反应器1适用于在无氧条件下对压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物进行超临界水热气化。当反应器1按预期操作时，压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物在反应器1中被加热到最高700摄氏度。内壳2在布置在反应器1内部的分离区3、加热区4和停留区5与内壳2外的区域之间形成一个二维的、完整的或广泛的边界。根据本发明，反应器1的内壳2形成一个压力空间(＝第一压力空间15)。第一压力空间15可以以压力密封的方式进行密封。因此，在分离区3、加热区4和停留区5的第一压力空间15内保持25至35兆帕的压力，即在加热压缩的水性多组分混合物、从压缩的水性多组分混合物中分离可回收材料以及进一步加热压缩的水性多组分混合物直至超临界水热气化期间和超临界水热气化之后。为了保持内壳2内的压力，内壳2能够以压力密封的方式进行密封。内壳2将第一压力空间15封闭在内壳2内。反应器1内的第一压力空间15包括分离区3、加热区4和停留区5，它们相互连接。

可压紧密封是指当内壳2被压紧密封时，内壳2中保持25至35兆帕的设定压力。内壳2可以完全封闭分离区3、加热区4和停留区5。可压紧密封意味着内壳2可以包括开口或可以打开。例如，可加压密闭的内壳2可以包括一个或多个与外部的连接，例如开口，例如管路14的开口，其中开口和管路14的开口以可加压密闭的方式相互连接。在根据本发明的反应器1中，所有与外部的连接都以这样的方式与内壳2连接，即该连接可以以压力密闭的方式关闭。内壳2的开口和/或管路14的开口可以以压力密封的方式关闭，例如，通过阀门。在特殊的实施方案中，可压紧密封的内壳2是一个压紧密封的内壳2。

在特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个围绕内壳2的外壳6。在反应器1包括内壳2和外壳6的优选实施方案中，外壳6形成了第二压力空间16，因为外壳6在内壳2和外部之间形成了平面的和完整的或广泛的边界。在反应器1的特别优选实施方案中，外壳6是一个可以以压力密闭方式密封的外壳6。外壳6可以完全包围内壳2。优选的是，外壳6包括一个或多个与外部的连接，例如开口或管路14的开口。在反应器1的优选实施方案中，所有与外部的连接都与外壳6相连，从而使连接可以以压力密封的方式进行。

本发明的目的是一种反应器1，用于在无氧条件下将水性多组分混合物压缩到25至35兆帕的超临界水热气化，包括一个压力密封的内壳2。在内壳2内有分离区3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出可回收材料。在内壳2内有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，最好包括一个或多个加热装置。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在其他实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，但没有外壳6。在反应器1不包括外壳6的情况下，内壳2与反应器1的内部和外部的压力差相适应。

在特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，有分离区3，有一个或多个用于加热压缩的水性多组分混合物至550摄氏度的装置，以及一个或多个用于从压缩的水性多组分混合物中分离可回收材料的装置。在内壳2中的加热区，最好有一个或多个装置，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区2、加热区4和停留区5排列成柱状。反应器1可以包括一个围绕着内壳2的可压紧密封的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

内部装置如加热装置和分离装置以中空细长柱的形式排列被称为柱。在根据本发明的反应器1的特别优选实施方案中，分离区3、加热区4和停留区5在内壳2中排列成柱状。该柱子是一种工艺工程装置，用于通过不同相之间的物理特性和平衡状态进行分离。在根据本发明的反应器1的特别优选实施方案中，内壳2包括柱壁。在根据本发明的反应器1的其他特别优选的实施方案中，内壳2是柱壁。在柱中，被压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物首先流经分离区3，然后流经加热区4，再流经根据本发明的反应器1的停留区5。在塔中，加热区4与分离区3相邻，而加热区4与停留区5相邻。

用于加热压缩的水性多组分混合物的装置最好是加热元件，如热交换器或电加热器，用于分离可回收材料的装置最好是收集器或分离器。为了在分离区3将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离出来，该柱子包括内部装置，如热交换器和收集器和/或分离器。在分离区3，柱子可以包括额外的加热元件，用于进一步加热压缩的水性多组分混合物。在分离区3、加热区4和停留区5，柱子可以包括进一步的内部装置。根据本发明的反应器1的一个特别优选的实施方案是将各个内件布置成一个柱子。在特别优选的实施方案中，该柱子(反应器1)是直立的。将反应器1布置成直立的柱子是特别有利的，因为例如在分离区，包含在水性多组分混合物中的挥发性成分在直立的柱子中上升，而可回收材料(例如固体、金属盐、磷酸盐和铵化合物)在柱子中下降，可以容易地分离。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，有分离区3，其中有一个或多个热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，还有一个或多个收集器或分离器，用于将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离。在内壳2内有加热区4，有一个或多个加热元件，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。反应器1可以包括一个围绕内壳2的外壳6和一个位于内壳2和外壳6之间的第二压力空间16。在一个特别优选的实施方案中，该柱子是直立的。

根据本发明的反应器1可以包括不同的内部结构组合和模具的详细设计。各种详细的实施方案可以适应不同的工艺要求、不同的水性多组分混合物、不同的应用。下面给出了根据本发明的反应器1的不同实施方案的例子。然而，本发明并不限于所披露的实施方案。

在根据本发明的反应器1的特别优选实施方案中，分离区3中的一个或多个加热元件和一个或多个分离器，加热区4中的一个或多个加热元件被布置成柱状的内部。在反应器1中，分离器区3与加热区4相连，加热区4与停留区5相连。通过反应器1中的这种安排，压缩的水性多组分混合物首先流经分离器区域3中的加热元件和分离器，由此分离出可回收材料，然后流经加热区域4，由此压缩的水性多组分混合物被加热到600至700摄氏度的气化温度，由此加热区域4进入停留区域5，水性多组分混合物流经该区域并由此转化为合成气体和水。压缩至25至35兆帕的水性多组分混合物的超临界水热气化在反应器1中进行，温度为600至700摄氏度(＝气化温度)，即在从加热区4到停留区5的过渡期间和停留区5中进行。

反应器1包括加热元件和分离器，用于将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离出来，这些元件在反应器1中的布置方式是，在超临界水热气化之前将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离出来。在这个过程中，当温度上升到550摄氏度时，可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离出来，沉淀下来。通过在加热到550摄氏度之前从压缩的水性多组分混合物中分离出沙子、盐和营养物等可回收材料，或者在加热到600至700摄氏度的气化温度之前在反应器1的分离区3中分离出沙子、盐和营养物等可回收材料，水性多组分混合物中含有的可能在加热区4和/或停留区5中堵塞反应器1并对高温下的腐蚀有很大作用的物质就被基本分离出来。在分离了可回收材料后，水性多组分混合物基本上只包括有机化合物和成分。这可以防止反应器1的堵塞，并减少反应器1的腐蚀。

通过将根据本发明的反应器1的分离区3、加热区4和停留区5布置成柱状，反应器1的紧凑设计也是可能的。根据本发明的反应器1的高度或长度例如为30米，例如25米，最好是20米或17米，或更少，例如10米，或5米。例如，反应器1的直径为3米或更小，例如0.5至2.5米，最好是1至2米，例如1.5米、1.6米、1.7米、1.8米、1.9米。在优选的实施方案中，反应器1的直径为1.2米至2.5米，最好是1.8米。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压紧的方式进行密封。在内壳2中，有分离区3，其中有一个或多个热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，还有一个或多个收集器或分离器，用于将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离。内壳2中的加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，最好包括一个或多个加热元件。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。其中，反应器1的高度为30米或以下，直径为2.5米或以下。在特定的实施方案中，反应器1的高度为15米至20米，直径为1米至2米。在特定的实施方案中，反应器1的长度为17米，直径为1.8米。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在反应器1的一个优选实施方案中，有价值的材料组分WF1在分离区3中于400至550摄氏度下从被压缩到25至35兆帕的多组分混合物中分离。在反应器1的另一个实施方案中，有价值的材料组分WF1在300至550摄氏度下从分离区3中被压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物中分离出来。在反应器1的另一个实施方案中，有价值的材料组分WF1在300至400摄氏度下从分离区3中被压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物中分离出来。在反应器1的另一个实施方案中，有价值的材料组分WF1在200至400摄氏度的温度下从分离区3中被压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物中分离。为此，根据本发明的反应器1在内壳2中包括分离区3，其中包括用于将压缩的水性多组分混合物加热到选自400至550摄氏度、300至550摄氏度、300至400摄氏度、200至400摄氏度的温度的热交换器WT1 9，以及用于从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值材料组分WF1的分离器A1。当压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物被加热到至少200摄氏度，例如300，最好是400至550摄氏度时，至少一个有价值的材料组分WF1中的可回收材料如固体、金属盐、营养物质从压缩的水性多组分混合物中分离出来。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT1 9，用于将压缩的水性多组分混合物加热到200至550摄氏度，最好是400至550摄氏度，以及分离器A1，用于从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1。内壳2中的加热区4，用于在分离有价值的材料组分WF1后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，最好包括一个或多个加热元件。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5最好排列成柱状。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在根据本发明的反应器1的另一个优选实施方案中，可回收材料被分离成一个以上的有价材料组分，例如两个或三个或更多的有价材料组分。是否分离一个或多个有价值的材料组分，例如取决于所使用的水性多组分混合物，即水性多组分混合物的组成和/或分离的可回收材料的进一步用途。根据本发明的反应器1可以由本领域的熟练人员进行相应的调整。在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，为此，分离区3的温度由一个或多个加热元件，例如热交换器，在一个或多个步骤中加热，压缩的水性多组分混合物流过，可回收材料被分离成一个或多个馏分。为此，根据本发明的反应器1包括一个或多个加热元件，如热交换器和有价值的材料组分的分离和/或收集器。

在特别优选的实施方案中，反应器1在分离区3中包括多个加热元件，如热交换器和多个收集器和/或分离器，用于从压缩到25至35兆帕的多组分混合物中分离多个有价值的材料组分。

在特别优选的实施方案中，反应器1在分离区3中包括两个用于加热的装置和两个用于从压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物中分离两个有价值的材料组分的装置。在一个实施方案中，根据本发明的反应器1在内壳2中包括分离区3，其中包括热交换器WT1 9，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，最好是400至550摄氏度的温度，以及分离器A1，用于从压缩的水性多组分混合物中分离有价值的材料组分WF1。在分离区3中，热交换器WT2 12用于将压缩的水性多组分混合物加热到高达400摄氏度的温度，最好是200至400摄氏度或300至400摄氏度，以及分离器A2用于从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF2。热交换器WT1 9和WT2 12的布置方式是，压缩的水性多组分混合物首先流经热交换器WT2 12，加热到400摄氏度，然后流经热交换器WT1 9，加热到550摄氏度。在反应器1的特别优选实施方案中，热交换器WT1 9和WT2 12以这样的方式排列，即压缩的水性多组分混合物首先流经热交换器WT2 12，加热到400摄氏度，其中有价值的物质部分WF2被分离，然后流经热交换器WT1 9，加热到550摄氏度，其中有价值的物质部分WT1被分离。其他替代性的加热和分离过程对于技术人员来说是已知的。

在特别优选的实施方案中，反应器1在分离区3中包括三个用于加热的装置和三个用于从压缩到25至35MPa的水性多组分混合物中分离出三种有价值的材料组分的装置。在特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1在内壳2中包括分离区3，该分离区3包括热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，最好是400至550摄氏度，并用于从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1，在分离区3中，热交换器WT2 12和分离器A2用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高400摄氏度。在分离区3中，热交换器WT3 13和分离器A3用于将压缩的水性多组分混合物加热到高达300摄氏度的温度，最好是200到300摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF2。在反应器1中，热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13相互连接，最好排列成柱状，使压缩的水性多组分混合物首先流经热交换器WT3 13，加热到300摄氏度，在此分离出有价值的材料组分WF3。然后通过热交换器WT2 12，加热到400摄氏度，分离出有价值的物质部分WF2，然后通过热交换器WT1 9，加热到550摄氏度，分离出有价值的物质部分WF1。根据本发明，技术人员可以在相应的适应性反应器1中实现逐步加热压缩的水性多组分混合物和分离有价材料组分的其他可能性。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度，最好是300至400摄氏度，并用于分离有价值的材料组分WF2。热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400至550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1，热交换器WT2 12和热交换器WT1 9相互连接，以便压缩的水性多组分混合物首先流经热交换器WT2 12，然后流经热交换器WT1 9。在内壳2中，有加热区4，用于在分离有价值的材料组分WF2和有价值的材料组分WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，该加热区最好包括一个或多个加热元件。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度，最好是200至300摄氏度，并用于分离有价值的材料组分WF3，热交换器WT2 12和分离器A2用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度，最好是300至400摄氏度，并用于分离有价值的材料组分WF2。热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，最好是400至550摄氏度，并用于分离有价值的材料组分WF1，其中热交换器WT3 13、热交换器WT2 12和热交换器WT1 9相互连接，使压缩的水性多组分混合物首先流经热交换器WT3 13，然后流经热交换器WT2 12，再流经热交换器WT19。在内壳2中，有加热区4，用于在分离出有价值的材料组分WF3、有价值的材料组分WF2、有价值的材料组分WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，其中最好包括一个或多个加热元件。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

根据本发明的反应器1，无机和固体可回收材料可以从由有机和无机成分组成的水性多组分混合物中分离出来，可回收材料可以被用于新的用途。从EP 3434382 B1中可以知道一个相应的过程，即从水性多组分混合物中分出三部分可回收材料。

根据本发明的反应器1的特点是，在进行超临界水热气化之前，可回收材料(有价值的材料)从水性多组分混合物中分离出来。因此，一方面，可回收材料被回收，并可被送入进一步利用(回收)。同时，这最大限度地减少了沉淀的盐和固体对反应器1的堵塞，延长了反应器1和其他部件的使用寿命。反应器1的腐蚀也大大减少。

本发明意义上的可回收材料是，例如，包含在各自的多组分混合物中的所有无机成分，例如，磷，例如，以磷酸盐的形式，氮，例如，以铵的形式，金属，例如，以金属离子盐的形式，重金属，例如，以重金属离子盐的形式，硅，例如，以沙的形式，钙，例如，以沙的形式。

反应器1可用于从压缩的水性多组分混合物中分离出一个或多个馏分中的可回收材料。在三个有价值的材料组分WF3、WF2和WF1中，固体物质在有价值的材料组分WF3中被富集，金属盐在有价值的材料组分WF2中被富集，磷酸盐和铵在有价值的材料组分WF1中富集。前提是作为反应物的多组分混合物包括上述可回收材料。

当从压缩的水性多组分混合物中分离出WF2和WF1两个有价值的材料组分中的可回收材料时，固体和金属盐在有价值的材料组分WF2中富集，磷酸盐和铵在有价值的材料组分WF1中富集。前提是作为反应物的多组分混合物包括上述可回收材料。

当从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1时，有价值的材料组分WF1中富含固体、金属盐、磷酸盐和铵。条件是用作反应物的多组分混合物包括上述可回收材料。

分离可回收材料后，水性多组分混合物主要由或仅由有机化合物或有机组分和水组成。分离可回收材料后，压缩的水性多组分混合物在加热区4中被加热至600至700摄氏度的气化温度。分离可回收材料后，压缩的水性多组分混合物首先流经加热区4，然后流经停留区5，压缩的水性多组分混合物被气化为合成气，合成气在反应器1正常运行时停留区5存在的压力和温度条件下溶解于超临界水。

根据本发明的反应器1在内壳2中有加热区4，在分离有价值的材料组分后，压缩的水性多组分混合物流经该加热区。在加热区4中，压缩的水性多组分混合物被加热到至少600摄氏度，例如610或620摄氏度，最好是630或640摄氏度，特别是最好是650或660摄氏度。在加热区4，压缩的水性多组分混合物被加热到最高700摄氏度，例如695或690摄氏度，最好是685或680摄氏度，特别是最好是675或670摄氏度。技术人员可以根据所使用的水性多组分混合物的成分和/或在超临界水热气化过程中产生的合成气体的所需成分来改变温度，例如。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括用于此目的的加热区4中的一个或多个加热元件。加热区4的加热可以由布置在加热区4的内壳2内的加热元件和/或布置在加热区4附近的内壳2外的加热元件提供。

在一个优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个热交换器WT4 10作为加热区4内壳2中的加热元件。根据本发明的反应器1可以在加热区4中包括进一步的热交换器。

在优选的实施方案中，在分离区3和至少部分在加热区4中对压缩的水性多组分混合物的加热是用热交换器进行的，由此，溶解有合成气体的超临界水的热量被用来加热压缩的水性多组分混合物。为此，在根据本发明的反应器1中，溶解了合成气体的超临界水从停留区5引出并通过热交换器。在反应器1的优选实施方案中，这是通过布置在反应器1内并与热交换器相连的一条合成气体管道11或通过布置在反应器1内并与热交换器相连的几条合成气体管道11进行的。因此，压缩的水性多组分混合物(＝反应物)被加热，同时溶解了合成气体的超临界水被冷却。溶解有合成气体的超临界水在反应器1内的传导，以及利用超临界水中所包含的热量来加热新的反应物，使得根据本发明的反应器1在能源方面特别有效。合成气体管道11和热交换器防止压缩的水性多组分混合物(＝反应物)与溶解合成气体的超临界水(＝产品)混合。

在优选的实施方案中，反应器1包括用于调节加热元件，最好是热交换器，例如热交换器WT4 10向加热区4中的压缩水性多组分混合物传递的热量的装置。在优选的实施方案中，反应器1包括用于调节加热元件，最好是热交换器转移到分离区3中的压缩水性多组分混合物的热量的装置。在优选的实施方案中，反应器1包括用于调节溶有合成气体的超临界水的量的装置，该水通过加热区4和/或分离区3中的各个热交换器。

用于调节溶有合成气体的超临界水的量的优选手段是一个旁通阀，该超临界水通过热交换器WT4 10或绕过热交换器WT4 10。在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个位于加热区4的内壳2中的热交换器WT4 10和一个旁路阀，用于调节从停留区5通过加热区4流向分离区3的超临界水的数量。在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1在加热区4的内壳2中包括热交换器WT410和旁路，该旁路绕过热交换器WT410，以及用于调节超临界水数量的旁路阀。旁通阀用于调节流经热交换器WT4 10的超临界水的数量，或分别流过热交换器WT4 10直接进入热交换器WT1 9(＝绕过热交换器WT4 10)。旁路阀最好是热交换器WT4 10的一个部件。在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1在加热区4的内壳2中包括热交换器WT4 10，其中热交换器WT4 10包括用于调节热交换器WT1 9温度的旁路阀。旁通阀可以用来调节绕过热交换器WT4 10而直接进入热交换器WT19的超临界水的数量。通过这种方式，可以调节WT1 9热交换器中的温度。在WT1 9号热交换器中，将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，这一点尤为关键。旁路和旁路阀可以增加转移到热交换器WT1 9中的压缩水基多组分混合物的可转移热通量，此时，通过适当调整旁路阀，没有或较少的热量从溶解合成气的超临界水中转移到热交换器WT4 10中的压缩水基多组分混合物。由于热交换器周围溶解有合成气体的超临界水与热交换器WT1 9内的压缩水性多组分混合物之间的温度差较大，热交换器WT1 9内的可转移热流增加。如果溶解了合成气体的超临界水通过旁路从加热区4流入分离区3的热交换器WT1 9，比超临界水首先流经热交换器WT4 10，然后才流经热交换器WT1 9的情况要多。

例如，带有旁路阀的WT4 10换热器将溶解有合成气的超临界水完全通过WT4 10换热器，然后再通过WT1 9换热器，用于加热压缩的水性多组分混合物。在旁通阀的另一种设置中，只有部分溶解了合成气的超临界水通过热交换器WT4 10，而另一部分溶解了合成气的超临界水则进入旁通，并从那里进入热交换器WT1 9。旁路可以安排在例如热交换器WT410和反应器1的内壳2之间。在旁通阀的另一个设置中，溶解了合成气的超临界水被完全引入旁路并通过热交换器WT1 9。这些设置是示例性的。旁路阀的其他设置也是可能的。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，旁路和带有旁路阀的热交换器WT410被安排在内壳2中分离区3的附近。旁路和热交换器WT4 10与分离区3相连。在反应器1的优选实施方案中，带旁路阀的热交换器WT4 10位于分离区3的附近，在有价值的材料组分WT1被分离后，被加热到550摄氏度的压缩水性多组分混合物流过，从而在热交换器WT4 10中从550摄氏度进一步加热，例如加热到560摄氏度、570摄氏度、580摄氏度、590摄氏度、600摄氏度、610摄氏度、620摄氏度或更高。根据本发明的反应器1可以在加热区4的内壳2中包括进一步的加热元件，例如一个或多个电加热器。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，有分离区3，其中有一个或多个热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，还有一个或多个分离器，用于将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离。在内壳2中，有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，并用于分离区4的温度调节，包括一个热交换器WT4 10、一个旁路和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到高达300摄氏度的温度，并分离出有价值的材料组分WF3。热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF2，热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出有价值的材料组分WF3、有价值的材料组分WF2、有价值的材料组分WF1后的压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，并用于调节热交换器WT1 9中的温度，该热交换器包括一个旁路，一个热交换器WT4 10和一个旁路阀。在内壳2内有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5被排列成柱状。反应器1可以包括围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳6之间的第二压力空间16。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，压缩的水性多组分混合物在加热区4中被布置在反应器1的内壳2外的一个或多个加热元件加热。在特别优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括围绕内壳2的外壳6，内壳2和外壳6之间的第二压力空间16，以及第二压力空间16中的一个或多个加热元件，用于在加热区4中将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。在反应器1的优选实施方案中，压缩的水性多组分混合物在加热区4，由布置在反应器1的内壳2和外壳6之间的第二压力空间16中的一个或多个加热元件进行加热。在反应器1的优选实施方案中，加热区4中的压缩水性多组分混合物由布置在反应器1的内壳2和外壳6之间的第二压力空间16中的一个或多个电加热器加热，该电加热器从内壳2的外部加热内壳2中加热区4中的水性多组分混合物。

在一个实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括一个或多个热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，以及一个或多个分离器，用于从压缩的水性多组分混合物中分离可回收材料。在内壳2内有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5排列成一列。一个围绕内壳2的外壳6和内壳2与外壳3之间的第二压力空间16。在内壳2的外面，有一个或多个加热元件，布置在第二压力空间16中，用于加热区域4中压缩的水性多组分混合物。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度并分离出有价值的材料组分WF3。热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度并分离出有价值的材料组分WF2，热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出有价值的材料组分WF3、有价值的材料组分WF2、有价值的材料组分WF1后的压缩水多组分混合物加热到600至700摄氏度，一个热交换器WT410和用于调节热交换器WT1 9中的温度，包括一个旁路，和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状，分离区3位于柱子的下端，停留区5位于柱子的上端。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。其中，在加热区4周围区域的第二压力空间16中布置了一个或多个加热元件，用于将加热区4中的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。

在优选的实施方案中，反应器1在加热区4包括一个过热器。在优选的实施方案中，反应器1在加热区4包括一个从外部加热的管状部分，最好是电加热的。在优选的实施方案中，加热区4中的反应器1包括一个热交换器WT5，最好是一个管状热交换器。在优选的实施方案中，加热区4中只有一部分包括过热器和/或外部加热的管状部分和/或管状热交换器。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的至少一部分包括一个环形间隙，它被设计成例如过热器、管状部分、管状热交换器。在加热区4的这一部分中，环形间隙，例如过热器、管段、管式热交换器被安排在其中，压缩的水性多组分混合物通过环形间隙，从外部和内部被加热。在加热区4中流经环形间隙的压缩水性多组分混合物从外部被加热，最好是电加热，例如由布置在反应器1的内壳2和外壳6之间的第二压力空间16中的一个或多个加热元件加热，并从内部被溶解有合成气的超临界水加热。不同的阶段通过环形间隙相互分离。

在优选的实施方案中，溶解有合成气体的超临界水通过合成气体管道11，该管道布置在加热区4的内壳2内。在反应器1的优选实施方案中，合成气体管道11穿过加热区4，至少在加热区4的部分区域，其直径几乎等于该区域内壳2的直径。因此，合成气体管道11和内壳2之间仍有一个环形间隙。压缩的水性多组分混合物在加热区4中流经合成气管道11和内壳2之间的环形间隙，从而被通过合成气管道11的溶解有合成气的超临界水从内部加热。压缩的水性多组分混合物流经加热区4中合成气管道11和内壳2之间的环形间隙，从而被布置在第二压力空间16中的加热元件从外部加热。在加热区4中的这种安排有一个好处，即有很大的表面积可用于热传递。因此，压缩的水性多组分混合物可以被加热到超临界水热气化的温度。

优选的是，在第二压力空间16中安排一个或多个加热元件的区域围绕着加热区4的环形间隙，用于加热环形间隙中的压缩水性多组分混合物，同时压缩水性多组分混合物流经加热区4的环形间隙。环形间隙的直径是指从合成气体管道11的外壁到内壳2的内壁的距离。环形缝隙在反应器1的不同位置可以有不同的直径。在反应器1的优选实施方案中，环形间隙在加热区4的直径比在停留区5的直径小。环形缝隙在加热区4内也可以有不同的直径。

在反应器1的优选实施方案中，加热区4的环形间隙的直径至多为30毫米，例如25毫米或20毫米或更小，优选15毫米或10毫米或更小，特别优选4至6毫米或更小。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的环形间隙至少部分具有至多30毫米的直径，例如25毫米或20毫米或更少，优选15毫米或10毫米或更少，特别优选4至6毫米或更少。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的环形间隙的直径至多为30毫米，例如25毫米或20毫米或更小，优选15毫米或10毫米，特别优选4至6毫米或更小，压缩的水性多组分混合物在加热区4被一个或多个加热元件所加热。在反应器1的内壳2和外壳6之间的第二压力空间16中，当压缩的水性多组分混合物流经环形间隙时，将其加热到600至700摄氏度。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的环形间隙至少部分具有至多30毫米的直径，例如25毫米或20毫米或更小，优选15毫米或10毫米或更小，特别优选4毫米至6毫米或更小，并且压缩的水性多组分混合物在加热区4的环形间隙中至少部分被一个或多个加热元件加热。在反应器1的内壳2和外壳6之间的第二压力空间16中设置加热元件，压缩的水性多组分混合物在流经加热区4的环形间隙时被加热到600至700摄氏度。例如，反应器1包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多，例如14、18、20、28、30个或更多的加热元件，最好是电加热元件，布置在加热区4的环形间隙周围的第二压力空间16内。

由于加热区4中的环形间隙的直径很小，或者至少在加热区4的部分区域，压缩的水性多组分混合物在加热区4的这一部分的流速非常高。加热区4中的环形间隙的尺寸是这样的：有最佳的热传导到压缩的水性多组分混合物中。在反应器1的不同实施方案中，环形间隙，特别是加热区4的环形间隙的直径，根据用作反应物的水性多组分混合物和最佳热传输来调整。

加热区4中压缩的水性多组分混合物流经的环形间隙的直径较小，在加热区4中或至少在加热区4的部分区域向压缩的水性多组分混合物传递热量的面积较大，这使得热量传递良好，从而使流动的压缩的水性多组分混合物快速完全加热到700摄氏度，最好是加热到680摄氏度。由于在加热区4或至少在加热区4的部分区域内压缩的水性多组分混合物的高流速，反应器1的腐蚀降到了最低。根据水性多组分混合物的成分、环形缝隙的直径和加热区4中加热元件的排列，可以改变加热区4中的水性压缩多组分混合物的流速。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3，包括一个或多个加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，以及一个或多个分离器，用于分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出可回收材料后的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个管状热交换器WT5、一个旁路、一个热交换器WT4 10和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状，分离区3位于柱状的下端，停留区5位于柱状的上端，其中热交换器WT4 10与分离区3相邻，管状热交换器WT5在一侧与旁路和热交换器WT4 10相连，在另一侧与停留区5相连。优选的是，管状热交换器在加热区4中以直立柱的形式排列在热交换器WT4 10的上方。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中的分离区3包括一个或多个加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，以及一个或多个分离器，用于分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出可回收材料后的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状，分离区3位于柱子的下端，停留区5位于柱子的上端。其中，合成气体管道11用于加热加热区4的一部分压缩的水性多组分混合物，或在整个加热区4中与内壳2形成环形间隙，其中合成气体管道11在一侧与旁路和热交换器WT4 10相连，在另一侧与停留区5相连。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中的分离区3包括一个或多个加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，以及一个或多个分离器，用于分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出可回收材料后的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状，分离区3位于柱子的下端，停留区5位于柱子的上端，其中合成气体管道11在加热区4的一部分或在整个加热区4中与内壳2形成环形间隙。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中安排了一个或多个加热元件，最好是电加热元件，用于加热压缩的水性多组分混合物，该区域围绕着加热区4的环形间隙，用于在压缩的水性多组分混合物流经加热区4的环形间隙时加热它。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3，包括一个或多个加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，以及一个或多个分离器，用于分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出可回收材料后的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，一个热交换器WT4 10和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状，分离区3位于柱子的下端，停留区5位于柱子的上端。其中，合成气体管道11与内壳2形成一个环形间隙，用于在加热区4的一部分或整个加热区4中加热压缩的水性多组分混合物。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中布置了一个或多个加热元件，最好是电加热元件，该区域围绕着加热区4的环形间隙，用于在压缩的水性多组分混合物流经加热区4的环形间隙时加热它。旁路和热交换器WT4 10最好布置在分离区3上方，并与分离区3中的热交换器或热交换器相连。在反应器1的优选实施方案中，合成气管线11与加热区4的热交换器WT4 10相邻布置。合成气管线11与热交换器WT4 10和旁路相连。溶解了合成气的超临界水通过合成气管线11进入热交换器WT4 10和/或旁路，并从那里进入分离区3。在反应器1的优选实施方案中，环形间隙被安排在加热区4的直立柱中，位于热交换器WT4 10的上方。优选地，旁路和热交换器WT4 10在直立柱中彼此相邻。优选的是，环形间隙被安排在加热区4的直立柱中，位于旁路和热交换器WT4 10上方。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度并分离出有价值的材料组分WF3。热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度并分离出有价值的材料组分WF2，热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出可回收材料后的压缩水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，热交换器WT4 10，一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成一个环形间隙。其中，环形间隙的直径小于30毫米，最好是小于20毫米。其中，直立柱中的环形间隙位于旁路和热交换器WT4 10上方。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中布置了一个或多个电加热元件，该区域围绕着加热区4的环形间隙，用于在压缩的水性多组分混合物流经加热区4的环形间隙时加热它。

在反应器1的优选实施方案中，加热区4的长度为2米至10米，最好为3米至5米。优选地，反应器1包括一个直径小于30毫米的环形间隙，例如25毫米或20毫米或更小，优选15毫米或10毫米或更小，最好是4毫米至6毫米或更小。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的长度为3米至5米，包括一个环形间隙。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的长度为5米或更小，环形间隙的直径小于30毫米，例如25毫米或20毫米或更小，最好是15毫米或10毫米或更小，并包括第二压力空间16，最好包括一个或多个电加热器。在反应器1的优选实施方案中，加热区4的长度为3米至5米，在加热区包括一个热交换器WT4 9和一个直径小于20毫米或15毫米，最好是4毫米至10毫米或更小的环形间隙，在热交换器WT4 9上方布置，在第二压力空间16中布置一个或多个加热器，用于加热环形间隙中压缩的水性多组分混合物。

在加热区4，压缩的水性多组分混合物被加热到600至700摄氏度，最好是大约600至700摄氏度，例如，570摄氏度、580摄氏度、590摄氏度、600摄氏度、610摄氏度、620摄氏度、630摄氏度、640摄氏度、650摄氏度、660摄氏度、670摄氏度、680摄氏度、690摄氏度、700摄氏度、705摄氏度、710摄氏度。例如，超临界水热气化可以通过在低于600至700摄氏度的温度下添加催化剂来进行。

根据本发明，反应器1在内壳2中包括停留区5，用于对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。停留区5与加热区4相连。压缩的水性多组分混合物在加热到600至700摄氏度后流入停留区5，并在0.5至7分钟内流过停留区5，最好是1至5分钟，特别是2至3分钟。在这个过程中，压缩的水性多组分混合物或水性多组分混合物中含有的有机化合物和有机组分在超临界反应条件下被气化，形成合成气体。在超临界水热气化中，超临界水作为反应介质，并作为水性多组分混合物中含有的有机化合物和成分的反应物。在超临界水热气化过程中，这些有机化合物和成分被转化为合成气体。合成气体(＝气化产物或产品)在25至35兆帕的压力和存在于停留范围内的温度下被溶解在超临界水中5。

停留区5与合成气体管道11相连。在反应器1的特别优选实施方案中，停留区5的内壳2包括合成气体管道11。优选地，合成气体管道11被安排在停留区5内。在这种情况下，合成气体管线11从加热区4伸入停留区5，几乎远至停留区5的上端，例如远至停留区5的上三分之一或上四分之一，最好远至停留区5的上第五或上第六，尤其是最好远至停留区5的上第七或上第八。驻留区5的上端是驻留区5中离加热区4最远的那一部分。合成气体管道11的末端在上端有一个或多个开口。优选地，合成气体管道11在上端是开放的。在反应器1的特别优选的实施方案中，停留区5的内壳2包括在伸入停留区5的一端开放的合成气管11。在反应器1的优选实施方案中，停留区5中的内壳2具有管子的形状，在停留区5的末端是一个波纹弓，并包括停留区5内部的合成气体管道11，它至少延伸到停留区5的上三分之一，最好至少延伸到停留区5的上四分之一。通过开口端或一个或多个开口，合成气体管道11与停留区5连接。在反应器1的特别优选的实施方案中，停留区5中的内壳2包括合成气体管道11，其中合成气体管道11在停留区5的一部分或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，停留区5中的环形间隙至少部分具有至少50毫米的直径，并且合成气体管道11在停留区5中具有至少一个开口，用于引入溶解了合成气体的超临界水。

由于合成气体管道11在加热区4和停留区5中的设计和布置，水性多组分混合物从加热区4流向停留区5。在反应器1的特别优选的实施方案中，合成气体管道11在停留区5的直径比在加热区4的直径小。在反应器1的特别优选实施方案中，环形间隙在停留区5中的直径比在加热区4中的直径大。在反应器1的优选实施方案中，可供压缩的水性多组分混合物流过的直径(环形间隙)在从加热区4到停留区5的过渡处变宽，例如，过渡处具有漏斗的形状，漏斗的宽端面向停留区5。在反应器1的优选实施方案中，停留区5的直径比加热区4的直径大。在反应器1的优选实施方案中，停留区5的直径为2米或更小，例如1.5米或1米，优选500毫米至900毫米，更优选600至800毫米，例如750毫米、700毫米或650毫米。在反应器1的优选实施方案中，停留区5的环形间隙的直径为1米或更小，例如700毫米或更小，优选50至500毫米，例如100至400毫米，优选150毫米至300毫米，例如150毫米、200毫米、250毫米、300毫米。在优选的实施方案中，反应器1中的停留区5的长度为0.5米至2米，例如0.6米至1.8米或0.7至1.5米，优选0.8至1.1米。在反应器1的优选实施方案中，内壳2在停留区5中的形状为管状，在停留区5的末端为波纹弓。

停留区5的直径扩大，降低了压缩的水性多组分混合物的流速。在停留区5，压缩的水性多组分混合物的流速接近零。因此，大的碳氢化合物或具有强键的碳氢化合物，如长链碳氢化合物和芳烃，比小而短的碳氢化合物有更长的停留时间。通过对反应器1的这种设计，在没有氧气的情况下进行的超临界水热气化对压缩的水性多组分混合物中包含的所有有机化合物都是完全的。压缩的水性多组分混合物中含有的有机化合物被转化为主要或几乎完全由氢气、二氧化碳、甲烷和水组成的合成气体。通过超临界水热气化从压缩的水性多组分混合物中产生的合成气体具有比压缩的水性多组分混合物更低的密度，并在直立柱的停留区5中上升。在这种情况下，合成气体被溶解在超临界水中。溶解在超临界水中的合成气体在停留区5的上端分流并流入合成气体管道11的一个或多个开口，该管道的上端包括停留区5的一个或多个开口。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2，有分离区3，包括一个或多个热交换器和分离器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700度，包括一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接，并排列成一个直立的柱子，分离区3位于柱子的下端，停留区5位于柱子的上端。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或在整个加热区4和停留区5的一部分与内壳2形成一个环形间隙。其中，加热区3的环形间隙的直径小于30毫米，例如25毫米、20毫米或15毫米或更小，最好是4至10毫米，而停留区5的环形间隙的直径为150毫米或更大，最好为200至300毫米。其中，合成气体管道11被安排在停留区5中，并在末端有至少一个开口，其中合成气体管道11的末端被安排在停留区5的上三分之一处。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度并分离出有价值的材料组分WF3。热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度并分离出有价值的材料组分WF2，热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于在分离出有价值的馏分WF3、WF2、WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，一个热交换器WT4 10和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成一个环形间隙。其中，加热区4的环形间隙的直径小于20毫米，例如15毫米，或小于，例如10毫米。其中，加热区4的环形间隙被安排在旁路和热交换器WT4 10上方的直立柱中，并与它们连接。其中，合成气体管道11在停留区5的一部分与内壳2形成环形间隙，停留区5的环形间隙至少有一部分直径至少为150毫米。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中安排了一个或多个电加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到超临界水热气化的温度，该区域在加热区4中围绕着环形间隙，并可选择至少部分在停留区5中。其中，合成气体管道11至少伸入驻留区5的上三分之一处，并包括驻留区5的至少一个开口。优选的是，在从加热区4进入停留区5的过渡处，合成气体管道11具有漏斗的形状，漏斗的宽边面向停留区5。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，加热区4、停留区5和合成气体管道11在柱中的排列、形状和尺寸(直径和长度)是以这样的方式选择的，即压缩的水性多组分混合物在流经加热区4时被加热到超临界水热气化的温度，即600至700摄氏度，在进入停留区5时膨胀并在0.5至7分钟内，最好是1至5分钟内，例如2至3分钟内。根据压缩的水性多组分混合物的组成，压缩的水性多组分混合物中含有的个别成分在停留区5中停留的时间比其他成分长或短。在停留区5，压缩的水性多组分混合物在超临界条件下进行水热气化，形成合成气作为气化产物，在这些压力和温度条件下溶解在超临界水中。溶解了合成气体的超临界水被引向停留区5末端的合成气体管道11。在优选的实施方案中，驻留区5末端的内壳2为此目的具有波纹弓的形状。

在反应器1的优选实施方案中，合成气体管道11位于停留区5内和加热区4内。在反应器1的优选实施方案中，合成气体管线11开始于停留区5内部，低于停留区4的上端，例如低于梭子弓，合成气体管线11在这一端是开放的，以便当反应器1按计划使用时，溶解在超临界水中的生成合成气体流入合成气体管线11。在优选的实施方案中，反应器1包括在上端开放的合成气管11，该合成气管11布置在停留区5的反应器1的内壳2内，并穿过停留区5和加热区4，其中合成气管11的直径随着合成气管11从停留区5进入加热区4而增加(扩大)。

在反应器1的预期使用中，合成气体管道11用于将溶解有合成气体的超临界水通过反应器1。在预期使用中，合成气管线11还用于将溶解有合成气的超临界水从反应器1内壳2的第一压力空间15中流动的压缩水性多组分混合物中分离出来，首先通过加热区4，然后进入停留区5。在反应器1的特定实施方案中，合成气管线11将溶解有合成气的超临界水引入热交换器WT4 10，如果有的话，还可以选择进入旁路。在反应器1的特定实施方案中，合成气体管道11将溶解有合成气体的超临界水导入热交换器WT1 9。在反应器1的特别优选实施方案中，合成气管线11将溶解有合成气的超临界水导入塔内的顶部热交换器，例如热交换器WT4 10或热交换器WT19。在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，反应器1包括热交换器WT4 10，合成气管线11开入热交换器WT4 10并与热交换器WT4 10相连，优选地，合成气管线11开入带有旁路阀的热交换器WT4 10并与热交换器WT4 10相连，旁路用于调节热交换器WT4 10和WT1 9中的合成气流量和温度。在反应器1的优选实施方案中，停留区5与合成气体管线11相连，合成气体管线11导致溶解有合成气体的超临界水的排放，并导致压缩的水性多组分混合物从停留区5首先通过加热区4进行加热。通过带有旁路阀的热交换器WT410，并通过旁路，通过热交换器WT1 9进入分离区3，如果有的话，通过热交换器WT2 12，如果有的话，通过热交换器WT3 13，用于排放溶解有合成气的超临界水和加热压缩的水性多组分混合物。压缩的水性多组分混合物在流经由内壳2和合成气体管道形成的环形间隙时，在与合成气体管道的边界处被溶解了合成气体的超临界水加热(加热)，在与内壳2的边界处被布置在第二压力空间16的加热元件加热。这使得压缩的水性多组分混合物能够被加热到超临界水热气化所需的600至700摄氏度的温度。在反应器1的优选实施方案中，合成气体管道11是一个管状热交换器WT5，并与热交换器WT4 10用旁通阀和旁路连接。在优选的实施方案中，合成气管线11与旁路和旁路阀相连。合成气体管道11可以是管状热交换器WT5。

当反应器1按计划使用时，合成气管道11是一种逆流加热压缩的水性多组分混合物与超临界水的手段，合成气溶于其中，是在超临界水热气化过程中产生的，各相不混合。在这种能量上有利的过程控制中，超临界水热气化的过程热被用来加热压缩的水性多组分混合物(＝新反应物)。同时，这也冷却了溶有合成气体的超临界水。在本发明的优选实施方案中，压缩的水性多组分混合物在进入反应器1的内壳2时的温度约为100摄氏度或更低，例如50至70摄氏度，最好是60摄氏度，而溶解了合成气的水在离开内壳2时的温度约为110摄氏度或更低，例如60至80摄氏度，最好是70摄氏度。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，有分离区3，包括一个或多个热交换器和分离器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并用于分离可回收材料。在内壳2中，有加热区4，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700度，包括一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成一个环形间隙。其中，合成气体管道11在部分停留区5或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，且停留区5中的环形间隙至少部分具有至少150mm的直径。其中，用于引入溶解了合成气体的超临界水的合成气体管道11在停留区5中至少有一个开口。用于加热压缩的水性多组分混合物的合成气体管道11从停留区5穿过加热区4，合成气体管道11与带有旁路阀和旁路的热交换器WT4 10连接。

在根据本发明的反应器1的进一步实施方案中，合成气体管道11从热交换器WT410引出，通过热交换器WT1 9，如果有的话通过热交换器WT2 12，如果有的话通过热交换器WT313，用于将压缩的水性多组分混合物加热至550摄氏度。在根据本发明的反应器1的进一步实施方案中，合成气体管道11与热交换器WT4 10相连，热交换器WT4 10与热交换器WT1 9相连，热交换器WT1 9与热交换器WT2 12相连，热交换器WT2 12与热交换器WT3 13相连，用于用溶解了合成气体的超临界水加热压缩的水性多组分混合物。在根据本发明的反应器1的进一步实施方案中，合成气体管道11与旁路和热交换器WT4 10相连，旁路和热交换器WT410与热交换器WT1 9相连，热交换器WT1 9与热交换器WT2 12相连。热交换器WT2 12与热交换器WT313相连，用于加热与溶解合成气的超临界水逆流的压缩水基多组分混合物，其中合成气管道11和热交换器防止压缩水基多组分混合物和溶解合成气的超临界水混合。热量从溶解了合成气的超临界水转移到压缩的水性多组分混合物。溶解了合成气体的超临界水被冷却，压缩的水性多组分混合物被加热。

例如，根据本发明的反应器1包括内壳2，可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT3 13和分离器A3，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度并分离出有价值的材料组分WF3。热交换器WT2 12和分离器A2，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度并分离出有价值的材料组分WF2，热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于在分离出有价值的馏分WF3、WF2和WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，一个热交换器WT4 10和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度后进行超临界水热气化，该混合物包括合成气体管道11。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成一个环形间隙。其中，加热区4的环形间隙的直径小于30毫米，最好小于20毫米或小于10毫米。其中，直立柱中的环形间隙位于旁路和热交换器WT4 10上方。其中，合成气体管道11在部分停留区5或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，且停留区5中的环形间隙至少部分具有至少150mm的直径。其中，用于引入溶解了合成气体的超临界水的合成气体管道11在停留区5中至少有一个开口。一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中安排了一个或多个电加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到超临界水热气化的温度，其中压力空间16的这个区域围绕着加热区4的环形间隙。其中，用于加热压缩的水性多组分混合物和冷却溶有合成气体的超临界水的合成气体管道11从停留区5通过加热区4引出，其中合成气体管道11与热交换器WT4 10和旁路相连。

在根据本发明的反应器1的特别优选实施方案中，分离区3、加热区4和停留区5以直立柱的形式排列。反应器1的内部零件，特别是分离区3、加热区4、停留区5、合成气体管道11、分离器(A1、A2、A3)和热交换器(WT1、WT2、WT3、WT4，可能还有WT5)在柱子中具有确定的排列方式--如反应器1各个内部零件的示例描述和图1至4所示。在反应器1的优选实施方案中，分离区3布置在直立柱的下部，与分离区3相邻的是加热区4，与加热区4相邻的是停留区5，在柱的上部的可压紧密封的内壳2中。在反应器1的优选实施方案中，热交换器WT3 13和分离器A3布置在直立柱的分离区3的底部，热交换器WT2 12和分离器A2布置在热交换器WT313和分离器A3的上方或邻近。热交换器WT1 9和分离器A1安排在热交换器WT2 12和分离器A2的上方，或者安排在热交换器WT2 12和分离器A2以及热交换器WT3 13和分离器A3的上方。在反应器1的优选实施方案中，热交换器WT4 10和旁路被安排在加热区4的下部，加热区4的下部与分离器区域3相邻，管状热交换器WT5或合成气管11和环形间隙被安排在加热区4的上部和可选的中间部分，加热区4的上部与停留区5相邻。在反应器1的优选实施方案中，热交换器WT3 13、分离器A3、热交换器WT2 12、分离器A2并排布置在分离区3的下层的直立柱中。热交换器WT19和分离器A1被安排在热交换器WT2 12、分离器A2、热交换器WT3 13和分离器A3之上。热交换器WT1 9与热交换器WT2 12相连，热交换器WT2 12与热交换器WT3 13相连，从而使压缩的水性多组分混合物。

内件，例如内壳2、外壳6、热交换器、分离器、合成气体管道11、加热元件在色谱柱中的确定排列使可回收材料，例如无机化合物、固体、沙子、金属、金属盐、营养物质如磷酸盐和铵，通过各种热过程从压缩的水性多组分混合物中分离出来。为此，使用了不同相之间的物理特性和平衡状态，其中压缩的水性多组分混合物或压缩的水性多组分混合物的成分位于柱子的不同区域。例如，在根据本发明的反应器1中，两相在柱子的不同位置以逆流方式直接接触，或者液相在固相上移动。例如，当反应器1按计划使用时，在柱子的不同区域有不同的温度和流速。当反应器1按计划使用时，柱子的不同区域的流动类型不同，例如，在分离区3需要湍流，以实现良好的混合和快速加热。根据本发明，反应器1的形状为柱状，内部的明确安排有助于增加质量和能量交换，并避免分离的可回收材料和/或超临界水(合成气体溶解在其中)与压缩的水性多组分混合物发生反混合。图1至图4显示了根据本发明的反应器1的一个优选实施方案，其中分离区3、加热区4和停留区5是一个直立柱。

在反应器1的一个优选实施方案中，可压紧密封的内壳2具有直立柱的形式。当布置成直立柱时，停留区5最好布置在直立柱的上部，即在可压紧密封的内壳2的上部，加热区4在柱的中间部分，分离区3在柱的下部。在一个优选的实施方案中，热交换器WT3 13、分离器A3和热交换器WT2 12、分离器A2并排布置在柱子的下部，即在柱子的同一水平面上，在它们上面沿柱子的中间部分的方向布置热交换器WT19、分离器A1。在另一个优选的实施方案中，热交换器WT3 13、分离器A3布置在柱子的下部，热交换器WT2 12、分离器A2沿柱子中间部分的方向布置在它们的上面，在它们上面沿柱子中间部分的方向布置热交换器WT1 9、分离器A1。

在反应器1的其他实施方案中，热交换器WT1 9和分离器A1在内壳2中要么一个在另一个上面，要么并排排列。在反应器1的特别优选实施方案中，分离器A1被集成到热交换器WT1 9中(带有集成分离器WTA1 9'的热交换器)。在反应器1的另一个实施方案中，热交换器WT2 12和分离器A2或者一个在另一个上面，或者并排排列。在反应器1的特别优选的实施方案中，分离器A2被集成到热交换器WT2 12中(带有集成分离器WTA2 12'的热交换器)。在反应器1的另一个实施方案中，热交换器WT3 13和分离器A3是一个在另一个上面或并排排列。在反应器1的特别优选实施方案中，分离器A3被集成到热交换器WT3 13中(带有集成分离器WTA3 13'的热交换器)。反应器1的一个优选实施方案包括作为内件的带集成分离器WTA1 9'的热交换器，如果存在带集成分离器WTA2 12'的热交换器，如果存在带集成分离器WTA3 13的热交换器。

已知的热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 10可以作为热交换器使用，例如板式热交换器、管束式热交换器。分离区3和加热区4的尺寸和形状可能要进行调整。根据本发明，带有管状热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 10的反应器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到600或700摄氏度，例如，分离区3和加热区4的长度需要30至40米。在根据本发明带有板式热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 10的反应器中，用于将压缩的水性多组分混合物加热到高达600或高达700摄氏度，例如，在高流速时有堵塞的危险。

在反应器1的一个特别优选的实施方案中，枕形板热交换器被用作加热元件。在根据本发明的带有枕板式热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 10的反应器1中，热交换器可以紧凑地排列。根据本发明，带有枕板式热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13，可选的热交换器WT4 10的反应器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到600或700摄氏度，例如，在分离区3和加热区4只需要5至9米长。枕板式热交换器有一个特征性的枕头结构。枕板式热交换器特别适用于加热压缩的水性多组分混合物，如生物质、废水和污水污泥。由于枕形板热交换器的弧形壁，即使在压缩的水性多组分混合物的低流速下也会形成大量的湍流，因此，压缩的水性多组分混合物在流经枕形板热交换器时被均匀和快速加热。枕板式热交换器还具有较高的机械稳定性，因此减少了机械损坏或变形的风险以及相关的反应器1的关闭或必要维修。

在反应器1的一个特别优选的实施方案中，热交换器WT1 9是一个枕板式热交换器。在反应器1的一个特别优选的实施方案中，热交换器WT1 9是一个枕板式热交换器，热交换器WT4 10是一个枕板式热交换器。在根据本发明的反应器1的一个特别优选的实施方案中，热交换器WT1 9是枕板式热交换器，热交换器WT2 12是枕板式热交换器。在根据本发明的反应器1的一个特别优选的实施方案中，热交换器WT1 9是一个枕形板式热交换器，热交换器WT2 12是一个枕形板式热交换器，热交换器WT4 10是一个枕形板式热交换器。在根据本发明的反应器1的一个特别优选的实施方案中，热交换器WT1 9是一个枕板式热交换器，热交换器WT2 12是一个枕板式热交换器，热交换器WT3 13是一个枕板式热交换器，热交换器WT4 10是一个枕板式热交换器。在特别优选的实施方案中，反应器1包括带有集成分离器WTA1 9'、WTA2 12'、WTA3 13'的枕板式热交换器。

在反应器1的特别优选实施方案中，分离器A1、A2和A3一个一个地排列在另一个上面，热交换器相对于彼此旋转90度。在优选的实施方案中，反应器1包括带有集成分离器WTA1 9'、WTA2 12'和WTA3 13'的热交换器，其中带有集成分离器WTA1 9'的热交换器布置在带有集成分离器WTA2 12'和WTA3 13'的热交换器上方，并且带有集成分离器的热交换器彼此旋转90度。在优选的实施方案中，热交换器是枕板式热交换器，分离器集成在枕板式热交换器中，分离器一个一个排列在另一个上面，带有集成分离器的枕板式热交换器相对于彼此旋转90度。因此，反应器1可以建造得很紧凑，可回收材料或有价值的材料组分WF1，如果适用的话，有价值的材料组分WF2和有价值的材料组分WF3可以从反应器1中分离并取出。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括带集成分离器WTA3 13'的热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。带集成分离器WTA212'的热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度并分离出有价值的材料组分WF2，带集成分离器WTA1 9'的热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将可回收材料分离后的压缩水基多组分混合物加热到600至700度，包括一个合成气体管道11，一个热交换器WT410，一个旁路和一个旁路阀。在内壳2中，有停留区5，用于将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度后进行超临界水热气化，该混合物包括合成气体管道11。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内护套2形成环形间隙，加热区4中的环形间隙至少有一部分的直径小于30毫米，最好小于20毫米或10毫米或更小。其中，合成气体管道11在部分停留区5或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，且停留区5中的环形间隙至少部分具有至少150mm的直径。其中，用于引入溶解有合成气体的超临界水的合成气体管道11在停留区5中至少有一个开口。一个围绕着内壳2的外壳6，在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16，在第二压力空间16中包括一个区域，在该区域中布置了一个或多个电加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到超临界水热气化的温度，其中压力空间16的这个区域围绕着加热区4的环形间隙。而用于加热压缩的水性多组分混合物和冷却超临界水的合成气体管道11从停留区5穿过加热区4，其中合成气体管道11与热交换器WT4 10和旁路连接。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括一个带集成分离器WTA3 13'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高300摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF1。带集成分离器WTA2 12'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF2，带集成分离器WTA19'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出有价值的材料组分WF3、有价值的材料组分WF2、有价值的材料组分WF1后的压缩水基多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个枕板式热交换器WT4 10、一个旁路阀、一个旁路、一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化，包括一个合成气体管道11。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成柱状。一个围绕着内壳2的外壳6，在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16，在第二压力空间16中包括一个区域，在该区域中安排了一个或多个电加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到超临界水热气化的温度，其中压力空间16的这个区域围绕着加热区4的环形缺口。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成环形间隙，该环形间隙至少部分地具有小于30毫米的直径，例如小于20毫米或小于10毫米。其中，合成气体管道11在部分停留区5或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，且停留区5中的环形间隙至少部分具有至少150mm的直径。其中，用于引入溶解了合成气体的超临界水的合成气体管道11在停留区5中至少有一个开口。并且用于加热压缩的水性多组分混合物和冷却溶有合成气体的超临界水的合成气体管道11从停留区5通过加热区4引出，合成气体管道11与枕板式换热器WT4 10和旁路连接。枕板式换热器WT4 10和旁路与分离区3的带集成分离器WTA1 9'的枕板式换热器相连，带集成分离器WTA1 9'的枕板式换热器与带集成分离器WTA2 12'的枕板式换热器相连，带集成分离器WTA2 12'的枕板式换热器与带集成分离器WTA313'的柱板式换热器相连。其中，带集成分离器WTA1 9'的枕板式热交换器的分离器。带集成分离器WTA2 12'的枕板式换热器的分离器和带集成分离器WTA3 13'的枕板式换热器的分离器被安排在另一个上面，带集成分离器WTA2 12'的枕板式换热器相对于枕板式换热器旋转90度。带集成分离器WTA3 13'的枕板式热交换器被旋转90度，带集成分离器WTA1 9'的枕板式热交换器被旋转90度，带集成分离器WTA2 12的枕板式热交换器。其中，合成气体管道11、枕板式分离器WT4 10、带集成分离器WTA19'的枕板式热交换器、带集成分离器WTA2 12'的枕板式热交换器、带集成分离器WTA3 13'的内件按此顺序相互连接，因此，当按预期使用。溶解有合成气体的超临界水相继流过这些内件，从而将热量传递给压缩的多组分水混合物，该混合物在与溶解有合成气体的超临界水的逆流中也流过这些内件，从而被加热至600至700摄氏度。溶解了合成气体的超临界水被内壁与压缩的水基多组分混合物分开，因此压缩的水基多组分混合物和溶解了合成气体的超临界水不会相互混合。

在特别优选的实施方案中，反应器1的可压紧密封内壳2包括镍基合金或镍基超合金或其他合适的高温和/或耐腐蚀材料。在另一个优选的实施方案中，反应器1的可压紧密封内壳2包括镍基合金或至少一种镍基超合金或其他合适的耐高温和/或耐腐蚀材料。在特别优选的实施方案中，布置在内壳2中的内件的材料，例如热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 10和/或分离器，例如分离器A1、A2、A3和/或带集成分离器的热交换器，例如带集成分离器WTA1 9'的热交换器，带集成分离器WTA212'的热交换器，带集成分离器WTA3 13'的热交换器和/或枕板式热交换器，例如，带集成分离器的枕板式热交换器由镍基合金制成。在另一优选实施方案中，布置在内壳2中的内件的材料包括镍基合金或镍基超合金或其他合适的高温和/或耐腐蚀材料，例如，反应器1中的热交换器WT1 9、WT2 12、WT3 13、WT4 9由镍基合金或镍基超合金或其他合适的高温和/或耐腐蚀材料组成。在另一个优选的实施方案中，分离器的材料，例如分离器A1、A2、A3和/或带集成分离器的热交换器的材料，例如带集成分离器的热交换器WTA1 9'、带集成分离器的热交换器WTA2 12'、带集成分离器的热交换器WTA3 13'包括镍基合金或镍基超耐热合金或其他合适的高温和/或耐腐蚀材料。在另一个优选的实施方案中，枕板式热交换器例如带集成分离器的枕板式热交换器的材料包括镍基合金或镍基超耐热合金或其他合适的高温和/或耐腐蚀材料。在特别优选的实施方案中，反应器1包括枕板式换热器和带集成分离器的枕板式换热器，例如，带集成分离器A1、A2、A3的枕板式换热器和作为加热元件的换热器WT4，所有换热器和分离器均由镍基合金制成。在特别优选的实施方案中，反应器1包括枕板式热交换器WT1、WT2、WT3与集成分离器A1、A2、A3和热交换器WT4作为加热元件，其中所有热交换器和分离器都由镍基合金制成。

镍基合金是指其主要成分是镍，并与至少一种其他化学元素一起生产的材料，通常通过熔化过程。镍基合金具有良好的耐腐蚀性和/或耐高温性(抗蠕变性)。镍基合金包括镍铜、镍铁、镍铁铬、镍铬、镍钼铬、镍铬钴，以及其他多材料合金。大多数镍基合金是根据国际标准分类的，是本领域技术人员所熟知的。在反应器1的某些实施方案中，可以以压力密闭方式密封的内壳2，以及内壳2中的内件，例如热交换器、分离器和合成气体管道11，都是由镍基合金制成的。在反应器1的某些实施方案中，可压紧封闭的内壳2和内壳中的内件，例如热交换器、分离器和合成气管线11，由镍基合金组成，其中可压紧封闭的内壳2和内壳2中的内件可以全部或部分地包括其他材料或材质的进一步层。

在根据本发明的反应器1中，布置在反应器1的内壳2中的内件，例如热交换器WT19、WT2 12、WT3 13、WT4 10、分离器A1、A2、A3，特别是带有集成分离器的热交换器，特别优选枕板式热交换器和带有集成分离器的枕板式热交换器，合成气体管道11的壁厚小于50毫米，例如30毫米，例如20毫米或15毫米，优选10毫米以下，例如5毫米。在反应器1的特别优选的实施方案中，内件包括薄的，最好是薄的镍基合金板。例如，在反应器1的一些实施方案中，内件的金属板的壁厚为10毫米或更小，5毫米或更小，优选1至3毫米，小于2毫米，特别优选大约1毫米，例如1.5至0.75毫米。内部构件的薄壁厚度，特别是在热交换器和合成气体管道11中，导致在分离区3和加热区4中，压缩的水性多组分混合物和溶解了合成气体的超临界水之间有非常好的热传递。

在根据本发明的反应器1中，反应器1的可压紧密封内壳2的壁厚小于50毫米，例如30毫米或20毫米或更小，优选10毫米或更小，例如9毫米、8毫米、7毫米、6毫米、5毫米、4毫米、3毫米或更小。在特别优选的实施方案中，反应器1的可压紧密封的内壳2由镍基合金的薄金属板制成，例如内壳2的金属板的壁厚为10毫米或更小，5毫米或更小，优选1至3毫米，小于2毫米，特别优选大约1毫米，例如1.5至0.75毫米。由于内壳2的壁厚极薄，制造时需要较少的镍基合金，并且在一个或多个加热元件之间发生非常好的热传导，这些加热元件被安排用来将压缩的水性多组分混合物加热到第二压力空间16中的超临界水热气化温度，在加热区4的环形间隙周围的区域，压缩的水性多组分混合物流经该区域。镍基合金材料的一个缺点是，镍基合金在550摄氏度以上的温度范围内，特别是在600至700摄氏度的温度范围内几乎没有抗压能力。如果内壳2是薄壁的，那么内壳2内盛行的压缩水性多组分混合物的压力与内壳2外的正常压力之间的压力差将无法被内壳2承受。

为了在可压紧密封的内壳2内部(第一压力空间15)和内壳2外部之间没有或只有很小的压力差，在优选的实施方案中，反应器1包括一个可压紧密封的外壳6，它围绕着可压紧密封的内壳2，在内壳2和外壳6之间包围着第二压力空间16。第二压力空间16中的压力可以被压缩，例如被气体或液体压缩，在反应器1的预定操作中，与内壳2内的压力相适应。在优选的实施方案中，反应器1包括位于内壳2和外壳6之间的第二压力空间16，其中第二压力空间16包括一种气体，最好是惰性气体(惰性气体)或惰性气体的混合物，可压缩到第一压力空间15中普遍存在的25至35MPa的压力。在其他实施方案中，反应器1在第二压力空间16中包括可压缩到第一压力空间15中的压力的液体。

惰性气体是指在有关反应条件下非常惰性的气体，或者不参与或只参与少数化学反应的气体。在本文中，惰性气体是指在20兆帕以上的压力下，最好是在25至35兆帕的压力和200至700摄氏度的温度下非常惰性的气体，并且不参与或只参与非常少的化学反应。例如，元素气体如氮气，惰性气体如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气，以及气态分子化合物如六氟化硫和二氧化碳都可以作为第二压力空间16的惰性气体。此外，还可以使用上述气体的混合物。合适的惰性气体和气体混合物对技术人员来说是已知的。

在反应器1的优选实施方案中，第二压力空间16包括作为惰性气体的氮气。在其他优选的实施方案中，第二压力空间16包括氮气与氢气的混合物，最好是氢气含量≤5vol％的混合物。氮气与≤5体积％的氢气的混合物是不易燃的。氢气含量≤5体积％的氮气混合物可以包括其他气体成分，氮气的比例至少为50体积％。在第二压力空间16中，作为气体的氮气与≤5体积％的氢气的混合物可以防止结垢。结垢被理解为在高温下发生的金属材料表面的厚层氧化产物的形成，这是金属-氧气反应的结果。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，第二压力空间16中气体的压力与内壳2内的压力相匹配。在反应器1的特别优选的实施方案中，内壳2的金属片包括镍基合金，其壁厚小于10毫米，优选小于5毫米，特别优选小于2毫米的厚度，并且第一压力空间15(内壳2内的压力)和第二压力空间16(内壳2和外壳6之间空间的压力)的压力差最大为+/-5巴，即第二压力空间16的压力比第一压力空间15的压力最大高5巴或最大低5巴。优选地，第一压力空间15中的压力高于第二压力空间16中的压力，即优选地，第一压力空间15中的压力比第二压力空间16中的压力最高高出5巴。例如，可密封的内壳2内的压力为27.3兆帕，第二压力空间16内的压力为27兆帕。这就避免了内壳2内部的第一压力空间15和第二压力空间16之间的压力差超过5巴。由镍基合金制成的内壳2的壁厚小于10毫米，最好小于5毫米，特别是最好小于2毫米的厚度，因此没有或只有很小的压力差。

在反应器1的特别优选的实施方案中，内壳2的金属板包括镍基合金，其壁厚小于10毫米，优选小于5毫米，特别优选小于2毫米的厚度，第一压力空间15(内壳2内的压力)和第三压力空间17(热交换器内和合成气体管道11内的压力)之间的压力差最大为+/-2巴，优选+/-1巴或更小，特别优选+/-0.5巴、+/-3巴、+/-0.1巴或更小。安排在内壳2内的内部件，如热交换器、分离器、旁路、合成气管线也是由镍基合金制成的，其壁厚小于10毫米，优选小于5毫米，特别优选小于2毫米的厚度，从而不接触或只接触非常小的压力差。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于在分离出有价值的材料组分WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，一个热交换器WT4。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，内壳2、热交换器WT1 9、热交换器WT4 10、分离器A1和合成气体管道11包括镍基合金或由镍基合金制成，其壁厚为500毫米或更小，最好为200毫米或更小。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括内壳2，它可以以压力密封的方式进行密封。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将可回收材料分离后的压缩水基多组分混合物加热到600至700度，包括一个合成气体管道11，一个旁路，一个热交换器WT4。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。围绕内壳2的可压紧的外壳6。在内壳和外壳之间有一个第二压力空间16。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，内壳2、热交换器WT1 9、热交换器WT4 10、分离器A1和合成气体管道11包括镍基合金或由镍基合金制成，其壁厚为10毫米或更小，最好为5毫米或更小。第二压力空间16包括可压缩的惰性气体或液体。

在进一步的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个封闭第一压力空间15的可压封的内壳2。在内壳2中，分离区3包括一个带集成分离器WTA3 13'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高300摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF1。带集成分离器WTA2 12'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到400摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF2，带集成分离器WTA19'的枕板式热交换器，用于将压缩的水性多组分混合物加热到550摄氏度，并分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中，有加热区4，用于将分离出有价值的材料组分WF3、有价值的材料组分WF2、有价值的材料组分WF1后的压缩水基多组分混合物加热到600至700摄氏度，包括一个枕板式热交换器WT4 10、一个旁路阀、一个旁路、一个合成气体管道11。在内壳2中，有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对包括合成气体管线11在内的压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中，分离区3、加热区4和停留区5相互连接并排列成一个直立的柱子。其中，合成气体管道11在加热区4的一部分或整个加热区4中与内壳2形成一个环形间隙，环形间隙至少有一部分的直径至多为30毫米或更小，最好为20毫米或15毫米或更小，例如4至10毫米。其中，合成气体管道11在部分停留区5或整个停留区5中与内壳2形成环形间隙，且停留区5中的环形间隙至少部分具有至少150mm的直径。其中，用于引入溶解了合成气体的超临界水的合成气体管道11在停留区5中至少有一个开口。包括一个围绕内壳2的外壳6。在内壳2和外壳6之间有一个第二压力空间16。在第二压力空间16中包括一个区域，其中安排了一个或多个电加热元件，用于将压缩的水性多组分混合物加热到超临界水热气化的温度，并且其中压力空间16的这个区域围绕着加热区4的环形间隙，第二压力空间16包括可压缩惰性气体或可压缩液体，并且其中第一压力空间15和第二压力空间16的压力差最大为+/-5巴。对于技术人员来说，设置第二压力空间16中的惰性气体或可压缩液体的压力的各种技术方案是已知的。

通过将第二压力空间16的压力与第一压力空间15的压力(内壳2内的压力)和/或第三压力空间17的压力(热交换器和合成气体管道11内的压力)相匹配，内壳2上的压力负荷和内部零件上的压力负荷被最小化或消除了。因此，镍基合金材料在停留和加热区4中暴露在高温下，但没有或只有低压力负荷。因此，高质量的材料，如镍基合金，具有较高的耐温和耐腐蚀性，但只具有较低的耐压性，可用于内壳2和内壳2内的内件的薄壁。由于耐温和耐腐蚀材料如镍基合金非常昂贵，反应器1的这些实施方案降低了制造反应器1的材料成本。由于内壳2和位于内壳2内的内件的压力释放，镍基合金壁可以做得很薄。因此，需要的材料明显减少。反应器1的投资减少到没有压力释放时所需材料成本的大约八分之一。由于根据本发明的反应器1在本实施例中由于内壳2的壁较薄而明显较轻，除了制造成本外，运输和维护成本也减少了。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，耐压密封内壳2与耐压密封外壳6的距离至少为100毫米，优选至少为150毫米，特别优选至少为200毫米或以上。在反应器1的其他实施方案中，可压紧密封内壳2与可压紧密封外壳6的距离并非处处相同。在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，至少在停留区5和可选的至少部分加热区4布置在内壳2中的区域，可压紧密封的内壳2与可压紧密封的外壳6的距离至少为100毫米，优选至少为150毫米，特别优选至少为200毫米或以上。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，第二压力空间16包括至少一层热绝缘材料，优选一个或多个高温绝缘层。在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，第二压力空间16包括两层隔热材料，最好是两层高温隔热层。例如，第一层隔热材料和第二层隔热材料可以有不同的导热性。优选地，第一层隔热材料和第二层隔热材料具有不同的传热系数。优选的是，第一层隔热材料和第二层隔热材料具有不同的导热性和不同的传热系数。优选的是，第一隔热层和第二隔热层是粘合的。隔热层包括或由隔热材料组成，最好是高温隔热层。在根据本发明的反应器1中，隔热层的隔热材料可以独立选自高温羊毛、矿棉、陶瓷绒毛、矿物绝缘材料。其他合适的隔热材料对于技术人员来说是已知的。

一个或多个隔热层可以完全或部分地包围内壳2。在反应器1的一个实施方案中，除内壳2面向底部的部分外，隔热层完全围绕着内壳2。在一个实施方案中，除了底板7之外，隔热层完全围绕着内壳2。在反应器1的进一步优选实施方案中，至少停留区5位于内壳2内的区域被一个或多个热绝缘层所包围。在反应器1的进一步优选实施方案中，至少在内壳2内部，停留区5和加热区4所在的区域被一个或多个隔热层包围。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，内壳2与外壳6的距离至少为100毫米，优选至少为150毫米，特别优选至少为200毫米或更多，并且在该区域包括一层或两层隔热材料。在根据本发明的反应器1的其他优选实施方案中，至少在加热区4布置在内壳2中的区域，内壳2与外壳6的距离至少为100毫米，优选至少150毫米，特别优选至少200毫米或更多，并且在该区域包括一层或两层隔热材料。在根据本发明的反应器1中，第一层隔热材料的厚度可以是至少25毫米，优选至少40毫米，更优选至少50毫米或以上。在根据本发明的反应器1中，第二层隔热材料的厚度可以是至少80毫米，优选至少100毫米，更优选至少150毫米或更多。

在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，内壳2与外壳6的距离为200毫米，并在该区域包括一层厚度为50毫米的热绝缘材料和第二层厚度为150毫米的热绝缘材料。在根据本发明的反应器1的优选实施方案中，内壳2与外壳6的距离为100毫米，并在该区域包括一层厚度为50毫米的热绝缘材料和第二层厚度为50毫米的热绝缘材料。

在根据本发明的反应器1的其他优选实施方案中，至少在停留区5和(如果合适)至少部分加热区4布置在内壳2中的区域，内壳2与外壳6的距离至少为200毫米，并且在该区域包括一层厚度为50毫米的热绝缘材料和第二层厚度为150毫米的热绝缘材料。在根据本发明的反应器1的其他优选实施方案中，至少在停留区5和可选的至少部分加热区4被安排在内壳2中的区域，内壳2与外壳6的距离至少为100毫米，并在该区域包括一层厚度为50毫米或以上的隔热材料和第二层厚度为50毫米或以上的隔热材料。

在反应器1的特别优选实施方案中，第二压力空间16包括惰性气体和两层隔热材料。尽管在超临界水热气化过程中，内壳2的停留区5的温度为600至700摄氏度，但可压紧的外壳6的温度只有350摄氏度或更低，最好是300摄氏度或280摄氏度或更低，最好是200摄氏度或更低。根据反应器1的实施方案，即使用的惰性气体或可压缩液体，如果有的话，第一隔热层的厚度和材料，如果有的话，第二隔热层的厚度和材料，压力密封的外壳6内部的温度在100至250摄氏度之间，例如220摄氏度、200摄氏度、150摄氏度或更低。外壳6内部的这些温度规格指的是停留区5位于内壳2内部的区域。

在特定的实施方案中，根据本发明的反应器1包括用于在分离区3中加入沉淀剂的管路14，例如用于将沉淀剂如Mg2+、Ca2+和K+加入到压缩的水性多组分混合物中。反应器1可以包括例如用于在分离区3中加入沉淀剂的管路14，该管线的布置使得沉淀剂可以在550摄氏度、最好是400至550摄氏度下分离有价值的馏分WF1之前加入到压缩的水性多组分混合物中，以便在分离区3中实现磷酸盐和铵的最完全分离。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括用于添加沉淀物的管路14，该管道与热交换器WT1 9和/或分离器A1连接。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1为此包括用于添加沉淀物的管路14，该管线与带有集成分离器WTA1 9'的热交换器相连。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括用于添加沉淀物的管路14，该管线通向分离器A1或综合分离器。

在特别优选的实施方案中，内壳2包括一个可以用底板7以压紧方式关闭的开口。在特别优选的实施方案中，内壳2和外壳6包括一个可以用底板7以压力密闭方式关闭的开口。可压紧密封是指当内壳2和外壳6被压紧密封时，第一压力空间15和第二压力空间16中保持约25至35MPa的设定压力。在特定的实施方案中，外壳6包括一个可以用底板7压紧密封的开口。

在优选的实施方案中，反应器1包括在内壳2中的底板的开口和与可压紧密封的内壳2压紧连接的底板7。在优选的实施方案中，反应器1，包括在内壳2和外壳6中的底板的开口，以及与可压紧密封的内壳2和可压紧锁紧的外壳6压紧连接的底板7。在优选的实施方案中，内壳2中的热交换器、分离器被安排在底板7上。分离器区域3与底板7相邻。在优选的实施方案中，分离器区域3、加热区域4和停留区域5在底板7上排列成内壳2内的直立柱，内壳2以压力密闭方式与底板7连接。优选地，在反应器1的这一实施方案中，分离区3布置在底板7的上方，停留区5位于内壳2的最上部，加热区4位于分离区3和停留区4的中间，其中分离区3与加热区4相邻，加热区4与停留区5相邻。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个由钢制成的底板7。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个底板7，其厚度为20厘米或更小，例如15厘米或10厘米。

在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个可压紧密封的内壳2，它包围着一个第一压力空间15，并有一个用于底板7的开口。在内壳2中，分离区3包括热交换器WT1 9和分离器A1，用于将压缩的水性多组分混合物加热到最高550摄氏度，并从压缩的水性多组分混合物中分离出有价值的材料组分WF1。在内壳2中的加热区4，有一个或多个加热元件，用于在分离出有价值的材料组分WF1后，将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。在内壳2内有停留区5，用于在加热到600至700摄氏度后对压缩的水性多组分混合物进行超临界水热气化。其中分离区3、加热区4和停留区5相互连接，在底板7上排列成一个直立的柱子。其中，底板7通过法兰连接与内壳2密封连接，分离区3布置在底板7上方，加热区4布置在分离区3上方，停留区5布置在加热区4上方。

在优选的实施方案中，反应器1包括底板7，其具有一个或多个用于通过管路14的开口，例如一个或多个用于将压缩的水性多组分混合物引入内壳2的反应物管线的开口，其中反应物管线以可压紧的密封方式与底板7连接。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括具有至少一个用于分离可回收材料的开口的底板7。在优选的实施方案中，反应器1包括至少一个用于分离有价值材料组分WT1的管路14的开口，该管线可选带阀门。在优选的实施方案中，反应器1，包括至少一个用于管路14的开口，该管线可选择带有用于分离有价材料组分WT1的阀门，以及至少一个用于管路14的开口，可选择带有用于分离有价材料组分WT2的阀门。在优选的实施方案中，反应器1包括至少一个用于分离有价材料组分WT1的可选的生产线14的开口，以及至少一个用于分离有价材料组分WT2的可选的生产线14的开口，以及至少一个用于分离有价材料组分WT3的可选的生产线14的开口。每个用于分离可回收材料或有价材料组分的管路14都以可压紧的方式与底板7连接。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括一个底板7，其上至少有一个用于分离含有合成气体的水(＝冷却的、以前溶解有合成气体的超临界水)的合成气体管线11的开口，该管线以可加压锁定的方式连接到底板7上。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括底板7，该底板具有一个或多个开口，用于连接到第二压力空间16的一个或多个气体管道，用于引入气体或液体并调节第二压力空间16的压力，每个气体管道以可压紧的方式连接到底板7。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1包括底板7，该底板具有至少一个用于添加沉淀物的管路14的开口，其中用于添加沉淀物的管路14以可压力密闭的方式与底板7连接，并与第一压力空间15连接。

在反应器1的优选实施方案中，底板7通过法兰连接与可压紧的内壳2连接。在反应器1的优选实施方案中，底板7通过法兰连接与可压紧的外壳6相连。合适的法兰连接使内壳2和底板7之间，以及如果有的话，外壳2和底板7之间能够进行压力密闭连接。法兰连接还使内壳2和(如有)外壳6能够被拆除，以便更换或维修内部设备，如热交换器或其他加热元件、分离器、合成气体管道11、旁通阀，或清洁内壳2或内部设备。合适的法兰连接对于技术人员来说是已知的，例如在EP1010931B1中披露。

在反应器1的优选实施方案中，外壳6由钢制成，最好是高强度钢，例如不锈钢。在特定的实施方案中，外壳6由钢质涂层制成，例如，外壳6包括玻璃纤维层，例如，外壳6在外面包括玻璃纤维层。例如，外壳6的壁厚为150毫米或更小，例如90毫米或50毫米。在反应器1的优选实施方案中，外壳6是由钢制成的，其壁厚为80毫米或以下。

在反应器1的优选实施方案中，外壳6的直径为5米或更小，优选3米或1米，更优选2米至1.5米，1.9米至1.6米，1.7米或1.8米。在优选实施例中，外壳6是圆柱形。

在优选的实施方案中，反应器1包括一个钢制框架8，它环绕并稳定外壳6。在优选的实施方案中，根据本发明的反应器1是由钢制脚手架8稳定的。优选的是，钢制脚手架8围绕着外壳6。在优选的实施方案中，钢制脚手架8延伸到底板7上，并可选地与之连接。优选的是，围绕和稳定反应器的钢脚手架8延伸到地面。例如，钢制脚手架8与地面上的地基相连。

为了使第二压力空间16中的压力可调，外壳6可以以压紧的方式关闭。为了在加热压缩的水性多组分混合物、从压缩的水性多组分混合物中分离出可回收材料或有价值的材料组分、进一步加热压缩的水性多组分混合物以及在压缩的水性多组分混合物的超临界水热气化过程中和之后保持第一压力空间15中的压力，内壳2是可以压紧密封的。当反应器1按计划使用时，外壳6和内壳2是以压力密闭的方式密封。当反应器1按计划使用时，第二压力空间16内的压力被调整，第二压力空间16内的惰性气体或可压缩液体被压缩。内壳2内的压力通过压缩的惰性气体或液体从内壳2转移到反应器1的外壳6。第二压力空间16中压缩的惰性气体或液体的压力作用于内壳2的外壁，而压缩的水性多组分混合物的压力作用于内壳2的内壁。因此，压力从两个方向作用于内壳2的表面，防止内壳2被较大的压力差损坏或变形，并确保内壳2的机械稳定性。在压缩惰性气体的情况下，这实现了内壳2的气动压缩，在压缩液体的情况下，实现了内壳2的液压压缩。在反应器1的启动(调试)过程中，内壳2充满了被压缩到25至35兆帕的水性多组分混合物，分离区的加热元件中的温度被提高到550摄氏度，加热区的加热元件和第二压力空间16的加热器中的温度被提高到600至700摄氏度。同时，内壳2内的压力增加。当反应器1启动时，外壳6内的压力也根据内壳2内的压力而增加。在规定的操作过程中，第二压力空间6的压力被调整为内壳2内的压力，以避免压力差大于5巴。

反应器1最好是作为一个流动的反应器1来操作。当根据本发明的反应器1按计划运行时，惰性气体通过第一气体管道被引入第二压力空间16，该管道以压力密闭的方式通过底板7连接到外壳6上。当根据本发明的反应器1按计划运行时，惰性气体通过第二条气管从第二压力空间16排出，该气管通过底板7以压力密闭方式与外壳6连接。当根据本发明的反应器1按计划操作时，压缩的水性多组分混合物通过反应物管道被引入反应器1的内壳2，该管道通过底板7以压力密封的方式与内壳2相连。当根据本发明的反应器1按计划运行时，溶于水的合成气体通过合成气体管道11从反应器1的内壳2排出，该管道通过底板7以压力密闭方式与内壳2相连。第二压力空间16中的压力根据已知的程序用高压气罐、低压气罐以及必要时用中压气罐进行调节。相应的程序对于技术人员来说是已知的。

本发明的另一个目的是提供根据本发明制造反应器1的方法。

本发明的一个目的是一种用于操作根据本发明的反应器1的设备，包括根据本发明的反应器1和一个或多个泵。用于操作根据本发明的反应器1的设备的一个优选实施方案包括一个高压泵，用于将水性多组分混合物压缩到25至35MPa。例如，高压泵位于底板7的下方或底板7的一侧。

用于操作根据本发明的反应器1的设备的一个实施方案包括根据本发明的反应器1、用于将水性多组分混合物压缩至25至35兆帕的高压泵和切碎装置。用于操作根据本发明的反应器1的设备的一个实施方案包括根据本发明的反应器、用于将水性多组分混合物压缩至25至35兆帕的高压泵、用于粉碎用作反应物的多组分混合物的切碎装置，以及用于稀释用作反应物的多组分混合物的装置。根据本发明，操作反应器1的设备最好包括一个循环水管道，用于用(工艺)水稀释用作反应物的多组分混合物，例如，通过从合成气体-水混合物(超临界水热气化的产物)膨胀得到的水。

根据本发明的用于操作反应器1的设备的一个优选实施方案优选包括用于测量和调节第二压力空间16中的气体压力的装置。在一个实施方案中，根据本发明用于操作反应器1的系统包括一个用于惰性气体的低压气体存储器和一个用于惰性气体的高压气体存储器。低压储气罐和高压储气罐与根据本发明的反应器1的第二压力空间16连接，例如通过气体管道。第二压力空间16中的气体压力可以通过低压气体存储器和高压气体存储器进行调节。在一个实施方案中，根据本发明的用于操作根据本发明的反应器1的设备包括用于惰性气体的低压气体存储器、用于惰性气体的高压气体存储器和用于惰性气体的中压气体存储器。在一个实施方案中，根据本发明的用于操作根据本发明的反应器1的系统优选包括一个或多个用于调节第二压力空间16中的惰性气体压力的气体管道和阀门，优选至少一个压力测量装置，以及可选的温度测量装置，它们与第二压力空间16相连。

根据本发明，操作反应器1的设备的一个优选实施方案包括一个泵，用于将沉淀物通过沉淀物管路14泵入内壳2的分离区3。例如，用于泵送沉淀物的泵被安排在底板7的下面或从底板7的侧面，并通过管路14与分离区3连接。

根据本发明，用于操作反应器1的设备的一个优选实施方案包括一个与根据本发明的反应器1相连的容器。根据本发明的用于操作反应器1的设备的一个优选实施方案包括一个容器，该容器包括用于控制反应器1的电子基础设施，包括(如果合适)控制系统和气体供应的连接，包括(如果合适)控制系统和电源的连接，包括(如果合适)控制系统和用于从合成气体-水混合物中分离水的冷却系统的连接，以及(如果合适)其他部件。通过这种方式，可以制造、交付并迅速投入运行的全盘设计的工厂。

包括根据本发明的反应器1的工厂是，例如，废物处理厂、水处理厂或供电厂。工厂的一个特定实施方案包括根据本发明的反应器1。包括用于控制反应器1的电子基础设施的容器，最好是气体供应的连接，最好是电源的连接，最好是冷却的连接，最好是管道的连接，最好是产品的连接，最好是可回收材料的连接，其中电子基础设施通过电线与反应器连接，如果存在，上述连接通过相应的线路与反应器连接。可选择用于粉碎作为反应物的多组分混合物的粉碎装置，该粉碎装置与反应物管道相连。可选地，用于稀释作为反应物的多组分混合物的稀释装置，该稀释装置与反应物管道相连。可选的是，一个用于存放水性多组分混合物的储存器，该储存器与反应物管道相连。泵，例如，用于压缩水性多组分混合物的高压泵，该高压泵与反应物管道相连，可选的是用于沉淀剂的泵，可选的是用于循环水的泵，沉淀剂的泵与沉淀剂的管路14相连。如有必要，还需要一个加工厂，用于冷却并将气化产物分离成水和合成气体。如有必要，可到水处理厂。如果有必要，还可以建立一个天然气加工厂。可选择储气库，如氢气库、甲烷库、合成气库、低压库、中压库、高压库，该储气库与合成气管线11连接。

根据本发明的工厂可以以各种方式使用。反应器1也可以被集成到现有的工厂中。有缺陷的工厂或工厂的个别有缺陷的模块可以很容易地被替换。

本发明的另一个目的是提供组装一个包括根据本发明的反应器1的工厂的方法。本发明的另一个目的是提供在根据本发明的反应器1的许多实施例中进行的超临界水热气化的工艺。本发明的一个目的是提供超临界水热气化水性多组分混合物的工艺，包括：根据本发明，通过反应物管道将压缩的水性多组分混合物引入反应器1；将根据本发明的反应器1的分离区3中的热交换器WT1 9和(如果适用)热交换器WT2 12和(如果适用)热交换器WT313加热至550摄氏度；通过分离器A1，以及如果适用的分离器A2，以及如果适用的分离器A3，将可回收材料从压缩的水性多组分混合物中分离成一至三个有价值的材料组分WF1，以及如果适用的WF2和如果适用的WF3；将加热区4的热交换器WT4 10加热到600至750摄氏度，最好是610至720摄氏度，最好是最高710摄氏度；将第二压力空间16中的加热器加热到600至750摄氏度，最好是610至720摄氏度，最好是最高710摄氏度；通过旁通阀调节溶解有合成气体的超临界水的流量或数量，流经热交换器WT4和旁通；将压缩的惰性气体引入第二压力空间16。如果有必要，从第二压力空间16排出压缩的惰性气体。从反应器1中去除溶解有合成气体的压缩水上述工艺步骤可以按不同的顺序进行，也可以平行进行。

在反应器1中用作反应物的水性多组分混合物通常包括几种化合物，通常是非常多不同的化合物。在许多情况下，水性多组分混合物包括固体和液体物质的混合物。由有机化合物和无机成分组成的混合物最好被用作水性多组分混合物。在许多情况下，水性多组分混合物的确切成分是未知的和/或因批次不同而变化。水性多组分混合物可含有无机成分，如金属和重金属或金属离子、金属盐、金属氧化物、重金属离子、重金属盐、重金属氧化物、磷、氧化磷、磷酸盐、氮、氮氧化物和铵。在许多情况下，无机物和固体的总量低于10-5％(体积)，通常约为水性多组分混合物的2％(体积)。

可以在反应器1中用作反应物的水性多组分混合物是，例如，有机多组分混合物，如污泥、污水污泥、生物废物、来自沼气厂的废物、水性有机废物、工业废物、城市废物、动物废物、农业废物、花园废物、动物粉、蔬菜废物、果渣、粉煤灰、污水污泥粉煤灰、食品工业废物、钻井泥、沼渣、粪便、废水如工业废水、塑料、纸和纸板。根据本发明，在反应器1中用作反应物的水性多组分混合物必须是可泵送的。固体或水性多组分混合物的固体含量过高的，要进行相应的预处理，最好是粉碎和稀释。

超临界水热气化的气化产物包括溶解在超临界水中的合成气体。优选的是，气化产物基本上由溶解了合成气的超临界水组成。该合成气基本上包括氢气、甲烷和二氧化碳。合成气的成分可能会根据使用的反应物、根据本发明的反应器1的实施方案和确切的反应条件而变化。

根据本发明的反应器1和根据本发明的设备的应用也是本发明的主题。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备用于从水性多组分混合物生产合成气、氢气、甲烷。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备用于从水性多组分混合物中分离出磷酸盐和铵。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的工厂用于从水性多组分混合物中生产肥料的应用。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备用于从水性多组分混合物中分离金属盐。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备的应用，用于从水性多组分混合物中分离固体。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的植物的应用，从水性多组分混合物中分离沙子。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的植物的应用，从水性多组分混合物中分离金属。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的工厂的应用，用于处理水性多组分混合物。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备用于处理或净化水的应用包括。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的植物在能源供应方面的应用。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备在能源储存方面的应用。例如，根据本发明的反应器1和根据本发明的设备在废物处理、水处理和能源供应装置中的应用。

图1显示了根据本发明的反应器1的纵向剖面，其具有内壳2、分离区3、加热区4和停留区5，其中分离区3、加热区4和停留区5排列成直立的柱状。

图2显示了根据本发明的反应器1的纵向剖面，其中有内壳2、分离区3、加热区4和停留区5，其中分离区3、加热区4和停留区5排列为直立柱，外壳6，底板7，钢制脚手架8，热交换器WT1 9，热交换器WT4 10，热交换器WT2 12和WT3 13，管路14，从加热区4的环形间隙到停留区5的环形间隙的漏斗状过渡18，法兰连接19。

图3显示了根据本发明的反应器1的纵向剖面，其中有内壳2，外壳6，底板7，合成气体管道11，第一压力空间15，第二压力空间16，第三压力空间17。

图4显示了根据本发明的图3的反应器1的放大区域，其中有内壳2，外壳6，合成气体管道11，第一压力空间15，第二压力空间16，第三压力空间17。

Claims (11)

1.一种用于在无氧条件下将水性多组分混合物压缩到25至35兆帕的超临界水热气化的反应器(1)，其包括围绕第一压力空间(15)的可加压密封的内壳(2)，

在内壳(2)中的分离区(3)，其包括热交换器WT1(9)，用于将压缩的水性多组分混合物加热到高达550摄氏度，以及分离器A1，用于从压缩的水性多组分混合物中分离可回收材料，

在内壳(2)中的加热区(4)，用于在分离可回收材料后将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度，所述加热区(4)包括合成气体管道(11)，

在内壳(2)中的停留区(5)，用于将压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度后进行超临界水热气化，所述停留区(5)包括合成气体管道(11)，

其中分离区(3)、加热区(4)和停留区(5)被排列成直立的柱状，

围绕内壳(2)的外壳(6)，并且第二压力空间(16)在内壳(2)和外壳(6)之间，

其中，合成气体管道(11)在加热区(4)的一部分或在整个加热区(4)中与内壳(2)形成环形间隙，加热区(4)的环形间隙的至少部分直径小于30mm，

其中，在加热区(4)的环形间隙周围区域的第二压力空间(16)中布置一个或多个加热元件，用于将加热区(4)中的压缩的水性多组分混合物加热到600至700摄氏度。

2.根据权利要求1所述的反应器(1)，其中加热区(4)的环形间隙的至少部分直径为15mm或更小。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的反应器(1)，包括在分离区(3)中的热交换器WT2(12)，用于将压缩的水性多组分混合物加热到300至400摄氏度；分离器A2，用于分离有价值的材料组分WF2；用于将压缩的水性多组分混合物加热到400至550摄氏度的热交换器WT1(9)；和分离器A1，用于分离有价值的材料组分WF1。

4.根据权利要求3所述的反应器(1)，包括在分离区(3)中的热交换器WT3(13)，用于将压缩的水性多组分混合物加热到200至300摄氏度，以及分离器A3，用于分离有价值的材料组分WF3。

5.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中合成气体管道(11)在停留区(5)的一部分中与内壳(2)形成环形间隙，停留区(5)的环形间隙的至少部分具有至少150mm的直径，并且其中合成气体管道(11)在停留区(5)中具有至少一个开口，用于将气化产物(＝超临界水，溶解在其中的合成气体)从停留区(5)的环形间隙引入合成气体管道(11)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，包括在加热区(4)中的热交换器WT4(10)、旁路和旁路阀，所述热交换器WT4(10)和旁路连接至合成气体管道(11)和热交换器WT1(9)，并且通过旁通阀，能够调节流经热交换器WT4(10)进入热交换器WT1(9)的气化产物的比例以及流经旁路进入热交换器WT1(9)的气化产物的比例。

7.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中外壳(6)能够以压力密闭的方式关闭，并且第二压力空间(16)包括可压缩的惰性气体或可压缩的液体以及至少一层热绝缘的材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中内壳(2)、热交换器WT1(9)、如果有热交换器WT2(12)则和热交换器WT2、如果有热交换器WT3(13)则和热交换器WT3(13)、如果有热交换器WT4(10)则和热交换器WT4(10)、分离器A1、如果有分离器A2和分离器A3以及合成气体管道(11)则和分离器A2和分离器A3以及合成气体管道(11)的壁厚为10毫米或更小，最好为5毫米或更小。

9.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(1)，其中热交换器WT1(9)、如果有热交换器WT2(12)则和热交换器WT2(12)、如果有热交换器WT3(13)则和热交换器WT3(13)、如果有热交换器WT4(10)则和热交换器WT4(10)是枕形板热交换器。

10.一种工厂，其包括反应器(1)、与反应器(1)的第一压力空间(15)相连的产品管道和反应物管道、与反应物管道相连的高压泵、与反应物管道相连的粉碎设备和稀释设备、以及与第二压力空间(16)和气体存储器相连的气体管道。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的反应器(1)的用途，

a)用于从水性多组分混合物中生产氢气和甲烷，以及

b)在必要时，用于从水性多组分混合物中分离并在必要时回收选自磷酸盐、铵、金属盐、沙、金属的可回收材料，

c)在必要时，用于从水性多组分混合物中生产肥料，

d)用于水的处理或净化。

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