ES2683040T3

ES2683040T3 - Método y dispositivo para la carbonización hidrotérmica de biomasa

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Publication number: ES2683040T3
Application number: ES12823237.8T
Authority: ES
Inventors: Thomas Reichhart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2018-09-24
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: WO2013079061A1; DE102011055989A1; DK2785819T3; EP2785819A1; HRP20181288T1; PL2785819T3; EP2785819B1

Abstract

Método para la carbonización hidrotérmica continua de biomasa, en donde se suministra biomasa, a través de un dispositivo transportador (3), a un dispositivo de precalentamiento (4), en el que se calienta la biomasa, en donde la biomasa calentada es suministrada a por lo menos un reactor (5), en el cual la biomasa se deshidrata y se carboniza y en donde suspensión de carbón que se produce durante la carbonización es extraída del reactor (5), en donde en al menos un reactor (5, 5') el agua de deshidratación producida por la deshidratación, en estado líquido, es extraída del reactor (5, 5') en función del flujo volumétrico del suministro de biomasa, suministrándose el agua de deshidratación directamente al dispositivo de precalentamiento (4) y mezclándose en el dispositivo de precalentamiento (4) con la biomasa, caracterizado por que antes de la introducción de la biomasa en el reactor (5) la presión en el dispositivo de precalentamiento (4) es aumentada mediante un generador de presión (9), a través de la introducción de un líquido y/o de un gas, a una presión al menos idéntica a la presión en el reactor (5), en donde el dispositivo de precalentamiento (4) está formado por una cámara que puede cerrarse de forma hermética a la presión.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo para la carbonizacion hidrotermica de biomasa

[0001] La invencion se refiere a un dispositivo para la carbonizacion hidrotermica de biomasa segun el preambulo de la reivindicacion 1, asf como a un dispositivo para la carbonizacion hidrotermica de biomasa segun el preambulo de la reivindicacion 10.

[0002] Como biomasa, en el sentido de la invencion, se entienden todas las materias primas renovables, es decir biomasa vegetal, asf como biomasa animal derivada de la misma, y sus productos metabolicos, es decir por ejemplo forraje verde, astillas de madera, vegetales y residuos vegetales, paja, silaje, residuos provenientes de la agricultura, fangos de aguas residuales y pastas de papel, etc.

[0003] Del estado de la tecnica se conocen metodos y dispositivos para la carbonizacion hidrotermica de biomasa. La carbonizacion hidrotermica imita el proceso de produccion natural de lignito. De este modo, la biomasa como sustancia inicial se deshidrata y se carboniza en un reactor bajo una presion en el rango de entre 10 bar y 35 bar y temperaturas en el rango de entre 180 °C y 240 °C, en donde en la salida del reactor puede extraerse despues una suspension de carbon. En esa suspension de carbon estan contenidas partfculas de carbon que pueden extraerse de la suspension de carbon a traves de un proceso de secado y/o de deshidratacion. Esas partfculas de carbon obtenidas despues del proceso de secado y/o de deshidratacion producen un polvo de carbon que contiene casi todo el carbono de la biomasa procesada y que presenta un valor calonfico esencialmente identico al valor calonfico del lignito fosil.

La carbonizacion hidrotermica es una reaccion exotermica, es decir que durante el proceso de deshidratacion y de carbonizacion se libera energfa de reaccion en forma de calor.

[0004] Ademas, es conocido el hecho de realizar la carbonizacion hidrotermica de forma continua o casi continua en un metodo continuo, en donde el proceso de carbonizacion en la camara interna del reactor se mantiene durante la introduccion de nueva biomasa que debe ser carbonizada, o bien durante la extraccion de la suspension de carbon. De este modo, durante la introduccion de la nueva biomasa que debe ser carbonizada o bien durante la extraccion de la suspension de carbon, es necesario mantener con fluctuaciones de presion y de temperatura lo mas reducidas posible, por una parte, la presion del reactor y por otra parte, la temperatura en la camara interna del reactor.

[0005] Por la solicitud DE 10 2009 055 976 A1 se conoce un dispositivo que comprende una instalacion de tratamiento, un dispositivo de transferencia y una instalacion de gasificacion de flujo de entrada. Con la ayuda del dispositivo se genera un gas de smtesis de biomasa a traves de la gasificacion del flujo de entrada. De este modo, la biomasa en la instalacion de tratamiento es suministrada a un dispositivo de trituracion que, aguas abajo, mediante una primera compuerta, esta conectado a una instalacion de carbonizacion a la que se aplica presion, para la generacion hidrotermica de carbon de carbonizacion de la biomasa. La instalacion de carbonizacion comprende un dispositivo de precalentamiento y un reactor de carbonizacion dispuesto aguas abajo del dispositivo de precalentamiento y, aguas abajo, mediante una segunda compuerta, esta conectado con al menos un dispositivo de separacion de solido-lfquido, para proporcionar un combustible.

[0006] Para no provocar un descenso de temperatura considerable en el reactor por la introduccion de nueva biomasa, es conocido el hecho de extraer vapor de agua de la camara interna del reactor y utilizar ese vapor de agua para precalentar la biomasa.

[0007] En ese caso se considera una desventaja el hecho de que para calentar la biomasa deba extraerse un volumen de vapor de agua relativamente grande, lo cual hace que la presion en la camara interna del reactor y, con ello, tambien la temperatura, esten sujetas a intensas fluctuaciones, afectando con ello de forma desventajosa el proceso de carbonizacion.

[0008] Partiendo de esta base, el objeto de la invencion consiste en indicar un metodo y un dispositivo para la carbonizacion hidrotermica de biomasa en un proceso continuo, los cuales posibiliten un calentamiento eficiente de la biomasa antes de la introduccion en el reactor a traves de la energfa termica que se produce durante el proceso y un proceso de deshidratacion y de carbonizacion lo mas uniforme posible, continuo, en la camara interna del reactor.

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[0009] El objeto, segun el preambulo de la reivindicacion 1 independiente, se soluciona a traves de sus caractensticas distintivas. Un dispositivo para la carbonizacion hidrotermica de biomasa es objeto de la reivindicacion 10 dependiente.

[0010] En el metodo segun la invencion se suministra biomasa, a traves de un dispositivo transportador, a un dispositivo de precalentamiento, en el que se calienta la biomasa. La biomasa calentada es suministrada a por lo menos un reactor, en el cual la biomasa se deshidrata y se carboniza y la suspension de carbon que se produce durante la carbonizacion es extrafda del reactor. En al menos un reactor se extrae agua de deshidratacion producida por la deshidratacion, en estado lfquido, del reactor. El agua de deshidratacion es suministrada directamente al dispositivo de precalentamiento y en el dispositivo de precalentamiento se mezcla con la biomasa. Como el agua en estado lfquido, en comparacion con el vapor de agua, presenta una mayor cantidad de energfa termica por unidad de volumen, a traves de la extraccion de un volumen definido de agua de deshidratacion, en estado lfquido, desde el reactor se suministra al dispositivo de precalentamiento una mayor cantidad de energfa termica que durante la extraccion del mismo volumen de vapor de agua. De este modo, para alcanzar una entrada de calor determinada en la biomasa debe extraerse un volumen de agua de deshidratacion mas reducido en comparacion con la utilizacion de vapor de agua, con lo que apenas se altera el proceso de carbonizacion que se realiza allt

En particular al utilizar biomasa con un elevado contenido de materia seca, a traves del mezclado de la biomasa con el agua de deshidratacion, se alcanza un precalentamiento mejorado, mas uniforme, de la biomasa, en comparacion con sistemas de intercambiador de calor usados tradicionalmente, ya que los intercambiadores de calor, al utilizarse biomasa relativamente mas seca, en particular con un contenido de materia seca superior al 20%, tienden a que se produzcan costras en las superficies de transferencia termica, reduciendo con ello el grado de efectividad de los intercambiadores de calor.

[0011] Por suministro directo del agua de deshidratacion al dispositivo de precalentamiento se entiende un suministro por ejemplo mediante tubenas, sin otros dispositivos, en particular evaporadores para expandir el agua. Por suministro directo puede entenderse sin embargo tambien una tubena o un sistema de tubenas que contenga al menos un dispositivo de bloqueo, en particular una valvula para cerrar el dispositivo de precalentamiento y/o el reactor.

[0012] Segun la invencion, la extraccion del agua de deshidratacion desde al menos un reactor tiene lugar en funcion del flujo volumetrico del suministro de biomasa. Una extraccion del agua de deshidratacion controlada de ese modo provoca un proceso de carbonizacion lo mas homogeneo posible en la camara interna del reactor, en donde los parametros del proceso que provocan la carbonizacion, en particular la presion y la temperatura en la camara interna del reactor, pueden mantenerse casi constantes a traves de la extraccion controlada del agua de deshidratacion.

[0013] En un ejemplo de realizacion preferido, el agua de deshidratacion suministrada al dispositivo de precalentamiento presenta una temperatura identica o esencialmente identica a la temperatura de la mezcla de biomasa - agua en el reactor. De este modo, a la biomasa que debe ser calentada se suministra una cantidad de calor elevada. Debido a la presion elevada del agua de deshidratacion extrafda del reactor, preferiblemente se utiliza un dispositivo de precalentamiento en forma de una camara que puede cerrarse a presion, de modo que la expansion del agua de deshidratacion puede tener lugar en el dispositivo de precalentamiento.

[0014] Con mayor preferencia, la extraccion del agua de deshidratacion desde al menos un reactor tiene lugar en funcion de la temperatura del reactor en el interior del reactor y/o de la presion del reactor en el interior del reactor. Una extraccion del agua de deshidratacion controlada de ese modo provoca un proceso de carbonizacion lo mas homogeneo posible en la camara interna del reactor, en donde los parametros del proceso que provocan la carbonizacion, en particular la presion y la temperatura en la camara interna del reactor, pueden mantenerse casi constantes a traves de la extraccion controlada del agua de deshidratacion.

[0015] Segun la invencion, antes de la introduccion de la biomasa en el reactor, la presion en el dispositivo de precalentamiento aumenta a una presion por lo menos identica a la presion en el reactor, en donde el dispositivo de precalentamiento esta formado por una camara que puede cerrarse de forma hermetica a la presion. Gracias a este aumento de presion en el dispositivo de precalentamiento puede suprimirse un dispositivo de bombeo, el cual provoca una transferencia de la biomasa calentada desde el dispositivo de precalentamiento hacia la camara interna del reactor. Mas bien puede tener lugar una transferencia que solo tiene lugar a traves del efecto de la gravedad sobre la biomasa, asf como sobre la mezcla de biomasa y agua de deshidratacion, es decir que la biomasa o bien la

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mezcla de biomasa mencionada se deja caer desde el dispositivo de precalentamiento dispuesto por encima del reactor, hacia la camara interna del reactor. Como alternativa es posible aumentar la presion en el dispositivo de precalentamiento por encima de la presion en la camara interna del reactor, de modo que tiene lugar una transferencia provocada por sobrepresion desde el dispositivo de precalentamiento hacia la camara interna del reactor. A traves de esta sobrepresion en el dispositivo de precalentamiento se evita de manera efectiva que la salida del dispositivo de precalentamiento, asf como la entrada del reactor se atasquen.

[0016] En otro ejemplo de realizacion preferido, el proceso de deshidratacion y/o de carbonizacion tiene lugar en varias etapas del proceso, en donde las etapas individuales del proceso se realizan, al menos parcialmente, en diferentes reactores conectados en serie. Una disposicion en cascada de estos reactores logra que pueda aumentarse el rendimiento de la biomasa que debe procesarse, sin que deban utilizarse reactores con una altura del reactor demasiado elevada. Despues de la realizacion de una primera etapa del proceso en un primer reactor, la mezcla de biomasa - lfquido allf contenida se transfiere a por lo menos otro reactor, y allf se realiza al menos otra etapa del proceso, del proceso de carbonizacion. La extraccion de la suspension de carbon que se origina a traves del proceso de carbonizacion tiene lugar desde la salida del ultimo reactor de la cascada de reactores.

[0017] De manera especialmente preferida, en el caso de usar varios reactores, o bien una cascada de reactores, la transferencia de la mezcla de biomasa - lfquido desde un reactor hacia el siguiente reactor tiene lugar a traves de una diferencia de presion existente en las camaras internas del reactor. Con ello pueden evitarse dispositivos de bombeo que son propensos a fallos provocados por materias extranas contenidas en la biomasa.

[0018] En un ejemplo de realizacion especialmente preferido, se estabiliza la temperatura de al menos un reactor a traves de una conduccion de gases o vapores a traves de este. En particular, a traves de un intercambiador de calor proporcionado en al menos un reactor, el cual en particular es un intercambiador de calor tubular, se pueden conducir gases de combustion de un proceso de combustion o vapor de agua. Estos gases de combustion provienen, en particular, de un horno de biomasa o de una planta de cogeneracion. Para controlar la temperatura del gas de combustion o del vapor pueden proporcionarse dispositivos de mezclado que permitan un mezclado controlado de una parte deseada de aire fresco o fno hacia el gas de combustion o bien vapor. Asf, la entrada de calor hacia la camara interna del reactor puede controlarse a traves de la parte anadida de aire fresco o fno.

[0019] De manera especialmente preferida, en los conductos de gas de combustion que provocan una desviacion del gas de combustion o del vapor desde los reactores, se introduce un intercambiador de calor, mediante el cual se logra aprovechar el calor residual de la energfa termica contenida en el gas de combustion o vapor. Con ello, la eficiencia de la instalacion puede aumentarse aun mas.

[0020] De manera especialmente preferida, en el conducto de descarga conectado a la salida del reactor con el que se desvfa la suspension de carbon desde el reactor, se proporciona igualmente un intercambiador de calor, mediante el cual de la suspension de carbon caliente se extrae energfa termica, que es preferiblemente conducida a un acumulador de calor. Con ello puede alcanzarse nuevamente un aumento de la eficiencia.

[0021] De manera especialmente preferida, en el conducto de descarga para la suspension de carbon se proporciona un dispositivo de filtrado, en particular un filtro de malla para bordes, mediante el cual pueden separarse las materias extranas en la suspension de carbon. Estas materias extranas pueden ser, por ejemplo, materiales plasticos que se aglomeran en el reactor a traves del efecto del calor y que pueden filtrarse de forma sencilla y barata a traves del dispositivo de filtrado.

[0022] La invencion tambien se refiere a un dispositivo para la carbonizacion hidrotermica continua de biomasa, en el cual la biomasa es transportada mediante un dispositivo transportador hacia un dispositivo de precalentamiento en el que la biomasa es calentada. Ademas, el dispositivo presenta al menos un reactor, en el cual la biomasa se deshidrata y se carboniza. En el reactor se proporciona un dispositivo de extraccion para el agua de deshidratacion producida por la deshidratacion y el dispositivo de deshidratacion se acopla al dispositivo de precalentamiento de forma directa, mediante una conexion en comunicacion de fluidos. Con ello puede suministrase agua de deshidratacion en estado lfquido directamente desde al menos un reactor al dispositivo de precalentamiento y puede tener lugar una entrada de calor hacia la biomasa contenida en el dispositivo de precalentamiento. La utilizacion de agua de deshidratacion en estado lfquido ofrece la ventaja esencial de que el agua en estado lfquido presenta una masa espedfica elevada en comparacion con el vapor de agua y, con ello, la entrada de calor por unidad de

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volumen extrafdo de agua de deshidratacion en estado Ifquido es mayor que la entrada de calor producida por la misma unidad de volumen de vapor de agua.

[0023] Segun la invencion, el dispositivo de precalentamiento esta formado por una camara que puede cerrarse de forma hermetica a la presion. Con ello, el agua de deshidratacion que esta bajo presion puede suministrarse al dispositivo de precalentamiento sin una expansion previa, en donde a traves de dicho suministro la presion aumenta en el dispositivo de precalentamiento. Segun la invencion, el dispositivo de precalentamiento se proporciona por encima de al menos un reactor, de modo que una transferencia de la biomasa precalentada hacia el reactor puede tener lugar a traves de una cafda condicionada por el efecto de la gravedad. Gracias a ello pueden evitarse bombas, etc., para el transporte de la biomasa acuosa.

[0024] De manera especialmente preferida, el dispositivo de extraccion para extraer el agua de deshidratacion se forma en una seccion media del reactor, la cual esta dispuesta entre la seccion superior del reactor en donde tiene lugar la carga de la biomasa y una seccion inferior del reactor en donde tiene lugar la extraccion de suspension de carbon. En esa area, durante el proceso de carbonizacion, se encuentra presente una capa de agua de deshidratacion que puede suministrarse, por ejemplo, a traves de un dispositivo de bombeo o a traves de la diferencia de presion predominante entre la camara interna del reactor y el dispositivo de precalentamiento, hacia este ultimo.

[0025] En un ejemplo de realizacion especialmente preferido, el reactor contiene un intercambiador de calor que esta disenado para conducir gases de combustion o vapor de agua. En particular, dicho intercambiador de calor es un intercambiador de calor tubular que, por ejemplo, esta disenado con un dispositivo de limpieza automatizado para eliminar residuos de gas de escape producidos por la conduccion de gases de combustion. Los gases de combustion pueden provenir, por ejemplo, de una combustion de biomasa en un horno de biomasa, de un flujo de gas residual de una planta de cogeneracion, etc. De manera especialmente preferida, se controla la temperatura del flujo de gas de combustion de tal manera que, a traves del mezclado de una parte de aire fno o fresco, se produzca una entrada de calor necesaria, controlada, hacia la camara interna del reactor, o bien hacia la biomasa o el lfquido allf contenidos.

[0026] En otro ejemplo de realizacion preferido se proporcionan al menos dos reactores, en donde una salida del primer reactor esta conectada a la entrada del segundo reactor. Con ello se produce una disposicion de reactores en cascada, en donde el proceso de carbonizacion con sus diferentes etapas del proceso se desarrolla distribuido en los diferentes reactores, y a traves de la conexion con comunicacion de fluidos de la salida del primer reactor con la entrada de al menos otro reactor puede tener lugar una transferencia del producto de reaccion de la primera etapa del proceso hacia al menos otro reactor. Dicha transferencia puede tener lugar mediante dispositivos de bombeo o preferiblemente mediante diferencias de presion entre los reactores.

[0027] De manera especialmente preferida, despues de la salida desde la que se transporta la suspension de carbon producida por el proceso de carbonizacion, en la direccion de transporte, se proporciona un dispositivo de filtrado, mediante el cual se logra una separacion de materias extranas. En particular se aglomeran materias extranas mas pequenas, por ejemplo materiales plasticos o laminas, por el efecto del calor en la camara interna del reactor, de modo que a continuacion pueden ser filtradas de forma sencilla y barata mediante el dispositivo de filtrado. El dispositivo de filtrado puede ser en particular un filtro de malla para bordes. Gracias a ello no es necesario separar o eliminar todas las materias extranas en el area de carga de la biomasa o del dispositivo transportador que introduce la biomasa al dispositivo de precalentamiento. En particular las materias extranas pequenas que son diffciles de eliminar pueden permanecer en la biomasa y a continuacion separarlas de la suspension de carbon a traves del dispositivo de filtrado.

[0028] Por agua de deshidratacion, en el sentido de la invencion, se entiende lfquido que se encuentra presente en el reactor, el lfquido contenido por la biomasa o mezclado y/o moleculas de agua disociadas de la biomasa durante el proceso de deshidratacion.

[0029] La expresion "esencialmente", en el sentido de la invencion, significa desviacion del valor respectivamente exacto alrededor de +/- 10%, preferiblemente alrededor de +/-5% y/o desviaciones en forma de modificaciones no significativas para el funcionamiento.

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[0030] Se deducen otros perfeccionamientos, ventajas y posibilidades de aplicacion de la invencion de la lectura de la siguiente descripcion del ejemplo de realizacion y de las figuras. Todas las caractensticas descritas y/o representadas con imagenes, en s^ mismas o en cualquier combinacion, son en principio objeto de la invencion, independientemente de su resumen en las reivindicaciones o de sus remisiones. Tambien el contenido de las reivindicaciones pasa a formar una parte de la descripcion.

[0031] A continuacion, la invencion se explica en detalle mediante un ejemplo de realizacion con relacion a las figuras. Estas muestran:

Figura 1 a modo de ejemplo, un dispositivo segun la invencion para la carbonizacion hidrotermica de biomasa con un reactor individual, en una representacion esquematica;

Figura 2 a modo de ejemplo, un dispositivo segun la invencion para la carbonizacion hidrotermica de biomasa con varios reactores dispuestos en cascada, en una representacion esquematica.

[0032] En las Figuras 1 y 2, el signo de referencia 1 indica instalaciones para la carbonizacion hidrotermica (HTC). En este caso, la instalacion 1 esta disenada para realizar un metodo HTC como metodo continuo, es decir que la instalacion 1 posibilita un funcionamiento continuo o casi continuo al introducirse la biomasa en el reactor, o bien al extraerse el carbon desde el reactor 5, 5', sin que el proceso de carbonizacion en la camara interna del reactor se interrumpa por completo.

[0033] La biomasa procesada en la instalacion 1, la cual en particular puede ser biomasa con un contenido de materia seca > 30%, se introduce en una entrada de alimentacion de biomasa 2 en la instalacion 1 y, mediante un dispositivo transportador 3, es suministrada de forma controlada, asf como temporalmente de forma intermitente, al dispositivo de precalentamiento 4. El dispositivo transportador 3 puede ser un transportador de tornillo, una cinta transportadora, un transportador de placa de empuje o, en el caso de biomasa con una cantidad de agua elevada, tambien puede ser una bomba. En el dispositivo de precalentamiento 4, el cual preferiblemente es un recipiente cerrado resistente a la presion, separado de conductos de entrada y de salida, la biomasa se calienta, a saber, a traves de la introduccion directa del agua de deshidratacion en la biomasa y a traves del mezclado del agua de deshidratacion con la biomasa, donde el agua de deshidratacion se produce, al menos parcialmente, por deshidratacion en el reactor 5, 5'. Dicha agua presenta una temperatura en el rango de entre 180 °C y 240 °C y, debido a su masa espedfica elevada, puede utilizarse de forma optima para una entrada de calor en la biomasa previamente calentada. Durante el suministro del agua de deshidratacion, preferiblemente, el dispositivo de precalentamiento 4 esta cerrado de forma hermetica a la presion.

[0034] Para la extraccion del agua de deshidratacion desde el reactor 5, 5' se proporciona, preferiblemente, un dispositivo de extraccion 5.1, 5.1' en la seccion media del reactor 5b, 5b' que se situa entre la seccion superior y la seccion inferior del reactor 5a, 5a', 5c, 5c', mediante el cual el agua de deshidratacion puede extraerse de forma controlada, preferiblemente mediante al menos una valvula, y mediante una conexion en comunicacion de fluidos directa, puede suministrarse al dispositivo de precalentamiento 4.

[0035] Despues del precalentamiento, al menos parcial, de la biomasa, preferiblemente la presion dentro del dispositivo de precalentamiento 4, la cual ya ha aumentado a traves del suministro del agua de deshidratacion, aumenta a una presion al menos identica a la presion en el interior del reactor 5, en donde se consideran preferidas presiones de 10 bar a 33 bar. El aumento de presion tiene lugar mediante un generador de presion 9 o un acumulador de presion acoplado al generador de presion 9. Despues del aumento de la presion en el dispositivo de precalentamiento 4, la biomasa precalentada, o bien la mezcla de la biomasa con el agua de deshidratacion, es suministrada al reactor 5 mediante la entrada 5.2. En caso de que en el dispositivo de precalentamiento 4 predomine la misma presion que en el reactor 5, la biomasa se introduce en el reactor 5 condicionada por el efecto de la gravedad. Se prefiere un aumento de la presion en el dispositivo de precalentamiento 4 por encima de la presion en el reactor 5, de modo que se evite de modo efectivo que la salida del dispositivo de precalentamiento 4, asf como la la entrada 5.2 del reactor 5 se atasquen.

[0036] Despues de la introduccion de la biomasa en el reactor 5, esa biomasa se somete a la carbonizacion hidrotermica, en donde a partir de la biomasa, en el proceso de deshidratacion, se disocian moleculas de agua, produciendose partfculas de carbon que se acumulan en la seccion inferior del reactor 5a.

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[0037] Para aumentar la tasa de rendimiento de la biomasa procesable es posible realizar las etapas del proceso que conducen a la carbonizacion de la biomasa en varios reactores 5, 5' dispuestos en cascada (Figura 2). En ese caso, la salida 5.3 del primer reactor 5 esta conectada con la entrada 5.2' de al menos otro reactor 5', de manera que un primer subproceso de carbonizacion se realiza en el primer reactor 5 y otro subproceso de carbonizacion se realiza en al menos otro reactor 5'. En el caso de una disposicion en cascada de los reactores 5, 5'; la extraccion exclusiva de la suspension de carbon tiene lugar en la salida 5.3' del otro reactor 5'.

[0038] Asimismo, en el caso de proporcionarse varios reactores 5, 5'; segun la invencion se preve que en al menos otro reactor 5' se proporcione igualmente un dispositivo de extraccion 5.1' del agua de deshidratacion que igualmente es suministrada al dispositivo de precalentamiento 4 para la entrada de calor en la biomasa.

[0039] En un ejemplo de realizacion preferido, a la biomasa introducida en el reactor se anaden igualmente catalizadores que provocan una acidificacion o una alcalinizacion de la biomasa, en donde a traves del grado de la adicion de estos catalizadores se determina la estructura de las partfculas de carbon que se producen. Ademas, a traves de la adicion adecuada de catalizadores puede acelerarse el proceso de carbonizacion. Desde la salida 5.3 del reactor 5, o bien desde la salida 5.3' del otro reactor 5', en el caso de reactores 5, 5' dispuestos en cascada, se extrae una suspension de carbon acuosa que es guiada sobre un intercambiador de calor 10, para aprovechar el calor residual. Preferiblemente, la extraccion de la suspension de carbon tiene lugar de forma continua, en particular controlada mediante el nivel de llenado en los reactores 5, 5'. Mediante el intercambiador de calor 10, de la suspension de carbon se extrae al menos parcialmente la energfa termica allf contenida. Esa energfa termica es suministrada a un acumulador de calor 11, de modo que este actua como tampon intermedio para la energfa termica extrafda.

[0040] La suspension de carbon es conducida ademas sobre un dispositivo de filtrado 8, el cual preferiblemente se proporciona aguas abajo del intercambiador de calor 10, de modo que la suspension de carbon ya enfriada, al menos en su mayor parte, pasa a traves del dispositivo de filtrado 8, separandose asf las materias extranas contenidas en la suspension de carbon. Estas materias extranas pueden ser materiales plasticos contenidos en la biomasa, metales, etc. Preferiblemente, en el area de la entrada de alimentacion de biomasa 2 o del dispositivo transportador 3 se proporciona otra unidad de separacion de materias extranas, mediante la cual se separan materias extranas gruesas de la biomasa que debe ser procesada. La suspension de carbon filtrada a traves del dispositivo de filtrado es suministrada a un dispositivo de secado y de deshidratacion 12, en el cual la suspension de carbon se convierte en partfculas de carbon en forma de polvo o carbon pulverizado. Ese carbon pulverizado puede ser soplado directamente hacia un sitio de almacenamiento o puede ser conducido a un dispositivo de peletizacion, en el cual las partfculas de carbon se reticulan a traves de la adicion de almidon, en particular de mafz, y/o de fecula de patata, y se comprime formando pellets.

[0041] El lfquido que se produce durante el proceso de deshidratacion, en funcion de la biomasa utilizada, puede utilizarse de forma directa como abono o, si se utiliza biomasa que contenga fosfato o metales pesados, puede depositarse y filtrarse, de modo que esos fosfatos y metales pesados, al menos en su mayor parte, se eliminen del lfquido. Una parte del lfquido extrafdo de la suspension de carbon mediante el dispositivo de secado y de deshidratacion 12 puede reutilizarse internamente en el proceso y ser suministrada al generador de presion 9, de modo que el lfquido puede utilizarse para aumentar la presion en el dispositivo de precalentamiento 4.

[0042] Preferiblemente la instalacion 1 se conecta a un dispositivo de calentamiento 13, el cual puede ser por ejemplo un horno de biomasa, una unidad de cogeneracion o un dispositivo de calentamiento que utilice combustible fosil. Los gases que se producen desde el dispositivo de calentamiento 13, en particular gases de combustion, son suministrados al reactor 5, asf como a los reactores 5, 5', mediante conductos de gas de combustion 13.1. En el interior de los reactores 5, 5' se proporciona respectivamente al menos un intercambiador de calor 6, el cual en particular es un intercambiador de calor tubular y presenta varios elementos tubulares 6.1 dispuestos preferiblemente de forma vertical, los cuales se conectan a los conductos de gas de combustion 13.1 y a traves de los cuales circula gas de combustion. Con ello se provoca un calentamiento de la biomasa o lfquido contenidos en el interior del reactor. Despues de circular a traves del intercambiador de calor 6, los gases de combustion son conducidos desde los reactores 5, 5' y preferiblemente son conducidos a un intercambiador de calor 7, mediante el cual se extrae energfa termica residual del gas de combustion y se suministra al acumulador de calor 11.

[0043] Preferiblemente, en los conductos de gas de combustion 13.1, entre el dispositivo de calentamiento 13 y los reactores 5, 5'; se proporciona un dispositivo de mezclado que permite mezclar el gas de combustion con una

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cantidad controlada de aire fno o aire fresco. Asf, la temperatura del gas de combustion, as^ como la entrada de calor hacia los reactores 5, 5', es controlada mediante el intercambiador de calor 6. La entrada de calor requerida, hacia los reactores 5, 5'; depende de forma determinante de la biomasa utilizada, asf como de la parte de materia seca de esa biomasa, en donde una biomasa con una parte de materia seca mas elevada necesita una entrada de calor mas reducida que una biomasa con una parte de materia seca aumentada. A traves del suministro controlado de gas de combustion puede satisfacerse la demanda de calor respectivamente requerida en funcion de la biomasa procesada.

[0044] La invencion se ha descrito mas arriba mediante un ejemplo de realizacion. Se entiende que son posibles numerosas modificaciones y variaciones, sin que por ello se abandone la idea de la invencion.

Lista de referencias

[0045]

1: Instalacion HTC

2: Entrada de alimentacion de biomasa

3: Dispositivo transportador

4: Dispositivo de precalentamiento

5, 5': Reactor

5a, 5a': Seccion inferior del reactor

5b, 5b': Seccion media del reactor

5c, 5c': Seccion superior del reactor

5.1, 5.1': Dispositivo de extraccion

5.2, 5.2': Entrada

5.3, 5.3': Salida

6: Intercambiador de calor

6.1: Elemento tubular

7: Intercambiador de calor

8: Dispositivo de filtrado

9: Generador de presion

10: Intercambiador de calor

11: Acumulador de calor

12: Dispositivo de secado y de deshidratacion

13: Dispositivo de calentamiento

13.1: Conducto de gas de combustion

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para la carbonizacion hidrotermica continua de biomasa, en donde se suministra biomasa, a traves de un dispositivo transportador (3), a un dispositivo de precalentamiento (4), en el que se calienta la biomasa, en donde la biomasa calentada es suministrada a por lo menos un reactor (5), en el cual la biomasa se deshidrata y se carboniza y en donde suspension de carbon que se produce durante la carbonizacion es extrafda del reactor (5), en donde en al menos un reactor (5, 5') el agua de deshidratacion producida por la deshidratacion, en estado lfquido, es extrafda del reactor (5, 5') en funcion del flujo volumetrico del suministro de biomasa, suministrandose el agua de deshidratacion directamente al dispositivo de precalentamiento (4) y mezclandose en el dispositivo de precalentamiento (4) con la biomasa, caracterizado por que antes de la introduccion de la biomasa en el reactor (5) la presion en el dispositivo de precalentamiento (4) es aumentada mediante un generador de presion (9), a traves de la introduccion de un lfquido y/o de un gas, a una presion al menos identica a la presion en el reactor (5), en donde el dispositivo de precalentamiento (4) esta formado por una camara que puede cerrarse de forma hermetica a la presion.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el agua de deshidratacion suministrada al dispositivo de precalentamiento presenta una temperatura identica o esencialmente identica a la temperatura de la mezcla de biomasa-agua en el reactor (5, 5').
3. Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la extraccion de agua de deshidratacion desde al menos un reactor (5) tiene lugar en funcion de la temperatura del reactor y/o de la presion del reactor.
4. Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el proceso de deshidratacion y/o de carbonizacion tiene lugar en varias etapas del proceso, en donde las etapas del proceso se realizan al menos de forma parcial en diferentes reactores (5, 5'), conectados en serie unos con otros.
5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado por que la transferencia del producto de reaccion desde un reactor (5) hacia al menos otro reactor (5) tiene lugar mediante al menos un dispositivo transportador o a traves de al menos una diferencia de presion entre los reactores (5, 5').
6. Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se estabiliza la temperatura de al menos un reactor (5, 5') a traves de la conduccion de gases o vapores a traves de este.
7. Metodo segun la reivindicacion 6, caracterizado por que como gases se utilizan gases de combustion de un proceso de combustion o vapor de agua y/o los gases o vapores son conducidos a traves de un intercambiador de calor (6) proporcionado en al menos un reactor.
8. Metodo segun una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado por que los gases o vapores utilizados para la estabilizacion de temperatura, despues de su conduccion a traves de al menos un reactor (5, 5'), son guiados a traves de otro intercambiador de calor (7).
9. Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la suspension de carbon extrafda del reactor (5, 5') es guiada a traves de un dispositivo de filtrado (8) para la separacion de materias extranas.
10. Dispositivo para la carbonizacion hidrotermica continua de biomasa, con un dispositivo transportador (3) para biomasa, hacia un dispositivo de precalentamiento (4), en el cual la biomasa es calentada, con al menos un reactor (5, 5'), en el cual la biomasa se deshidrata y se carboniza, en donde en el reactor (5, 5') se proporciona un dispositivo de extraccion (5.1, 5.1') para el agua de deshidratacion producida por la deshidratacion, y de modo que el dispositivo de extraccion (5.1, 5.1'), mediante al menos una conexion en comunicacion de fluidos, se acopla directamente al dispositivo de precalentamiento (4), caracterizado por que se proporciona un generador de presion (9) para aumentar la presion en el dispositivo de precalentamiento (4) a traves de la introduccion de un lfquido y/o de un gas, a una presion al menos identica a la presion en el reactor (5), y por que el dispositivo de precalentamiento (4) esta formado por una camara que puede cerrarse de forma hermetica a la presion, la cual se proporciona por encima de al menos un reactor (5, 5').
11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que el reactor contiene un intercambiador de calor (6) que esta disenado para conducir gases de combustion o vapor de agua.
12. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por que se proporcionan al menos dos reactores (5, 5'), en donde una salida (5.3) del primer reactor (5) esta conectada a la entrada (5.2') del segundo reactor (5').
13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que se proporcionan al menos dos 5 reactores (5, 5') y por que los reactores (5, 5') se disenan y acoplan unos a otros de tal manera que en los reactores

(5, 5') pueden realizarse respectivamente etapas del proceso determinadas de la carbonizacion hidrotermica.
14. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que en la direccion de transporte despues de la salida (5.3, 5.3') del reactor (5, 5') se proporciona un dispositivo de filtrado (8) para la separacion de materias extranas.

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