NL2027380B1

NL2027380B1 - Method for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment.

Info

Publication number: NL2027380B1
Application number: NL2027380A
Authority: NL
Inventors: Louis Marie Van Montfort Joannes; Henricus Adrianus Verberne Arnoldus
Original assignee: Bintell B V
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2022-08-12
Also published as: WO2022158981A1; EP4281517A1

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal voor het verkrijgen van een of meer productstromen. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op bitumen, verkregen via de onderhavige werkwijze zoals hiervoor omschreven waarbij de bitumen de beschikking heeft over bijzondere waarden voor het verwekingspunt en de naaldpenetratie.The present invention relates to a process for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment to obtain one or more product streams. The present invention also relates to bitumen obtained via the present method as described above, wherein the bitumen has special values for the softening point and the needle penetration.

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal.Short designation: Process for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment.

Beschrijving:Description:

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal voor het verkrijgen van een of meer productstromen.The present invention relates to a process for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment to obtain one or more product streams.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit de Amerikaanse publicatie US 2014/0083331. In die publicatie wordt een processtroom die dierlijk afval omvat omgezet in bio-olie.Such a method is known per se from the American publication US 2014/0083331. In that publication, a process stream comprising animal waste is converted into bio-oil.

Als een daarvoor geschikte methode worden thermochemische liquefactie en gekatalyseerde chemische modificatie genoemd.As a suitable method, thermochemical liquefaction and catalyzed chemical modification are mentioned.

De resulterende bio-olie kan vervolgens worden verwerkt om een verscheidenheid aan industrieel bruikbare componenten te produceren, inclusief maar niet beperkt tot bio- char, een lichte vloeibare component, een zware vloeibare component, en een bio- adhesief residu.The resulting bio-oil can then be processed to produce a variety of industrially useful components, including but not limited to biochar, a light liquid component, a heavy liquid component, and a bioadhesive residue.

In bepaalde situatie omvat de verwerking van bio-olie het toevoegen van een oplosmiddel, zoals aceton of een aceton / tolueenmengsel, aan het product van de thermochemische liquefactie, een mengsel van bio-char en bio-olie en het overbrengen hiervan naar een filtratie-inrichting die het onoplosbare bio-char afscheidt.In some situation, bio-oil processing involves adding a solvent, such as acetone or an acetone/toluene mixture, to the product of the thermochemical liquefaction, a mixture of bio-char and bio-oil and transferring it to a filtration plant. device that separates the insoluble bio-char.

De bio-olie in oplossing wordt overgebracht naar een vacuümdestillatieapparaat.The bio-oil in solution is transferred to a vacuum distillation apparatus.

In de voorbeelden van dit document worden de procesomstandigheden van de thermochemische liquefactie genoemd.In the examples of this document, the process conditions of the thermochemical liquefaction are mentioned.

Bio-olie wordt aldus verkregen uit dierlijk afval volgens thermochemische liquefactie ("TCC”) waarbij warmte en druk in afwezigheid van zuurstof worden gebruikt om organische stoffen met een lange keten af te breken tot moleculen met een korte keten die een bio-olie opleveren.Bio-oil is thus obtained from animal waste by thermochemical liquefaction ("TCC") in which heat and pressure in the absence of oxygen are used to break down long-chain organic substances into short-chain molecules yielding a bio-oil.

Aldus is varkensmest via TCC onder omstandigheden bij een temperatuur van 305 °C bij een druk van 10,3 Mpa (103 bar) gedurende een periode van 80 minuten omgezet in bio-olie.Thus pig manure is converted into bio-oil via TCC under conditions at a temperature of 305 °C at a pressure of 10.3 Mpa (103 bar) for a period of 80 minutes.

Rund-, zuivel- of pluimveemest wordt via thermochemische liquefactie omgezet in bio-olie, bijvoorbeeld bij een temperatuur 350 °C, met 15 minuten verblijftijd, met CO als procesgas, bij een druk van 2,06 Mpa (20,6 bar), met de toevoeging van natriumcarbonaat.Cattle, dairy or poultry manure is converted into bio-oil via thermochemical liquefaction, for example at a temperature of 350 °C, with a residence time of 15 minutes, with CO as process gas, at a pressure of 2.06 Mpa (20.6 bar), with the addition of sodium carbonate.

Uit deze Amerikaanse publicatie volgt verder dat de gespoelde reactor in de loop van -2,5 uur wordt verwarmd tot een temperatuur van 340 °C en de druk van de autoclaaf wordt verhoogd tot een reactiedruk van ongeveer 10,3 Mpa (103 bar). De temperatuur van de inhoud van de reactor kan afwisselend worden ingesteld tussen ongeveer 280 °C en ongeveer 360 °C. Onder toepassing vaneen temperatuur van 340 °C en een druk van 10,3 Mpa (103 bar) wordt de reactie in ongeveer 15-20 minuten voltooid. De reactor wordt vervolgens afgekoeld tot kamertemperatuur met behulp van een ijswater-koelspiraal en na afkoeling wordt het bijproductgas uit de autoclaaf gehaald en de druk in de autoclaaf verlaagd tot atmosferische druk. Als dierlijk afval worden rundvlees, zuivel, varkens, gevogelte, schapenmest of combinaties daarvan genoemd. De viscositeit van het bio-residu is lager dan 5,0 cP (0,005 Pa.s) bij 135 °C. De bio-adhesive samenstelling omvat een zware vloeibare fractie met een viscositeit tussen ongeveer 0,1 cP (0,0001 Pa.s) en 0,5 cP (0,0005 Pa.s) bij 135 °C.It further follows from this US publication that the purged reactor is heated to a temperature of 340°C over the course of -2.5 hours and the pressure of the autoclave is increased to a reaction pressure of about 10.3 MPa (103 bar). The temperature of the reactor contents can be adjusted alternately between about 280°C and about 360°C. Using a temperature of 340°C and a pressure of 10.3 MPa (103 bar), the reaction is completed in about 15-20 minutes. The reactor is then cooled to room temperature using an ice water cooling coil and after cooling, the by-product gas is removed from the autoclave and the pressure in the autoclave is reduced to atmospheric pressure. Animal waste is referred to as beef, dairy, pigs, poultry, sheep manure or combinations thereof. The viscosity of the bio-residue is less than 5.0 cP (0.005 Pa.s) at 135°C. The bio-adhesive composition comprises a heavy liquid fraction having a viscosity between about 0.1 cP (0.0001 Pa.s) and 0.5 cP (0.0005 Pa.s) at 135°C.

De Internationale publicatie WO2014187910 heeft betrekking op een methode voor de omzetting van organisch materiaal in koolwaterstofproducten via een katalytische hydrothermische methode, omvattende het ontleden van het organische materiaal in een vloeistof, kool en gas, welke methode de volgende stappen omvat: het toevoeren van organische materiaal en katalysatoren aan een hydrothermische ontledingsreactor, het ontleden van het organische materiaal in de hydrothermische ontledingsreactor bij een temperatuur van ongeveer 200 °C tot ongeveer 380 °C, een druk tussen 10 en 25 Mpa (100-250bar) en een verblijftijd van ongeveer 1 tot 60 minuten. Als een voorbeeld van katalysatoren wordt de groep van metaaloxiden en metaalhydroxiden binnen de eerste en tweede groep van het Periodiek Systeem en uit een groep van aluminosilicaatverbindingen genoemd.International publication WO2014187910 relates to a method for the conversion of organic material into hydrocarbon products by a catalytic hydrothermal method comprising decomposing the organic material into a liquid, coal and gas, which method comprises the following steps: feeding organic material and catalysts to a hydrothermal decomposition reactor, decomposing the organic material in the hydrothermal decomposition reactor at a temperature of about 200°C to about 380°C, a pressure of between 10 and 25 MPa (100-250bar) and a residence time of about 1 to 60 minutes. As an example of catalysts, the group of metal oxides and metal hydroxides within the first and second groups of the Periodic Table and from a group of aluminosilicate compounds is mentioned.

Asfalt is een materiaal dat wordt samengesteld uit mineraal aggregaat en bitumen. Asfalt wordt hoofdzakelijk toegepast in weg- en waterbouw als wegverhardingsmateriaal.Asphalt is a material composed of mineral aggregate and bitumen. Asphalt is mainly used in civil engineering as a road surfacing material.

Een ontwikkeling op het gebied van asfalt is zogenaamde bio-asfalt. Wageningen Food & Biobased Research doet onderzoek om bitumen in Nederlands asfalt op grote schaal te vervangen door de natuurlijke bindstof lignine. Een van de voordelen van lignine in plaats van bitumen in asfalt is dat de CO:-uitstoot daarmee fors omlaag gaat en het broeikasgas voor lange tijd wordt vastgehouden.A development in the field of asphalt is so-called bio-asphalt. Wageningen Food & Biobased Research is conducting research to replace bitumen in Dutch asphalt on a large scale with the natural binding agent lignin. One of the advantages of lignin instead of bitumen in asphalt is that the CO: emissions are significantly reduced and the greenhouse gas is retained for a long time.

Daarnaast is er sprake van een mestoverschot en ook van verwerkingsproblematiek voor zuiveringsslib en een stagnerende afzet van verwerking van bermmaaisel en GFT afval, waarbij bovendien de vraag naar bitumen wereldwijd fors toeneemt. Tegelijkertijd dalen zowel de beschikbaarheid als de kwaliteit van fossiel bitumen, doordat olieraffinaderijen het steeds minder produceren. Er worden in de kraakinstallaties meer waardevolle stoffen uit de ruwe olie gehaald dan bitumen.In addition, there is a manure surplus as well as processing problems for sewage sludge and stagnating sales of processing roadside clippings and organic waste, with the demand for bitumen increasing sharply worldwide. At the same time, both the availability and quality of fossil bitumen are declining as oil refineries are producing less and less of it. More valuable substances are extracted from the crude oil in the cracking installations than bitumen.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal waarbij een of meer productstromen worden verkregen die als grondstof voor asfalt kunnen worden toegepast.An object of the present invention is to provide a method for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment, whereby one or more product streams are obtained that can be used as raw material for asphalt.

Nog een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal waarbij de procesomstandigheden zodanig worden ingesteld dat een of meer productstromen met de gewenste eigenschappen worden verkregen.Another object of the present invention is to provide a process for treating an organic feedstock under high pressure and temperature in an aqueous environment wherein the process conditions are adjusted to obtain one or more product streams having the desired properties.

Nog een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal, waarbij de werkwijze zodanig wordt uitgevoerd dat een breed gebied van organische (rest)materialen nuttig kan worden hergebruikt.Another object of the present invention is to provide a method for treating an organic starting material under high pressure and temperature in an aqueous environment, wherein the method is carried out in such a way that a wide range of organic (residual) materials can be usefully recycled. .

De onderhavige uitvinding heeft aldus betrekking op een werkwijze voor het onder hoge druk en temperatuur in een waterige omgeving behandelen van een organisch uitgangsmateriaal voor het verkrijgen van een of meer productstromen, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: i) het verschaffen van een organisch uitgangsmateriaal, ii) het aan een reactor toevoeren van het organisch uitgangsmateriaal volgens i), iii) het verwarmen van de inhoud van de reactor tot een temperatuur T1, iv) het instellen van de druk van de reactor op een absolute waarde P1, v) het handhaven van de inhoud van de reactor op temperatuur T1 en druk P1, en vi) het uit de reactor wegnemen van een of meer productstromen, waarbij T1 ten minste 220 °C en ten hoogste 330 °C, P1 ten minste 50 en ten hoogste 240 bar bedraagt, en stap v) wordt uitgevoerd gedurende een periode van ten minste 5 minuten en ten hoogste 120 minuten.The present invention thus relates to a process for treating an organic feedstock under high pressure and temperature in an aqueous environment to obtain one or more product streams, the process comprising the steps of: i) providing an organic feedstock ii) feeding the organic starting material according to i), iii) heating the contents of the reactor to a temperature T1, iv) setting the pressure of the reactor to an absolute value P1, v) maintaining the contents of the reactor at temperature T1 and pressure P1, and (vi) withdrawing from the reactor one or more product streams, where T1 is at least 220 °C and at most 330 °C, P1 at least 50 and at most 240 bar, and step v) is carried out for a period of at least 5 minutes and at most 120 minutes.

Onder toepassing vaneen dergelijke werkwijze wordt aan een of meer doelstellingen voldaan. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat onder toepassing van specifieke procescondities, waarbij natte organische reststromen, of mengsels daarvan, worden onderworpen aan een proces waarbij uitgangsmaterialen worden gekraakt tot kortere ketens, een waardevol product kan worden geproduceerd, in het bijzonder een harde bitumen die, qua eigenschappen, overeenkomt met de hardere fossiele bitumen die gekarakteriseerd worden door een penetratiewaarde, verwerkingspunt en die bijvoorbeeld in de asfalt- en dakbedekkingsindustrie wordt toegepast als bindmiddel.Using such a method, one or more objectives are met. The present inventors have found that by applying specific process conditions, in which wet organic residual streams, or mixtures thereof, are subjected to a process in which starting materials are cracked into shorter chains, a valuable product can be produced, in particular a hard bitumen which, in terms of properties, corresponds to the harder fossil bitumen that is characterized by a penetration value, processing point and which is used, for example, as a binding agent in the asphalt and roofing industry.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze bezit temperatuur T1 een waarde van ten minste 240 °C en een waarde van ten hoogste 310 °C.In an embodiment of the present method, temperature T1 has a value of at least 240°C and a value of at most 310°C.

De onderhavige uitvinders hebben vastgesteld dat wanneer in stap iii) een temperatuurgebied wordt toegepast dat buiten het gewenste gebied ligt, te weten een temperatuurgebied van ten minste 220 °C en ten hoogste 330 °C, een eindproduct wordt verkregen dat niet aan de beoogde eigenschappen voldoet.The present inventors have found that when in step iii) a temperature range is used which is outside the desired range, i.e. a temperature range of at least 220°C and at most 330°C, a final product is obtained which does not meet the intended properties. .

Indien bijvoorbeeld voor stap iii) een temperatuur lager dan 220 °C wordt toegepast, dan wordt een bitumen als productstroom verkregen die als te zacht wordt omschreven, te weten een te laag verwekingspunt en te hoge naaldpenetratie.If, for example, a temperature lower than 220°C is used for step iii), then a bitumen product stream is obtained which is described as too soft, i.e. too low a softening point and too high a needle penetration.

Indien bijvoorbeeld voor stap iii) een temperatuur hoger dan 330 °C wordt toegepast, dan wordt een bitumen als productstroom verkregen die als te hard wordt omschreven, te weten een te hoog verwekingspunt en te lage penetratiewaarde.If, for example, a temperature higher than 330°C is used for step iii), then a bitumen as product flow is obtained which is described as too hard, i.e. too high a softening point and too low a penetration value.

De naaldpenetratie wordt gemeten volgens EN 1426. De meting van het verwekings punt vindt plaats volgens EN 1427. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze bedraagt de waarde van P1 ten minste 100 bar, bij voorkeur ten minste 150 bar en ten hoogste 210 bar.The needle penetration is measured according to EN 1426. The softening point is measured according to EN 1427. In an embodiment of the present method, the value of P1 is at least 100 bar, preferably at least 150 bar and at most 210 bar.

Indien bijvoorbeeld voor stap iv) een druk lager dan 50 wordt toegepast, dan wordt een bitumen als productstroom verkregen die als te zacht wordt omschreven, te weten een te laag verwekingspunt en te hoge naaldpenetratie.If, for example, a pressure lower than 50 is used for step iv), then a bitumen as product stream is obtained which is described as too soft, i.e. too low a softening point and too high a needle penetration.

De naaldpenetratie wordt gemeten volgens EN 1426. De meting van het verwekingspunt vindt plaats volgens EN 1427. Indien bijvoorbeeld voor stap iv) een druk hoger dan 240 bar wordt toegepast, dan wordt een bitumen als productstroom verkregen die als te hard wordt omschreven, te weten een te hoog verwekingspunt en te lage penetratiewaarde.The needle penetration is measured in accordance with EN 1426. The softening point is measured in accordance with EN 1427. If, for example, for step iv) a pressure higher than 240 bar is used, then a bitumen as product flow is obtained that is described as too hard, i.e. too high a softening point and too low a penetration value.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze wordt het verwarmen volgens stap iii) zodanig uitgevoerd dat de gemiddelde snelheid waarmee de inhoud van de reactor stijgt naar temperatuur T1 ten minste 50 °C/uur en ten hoogste 400 °C/uur bedraagt, bij voorkeur dat het verwarmen volgens stap iii) zodanig wordt uitgevoerd dat de gemiddelde snelheid waarmee de inhoud van de reactor stijgt naar temperatuur T1 ten minste 100 °C/uur, bij voorkeur ten minste 140 °C/uur en ten hoogste 300 °C/uur, in het bijzonder ten hoogste 200 °C/uur bedraagt. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat wanneer de opwarmfase wordt uitgevoerd met een snelheid lager dan 50 °C per uur en waarbij de temperatuur van de inhoud van de reactor uiteindelijk niet boven de 220 °C uit komt, dan wordt een bitumen als 5 productstroom verkregen die te zacht is, te weten een te laag verwekingspunt en een te hoge naaldpenetratie.In an embodiment of the present process, the heating according to step iii) is carried out such that the average rate at which the contents of the reactor rise to temperature T1 is at least 50°C/hour and at most 400°C/hour, preferably that the heating according to step iii) is carried out such that the average rate at which the contents of the reactor rise to temperature T1 is at least 100°C/hr, preferably at least 140°C/hr and at most 300°C/hr, in in particular is at most 200°C/hour. The present inventors have found that when the heating-up phase is carried out at a rate of less than 50°C per hour and where the temperature of the reactor contents does not ultimately exceed 220°C, a bitumen product stream is obtained which is is too soft, i.e. too low a softening point and too high a needle penetration.

Als de temperatuur van de inhoud van de reactor boven een waarde van 330°C uitkomt of wanneer de opwarmfase met een snelheid groter dan 400 °C/uur wordt uitgevoerd en het temperatuurverschil tussen de inhoud van de reactor en de temperatuur van de wand van de reactor groter is dan 200 °C, dan wordt de opbrengst aan bitumen te laag en de aldus verkregen bitumen zijn als te hard te kwalificeren, te weten een te hoog verwekingspunt en te lage penetratiewaarde. De naaldpenetratie wordt gemeten volgens EN 14268. De meting van het verwekingspunt vindt plaats volgens EN 1427. In geval van een te hoge verwarmingssnelheid, te weten groter dan 400 °C per uur, c.q. een te hoge eindtemperatuur, te weten hoger dan 330 °C, ontstaat ook vervuiling door verkoling aan de binnenzijde van de reactor, waardoor het proces niet onder de juiste condities verloopt.If the temperature of the contents of the reactor exceeds 330°C or if the heating phase is carried out at a rate greater than 400°C/hour and the temperature difference between the contents of the reactor and the temperature of the wall of the If the reactor is greater than 200 °C, the yield of bitumen becomes too low and the bitumen thus obtained can be qualified as too hard, i.e. a softening point that is too high and a penetration value that is too low. The needle penetration is measured in accordance with EN 14268. The softening point is measured in accordance with EN 1427. In the event of a heating rate that is too high, i.e. greater than 400 °C per hour, or an end temperature that is too high, i.e. greater than 330 °C , pollution is also caused by charring on the inside of the reactor, as a result of which the process does not run under the right conditions.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze worden de een of meer productstromen van vi) aan een aanvullende stap vii} onderworpen, welke stap vii) omvat het scheiden van een of meer productstromen van vi) in een of meer substromen. Als mogelijke scheidingstechnieken worden bezinken, decanteren, centrifugeren en/of filtratie genoemd. In het algemeen wordt een waterige slurry met kooldeeltjes als een productstroom na het uitvoeren van de onderhavige werkwijze verkregen. Ook wordt als productstroom een gasstroom verkregen.In an embodiment of the present method, the one or more product streams from vi) are subjected to an additional step vii), which step vii) comprises separating one or more product streams from vi) into one or more substreams. Settling, decantation, centrifugation and/or filtration are mentioned as possible separation techniques. In general, an aqueous slurry containing coal particles is obtained as a product stream after carrying out the present process. A gas stream is also obtained as product stream.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze wordt uit de slurry een koolstof bevattende productstroom volgens stap vi) verkregen, en die koolstof bevattende productstroom wordt eventueel in een aanvullende stap vii) van water ontdaan. Na het verwijderen van een bepaalde hoeveelheid water wordt aldus een koolstofrijke substroom verkregen. Het verwijderen van water kan bijvoorbeeld plaatsvinden door middel van drogen, zoals het toevoeren van een geforceerde koude of warme luchtstroom. Ook andere, voor een deskundige op dit gebied gebruikelijke methoden kunnen worden toegepast.In an embodiment of the present process, a carbon-containing product stream according to step vi) is obtained from the slurry, and that carbon-containing product stream is optionally dewatered in an additional step vii). After removing a certain amount of water, a carbon-rich substream is thus obtained. The removal of water can for instance take place by means of drying, such as the supply of a forced cold or warm air flow. Other methods, which are usual for a person skilled in the art, can also be used.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze bedraagt het watergehalte van de na stap vii) gevormde koolstofrijke substroom ten hoogste 20 gew.%, bij voorkeur ten hoogste 10 gew.%, op basis van het totaal gewicht van de koolstofrijke substroom die na het eventueel verwijderen van water is verkregen.In an embodiment of the present process, the water content of the carbon-rich substream formed after step vii) is at most 20 wt.%, preferably at most 10 wt.%, based on the total weight of the carbon-rich substream which, after optional removal of water is obtained.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze wordt de koolstofrijke substroom onderworpen aan behandeling voor het uit de koolstofrijke substroom terugwinnen van een bitumen bevattende stroom.In one embodiment of the present process, the carbon-rich substream is subjected to treatment to recover a bitumen-containing stream from the carbon-rich substream.

Als een geschikte methode voor het uit de eerder ontwaterde stroom terugwinnen van het beoogde product, te weten bitumen, kan extractie worden genoemd.As a suitable method for recovering the target product, i.e. bitumen, from the previously dewatered stream, extraction can be mentioned.

Een uitvoeringsvorm van extractie omvat de toepassing van een mengsel van aceton en tolueen als extractievloeistof, bijvoorbeeld in een verhouding van 30-70 gew.% aceton en 70-30 gew.% tolueen.An embodiment of extraction involves the use of a mixture of acetone and toluene as the extraction liquid, for example in a ratio of 30-70 wt% acetone and 70-30 wt% toluene.

Ook andere, voor een deskundige op dit gebied gebruikelijke extractievloeistoffen kunnen worden toegepast.Other extraction liquids which are customary for a person skilled in the art can also be used.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze voldoet de bitumen bevattende stroom ten minste aan een eigenschap, gekozen uit de groep van een verwekingspunt tussen de 30 en 57,5 °C en een naaldpenetratie van 20 tot 100 x 0,1 mm, of een combinatie van beide eigenschappen, waarbij de naaldpenetratie is gemeten volgens EN 1426 en de meting van het verwekingspunt plaatsvindt volgens EN 1427. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze wordt in stap i) een organisch uitgangsmateriaal toegepast dat een droge stofgehalte bezit van ten minste 15 gew.% en ten hoogste 30 gew. %, bij voorkeur ten minste 20 gew.% en ten hoogste 25 gew.%, op basis van het totaalgewicht van het organisch uitgangsmateriaal.In an embodiment of the present method, the bitumen-containing stream has at least one property selected from the group consisting of a softening point between 30 and 57.5°C and a needle penetration of 20 to 100 x 0.1 mm, or a combination of both properties, the needle penetration being measured in accordance with EN 1426 and the softening point measurement taking place in accordance with EN 1427. In an embodiment of the present method, in step i) an organic starting material is used which has a dry matter content of at least 15 wt. % and at most 30 wt. %, preferably at least 20 wt. % and at most 25 wt. %, based on the total weight of the organic starting material.

Indien het organisch uitgangsmateriaal een te laag vochtgehalte bezit, dan is het wenselijk dat voor de aanvang van het onderhavig proces het droge stof gehalte wordt bijgesteld zodat dit tussen de 15 gew.% en 30 gew.% ligt.If the organic starting material has too low a moisture content, then it is desirable that the dry matter content is adjusted before the start of the present process so that it is between 15 wt.% and 30 wt.%.

De onderhavige uitvinders hebben vastgesteld dat wanneer het vochtgehalte te laag is er sprake is onvoldoende warmteoverdracht in de reactor.The present inventors have found that when the moisture content is too low, there is insufficient heat transfer in the reactor.

In een uitvoeringsvorm waarbij het organisch uitgangsmateriaal een te hoog droge stofgehalte bezit, te weten hoger dan 30 gew.%, dan zal de opbrengst aan bitumen worden verlaagd.In an embodiment in which the organic starting material has too high a dry matter content, i.e. higher than 30% by weight, the yield of bitumen will be reduced.

Daarnaast hebben de onderhavige uitvinders geconstateerd dat het verwekingspunt van de bitumen te hoog is, te weten hoger dan 55 a 60 °C.In addition, the present inventors have found that the softening point of the bitumen is too high, i.e. higher than 55 to 60°C.

Indien het organisch uitgangsmateriaal een te hoog vochtgehalte bezit, dan zal het verwekingspunt van de uiteindelijk verkregen bitumen te laag zijn, te weten beneden een waarde van 30 °C zijn.If the organic starting material has too high a moisture content, then the softening point of the bitumen ultimately obtained will be too low, ie below a value of 30°C.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze wordt het organisch uitgangsmateriaal, zoals toegepast in stap i), gekozen uit de groep bestaande uit gras, champost, papier en cellulose houdende reststromen, al of niet vergist zuiveringsslib, dierlijke mest, groente-, fruit -en tuinafval, compost verkregen uit groente-, fruit- en tuinafval, digestaat van runder-, varkens- en kippenmest, of een of meer combinaties hiervan.In an embodiment of the present method, the organic starting material, as applied in step i), is selected from the group consisting of grass, mushroom compost, paper and cellulosic residual flows, fermented or non-fermented sewage sludge, animal manure, vegetables, fruit and vegetables. garden waste, compost obtained from vegetable, fruit and garden waste, digestate from cattle, pig and chicken manure, or one or more combinations thereof.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze bedraagt het as- gehalte (minerale gehalte), bepaald bij 815 °C, in de droge stof van het organisch uitgangsmateriaal ten hoogste 70 gew.%, bij voorkeur ten hoogste 50 gew.% en in het bijzonder ten hoogste 30 gew.% bedragen.In an embodiment of the present method, the ash content (mineral content), determined at 815°C, in the dry matter of the organic starting material is at most 70 wt.%, preferably at most 50 wt.% and in particular at most 30% by weight.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op bitumen, verkregen via de onderhavige werkwijze zoals hiervoor omschreven. De onderhavige bitumen voldoet ten minste aan een eigenschap, gekozen uit de groep van een verwekingspunt tussen de 30 en 57,5 °C en een naaldpenetratie van 20 tot 100 x 0,1 mm, of een combinatie van beide eigenschappen, waarbij de naaldpenetratie is gemeten volgens EN 1426 en de meting van het verwekingspunt plaatsvindt volgens EN 1427.The present invention also relates to bitumen obtained by the present process as described above. The present bitumen satisfies at least one property selected from the group consisting of a softening point between 30 and 57.5°C and a needle penetration of 20 to 100 x 0.1 mm, or a combination of both properties, wherein the needle penetration is measured according to EN 1426 and the softening point measured according to EN 1427.

In een uitvoeringsvorm bezit de onderhavige bitumen een visco- elastische karakteristiek G* als functie van de temperatuur, waarbij de waarde voor G* varieert tussen 1x10% - 1x108 Pa bij 20 °C en tussen1 en 1x10* Pa bij 80 °C.In one embodiment, the present bitumen has a viscoelastic characteristic G* as a function of temperature, the value for G* varying between 1x10% - 1x108 Pa at 20°C and between 1 and 1x10* Pa at 80°C.

De onderhavige uitvinding wordt hierna aan de hand van een aantal voorbeelden nader toegelicht, welke voorbeelden in geen geval als beperkend op de beschermingsomvang moeten worden beschouwd.The present invention is further elucidated below on the basis of a number of examples, which examples should in no way be regarded as limiting the scope of protection.

Figuur 1 toont een grafisch weergave van het verwekingspunt als functie van de naaldpenetratie, voor de parameter droge stof.Figure 1 shows a graphical representation of the softening point as a function of the needle penetration, for the dry matter parameter.

Figuur 2 toont een grafisch weergave van het verwekingspunt als functie van de naaldpenetratie, voor de parameter temperatuur.Figure 2 shows a graphical representation of the softening point as a function of the needle penetration, for the temperature parameter.

Figuur 3 toont een schematische opstelling van een batch reactor.Figure 3 shows a schematic arrangement of a batch reactor.

Figuur 4 toont een schematische opstelling van een continu reactor.Figure 4 shows a schematic arrangement of a continuous reactor.

In figuur 1 is duidelijk waarneembaar welke waarden voor droge stof de voorkeur verdienen wanneer een specifiek gebied voor verwekingspunt {horizontale as) en naaldpenetratie (verticale as) voor de procesvoering wordt gekozen om een gewenste bitumen te produceren. De getallen in de grafiek hebben betrekking op de commerciële kwaliteit van de bitumen. Aldus betekent 70-100 bijvoorbeeld dat de naaldpenetratie van deze commerciële bitumen tussen de 70 en 100 x 0,1 mm ligt. Het is dus duidelijk dat de onderhavige bitumen, te weten de bitumen verkregen met de onderhavige werkwijze, in deze vakjes vallen. De onderhavige bitumen zijn dus vergelijkbaar met commerciële grades 70/100, 50/70, 30/45 en 20/30, maar niet met 160/220.Figure 1 clearly shows which values for dry matter are preferable when a specific area for softening point (horizontal axis) and needle penetration (vertical axis) is chosen for the process operation in order to produce a desired bitumen. The numbers in the graph refer to the commercial quality of the bitumen. Thus, for example, 70-100 means that the needle penetration of this commercial bitumen is between 70 and 100 x 0.1 mm. It is thus clear that the present bitumen, i.e. the bitumen obtained by the present method, fall into these wells. The present bitumen is thus comparable to commercial grades 70/100, 50/70, 30/45 and 20/30, but not to 160/220.

In figuur 2 is duidelijk waarneembaar welke waarden voor temperatuur van de inhoud van de reactor de voorkeur verdienen wanneer een specifiek gebeid voor verwekingspunt (horizontale as) en naaldpenetratie (verticale as) voor de procesvoering wordt gekozen om een gewenste bitumen te produceren.Figure 2 clearly shows which values for temperature of the reactor contents are preferable when a specific area for softening point (horizontal axis) and needle penetration (vertical axis) is chosen for the process operation to produce a desired bitumen.

Tijdens het batch proces 10, zoals getoond in figuur 3, wordt de inhoud 2 van reactor 3 gedurende een bepaalde tijdsperiode op een stabiele temperatuur (T1) gehouden. Deze temperatuur (T1) ligt in een gebied van 220 tot 330 °C. De temperatuur wordt op een dusdanige wijze geregeld dat de absolute druk (P1) zich bevindt tussen 50 en 240 bar. De reactor wordt verwarmd, bijvoorbeeld elektrisch, met thermische olie, met stoom of een andere bron, bijvoorbeeld met een buitenmantel 2. Na afloop van het batch proces wordt de inhoud 2 van reactor 3, te weten een slurry, bestaande uit kool (met daarin de bitumen) en water, uit reactor 3 verwijderd. Het gas dat ontstaat tijdens het proces, kan eerst worden afgelaten.During the batch process 10, as shown in figure 3, the contents 2 of reactor 3 are kept at a stable temperature (T1) for a certain period of time. This temperature (T1) is in a range from 220 to 330 °C. The temperature is controlled in such a way that the absolute pressure (P1) is between 50 and 240 bar. The reactor is heated, for example electrically, with thermal oil, with steam or another source, for example with an outer jacket 2. After completion of the batch process, the contents 2 of reactor 3, i.e. a slurry, consisting of coal (containing the bitumen) and water, removed from reactor 3. The gas that is created during the process can first be vented.

Figuur 4 geeft een continu proces 20 weer, waarbij een continu gevoede buisreactor 28 is getoond. Reactor 28 wordt met grondstof 21 gevoed en middels een aantal warmtewisselaars 22, 23 en 24 verwarmd. Hierbij kan gebruik gemaakt worden van meerdere warmtewisselaars: bijvoorbeeld warmtewisselaar 22 kan gebruik maken van een laag temperatuur medium, bijvoorbeeld zoals restwarmte het proces, warmtewisselaar 23 kan gebruikmaken van de teruggewonnen warmte uit de slurry 28 uit reactor 28 en warmtewisselaar 24 kan extra warmte inbrengen middels thermische olie, stoom, elektriciteit of een ander medium. De aldus voorverwarmde grondstofstroom 25 wordt in reactor 28b geleid en wordt als slurry 29 daaraan onttrokken.Figure 4 depicts a continuous process 20, showing a continuously fed tubular reactor 28. FIG. Reactor 28 is fed with raw material 21 and heated by means of a number of heat exchangers 22, 23 and 24. Use can be made here of several heat exchangers: for example heat exchanger 22 can make use of a low temperature medium, for example such as residual heat for the process, heat exchanger 23 can use the recovered heat from the slurry 28 from reactor 28 and heat exchanger 24 can introduce extra heat by means of thermal oil, steam, electricity or other medium. The raw material stream 25 thus preheated is fed into reactor 28b and is withdrawn therefrom as slurry 29.

Voor een continu proces (zie figuur 4), geldt dat het wenselijk is dat de procescondities zoals temperatuur (T1), temperatuurverschillen tussen T1 en T2, diameter D1 en druk P1 zich in het zelfde gebied bevinden als voor het batch proces zoals getoond in figuur 3. Lengte L1 en Diameter D1 dienen dusdanig gekozen te zijn dat gedurende de verblijftijd de inhoud 26 van reactor 28 op een stabiele temperatuur (T1) gehouden kan worden, bijvoorbeeld via een uitwendige mantel 27.For a continuous process (see figure 4), it is desirable that the process conditions such as temperature (T1), temperature differences between T1 and T2, diameter D1 and pressure P1 are in the same range as for the batch process as shown in figure 3. Length L1 and Diameter D1 should be chosen such that during the residence time the contents 26 of reactor 28 can be kept at a stable temperature (T1), for instance via an outer jacket 27.

Voorbeelden In een batchreactor, zoals schematisch getoond in figuur 1, werd een hoeveelheid organisch uitgangsmateriaal overgebracht en vervolgens werd de batchreactor met een bepaald opwarmsnelheid verwarmd tot de boogde eindtemperatuur. Nadat de druk was ingesteld werd de reactor gedurende een bepaald periode op die temperatuur en druk gehandhaafd. Na afloop van het batch proces werd de waterige slurry, bestaande uit kool (met daarin de bitumen) en water, uit de reactor verwijderd. Het gas dat tijdens het proces ontstond werd afgelaten. De uit de reactor verkregen productstroom werd met behulp van een extractievloeistof bestaande uit een 50-50 mengsel met een mengsel van aceton en tolueen. Van het geëxtraheerde product, de bitumen, werden naaldpenetratie (volgens EN 1426) en het verwekingspunt (volgens EN 1427) gemeten.Examples In a batch reactor, as schematically shown in Figure 1, an amount of organic starting material was transferred and then the batch reactor was heated to the arc final temperature at a certain heating rate. After the pressure was set, the reactor was maintained at that temperature and pressure for a period of time. At the end of the batch process, the aqueous slurry, consisting of coal (containing the bitumen) and water, was removed from the reactor. The gas created during the process was vented. The product stream obtained from the reactor was extracted using an extraction liquid consisting of a 50-50 mixture with a mixture of acetone and toluene. Of the extracted product, the bitumen, needle penetration (according to EN 1426) and softening point (according to EN 1427) were measured.

Van deze experimenten X1-X7 worden de resultaten in onderstaande tabel samengevat. In de tabel hebben de in de tweede kolom toegepaste organische uitgangsmaterialen de volgende betekenis: V= varkensmest, VV= oude varkensmest, S=zuiveringsslib en K=pluimveemest.The results of these experiments X1-X7 are summarized in the table below. In the table, the organic starting materials used in the second column have the following meaning: V= pig manure, VV= old pig manure, S= sewage sludge and K=poultry manure.

Tabel | | opwarmeneiheid Tmax | ; | Proef grondstof. EMIT Ke Prax Varblijftijd | Verwakingsemp ; Penetratie) 0 Va 66 EE eo Ke DMB WV 57 278 54 30 35 BSC | 9 X5 | K 9 144 275 ; i054 30 74 | 38 | 2 TRE Ty ea TTT TTT me Uit de tabel is waarneembaar dat de bitumen verkregen met varkensmest (proeven X1, X2, X4 en X5) zowel voldoen aan de gewenste waarden voor verwekingspunt (volgens EN 1427) als voor naaldpenetratie (volgens EN 1426). Voor de bitumen verkregen uit oude varkensmest is de waarde voor het verwekingspunt (volgens EN 1427) acceptabel en de waarde voor naaldpenetratie (volgens EN 1426) is hoog. Voor de bitumen verkregen uit pluimveemest is de waarde voor het verwekingspunt (volgens EN 1427) hoog en de waarde voor naaldpenetratieTable | | heating capacity Tmax | ; | Try raw material. EMIT Ke Prax Varstay time | wake-up temp ; Penetration) 0 Va 66 EE eo Ke DMB WV 57 278 54 30 35 BSC | 9 X5 | K 9 144 275 ; i054 30 74 | 38 | 2 TRE Ty ea TTT TTT me It can be seen from the table that the bitumen obtained with pig manure (tests X1, X2, X4 and X5) meet the desired values for softening point (according to EN 1427) as well as for needle penetration (according to EN 1426). For the bitumen obtained from old pig manure, the softening point value (according to EN 1427) is acceptable and the needle penetration value (according to EN 1426) is high. For the bitumen obtained from poultry manure, the softening point value (according to EN 1427) is high and the needle penetration value is

(volgens EN 1426) is acceptabel.(according to EN 1426) is acceptable.

Voor de bitumen verkregen uit zuiveringsslib is de waarde voor het verwekingspunt (volgens EN 1427) acceptabel en de waarde voor naaldpenetratie (volgens EN 1426) is hoog.For the bitumen obtained from sewage sludge, the softening point value (according to EN 1427) is acceptable and the needle penetration value (according to EN 1426) is high.

Claims

CONCLUSIONS

A process for treating an organic feedstock under high pressure and temperature in an aqueous environment to obtain one or more product streams, which process comprises the steps of: i) providing an organic feedstock, ii) feeding a reactor supplying the organic starting material according to i), iii} heating the contents of the reactor to a temperature T1, iv) setting the pressure of the reactor to an absolute value P1, v) maintaining the contents of the reactor at temperature T1 and pressure P1, and vi) removing one or more product streams from the reactor, where T1 is at least 220 °C and at most 330 °C, P1 is at least 50 and at most 240 bar, and step v) is performed for a period of at least 5 minutes and not more than 120 minutes.

Method according to claim 1, characterized in that T 1 is at least 240°C and at most 310°C.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that P1 is at least 100, preferably at least 150 and at most 210 bar.

Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heating according to step iii) is carried out such that the average rate at which the contents of the reactor rise to temperature T1 is at least 50°C/hour and at most 400°C/hr.

Process according to claim 4, characterized in that the heating according to step iii) is carried out such that the average rate at which the contents of the reactor rise to temperature T1 is at least 100°C/hour, in particular at least 140°C. C/hour and not more than 300°C/hour, in particular not more than 200°C/hour.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the one or more product streams from vi) are subjected to an additional step vii), which step vii) comprises separating one or more product streams from vi) into one or more substreams.

Process according to claim 6, characterized in that a carbon-containing product stream according to vi) is optionally dewatered in step vii) to form a carbon-rich substream.

Process according to claim 7, characterized in that the water content of the carbon-rich substream formed after step vii) is at most 20 wt.%, preferably at most 10 wt.%, based on the total weight of the carbon-rich substream. .

Method according to one or more of claims 7-8, characterized in that the carbon-rich substream is subjected to treatment for recovering a bitumen-containing stream from the carbon-rich substream.

A method according to claim 9, characterized in that the bitumen-containing stream has at least one property selected from the group consisting of a softening point between 30 and 57.5°C and a needle penetration of 20 to 100 x 0.1 mm, or a combination of both properties, with the needle penetration measured according to EN 1426 and the softening point measured according to EN 1427.

Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the organic starting material, as used in step i), has a dry matter content of at least 15% by weight and at most 30% by weight, preferably at least 20% by weight and at most 25% by weight, based on the total weight of the organic starting material used in step i).

12. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the organic starting material, as applied in step i), is selected from the group consisting of grass, mushroom compost, paper and cellulosic residual flows, fermented or non-fermented sewage sludge. , animal manure, vegetable, fruit and garden waste, compost obtained from vegetable, fruit and garden waste, digestate from cattle, pig and chicken manure, or one or more combinations thereof.

Bitumen, obtained via a method as defined in one or more of the preceding claims, characterized in that the bitumen has at least one property selected from the group consisting of a softening point between 30 and 57.5°C and a needle penetration of 20 to 100 x 0.1 mm, or a combination of both properties, where the needle penetration is measured according to EN 1428 and the softening point measurement is according to EN 1427.

Bitumen according to claim 13, characterized in that the bitumen has a viscoelastic characteristic G* as a function of temperature, the value for G* varying between 1x10* - 1x103 Pa at 20°C and between 1 and 1x10* Pa at 80 °C.