DE102010064715B3 - Process and use of a tubular reactor for the treatment of solid-liquid mixtures - Google Patents

Process and use of a tubular reactor for the treatment of solid-liquid mixtures Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Werk- oder Brennstoffen, Humus, Maillard- oder ähnlichen Reaktionsprodukten aus einem Fest-Flüssig-Gemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente beinhaltet das Behandeln des Fest-Flüssig-Gemischs bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5 bar in einem Rohrreaktor mit weitgehend senkrechten Haltestrecken und richtungsändernden Umlenkern. Dabei werden die Haltestrecken von dem Fest-Flüssig-Gemisch langsamer durchströmt als die restlichen Rohrstrecken, weil sie größere Durchmesser aufweisen.A process for producing material or fuel, humus, Maillard or similar reaction products from a solid-liquid mixture of water and a carbonaceous component involves treating the solid-liquid mixture at a temperature in excess of 100°C and a pressure of more than 5 bar in a tubular reactor with largely vertical holding sections and direction-changing deflectors. The solid-liquid mixture flows through the holding sections more slowly than the remaining pipe sections because they have larger diameters.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die hydrothermale Karbonisierung (HTC), ein chemisches Verfahren zur einfachen und hocheffizienten Herstellung von Stein- und Braunkohle sowie Humus oder Torf, wurde 1913 erstmals vom deutschen Nobelpreisträger Friedrich Bergius genauer beschrieben. Demnach kann der Inkohlungsprozess (d. h. der natürliche Prozess der Umwandlung von abgestorbenem Pflanzenmaterial und Biomassen zu Huminsäuren und Torf, dann zur Braunkohle und schließlich zur Steinkohle) innerhalb weniger Stunden technisch nachgeahmt werden. Systematische Untersuchungen wurden von E. Berl et al. (Ann. Chem. 493 (1932), pp. 97 - 123; Angew. Chemie 45 (1932), pp. 517-519) und von J.P. Schumacher et al. (Fuel, 39 (1960), pp. 223 - 234) durchgeführt. 2006 wurde das HTC-Verfahren, labortechnisch verbessert, von Professor Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid und Grenzflächenforschung in Potsdam bei Berlin der Öffentlichkeit vorgestellt.Hydrothermal carbonization (HTC), a chemical process for the simple and highly efficient production of hard coal and lignite as well as humus or peat, was first described in detail in 1913 by the German Nobel Prize winner Friedrich Bergius. Thus, the coalification process (i.e. the natural process of converting dead plant matter and biomass into humic acids and peat, then into lignite and finally into bituminous coal) can be technically mimicked within a few hours. Systematic investigations were carried out by E. Berl et al. (Ann. Chem. 493 (1932), pp. 97-123; Angew. Chemie 45 (1932), pp. 517-519) and by J.P. Schumacher et al. (Fuel, 39 (1960), pp. 223-234). In 2006, the HTC process, improved in laboratory terms, was presented to the public by Professor Markus Antonietti from the Max Planck Institute for Colloids and Interface Research in Potsdam near Berlin.

Biomasse wird zusammen mit Wasser in einem Druckgefäß auf etwa 180°C erhitzt. Nach einigen Stunden liegt eine Biokohlesuspension vor. Die zeitliche Abfolge der chemischen Reaktion wird in eine Aufwärmphase, Depolymerisationsphase, Restrukturierungsphase und Stabilisierungsphase eingeteilt. Während der chemischen Umwandlungsreaktion werden bis zu 34 Prozent der Energie, die im Ausgangsstoff und insbesondere in Sacchariden enthalten ist, als Wärme freigesetzt. Die Kohlenstoffsuspension besitzt nach der Reaktion im Vergleich zu den Ausgangsstoffen aufgrund molekularer und struktureller chemischer Veränderungen vorteilhafte Eigenschaften, die eine schnelle und einfache Entwässerung, Trocknung und gegebenenfalls auch Nachzerkleinerung unter minimalem Energieaufwand ermöglicht.Biomass is heated to around 180°C together with water in a pressure vessel. After a few hours, a biochar suspension is present. The chronological sequence of the chemical reaction is divided into a warm-up phase, depolymerization phase, restructuring phase and stabilization phase. During the chemical conversion reaction, up to 34 percent of the energy contained in the starting material and in particular in saccharides is released as heat. After the reaction, the carbon suspension has advantageous properties compared to the starting materials due to molecular and structural chemical changes, which enable quick and easy dewatering, drying and, if necessary, subsequent comminution with minimal energy consumption.

Das Fest-Flüssig-Gemisch wird während der Behandlung im Druckbehälter durch Hydrolyse, Depolymerisation, Dehydratation durch komplexe chemische Reaktionen in einen anderen Stoff mit kohleähnlichen Eigenschaften umgewandelt (dargestellt in von Sevilla und Fuertes in Carbon 47 (2009), pp. 2281 - 2289 und in Chem. Eur. J. (2009) 15, pp. 4195 - 4203). Die Feststoffe bestehen aus kleinen Ansammlungen verdichteter Benzolringe, die im Kern Verbindungen stabiler Gruppen mit Sauerstoff bilden wie zum Beispiel Ether, Chinone, Pyrone und die Hülle Verbindungen mit reaktiveren und hydrophilen funktionellen Sauerstoffgruppen einschließlich Hydroxyl-, Carbonyl-, Carboxylestern enthält.The solid-liquid mixture is transformed into another substance with coal-like properties during treatment in the pressure vessel by hydrolysis, depolymerization, dehydration through complex chemical reactions (shown in Fig by Sevilla and Fuertes in Carbon 47 (2009), pp. 2281 - 2289 and in Chem. Eur. J. (2009) 15, pp. 4195 - 4203). The solids consist of small clusters of condensed benzene rings which in the core form compounds of stable groups with oxygen such as ethers, quinones, pyrones and the shell contains compounds with more reactive and hydrophilic oxygen functional groups including hydroxyl, carbonyl, carboxyl esters.

Biomasse ist der wichtigste Kohlenstoffumwandler mit der größten Effizienz bei der Bindung von CO2 aus der Atmosphäre. Daher kann nur Biomasse die Grundlage für die Errichtung solcher tatsächlich Kohlenstoff-reduzierender Energiesysteme bilden, die auch in der Lage sind, unsere Emissionen aus der Vergangenheit zu beseitigen. Für die Errichtung eines solchen Kohlenstoffabflusses muss der Kohlenstoff durch ein Verfahren mit ausreichend hoher Kohlenstoffeffizienz gebunden werden. Als Kohlenstoffeffizienz wird der Anteil des Kohlenstoffs verstanden, der im Endprodukt gebunden bleibt.Biomass is the most important carbon converter with the greatest efficiency in sequestering CO 2 from the atmosphere. Therefore, only biomass can provide the basis for building such truly carbon-reducing energy systems that are also capable of eliminating our emissions of the past. For the establishment of such a carbon outflow, the carbon must be sequestered by a process with a sufficiently high carbon efficiency. Carbon efficiency is the proportion of carbon that remains bound in the end product.

Die Grenzen alternativer Biomassekonversionsverfahren vor allem im Hinblick auf die begrenzte Wahl der Ausgangsstoffe sind seit längerem bekannt. Bei der trockenen thermischchemischen Behandlung bei 200°C - 320°C (sog. Torrefaction) kann nur weitgehend trockene Biomasse und insbesondere Holz wirtschaftlich verarbeitet werden. Biologische Konversionsverfahren zur Biogas-, Bioethanol- oder Biodieselherstellung haben eine Präferenz für kohlenhydrathaltige Ausgangsstoffe und sind in ihrer Effizienz durch die Anforderungen und Leistungsfähigkeit der Mirkoorganismen, die neben optimalen metabolischen Bedingungen Umsatzzeiten von mehreren Tagen und daher hohe Volumina erfordern, limitiert. Bisher konnten sich technisch aufwändige Verfahren mit Drücken über 50 bar oder Temperaturen über 300°C einschließlich Vergasung oder sogenannte Biomass-to-Liquid (BtL)-Verfahren noch nicht breitflächig durchsetzen, obwohl ihre Anwendung schon über viele Jahre erprobt wurde. Verfahren, die bei ähnlichen Betriebsbedingungen wie die HTC ablaufen, haben sich ebenfalls bisher nicht durchsetzen können. Ein Grund dafür könnte in deren relativ kurzen Behandlungszeiten von wenigen Minuten liegen, durch die nur eine sehr unvollständige chemische Umsetzung erreicht wird, so dass die oben beschriebenen vorteilhaften Produkteigenschaften der HTC wie eine leicht zu bearbeitende Biokohlesuspension und ein Brenn- oder Werkstoff mit hohem Kohlenstoffanteil und hohem Brennwert ausbleiben.The limits of alternative biomass conversion processes, especially with regard to the limited choice of starting materials, have been known for a long time. With the dry thermal-chemical treatment at 200°C - 320°C (so-called torrefaction), only largely dry biomass and in particular wood can be processed economically. Biological conversion processes for the production of biogas, bioethanol or biodiesel have a preference for starting materials containing carbohydrates and are limited in their efficiency by the requirements and performance of the microorganisms, which, in addition to optimal metabolic conditions, require conversion times of several days and therefore high volumes. So far, technically complex processes with pressures over 50 bar or temperatures over 300°C including gasification or so-called biomass-to-liquid (BtL) processes have not yet been able to establish themselves on a large scale, although their application has been tried and tested for many years. Processes that run under operating conditions similar to those of the HTC have also not been able to establish themselves to date. One reason for this could be their relatively short treatment times of a few minutes, which only achieve a very incomplete chemical conversion, so that the advantageous product properties of the HTC described above, such as an easy-to-process biochar suspension and a fuel or material with a high carbon content and high calorific value.

Die Überlegenheit der HTC im Vergleich zu anderen Verfahren zur Umwandlung von Biomasse beruht in erster Linie darauf, dass sowohl die höchste Kohlenstoffeffizienz erzielt wird als auch die größte Flexibilität im Hinblick auf die Ausgangsmaterialien gegeben ist. Darüber hinaus ist das Verfahren unter bestimmten Voraussetzungen exotherm. Die Kohlenstoffeffizienz der HTC von bis zu 90% stellt beispielsweise im Vergleich zur Biogasherstellung durch Fermentation (~50%) eine bis zu 80prozentige Steigerung dar. Dieser Effizienzsprung ist beträchtlich und fällt noch deutlicher im Vergleich zur Holzvergasung (~30%) und zur Kompostierung (~10%) aus. Diesen Verfahren gegenüber liegt die Kohlenstoffeffizienz der HTC ca. 3mal bzw. 9mal höher. Die sehr hohe Kohlenstoffeffizienz von HTC im Zusammenhang mit der Verwendung von HTC-Produkten als Humus/Biochar erlaubt eine permanente Bindung des in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoffs. Andere erneuerbare Energieträger sind im besten Fall kohlenstoffneutral, was bedeutet, dass sie die CO2-Emissionen für die Zukunft nur reduzieren, nicht aber kompensieren können (Back to black: Hydrothermal Carbonisation of Biomass to Clean Up CO2 Emissions From the Past; May 26, 2007; http://news.mongabay.com/bioenergy/ 2007/05/scientists-describe-hydrothermal.html).The superiority of HTC compared to other biomass conversion processes is primarily due to the fact that both the highest carbon efficiency is achieved and the greatest flexibility with regard to the starting materials is given. In addition, the process is exothermic under certain conditions. For example, the carbon efficiency of HTC of up to 90% represents an increase of up to 80 percent compared to biogas production by fermentation (~50%). This leap in efficiency is considerable and is even clearer compared to wood gasification (~30%) and composting (~10%). Compared to these processes, the carbon efficiency of the HTC is approx. 3 times or 9 times higher. The very high carbon efficiency of HTC in connection with the use of HTC products as humus/biochar allows permanent binding of the carbon contained in the biomass. Other renewable energy sources are, at best, carbon neutral, which means that they can only reduce, but not offset, future CO 2 emissions (Back to black: Hydrothermal Carbonization of Biomass to Clean Up CO 2 Emissions From the Past; May 26 , 2007; http://news.mongabay.com/bioenergy/2007/05/scientists-describe-hydrothermal.html).

Die Möglichkeit, Biomasse durch HTC ökonomisch erfolgreich und im industriellen Maßstab in Biokohle, Humus oder Biochar umzuwandeln und so die Qualität des Bodens und damit die Ernteerträge zu verbessern, wurde als „Schlüsselinnovation des Jahrhunderts“ bezeichnet (Heiko Pieplow in „Wertvoller Boden: die Haut der Erde“, DIE ZEIT, 7. Mai 2009). Eine vergleichende Analyse verschiedener Biomassekonversionsverfahren hat ergeben, dass die HTC das Potenzial besitzt, die globale Freisetzung von CO2 künftig deutlich zu reduzieren (Peter Brandt, J. Verbr. Lebensm. (2009), pp. 151 - 154): 11% der Biomasse unseres Ökosystems wächst auf zugänglichem Ackerland. Je nach Pflanze können bis zu 90% der landwirtschaftlichen Biomasse nicht zu Nahrungsmitteln verarbeitet werden und werden als Ernterückstände und biogener Abfall angesehen. Die Entnahme von 8,5% der produzierten Biomasse aus dem aktiven Ökosystem würde die gesamte CO2-Freisetzung durch die Verbrennung von Erdöl kompensieren (Titirici et al., New J. Chem. (2007), pp. 787 - 789). Mit der HTC ließe sich überall auf der Welt dezentral eine große Menge an Kohlenstoff dauerhaft in Biokohle, HTC-Humus bzw. Biochar speichern. Diese Produkte können auch zur Verbesserung von Böden eingesetzt werden (s. http://de.wikipedia.org/wiki/Hydrothermale Karbonisierung).The possibility of using HTC to convert biomass into biochar, humus or biochar in an economically successful manner and on an industrial scale, thus improving the quality of the soil and thus the crop yields, was described as the "key innovation of the century" (Heiko Pieplow in "Valuable soil: the skin of the earth”, DIE ZEIT, May 7, 2009). A comparative analysis of different biomass conversion processes has shown that the HTC has the potential to significantly reduce the future global release of CO 2 (Peter Brandt, J. Verbr. Lebensm. (2009), pp. 151 - 154): 11% of the biomass of our ecosystem grows on accessible farmland. Depending on the crop, up to 90% of agricultural biomass cannot be processed into food and is considered crop residues and biogenic waste. Extracting 8.5% of the produced biomass from the active ecosystem would compensate for the entire CO 2 release from burning petroleum (Titirici et al., New J. Chem. (2007), pp. 787 - 789). With the HTC, a large amount of carbon could be permanently stored in biochar, HTC humus or biochar anywhere in the world. These products can also be used to improve soil (see http://de.wikipedia.org/wiki/Hydrothermale Carbonisierungs).

Neben der minimalen CO2-Freisetzung und hohen Umweltverträglichkeit wird zukünftig die Flexibilität im Hinblick auf die einsetzbaren Rohmaterialien entscheidend für die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit eines Prozesses zur Umwandlung von Biomasse sein. Die HTC ist das einzige bisher bekannte Biomassekonversionsverfahren mit hoher Kohlenstoffeffizienz, bei dem sämtliche biogenen Ausgangsmaterialen eingesetzt werden können. Zu den Ausgangsstoffen zählen sämtliche Pflanzenbestandteile und vor allem Erntereste, Hölzer, Waldrestholz, Wurzeln, Blätter, Grünschnitt, Biomüll, biogene Fraktion des Restmülls oder von industriellem Müll, Tierkörper, Schlachtabfälle, Speisereste, Papier, Textilien, Exkremente, Klärschlamm, sowie andere kohlenstoffhaltige oder Kohlehydrat-, Zellulose-, Hemizellulose- und Lignin-haltige Stoffe.In addition to the minimal CO 2 release and high environmental compatibility, flexibility with regard to the raw materials that can be used will be decisive for the economic efficiency and sustainability of a process for converting biomass in the future. The HTC is the only known biomass conversion process with high carbon efficiency in which all biogenic starting materials can be used. The starting materials include all plant components and especially harvest residues, wood, forest residues, roots, leaves, green waste, organic waste, biogenic fraction of residual waste or industrial waste, animal carcasses, slaughterhouse waste, leftover food, paper, textiles, excrement, sewage sludge, as well as other carbonaceous or Substances containing carbohydrates, cellulose, hemicellulose and lignin.

Stand der TechnikState of the art

In WO 2008/095589 A1 , DE 10 2007 012 112 B3 , WO 2008/113309 A1 , DE 10 2008 004 732 A1 , DE 10 2008 006 772 A1 , DE 10 2008 007 791 A1 wurden Reaktoren zur Behandlung von Fest-Flüssig-Gemischen und insbesondere von Biomassesuspensionen vorgeschlagen, darunter auch ein Schneckenreaktor oder ein einfacher Rohrreaktor. In der Praxis konnte jedoch noch nicht die Überlegenheit bzw. Funktionsfähigkeit der bekannten Reaktoren nachgewiesen werden.In WO 2008/095589 A1 , DE 10 2007 012 112 B3 , WO 2008/113309 A1 , DE 10 2008 004 732 A1 , DE 10 2008 006 772 A1 , DE 10 2008 007 791 A1 have proposed reactors for the treatment of solid-liquid mixtures and in particular biomass suspensions, including a screw reactor or a simple tubular reactor. In practice, however, the superiority or functionality of the known reactors has not yet been demonstrated.

In der chemischen Verfahrenstechnik sind Reaktionen von Fest-Flüssig-Gemischen und insbesondere von Biomassen mit einer Reaktionszeit von mehr als 20 Minuten unüblich. Entsprechend wurden dafür bisher noch keine geeigneten Reaktoren entwickelt, die eine kontinuierliche Reaktionsführung ermöglichen.In chemical process engineering, reactions of solid-liquid mixtures and in particular of biomass with a reaction time of more than 20 minutes are unusual. Accordingly, no suitable reactors have yet been developed for this that would allow the reaction to be carried out continuously.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zur wirtschaftlichen und kontinuierlichen Umwandlung von Fest-Flüssig-Gemischen zu finden und dabei Anbackungen und Verstopfungen zu verhindern.It is the object of the invention to find a solution for the economical and continuous conversion of solid-liquid mixtures while preventing caking and blockages.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass der Durchmesser eines unteren Rohrteils des Laminarstromreaktors kleiner als der eines absteigenden Rohrstücks ist und zumindest die absteigenden Rohrstücke im Wesentlichen senkrecht stehen oder zumindest zur Waagerechten geneigt sind.According to the invention, the object is achieved in that the diameter of a lower pipe part of the laminar flow reactor is smaller than that of a descending pipe section and at least the descending pipe sections are essentially vertical or at least inclined to the horizontal.

Die Reaktoreinheiten des Laminarstromreaktors können direkt so miteinander verbunden sein, dass sie weitgehend ohne den Einsatz beweglicher Bauteile einschließlich Ventilen oder mechanischen Rühreinrichtungen auskommen.The reactor units of the laminar flow reactor can be connected directly to one another in such a way that they can largely do without the use of moving components including valves or mechanical stirring devices.

Ein Laminarstromreaktor im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein rohrförmig ausgebildeter Druckbehälter, der durch seine Bauweise den Durchfluss eines Fest-Flüssig-Gemischs bei Durchflusszeiten von über 40, 60, 90 oder 120 Minuten ermöglicht und gleichzeitig möglichst wenig turbulente Strömungsverhältnisse gewährleistet. Er besteht in Ausführungsformen aus mindestens zwei miteinander verbundenen Reaktoreinheiten, die jeweils aus mehreren Rohrabschnitten, Rohrteilen, Rohrstrecken oder Rohrstücken bestehen, wobei mindestens ein Umlenker oder richtungsänderndes Rohrteil ein kleineres Volumen oder zumindest einen kleineren Querschnitt als die Haltestrecken (Rohrteile ohne Richtungsänderung) hat. Für bestimmte Ausführungsformen gilt:

  • • Der Durchmesser eines Umlenkers beträgt mindestens 5 - 500 oder 20 - 100 mm.
  • • Der Durchmesser der Haltestrecken ist mindestens 1 %, 10% oder 100% größer als der des Umlenkers der gleichen Reaktoreinheit. Insbesondere ist der Durchmesser des Absteigers 25%, 50% oder 100% größer als der eines unteren Umlenkers der gleichen Reaktoreinheit. Der Durchmesser des Aufsteigers ist mindestens 1 %, 10% oder 100% größer als der des unteren Umlenkers der gleichen Reaktoreinheit. Die absteigenden und aufsteigenden Rohrteile stehen im Wesentlichen senkrecht.
  • • Das Verhältnis der Durchmesser dn1 / dn2 beträgt mindestens 1,01 - 400 oder 4 bis 40. Das Verhältnis der Durchmesser dn1 / dn3 beträgt 1 - 400 oder 3 bis 30. Das Verhältnis der Durchmesser dn3/dn2 beträgt 1 - 400 oder 3 bis 30.
  • • In Ausführungsformen sind mindestens zwei Reaktoreinheiten direkt miteinander verbunden.
  • • Jede der Reaktoreinheiten bestehend aus mindestens einem Umlenker und einer Haltestrecke.
  • • Die Gesamtlänge aller verbundenen Rohrstrecken beträgt mindestens 4, 16, 64 oder 256 Meter. Die absolute Gesamtlänge aller verbundenen Rohrstrecken beträgt 4 - 64.000 oder 250 - 4.000 Meter.
  • • Die Mindestlänge von zusammenhängenden Rohrstrecken, die nicht zum Beispiel durch Sperrvorrichtungen voneinander ganz oder teilweise getrennt werden können, beträgt 1, 4, 16 oder 64 Meter. Die Zahl der über Rohrstrecken zusammenhängenden Rohrreaktoreinheiten, die nicht voneinander ganz oder teilweise getrennt werden können, beträgt 2 - 1000 oder 11 - 100.
  • • Die Länge des Laminarstromreaktors umfasst die Rohrabschnitte, bei denen der Betriebsdruck mehr als 5 bar beträgt.
  • • In Ausführungsformen sind eingangs und/oder ausgangs des Reaktors Wärmetauscher positioniert, in denen die Temperatur des Fest-Flüssig-Gemischs auf >160°C erhöht wird. In diesen Bereichen kann der Volumenstrom des Fest-Flüssig-Gemischs auf parallele Teilströme aufgeteilt sein.
A laminar flow reactor within the meaning of the present application is a tubular pressure vessel which, due to its design, allows a solid-liquid mixture to flow through for flow times of over 40, 60, 90 or 120 minutes and at the same time has as little turbulent flow as possible conditions guaranteed. In embodiments, it consists of at least two interconnected reactor units, each of which consists of several pipe sections, pipe parts, pipe sections or pipe sections, with at least one deflector or direction-changing pipe part having a smaller volume or at least a smaller cross-section than the holding sections (pipe parts without a change in direction). For certain embodiments:
  • • The diameter of a deflector is at least 5 - 500 or 20 - 100 mm.
  • • The diameter of the holding sections is at least 1%, 10% or 100% larger than that of the diverter of the same reactor unit. In particular, the diameter of the downcomer is 25%, 50% or 100% larger than that of a lower diverter of the same reactor unit. The diameter of the riser is at least 1%, 10% or 100% larger than that of the bottom diverter of the same reactor unit. The descending and ascending pipe sections are essentially vertical.
  • • The ratio of the diameters d n1 / d n2 is at least 1.01 - 400 or 4 to 40. The ratio of the diameters d n1 / d n3 is 1 - 400 or 3 to 30. The ratio of the diameters is d n3 /d n2 1 - 400 or 3 to 30.
  • • In embodiments, at least two reactor units are connected directly to one another.
  • • Each of the reactor units consisting of at least one deflector and a holding section.
  • • The total length of all connected pipe runs is at least 4, 16, 64 or 256 meters. The absolute total length of all connected pipe sections is 4 - 64,000 or 250 - 4,000 meters.
  • • The minimum length of connected pipe sections that cannot be completely or partially separated from one another, for example by locking devices, is 1, 4, 16 or 64 metres. The number of tubular reactor units connected via tubular sections that cannot be separated from one another in whole or in part is 2-1000 or 11-100.
  • • The length of the laminar flow reactor includes the pipe sections where the operating pressure is more than 5 bar.
  • • In embodiments, heat exchangers are positioned at the inlet and/or outlet of the reactor, in which the temperature of the solid-liquid mixture is increased to >160°C. In these areas, the volume flow of the solid-liquid mixture can be divided into parallel partial flows.

Rohre, Rohrabschnitte, Rohrteile, Rohrstücke oder Reaktoreinheiten sind miteinander verbunden, wenn im Betriebszustand eine durchgängige Verbindung der Reaktionsräume miteinander besteht, die einen Druckausgleich der Reaktionsräume untereinander ermöglicht. Bei einem Laminarstromreaktor besteht eine solche Verbindung mindestens über zwei Reaktoreinheiten oder über eine Rohrstrecke von mindestens 4, 16, 64 oder 256 Metern hinweg.Pipes, pipe sections, pipe parts, pipe sections or reactor units are connected to one another if, in the operating state, there is a continuous connection between the reaction chambers, which enables the pressure in the reaction chambers to be equalized with one another. In the case of a laminar flow reactor, such a connection exists at least over two reactor units or over a length of pipe of at least 4, 16, 64 or 256 meters.

Rohrabschnitte, Rohrteile oder Rohrstücke sind die vom Reaktionsgemisch durchflossenen länglichen Hohlräume unabhängig von ihrer Form und Geometrie. Umlenker sind definiert durch eine Änderung der mittleren Flussrichtung um mindestens 90 oder bis zu 200 Grad. Der Querschnitt ist zweckmäßigerweise rund geformt, da es sich um einen druckbeaufschlagten Prozess handelt. Absteiger, Aufsteiger und Umlenker können aus mehreren auch unterschiedlich geformten Rohr- oder Bauteilen bestehen.Pipe sections, pipe parts or pieces of pipe are the elongated cavities through which the reaction mixture flows, regardless of their shape and geometry. Deflectors are defined as a change in mean flow direction of at least 90 degrees and up to 200 degrees. The cross-section is expediently round in shape since it is a pressurized process. Descenders, ascenders and deflectors can consist of several different shaped pipe or components.

Die Reaktionsräume von mindestens zwei Reaktoreinheiten sind im Betriebszustand bei Drücken über 5 bar miteinander verbunden und nicht durch Ventile oder sonstige Sperr- oder Regeleinrichtungen getrennt.In the operating state, the reaction spaces of at least two reactor units are connected to one another at pressures of more than 5 bar and are not separated by valves or other blocking or control devices.

Das untere Rohr, Rohrstück oder Rohrteil ist das untere richtungsändernde Rohrteil oder der untere Umlenker mit dem Durchmesser dn,2. Rohre, Rohrstücke oder Rohrteile werden auch als Rohrstrecken bezeichnet. Der Aufsteiger ist das aufsteigende Rohr, Rohrstück oder Rohrteil mit dem Durchmesser dn.3. Das obere Rohr oder Rohrstück ist das obere richtungsändernde Rohrteil oder der obere Umlenker mit dem Durchmesser dn.4. Die Haltestrecke ist ein absteigendes (Absteiger) oder aufsteigendes (Aufsteiger) Rohr, Rohrstück oder Rohrteil mit dem Durchmesser dn,1.The lower pipe, piece of pipe or pipe part is the lower direction-changing pipe part or the lower deflector with the diameter d n,2 . Pipes, pipe sections or pipe parts are also referred to as pipe sections. The riser is the ascending tube, piece of tube or part of tube with diameter d n.3 . The upper pipe or piece of pipe is the upper part of the pipe changing direction or the upper deflector with the diameter d n.4 . The holding section is a descending (descending) or ascending (rising) pipe, piece of pipe or part of pipe with diameter d n,1 .

Absteiger und/oder Aufsteiger sind Haltestrecken. Sie besitzen ein höheres Volumen als die Umlenker. Die mittlere Flussrichtung des Fest-Flüssig-Gemischs in der Haltestrecke ist zur Waagerechten geneigt. Es ist vorteilhaft, wenn die, insbesondere gerade, Haltestrecke weitgehend senkrecht steht. Die Haltestrecke ist allgemein so positioniert, dass der Winkel der Rohrmittelachse zur Horizontalebene mindestens 2 oder mindestens 60 Grad beträgt.Relegated and/or climbed are stopping distances. They have a higher volume than the deflectors. The mean direction of flow of the solid-liquid mixture in the holding section is inclined to the horizontal. It is advantageous if the stopping distance, which is particularly straight, is largely vertical. The stopping distance is generally positioned so that the angle of the pipe centerline to the horizontal plane is at least 2 or at least 60 degrees.

Unterhalb einer Haltestrecke ist ein Umlenker angeordnet. Der untere Umlenker ist ein Rohrabschnitt, der die mittlere Flussrichtung des Fest-Flüssig-Gemischs nach aufwärts umlenkt. Obere und untere Umlenker sind so gestaltet, dass die Änderung der Betragswinkel der Rohrachse etwa 180 Grad, mindestens aber 100 oder 150 Grad beträgt.A deflector is arranged below a holding section. The lower deflector is a pipe section that deflects the mean flow direction of the solid-liquid mixture upwards. The upper and lower deflectors are designed in such a way that the change in the absolute value angle of the pipe axis is around 180 degrees, but at least 100 or 150 degrees.

Die verschiedenen Rohrelemente sind durch Flansch- oder Schweißverbindungen miteinander verbunden. Werden Rohrelemente mit verschiedenen Durchmessern verbunden, wird zusätzlich ein Reduzierstück zwischengeschaltet. Ein Reduzierstück oder eine Reduzierung, die auch ein umgekehrtes Reduzierstück umfasst, ist ein konisches Stück Rohr innerhalb einer Rohrleitung und stellt als Formstück den Übergang von zwei unterschiedlichen Nennweiten dar. Reduzierstücke können aus Standardelementen oder Metallbauteilen bestehen einschließlich Klöpper-, Korbböden, Kegel und können konzentrisch oder exzentrisch verlaufen. Bei konzentrischen Reduzierungen folgt die Wand der Reduzierung einem geraden Kreiskegel, bei exzentrische Reduzierungen, folgt die Wand der Reduzierung einem schiefen Kreiskegel und eine der Mantellinien verläuft parallel zur Rohrachse. Konzentrische Reduzierungen sind aus strömungstechnischer Sicht günstiger, während exzentrische Reduzierungen Montagevorteile bieten können.The various pipe elements are connected to one another by flanged or welded joints. If pipe elements with different diameters are connected, a reducer is also inserted. A reducer or reducer, which also includes an inverted reducer, is a tapered piece of pipe within a pipeline and, as a fitting, represents the transition of two different nominal sizes. Reducers can be made of standard elements or metal components including dished, basket heads, cones and can be concentric or run eccentrically. In the case of concentric reducers, the wall of the reducer follows a straight circular cone, in the case of eccentric reducers, the wall of the reducer follows an inclined circular cone and one of the surface lines runs parallel to the pipe axis. Concentric reducers are more streamlined, while eccentric reducers can offer assembly advantages.

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fest-Flüssig-Gemischs in dem unteren Umlenker ist um mindestens 50% größer als in der unmittelbar vorausgehenden Haltestrecke.The mean flow rate of the solid-liquid mixture in the lower deflector is at least 50% greater than in the holding section immediately preceding it.

Die Durchmesser insbesondere der Absteiger werden zweckmäßig so gewählt, dass die maximal zu erwartende Entmischungsgeschwindigkeit kleiner als die Fließgeschwindigkeit ist. In den Absteigern ergibt sich für die festen Komponenten je nach ihrer Neigung zum Aufschwimmen eine geringere Geschwindigkeit als für die flüssige Phase; und eine Verweilzeit im betreffenden Absteiger, die zur Differenz der Durchströmungsgeschwindigkeit und der Entmischungsgeschwindigkeit invers ist. Dadurch ist die Verweilzeit der festen Komponenten immer (u. U. sogar erheblich) größer als die Durchströmzeit der flüssigen Phase. Ein größerer Durchmesser der Absteiger bedeutet also letztlich, dass die Verweilzeit der festen Komponenten deutlich länger wird als die der flüssigen Phase und somit Reaktorraum gespart wird. Es bedeutet auch, dass es in den Absteigern zu einer Anreicherung der festen Komponenten kommt, und wenn die Durchflussgeschwindigkeit zu weit absinkt und in die Nähe der Entmischungsgeschwindigkeit kommt, dass sich die Fest-in-Flüssig-Dispersion dort zu einer Flüssig-in-Fest-Masse entwickeln kann. Eine obere Grenze für die Absteiger-Durchmesser hat also ebenfalls einen gewünschten technischen Effekt.The diameters, in particular of the descenders, are expediently chosen such that the maximum segregation rate to be expected is less than the flow rate. Depending on their tendency to float, the velocity of the solid components in the descenders is lower than that of the liquid phase; and a dwell time in the descender in question, which is the inverse of the difference between the flow rate and the demixing rate. As a result, the residence time of the solid components is always (possibly even considerably) longer than the flow time of the liquid phase. A larger diameter of the descenders ultimately means that the residence time of the solid components is significantly longer than that of the liquid phase and thus reactor space is saved. It also means that there is an accumulation of the solid components in the downcomers, and when the flow rate drops too far and gets close to the segregation rate, the solid-in-liquid dispersion there becomes a liquid-in-solid -Mass can develop. An upper limit for the descent diameter also has a desired technical effect.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge einer Haltestrecken 2 - 12 Meter. Die Gesamtlänge der Absteiger und Aufsteiger beträgt 320 - 1.920 Meter. Weitere Einzelheiten sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen: Reaktoreinheit dn,1 (mm) dn,2 (mm) dn,3 (mm) dn,4 (mm) 1 -6 100 50 50 50 7-20 200 50 50 50 21 - 40 300 50 100 100 41 - 80 400 60 200 200 81 - 120 500 70 200 200 120 - 160 600 80 300 300 According to a preferred embodiment, the length of a stopping distance is 2-12 meters. The total length of the climbers and climbers is 320 - 1,920 meters. Further details can be found in the table below: reactor unit dn ,1 (mm) d n.2 (mm) d n.3 (mm) d n.4 (mm) 1 -6 100 50 50 50 7-20 200 50 50 50 21 - 40 300 50 100 100 41 - 80 400 60 200 200 81 - 120 500 70 200 200 120 - 160 600 80 300 300

Die Durchmesser stehen in den Relationen dn,1 ≥ dn,3 und dn,1 > 1,25 dn,2 zueinander. Insbesondere beinhaltet dn,1 > dn,3 ≥ dn,4 ≥ dn,2 sechs Einzelrelationen zwischen den Durchmessern: dn,1 > dn,3, dn,1 > dn,4, dn,1 > dn,2, dn,3 ≥,dn,4, dn,3 ≥ dn,2' dn,4 ≥ dn,2 die unabhängig voneinander erfüllt sein können.The diameters are in the relation d n,1 ≥ d n,3 and d n,1 > 1.25 d n,2 to each other. In particular, d n,1 > d n,3 ≥ d n,4 ≥ d n,2 contains six single relations between the diameters: d n,1 > d n,3, d n,1 > d n,4 , d n, 1 > d n,2 , d n,3 ≥,d n,4 , d n,3 ≥ d n,2' d n,4 ≥ d n,2 which can be fulfilled independently of one another.

Soweit nicht anders erwähnt oder beschrieben gelten für den Sprach- und Wortgebrauch die Definitionen und Erläuterungen in DE 10 2008 058 444.4 , die insoweit durch Inbezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird.Unless otherwise mentioned or described, the definitions and explanations in the language and wording apply DE 10 2008 058 444.4 , which is incorporated by reference into the disclosure of the present application.

Folgende Parameter und physikalischen Größen spielen für die Auslegung des Laminarstromreaktors und die Prozessführung eine Rolle:

  • • Unter „variable stoffliche Parameter“ sind die Parameter zu verstehen, die sich im Reaktionsverlauf ändern. Fast alle stofflichen Variablen aller Phasen (fest, flüssig und gasförmig) und insbesondere die der kohlenstoffhaltigen Komponente, die letztlich das Reaktionsprodukt definiert, verändern sich während der Reaktion, wie zum Beispiel (dynamische) Viskosität η (abnehmend) und Dichte p (steigend).
  • • „Variable Prozessparameter“ lassen sich über eine Steuerung verändern wie zum Beispiel der Volumenstrom (Volumendurchfluss) V oder die Durchflussgeschwindigkeit v.
  • • „Fixe Prozessparameter“ werden über die Hardware, das heißt die Auslegung und Spezifikationen der Anlage vorgegeben und können daher nicht oder nicht ohne weiteres innerhalb einer Anlage verändert werden, wie zum Beispiel der Radius r bzw. (hydraulische) Rohrdurchmesser d. Der hydraulische Rohrdurchmesser ist hier definiert als 4A/U mit A: Querschnittsfläche und U: Umfang. Für einen kreisrunden Querschnitt ist der hydraulische Durchmesser also gleich dem geometrischen.
The following parameters and physical variables play a role in the design of the laminar flow reactor and the process control:
  • • “Variable material parameters” are understood to mean the parameters that change over the course of the reaction. Almost all material variables of all phases (solid, liquid and gaseous) and in particular those of the carbon-containing component, which ultimately defines the reaction product, change during the reaction, such as (dynamic) viscosity η (decreasing) and density p (increasing).
  • • "Variable process parameters" can be changed via a controller, such as the volume flow (volume flow) V or the flow rate v.
  • • "Fixed process parameters" are given by the hardware, ie the design and specifications of the system and can therefore not be changed within a system, or not easily, such as the radius r or (hydraulic) pipe diameter d. The hydraulic pipe diameter is defined here as 4A/U with A: cross-sectional area and U: circumference. For a circular cross-section, the hydraulic diameter is therefore equal to the geometric one.

Eine Reaktoreinheit eines Laminarstromreaktors besteht aus mindestens 2 oder 4 verschiedenen Rohrdurchmessern wobei die Durchmesser eines Rohrabschnitts mit der Laufziffer n dn,1 > dn,3 ≥ dn,4 ≥ dn,2 betragen (siehe oben). Die Rohrdurchmesser nehmen in Ausführungsformen mit zunehmender Entfernung von der ersten Reaktoreinheit (steigendem n) inkrementell zu.A reactor unit of a laminar flow reactor consists of at least 2 or 4 different tube diameters, the diameter of a tube section with the sequence number nd n,1 > d n,3 ≥ d n,4 ≥ d n,2 (see above). The tube diameters in embodiments increase incrementally with increasing distance from the first reactor unit (increasing n).

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit kann mit Hilfe von Durchflusssensoren ermittelt werden. Zum Beispiel kann die Zeit, die ein definiertes Volumen von einer farblich markierten Flüssigkeit zwischen Eintritt und Austritt aus dem Laminarstromreaktor benötigt, verwendet werden, um die den Volumenstrom pro Zeiteinheit und damit auch die Strömungsgeschwindigkeiten bei den unterschiedlichen gegebenen hydraulischen Durchmessern zu ermitteln. Eintritt und Austritt der gefärbten Flüssigkeit (z. B. wird eine definierte Menge Wasser mit Kaliumpermanganat gefärbt) aus dem Laminarstromreaktor kann optisch durch Schaugläser ermittelt werden. In einer Anlage wird die Fließgeschwindigkeit zum Beispiel mit einem Coriolis Durchfluss-Messgerät (z. B. Promass 83S25 von Endress+Hauser) ermittelt.The mean flow velocity can be determined using flow sensors. For example, the time that a defined volume of a colored liquid requires between entering and exiting the laminar flow reactor can be used to determine the volume flow per unit of time and thus also the flow velocities for the different given hydraulic diameters. Entry and exit of the colored liquid (e.g. a defined amount of water is colored with potassium permanganate) from the laminar flow reactor can be determined optically through sight glasses. In a system, the flow rate is determined, for example, with a Coriolis flow meter (e.g. Promass 83S25 from Endress+Hauser).

Die Verhältnisse der mittleren Durchflussgeschwindigkeiten vnm des durch Rohrabschnitte m eines Reaktors oder einer Rohrreaktoreinheit n strömenden Fest-Flüssig-Gemischs betragen vn,2 > vn.1, vn,2 ≥ vn,3, vn,2 ≥ Vn,4 oder vn,4 ≥ vn,3. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker Vn,2 beträgt 1 - 5.000, 10 - 500 oder 30 - 200 m/min.The ratios of the average flow velocities v nm of the solid-liquid mixture flowing through pipe sections m of a reactor or a tubular reactor unit n are v n,2 > v n.1 , v n,2 ≥ v n,3 , v n,2 ≥ V n,4 or vn,4 ≥ vn ,3 . The average flow speed in the lower deflector Vn , 2 is 1 - 5,000, 10 - 500 or 30 - 200 m/min.

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fest-Flüssig-Gemischs beträgt in einer absteigenden Haltestrecke 0,01 - 20, 0,05 - 10 oder 0,1 - 3 m/min. In einer aufsteigenden Haltestrecke ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit mindestens 50% größer als in einer absteigenden Haltestrecke. Im unteren Umlenker ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit vn,2 1 - 1.000fach, 5 - 300fach oder 20 - 100fach größer als die in einer angrenzenden Haltestrecke.The mean flow rate of the solid-liquid mixture is 0.01 - 20, 0.05 - 10 or 0.1 - 3 m/min in a descending holding section. In an ascending holding section, the mean flow velocity is at least 50% greater than in a descending holding section. In the lower deflector, the mean flow velocity v n,2 is 1 - 1,000 times, 5 - 300 times or 20 - 100 times greater than that in an adjacent holding section.

Die mittlere Fließgeschwindigkeit ist abhängig vom Durchmesser, der inkrementell mit wachsender Entfernung zum Fördermittel mit den Rohrreaktoreinheiten gemäß der Formel vn=1≥vn=2 etc. zunimmt. Bei den nicht abwärts gerichteten Rohrabschnitten ist die Fließgeschwindigkeit mindestens um 10%, 20%, 50%, 100% oder mehr erhöht. Die Flussgeschwindigkeit der nicht abwärts gerichteten Rohrabschnitte ist mindestens 1,1fach, 2, 5, 9, 20, 100fach oder mehr erhöht.The mean flow rate depends on the diameter, which increases incrementally as the distance from the conveyor with the tubular reactor units according to the formula v n=1 ≥v n=2 etc. increases. For the non-downflow pipe sections, the flow rate is increased by at least 10%, 20%, 50%, 100% or more. The flow velocity of the non-downflow pipe sections is increased at least 1.1 times, 2, 5, 9, 20, 100 times or more.

Die Reaktion setzt mit Erreichen der Betriebstemperatur von 100 - 250 oder 140 - 180°C ein. Die Umsetzungsreaktion dauert je nach gewünschtem Reaktionsprodukt zwischen 40 und 720 oder 90 - 180 Minuten, in Einzelfällen auch bis zu 2.160 Minuten. Die Durchflusszeit durch den Laminarstromreaktor beträgt mindestens 40, 60, 90 oder 120 Minuten. Beispielsweise wird der Kohlenstoffgehalt bei Treber als Ausgangsstoff innerhalb von 120 Minuten von 30% auf 40% der Massenanteile der Trockenmasse erhöht. Die Durchflusszeit des Fest-Flüssig-Gemischs innerhalb aller verbundener Reinheiten oder Reaktoren beträgt mindestens 40, 60, 90 oder 120 Minuten und insgesamt 90 - 180, 180 - 720 oder 720 - 2.160 Minuten.The reaction begins when the operating temperature of 100 - 250 or 140 - 180°C is reached. Depending on the desired reaction product, the conversion reaction lasts between 40 and 720 or 90 - 180 minutes, in individual cases even up to 2,160 minutes. The flow time through the laminar flow reactor is at least 40, 60, 90 or 120 minutes. For example, the carbon content of spent grains as a starting material is increased from 30% to 40% of the mass fraction of the dry matter within 120 minutes. The flow time of the solid-liquid mixture within all connected purities or reactors is at least 40, 60, 90 or 120 minutes and a total of 90 - 180, 180 - 720 or 720 - 2160 minutes.

Mit zunehmender Reaktionszeit, d. h. mit wachsendem Abstand (Entfernung) zum ersten Fördermittel bzw. dem Reaktoreingang

  • • nimmt die Viskosität des Reaktionsgemischs ab
  • • nehmen die Dichteunterschiede ab
  • • nimmt die Entmischungsgeschwindigkeit des Fest-Flüssig-Gemischs ab
  • • können größere Durchmesser für die Rohrabschnitte gewählt werden (wachsende Durchmesser)
With increasing reaction time, ie with increasing distance (distance) to the first conveyor or the reactor entrance
  • • the viscosity of the reaction mixture decreases
  • • the density differences decrease
  • • the rate of separation of the solid-liquid mixture decreases
  • • larger diameters can be selected for the pipe sections (increasing diameters)

Zur Erhaltung einer möglichst laminaren Strömung bzw. zur Vermeidung starker Turbulenzen mit der Notwendigkeit von Druckerhöhungen von über 3, 5 oder 10 bar über der im sonstigen Betrieb vorherrschenden Druckdifferenz wird die Viskosität erhöht oder die Strömungsgeschwindigkeit gesenkt durch Erhöhung der Durchmesser, Abziehen von Wasser oder Zuführung von Ausgangsstoffen bzw. Zwischenprodukten mit einem Feststoffgehalt über dem des Fest-Flüssig-Gemischs am Zuführungsort.In order to maintain a flow that is as laminar as possible or to avoid strong turbulence with the need for pressure increases of more than 3, 5 or 10 bar above the pressure difference prevailing in normal operation, the viscosity is increased or the flow rate reduced by increasing the diameter, removing water or feeding it of starting materials or intermediate products with a solids content above that of the solid-liquid mixture at the feed point.

Haltestrecke ist ein Rohrabschnitt innerhalb des Rohrreaktors, der dem Wärmetauscher folgt, also ein Rohrabschnitt, in dem das Reaktionsgemisch die Ziel- oder Reaktionstemperatur erreicht hat.Holding section is a pipe section within the tubular reactor that follows the heat exchanger, i.e. a pipe section in which the reaction mixture has reached the target or reaction temperature.

Das gesamte Volumen eines Laminarstromreaktors setzt sich zusammen aus der Summe der Volumina der einzelnen Reaktoreinheiten n, wobei x die Anzahl der Reaktoreinheiten ist. Die Reaktoreinheiten n, bestehen aus den Rohrabschnitten m. Durch Erhitzen und den chemischen Reaktionsverlauf nimmt die Dichte der festen Phase zu und die Viskosität des Fest-Flüssig-Gemischs ab. Gleichzeitig nimmt die Partikelgröße ab. Dadurch sinkt die Entmischungsgeschwindigkeit. Eine abnehmende Entmischungsgeschwindigkeit erlaubt es, im Reaktionsverlauf die Volumina der Rohrabschnitte entsprechend inkrementell zu vergrößern durch die Wahl größerer Durchmesser.The total volume of a laminar flow reactor is made up of the sum of the volumes of the individual reactor units n, where x is the number of reactor units. The reactor units n consist of the tube sections m. The density of the solid phase increases and the viscosity of the solid-liquid mixture decreases as a result of heating and the course of the chemical reaction. At the same time, the particle size decreases. This reduces the segregation speed. A decreasing segregation rate allows the volumes of the tube sections to be incrementally increased in the course of the reaction by choosing larger diameters.

Das gesamte Volumen eines Laminarstromreaktors unter Vernachlässigung der Querschnittsübergänge und Krümmungen berechnet sich wie folgt: V = π n = 1 x m = 1 4 l n m d n m 2 4

Figure DE102010064715B3_0001
lnm Längen von Rohrabschnitten mit mittlerem Durchmesser dnm, n Laufzahl der Rohrreaktoreinheit, m Laufzahl des Rohrabschnitts, x Anzahl der Reaktoreinheiten.The total volume of a laminar flow reactor, neglecting the cross-sectional transitions and curvatures, is calculated as follows: V = π n = 1 x m = 1 4 l n m i.e n m 2 4
Figure DE102010064715B3_0001
l nm lengths of pipe sections with average diameter d nm n run number of the tubular reactor unit m run number of the pipe section x number of reactor units.

Das Volumen einer Haltestrecke beträgt zweckmäßig 0,1 - 100 oder 0,5- 10 m3. Das gesamte Volumen eines Laminarstromreaktors beträgt zweckmäßig 10 - 10.000 oder 100 bis 1.000 m3. Das Volumen eines Absteigers ist um 1 %, 10% oder 100% oder auch um das 1,1 - 40 oder das 2 - 4fache größer als das eines unmittelbar folgenden Aufsteigers.The volume of a holding section is expediently 0.1-100 or 0.5-10 m 3 . The total volume of a laminar flow reactor is expediently 10-10,000 or 100 to 1,000 m 3 . The volume of a climber is 1%, 10% or 100% or even 1.1 - 40 or 2 - 4 times larger than that of an immediately following climber.

Die mittlere Flussrichtung des Fest-Flüssig-Gemischs innerhalb einer Haltestrecke ist in mindestens 5, 20% oder 80% des Volumens einer Reaktoreinheit oder mindestens 1 %, 5% oder 50% der gesamten Rohrstrecke zur Waagerechten geneigt. Es ist vorteilhaft, wenn die mittlere Flussrichtung in den Haltestrecken weitgehend parallel zur Schwerkraft verläuft. Der Winkelbetrag der Flussrichtung des weitgehend senkrecht gerichteten Stromflusses liegt mindestens bei 2 oder mindestens bei 60 Grad zur Horizontalen.The mean direction of flow of the solid-liquid mixture within a holding section is inclined to the horizontal in at least 5%, 20% or 80% of the volume of a reactor unit or at least 1%, 5% or 50% of the entire pipe section. It is advantageous if the mean direction of flow in the holding sections runs largely parallel to the force of gravity. The angle of the flow direction of the largely vertical current flow is at least 2 or at least 60 degrees to the horizontal.

Während der Umsetzungsreaktion nimmt die Dichte durch die chemische Umsetzung im Zeitverlauf um 5 - 60% oder 20 - 40% zu. Zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit des Laminarstromreaktors ist der Strömungswiderstand gering zu halten. Turbulenzen führen zur Erhöhung des Strömungswiderstands. Der Strömungsverlust turbulenter Strömungen ist daher bedeutend größer und beträgt ein Vielfaches dessen einer laminaren Strömung. Durch Erhöhung der Viskosität erhöht sich auch die kritische Reynoldszahl bzw. wird der Umschlagspunkt, der das Einsetzen einer Turbulenz charakterisiert, hin zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten verschoben. Die Viskosität wird vor, während und nach der Reaktion beeinflusst durch

  • • das Verhältnis von flüssigen zu festen Bestandteilen im Fest-Flüssig-Gemisch
  • • das Mischungsverhältnis verschiedener Ausgangsstoffe
  • • das Abziehen oder Zuführen von Wasser oder Feststoff
  • • chemische oder physikalische Veränderung wie zum Beispiel der Dichte, oder eine Zerkleinerung.
During the conversion reaction, the density increases by 5 - 60% or 20 - 40% over time due to the chemical conversion. To maintain the functionality of the laminar flow reactor, the flow resistance must be kept low. Turbulence leads to an increase in flow resistance. The flow loss of turbulent flows is therefore significantly larger and is many times that of a laminar flow. By increasing the viscosity, the critical Reynolds number also increases and the transition point, which characterizes the onset of turbulence, is shifted towards higher flow velocities. Viscosity is affected by before, during and after the reaction
  • • the ratio of liquid to solid components in the solid-liquid mixture
  • • the mixing ratio of different starting materials
  • • the withdrawal or addition of water or solids
  • • chemical or physical change such as density, or comminution.

Durch Erhitzen nimmt die Viskosität bedeutend ab. Parallel kommt es im Reaktionsverlauf durch die chemische Umsetzung zu einer zusätzlichen Abnahme der Viskosität.Viscosity decreases significantly on heating. At the same time, there is an additional decrease in viscosity during the course of the reaction due to the chemical reaction.

Die Viskosität verhält sich umgekehrt zur Dichte, die nach dem Erhitzen während der chemischen Umsetzungsreaktion zunimmt. Die Viskosität nimmt daher im Verlauf der Reaktion ab und der Strömungswiderstand verringert sich. Gleichzeitig nimmt aber die Turbulenzneigung zu. Zur besseren Reaktionsraumausnutzung und zur Stabilisierung der Strömung vor allem in den unteren Umlenkern wird die Viskosität in einigen Ausführungsformen entlang der Reaktorstrecke erhöht durch

  • • das Abziehen von Wasser und/oder
  • • das Zuführen von Feststoff.
Viscosity is inversely related to density, which increases after heating during the chemical conversion reaction. The viscosity therefore decreases as the reaction progresses and the flow resistance decreases. At the same time, however, the tendency to turbulence increases. In order to make better use of the reaction space and to stabilize the flow, especially in the lower deflectors, the viscosity is increased along the reactor section in some embodiments
  • • draining of water and/or
  • • the feeding of solids.

Das Zuführen von Ausgangsstoffen mit hohen Feststoffgehalten größer 25%, 50% oder 75% und einer Partikelgröße von bis zu 2, 4, oder 6 mm insbesondere nach den ersten Wärmetauscherstrecken oder während des Prozessverlaufs, z. B. im mittleren Drittel der Reaktorstrecke, mittels einer Zuführung zu nachfolgenden Reaktoreinheiten, erhöht die Viskosität. Es vermag auch der Überhitzung entgegenzuwirken. Z. B. wurde ein Wärmetauscher mit Rohrdurchmessern von 50 mm mit 3 - 7 m3/Stunde mit Maissilage mit einem Feststoffgehalt von 12 - 15% durchströmt. Über eine Strecke von ca. 120 Metern wurde ein Druckabfall von 2 - 4 bar gemessen. Der geringe Druckabfall lässt auf eine laminare Strömung schließen. Wurde dieselbe Strecke mit dem gleichen Durchsatz von Wasser durchflossen, kam es zu einem starken Druckabfall um das Mehrfache (>15 bar). Dies lässt darauf schließen, dass der Umschlagpunkt (Umschlags-Reynoldszahl) überschritten wurde und die laminare in eine turbulente Strömung umgeschlagen ist.The supply of raw materials with a high solids content of more than 25%, 50% or 75% and a particle size of up to 2, 4 or 6 mm, in particular after the first heat exchanger sections or during the course of the process, e.g. B. in the middle third of the reactor section, by means of a feed to downstream reactor units, increases the viscosity. It can also counteract overheating. For example, corn silage with a solids content of 12-15% flowed through a heat exchanger with pipe diameters of 50 mm at a rate of 3-7 m 3 /hour. A pressure drop of 2 - 4 bar was measured over a distance of approx. 120 meters. The low pressure drop suggests laminar flow. If water flowed through the same section with the same throughput, the pressure dropped sharply by a multiple (>15 bar). This suggests that the transition point (Reynolds number) has been passed and the laminar flow has changed to turbulent flow.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Rohrreaktoreinheit n mit den Rohrabschnitten m. 1 shows an example of a schematic representation of a tubular reactor unit n with the tube sections m.
  • 2 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werk- oder Brennstoffen aus einem Fest-Flüssig-Gemisch. 2 shows an example of a schematic representation of a plant for the continuous production of materials or fuels from a solid-liquid mixture.

1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Rohrreaktoreinheit n mit den Rohrabschnitten m (1 - 4) mit den Durchmessern dnm eines Laminarstromreaktors. Über ein umgekehrtes Reduzierstück tritt das Fest-Flüssig-Gemisch in den Rohrabschnitt 1 mit dem Durchmesser dn.1 ein. Da der Durchmesser von Rohrabschnitt 1 im Vergleich zum vorausgehenden Rohrabschnitt größer wird, verlangsamt sich die Durchflussgeschwindigkeit vnl im Rohrabschnitt 1 (angedeutet durch den Einfach-Pfeil). Über ein Reduzierstück 5 tritt das Fest-Flüssig-Gemisch aus dem Rohrabschnitt 1 mit dem Durchmesser dn.1 in den Rohrabschnitt 2 mit dem Durchmesser dn,2. Über ein weiteres, umgekehrtes Reduzierstück 6 tritt das Fest-Flüssig-Gemisch vom Rohrabschnitt 2 mit dem Durchmesser dn,2 in den Rohrabschnitt 3 mit dem Durchmesser dn,3 ein. Über ein weiteres Reduzierstück 7 tritt das Fest-Flüssig-Gemisch aus dem Rohrabschnitt 3 mit dem Durchmesser dn,.3 über in den Rohrabschnitt 4 mit dem Durchmesser dn,4. Vom Rohrabschnitt 4 strömt das Fest-Flüssig-Gemisch in die nachfolgende Reaktoreinheit n+1 (ohne Darstellung). Diese Abfolge wiederholt sich periodisch. Die Durchflussgeschwindigkeiten und Längen der Rohrstücke (entlang ihrer jeweiligen Mittellinie gemessen) sind mit vnm bzw. lnm indiziert. Zusätzlich sind in Bereichen höherer Durchflussgeschwindigkeit zur Veranschaulichung entsprechend zwei (Rohrabschnitt m=3) bis vier (Rohrabschnitt m=2) Pfeile eingezeichnet. 1 shows an example of a schematic representation of a tubular reactor unit n with the tube sections m (1-4) with the diameters d nm of a laminar flow reactor. The solid-liquid mixture enters the pipe section 1 with the diameter d n.1 via an inverted reducer. As the diameter of pipe section 1 increases compared to the preceding pipe section, the flow rate v nl in pipe section 1 slows down (indicated by the single arrow). The solid-liquid mixture enters the pipe section 2 with the diameter d n.2 via a reducer 5 from the pipe section 1 with the diameter d n.1 . The solid-liquid mixture enters the pipe section 3 with the diameter d n,3 from the pipe section 2 with the diameter d n,2 via a further, inverted reducer 6 . Via a further reducer 7 the solid-liquid mixture passes from the pipe section 3 with the diameter d n.3 into the pipe section 4 with the diameter d n.4 . The solid-liquid mixture flows from pipe section 4 into the subsequent reactor unit n+1 (not shown). This sequence is repeated periodically. The flow velocities and lengths of the pipe sections (measured along their respective center lines) are indexed v nm and l nm , respectively. In addition, two (pipe section m=3) to four (pipe section m=2) arrows are drawn in for illustration purposes in areas with higher flow rates.

2 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Werk- oder Brennstoffen aus einem Fest-Flüssig-Gemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente, wobei das Fest-Flüssig-Gemisch bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5 bar behandelt wird. Die Anlage umfasst eine doppelsträngige Beschickungsvorrichtung, die aus den Fördersträngen I und II besteht. Der Strang I dient zur Förderung „trockener“ Biomasse von nicht oder nur schwer pumpfähigen Ausgangsstoffen zum Beispiel mit einem hohen Feststoffanteil von 15 bis 99 Gew.-%. Dazu wird die „trockene“ Biomasse in einem Silo 11 bevorratet und von dort in einen Container 12, vorzugsweise einen Schubbodencontainer, verbracht. Über eine Fördervorrichtung, die zum Beispiel eine Förderschnecke oder ein Förderband sein kann, werden die Ausgangsstoffe in eine Zerkleinerungsvorrichtung 13, zum Beispiel ausgeführt als Nass- oder Trockenmühle oder als andere geeignete mechanische Zerkleinerungseinheit, und von dort aus in einen Mischbehälter 16 gefördert. Im Mischbehälter 16 wird die trockene Biomasse mit Wasser, das Prozesswasser oder aufkonzentriertes Prozesswasser enthalten kann, aus dem Reservoir 14 und einem Katalysator oder einem Katalysatorgemisch aus mindestens einem Behältnis oder Dosierer 15 mittels eines Rührwerkes durchmischt. Über die Fördereinrichtung 17 wird das Gemisch dem Inkubationsbehälter 18 zugeführt. Der Inkubationsbehälter 18 ermöglicht eine Einwirkzeit des Katalysators auf das Material bei niederem Druck. Die Behälter 16 und 18 sind doppelwandig ausgeführt und haben einen Heizwasseranschluss, um eine Vorwärmung des Materials auf zum Beispiel 20 - 99°C oder 50 - 70°C zu ermöglichen. Über die Fördereinrichtungen 19 und 20, die zum Beispiel als Schnecken- oder Trogkettenförderer oder als Förderbänder ausgelegt sind, wird das inkubierte Material der „trockenen“ Ausgangsstoffe über eine Einbringvorrichtung aus dem ersten Förderstrang I in eine Rohrreaktoreinheit n wie zum Beispiel 29, 30, 31, 32 oder 33, 34 unter Druck oberhalb des Dampfdrucks des Reaktionsgemischs eingebracht. Die Einbringvorrichtung besteht aus einer Pendelklappenschleuse, einem Zwangsförderer, der zum Beispiel ein Injektor, Doppelschrauben-Extruder, eine Exzenterschneckenpumpe, eine Kolbenpumpe, eine Spiralverdrängerpumpe, die jeweils mit oder ohne Verdichterschnecken ausgestattet sind, oder ein Doppelschneckenverdichter ist. Die Einbringvorrichtung kann zusätzlich mit einer Absperrvorrichtung versehen sein. Die Einbringvorrichtung stellt sicher, dass das inkubierte Material aus dem Strang I mit einem Druckniveau oberhalb des Reaktorinnendrucks in die jeweilige Reaktoreinheit eingebracht wird und verhindert Rückwirkungen in die Zuführeinrichtung. Die Pendelklappenschleuse wird zum Beispiel über eine Zellradschleuse gesteuert befüllt. 2 shows an example of a schematic representation of a plant for the continuous production of materials or fuels from a solid-liquid mixture of water and a carbon-containing component, the solid-liquid mixture being heated at a temperature of over 100°C and a pressure of over 5 is treated in cash. The system includes a double-strand loading device consisting of conveyor strands I and II. Line I is used to convey “dry” biomass from starting materials that are difficult or impossible to pump, for example with a high solids content of 15 to 99% by weight. For this purpose, the "dry" biomass is stored in a silo 11 and from there into a container 12, preferably a walking floor container. The starting materials are fed into a comminution device 13, e.g. designed as a wet or dry mill or as another suitable mechanical comminution unit, and from there into a mixing container 16 via a conveyor device, which can be a screw conveyor or a conveyor belt, for example. In the mixing tank 16, the dry biomass is mixed with water, which may contain process water or concentrated process water, from the reservoir 14 and a catalyst or a catalyst mixture from at least one container or dispenser 15 using an agitator. The mixture is fed to the incubation container 18 via the conveying device 17 . The incubation vessel 18 allows for a low pressure exposure time of the catalyst to the material. The containers 16 and 18 are double-walled and have a heating water connection to enable the material to be preheated to, for example, 20 - 99°C or 50 - 70°C. Via the conveying devices 19 and 20, which are designed, for example, as screw or trough chain conveyors or as conveyor belts, the incubated material of the "dry" starting materials is transported via a feeding device from the first conveyor line I into a tubular reactor unit n such as 29, 30, 31 , 32 or 33, 34 introduced under pressure above the vapor pressure of the reaction mixture. The introduction device consists of a pendulum flap sluice, a compulsory conveyor, which, for example, injector, twin screw extruder, a progressive cavity pump, a piston pump, a positive displacement scroll pump, each equipped with or without compressor screws, or a twin screw compressor. The insertion device can also be provided with a shut-off device. The introduction device ensures that the incubated material from line I is introduced into the respective reactor unit at a pressure level above the internal reactor pressure and prevents repercussions on the feed device. The pendulum flap sluice is filled, for example, via a cell wheel sluice.

Über den Förderstrang II wird „feuchte“ Biomasse bestehend aus pumpfähigen Ausgangsstoffen oder Biomassebrei, der auch aus verschiedenen Mischungen von Ausgangsstoffen bestehen kann, zum Beispiel mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 50 Gew.-% aus einem Vorratsbehälter 22 mittels einer Fördervorrichtung 23 in eine Mischvorrichtung 24 überführt und in der Mischvorrichtung 24 mit Wasser oder Prozesswasser aus dem Reservoir 14 und Katalysator aus mindestens einem Behältnis oder Dosierer 25 angemischt, in einem Inkubationsbehälter 26 inkubiert und mittels einer geeigneten Fördervorrichtung 27, die zum Beispiel als Kolben-, Verdränger-, oder Exzenterschneckenpumpe ausgelegt sein kann, dem Reaktor 29-38 zugeführt. Über mindestens eine Wärmetauschereinheit 28 wird das Material auf mindestens 160 - 180, 200 - 220 oder 220 - 250°C erhitzt. Die so vorbehandelten „nassen“ Ausgangsstoffe aus Förderstrang II werden über die beschriebenen oder andere geeignete Fördereinrichtungen mit den „trockenen“ Ausgangsstoffes aus Förderstrang I zusammengeführt. Der Punkt der Einbringung von „trockenen“ Ausgangsstoffen kann variiert werden und kann in einer Reaktor- oder Rohrreaktoreinheit n erfolgen wie zum Beispiel in 29, 30, 31, 32 oder 33, 34 aber auch in 35, 36 oder 37, 38 usw. Zweckmäßigerweise werden „trockene“ Ausgangsstoffe, insbesondere solche mit einem größten Partikeldurchmesser von unter 6 mm, unter 4 mm oder unter 2 mm, sowie einem Trockensubstanzgehalt von über 30%, über 40% oder über 50%, im mittleren Drittel der Reaktorstrecke zugeführt. Beispielsweise kann die Zuführung im Bereich eines oberen Umlenkers 4 oder an dem Übergang 8 zwischen diesem und dem nachfolgenden Absteiger 1 erfolgen. Die „nassen“ Ausgangsstoffe wurden vorher unter Druck oberhalb des Dampfdrucks des Reaktionsgemischs eingebracht oder vorgelegt. Das Verhältnis des Massendurchsatzes von Förderstrang I zu Förderstrang II oder von vorgelegten zu zugeleiteten Ausgangsstoffen beträgt zum Beispiel 1 : 20, 1 : 5, 1 : 1 oder 10 : 1. Innerhalb der (weitgehend) laminaren Strömung des Laminarstromreaktors findet über die verschiedenen Reaktoreinheiten eine gleichmäßige Durchmischung des Reaktionsgemischs statt. Das Aufheizen und das Abführen von bei der Reaktion auftretender Exothermie erfolgt über Temperierungseinrichtungen wie zum Beispiel eine Wärmetauschervorrichtung und/oder eine Doppelwand des Reaktors oder einer Reaktoreinheit. Temperierungsvorrichtungen können zum Beispiel als Spiral-, Rohr-, Bündel- oder Spiralwärmetauscher ausgebildet sein. Durch das Hintereinanderschalten von Reaktoreinheiten wird die notwendige Durchfluss- bzw. Verweilzeit erzielt. Um eine längere Verweilzeit zu ermöglichen wird über eine Umwälzpumpe das Reaktionsgemisch in einzelnen Reaktoreinheiten in Bewegung gehalten werden. Dadurch werden Anbackungen oder Verstopfungen vermieden."Moist" biomass consisting of pumpable starting materials or biomass pulp, which can also consist of various mixtures of starting materials, for example with a solids content of 1 to 50% by weight, is transported via conveyor line II from a storage container 22 by means of a conveyor device 23 into a mixing device 24 and mixed in the mixing device 24 with water or process water from the reservoir 14 and catalyst from at least one container or dosing device 25, incubated in an incubation container 26 and by means of a suitable conveying device 27, for example as a piston, displacement or eccentric screw pump may be designed, fed to the reactor 29-38. The material is heated to at least 160-180, 200-220 or 220-250° C. via at least one heat exchanger unit 28 . The "wet" raw materials from conveyor line II pretreated in this way are brought together with the "dry" raw materials from conveyor line I via the described or other suitable conveyor systems. The point of introduction of "dry" starting materials can be varied and can be in a reactor or tubular reactor unit n such as 29, 30, 31, 32 or 33, 34 but also in 35, 36 or 37, 38 etc. Conveniently "Dry" starting materials, in particular those with a maximum particle diameter of less than 6 mm, less than 4 mm or less than 2 mm, and a dry matter content of more than 30%, more than 40% or more than 50%, are fed into the middle third of the reactor section. For example, the feed can take place in the area of an upper deflector 4 or at the transition 8 between this and the subsequent descender 1 . The "wet" starting materials were previously introduced or initially introduced under pressure above the vapor pressure of the reaction mixture. The ratio of the mass throughput of conveyor line I to conveyor line II or of the starting materials supplied is, for example, 1:20, 1:5, 1:1 or 10:1 uniform mixing of the reaction mixture. The heating and the dissipation of the exotherm occurring during the reaction takes place via temperature control devices such as, for example, a heat exchanger device and/or a double wall of the reactor or a reactor unit. Temperature control devices can be designed, for example, as spiral, tube, bundle or spiral heat exchangers. The necessary flow or residence time is achieved by connecting reactor units in series. In order to allow a longer residence time, the reaction mixture is kept in motion in individual reactor units by means of a circulating pump. This avoids caking or blockages.

Zusätzlich können Fördermittel zur Beschleunigung von Flüssigkeiten einschließlich Flüssigkeitsstrahlmischer oder Düsen eingesetzt werden.In addition, conveying means for accelerating liquids, including liquid jet mixers or nozzles, can be used.

Durch das Abziehen von Prozesswasser werden im weiteren Prozessverlauf geringere Reaktorvolumina beziehungsweise kleinere Reaktionsräume benötigt. Die Druck-Entspannung 40 nach vollendetem Durchfluss wird über eine rückwärtsgerichtete Entspannungspumpe, die als Zwangsförder-, Exzenterschnecken-, Spiralverdränger-, oder Kolbenmembranpumpe ausgebildet ist, gesteuert. In einem Puffer- und/oder Entspannungsbehälter 41 wird das Reaktionsgemisch weiter abgekühlt und gepuffert und gelangt von dort aus oder auch direkt von der Entspannungspumpe zur Entwässerung und/oder Trocknung 42. Als Slurry oder getrocknetes Schüttgut wird das Reaktionsprodukt in einem Lagerbehälter oder Silo 43 zwischengelagert bevor es abtransportiert 44 oder einem anderen Prozess zugeführt wird.Due to the removal of process water, smaller reactor volumes or smaller reaction spaces are required in the further course of the process. The pressure relief 40 after the flow is complete is controlled by a backward-facing relief pump, which is designed as a forced-feed pump, an eccentric screw pump, a spiral displacement pump, or a piston membrane pump. In a buffer and/or expansion tank 41, the reaction mixture is further cooled and buffered and from there or directly from the expansion pump it reaches drainage and/or drying 42. The reaction product is temporarily stored in a storage tank or silo 43 as slurry or dried bulk material before it is transported away 44 or fed into another process.

Die vorliegende Offenbarung umfasst ferner die folgenden Merkmals-Kombinationen:

  1. 1. Eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fest-Flüssig-Gemischs aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5 bar, mit wenigstens einer aus wenigstens zwei unterschiedlichen Rohrabschnitten bestehenden Reaktoreinheit, wobei
    1. a. an einen ersten, absteigend von dem Fest-Flüssig-Gemisch durchflossenen Rohrabschnitts unmittelbar ein zweiter, eine mittlere Flussrichtung des Fest-Flüssig-Gemischs nach aufwärts umlenkender Rohrabschnitt anschließt, wobei der erste Rohrabschnitt der wenigstens einen Reaktoreinheit zur Waagerechten geneigt oder senkrecht ist;
    2. b. der Querschnitt des ersten Rohrabschnitts um mindestens 50% größer als der des unmittelbar anschließenden zweiten Rohrabschnitts ist; und
    3. c. die Gesamtlänge der von dem Fest-Flüssig-Gemisch durchflossenen Rohrabschnitte innerhalb des mit dem Druck beaufschlagten Reaktorsystems mindestens 20 Meter beträgt.
  2. 2. Die Vorrichtung nach Kombination 1, wobei die Gesamtlänge der von dem Fest-Flüssig-Gemischs durchflossenen Rohrabschnitte aller mit dem Druck beaufschlagten Rohrstrecken mindestens 60 oder mindestens 250 Meter beträgt.
  3. 3. Die Vorrichtung nach Kombination 1 oder 2, ferner umfassend einen unmittelbar an den Aufwärts-Umlenker anschließenden dritten, aufwärts durchflossenen Rohrabschnitt sowie einen daran anschließenden vierten, das durchströmende Gemisch wieder nach abwärts umlenkenden Rohrabschnitt.
  4. 4. Die Vorrichtung nach Kombination 3, wobei die hydraulischen Durchmesser der unmittelbar aufeinanderfolgend durchströmten ersten bis vierten Rohrabschnitte einer oder mehrerer der Bedingungen dn1 > dn3 ≥ dn4 ≥dn2 genügen, wobei n die Laufziffer der Reaktoreinheit ist und die Zahl der Indices die Laufziffer des Rohrabschnitts angibt.
  5. 5. Die Vorrichtung nach Kombination 3 oder 4, umfassend mehrere aneinander anschließend angeordnete Reaktoreinheiten.
  6. 6. Die Vorrichtung nach Kombination 5, wobei der hydraulische Durchmesser von Rohrabschnitten einer nachfolgenden Reaktoreinheit jeweils größer ist als der von entsprechenden Rohrabschnitten einer vorangehenden Reaktoreinheit.
  7. 7. Die Vorrichtung nach einer der Kombinationen 1 bis 6, wobei mindestens ein Wärmetauscher eingangs und/oder mindestens ein Wärmetauscher ausgangs der Rohrreaktoreinheiten positioniert ist.
  8. 8. Die Vorrichtung nach einer der Kombinationen 1 bis 7, wobei vor und/oder hinter den Reaktoreinheiten eine Pumpe bzw. Gegendruckpumpe positioniert ist, um den Druck im Reaktorinneren aufrechtzuerhalten.
  9. 9. Die Vorrichtung nach einer der Kombinationen 1 bis 8, wobei das Verhältnis der Länge von geraden Rohrabschnitten zu der von gekrümmten Rohrabschnitten mindestens 10:1 beträgt.
  10. 10. Die Vorrichtung nach einer der Kombinationen 1 bis 9, wobei das Verhältnis der Länge jedes der geraden Rohrabschnitte zu seinem hydraulischen Durchmesser 2:1 bis 800:1, 5:1 bis 400:1 oder 10:1 bis 160:1 ist.
The present disclosure also includes the following combinations of features:
  1. 1. A device for the treatment of a solid-liquid mixture of water and a carbon-containing component at a temperature of over 100 ° C and a pressure of over 5 bar, with at least one consisting of at least two different pipe sections reactor unit, wherein
    1. a. A first pipe section through which the solid-liquid mixture flows in a descending direction is directly followed by a second pipe section that deflects a central flow direction of the solid-liquid mixture upwards, the first pipe section of the at least one reactor unit being inclined or perpendicular to the horizontal;
    2. b. the cross-section of the first pipe section is at least 50% larger than that of the immediately adjoining second pipe section; and
    3. c. the total length of the pipe sections through which the solid-liquid mixture flows within the pressurized reactor system is at least 20 meters.
  2. 2. The device according to combination 1, wherein the total length of the pipe sections through which the solid-liquid mixture flows of all pipe sections subjected to pressure is at least 60 or at least 250 meters.
  3. 3. The device according to combination 1 or 2, further comprising a third pipe section, through which flow occurs upwards, directly adjoining the upward deflector, and a fourth pipe section adjoining it, which again deflects the mixture flowing through downwards.
  4. 4. The device according to combination 3, wherein the hydraulic diameters of the first to fourth pipe sections through which flow occurs in immediate succession satisfy one or more of the conditions d n1 > d n3 ≥ d n4 ≥ d n2 , where n is the serial number of the reactor unit and the number of indices indicates the serial number of the pipe section.
  5. 5. The device according to combination 3 or 4, comprising a plurality of reactor units arranged one after the other.
  6. 6. The apparatus of combination 5, wherein the hydraulic diameter of pipe sections of a subsequent reactor unit is greater than that of corresponding pipe sections of a preceding reactor unit.
  7. 7. The device according to one of combinations 1 to 6, wherein at least one heat exchanger is positioned at the inlet and/or at least one heat exchanger at the outlet of the tubular reactor units.
  8. 8. The device according to any one of combinations 1 to 7, wherein a pump or back pressure pump is positioned upstream and/or downstream of the reactor units in order to maintain the pressure inside the reactor.
  9. 9. The apparatus of any one of combinations 1 to 8, wherein the ratio of the length of straight pipe sections to that of curved pipe sections is at least 10:1.
  10. 10. The apparatus of any one of combinations 1 to 9, wherein the ratio of the length of each of the straight pipe sections to its hydraulic diameter is 2:1 to 800:1, 5:1 to 400:1, or 10:1 to 160:1.

Claims (18)

Verfahren zur Herstellung von Humus oder Brennstoffen aus einem Fest-Flüssig-Gemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente, wobei das Fest-Flüssig-Gemisch bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5 bar in einem Rohrreaktor mit mindestens einer Haltestrecke (1, 3) und mindestens einem Umlenker (2) behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Umlenker (2) unterhalb der mindestens einen Haltestrecke (1, 3) angeordnet ist, wobei a. die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fest-Flüssig-Gemischs in dem unteren Umlenker (2) um mindestens 50 % größer ist als die in der Haltestrecke (1, 3), b. die mittlere Flussrichtung des Fest-Flüssig-Gemischs in der Haltestrecke (1, 3) zur Waagerechten geneigt oder im Wesentlichen senkrecht ist, und c. die Durchflusszeit des Fest-Flüssig-Gemischs durch den Rohrreaktor mindestens 40 Minuten beträgt.Process for the production of humus or fuels from a solid-liquid mixture of water and a carbon-containing component, the solid-liquid mixture being heated at a temperature of more than 100°C and a pressure of more than 5 bar in a tubular reactor with at least one holding section (1, 3) and at least one deflector (2), characterized in that the at least one deflector (2) is arranged below the at least one stopping section (1, 3), wherein a. the mean flow rate of the solid-liquid mixture in the lower deflector (2) is at least 50% greater than that in the holding section (1, 3), b. the mean direction of flow of the solid-liquid mixture in the holding section (1, 3) is inclined to the horizontal or is essentially vertical, and c. the flow time of the solid-liquid mixture through the tubular reactor is at least 40 minutes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1 - 1.000, 10 - 500 oder 30 - 200 m/min beträgt.procedure after claim 1 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1 - 1,000, 10 - 500 or 30 - 200 m/min. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1,5 - 1000, 5 - 300 oder 20 - 100fach größer ist als in der Haltestrecke (1, 3).procedure after claim 1 or 2 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1.5 - 1000, 5 - 300 or 20 - 100 times greater than in the holding section (1, 3). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fest-Flüssig-Gemisch nach dem unteren Umlenker (2) eine aufwärtsgerichtete Haltestrecke (3) und daran anschließend einen oberen Umlenker (4) durchströmt.Process according to one of the preceding claims, in which, after the lower deflector (2), the solid-liquid mixture flows through an upward holding section (3) and then through an upper deflector (4). Verfahren nach Anspruch 4, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1,1 - 2, 2 - 5 oder 4 - 40fach schneller ist als im oberen Umlenker (4).procedure after claim 4 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1.1 - 2, 2 - 5 or 4 - 40 times faster than in the upper deflector (4). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in einem dem unteren Umlenker (2) unmittelbar folgenden Aufsteiger (3) 1,1 - 40 oder 2 - 5fach schneller ist als in dem dem unteren Umlenker (2) unmittelbar vorausgehenden Absteiger (1).procedure after claim 4 or 5 , the flow velocity in an ascender (3) immediately following the lower deflector (2) being 1.1 - 40 or 2 - 5 times faster than in the descender (1) immediately preceding the lower deflector (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in der absteigenden Haltestrecke (1) 0,01 - 20, 0,05 - 10 oder 0,1 - 3 m/min. beträgt.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , the mean flow velocity in the descending holding section (1) being 0.01 - 20, 0.05 - 10 or 0.1 - 3 m/min. amounts to. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Rohrreaktor mehrere Reaktoreinheiten mit jeweils einer Haltestrecke (1, 3) und einem darunter angeordneten Umlenker (2) aufweist und die Reaktoreinheiten mit oberhalb der Haltestrecken (1, 3) angeordneten Umlenkern (4) verbunden sind, und wobei eine vorausgehende der mehreren Reaktoreinheiten (29) zur Zufuhr der kohlenstoffhaltigen Komponente verwendet wird, wobei die kohlenstoffhaltige Komponente einen Feststoffgehalt von 1 bis 50 % aufweist.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , wherein the tubular reactor has a plurality of reactor units, each with a holding section (1, 3) and a deflector (2) arranged below it, and the reactor units are connected to deflectors (4) arranged above the holding sections (1, 3), and wherein a preceding one of the several Reactor units (29) is used to feed the carbonaceous component, the carbonaceous component having a solids content of 1 to 50%. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine nachfolgende Reaktoreinheit (31, 33) des Rohrreaktors zur Zufuhr einer weiteren kohlenstoffhaltigen Komponente mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 30 %, enthaltend Partikel mit einem größten Durchmesser unter 6 mm, verwendet wird.procedure after claim 8 , wherein a downstream reactor unit (31, 33) of the tubular reactor is used to supply a further carbon-containing component with a dry substance content of at least 30%, containing particles with a maximum diameter of less than 6 mm. Verwendung eines Rohrreaktors mit mindestens einer Haltestrecke (1, 3) und mindestens einem darunter angeordneten Umlenker (2) zur Herstellung von Humus oder Brennstoffen aus einem Fest-Flüssig-Gemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente in dem Verfahren gemäß Anspruch 1.Use of a tubular reactor with at least one stopping section (1, 3) and at least one deflector (2) arranged underneath for the production of humus or fuels from a solid-liquid mixture of water and a carbon-containing component in the method according to claim 1 . Verwendung nach Anspruch 10, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1 - 1.000, 10 - 500 oder 30 - 200 m/min. beträgt.use after claim 10 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1 - 1,000, 10 - 500 or 30 - 200 m/min. amounts to. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1,5 - 1000, 5 - 300 oder 20 - 100fach größer ist als in der Haltestrecke (1, 3).use after claim 10 or 11 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1.5 - 1000, 5 - 300 or 20 - 100 times greater than in the holding section (1, 3). Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Fest-Flüssig-Gemisch nach dem unteren Umlenker (2) eine aufwärtsgerichtete Haltestrecke (3) und daran anschließend einen oberen Umlenker (4) durchströmt.Use after one of Claims 10 until 12 After the lower deflector (2), the solid-liquid mixture flows through an upward holding section (3) and then through an upper deflector (4). Verwendung nach Anspruch 13, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im unteren Umlenker (2) 1,1 - 2, 2 - 5 oder 4 - 40fach schneller ist als im oberen Umlenker (4).use after Claim 13 , whereby the average flow speed in the lower deflector (2) is 1.1 - 2, 2 - 5 or 4 - 40 times faster than in the upper deflector (4). Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in einem dem unteren Umlenker (2) unmittelbar folgenden Aufsteiger (3) 1,1 - 40 oder 2 - 5fach schneller ist als in dem dem unteren Umlenker (2) unmittelbar vorausgehenden Absteiger (1).use after Claim 13 or 14 , the flow velocity in an ascender (3) immediately following the lower deflector (2) being 1.1 - 40 or 2 - 5 times faster than in the descender (1) immediately preceding the lower deflector (2). Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in der absteigenden Haltestrecke (1) 0,01 - 20, 0,05 - 10 oder 0,1 - 3 m/min. beträgt.Use after one of Claims 10 until 15 , the mean flow velocity in the descending holding section (1) being 0.01 - 20, 0.05 - 10 or 0.1 - 3 m/min. amounts to. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Rohrreaktor mehrere Reaktoreinheiten mit jeweils einer Haltestrecke (1, 3) und einem darunter angeordneten Umlenker (2) aufweist und die Reaktoreinheiten mit oberhalb der Haltestrecken (1, 3) angeordneten Umlenkern (4) verbunden sind, und wobei eine vorausgehende der mehreren Reaktoreinheiten (29) zur Zufuhr der kohlenstoffhaltigen Komponente eingesetzt wird, wobei die kohlenstoffhaltige Komponente einen Feststoffgehalt von 1 bis 50% aufweist.Use after one of Claims 10 until 16 , wherein the tubular reactor has a plurality of reactor units, each with a holding section (1, 3) and a deflector (2) arranged below it, and the reactor units are connected to deflectors (4) arranged above the holding sections (1, 3), and wherein a preceding one of the several Reactor units (29) is used to feed the carbonaceous component, the carbonaceous component having a solids content of 1 to 50%. Verwendung nach Anspruch 17, wobei eine nachfolgende Reaktoreinheit (31, 33) des Rohrreaktors zur Zufuhr einer weiteren kohlenstoffhaltigen Komponente mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 30%, enthaltend Partikel mit einem größten Durchmesser unter 6 mm, eingesetzt wird.use after Claim 17 , wherein a downstream reactor unit (31, 33) of the tubular reactor is used to supply a further carbon-containing component with a dry substance content of at least 30%, containing particles with a maximum diameter of less than 6 mm.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
WO2008095589A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Grenol GmbH Hydrothermal carbonization of biomass
WO2008113309A1 (en) 2007-03-22 2008-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for the wet-chemical transformation of biomass by hydrothermal carbonization
DE102008058444A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 Antacor Ltd. Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
DE102008004732A1 (en) 2008-01-16 2009-07-23 Lucia Viviane Sanders Hydrothermal carbonization of biomass
DE102008006772A1 (en) 2008-01-30 2009-08-06 Simon Albert Breitbach Process for the carbonation of organic substances
DE102008007791A1 (en) 2008-02-06 2009-08-27 Kleiner, Söhnke Device and improved method for aqueous carbonization/hydrothermal carbonization of biomass to receive carbonization product, comprise a process container, which is placed in a coolant container and surrounded by a cooling medium

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008095589A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Grenol GmbH Hydrothermal carbonization of biomass
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
WO2008113309A1 (en) 2007-03-22 2008-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for the wet-chemical transformation of biomass by hydrothermal carbonization
DE102008058444A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 Antacor Ltd. Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
DE102008004732A1 (en) 2008-01-16 2009-07-23 Lucia Viviane Sanders Hydrothermal carbonization of biomass
DE102008006772A1 (en) 2008-01-30 2009-08-06 Simon Albert Breitbach Process for the carbonation of organic substances
DE102008007791A1 (en) 2008-02-06 2009-08-27 Kleiner, Söhnke Device and improved method for aqueous carbonization/hydrothermal carbonization of biomass to receive carbonization product, comprise a process container, which is placed in a coolant container and surrounded by a cooling medium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hydrothermale Karbonisierung. In: Wikipedia. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrothermale_Karbonisierung&oldid=71570896. Version vom 07.03.2010 [abgerufen am 08.05.2020]

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