DE102008047884A1 - Heating- or cooling device for cylindrically designed reactor tube, comprises heating- or cooling jacket surrounding the reactor tube and having first and second chambers, which are thermally separated from each other by third chamber - Google Patents

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Abstract

The heating- or cooling device comprises a heating- or cooling jacket surrounding a reactor tube (10) and having first- (23) and second chamber (24), which are thermally separated from each other by a third chamber (26) and are arranged parallel to a longitudinal axis of the reactor tube and symmetrical to a transverse axis (10') of the reactor tube. The first chamber is arranged for heating and the second chamber is arranged for cooling. Each of the chambers is arranged as a chamber receiving a thermal fluid. The first chamber is couplable with the second chamber. The heating- or cooling device comprises a heating- or cooling jacket surrounding a reactor tube (10) and having first- (23) and second chamber (24), which are thermally separated from each other by a third chamber (26) and are arranged parallel to a longitudinal axis of the reactor tube and symmetrical to a transverse axis (10') of the reactor tube. The first chamber is arranged for heating and the second chamber is arranged for cooling. Each of the chambers is arranged as a chamber receiving a thermal fluid. The first chamber is couplable with the second chamber, so that a part of the thermal fluid of the second chamber is supplyable to the first chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heiz-/Kühleinrichtung für ein Rohr. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Heiz-/Kühleinrichtung für ein Reaktorrohr, welches zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse geeignet ist.The The invention relates to a heating / cooling device for a Pipe. The invention particularly relates to a heating / cooling device for a Reactor tube used for the hydrothermal carbonization of biomass suitable is.

Hydrothermale Karbonisierung bedeutet „wässrige Verkohlung bei erhöhter Temperatur”. Es ist ein chemisches Verfahren zur einfachen und hocheffizienten Herstellung von kohleartigen Produkten aus Biomasse, wobei Energie freigesetzt wird.hydrothermal Carbonation means "aqueous charring at elevated Temperature". It is a chemical process for simple and highly efficient Production of carbonaceous products from biomass, using energy is released.

Das Verfahren der hydrothermalen Karbonisierung läuft im Wesentlichen so ab, dass Biomasse in einem druckbeständigen Reaktorrohr zusammen mit Wasser in saurem Milieu unter Luftabschluss bei einem Reaktordruck von ca. 20 bar auf ca. 180°C bis 230°C erhitzt wird. Dabei werden Kohlehydrate dehydriert, d. h. Wasser wird abgetrennt. Dabei entsteht über mehrere Zwischenstufen nach etwa 4 bis 24 Stunden Prozesslaufzeit eine Pflanzenkohle mit dem Brennwert fossiler Kohle, die sich leicht transportieren und nutzen lässt.The Method of hydrothermal carbonization essentially proceeds that biomass in a pressure-resistant Reactor tube together with water in acidic medium under exclusion of air heated to about 180 ° C to 230 ° C at a reactor pressure of about 20 bar becomes. This carbohydrates are dehydrated, d. H. Water is separated. It arises over several intermediate stages after about 4 to 24 hours of process time a biochar with the calorific value of fossil coal, which is easy transport and use.

Nach einer Aufwärmehase verläuft der Karbonisierungsprozess exotherm, d. h. es wird zusätzlich Wärmeenergie frei, welche genutzt werden kann, die dem Rektor zugeführte Biomasse aufzuwärmen. Der Reaktionsprozess kann dabei kontinuierlich betrieben werden, d. h. es kann kontinuierlich Biomasse zugeführt werden, ohne dass der Prozess abgebrochen wird. Die zugeführte Biomasse muss im Reaktorrohr auf die entsprechende Reaktionstemperatur aufgeheizt werden.To a warm-up hare extends the carbonation process is exothermic, d. H. it gets additional heat energy free, which can be used, the biomass fed to the rector warm. Of the Reaction process can be operated continuously, d. H. It can be fed continuously to biomass without the process is canceled. The supplied Biomass must be heated in the reactor tube to the appropriate reaction temperature become.

Dabei ist es vorteilhaft, den Reaktionsprozess so lange wie möglich aufrecht zu erhalten, um möglichst wenig Anschubenergie für den Start des Reaktionsprozess zu benötigen.there it is advantageous to maintain the reaction process as long as possible to get to as possible little power for to need the start of the reaction process.

Während des Reaktionsprozesses können sich an der Innenwand des Reaktors Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen können dazu führen, dass die Biomasse nicht mehr gleichmäßig durch das Reaktorrohr befördert wird. Dies wiederum kann einen negativen Einfluss auf die Qualität des Endproduktes haben. Die Innenwand des Reaktorrohrs muss dann in regelmäßigen Abständen gereinigt werden, was einen Abbruch des Reaktionsprozesses voraussetzt.During the Reaction process can become form deposits on the inner wall of the reactor. These deposits can lead to, that the biomass no longer evenly through transported the reactor tube becomes. This in turn can have a negative impact on the quality of the final product to have. The inner wall of the reactor tube must then be cleaned at regular intervals, which requires a termination of the reaction process.

Um einen kontinuierlichen Reaktionsprozess über einen möglichst langen Zeitraum aufrecht zu erhalten, ist im Stand der Technik bekannt, im Inneren des Reaktorrohres Förderschnecken vorzusehen, welche die Biomasse durch das Reaktorrohr hindurch transportieren und gleichzeitig Ablagerung an der Innenwand Reaktors vermeiden bzw. entfernen sollen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass insbesondere bei langen Reaktorrohren mehrere Förderschnecken mit zwischengeschalteten Flanschkuppelstücken bereitgestellt werden müssen. Die den Flanschkuppelstücken zugeordneten Aufhängungen bedingen eine Unterbrechung der Schraubenfläche, sodass in diesem Bereich ein Vermeiden von Ablagerungen an der Innenwand der Reaktorrohres durch die Förderschnecken nicht garantiert werden kann. Zudem erfordert die Verwendung einer oder mehrerer Förderschnecken ein hohen konstruktiven Aufwand bei der Herstellung derartiger Reaktorrohre.Around maintain a continuous reaction process over as long a period as possible is known in the art, inside the reactor tube screw conveyors provide, which transport the biomass through the reactor tube and at the same time avoid deposits on the inner wall of the reactor or remove. However, this has the disadvantage that, in particular For long reactor tubes several augers with interposed Flanschkuppelstücken must be provided. The flange dome pieces condition associated suspensions an interruption of the helical surface, so in this area avoiding deposits on the inner wall of the reactor tube through the screw conveyors can not be guaranteed. In addition, the use of a requires or several screw conveyors a high design effort in the production of such reactor tubes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Einrichtung bereit zu stellen, mit welcher Ablagerungen an der Innenwand eines Reaktorrohres effizient vermieden werden können.task The invention is ready, a structurally simple device to ask, with what deposits on the inner wall of a reactor tube can be avoided efficiently.

Gemäß der Erfindung bereitgestellt wird demnach eine Heiz-/Kühleinrichtung für ein Rohr, insbesondere für ein Reaktorrohr, wobei die Heiz-/Kühleinrichtung ei nen das Rohr zumindest teilweise umgebenden Heiz-/Kühlmantel aufweist und wobei der Heiz-/Kühlmantel mindestens zwei Kammern aufweist.According to the invention Accordingly, a heating / cooling device is provided for a pipe, in particular for a Reactor tube, wherein the heating / cooling device egg nen the tube at least partially surrounding heating / cooling jacket and wherein the heating / cooling jacket has at least two chambers.

Durch die mindestens zwei Kammern kann das Rohr so in vorteilhafter beheizt bzw. gekühlt werden, dass der Temperaturunterschied zwischen dem beheizten Bereich des Rohres und dem unbeheizten bzw. abgekühlten Bereich des Rohres eine Bewegung des Rohrinhaltes hervorruft, welche Ablagerungen an der Innenwandung des Rohres effizient vermeidet.By the at least two chambers, the tube can be heated in an advantageous manner or cooled be that the temperature difference between the heated area the pipe and the unheated or cooled portion of the pipe a Movement of the tube contents causes what deposits on the Efficiently avoids the inner wall of the pipe.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kammern thermisch voneinander getrennt sind. Die thermische Trennung kann durch eine dritte, zwischen den Kammern angeordnete Kammer gebildet werden.Advantageous it is when the chambers are thermally separated from each other. The Thermal breakup can be through a third, between the chambers arranged chamber can be formed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kammern parallel zur Längsachse des Rohrs angeordnet sind.In an advantageous embodiment the chambers are parallel to the longitudinal axis of the tube are arranged.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kammern symmetrisch zur Querachse des Reaktorrohrs angeordnet sind.Advantageous it is when the chambers are symmetrical to the transverse axis of the reactor tube are arranged.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn eine erste Kammer zum Heizen ausgestaltet ist und eine zweite Kammer zum Kühlen ausgestaltet ist. Damit können Temperaturunterschiede zwischen den beiden Kammern gezielt eingestellt werden.It has proved to be particularly advantageous when a first Chamber is designed for heating and designed a second chamber for cooling is. With that you can Temperature differences between the two chambers can be adjusted specifically.

Jede der Kammern kann als eine ein Thermofluid aufnehmende Kammer ausgestaltet sein.each the chambers may be configured as a thermofluid receiving chamber be.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Heiz-/Kühleinrichtung kann die erste Kammer mit der zweiten Kammer so koppelbar sein, dass zumindest ein Teil des Thermofluids der zweiten Kammer der ersten Kammer zuführbar ist. Damit kann die von einer Kammer abgeführte Wärmeenergie zum Beheizen der anderen Kammer verwendet werden.In an advantageous embodiment of the heating / cooling device, the first chamber with the Be coupled to the second chamber so that at least a portion of the thermal fluid of the second chamber of the first chamber can be fed. Thus, the heat energy dissipated from one chamber can be used to heat the other chamber.

Die Heiz-/Kühleinrichtung kann für Rohre unterschiedlichen Querschnitts verwendet werden.The Heating / cooling device can for Tubes of different cross section are used.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Heiz-/Kühleinrichtung für Reaktorrohre, insbesondere für Reaktorrohre, welche zur Durchführung einer hydrothermalen Karbonisierung ausgestaltet sind, verwendet werden.In Particularly advantageously, the heating / cooling device for reactor tubes, especially for Reactor tubes, which for carrying a hydrothermal carbonization are used become.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further Details and features of the invention will become apparent from the claims and the following description in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse; und 1 a schematic representation of an apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass; and

2 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Heiz-/Kühleinrichtung. 2 An embodiment of a heating / cooling device according to the invention.

Es wird zu nächst mit Bezug auf 1 der Aufbau eines hydrothermalen Reaktors beschrieben, und dann mit Bezug auf 2 eine Heiz-/Kühleinrichtung, mit welcher Ablagerungen an der Reaktorinnenwand eines hydrothermalen Reaktors effizient vermieden werden.It will be next with reference to 1 the structure of a hydrothermal reactor described, and then with reference to 2 a heating / cooling device, with which deposits on the reactor inner wall of a hydrothermal reactor can be efficiently avoided.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse im Längsschnitt, wobei der Reaktor im Wesentlichen kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich betrieben wird, d. h. es wird kontinuierlich bzw. in regelmäßigen Abständen Biomasse dem Reaktor zugeführt sowie Endprodukte oder Zwischenprodukte dem Reaktor entnommen. Im Wesentlichen besteht die Vorrichtung aus einem druckbeständigen, vorzugsweise rohrförmig ausgestalteten Reaktor 10, einer Zuführeinrichtung 30 und einer Entnahmeeinrichtung 13. 1 shows a schematic representation of a device for the hydrothermal carbonization of biomass in longitudinal section, wherein the reactor is operated substantially continuously or quasi-continuously, ie it is fed continuously or at regular intervals biomass to the reactor and taken final products or intermediates from the reactor. In essence, the device consists of a pressure-resistant, preferably tubular designed reactor 10 , a feeder 30 and a withdrawal facility 13 ,

Die Zuführeinrichtung 30 ist so ausgestaltet, dass die in den Reaktor 10 einzubringende Biomasse gegen den Reaktordruck eingebracht werden kann. Während des Karbonisierungsprozesses beträgt der Innendruck des Reaktors ca. 10 bis 30 bar, vorzugsweise ca. 15 bar. Gleichzeitig herrscht im Reaktorinneren je nach Prozessphase eine Temperatur zwischen 30°C und 250°C, bevorzugt zwischen 50°C und 210°C. Um den Karbonisierungsprozesses während des Beschickens des Reaktors bzw. während der Entnahme von Zwischenprodukten oder Endprodukten aus dem Reaktor aufrecht zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Beschickung des Reaktors bzw. die Entnahme der Zwischen- oder Endprodukte so zu gestalten, dass der Innendruck und die Innentemperatur des Reaktors im Wesentlichen erhalten bleiben.The feeder 30 is designed to be in the reactor 10 introduced biomass can be introduced against the reactor pressure. During the carbonation process, the internal pressure of the reactor is about 10 to 30 bar, preferably about 15 bar. At the same time prevails in the interior of the reactor, depending on the process phase, a temperature between 30 ° C and 250 ° C, preferably between 50 ° C and 210 ° C. In order to maintain the carbonation process during the charging of the reactor or during the removal of intermediates or end products from the reactor, it is advantageous to make the loading of the reactor or the removal of the intermediate or final products so that the internal pressure and the Maintain internal temperature of the reactor substantially.

Um zu gewährleisten, dass der Innendruck bzw. die Innentemperatur des Reaktors während des Beschickens erhalten bleiben, weist die Zuführeinrichtung 30, welche an der Einlassöffnung 11 des Reaktors 10 angeordnet ist, zumindest zwei Verschlussvorrichtungen 32, 33 auf, welche alternierend öffenbar sind.To ensure that the internal pressure or the internal temperature of the reactor are maintained during charging, the feed device 30 , which at the inlet opening 11 of the reactor 10 is arranged, at least two closure devices 32 . 33 on, which are openable alternately.

Sowohl die Verschlussvorrichtung 32 als auch die Verschlussvorrichtung 33 ermöglichen ein druckdichtes Abschließen der Zuführeinrichtung 30, so dass vom Reaktor über die Einlassöffnung 11 kein Druck entweichen kann.Both the closure device 32 as well as the closure device 33 allow a pressure-tight closing of the feeder 30 so that from the reactor via the inlet opening 11 no pressure can escape.

Im eingangsseitigen Bereich des Reaktors 10 ist eine Heizeinrichtung 21 angeordnet, welche dazu vorgesehen ist, die in den Reaktor eingeführte Biomasse auf eine Temperatur von etwa 160°C bis 210°C, vorzugsweise 180°C zu erwärmen. Die Heizeinrichtung 21 kann als ein um den Reaktor umlaufender Heizmantel zur Aufnahme eines Thermofluids ausgestaltet sein, wobei der Heizmantel eine Öffnung zum Zuführen des Thermofluids sowie eine Öffnung zum Abführen des Thermofluids aufweist. Beim Hochfahren des Reaktors, d. h. beim erstmaligen Einführen von Biomasse in den Reaktor, wird das der Heizeinrichtung 21 zugeführte Thermofluid von einer externen Heizeinrichtung erwärmt. Ist der Reaktor 10 zu einem bestimmten Teil bereits mit Biomasse aufgefüllt und befindet sich der Karbonisierungsprozess bereits in der zweiten Phase, kann die in der zweiten Phase erzeugte Wärmeenergie dazu verwendet werden, das Thermofluid, welches durch die Heizeinrichtung 21 fließt zu erwärmen.In the input side of the reactor 10 is a heating device 21 which is intended to heat the introduced into the reactor biomass to a temperature of about 160 ° C to 210 ° C, preferably 180 ° C. The heater 21 can be configured as a heating jacket surrounding the reactor for receiving a thermal fluid, wherein the heating jacket has an opening for supplying the thermal fluid and an opening for discharging the thermal fluid. When starting up the reactor, ie the first time introducing biomass into the reactor, that of the heater 21 supplied thermal fluid heated by an external heater. Is the reactor 10 already filled to a certain extent with biomass and the carbonation process is already in the second phase, the heat energy generated in the second phase can be used to the thermal fluid, which is heated by the heater 21 flows to warm.

Ein weiterer Teil des Reaktors ist mit mindestens einer Heiz-/Kühleinrichtung 22 ausgestaltet, um die durch den Karbonisierungsprozess frei gewordene Wärmeenergie vom Reaktorrohr abzuführen. Die Heiz-/Kühleinrichtung 22 kann dabei ebenfalls als ein um das Reaktorrohr verlaufender Heiz-/Kühlmantel ausgeführt sein. Die Heiz-/Kühleinrichtung übernimmt in erster Linie die Funktion einer Kühleinrichtung, da in der zweiten bzw. dritten Phase des hydrothermale Karbonisierungsprozesses, welcher ja exotherm abläuft, Wärmeenergie abgegeben wird. Die Heiz-/Kühleinrichtung 22 kann bei Bedarf aber auch zum Aufheizen verwendet werden, sollten die Innentemperatur des Reaktors unter die für den Karbonisierungsprozess notwendige Temperatur fallen. Die Heiz-/Kühleinrichtung 22 weist ebenfalls eine Öffnung zum Zuführen eines Thermofluids sowie eine Öffnung zum Abführen des aufgeheizten Thermofluids auf.Another part of the reactor is with at least one heating / cooling device 22 designed to dissipate the released by the carbonation process heat energy from the reactor tube. The heating / cooling device 22 can also be designed as a running around the reactor tube heating / cooling jacket. The heating / cooling device primarily assumes the function of a cooling device, since heat energy is released in the second or third phase of the hydrothermal carbonization process, which is indeed exothermic. The heating / cooling device 22 but if necessary can also be used for heating, the internal temperature of the reactor should fall below the temperature necessary for the carbonation process. The heating / cooling device 22 also has an opening for supplying a thermal fluid and an opening for discharging the heated thermal fluid.

Bevorzugt sind im Reaktorinneren eine Anzahl von Temperatursensoreinrichtungen vorgesehen, um die Innentemperatur des Reaktors zu überwachen bzw. die Temperatur des der Heizeinrichtung 21 zugeführten Thermofluids bzw. die Temperatur des der Kühleinrichtung 22 zugeführten Thermofluids zu steuern.Preference is given in the interior of the reactor An number of temperature sensor means provided to monitor the internal temperature of the reactor and the temperature of the heater 21 supplied thermal fluid or the temperature of the cooling device 22 to control supplied thermofluids.

Am Ende des Reaktorrohrs 10 ist an der Auslassöffnung 12 eine Entnahmeeinrichtung 13 vorgesehen. In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Entnahmeeinrichtung 13 im Wesentlichen aus einem Entnahmerohr sowie zwei hintereinander angeordneten Verschlussvorrichtungen 80, 81, welche synchron zur Verschlussvorrichtung 32 und alternierend zueinander öffenbar sind.At the end of the reactor tube 10 is at the outlet opening 12 a withdrawal facility 13 intended. In one embodiment of the invention, the removal device 13 essentially from a removal tube and two closure devices arranged one behind the other 80 . 81 , which synchronously with the closure device 32 and are openable to each other alternately.

Da die Verschlussvorrichtung 32 und die Verschlussvorrichtung 80 im Wesentlichen synchron geöffnet bzw. geschlossen werden, befindet sich im Regelfall immer dieselbe Menge an Biomasse im Reaktorrohr.As the closure device 32 and the closure device 80 are opened or closed essentially synchronously, is usually always the same amount of biomass in the reactor tube.

Zusätzlich kann an dem Reaktor an einer oder mehreren Stellen auch ein Überdruckventil angeordnet sein, durch welches bei Übersteigen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes der Druck nach außen abgelassen werden kann.In addition, can at the reactor at one or more points also a pressure relief valve be arranged by which when exceeding a predetermined Internal reactor pressure, the pressure can be discharged to the outside.

2 zeigt nun eine Ausführungsform einer Heiz-/Kühleinrichtung gemäß der Erfindung im Querschnitt. Die Heiz-/Kühleinrichtung ist als Heiz-/Kühlmantel um das Reaktorrohr 10 herum angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Heiz-/Kühlmantel geeignet, ein Thermofluid aufzunehmen. Das Thermofluid kann sowohl zum Aufheizen der Reaktorwandung als auch zum Ableiten von Wärmeenergie von der Reaktorwandung verwendet werden. 2 now shows an embodiment of a heating / cooling device according to the invention in cross section. The heating / cooling device is used as a heating / cooling jacket around the reactor tube 10 arranged around. In this embodiment, the heating / cooling jacket is adapted to receive a thermal fluid. The thermal fluid can be used both for heating the reactor wall and for dissipating heat energy from the reactor wall.

Der Heiz-/Kühlmantel weist zwei Kammern 23, 24 auf, welche sich parallel zur Längsachse des Reaktorrohres 10 an der Reaktorwandung erstrecken und symmetrisch zur Querachse 10' des Reaktorrohres 10 angeordnet sind. Die Annordnung kann aber auch je nach Anwendungsgebiet unsymmetrisch zur Querachse 10' des Reaktorrohres 10 sein. Beide Kammern weisen jeweils eine Zu- und eine Ableitung auf (in 2 nicht dargestellt) zum Zuführen und Abführen des Thermofluids.The heating / cooling jacket has two chambers 23 . 24 on, which is parallel to the longitudinal axis of the reactor tube 10 extend on the reactor wall and symmetrical to the transverse axis 10 ' of the reactor tube 10 are arranged. The Annordnung but also depending on the application asymmetric to the transverse axis 10 ' of the reactor tube 10 be. Both chambers each have an inlet and a discharge (in 2 not shown) for supplying and discharging the thermal fluid.

Die Kammern 23, 24 sind thermisch voneinander getrennt. Die thermische Trennung kann durch eine dritte Kammer 26 oder mehreren Kammern 26 realisiert werden, in welche ein Isoliermittel eingebracht wird. Alternativ kann als Isoliermittel auch Luft verwendet werden.The chambers 23 . 24 are thermally separated from each other. The thermal break can be through a third chamber 26 or more chambers 26 be realized, in which an insulating agent is introduced. Alternatively, air can be used as insulating.

In einer Ausführungsform kann die untere Kammer 23 zum Beheizen des Reaktorrohres 10 verwendet werden, indem ein entsprechend erhitztes Thermofluid durch die Kammer 23 geleitet wird. Die obere Kammer 24 kann inaktiv sein, d. h. es wird kein Thermofluid durch die Kammer 24 geleitet, oder zum Kühlen des Reaktorrohres 10 verwendet werden. Im Kühlbetrieb wird durch die obere Kammer 24 ebenfalls ein Thermofluid durchgeleitet, mit welchem die Wärmeenergie an der Reaktorwandung abgeführt wird.In one embodiment, the lower chamber 23 for heating the reactor tube 10 Be used by a suitably heated thermal fluid through the chamber 23 is directed. The upper chamber 24 may be inactive, ie there is no thermal fluid through the chamber 24 passed, or for cooling the reactor tube 10 be used. In cooling mode is through the upper chamber 24 also passed through a thermal fluid, with which the heat energy is dissipated on the reactor wall.

Durch den Betrieb der unteren Kammer 23 als Heizung und der oberen Kammer 24 als Kühlung stellt sich im Inneren des Reaktorrohres vom Boden des Rohres nach oben hin ein Temperaturverlauf ein, welcher ein Durchmischen (in 2 als Pfeile dargestellt) der sich im Reaktorrohr befindlichen Biomasse bewirkt. Dabei ist ein Temperaturunterschied von ca. 3°C zwischen dem Reaktorboden und der der Reaktoroberseite bereits ausreichend, um ein Durchmischen des Reaktorinhaltes zu erreichen. Der geringe Temperaturunterschied, welcher ausreichend ist, um ein Durchmischen zu erreichen, ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Temperatur des Reaktorinhalts innerhalb einer bestimmten Temperaturspanne gehalten werden muss, damit z. B. der Reaktionsprozess nicht abgebrochen wird.By the operation of the lower chamber 23 as heating and the upper chamber 24 as cooling, a temperature profile arises in the interior of the reactor tube from the bottom of the tube at the top, which causes mixing (in FIG 2 shown as arrows) causes the biomass located in the reactor tube. In this case, a temperature difference of about 3 ° C between the reactor bottom and the top of the reactor is already sufficient to achieve a mixing of the reactor contents. The small temperature difference, which is sufficient to achieve mixing, is particularly advantageous when the temperature of the reactor contents must be kept within a certain temperature range, thus z. B. the reaction process is not canceled.

Die mit dem Durchmischen verbundene Bewegung des Reaktorinhaltes, z. B. der Biomasse, bewirkt eine Reduktion der Ablagerungen an der Innenwand des Reaktors.The associated with the mixing movement of the reactor contents, z. As the biomass, causes a reduction of deposits on the Inner wall of the reactor.

Verläuft der Karbonisierungsprozess exotherm, z. B. in der zweiten Phase, kann die untere Kammer 23 inaktiv sein (sie wir also nicht beheizt) und nur die obere Kammer 24 als Kühlung betrieben werden, sodass sich ebenfalls ein Temperaturverlauf des Reaktorinhaltes vom Boden des Reaktors nach oben hin einstellt.Does the carbonation process exothermic, z. B. in the second phase, the lower chamber 23 be inactive (they are not heated) and only the upper chamber 24 be operated as cooling, so that also sets a temperature profile of the reactor contents from the bottom of the reactor upwards.

Durch das den Temperaturunterschied zwischen Boden und Reaktoroberseite bewirkte Durchmischen der Biomasse bewegt sich der am Boden erwärmte Reaktorinhalt nach oben, während der oben abgekühlte Reaktorinhalt wieder nach unten sinkt. Das Durchmischen bzw. die Bewegung der Biomasse bewirkt, dass Ablagerungen an der Innenwand des Reaktorrohres effizient vermieden werden. Durch Einstellen des Temperaturunterschiedes, etwa durch Steuern der Temperatur des durch die Kammern geleiteten Thermofluids, kann auf die vertikale Strömungsgeschwindigkeit Einfluss genommen werden.By this is the temperature difference between the bottom and top of the reactor caused mixing of the biomass moves heated on the ground reactor content up while while the cooled up Reactor contents sink back down. The mixing or the Movement of the biomass causes deposits on the inner wall of the Reactor tube can be efficiently avoided. By adjusting the temperature difference, for example by controlling the temperature of the chamber passed through the chambers Thermofluids, can affect the vertical flow velocity be taken.

Vorteilhaft bei dieser Art des Durchmischens ist neben der effizienten Vermeidung von Ablagerungen an der Innenwand des Reaktors auch, dass das Durchmischen der Biomasse im Wesentlichen nur in vertikaler Richtung und nicht in horizontaler Richtung erfolgt, sodass das Durchmischen keinen Einfluss auf vorhergehende oder nachfolgende Prozessphasen hat.Advantageous In this type of mixing is in addition to the efficient avoidance of deposits on the inner wall of the reactor also that mixing the biomass essentially only in the vertical direction and not in a horizontal direction, so that the mixing no Has influence on previous or subsequent process phases.

Mit der erfindungsgemäßen Heiz-/Kühleinrichtung wird somit eine konstruktiv einfache Einrichtung bereitgestellt, mit welcher Ablagerungen in Rohren, insbesondere in Reaktorrohren effizient vermieden können, ohne dass mechanische Hilfsmittel im Inneren des Rohres vorgesehen werden müssen.With the heating / cooling device according to the invention Thus, a structurally simple device is provided with which deposits in pipes, especially in reactor pipes can be avoided efficiently without mechanical aids provided inside the tube Need to become.

Die in 2 gezeigte Ausgestaltung der Heiz-/Kühleinrichtung kann mit entsprechenden Anpassungen auch für Reaktorrohre mit anderem Querschnitt, z. B. für Reaktorrohe mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt verwendet werden.In the 2 shown embodiment of the heating / cooling device can with appropriate adjustments for reactor tubes with other cross section, z. B. be used for reactor crude with rectangular or square cross-section.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Heiz-/Kühleinrichtung für Rohre außerhalb der Reaktortechnik verwendet werden. Ein weiteres Einsatzgebiet besteht auch darin, die erfindungsgemäße Heiz-/Kühleinrichtung lediglich für das Aufheizen bzw. für das Abkühlen des Rohrinhaltes einzusetzen.Of course you can the heating / cooling device according to the invention for pipes outside the reactor technology can be used. Another application It also consists in the heating / cooling device according to the invention only for heating or for the cooling down of the pipe contents.

1010
Reaktorreactor
10'10 '
Querachse des Reaktorrohrestransverse axis of the reactor tube
1111
Einlassöffnunginlet port
1212
Auslassöffnungoutlet
1515
Längsachse des Reaktorrohreslongitudinal axis of the reactor tube
1313
Entnahmeeinrichtungremoval device
2121
Heizeinrichtungheater
2222
Kühleinrichtungcooling device
2323
erste Kammer der Heiz-/Kühleinrichtungfirst Chamber of the heating / cooling device
2424
zweite Kammer der Heiz-/Kühleinrichtungsecond Chamber of the heating / cooling device
2626
Luft bzw. Isolierschichtair or insulating layer
3030
Zuführeinrichtungfeeding
3131
Zuflussinflow
3232
einlassseitige Verschlussvorrichtunginlet side closure device
3333
zuflussseitige Verschlussvorrichtunginflow side closure device
3434
Einbringvorrichtung (Kolbenpumpe)infuser (Piston pump)
3535
Sicherheitsventilsafety valve
4040
Rührwerkagitator
5050
Wärmetauscherheat exchangers
6060
Feuchtigkeitssensorhumidity sensor
6161
Drucksensorpressure sensor
80, 8180 81
auslassseitige hintereinander angeordnete Verschlussvorrichtungenoutlet successively arranged closure devices

Claims (9)

Heiz-/Kühleinrichtung für ein Reaktorrohr (10), aufweisend einen das Reaktorrohr (10) zumindest teilweise umgebenden Heiz-/Kühlmantel, wobei der Heiz-/Kühlmantel zumindest zwei Kammern (23, 24) aufweist.Heating / cooling device for a reactor tube ( 10 ), comprising a reactor tube ( 10 ) at least partially surrounding heating / cooling jacket, wherein the heating / cooling jacket at least two chambers ( 23 . 24 ) having. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Kammern (23, 24) thermisch voneinander getrennt sind.Heating / cooling device according to claim 1, wherein the at least two chambers ( 23 . 24 ) are thermally separated from each other. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest zwei Kammern (23, 24) parallel zur Längsachse des Reaktorrohrs (10) angeordnet sind.Heating / cooling device according to claim 1 or 2, wherein the at least two chambers ( 23 . 24 ) parallel to the longitudinal axis of the reactor tube ( 10 ) are arranged. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Kammern (23, 24) symmetrisch zu einer Querachse des Reaktorrohrs (10) angeordnet sind.Heating / cooling device according to one of the preceding claims, wherein the at least two chambers ( 23 . 24 ) symmetrical to a transverse axis of the reactor tube ( 10 ) are arranged. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kammer (23) zum Heizen ausgestaltet ist und die zweite Kammer (24) zum Kühlen ausgestaltet ist.Heating / cooling device according to one of the preceding claims, wherein the first chamber ( 23 ) is designed for heating and the second chamber ( 24 ) is designed for cooling. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Kammern (23, 24) als eine ein Thermofluid aufnehmende Kammer ausgestaltet ist.Heating / cooling device according to one of the preceding claims, wherein each of the chambers ( 23 . 24 ) is configured as a thermofluid receiving chamber. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Kammer (23) mit der zweiten Kammer (24) so koppelbar ist, dass zumindest ein Teil des Thermofluids der zweiten Kammer (24) der ersten Kammer (23) zuführbar ist.Heating / cooling device according to claim 6, wherein the first chamber ( 23 ) with the second chamber ( 24 ) is coupled so that at least a portion of the thermal fluid of the second chamber ( 24 ) of the first chamber ( 23 ) can be fed. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die zumindest zwei Kammern (23, 24) durch mindestens eine dritte Kammer (26) thermisch getrennt sind.Heating / cooling device according to one of claims 2 to 7, wherein the at least two chambers ( 23 . 24 ) by at least one third chamber ( 26 ) are thermally separated. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reaktorrohr (10) ein zylinderförmig ausgestaltetes Reaktorrohr ist und wobei das Reaktorrohr (10) ausgestaltet ist zur Durchführung einer hydrothermalen Karbonisierung.Heating / cooling device according to one of the preceding claims, wherein the reactor tube ( 10 ) is a cylinder-shaped reactor tube and wherein the reactor tube ( 10 ) is configured for carrying out a hydrothermal carbonization.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045612A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Erich Schürmann Method and device for torrefaction of fermentation residues in biogas plants
CN113801669A (en) * 2020-06-15 2021-12-17 清华大学山西清洁能源研究院 High-water-content biomass continuous hydrothermal carbonization system and method
WO2022218889A1 (en) 2021-04-16 2022-10-20 Mehli Andreas System and method for hydrothermal carbonization

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1123661B (en) * 1960-05-02 1962-02-15 Dynamit Nobel Ag Process and device for the production of vinyl chloride from gases containing acetylene
DE10113537A1 (en) * 2001-03-20 2002-09-26 Reinhold Schilp Process for killing praeons, virus spores and bacteria in minced animal residues, comprises continuously feeding residue into reactor in presence of hydrogen radicals
DE102007012112B3 (en) * 2007-03-13 2008-05-29 Loritus Gmbh Apparatus for continuously hydrothermally carbonizing biomass, e.g. to produce solid fuel, comprises pressure reactor with inlet, outlet and transporter for moving material during conversion

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1123661B (en) * 1960-05-02 1962-02-15 Dynamit Nobel Ag Process and device for the production of vinyl chloride from gases containing acetylene
DE10113537A1 (en) * 2001-03-20 2002-09-26 Reinhold Schilp Process for killing praeons, virus spores and bacteria in minced animal residues, comprises continuously feeding residue into reactor in presence of hydrogen radicals
DE102007012112B3 (en) * 2007-03-13 2008-05-29 Loritus Gmbh Apparatus for continuously hydrothermally carbonizing biomass, e.g. to produce solid fuel, comprises pressure reactor with inlet, outlet and transporter for moving material during conversion

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045612A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Erich Schürmann Method and device for torrefaction of fermentation residues in biogas plants
CN113801669A (en) * 2020-06-15 2021-12-17 清华大学山西清洁能源研究院 High-water-content biomass continuous hydrothermal carbonization system and method
WO2022218889A1 (en) 2021-04-16 2022-10-20 Mehli Andreas System and method for hydrothermal carbonization

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