DE102008004732A1 - Hydrothermal carbonization of biomass - Google Patents
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Abstract
die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse, wobei Biomasse mit Wasser und wenigstens einem Katalysator in einem Druckbehälter durch Temperatur- und/oder Druckerhöhung in Stoffe wie Kohle, Öl und/oder dergleichen artverwandte Stoffe umgewandelt wird. Um die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der zeitlichen Dauer des Umwandlungsprozesses als auch hinsichtlich der Art und Weise der Prozessführung, wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Biomasse vor der Umwandlung und/oder während der Umwandlung disorganisiert wird.The present invention relates to a method and a device for the hydrothermal carbonization of biomass, wherein biomass is converted with water and at least one catalyst in a pressure vessel by increasing the temperature and / or pressure in substances such as coal, oil and / or the like related substances. In order to improve the hydrothermal carbonization of biomass, in particular with regard to the duration of the conversion process as well as with regard to the manner of the process management, it is proposed with the present invention that the biomass is disorganized before the conversion and / or during the conversion.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse, wobei Biomasse mit Wasser und wenigstens einem Katalysator in einem Druckbehälter durch Temperatur- und/oder Druckerhöhung in Stoffe wie Kohle, Öl und/oder dergleichen artverwandte Stoffe umgewandelt wird.The The present invention relates to a method and an apparatus for hydrothermal carbonization of biomass, biomass with Water and at least one catalyst in a pressure vessel through Temperature and / or pressure increase in substances like coal, oil and / or the like related substances is converted.
Der Begriff Biomasse umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung sämtliche lebenden, toten und/oder zersetzten Organismen. Dazu zählen neben Pflanzen insbesondere auch Abfall- und/oder Restholz, Stroh, Gras, Dung, Laub, Klärschlamm und/oder organischer Hausmüll. Die Biomasse kann dabei in unterschiedlichen Zusammensetzungen, Qualitäten, Größen und/oder dergleichen Verwendung finden, je nach Bedarf und gewünschtem Umwandlungsprodukt Verwendung finden.Of the For the purposes of the present invention, the term biomass encompasses all living, dead and / or decomposed organisms. These include beside Plants, in particular, waste and / or residual wood, straw, grass, Manure, leaves, sewage sludge and / or organic household waste. The biomass can be in different compositions, qualities, sizes and / or find the same use, as needed and desired Conversion product find use.
Bisher wird bei der hydrothermalen Karbonisierung ein Druckbehälter mit im wesentlichen aus pflanzlichen Produkten bestehender Biomasse, Wasser und einer geringen Menge eines Katalysators, insbesondere Zitronensäure, gefüllt. Anschließend wird der Druckbehälter verschlossen und unter Temperatur- und Druckerhöhung die Umwandlung beziehungsweise Umsetzung der Biomasse durchgeführt. Die dabei ablaufende Reaktion ist exotherm, das heißt es wird Energie in Form von Wärme und/oder Licht abgegeben. Die zeitliche Dauer dieses Umwandlungsprozesses hängt von dem angestrebten Zustand des Umwandlungsprodukts ab und liegt bisher beispielsweise für die Umwandlung von Biomasse in Kohle in einem Zeitbereich von etwa zwölf Stunden. Dabei wird der Druckbehälter auf einer Temperatur von etwa 180 Grad Celsius bis etwa 200 Grad Celsius gehalten. Anschließend wird der Druckbehälter geöffnet und das Umwandlungsprodukt – bei einer Umwandlung von Biomasse in Kohle kleine auf dem Wasser schwimmende Kohlepartikel – dem Druckbehälter entnommen.So far is in the hydrothermal carbonization a pressure vessel with essentially consisting of vegetable products of existing biomass, Water and a small amount of a catalyst, in particular Citric acid, filled. Subsequently, will the pressure vessel closed and under temperature and pressure increase the conversion or Implementation of biomass carried out. The This reaction is exothermic, which means that energy is in form of heat and / or light delivered. The duration of this transformation process depends on the desired state of the conversion product from and is so far for example the conversion of biomass into coal in a time range of about twelve hours. In this case, the pressure vessel at a temperature of about 180 degrees Celsius to about 200 degrees Celsius held. Subsequently becomes the pressure vessel open and the conversion product - at a conversion of biomass into coal small floating on the water Carbon particles - the pressure vessel taken.
Nachteilig bei der bisher bekannten hydrothermalen Karbonisierung ist neben der relativ großen zeitlichen Dauer des Umwandlungsprozesses insbesondere die diskontinuierliche Prozessführung, bei der ein Druckbehälter zunächst gefüllt wird, der gefüllte Druckbehälter dann druckdicht verschlossen wird, anschließend in dem Druckbehälter die Umwandlungsreaktionen ablaufen, der Druckbehälter danach geöffnet wird und schließlich der geöffnete Druckbehälter geleert wird beziehungsweise das Umwandlungsprodukt aus dem Druckbehälter entnommen wird. Darüber hinaus sind sowohl der maschinen- und/oder anlagentechnische Aufwand als auch der Bedien- und Personalaufwand bisher erheblich. Ferner ist mit der bisherigen diskontinuierlichen Prozessführung ein effektiver und günstiger industrieller Einsatz der hydrothermalen Karbonisierung zur Stoffgewinnung nicht realisierbar.adversely in the previously known hydrothermal carbonization is next the relatively large one temporal duration of the conversion process in particular the discontinuous Litigation, at the one pressure vessel first filled that will be filled pressure vessel then sealed pressure-tight, then in the pressure vessel the Conversion reactions run, the pressure vessel is opened afterwards and finally the opened pressure vessel emptied or the conversion product is removed from the pressure vessel becomes. About that In addition, both the mechanical and / or plant technical effort as well as the operating and personnel costs so far considerably. Further is involved with the previous discontinuous process management more effective and cheaper industrial use of hydrothermal carbonization for substance extraction not feasible.
Der vorliegenden Erfindung liegt in Anbetracht des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der zeitlichen Dauer des Umwandlungsprozesses als auch hinsichtlich der Art und Weise der Prozessführung.Of the present invention is in view of the prior art the task is based on the hydrothermal carbonization of biomass improve, especially with regard to the duration of the conversion process as well as the way of litigation.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse, wobei Biomasse mit Wasser und wenigstens einem Katalysator in einem Druckbehälter durch Temperatur- und/oder Druckerhöhung in Stoffe wie Kohle, Öl und/oder dergleichen artverwandte Stoffe umgewandelt wird, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Biomasse vor der Umwandlung und/oder während der Umwandlung disorganisiert wird.to technical solution This object is achieved with the present invention, a method and for hydrothermal carbonization of biomass, biomass with water and at least one catalyst in a pressure vessel through Temperature and / or pressure increase in substances such as coal, oil and / or such related substances is proposed, which is characterized in that the biomass before the conversion and / or while the transformation is disorganized.
Unter Disorganisation wird dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung jede zumindest eine Schädigung der Struktur von Zellen und/oder komplexen Molekülen in der Biomasse, insbesondere Zellulosezellen, verstanden.Under Disorganization is in the context of the present invention each at least one injury the structure of cells and / or complex molecules in the biomass, in particular cellulose cells, Understood.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch eine erfindungsgemäß vor und/oder während des Umwandlungsprozesses erfolgende Disorganisation der Biomasse die zeitliche Dauer des Umwandlungsprozesses der Biomasse deutlich reduzieren lässt. Im VergleichOf the The invention is based on the finding that by an inventive before and / or during the The conversion process takes place the disorganization of the biomass significantly reduce the duration of the biomass conversion process leaves. Compared
Vorteilhafterweise lässt sich die zeitliche Dauer des erfindungsgemäßen Umwandlungsprozesses der Biomasse im Vergleich zu der zeitlichen Dauer eines ohne erfindungsgemäße Disorganisation der Biomasse erfolgenden Prozessführung – je nach gewünschtem oder angestrebtem Zustand des Endprodukts – reduzieren, vorzugsweise bis auf etwa ein Drittel. So kann beispielsweise die Umwandlung von Biomasse in Kohle erfindungsgemäß in einem Zeitbereich von etwa vier Stunden erfolgen.advantageously, let yourself the duration of the inventive conversion process of Biomass compared to the duration of a non-inventive disorganization the biomass process - depending on the desired or desired state of the final product - reduce, preferably up to about a third. For example, the conversion of Biomass in coal according to the invention in a time range of about four hours.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Disorganisation mittels Ultraschall erfolgt. Im Rahmen der Disorganisation mittels Ultraschall erwärmt sich die Biomasse vorteilhafterweise. Die Disorganisation der Strukturen von Zellen und/oder komplexen Molekülen in der Biomasse erfolgt vorteilhafterweise im Durchfluss mittels Ultraschall in einem Rohr. Eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Biomasse unter Nutzung einer Pumpe, vorzugsweise einer Schneckenpumpe oder einer Kolbenmembranpumpe, gegen einen in einer Rohrleitung angeordneten Ultraschallsender gefördert wird. Der Ultraschallsender ist vorteilhafterweise in der vorzugsweise senkrecht zum Untergrund verlaufend angeordneten Rohrleitung angeordnet. Der erzielbare Disorganisationsgrad hängt von der Förderung, insbesondere von der Fördergeschwindigkeit und/oder der Förderleistung, der Leistung des Ultraschallsenders und dem Förderdruck ab. Vorteilhafterweise ist die Förderung insbesondere hinsichtlich Fördergeschwindigkeit und/oder Förderleistung der Pumpe, die Leistung des Ultraschallsenders und/oder der Förderdruck steuerbar, vorzugsweise über wenigstens eine Regeleinrichtung.An advantageous embodiment of the invention provides that the disorganization takes place by means of ultrasound. As part of the disorganization by means of ultrasound, the biomass heats up advantageously. The disorganization of the structures of cells and / or complex molecules in the biomass is advantageously carried out in the flow by means of ultrasound in a tube. A specific embodiment of the invention provides that the biomass is conveyed using a pump, preferably a screw pump or a piston diaphragm pump, against an ultrasound transmitter arranged in a pipeline. The ultrasonic transmitter is in front teilhafterweise arranged in the preferably perpendicular to the underground running pipeline. The achievable degree of disorganization depends on the promotion, in particular on the conveying speed and / or the delivery rate, the power of the ultrasonic transmitter and the delivery pressure. Advantageously, the delivery is controllable, in particular with regard to the conveying speed and / or delivery rate of the pump, the power of the ultrasonic transmitter and / or the delivery pressure, preferably via at least one regulating device.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Disorganisation mittels Mikrowellenbestrahlung erfolgt. Im Rahmen der Disorganisation mittels Mikrowellenbestrahlung erhitzt sich die Biomasse vorteilhafterweise. Vorteilhafterweise wird die Biomasse durch einen wenigstens einen Reaktionsraum aufweisenden Mikrowellendurchflussreaktor geführt. Die durch den Mikrowellendurchflussreaktor geführte Biomasse wird dabei vorteilhafterweise erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen etwa 150 Grad Celsius bis etwa 250 Grad Celsius. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung beträgt die Heizphase zwischen etwa 3 Minuten bis etwa 20 Minuten. Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Druck in dem Reaktionsraum des Mikrowellendurchflussreaktors in einem Druckbereich zwischen etwa 15 bar bis etwa 30 bar.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the disorganization takes place by means of microwave irradiation. As part of the disorganization by means of microwave irradiation heats up the biomass advantageously. Advantageously, the biomass by a microwave flow reactor having at least one reaction space guided. The guided through the microwave flow reactor biomass is thereby advantageously heated, preferably to a temperature in a temperature range between about 150 degrees Celsius to about 250 degrees Celsius. According to one Another proposal of the invention is the heating phase between about 3 minutes to about 20 minutes. Another embodiment of the invention The invention is characterized by a pressure in the reaction space of the microwave flow reactor in a pressure range between about 15 bar to about 30 bar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Disorganisation durch Dekompression erfolgt, wobei druckbeaufschlagte Biomasse in einem Behälter mit niedrigerem Druck, vorzugsweise Atmosphärendruck, entspannt. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die durch Dekompression erfolgende Disorganisation nach einer Disorganisation mittels Ultraschall und/oder mittels Mikrowellenbestrahlung erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Dekompression wird die Struktur von entsprechend vordisorganisierten beziehungsweise vorgeschädigten Zellen und/oder komplexen Molekülen in der Biomasse vorteilhafterweise weiter zerlegt, wodurch sich insbesondere die zeitliche Dauer des Umwandlungsprozesses der erfindungsgemäßen hydrothermalen Karbonisierung weiter reduzieren lässt.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the disorganization is done by decompression, wherein pressurized biomass in a container with lower pressure, preferably atmospheric pressure, relaxed. A special preferred embodiment of the invention provides that by Decompression disorganization after a disorganization by means of ultrasound and / or by means of microwave irradiation. By the decompression according to the invention is the structure of appropriately predisposed respectively previously damaged Cells and / or complex molecules Advantageously further decomposed in the biomass, resulting in in particular the duration of the conversion process of the hydrothermal Carbonization can be further reduced.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass einem im wesentlichen als Rohrleitung mit wenigstens einer steuerbaren Einlassöffnung und wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung ausgebildeten Druckbehälter über die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung Biomasse, Wasser und/oder wenigstens ein Katalysator zugeführt wird, die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter derart gesteuert werden, dass dem Druckbehälter zugeführtes Füllgut aus Biomasse, Wasser und Katalysator durch die Rohrleitung transportiert wird, wobei Biomasse, Wasser und Katalysator miteinander reagieren, und über die wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung wenigstens ein Reaktionsprodukt des Füllguts entnommen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird vorteilhafterweise eine kontinuierliche Prozessführung realisiert. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckbehälters durch eine Rohrleitung werden quasi unendlich viele hintereinander kaskadiert angeordnete und miteinander verbundende Druckbehälter realisiert. Insgesamt wird so vorteilhafterweise eine kontinuierliche Prozessführung ermöglicht, was insbesondere vor dem Hintergrund eines effektiven und günstigen industriellen Einsatzes der hydrothermalen Karbonisierung zur Stoffgewinnung besonders vorteilhaft ist. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der maschinen- und/oder anlagentechnische Aufwand reduziert, insbesondere da Pumpen, Absperrorgane und dergleichen Einrichtungen, die ansonsten bei kaskadiert hintereinander angeordneten und strömungstechnisch miteinander verbundenen Druckbehältern anfallen würden, entfallen, zumindest aber in deutlich geringerem Umfang benötigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt vorteilhafterweise eine kontinuierliche Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator. Die Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator zur Füllung des Druckbehälters kann dabei parallel erfolgen, so dass Biomasse, Wasser und/oder Katalysator einzeln zugeführt werden. Dementsprechend sind eine separate Zuführung von Biomasse, eine separate Zuführung von Wasser und/oder eine separate Zuführung von Katalysator vorgesehen. Vorteilhafterweise wird das Mischungsverhältnis der Komponenten Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator über ein entsprechendes Steuerungssystem durchgeführt.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that that one substantially as a pipeline with at least one controllable inlet port and at least one controllable outlet opening formed pressure vessel via the at least one controllable inlet opening biomass, water and / or at least fed to a catalyst is the temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel be controlled so that the pressure vessel supplied contents of biomass, water and catalyst is transported through the pipeline, wherein Biomass, water and catalyst react with each other, and over the at least one controllable outlet opening at least one reaction product of the contents is removed. The inventive design is advantageously a continuous process management realized. By the inventive design of the pressure vessel by a pipeline is cascaded almost infinitely many consecutively arranged and interconnected pressure vessel realized. All in all is thus advantageously enables a continuous process, especially against the background of an effective and cheap industrial use of hydrothermal carbonization for substance extraction is particularly advantageous. Furthermore, in the embodiment according to the invention the machine and / or plant technical effort reduced, in particular because pumps, shut-off devices and the like facilities that otherwise arranged cascaded one behind the other and fluidically incurred interconnected pressure vessels would omitted, or at least needed to a much lesser extent. The inventive method advantageously allows a continuous supply of Biomass, water and / or at least one catalyst. The feeder of Biomass, water and / or at least one catalyst for filling the Pressure vessel can be done in parallel, so that biomass, water and / or catalyst individually supplied become. Accordingly, a separate feed of biomass, a separate feed of water and / or a separate supply of catalyst provided. Advantageously, the mixing ratio of the components biomass, water and / or at least one catalyst via a corresponding control system carried out.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in wenigstens einem Bereich der den Druckbehälter bildenden Rohrleitung ein Ultraschallsender zur Disorganisation angeordnet.In a particularly advantageous embodiment of the invention is in at least a portion of the pressure vessel forming the pipeline arranged an ultrasonic transmitter for disorganization.
Vorteilhafterweise werden die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter derart gesteuert, dass dem Druckbehälter zugeführtes Füllgut aus Biomasse, Wasser und Katalysator definiert durch die Rohrleitung transportiert wird. Erfindungsgemäß durchwandert dabei eine Masse-Schicht während des Umwandlungsprozesses den als Rohrleitung ausgebildeten Druckbehälter. Vorteilhafterweise sind dabei zu jedem Zeitpunkt an unterschiedlichen Stellen entlang der Rohrleitung die zum jeweiligen Zeitpunkt des Umwandlungsprozesses entsprechend vorliegenden Zwischenprodukte vorhanden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht Schleusenkammern vor, die an unterschiedlichen Stellen entlang der Rohrleitung angeordnet sind und im Rahmen des Umwandlungsprozesses eine Entnahme des an der entsprechenden Stelle der Rohrleitung vorliegenden Zwischenprodukts zu ermöglichen, vorteilhafterweise bei beziehungsweise unter Aufrechterhaltung einer erfindungsgemäßen kontinuierlichen Prozessführung.Advantageously, the temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel are controlled such that the product supplied to the pressure vessel contents of biomass, water and catalyst is transported through the pipeline defined. According to the invention, a mass layer passes through the pressure vessel designed as a pipeline during the conversion process. Advantageously, the intermediate products corresponding to the respective time of the conversion process are present at different points along the pipeline at any time. A particularly advantageous embodiment of the invention provides lock chambers, at different locations along the pipeline are arranged and in the context of the conversion process to allow removal of the present at the corresponding point of the pipeline intermediate, advantageously at or while maintaining a continuous process control according to the invention.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator über wenigstens eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete, wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung und wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung aufweisende Schleusenkammer, wobei die Schleusenkammer seitens der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung mit wenigstens einem Vorratsspeicher an Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator und seitens der wenigstens einen steuerbaren Auslassöffnung mit der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters verbindbar ist. Vorteilhafterweise erfolgt der Transport von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator aus der Schleusenkammer in den Druckbehälter durch Druckbeaufschlagung.In a further advantageous embodiment of the invention takes place the feeder of biomass, water and / or at least one catalyst over at least a front of the at least one controllable inlet opening of the Pressure vessel arranged, at least a controllable inlet opening and at least one controllable outlet opening having lock chamber, wherein the lock chamber on the part of at least one controllable inlet port with at least one reserve of biomass, water and / or at least one catalyst and at least one controllable outlet opening with the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel is connectable. Advantageously, the transport of biomass, water and / or takes place at least one catalyst from the lock chamber into the pressure vessel Pressurization.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator über eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete Kolben-Presseinrichtung erfolgt, wobei die Kolben-Presseinrichtung eine Kammer mit wenigstens einer Einlassöffnung, wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung und einem in der Kammer bewegbaren Kolben zum Pressen von in der Kammer befindlichem Gut aufweist. Vorteilhafterweise erfolgt der Transport von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator aus der Kammer in den Druckbehälter durch mittels des Kolbens aufgebauter Druckbeaufschlagung.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the feeder biomass, water and / or at least one catalyst via a arranged in front of the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel Piston-pressing device takes place, the piston-pressing device a chamber with at least one inlet opening, at least one controllable outlet and a piston movable in the chamber for pressing in the Has chamber befindlichem good. Advantageously, the Transport of biomass, water and / or at least one catalyst from the chamber into the pressure vessel through pressurized by the piston.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung erfolgt die Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator vorteilhafterweise über eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete Excenterschneckenpumpe mit Druckregelung.According to one Another proposal of the invention is the supply of biomass, water and / or at least one catalyst advantageously over one before the at least a controllable inlet opening of the pressure vessel arranged eccentric screw pump with pressure control.
Vorteilhafterweise wird der Transport von sich in dem Druckbehälter befindlichem Füllgut unterstützt durch eine vorzugsweise in der Rohrleitung des Druckbehälters angeordnete steuerbare Fördereinrichtung, besonders bevorzugt in Form einer steuerbaren Förderschnecke. Das Fördervolumen der Fördereinrichtung ist voreilhafterweise steuerbar, vorzugsweise über eine Regeleinrichtung. In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Förderschnecke im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrleitung des Druckbehälters und ist im wesentlichen bündig an den Innenquerschnitt der Rohrleitung des Druckbehälters angepasst.advantageously, the transport is supported by in the pressure vessel befindlichem contents a preferably arranged in the pipeline of the pressure vessel controllable conveyor, particularly preferred in the form of a controllable screw conveyor. The delivery volume the conveyor is prematurely controllable, preferably via a control device. In a specific embodiment of the invention, the screw conveyor extends essentially over the entire length the pipeline of the pressure vessel and is essentially flush adapted to the inner cross section of the pipeline of the pressure vessel.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter über die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung und/oder die wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung gesteuert werden, vorzugsweise über wenigstens eine Regeleinrichtung.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel over the at least one controllable inlet opening and / or the at least a controllable outlet opening be controlled, preferably over at least one control device.
Vorteilhafterweise wird der Druckbehälter beheizt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Rohrleitung des Druckbehälters zumindest teilweise in einem mit wenigstens einem Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Öl, füllbaren Behältnis angeordnet und wird die Beheizung des Druckbehälters über die Temperatur des wenigstens einen Wärmeübertragungsmediums in dem Behältnis gesteuert. Durch eine entsprechende erfindungsgemäße Anordnung ist auf einfache Art und Weise sicherstellbar, dass der gesamte Prozessablauf bei einer einheitlichen beziehungsweise vereinheitlichten Temperatur erfolgt. Ferner wird so im Rahmen des Prozessablaufs an den jeweiligen Stellen in der Rohrleitung entstehende Wärmeenergie (Reaktorwärme) unmittelbar abgeführt und so Bereichen zugeführt, an denen der Umwandlungsprozess bereits stattgefunden hat beziehungsweise weiter vorangeschritten ist. Voreilhafterweise wird so insbesondere eine Überhitzung einzelner Prozessabschnitte verhindert.advantageously, the pressure vessel is heated. In a preferred embodiment of the invention, the pipeline of the pressure vessel at least partially in one with at least one heat transfer medium, preferably oil, fillable container arranged and is the heating of the pressure vessel over the temperature of at least a heat transfer medium in the container controlled. By a corresponding arrangement according to the invention is easy to make sure that the whole Process flow in a uniform or unified Temperature takes place. Furthermore, it becomes as part of the process flow at the respective points in the pipeline resulting heat energy (Reactor heat) immediately dissipated and so fed to areas where the conversion process has already taken place or has progressed further. It is thus advantageous in particular an overheating individual process sections prevented.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch Verwendung eines Eindickmittels, vorzugsweise Speisestärke wie Getreide- und/oder Kartoffelstärke, für das Füllgut aus Biomasse, Wasser und wenigstens einem Katalysator. In Abhängigkeit von Art und Ausgestaltung der Biomasse können Teile beziehungsweise Partikel der Biomasse in dem Wasser im Druckbehälter schwimmen und/oder sich im Druckbehälter ablagern. So sinken beispielsweise als Biomasse verwendetes Getreide und/oder getreideähnliche Produkte beziehungsweise deren Bestandteile aufgrund ihres spezifischen Gewichts in dem Druckbehälter ab, was mitunter zu Verstopfungen im Druckbehälter führt. Als Biomasse verwendetes Laub und/oder laubähnliche Produkte beziehungsweise deren Bestandteile schwimmt in dem Druckbehälter auf, was mitunter ebenfalls zu Verstopfungen im Druckbehälter führt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Eindickmittels sind diese Problematiken des Absinkens und/oder Aufschwimmens von Biomasseteilchen umgehbar und damit beseitigbar. Vorteilhafterweise wird das Eindickmittel in Mengen zugegeben, die bewirken, dass eine im wesentlichen zähflüssige Konsistenz erzielt wird.A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized by using a thickening agent, preferably cornstarch such as cereal and / or potato starch, for the contents Biomass, water and at least one catalyst. Dependent on of type and design of the biomass parts or Particles of biomass in the water in the pressure vessel and / or swim in the pressure vessel deposit. For example, cereals used as biomass sink and / or cereal-like Products or their components due to their specific Weight in the pressure vessel, which sometimes leads to blockages in the pressure vessel. Used as biomass Foliage and / or foliage-like Products or their components floats in the pressure vessel, which sometimes also leads to blockages in the pressure vessel. By the inventive use of a Thickening agents are these problems of sinking and / or floating bypassable by biomass particles and thus eliminable. advantageously, the thickener is added in amounts that cause a essentially viscous consistency is achieved.
Vorteilhafterweise wird das Eindickmittel zunächst dem Wasser und/oder dem Katalysator zugegeben. Anschließend wird dieses zähflüssige Wasser-Katalysatorgemisch der Biomasse zugegeben.Advantageously, the thickening agent becomes too next to the water and / or the catalyst. Subsequently, this viscous water-catalyst mixture is added to the biomass.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Entnahme des wenigstens einen Reaktionsprodukts des Füllguts über eine nach der wenigstens einen steuerbaren Auslassöffnung des Druckbehälters angeordnete Trenneinrichtung, vorzugsweise durch Filterung.In a further advantageous embodiment of the invention takes place the removal of the at least one reaction product of the filling material via a arranged according to the at least one controllable outlet opening of the pressure vessel Separating device, preferably by filtering.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt vor und/oder nach der Entnahme gepresst wird.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the reaction product is pressed before and / or after removal becomes.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator, die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter, der Transport des Füllguts durch den Druckbehälter und/oder die Entnahme des wenigstens einen Reaktionsprodukts des Füllguts aus dem Druckbehälter über eine Regelung erfolgt. Erfindungsgemäß ist so insbesondere der Bedien- und Personalaufwand im Rahmen der Prozessführung weiter reduzierbar. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhafterweise eine vollautomatische Prozessführung vor.A sees further particularly advantageous embodiment of the invention before that the feed of Biomass, water and / or at least one catalyst, the temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel, the transport of the contents through the pressure vessel and / or the removal of the at least one reaction product of the contents the pressure vessel via a Regulation takes place. According to the invention is like this In particular, the operating and personnel costs in the context of litigation on reducible. A further embodiment of the invention advantageously provides a fully automated process management in front.
Vorteilhafterweise wird die Temperatur im Druckbehälter zumindest über die zeitliche Dauer des Transports des Füllguts durch den Druckbehälter konstant gehalten.advantageously, is the temperature in the pressure vessel at least about the duration of the transport of the product through the pressure vessel constant held.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur im Druckbehälter zumindest über die zeitliche Dauer des Transports des Füllguts durch den Druckbehälter in einem Bereich zwischen etwa 140,00 Grad Celsius bis etwa 240,00 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen etwa 180,00 Grad Celsius bis etwa 200,00 Grad Celsius gehalten wird.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the temperature in the pressure vessel at least about the duration of the transport of the product through the pressure vessel in a range between about 140.00 degrees Celsius to about 240.00 Degrees Celsius, preferably between about 180.00 degrees Celsius to about 200.00 degrees Celsius is maintained.
Zur technischen Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse, wobei Biomasse mit Wasser und wenigstens einem Katalysator in einem Druckbehälter durch Temperatur- und/oder Druckerhöhung in Stoffe wie Kohle, Öl und/oder dergleichen artverwandte Stoffe umgewandelt wird, vorgeschlagen, welche gekennzeichnet ist durch wenigstens eine Einrichtung zur Disorganisation von Biomasse, welche in strömungstechnischer Verbindung vor und/oder in dem Druckbehälter angeordnet ist.to technical solution The object mentioned is a device for hydrothermal Carbonation of biomass, using biomass with water and at least a catalyst in a pressure vessel by increasing the temperature and / or pressure in Substances such as coal, oil and / or such related substances is proposed, which is characterized by at least one device for Disorganization of biomass, which in fluidic connection before and / or in the pressure vessel is arranged.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Disorganisationseinrichtung wenigstens einen Ultraschallsender, wenigstens einen Mikrowellendurchflussreaktor und/oder wenigstens eine Dekompressionseinrichtung aufweist.A advantageous embodiment of the invention provides that the disorganizing device at least an ultrasonic transmitter, at least one microwave flow reactor and / or at least one decompression device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckbehälter aus wenigstens einer Rohrleitung mit wenigstens einer steuerbaren Einlassöffnung und wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung ausgebildet. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zwischen der wenigstens einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung wenigstens eine Biegung aufweist, vorzugsweise wenigstens eine im wesentlichen U-förmige Biegung.In a further advantageous embodiment of the invention is the pressure vessel from at least one pipeline with at least one controllable inlet opening and formed at least one controllable outlet opening. A special advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the pipeline between the at least one inlet opening and the at least one outlet opening has at least one bend, preferably at least one in the essential U-shaped Bend.
Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Rohrleitung des Druckbehälters zumindest teilweise in einem mit wenigstens einem Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Öl, füllbaren Behältnis angeordnet.advantageously, the at least one pipeline of the pressure vessel is at least partially in one with at least one heat transfer medium, preferably oil, fillable container arranged.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine steuerbare Heizeinrichtung zur Regelung der Temperatur in dem Druckbehälter.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by at least one controllable heating device for regulating the Temperature in the pressure vessel.
Vorteilhafterweise ist die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums in dem Behältnis über die Heizeinrichtung steuerbar.advantageously, is the temperature of the heat transfer medium in the container over the Heating device controllable.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhafterweise gekennzeichnet durch wenigstens eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete Schleusenkammer zur Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator durch die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung des Druckbehälters, aufweisend wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung und wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung. Die Schleusenkammer ist vorteilhafterweise seitens der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung mit wenigstens einem Vorratsspeicher an Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator und seitens der wenigstens einen steuerbaren Auslassöffnung mit der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters verbindbar. Eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die steuerbare Einlassöffnung des Druckbehälters die steuerbare Auslassöffnung der Schleusenkammer bildet. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine Pumpe zur steuerbaren und/oder regelbaren Druckbeaufschlagung der Schleusenkammer.A Further embodiment of the invention is advantageously characterized by at least one upstream of the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel arranged lock chamber for supplying biomass, water and / or at least one catalyst by the at least one controllable inlet port of the pressure vessel, comprising at least one controllable inlet opening and at least one controllable outlet opening. The lock chamber is advantageously on the part of at least a controllable inlet opening with at least one reserve of biomass, water and / or at least one catalyst and at least one controllable one outlet connectable with the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel. A concrete embodiment of the invention provides that the controllable Inlet opening of the pressure vessel the controllable outlet of the Lock chamber forms. Another embodiment of the invention is characterized by at least one pump for controllable and / or controllable pressurization of the lock chamber.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete Kolben-Presseinrichtung zur Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator durch die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung des Druckbehälters, aufweisend eine Kammer mit wenigstens einer Einlassöffnung, wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung und einem in der Kammer bewegbaren Kolben zum Pressen von in der Kammer befindlichem Gut.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by a prior to the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel arranged piston-pressing device for supplying biomass, water and / or at least one catalyst through the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel, comprising a chamber with at least one inlet opening, at least one controllable outlet opening and a piston movable in the chamber for pressing material located in the chamber.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine vor der wenigstens einen steuerbaren Einlassöffnung des Druckbehälters angeordnete Excenterschneckenpumpe mit Druckregelung zur Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator durch die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung des Druckbehälters.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by a front of the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel arranged Excentric screw pump with pressure control for the supply of biomass, water and / or at least one catalyst by the at least one controllable inlet opening of the pressure vessel.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine vorzugsweise in der Rohrleitung des Druckbehälters angeordnete steuerbare Fördereinrichtung, vorzugsweise in Form einer steuerbaren Förderschnecke, zur Unterstützung des Transports von sich in dem Druckbehälter befindlichem Füllgut. Vorteilhafterweise ist das Fördervolumen der Fördereinrichtung steuerbar, vorzugsweise über eine Regeleinrichtung. Ein weiterer Vorschlag der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Förderschnecke im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrleitung des Druckbehälters erstreckt und im wesentlichen bündig an den Innenquerschnitt der Rohrleitung des Druckbehälters angepasst ist.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by a preferably arranged in the pipeline of the pressure vessel controllable conveyor, preferably in the form of a controllable screw conveyor, in support of the Transport of contents in the pressure vessel. advantageously, is the funding volume the conveyor controllable, preferably over a control device. Another proposal of the invention is characterized in that the screw conveyor substantially over the whole length the pipeline of the pressure vessel extends and is substantially flush adapted to the inner cross section of the pipeline of the pressure vessel is.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine vorzugsweise steuerbare Einrichtung zum Beheizen des Druckbehälters.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by a preferably controllable device for heating the Pressure vessel.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine Regeleinrichtung zur zumindest teilautomatischen Steuerung der Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter über die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung und/oder die wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by at least one control device for at least partially automatic control the temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel over the at least one controllable inlet opening and / or the at least one controllable outlet opening.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine nach der wenigstens einen steuerbaren Auslassöffnung des Druckbehälters angeordnete Trenneinrichtung, vorzugsweise Filtereinrichtung, über welche die Entnahme des wenigstens einen Reaktionsprodukts des Füllguts erfolgt.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by at least one of the at least one controllable outlet opening of the pressure vessel arranged separating device, preferably filter device, via which the removal of the at least one reaction product of the filling takes place.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine Regeleinrichtung zur zumindest teilautomatischen Steuerung der Zuführung von Biomasse, Wasser und/oder wenigstens einem Katalysator, der Temperatur- und/oder Druckverhältnisse in dem Druckbehälter, des Transports des Füllguts durch den Druckbehälter und/oder der Entnahme des wenigstens einen Reaktionsprodukts des Füllguts aus dem Druckbehälter.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by at least one control device for at least partially automatic control the feeder of biomass, water and / or at least one catalyst, the Temperature and / or pressure conditions in the pressure vessel, the transport of the contents through the pressure vessel and / or the removal of the at least one reaction product of filling material from the pressure vessel.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zumindest teilweise auszuführen.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention is the device according to the invention is designed and / or set up, a method according to the invention at least partially execute.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:Further Details, features and advantages of the invention will become apparent below with reference to the embodiments illustrated in the figures of the drawing closer to the invention explained. Showing:
Im
Betrieb wird der den Druckbehälter
Der
in
Der
Raum zwischen der inneren Rohrleitung
Bei
dem in
Bei
dem in den
Im
kontinuierlichen Betrieb wird das aus Biomasse, Wasser und/oder
wenigstens einem Katalysator bestehende Füllgut
Bei
dem in den
Bedingt
durch die im Zusammenhang der Zuführung von Füllgut in den Druckbehälter einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse in einem kontinuierlichen
Betrieb nach den
Die im Wasser gelösten feinstverteilten, kugelförmigen Kohlepartikel werden vorteilhafterweis durch Ausfilterung entnommen, vorzugsweise über Filtriereinrichtungen, Dekantern und/oder Zentrifugen. Die nasse Kohlemasse wird dann in Kohlepellets mit einem Durchmesser von etwa 6 nm bis etwa 60 nm oder zu Briketts gepresst. Die Kohlepellets werden vorteilhafterweise insbesondere aufgrund ihrer hohen Reinheit als Basisprodukt für die chemische Industrie, als Dünger oder als unmittelbar für Verbrennungsprozesse einsetzbarer beziehungsweise nutzbarer Stoff eingesetzt.The dissolved in water finely divided, spherical Coal particles are advantageously removed by filtering, preferably via filtration devices, Decanters and / or centrifuges. The wet carbon mass is then in Carbon pellets with a diameter of about 6 nm to about 60 nm or pressed into briquettes. The coal pellets are advantageously especially due to their high purity as the basic product for the chemical Industry, as fertilizer or as directly for combustion processes usable or usable substance used.
Anstelle von in Wasser gelösten feinstverteilten, kugelförmigen Kohlepartikeln entstehen bei bestimmten Druck- und/oder Temperaturverhältnissen unter Berücksichtigung der Konzentration des Katalysators und/oder der Prozessbeziehungsweise Durchlaufzeit vorteilhafterweise Öl-beziehungsweise Öl-ähnliche Produkte.Instead of of dissolved in water finely divided, spherical Coal particles are formed under certain pressure and / or temperature conditions under consideration the concentration of the catalyst and / or the process or cycle time advantageously oil or oil-like products.
Bei
dem in
Im
Rahmen der Zuführung
von Füllgut
Mit
Einpressen des vorgepressten Füllguts
in den Druckbehälter
Die
Kammer
Zur
Befüllung
der Kammer
Bei
dem in
Das
in
Das
in
Das
in
Bei
dem in
In
dem Druckbehälter
Bei
dem in
Das
in
In
den
Vorteilhafterweise ermöglichen die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung einzeln und/oder in Kombination miteinander eine kontinuierliche hydrothermale Karbonisierung von Biomasse mit einer kontinuierlichen und/oder batchorientierten Aufspaltung von Zellulose in Zuckermoleküle mittels eines als Reaktor dienenden Druckbehälters zur Erzeugung von Kohle, Öl und/oder Polymeren aus Biomasse.advantageously, enable the embodiments of the invention described above individually and / or in combination with one another continuously Hydrothermal carbonation of biomass with a continuous and / or batch-oriented splitting of cellulose into sugar molecules by means of a serving as a reactor pressure vessel for the production of coal, oil and / or Polymers from biomass.
Besonders bevorzugt erfolgt vor und/oder während des im Druckbehälter ablaufenden Umwandlungsprozesses eine Disorganisation der pflanzlichen Strukturen.Especially preferably occurs before and / or during in the pressure vessel a process of disorganization of the plant Structures.
In einer ersten Ausführungsvariante erfolgt die Disorganisation mittels Ultraschall in einem Rohr. Dabei wird die Biomasse aus einem Vorratsbehälter mit Hilfe einer Schnecken- oder Kolbenmembranpumpe in ein senkrecht stehendes Rohr gefördert. In diesem Rohr befindet sich ein Ultraschallsender, gegen den die Biomasse gefördert wird. Der Disorganisationsgrad hängt von der Fördergeschwindigkeit, der Leistung des Ultraschallsenders und des Förderdruckes ab. Das disorganisierte Material umströmt den Ultraschallerreger und wird durch den Förderdruck des nachfolgenden Materials weiter transportiert. Bei diesem Schritt erfolgt eine erste Erwärmung der Biomasse.In a first embodiment, the disorganization takes place by means of ultrasound in a tube. The biomass is conveyed from a storage container by means of a screw or piston diaphragm pump in a vertical tube. In this tube is an ultrasonic transmitter, against which the biomass is promoted. The degree of disorganization depends on the conveying speed, the power of the ultrasonic transmitter and the delivery pressure. The disorganized material flows around the ultrasonic exciter and is further transported by the delivery pressure of the subsequent material advantage. In this step, a first heating of the biomass takes place.
Das dementsprechend vor-beziehungsweise aufbereitete Material wird durch ein Rohr einem Mikrowellendurchflussreaktor zugeführt, der das Material im Durchfluss auf etwa 150 Grad Celsius bis etwa 180 Grad Celsius erhitzt. Die Heizphase dauert etwa drei Minuten bis etwa zehn Minuten. Die Materialförderung erfolgt durch den Pumpendruck der oben zur Vordisorganisation mittels Ultraschall genutzten Schnecken- oder Kolbenmembranpumpe sowie einer Hochdruckpumpe vor dem Mikrowellendurchflussreaktor. Der Mikrowellendurchflussreaktor besteht vorliegend aus einem nicht polaren Material und befindet sich in einem durch Mikrowellen bestrahltem Raum. Die Erhitzung kann alternativ und/oder ergänzend auch durch eine Mikrowelleneinleitung über Hohlleiter in ein metallisches Rohr erfolgen. Das so entsprechend erhitzte Material wird über ein Proportionalventil, welches den Druck innerhalb des Reaktionsraumes steuert, in einen Entspannungsbehälter geführt. Der Druck innerhalb des Reaktionsraumes kann zusätzlich durch Pumpendruck oder Gasdruck über die der Temperatur entsprechenden Dampfdruckkurvenwerte eingestellt und/oder gesteuert werden.The accordingly prepared or prepared material is through a tube is fed to a microwave flow reactor, the the material in the flow to about 150 degrees Celsius to about 180 Degrees Celsius heated. The heating phase lasts for about three minutes about ten minutes. The material promotion done by the pump pressure of the above for Vordisorganisation means Ultrasound used screw or piston diaphragm pump and a High pressure pump in front of the microwave flow reactor. The microwave flow reactor consists in the present case of a non-polar material and is located in a microwave-irradiated room. The heating may alternatively and / or additionally also by a microwave input via waveguide in a metallic Tube done. The thus heated material is about a Proportional valve, which determines the pressure within the reaction space controls, led into a relaxation tank. The pressure within the Reaction space may additionally by pump pressure or gas pressure over set the vapor pressure curve values corresponding to the temperature and / or controlled.
Das so mittels Mikrowellenbestrahlung weiter disorganisierte, vorbereitete Material entspannt dann in einem Behälter unter Atmosphärendruck. Durch diese Entspannung werden die vorgeschädigten Zellstrukturen und komplexen Moleküle wie die der Zellulose weiter zerlegt.The so further disorganized by microwave irradiation, prepared Material then relaxes in a container under atmospheric pressure. By This relaxation will be the damaged cell structures and complex molecules like that of cellulose further decomposed.
Die erfolgenden Disorganisationen der Biomasse bewirken einzeln und/oder in Kombination miteinander vorteilhafterweise eine Beschleunigung des Umwandlungsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung.The successful disorganization of the biomass effect individually and / or in combination with each other advantageously an acceleration of the Conversion process of hydrothermal carbonation.
Weiter
wird das Material in einem Mikrowellenreaktor mit einem als Wendel
geformten Reaktionsraum (vgl.
Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten und im Zusammenhang mit diesen beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The represented in the figures of the drawing and in connection with these described embodiments The invention are merely illustrative of the invention and are for this not restrictive.
- 11
- Füllgut (Biomasse, Wasser und/oder Katalysator)Filling material (biomass, Water and / or catalyst)
- 22
- Druckbehälter (Startbehälter)Pressure vessel (start container)
- 33
- Absperrorganshutoff
- 44
- Druckbehälter (Folgebehälter 1)Pressure vessel (follow tank 1)
- 55
- Absperrorganshutoff
- 66
- Druckbehälter (Folgebehälter 2)Pressure vessel (follow tank 2)
- 77
- Absperrorganshutoff
- 88th
- Druckbehälter (Folgebehälter n)Pressure vessel (follow tank n)
- 99
- Absperrorganshutoff
- 1010
- Reaktionsprodukt (Kohleschlamm)reaction product (Coal slurry)
- 1111
- Pumpepump
- 1212
- Füllgut (Biomasse, Wasser und/oder Katalysator)Filling material (biomass, Water and / or catalyst)
- 1313
- Druckbehälter/Rohrleitung (gerade)Pressure vessel / pipeline (just)
- 13'13 '
- Druckbehälter/Rohrleitung (gebogen)Pressure vessel / pipeline (bent)
- 1414
- Absperrorgan (Einlassöffnung)shutoff (Inlet opening)
- 1515
- Absperrorgan (Auslassöffnung)shutoff (Outlet)
- 1616
- Reaktionsprodukt (Kohleschlamm)reaction product (Coal slurry)
- 1717
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 1818
- Druckbehälter/Rohrleitung (inneres Rohr)Pressure vessel / pipeline (inner tube)
- 1919
- Behälter/Rohrleileitung (äußeres Rohr)Container / Rohrleileitung (outer tube)
- 2020
- Flanschflange
- 2121
- Flanschflange
- 2222
- Kompensatorcompensator
- 2323
- Stabilisierung/StabilisierungsrippeStabilization / stabilizing rib
- 2424
- Stütz-/AufstelllagerSupport / Aufstelllager
- 2525
- Wärmedämmungthermal insulation
- 2626
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 2727
- Flanschflange
- 2828
- Flanschflange
- 2929
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 3030
- Behältercontainer
- 3131
- Wärmeübertragungsmedium/Bio-/ThermoölHeat transfer medium / Organic / thermal oil
- 3232
- Schleusenkammerlock chamber
- 3333
- Schieberpusher
- 3434
-
Stellorgan/Antrieb
(Schieber (
33 ))Actuator / actuator (slide (slide (33 )) - 3535
- Schieberpusher
- 3636
-
Stellorgan/Antrieb
(Schieber (
35 ))Actuator / actuator (slide (slide (35 )) - 3737
- Nachfülllager/TrichterNachfülllager / funnel
- 3838
- Füllgut (Biomasse, Wasser und/oder Katalysator)Filling material (biomass, Water and / or catalyst)
- 38'38 '
-
Füllgut (Biomasse,
Wasser und/oder Katalysator) in Schleusenkammer (
32 ))Filling material (biomass, water and / or catalyst) in lock chamber (32 )) - 3939
- Druckausgleich/DruckausgleichleitungPressure relief / pressure equalization line
- 4040
- Druckerhöhung/PumpeBooster / pump
- 4141
-
Excenterschneckenpumpe
41 mit integrierter Druckregelung (42 )progressing cavity pump41 with integrated pressure control (42 ) - 4242
-
Druckregelung
(Excenterschneckenpumpe (
41 ))Pressure control (eccentric screw pump (41 )) - 4343
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 4444
- Regelkreisloop
- 4545
- Regelorganregulating element
- 4646
- Reaktionsprodukt (in Wasser gelöste Kohle in feinverteilter, kugelförmiger Form)reaction product (dissolved in water Coal in finely divided, spherical Shape)
- 4747
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 4848
- Füllgut (Biomasse, Wasser und/oder Katalysator)Filling material (biomass, Water and / or catalyst)
- 4949
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 49'49 '
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 5050
- Kolben-PresseinrichtungPiston presser
- 5151
- Kammer/KolbenkammerChamber / piston chamber
- 5252
-
Einlassöffnung (Kammer
(
51 ))Inlet opening (chamber (51 )) - 5353
-
Auslassöffnung (Kammer
(
51 ))Outlet opening (chamber (51 )) - 5454
- Kolbenpiston
- 5555
- Schieberpusher
- 5656
-
Stellorgan/Antrieb
(Schieber (
55 ))Actuator / actuator (slide (slide (55 )) - 5757
- Kammer/SchleusenkammerChamber / lock chamber
- 5858
-
Einlassöffnung (Kammer
(
57 ))Inlet opening (chamber (57 )) - 5959
-
Auslassöffnung (Kammer
(
57 ))Outlet opening (chamber (57 )) - 6060
- Schieberpusher
- 6161
-
Stellorgan/Antrieb
(Schieber (
60 ))Actuator / actuator (slide (slide (60 )) - 6262
- Schieberpusher
- 6363
-
Stellorgan/Antrieb
(Schieber (
62 ))Actuator / actuator (slide (slide (62 )) - 6464
- steuerbarer Druckausgleichbehältercontrollable Surge tank
- 6565
- Entnahme Reaktionsproduktwithdrawal reaction product
- 6666
- Behälter/RohrleitungTank / pipe
- 66'66 '
- Behältercontainer
- 6767
- Wärmeübertragungsmedium/Bio-/ThermoölHeat transfer medium / Organic / thermal oil
- 6868
- Rückfluss- und/oder Auftriebssperrebackflow and / or buoyancy barrier
- 6969
- Fördereinrichtung/Förderschnecke/SchneckenwendelConveyer / screw / helical screw
- 69'69 '
- Fördereinrichtung/PumpeConveyor / pump
- 7070
- GroßrohrGroßrohr
- 7171
- Rohr/RohrpaketPipe / tube package
- 7272
- Wärmeübertragungsmedium/Bio-ThermoölHeat transfer medium / organic thermal oil
- 7373
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 7474
- Flanschflange
- 7575
- Anschlussstutzenspigot
- 7676
- Berstscheiberupture disc
- 7777
- Klöpperbodentorospherical
- 7878
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 78'78 '
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 7979
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 8080
- Flanschflange
- 8181
- Anschlussstutzenspigot
- 8282
- Anschlussmuffecoupling bush
- 8383
- Lagerschalebearing shell
- 8484
- Sonderflanschspecial flange
- 8585
- Gitterkorbmesh basket
- 8686
- Anschlussstutzenspigot
- 8787
- Anschlussstutzenspigot
- 8888
- Anschlussstutzenspigot
- 8989
- Anschlussmuffecoupling bush
- 9090
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 9191
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 9292
- Behälter/ContainerbehälterContainer / container vessel
- 9393
- Flanschflange
- 9494
- WärmeerzeugermodulHeat generator module
- 9595
- Förderschnecke/SchneckenwendelAuger / screw spiral
- 9696
- Hohlwellehollow shaft
- 9797
- Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassecontraption for the hydrothermal carbonization of biomass
- 9898
- Druckbehälter/RohrleitungPressure vessel / pipeline
- 9999
-
Einlassöffnung (Druckbehälter (
98 ))Inlet opening (pressure vessel (98 )) - 100100
-
Auslassöffnung (Druckbehälter (
98 ))Outlet opening (pressure vessel (98 )) - 101101
- Behälter/ContainerbehälterContainer / container vessel
- 102102
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Einlassöffnung (Containerbehälter (
101 ))Inlet opening (container container (101 )) - 103103
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Auslassöffnung (Containerbehälter (
101 ))Outlet opening (container container (101 ))
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