JP2018510773A - 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム - Google Patents

有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2018510773A
JP2018510773A JP2017550606A JP2017550606A JP2018510773A JP 2018510773 A JP2018510773 A JP 2018510773A JP 2017550606 A JP2017550606 A JP 2017550606A JP 2017550606 A JP2017550606 A JP 2017550606A JP 2018510773 A JP2018510773 A JP 2018510773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slurry
converted
fluid
upstream
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017550606A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7412072B2 (ja
Inventor
ゲラルドゥス・コルネリス・オットー・ベルナルト・エッシング
ダグラス・スコット・ヘンドリー
Original Assignee
エスシーダブリュー・システムズ・ベーフェー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エスシーダブリュー・システムズ・ベーフェー filed Critical エスシーダブリュー・システムズ・ベーフェー
Publication of JP2018510773A publication Critical patent/JP2018510773A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7412072B2 publication Critical patent/JP7412072B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C02F11/08—Wet air oxidation
    • C02F11/086—Wet air oxidation in the supercritical state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/008—Processes carried out under supercritical conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0211—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step
    • C01B2203/0216—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step containing a non-catalytic steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/125—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using screw filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/20—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from animal husbandry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/04—Gasification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08—Drying or removing water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

本発明は、少なくとも50%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム(1)であって、超臨界状態においてスラリ中に液体を生じさせるポンプ(6)および加熱器または熱交換器(7)と、スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を変換する反応器(8)と、変換されたスラリから気体生成物を除去する分離器(12)とを備え、変換されたスラリからの流体を、反応器(8)の上流にあるスラリに添加する混合器(5)を備える、方法およびシステム(1)に関する。

Description

本発明は、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステムに関する。本発明は、詳細には、スラリ中の有機物成分の超臨界水ガス化(SCWG: supercritical water gasification)のための方法およびシステムに関する。
有機物成分を含有する原料は、特に、廃棄バイオマスが豊富である農業地域、または専用エネルギー作物が安価にかつ効率的に生産され得る農業地域において、エネルギーおよび付加価値生産物をもたらす非常に大きい潜在力がある資源である。
Marrone, Ph. A.、「Supercritical water oxidation - Current status of full-scale commercial activity for waste destruction」、Journal of Supercritical Fluids 79 (2013年)、283〜288頁において説明されている通り、超臨界水は、増え続けかつ益々多様化する用途のために研究されてきた独特な媒体である。その熱力学的臨界点(374℃、221バール)を超えると、全ての超臨界流体と同様に、水が、気体の輸送特性と同等の輸送特性および液体の溶媒特性と同等の溶媒特性を有する単一濃密相として存在する。しかし、他の超臨界流体と異なり、水は、周囲状態と超臨界状態との間で、その溶媒挙動の著しい変化を経る。水が圧力下で加熱されると、水はその水素結合の十分量を失い、高度極性溶媒から非極性溶媒に遷移する。その結果、超臨界水は非極性物質用の非常に優良な溶媒になる。
Boukis, N.ら、「Gasification of wet biomass in supercritical water. Results of pilot plant experiments.」、14th European Biomass Conference, Paris, France 2005においては、湿潤バイオマスが超臨界状態で水と反応して、水素に富む気体を形成することが言及されている。
Boukis, N.ら、「Biomass gasification in supercritical water. Experimental progress achieved with the VERENA pilot plant.」、15th European Biomass Conference & Exhibition 2007においては、水溶性塩が超臨界水状態下で固体を形成することが言及されている。
Kruse, A.、「Supercritical water gasification」、Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons, Ltd、2008年、415〜437頁は、水素生成に重点を置いて、バイオマスの超臨界水ガス化に関連する研究を検討している。
米国特許第4,113,446号は、高発熱量を有するガス組成を形成するプロセスに関し、このプロセスは、液体または固体の有機材料を水と反応させるステップであって、水の臨界濃度の達成などのために、水は少なくともその臨界温度にあり、水圧は少なくともその臨界圧にある、ステップと、顕著なチャー形成を伴わずに、この反応から気体生成物を回収するステップとを含む。
米国特許第4,113,446号 WO2010/003655号 WO81/03169号
Marrone, Ph. A.、「Supercritical water oxidation - Current status of full-scale commercial activity for waste destruction」、Journal of Supercritical Fluids 79 (2013年)、283〜288頁 Boukis, N.ら、「Gasification of wet biomass in supercritical water. Results of pilot plant experiments.」、14th European Biomass Conference, Paris, France 2005 Boukis, N.ら、「Biomass gasification in supercritical water. Experimental progress achieved with the VERENA pilot plant.」、15th European Biomass Conference & Exhibition 2007 Kruse, A.、「Supercritical water gasification」、Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons, Ltd、2008年、415〜437頁 Bermejo, M.D.ら、「Supercritical Water Oxidation: A Technical Review」、AIChE Journal、2006年11月、Vol. 52、No. 11、3933〜3951頁
本発明の目的は、好ましくは連続的なプロセスにおいて、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理して、可燃性ガス、例えば水素および/または炭化水素を生成する、改善された方法およびシステムを提供することである。
この目的のために、本発明による方法は、
典型的には、最初に圧力および温度の一方を超臨界閾値(水の場合:それぞれ221バールおよび374℃)を超えて上昇させ、次に圧力および温度の他方を超臨界閾値を超えて上昇させることにより、スラリの圧力と温度とを上昇させて、超臨界状態においてスラリ中に液体を生じさせるステップと、
例えば、反応器内の流れをさらに加熱することにより、例えば可燃性気体生成物に、例えば水素および/またはメタンなどの炭化水素に、スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を変換するステップと、
変換されたスラリから気体生成物を分離するステップと、
スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を変換するステップの前に、流体、例えば液体水、超臨界(に近い)状態にある水、および/または液体燃料を、スラリと混合するステップと
を含む。
ある実施形態では、本方法は、好ましくは変換されたスラリからの流体が臨界圧および/もしくは臨界温度より低い圧力および/もしくは温度まで減圧されおよび/もしくは冷却された後に、ならびに/または、好ましくは(上流)スラリ中の液体が超臨界状態において生じる前に、好ましくは(上流)スラリ中の液体が臨界圧より高く加圧される前に、および/もしくは臨界温度より高い温度まで加熱される前に、変換されたスラリからの流体を上流スラリと混合するステップを含む。
別の実施形態では、スラリと混合された流体は、外部源、例えば、隣接した工場から得られる。
本発明による方法は、比較的高含量の有機物成分および/もしくは固体を有する原料の処理を可能にし、効率的な熱回収を実現し、ならびに/またはスラリの粘度を下げることおよび/もしくは混合を強化することにより、後続のポンプでの送りおよび熱交換を強化する。
ある実施形態では、本発明は、変換されたスラリ中の流体から気体生成物および/または固体を分離するステップと、このように得られた流体を上流スラリと混合するステップとを含む。
別の実施形態では、全体的な熱回収をさらに向上させるために、本方法は、好ましくは変換前のスラリが変換されたスラリからの流体と混合された後に、(比較的高温の)変換されたスラリと(比較的低温の)変換前のスラリとの間で熱を交換するステップを含む。
精製では、変換されたスラリと上流スラリとの間で熱が交換され、上流スラリを臨界温度より高い温度まで加熱する。
ある実施形態では、本方法は、好ましくはスラリを変換されたスラリからの流体と混合するステップの少なくとも前に、好ましくはスラリを脱水することにより、および/または最初のスラリより少ない水を含有する物質を添加することにより、スラリ中の水の割合を低減するステップを含む。精製では、スラリは、少なくとも20%の、好ましくは少なくとも30%の、好ましくは少なくとも40%の総固体含量まで脱水される。最初に原料から液体を除去し、次に工程からの流体を添加することが、プロセス効率をさらに高めるための効果的な手段であると思われた。
ある実施形態では、スラリのカロリー値を増大させるために、本方法は、スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を変換するステップの前に、燃料、例えば(微粉)炭などの固体燃料もしくはアルコールなどの液体燃料、例えばグリセロール、または炭化水素、例えばパラフィンをスラリに添加するステップを含む。燃料は、スラリ中の水の割合を低減するための手段を兼ねることができる。
本発明は、少なくとも50%の、好ましくは少なくとも60%の、好ましくは少なくとも70%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理するシステムであって、超臨界状態においてスラリ中に液体を生じさせるポンプおよび加熱器または熱交換器と、スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を変換する反応器と、変換されたスラリから気体生成物を除去する分離器とを備え、流体、好ましくは変換されたスラリからの流体を、反応器の上流にあるスラリに添加するための混合器を備える、システムにさらに関する。
ある実施形態では、反応器の下流端部が、好ましくは少なくとも分離器を介して混合器に接続されている。
別の実施形態では、混合器は、超臨界状態においてスラリ中に液体を生じさせるポンプおよび加熱器または熱交換器の少なくとも1つの上流に配置されている。
別の実施形態では、システムは、変換されたスラリ中の流体から気体生成物を除去する分離器および/または固体を除去する分離器を備える。
別の実施形態では、システムは、変換されたスラリから非変換スラリに熱を移動させ、反応器の上流に配置されており、好ましくは混合器の下流に配置されている熱交換器を備える。
別の実施形態では、システムは、供給スラリを脱水し、好ましくは混合器の上流に配置されている固液分離器、ねじプレス、フィルタプレス、遠心脱水機、または乾燥器を備える。
本発明は、スラリ中の液体を超臨界圧まで加圧するポンプと、加熱器または熱交換器と、反応器と、前述されているような分離器とを備えるシステムであって、ポンプは油圧ポンプであり、冷却媒体用の回路を備え、この回路は、油圧媒体をスラリから分離し、このようにして、効果的な冷却を実現し、漏れがあった場合に、スラリによる油圧媒体の汚染または油圧媒体によるスラリの汚染のリスクを低減するシステムにさらに関する。
完全性のために、超臨界水酸化(SCWO: supercritical water oxidation)に関する以下の先行技術が注目される。
WO2010/003655号は、石炭、ガス、油または原子力などの一次熱源およびバイオマスの形の二次熱源の両方を利用する、ハイブリッド発電火力発電所(hybrid electricity generating thermal power plant)の一部としての、バイオマス燃料から有用なエネルギーを抽出する方法および装置に関し、それにより、バイオマスは、一次熱源からのエネルギーを利用して、超臨界水酸化(SCWO)法において水溶液中で酸化され、供給水流を、その臨界点のまたはそれを超えた温度および圧力まで加熱し、圧縮する。
WO81/03169号が、有機材料が超臨界水中で酸化されて、有用なエネルギーおよび/または結果として得られる材料を得る方法に関する。一実施形態では、従来の燃料が高効率で酸化されて、発電および/またはプロセス加熱に有用なエネルギーを得る。
Bermejo, M.D.ら、「Supercritical Water Oxidation: A Technical Review」、AIChE Journal、2006年11月、Vol. 52、No. 11、3933〜3951頁は、SCWO法用の反応器の種類を含む超臨界水酸化(SCWO)技術の態様を検討している。「その簡潔さのため、管状反応器は、新しいSCWO適用の実行可能性を試すことまたは動態パラメータもしくは反応熱を決定することを目的とする所などの、特に小実験室施設において、最も広く使用されているSCWO反応器である。しかし、また、管状反応器は重大な欠点を提示している。最初に、それらは塩の沈降の結果として詰まる傾向がある。別の重大な不都合が、高速発熱反応は反応器の内側に無制御ホットスポットを作り出す可能性があることである。」
ここで、本発明は、本発明による実施形態を概略的に示す図を参照して、より詳細に説明される。
本発明による超臨界水ガス化のためのシステムの一実施形態の流れ図である。 本発明による高圧ポンプの概略横断面図である。
図1は、少なくとも50%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理するシステム1であって、供給スラリを脱水するねじプレス、フィルタプレス、遠心脱水機、または乾燥器などの固液分離器2と、脱水スラリを保持するタンク3とを含む、システム1を示す。このタンクは、スラリに液体、例えば下流(処理済み)スラリからの液体を添加する混合器5に接続されており、またはそれと一体化されているポンプ4に接続されている。混合器5の下流には、スラリ中の水を超臨界状態または超臨界に近い状態まで加圧し加熱する、図2により詳細に示されている高圧ポンプ6および熱交換器7が存在する。ある例では、熱交換器は、直列に配置されている1つまたは複数の逆流チューブインチューブ(tube-in-tube)熱交換器部分、例えば2つ、4つ以上のチューブインチューブ熱交換器部分を含む。ポンプ6および(第1の)熱交換器7の下流に、反応器8としての機能を果たすさらなる熱交換器が存在する。ある例では、反応器は、加熱炉を通って延在している1つまたは複数の管を含む。
反応器の下流端部は、および随意に(第1の)熱交換器の下流端部も、システムから、無機物ならびに/または沈降鉱物および沈降塩などの固体を除去する固体トラップ9に接続されている。
図1において実線10で示されている第1の実施形態では、反応器8の下流端部は、第1の熱交換器7の外管に接続されており、(比較的高温の)変換されたスラリと変換前の(比較的低温の)スラリとの間の逆流熱交換を実現する。第1の熱交換器7の外管は、気液分離器12に接続されており、液体から気体生成物を分離する。この分離器の底部は、混合器5に接続されており、(リサイクルされた)液体の少なくとも一部をスラリに添加する。
図1において点線11で示されている第2の実施形態では、反応器8の下流端部は、混合器に、および随意に第1の熱交換器の外管にも接続されており、反応器からの流体の少なくとも一部をスラリに直接添加する。
図2において、より詳細に示されている通り、高圧ポンプ6は、2つの区画、すなわち、第1のピストン22を収容している第1の区画21と、ピストンロッド25を介して第1のピストンに接続されている第2のピストン24を収容している第2の区画23とを含む、円筒形ハウジング20を含む。第1の区画21は、油圧式調節弁(図示せず)を介して、ピストンロッドおよび第2のピストンの後退および前進の両方のための油圧流体源に接続されている2つのポート26、27を含み、すなわち、第1の区画は複動油圧シリンダである。第2の区画23は、第1の区画に隣接した部分に冷却媒体用の入口28および出口29、第2のピストンの他方の側にスラリ用の入口30および出口31を含む。このスラリ用の入口および出口は、ピストンおよびロッドが後退した(図2において上昇した)場合、入口経由でスラリが吸引されると共に出口が遮断されるように、ピストンおよびロッドが前進した(図2において下降した)場合には、スラリが加圧され、混合器に供給されるように、逆止め弁(図示せず)を設けられている。ある例では、連続的な動作を容易にするために、システムは2つのポンプを平行に備える。
動作中、ある例では、80%の水分量を有する湿潤バイオマス(肥料)が、ねじプレス2により、70%の水分量(総固体30%)まで脱水され、厚みを増した粘性スラリは、タンク3に供給される。そこから、スラリは、混合器5へ(1000リットル/時、15〜20バール、および15℃で)ポンプで送られ、下流からの水(750〜1250nL/時、15〜30バール、および250〜300℃で)、処理済みスラリと、83〜87%の水分量および1750〜2250nL/時の体積まで混合される。スラリは、次いで、加圧され、加熱され(240〜250バール、および370〜390℃)、反応器に供給され、そこでスラリはさらに加熱されて(550〜600℃まで)、スラリ中の有機物成分の少なくとも一部を気体生成物、例えば水素およびメタンに変換する。変換後、固体トラップ内でスラリから固体が除去され、水は第1の熱交換器7に供給されて、高温熱を回収し、すなわち、より低温の上流スラリを加熱する。(1750〜2250nL/時、240〜250バール、および250〜300℃で)熱交換器を離れた後、液体は気液分離器に供給されて、気体生成物が逃げることを可能にし、収集を可能にする。残りの水の一部がシステムから放出され、残りの水の一部(750〜1250nL/時)が上流スラリと混合される。
本発明による方法およびシステムは、比較的高含量の有機物成分および/もしくは固体を有する原料の処理を可能にし、効率的な熱回収を実現し、ならびに/またはスラリの粘度を下げることおよび/または混合を強化することにより、後続のポンプでの送りおよび熱交換を強化する。
本発明は前述の実施形態に制限されず、特許請求の範囲の範囲内の複数の方法において変化し得る。
1 システム
2 固液分離器、ねじプレス
3 タンク
4 ポンプ
5 混合器
6 高圧ポンプ
7 熱交換器
8 反応器
9 固体トラップ
10 実線
11 点線
12 気液分離器
20 円筒形ハウジング
21 第1の区画
22 第1のピストン
23 第2の区画
24 第2のピストン
25 ピストンロッド
26、27 ポート
28 (冷却媒体用の)入口
29 (冷却媒体用の)出口
30 (スラリ用の)入口
31 (スラリ用の)出口

Claims (15)

  1. 少なくとも50%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理する方法であって、
    前記スラリの圧力および温度を上昇させて、超臨界状態において前記スラリ中に水を生じさせるステップと、
    前記スラリ中の前記有機物成分の少なくとも一部を変換するステップと、
    前記変換されたスラリから気体生成物を分離するステップと
    を含む方法において、
    前記スラリ中の前記有機物成分の少なくとも一部を変換するステップの前に、流体を前記スラリと混合するステップ
    を特徴とする、方法。
  2. 前記変換されたスラリからの流体を上流スラリと混合する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記スラリ中の液体が前記超臨界状態において生じる前に、好ましくは前記スラリ中の前記液体が臨界圧より高く加圧される前に、および/または臨界温度より高い温度まで加熱される前に、前記流体を前記スラリと混合するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記変換されたスラリ中の前記流体から前記気体生成物および/または固体を分離するステップと、このように得られた前記流体を前記上流スラリと混合するステップとを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 好ましくは変換前の前記スラリが前記変換されたスラリからの前記流体と混合された後に、前記変換されたスラリと変換前の前記スラリとの間で熱を交換するステップを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記変換されたスラリと前記上流スラリとの間で熱を交換して、前記上流スラリを前記臨界温度より高い温度まで加熱するステップを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 好ましくは前記スラリを前記変換されたスラリからの前記流体と混合するステップの少なくとも前に、好ましくは前記スラリを脱水すること、および/または、より少ない水を含有する物質を添加することにより、前記スラリ中の水の割合を低減するステップを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記スラリ中の前記有機物成分の少なくとも一部を変換するステップの前に、前記スラリに燃料を添加するステップを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 少なくとも50%の水分量を有する、バイオマスなどの有機物成分を含有するスラリを処理するシステム(1)であって、超臨界状態において前記スラリ中に液体を生じさせるポンプ(6)および加熱器または熱交換器(7)と、前記スラリ中の前記有機物成分の少なくとも一部を変換する反応器(8)と、前記変換されたスラリから気体生成物を除去する分離器(12)とを備えるシステム(1)において、前記反応器(8)の上流にある前記スラリに流体を添加する混合器(5)を特徴とする、システム(1)。
  10. 前記反応器の下流端部は、前記混合器に接続されている、請求項9に記載のシステム(1)。
  11. 前記混合器(5)は、前記超臨界状態において前記スラリ中に前記液体を生じさせる前記ポンプ(6)および前記加熱器または前記熱交換器(7)のうちの少なくとも1つの上流に配置されている、請求項9または10に記載のシステム(1)。
  12. 前記気体生成物を除去する分離器(12)および/または前記変換されたスラリ中の前記流体から固体を除去する分離器(9)を備える、請求項9から11のいずれか一項に記載のシステム(1)。
  13. 前記変換されたスラリから非変換スラリに熱を移動させ、前記反応器(8)の上流に配置されており、好ましくは前記混合機(5)の下流に配置されている前記熱交換器(7)を備える、請求項9から12のいずれか一項に記載のシステム(1)。
  14. 供給スラリを脱水し、好ましくは前記混合機(5)の上流に配置されている固液分離器(2)を備える、請求項9から13のいずれか一項に記載のシステム(1)。
  15. 前記スラリ中の前記液体を超臨界圧まで加圧する前記ポンプ(6)は、油圧ポンプであり、冷却媒体用の回路(27、28)を含み、前記回路(27、28)は、前記スラリから油圧媒体を分離する、請求項9から14のいずれか一項または請求項9の前提部に記載のシステム(1)。
JP2017550606A 2015-03-26 2016-03-24 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム Active JP7412072B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15161194.4A EP3072855A1 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Method of and system for processing a slurry containing organic components
EP15161194.4 2015-03-26
PCT/EP2016/056668 WO2016151120A1 (en) 2015-03-26 2016-03-24 Method of and system for processing a slurry containing organic components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018510773A true JP2018510773A (ja) 2018-04-19
JP7412072B2 JP7412072B2 (ja) 2024-01-12

Family

ID=52736976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017550606A Active JP7412072B2 (ja) 2015-03-26 2016-03-24 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム

Country Status (14)

Country Link
US (1) US12103876B2 (ja)
EP (2) EP3072855A1 (ja)
JP (1) JP7412072B2 (ja)
CN (1) CN107406288A (ja)
AU (1) AU2016238748B2 (ja)
BR (1) BR112017019837B1 (ja)
CA (1) CA2978140C (ja)
DK (1) DK3274303T3 (ja)
ES (1) ES2906126T3 (ja)
PL (1) PL3274303T3 (ja)
PT (1) PT3274303T (ja)
RU (1) RU2715530C2 (ja)
WO (1) WO2016151120A1 (ja)
ZA (1) ZA201706099B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3072855A1 (en) 2015-03-26 2016-09-28 SCW Systems B.V. Method of and system for processing a slurry containing organic components
RU2699118C2 (ru) * 2017-10-09 2019-09-03 Антон Сергеевич Пашкин Способ очистки концентрированных органических стоков и устройство для его осуществления
EP3766834A1 (en) 2019-07-18 2021-01-20 SCW Systems B.V. Process for converting hydrocarbons to products
CN116348078A (zh) 2020-10-16 2023-06-27 宝洁公司 包含部分衍生自回收资源的超吸收聚合物的吸收性卫生产品和生产所述产品的方法
WO2022183184A1 (en) 2021-02-23 2022-09-01 The Procter & Gamble Company Recycling of superabsorbent polymer with a hybrid oxidative degradation and high shear mixing
CN114686265A (zh) * 2022-03-28 2022-07-01 西安热工研究院有限公司 一种新型超临界水煤气化制氢及co2分离方法
WO2023200593A1 (en) 2022-04-13 2023-10-19 The Procter & Gamble Company Recycling a used absorbent hygiene product or its components using hydrothermal treatment

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS574225A (en) * 1980-05-08 1982-01-09 Modaa Inc Oxidizing treating method for organic matter in super critical water
US5543057A (en) * 1995-03-13 1996-08-06 Abitibi-Price, Inc. Supercritical water oxidation of organics using a mobile surface
JPH09511678A (ja) * 1994-01-14 1997-11-25 アビティビ プライス インコーポレイテッド 有機化合物の超臨界水酸化方法
JP2000033355A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法
JP2001115174A (ja) * 1999-10-15 2001-04-24 Toshiba Corp 燃料処理システム
JP2003106164A (ja) * 2001-05-01 2003-04-09 General Atomics Inc 水熱変換及び分離方法、及びその装置
JP2003117597A (ja) * 2001-10-12 2003-04-22 Techno Frontier:Kk 水熱反応を利用する余剰汚泥生物処理方法
JP2004300254A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Osaka Gas Co Ltd 燃料ガスの製造方法
JP2006021069A (ja) * 2004-07-06 2006-01-26 Toyo Koatsu Co Ltd 超臨界水反応装置
JP2008249207A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Hiroshima Univ バイオマスガス化発電システム
WO2009015409A1 (en) * 2007-07-27 2009-02-05 Ignite Energy Resources Pty Ltd Process and apparatus for converting organic matter into a product
WO2010003655A2 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 John Kinney Method and apparatus for extracting energy from biomass

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4113446A (en) 1975-07-22 1978-09-12 Massachusetts Institute Of Technology Gasification process
US7909895B2 (en) * 2004-11-10 2011-03-22 Enertech Environmental, Inc. Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
FI122817B (fi) * 2008-12-19 2012-07-13 Upm Kymmene Corp Menetelmä, järjestelmä ja käyttö lämmönvaihtoa varten
CN101818079A (zh) * 2010-02-03 2010-09-01 南京工业大学 生物质超临界水部分氧化法制甲烷的系统和方法
CN202688157U (zh) * 2012-04-01 2013-01-23 北京健坤伟华新能源科技有限公司 城市污泥连续式水热-闪蒸装置
CN103936251B (zh) * 2014-04-03 2015-07-01 西安交通大学 一种基于热水解技术的污泥脱水系统及工艺
CN104030427B (zh) 2014-06-16 2015-07-01 西安交通大学 一种印染废水及污泥的超临界水氧化处理系统
CN104355519A (zh) 2014-10-29 2015-02-18 华南理工大学 基于水热碳化和微波快速热解的污泥综合处理方法
EP3072855A1 (en) 2015-03-26 2016-09-28 SCW Systems B.V. Method of and system for processing a slurry containing organic components

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS574225A (en) * 1980-05-08 1982-01-09 Modaa Inc Oxidizing treating method for organic matter in super critical water
JPH09511678A (ja) * 1994-01-14 1997-11-25 アビティビ プライス インコーポレイテッド 有機化合物の超臨界水酸化方法
US5543057A (en) * 1995-03-13 1996-08-06 Abitibi-Price, Inc. Supercritical water oxidation of organics using a mobile surface
JP2000033355A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 高温高圧水蒸気を用いた有機性廃棄物処理方法
JP2001115174A (ja) * 1999-10-15 2001-04-24 Toshiba Corp 燃料処理システム
JP2003106164A (ja) * 2001-05-01 2003-04-09 General Atomics Inc 水熱変換及び分離方法、及びその装置
JP2003117597A (ja) * 2001-10-12 2003-04-22 Techno Frontier:Kk 水熱反応を利用する余剰汚泥生物処理方法
JP2004300254A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Osaka Gas Co Ltd 燃料ガスの製造方法
JP2006021069A (ja) * 2004-07-06 2006-01-26 Toyo Koatsu Co Ltd 超臨界水反応装置
JP2008249207A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Hiroshima Univ バイオマスガス化発電システム
WO2009015409A1 (en) * 2007-07-27 2009-02-05 Ignite Energy Resources Pty Ltd Process and apparatus for converting organic matter into a product
WO2010003655A2 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 John Kinney Method and apparatus for extracting energy from biomass

Also Published As

Publication number Publication date
ES2906126T3 (es) 2022-04-13
EP3072855A1 (en) 2016-09-28
US20180119038A1 (en) 2018-05-03
AU2016238748A1 (en) 2017-09-14
RU2715530C2 (ru) 2020-02-28
EP3274303A1 (en) 2018-01-31
DK3274303T3 (da) 2022-03-14
AU2016238748B2 (en) 2021-07-01
BR112017019837B1 (pt) 2022-07-12
US12103876B2 (en) 2024-10-01
CA2978140C (en) 2023-08-22
RU2017134428A3 (ja) 2019-05-21
WO2016151120A1 (en) 2016-09-29
CN107406288A (zh) 2017-11-28
PT3274303T (pt) 2022-02-15
JP7412072B2 (ja) 2024-01-12
RU2017134428A (ru) 2019-04-26
ZA201706099B (en) 2022-05-25
BR112017019837A2 (pt) 2018-05-29
EP3274303B1 (en) 2021-12-22
PL3274303T3 (pl) 2022-05-16
CA2978140A1 (en) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7412072B2 (ja) 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム
JP6070906B1 (ja) 超臨界水ガス化システムおよびガス化方法
EP2385091A1 (en) Method for processing organic waste and a device for carrying out said method
JP5463524B2 (ja) バイオマスガス化方法、及びバイオマスガス化システム
PL195235B1 (pl) Sposób ciagłego wytwarzania z biomasy produktu węglowodorowego
CN105967490A (zh) 一种湿质有机废弃物的处理方法及连续式处理系统
WO2018083785A1 (ja) 超臨界水ガス化システム
CN102304405B (zh) 一种褐煤提质的装置及其提质方法
Peng et al. Performance assessment of an energetically self-sufficient system for hydrogen production from oilfield wastewater treated by supercritical water gasification
De Blasio et al. Notions of biomass gasification
CN100432530C (zh) 一种在超临界水中燃料氧化燃烧产生热能的能量转换方法
Zhang et al. Alkali-catalyzed supercritical water gasification of sewage sludge: effect of liquid residue reuse as homogenous catalyst
US10876057B1 (en) Waste to energy conversion without CO2 emissions
Bermejo et al. Supercritical water oxidation (SCWO) of solid, liquid and gaseous fuels for energy generation
KR102129779B1 (ko) 커피허스크 연료 생산시스템
Houcinat et al. Hydrogen production by supercritical water gasification: a review
JP6671677B1 (ja) 超臨界水ガス化システム
CN108753337A (zh) 一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法
CN104001708A (zh) 由食物垃圾生成碳化固体物及可溶液的方法及其生成装置
JP2018517547A (ja) 有機分を含むスラリーを処理するための装置、およびこのようなスラリーを処理する方法
OA20694A (en) Waste to energy conversion without C02 emissions.
CN115521803A (zh) 一种连续水热处理有机废物的方法
EP4359352A1 (en) Cost efficient integration of hydrothermal liquefaction and wet oxidation wastewater treatment
CA3010168A1 (en) Production of diesel from cellulosic biomass
Portela et al. HYDROTHERMAL PROCESSES FOR ENERGY PRODUCTION FROM OILY WASTES AND WINERY WASTEWATERS

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190301

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200203

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210201

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210506

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210802

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220512

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220512

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220523

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220530

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20220729

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20220808

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20221017

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20230206

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20230320

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230620

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231019

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7412072

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150