DE102011055987A1

DE102011055987A1 - Device for the hydrothermal carbonization of biomass

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Publication number: DE102011055987A1
Application number: DE201110055987
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-06-06
Also published as: WO2013079062A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse, mit einem eine Reaktorwandung aufweisenden Reaktor (5, 5’), in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird, wobei der Reaktor innenseitig an der Reaktorwandung zumindest abschnittsweise eine Beschichtung aufweist, die ein Anhaften der Biomasse verhindert.The invention relates to a device for the hydrothermal carbonization of biomass, with a reactor wall having a reactor (5, 5 '), in which the biomass is dehydrated and carbonated, wherein the reactor inside the reactor wall at least partially has a coating which adheres the Biomass prevented.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device for hydrothermal carbonization of biomass according to the preamble of patent claim 1.

Unter Biomasse werden im Sinne der Erfindung sämtliche nachwachsenden Rohstoffe, d.h. pflanzliche Biomasse sowie davon abgeleitete tierische Biomasse und deren Stoffwechselprodukte verstanden, also beispielsweise Grüngut, Hackschnitzel, Pflanzen- und Pflanzenreste, Stroh, Silage, Reststoffe aus der Landwirtschaft, Papier- bzw. Klärschlämme etc.. For the purposes of the invention, biomass means all renewable raw materials, i. vegetable biomass and animal derived biomass and their metabolites understood, so for example, green waste, wood chips, plant and plant residues, straw, silage, agricultural residues, paper or sewage sludge etc ..

Vorrichtungen zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die hydrothermale Karbonisierung bildet den natürlichen Entstehungsprozess von Braunkohle nach. Dabei wird Biomasse als Ausgangsstoff in einem Reaktor unter einem Druck im Bereich zwischen 10 bar und 35 bar und Temperaturen im Bereich zwischen 180°C und 240°C dehydratisiert und karbonisiert, wobei am Reaktorausgang dann ein Kohleschlamm entnommen werden kann. In diesem Kohleschlamm sind Kohlepartikel enthalten, die durch einen Trocknungs- und/oder Entwässerungsprozess dem Kohleschlamm entzogen werden können. Diese nach dem Trocknungs- und/oder Entwässerungsprozess erhaltenen Kohlepartikel ergeben einen Kohlestaub, der nahezu den gesamten Kohlenstoff der verarbeiteten Biomasse enthält und einen Brennwert im Wesentlichen gleich dem Brennwert von fossiler Braunkohle aufweist. Die hydrothermale Karbonisierung ist eine exotherme Reaktion, d.h. beim Dehydratations- und Karbonisierungsprozess wird Reaktionsenergie in Form von Wärme freigesetzt. Devices for hydrothermal carbonization of biomass are already known from the prior art. Hydrothermal carbonisation simulates the natural process of producing lignite. In this case, biomass is dehydrated and carbonated as starting material in a reactor under a pressure in the range between 10 bar and 35 bar and temperatures in the range between 180 ° C and 240 ° C, wherein at the reactor outlet then a coal sludge can be removed. This coal slurry contains carbon particles which can be removed from the coal slurry by a drying and / or dewatering process. These coal particles obtained after the drying and / or dewatering process produce a coal dust containing almost all of the carbon of the processed biomass and having a calorific value substantially equal to the calorific value of fossil brown coal. The hydrothermal carbonization is an exothermic reaction, i. In the dehydration and carbonation process, reaction energy is released in the form of heat.

Nachteilig bei dem Prozess ist, dass sich Biomasse oder während des Prozesses der hydrothermalen Karbonisierung entstehende Zwischenprodukte an der Wandung des Reaktors anlagern und dadurch sich mit der Zeit eine unerwünschte Verkrustung der Reaktorwandung einstellt. Diese Verkrustung muss nach einer gewissen Zeit händisch entfernt werden, was eine vollkommene Stilllegung der gesamten Anlage und eine vollständige Entleerung des Reaktors bedingt. A disadvantage of the process is that biomass or intermediate products formed during the process of hydrothermal carbonization accumulate on the wall of the reactor and as a result an undesired encrustation of the reactor wall occurs over time. This encrustation must be removed manually after a certain time, which requires a complete shutdown of the entire system and a complete emptying of the reactor.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse aufzuzeigen, die eine Anhaftung der Biomasse oder der Zwischenprodukte wirksam verhindert. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Based on this, it is an object of the invention to provide a device for the hydrothermal carbonization of biomass, which effectively prevents adhesion of biomass or intermediates. The object is achieved on the basis of the preamble of independent claim 1 by its characterizing features.

Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die einen Reaktor mit einer Reaktorwandung aufweist, in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird, besteht darin, dass der Reaktor innenseitig an der Reaktorwandung zumindest abschnittsweise eine Beschichtung aufweist, die ein Anhaften der Biomasse oder der Prozesszwischenprodukte verhindert. Die Beschichtung bewirkt dabei, dass die Reaktorwandung im Vergleich zum unbeschichteten Zustand verbesserte Gleiteigenschaften aufweist und dadurch eine Anhaftung verhindert wird. Die Reaktorwandung kann hierbei insbesondere an den Bereichen beschichtet sein, in denen sich während des Karbonisierungsprozesses schwerkraftbedingt Biomasse bzw. Prozesszwischenprodukte befinden. Dies ist insbesondere der untere und mittlere Bereich des Reaktors. Bevorzugt ist jedoch die gesamte Reaktorwandung innenseitig beschichtet. The essential aspect of the device according to the invention, which has a reactor with a reactor wall in which the biomass is dehydrated and carbonized, is that the reactor at least in sections on the inside of the reactor wall has a coating which prevents adhesion of the biomass or the process intermediates. In this case, the coating has the effect that the reactor wall has improved sliding properties in comparison to the uncoated state, thereby preventing adhesion. The reactor wall may in this case be coated, in particular, on the areas in which biomass or process intermediates are located during the carbonization process due to gravity. This is especially the lower and middle region of the reactor. Preferably, however, the entire reactor wall is coated on the inside.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Reaktor in seinem Innenraum einen Wärmetauscher, der zur Durchleitung von Rauchgasen oder Wasserdampf ausgebildet ist. Dieser Wärmetauscher, der zur Temperierung des Reaktorinhalts dient, weist ebenfalls eine Beschichtung auf, die ein Anhaften der Biomasse verhindert. Insbesondere bei Wärmetauschern ist es nötig, dass diese an den Stellen, an denen der Wärmeaustausch stattfindet, d.h. beispielsweise den Wärmetauscherrohren, keine Verkrustungen aufweisen, da dadurch der Wärmeaustausch verschlechtert wird. Die Beschichtung des Wärmetauschers mit einem Material mit hohen Gleiteigenschaften verhindert diese Anhaftung wirksam. In a preferred embodiment, the reactor contains in its interior a heat exchanger, which is designed for the passage of flue gases or water vapor. This heat exchanger, which serves to control the temperature of the reactor contents, also has a coating which prevents adhesion of the biomass. In particular, in heat exchangers, it is necessary that these at the points at which the heat exchange takes place, i. For example, the heat exchanger tubes, no incrustations, since thereby the heat exchange is deteriorated. The coating of the heat exchanger with a material with high sliding properties effectively prevents this adhesion.

Besonders bevorzugt sind sämtliche im Reaktor enthaltenen Elemente mit der Beschichtung versehen. Derartige weitere Elemente können beispielsweise Leitbleche, Rohrleitungen etc. sein. Dadurch kann die Anhaftung von Biomasse und/oder Zwischenprodukten an sämtlichen, im Reaktorinnenraum vorgesehenen Elementen verhindert werden. Particularly preferably, all elements contained in the reactor are provided with the coating. Such further elements may be baffles, pipelines, etc., for example. As a result, the adhesion of biomass and / or intermediate products to all elements provided in the interior of the reactor can be prevented.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Vorwärmeinrichtung zur Erwärmung der dem Reaktor zugeführten Biomasse vorgesehen, die durch eine Wandung zumindest umfangsseitig und unterseitig begrenzt wird. Bevorzugt ist die Vorwärmeinrichtung eine druckfest verschließbare Kammer. Vorzugsweise ist die Wandung der Vorwärmeinrichtung innenseitig ebenfalls beschichtet ausgebildet, so dass auch dort eine Anhaftung der Biomasse wirksam verhindert werden kann. In a further preferred embodiment, a preheating device is provided for heating the biomass supplied to the reactor, which is bounded by a wall at least on the circumferential side and the underside. The preheating device is preferably a pressure-tight closable chamber. The wall of the preheating device is preferably likewise coated on the inside, so that adhesion of the biomass can also be effectively prevented there.

Besonders bevorzugt wird die Beschichtung durch eine Materialschicht aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet. Polytetrafluorethylen weist hervorragende Gleiteigenschaften auf und ist resistent gegen aggressive Chemikalien oder Lösungsmittel. Ferner ist Polytetrafluorethylen dauerhaft hitzebeständig bis 260°C, so dass die zur hydrothermalen Karbonisierung benötigten Temperaturen zwischen 180°C und 240°C die Beschichtung nicht zerstören oder schädigen. Particularly preferably, the coating is formed by a material layer of polytetrafluoroethylene (PTFE). Polytetrafluoroethylene has excellent sliding properties and is resistant to aggressive chemicals or solvents. Furthermore, polytetrafluoroethylene is permanently heat resistant up to 260 ° C, so that for hydrothermal Carbonization required temperatures between 180 ° C and 240 ° C, the coating does not destroy or damage.

Besonders bevorzugt weist die Beschichtung eine Dicke von 15-20µm auf. Bei dieser Schichtdicke kann eine beständige Beschichtung insbesondere bei Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) als Beschichtungsmaterial erreicht werden. Besonders bevorzugt wird ein kondenswasserbeständiges und ein gegen hohe Temperaturunterschiede an den Rohrelementen des Wärmetauschers beständiges Polytetrafluorethylen verwendet. Particularly preferably, the coating has a thickness of 15-20 μm. In this layer thickness, a stable coating can be achieved in particular when using polytetrafluoroethylene (PTFE) as the coating material. Particular preference is given to using a condensation-resistant polytetrafluoroethylene resistant to high temperature differences on the tubular elements of the heat exchanger.

Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. The term "essentially" in the context of the invention means deviations from the respective exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of the embodiment and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with the figures. Show it:

1 beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse mit einem einzelnen Reaktor in einer schematischen Darstellung; 1 an example of a device according to the invention for the hydrothermal carbonization of biomass with a single reactor in a schematic representation;

2 beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse mit mehreren kaskadierten Reaktoren in einer schematischen Darstellung. 2 an example of a device according to the invention for the hydrothermal carbonization of biomass with several cascaded reactors in a schematic representation.

In den 1 und 2 sind mit dem Bezugszeichen 1 Anlagen zur hydrothermalen Karbonisierung (HTC) gezeigt. Die Anlage 1 ist hierbei zum Durchführen eines HTC- Verfahrens als Durchlaufverfahren ausgebildet, d.h., dass die Anlage 1 einen kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Betrieb beim Einbringen der Biomasse in den Reaktor bzw. bei der Entnahme der Kohle aus dem Reaktor 5, 5’ ermöglicht, ohne dass der Karbonisierungsprozess im Reaktorinnenraum vollständig unterbrochen werden würde. In the 1 and 2 are denoted by the reference numeral 1 Hydrothermal carbonation (HTC) plants. The attachment 1 is designed to perform an HTC process as a continuous process, ie, that the plant 1 a continuous or quasi-continuous operation when introducing the biomass into the reactor or when removing the coal from the reactor 5 . 5 ' without completely interrupting the carbonisation process inside the reactor.

Die in der Anlage 1 verarbeitete Biomasse, die insbesondere trockene Biomasse mit einem Trockengehalt ≥ 30% sein kann, wird an einer Biomasseaufgabe 2 in die Anlage 1 eingebracht und mittels einer Fördereinrichtung 3 gesteuert bzw. zeitlich intermittierend der Vorwärmeinrichtung 4 zugeführt. Die Fördereinrichtung 3 kann hierbei eine Förderschnecke, ein Förderband, ein Schubbodenförderer oder bei Biomasse mit hohem Wasseranteil auch eine Pumpe sein. In der Vorwärmeinrichtung 4, die vorzugsweise ein druckfester, abgesehen von den Zu- und Ableitungen geschlossener Behälter ist, wird die Biomasse erwärmt, und zwar durch unmittelbares Einbringen des Dehydratwassers in die Biomasse und durch Vermischen des Dehydratwassers mit der Biomasse, wobei das Dehydratwasser zumindest teilweise durch Dehydratation im Reaktor 5, 5’ entsteht. Dieses Wasser weist eine Temperatur im Bereich zwischen 180°C und 240°C auf und kann aufgrund seiner hohen spezifischen Masse optimal für einen Wärmeeintrag in die zuvor zu erwärmende Biomasse verwendet werden. Beim Zuführen des Dehydratwassers ist vorzugsweise die Vorwärmeinrichtung 4 druckdicht verschlossen. Die Wandung der Vorwärmeinrichtung 4 weist vorzugsweise eine Antihaft-Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) auf. The in the plant 1 Processed biomass, which in particular can be dry biomass with a solids content of ≥ 30%, becomes a biomass task 2 in the plant 1 introduced and by means of a conveyor 3 controlled or temporally intermittent preheating 4 fed. The conveyor 3 In this case, a screw conveyor, a conveyor belt, a push floor conveyor or biomass with a high water content may also be a pump. In the preheating device 4 , which is preferably a pressure-resistant, apart from the supply and discharge lines closed container, the biomass is heated, by directly introducing the Dehydratwassers into the biomass and by mixing the Dehydratwassers with the biomass, the dehydrated water at least partially by dehydration in the reactor 5 . 5 ' arises. This water has a temperature in the range between 180 ° C and 240 ° C and can be used optimally for heat input into the previously to be heated biomass due to its high specific mass. When supplying the Dehydratwassers is preferably the preheating 4 sealed pressure-tight. The wall of the preheater 4 preferably has a non-stick coating of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Zur Entnahme des Dehydratwassers aus dem Reaktor 5, 5’ ist vorzugsweise in zwischen dem oberen und dem unteren Reaktorabschnitt 5a, 5a’, 5c, 5c’ liegenden mittleren Reaktorabschnitt 5b, 5b’ eine Entnahmeeinrichtung 5.1, 5.1’ vorgesehen, über die das Dehydratwasser vorzugsweise über zumindest ein Ventil gesteuert entzogen werden kann und über eine unmittelbare fluidische Verbindung der Vorwärmeinrichtung 4 zugeführt werden kann. To remove the dehydrated water from the reactor 5 . 5 ' is preferably in between the upper and the lower reactor section 5a . 5a ' . 5c . 5c ' lying middle reactor section 5b . 5b ' a withdrawal facility 5.1 . 5.1 ' provided, via which the dehydrated water can preferably be controlled controlled by at least one valve and via an immediate fluidic connection of the preheater 4 can be supplied.

Nach der zumindest teilweisen Vorwärmung der Biomasse wird vorzugsweise der Druck innerhalb der Vorwärmeinrichtung 4, der bereits durch die Zuführung des Dehydratwassers angestiegen ist, auf einen Druck zumindest gleich dem Druck im Inneren des Reaktors 5 erhöht, wobei Drücke von 10 bar bis 33 bar bevorzugt sind. Die Druckerhöhung erfolgt mittels eines Druckerzeugers 9 oder einem mit dem Druckerzeuger 9 gekoppelten Druckspeicher. Nach der Erhöhung des Drucks in der Vorwärmeinrichtung 4 wird die vorgewärmte Biomasse bzw. das Gemisch der Biomasse mit dem Dehydratwasser über den Einlass 5.2 dem Reaktor 5 zugeführt. Für den Fall, dass in der Vorwärmeinrichtung 4 der gleiche Druck wie im Reaktor 5 vorherrscht, wird die Biomasse schwerkraftbedingt in den Reaktor 5 eingebracht. Bevorzugt ist eine Erhöhung des Drucks in der Vorwärmeinrichtung 4 über den Druck im Reaktor 5, sodass ein Verstopfen des Auslasses der Vorwärmeinrichtung 4 bzw. des Einlasses 5.2 des Reaktors 5 wirksam vermieden wird. After the at least partial preheating of the biomass is preferably the pressure within the preheater 4 , which has already risen by the supply of Dehydratwassers, to a pressure at least equal to the pressure inside the reactor 5 increased, with pressures of 10 bar to 33 bar are preferred. The pressure increase takes place by means of a pressure generator 9 or one with the pressure generator 9 coupled pressure accumulator. After increasing the pressure in the preheater 4 The preheated biomass or the mixture of biomass with the dehydrated water through the inlet 5.2 the reactor 5 fed. In the event that in the preheater 4 the same pressure as in the reactor 5 prevails, the biomass is due to gravity in the reactor 5 brought in. An increase in the pressure in the preheating device is preferred 4 about the pressure in the reactor 5 so that clogging of the outlet of the preheater 4 or the inlet 5.2 of the reactor 5 effectively avoided.

Nach dem Einbringen der Biomasse in den Reaktor 5 wird diese Biomasse der hydrothermalen Karbonisierung unterzogen, wobei aus der Biomasse in dem Dehydratationsprozess Wassermoleküle abgespalten werden und dabei Kohlepartikel entstehen, die sich im unteren Reaktorabschnitt 5a ablagern. Zur Verhinderung von Ablagerungen an der Wandung des Reaktors 5, 5’ weist dieser innenseitig zumindest abschnittsweise eine Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) auf. After introducing the biomass into the reactor 5 this biomass is subjected to the hydrothermal carbonization, leaving the biomass In the dehydration process, water molecules are split off and carbon particles are formed in the lower reactor section 5a deposit. To prevent deposits on the wall of the reactor 5 . 5 ' this has on the inside at least in sections a coating of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Zur Erhöhung der Durchsatzrate der verarbeitbaren Biomasse ist es möglich, die Prozessstufen, die zur Karbonisierung der Biomasse führen, in mehreren, kaskadiert angeordneten Reaktoren 5, 5’ zu vollziehen (2). Hierbei ist der Auslass 5.3 des ersten Reaktors 5 mit dem Einlass 5.2’ des zumindest einen weiteren Reaktors 5’ verbunden, sodass ein erster Karbonisierungsteilprozess in dem ersten Reaktor 5 und ein weiterer Karbonisierungsteilprozess in dem zumindest einen weiteren Reaktor 5’ vollzogen wird. Bei einer derart kaskadierten Anordnung der Reaktoren 5, 5’ erfolgt die ausschließliche Entnahme des Kohleschlamms an dem Auslass 5.3’ des weiteren Reaktors 5’. To increase the throughput rate of the processable biomass, it is possible, the process steps that lead to the carbonization of the biomass, in several cascaded reactors 5 . 5 ' to perform ( 2 ). Here is the outlet 5.3 of the first reactor 5 with the inlet 5.2 ' the at least one further reactor 5 ' connected, so that a first Karbonisierungsteilprozess in the first reactor 5 and another carbonization sub-process in the at least one other reactor 5 ' is done. In such a cascaded arrangement of the reactors 5 . 5 ' the exclusive removal of the coal sludge takes place at the outlet 5.3 ' the other reactor 5 ' ,

Ferner ist an dem zumindest einen weiteren Reaktor 5’ ebenfalls eine Entnahmeeinrichtung 5.1’ für Dehydratwasser vorgesehen, das ebenfalls der Vorwärmeinrichtung 4 zum Wärmeeintrag in die Biomasse zugeführt wird. Furthermore, at least one further reactor is at the 5 ' also a withdrawal facility 5.1 ' intended for dehydrated water, which is also the preheater 4 is fed to the heat input into the biomass.

Bevorzugt werden der in den Reaktor eingebrachten Biomasse ebenfalls Katalysatoren beigefügt, die eine Versäuerung bzw. Alkalisierung der Biomasse bewirken, wobei durch den Grad der Zugabe derartiger Katalysatoren die Struktur der entstehenden Kohlepartikel bestimmt wird. Ferner kann durch geeignete Zugabe von Katalysatoren der Karbonisierungsprozess beschleunigt werden. Aus dem Auslass 5.3 des Reaktors 5, bzw. dem Auslass 5.3’ des weiteren Reaktors 5’ bei kaskadierten Reaktoren 5, 5’ wird ein wässriger Kohleschlamm entnommen, der zur Restwärmeausnutzung über einen Wärmetauscher 10 geführt wird. Über den Wärmetauscher 10 wird dabei dem Kohleschlamm zumindest teilweise die darin enthaltende Wärmeenergie entzogen. Diese Wärmeenergie wird einem Wärmespeicher 11 zugeführt, sodass der als Zwischenpuffer für die entzogene Wärmeenergie fungiert. The biomass introduced into the reactor is preferably likewise added to catalysts which bring about acidification or alkalization of the biomass, the structure of the resulting coal particles being determined by the degree of addition of such catalysts. Furthermore, by suitable addition of catalysts, the carbonation process can be accelerated. From the outlet 5.3 of the reactor 5 , or the outlet 5.3 ' the other reactor 5 ' in cascaded reactors 5 . 5 ' an aqueous coal slurry is removed, which is used for residual heat utilization via a heat exchanger 10 to be led. About the heat exchanger 10 In this case, the coal sludge is at least partially deprived of the heat energy contained therein. This heat energy becomes a heat storage 11 fed, so that acts as an intermediate buffer for the extracted heat energy.

Der Kohleschlamm wird ferner über eine Filtereinrichtung 8 geführt, die vorzugsweise dem Wärmetauscher 10 nachgeschaltet vorgesehen ist, sodass der bereits zumindest größtenteils abgekühlte Kohleschlamm die Filtereinrichtung 8 durchfließt und dabei die im Kohleschlamm enthaltenden Fremdstoffe abgeschieden werden. Derartige Fremdstoffe können in der Biomasse enthaltene Kunststoffe, Metalle etc. sein. Vorzugsweise ist eine weitere Fremdstoffsortierung im Bereich der Biomasseaufgabe 2 oder der Fördereinrichtung 3 vorgesehen, mittels der grobe Fremdstoffe aus der zu verarbeitenden Biomasse aussortiert werden. Der durch die Filtereinrichtung 8 gefilterte Kohleschlamm wird einer Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung 12 zugeführt, in der der Kohleschlamm in staubförmige Kohlepartikel bzw. in Kohlestaub umgewandelt wird. Dieser Kohlestaub kann entweder direkt in ein Vorratslager eingeblasen oder einer Pelletiereinrichtung zugeführt werden, in der die Kohlepartikel durch Zugabe von Stärke, insbesondere von Mais und/oder Kartoffelstärke vernetzt und in Pellets verpresst wird. The coal slurry is further via a filter device 8th guided, preferably the heat exchanger 10 is provided downstream, so that the already at least largely cooled coal sludge the filter device 8th flows through it while the impurities contained in the coal sludge are deposited. Such foreign substances may be contained in the biomass plastics, metals, etc. Preferably, a further impurity sorting in the field of biomass task 2 or the conveyor 3 intended to be sorted out by means of coarse foreign substances from the biomass to be processed. The through the filter device 8th Filtered coal slurry becomes a drying and dewatering device 12 fed, in which the coal slurry is converted into dust-like coal particles or coal dust. This coal dust can either be blown directly into a storage facility or fed to a pelletizer in which the carbon particles are crosslinked by the addition of starch, in particular corn and / or potato starch and pressed into pellets.

Die beim Entwässerungsvorgang entstehende Flüssigkeit kann abhängig von der verwendeten Biomasse entweder direkt als Dünger verwendet werden oder bei Verwendung von phosphathaltiger bzw. schwermetallhaltiger Biomasse ausgefällt und abfiltriert werden, sodass diese Phosphate und Schwermetalle zumindest größtenteils aus der Flüssigkeit entfernt werden. Ein Teil der mittels der Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung 12 aus dem Kohlenschlamm entzogenen Flüssigkeit kann prozessintern weiterverwendet und dem Druckerzeuger 9 zugeführt werden, sodass die Flüssigkeit zur Druckerhöhung in der Vorwärmeinrichtung 4 verwendet werden kann. Depending on the biomass used, the liquid produced during the dewatering process can either be used directly as a fertilizer or precipitated and used when using phosphate-containing or heavy metal-containing biomass, so that these phosphates and heavy metals are at least largely removed from the liquid. Part of the drying and dewatering device 12 liquid withdrawn from the coal slurry can continue to be used in-process and to the pressure generator 9 be supplied, so that the liquid for increasing the pressure in the preheater 4 can be used.

Bevorzugt ist die die Anlage 1 mit einer Heizeinrichtung 13 verbunden, die beispielsweise ein Biomasseofen, ein Blockheizkraftwerk oder eine fossilen Brennstoff benutzende Heizeinrichtung sein kann. Die aus der Heizeinrichtung 13 entstehenden Gase, insbesondere Rauchgase werden dem Reaktor 5 bzw. den Reaktoren 5, 5’ über Rauchgasleitungen 13.1 zugeführt. Im Inneren der Reaktoren 5, 5’ ist jeweils zumindest ein Wärmetauscher 6 vorgesehen, der insbesondere ein Rohrwärmetauscher ist und mehrere vorzugsweise vertikal angeordnete Rohrelemente 6.1 aufweist, die mit den Rauchgasleitungen 13.1 verbunden sind und vom Rauchgas durchströmt werden. Dadurch wird eine Erwärmung der im Reaktorinneren enthaltenen Biomasse bzw. Flüssigkeit bewirkt. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 6 werden die Rauchgase aus den Reaktoren 5, 5’ geführt und vorzugsweise einem Wärmetauscher 7 zugeführt, mittels dem dem Rauchgas Restwärmeenergie entzogen wird und dem Wärmespeicher 11 zugeführt wird. Um Ablagerungen von Biomasse oder Prozesszwischenprodukten an dem Wärmetauscher zu verhindern, weist dieser ebenfalls eine Antihaft-Beschichtung auf, die ebenfalls aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein kann. Preferably, this is the plant 1 with a heater 13 connected, which may be, for example, a biomass furnace, a cogeneration plant or a fossil fuel using heater. The from the heater 13 resulting gases, in particular flue gases are the reactor 5 or the reactors 5 . 5 ' over flue gas pipes 13.1 fed. Inside the reactors 5 . 5 ' each is at least one heat exchanger 6 provided, which is in particular a tube heat exchanger and a plurality of preferably vertically arranged tube elements 6.1 has, with the flue gas pipes 13.1 are connected and flowed through by the flue gas. This causes heating of the biomass or liquid contained in the interior of the reactor. After flowing through the heat exchanger 6 the flue gases from the reactors 5 . 5 ' guided and preferably a heat exchanger 7 supplied by means of the flue gas residual heat energy is withdrawn and the heat storage 11 is supplied. In order to prevent deposits of biomass or process intermediates on the heat exchanger, this also has a non-stick coating, which may also be formed of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Bevorzugt ist in den Rauchgasleitungen 13.1 zwischen der Heizeinrichtung 13 und den Reaktoren 5, 5’ eine Mischeinrichtung vorgesehen, die eine Vermischung des Rauchgases mit einer gesteuerten Menge Kaltluft bzw. Frischluft ermöglicht. Dadurch wird die Rauchgastemperatur bzw. der Wärmeeintrag in die Reaktoren 5, 5’ über den Wärmetauscher 6 gesteuert. Der benötigte Wärmeeintrag in die Reaktoren 5, 5’ hängt maßgeblich von der verwendeten Biomasse bzw. dem Trockenanteil dieser Biomasse ab, wobei Biomasse mit einem höheren Trockenanteil einen geringeren Wärmeeintrag benötigt als Biomasse mit einem erhöhten Trockenanteil. Durch die gesteuerte Zuführung von Rauchgas kann dem jeweiligen benötigten Wärmebedarf abhängig von der bearbeiteten Biomasse Rechnung getragen werden. Preferred is in the flue gas ducts 13.1 between the heater 13 and the reactors 5 . 5 ' a mixing device is provided which allows a mixing of the flue gas with a controlled amount of cold air or fresh air. As a result, the flue gas temperature or the heat input into the reactors 5 . 5 ' over the heat exchanger 6 controlled. The required heat input into the reactors 5 . 5 ' depends significantly on the biomass used or the dry content of this biomass, with biomass with a higher dry content requires a lower heat input than biomass with an increased dry content. Due to the controlled supply of flue gas the respective required heat demand can be taken into account depending on the processed biomass.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. The invention has been described above by means of an embodiment. It is understood that numerous modifications and changes are possible without departing from the inventive concept.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: HTC-Anlage HTC plant
2 2: Biomasseaufgabe biomass task
3 3: Fördereinrichtung Conveyor
4 4: Vorwärmeinrichtung preheater
5, 5’ 5, 5 ': Reaktor reactor
5a, 5a’ 5a, 5a ': unterer Reaktorabschnitt lower reactor section
5b, 5b’ 5b, 5b ': mittlerer Reaktorabschnitt middle reactor section
5c, 5c’ 5c, 5c ': oberer Reaktorabschnitt upper reactor section
5.1, 5.1’ 5.1, 5.1 ': Entnahmeeinrichtung removal device
5.2, 5.2’ 5.2, 5.2 ': Einlass inlet
5.3, 5.3’ 5.3, 5.3 ': Auslass outlet
6 6: Wärmetauscher heat exchangers
6.1 6.1: Rohrelement tube element
7 7: Wärmetauscher heat exchangers
8 8th: Filtereinrichtung filtering device
9 9: Druckerzeuger pressure generator
10 10: Wärmetauscher heat exchangers
11 11: Wärmespeicher heat storage
12 12: Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung Drying and dewatering device
13 13: Heizeinrichtung heater
13.1 13.1: Rauchgasleitung Flue gas line

Claims

Apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass, comprising a reactor having a reactor wall ( 5 . 5 ' ), in which the biomass is dehydrated and carbonized, characterized in that the reactor has on the inside of the reactor wall at least in sections a coating which prevents adhesion of the biomass.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the entire reactor wall is coated on the inside.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the reactor is a heat exchanger ( 6 ), which is designed for the passage of flue gases or water vapor, said heat exchanger having a coating which prevents adhesion of the biomass.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that all elements contained in the reactor have the coating.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a preheating device having a wall for heating the biomass supplied to the reactor is provided and that this wall of the preheating device at least partially has a coating which prevents adhesion of the biomass to the wall.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating is a layer of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating has a layer thickness of 15-20μm.