RU2688620C2 - Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes - Google Patents
Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688620C2 RU2688620C2 RU2017137404A RU2017137404A RU2688620C2 RU 2688620 C2 RU2688620 C2 RU 2688620C2 RU 2017137404 A RU2017137404 A RU 2017137404A RU 2017137404 A RU2017137404 A RU 2017137404A RU 2688620 C2 RU2688620 C2 RU 2688620C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- reactor
- catalyst
- acid
- biomass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 14
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 abstract description 3
- -1 shale Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 abstract 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O oxonium Chemical compound [OH3+] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016876 Fe(NH4)2(SO4)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021576 Iron(III) bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K aluminium bromide Chemical compound Br[Al](Br)Br PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- FEONEKOZSGPOFN-UHFFFAOYSA-K tribromoiron Chemical compound Br[Fe](Br)Br FEONEKOZSGPOFN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- 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
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки органического сырья, например древесины, торфа, сланцев, угля, промышленных и бытовых отходов, содержащих органические составляющие, отходов растениеводства, животноводства и т.п., и может найти применение в химической, лесо- и нефтеперерабатывающих отраслях, коммунальном, сельском хозяйстве и других отраслях промышленности методом гидротермальной карбонизации.The invention relates to the field of processing of organic raw materials, such as wood, peat, shale, coal, industrial and household waste containing organic components, crop waste, animal husbandry, etc., and can be used in the chemical, forestry and oil refining industries, municipal , agriculture and other industries by the method of hydrothermal carbonization.
Процесс гидротермальной карбонизации начинается с подготовки биомассы: из нее удаляют механические примеси (песок, камни и т.п.), затем измельчают и смачивают. Далее биомассу отправляют в реактор (реторту), в котором при помощи пара создается давление 10-25 бар и температура 180-220°С.The process of hydrothermal carbonization begins with the preparation of biomass: mechanical impurities (sand, stones, etc.) are removed from it, then crushed and moistened. Next, the biomass is sent to the reactor (retort), in which with the help of steam a pressure of 10-25 bar and a temperature of 180-220 ° C are created.
В ходе реакции образуются гидроксоний (гидроксоний, оксоний, гидроний) Н3O+ (комплексный ион, соединение протона с молекулой воды), которые снижают рН реакционной смеси до 5 и ниже. Этот процесс можно ускорить, добавив в реактор катализатор.During the reaction, hydroxonium (hydroxonium, oxonium, hydronium) H 3 O + (complex ion, compound of a proton with a water molecule) are formed, which reduce the pH of the reaction mixture to 5 and below. This process can be accelerated by adding a catalyst to the reactor.
В качестве катализатора могут быть использованы: 1) неорганические кислоты Бренстеда: HNO3, HCl;The following can be used as a catalyst: 1) Brønsted inorganic acids: HNO3, HCl;
2) органические кислоты Бренстеда: муравьиная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, NH4Cl;2) Bronsted organic acids: formic acid, acetic acid, citric acid, NH4Cl;
3) кислоты Льюиса, такие как, например, галогениды металлов: FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3;3) Lewis acids, such as, for example, metal halides: FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3;
4) общие галогениды и оксиды металлов: NaCl, FeO, Fe2O3, LiCl, [Fe(NH4)2(SO4)2]-6 H2O.4) common halides and oxides of metals: NaCl, FeO, Fe2O3, LiCl, [Fe (NH4) 2 (SO4) 2] -6 H2O.
Причем нужно учесть, что при низких рН большее количество углерода переходит в жидкую фазу. Реакция экзотермическая, то есть протекает с выделением энергии. Через 12 ч 90-99% углерода переходит в водную суспензию в виде пористых зерен карбонизата (C6H2O)N с размером пор от 8 до 20 нм.Moreover, it should be noted that at low pH a greater amount of carbon passes into the liquid phase. The reaction is exothermic, that is, proceeds with the release of energy. After 12 hours, 90-99% of carbon goes into an aqueous suspension in the form of porous carbonisate (C 6 H 2 O) N grains with a pore size of 8 to 20 nm.
Остальная часть углерода (от 1 до 10%) частично остается в жидкой фазе в виде водной суспензии, частично выбрасывается в атмосферу в виде углекислоты. Уравнение реакции в упрощенном виде можно записать в такой форме:The rest of the carbon (from 1 to 10%) partially remains in the liquid phase in the form of an aqueous suspension, is partially emitted into the atmosphere in the form of carbon dioxide. The reaction equation in a simplified form can be written in this form:
Реакцию можно остановить и раньше с получением при этом других промежуточных продуктов. К примеру, через 8 ч можно получить продукт, схожий по составу с торфом, а в течение первого часа - гидрофобные промежуточные продукты.The reaction can be stopped earlier with obtaining other intermediate products. For example, after 8 hours, you can get a product similar in composition to peat, and in the first hour - hydrophobic intermediate products.
Охлажденная угольная суспензия с помощью механического прессования обезвоживается до такого состояния, когда в ней остается 50-60% от исходного содержания воды. Большая часть сепарированной воды используется в последующих циклах производства. После механического обезвоживания продукт подлежит дальнейшей сушке до влажности, требуемой заказчиком; обычно это 5-25%.By means of mechanical pressing, the cooled coal suspension is dehydrated to such a state that 50-60% of the initial water content remains in it. Most of the separated water is used in subsequent production cycles. After mechanical dehydration, the product should be further dried to the moisture required by the customer; usually it is 5-25%.
Описанная технология гидротермальной карбонизации используется в той или иной степени в известных способах переработки органических отходов.The described technology of hydrothermal carbonization is used to one degree or another in the known methods of processing organic waste.
Известен способ термической переработки древесины (патент РФ №2083633, 24.11.1995, С10В 53/02). Способ включает предварительную сушку древесины и последующую термическую обработку в присутствии газообразного теплоносителя в непрерывном процессе с прохождением последовательно зон досушивания, пиролиза с образованием древесного угля, его прокалки и охлаждения при противоточной подаче охлаждающего агента, в качестве которого используют дымовые газы от полного сгорания топлива с содержанием в них кислорода 1,5-7,0%, при этом указанные газы после прохождения ими зоны охлаждения используют в качестве теплоносителя в зонах прокалки, пиролиза и подсушки.The known method of thermal processing of wood (RF patent No. 2083633, 11.24.1995, SW 53/02). The method includes pre-drying wood and subsequent heat treatment in the presence of gaseous coolant in a continuous process with the passage of successive drying zones, pyrolysis with the formation of charcoal, its calcining and cooling when countercurrently supplying a cooling agent, which is used as flue gases from complete combustion of fuel containing in them oxygen is 1.5-7.0%, while these gases after passing through the cooling zone are used as a coolant in the calcination zones, pi Roliza and drying.
Описанные выше способ являются низко производительными, требуют дополнительного топлива и не позволяют перерабатывать древесину с влажностью выше 25%.The method described above is of low productivity, requires additional fuel and does not allow to process wood with a moisture content above 25%.
Известен способ производства древесного угля и установка для производства древесного угля (патент РФ №2166527, 02.01.2000, С10В 53/02). Способ включает предварительную сушку сырья и последующую термическую обработку в присутствии газообразного теплоносителя в непрерывном процессе с прохождением последовательно зон сушки, пиролиза с образованием древесного угля и его прокалки. Применение газового теплоносителя в зоне пиролиза резко снижает концентрацию древесно-смоляных продуктов в парогазах термического разложения сырья, повышает их температуру и усложняет конденсационную систему выделения биомасел.A known method for the production of charcoal and installation for the production of charcoal (RF patent No. 2166527, 02.01.2000, SW 53/02). The method includes pre-drying of raw materials and subsequent heat treatment in the presence of gaseous coolant in a continuous process with the passage of successive zones of drying, pyrolysis with the formation of charcoal and its calcination. The use of gas coolant in the pyrolysis zone dramatically reduces the concentration of wood-resin products in the steam-gas thermal decomposition of raw materials, increases their temperature and complicates the condensation system of bio-oil extraction.
Известен также способ и устройство дегидратации биомассы вместе с жидкой водой при температурах свыше 100°°С (ЕР 1970431 А1) в котором биомассу при необходимости, подогревают и вводят с помощью насоса или шлюзового затвора в горизонтальный реактор под давлением, по которому ее перемещают с помощью шнекового транспортера. Реактор под давлением нагревается извне. Вступившую в реакцию биомассу выводят в конце реактора под давлением или с помощью насоса, или переходного шлюза. Недостатком этого технического решения является использование шнекового транспортера для того, чтобы передвигать содержимое реактора по трубообразному реактору. Из-за высоких температур шнек быстро изнашивается, и из-за высокого давления возникают трудности при изоляции от атмосферы.There is also known a method and device for the dehydration of biomass together with liquid water at temperatures above 100 ° C (EP 1970431 A1) in which the biomass, if necessary, is heated and injected by means of a pump or sluice gate into a horizontal pressure reactor, through which it is moved using screw conveyor. The reactor under pressure is heated from the outside. The reacted biomass is removed at the end of the reactor under pressure or by means of a pump or transitional lock. The disadvantage of this technical solution is the use of a screw conveyor in order to move the contents of the reactor through the tubular reactor. Due to the high temperatures, the auger wears out quickly, and because of the high pressure, difficulties arise in isolating from the atmosphere.
Наиболее близким по технологии к заявляемому объекту является способ гидротермальной карбонизации биоотходов путем размельчения и увлажнения исходного сырья, например древесной щепы, до концентрации воды в образовавшейся пульпе до 30 - 99%. Затем древесноводная пульпа с помощью насоса подается в реактор, где подвергается обработке при температуре 200°С и при давлении 20 бар. В реакторе биомасса без доступа воздуха и с добавлением катализатора дегидратируется и карбонизируется до CO2 и нейтрального биоугля. Биоуголь представляет собой биомассу, которую в дальнейшем высушивают и спрессовывают в топливные брикеты (agrocontech.ru/ru/news/06-february-…).The closest in technology to the claimed object is a method of hydrothermal carbonization of biowaste by crushing and moistening the raw materials, such as wood chips, to a concentration of water in the resulting pulp of up to 30 - 99%. Then the wood pulp is pumped to the reactor by means of a pump, where it is processed at a temperature of 200 ° C and at a pressure of 20 bar. In the reactor, biomass without air access and with the addition of a catalyst is dehydrated and carbonized to CO2 and neutral biochar. Biochar is a biomass, which is further dried and pressed into fuel briquettes (agrocontech.ru/ru/news/06-february-…).
Данный способ гидротермальной карбонизации органических отходов был выбран нами в качестве прототипа.This method of hydrothermal carbonization of organic waste was chosen as a prototype.
Недостатком способа, выбранного нами в качестве прототипа, является большой расход катализатора, который периодически вводится в реактор для обеспечения стабильной и эффективной его работы при длительном производстве биоугля.The disadvantage of the method chosen by us as a prototype is the high consumption of catalyst, which is periodically introduced into the reactor to ensure its stable and efficient operation during long-term production of biochar.
Целью изобретения является возможность использования, ранее недоступного для полноценной переработки большого количества исходного сырья посредством улучшения уровня техники передела, в частности, большого объема органического исходного сырья, с высоким содержанием воды, посредством гидротермальной карбонизации. При котором исходное сырье превращают посредством дегидратации и карбонизации, главным образом, в карбонизат, воду и CO2, т.е. в вспомогательные вещества и топливо с высокой потребительской ценностью, например, высокой теплотой сгорания и низким содержанием воды и золы.The aim of the invention is the possibility of using a previously inaccessible for full processing of a large amount of raw materials through improved redistribution of technology, in particular, a large amount of organic raw materials with high water content, through hydrothermal carbonization. In which the feedstock is converted by dehydration and carbonization, mainly into carbonized, water and CO 2 , i.e. in auxiliary substances and fuels with high consumer value, for example, high calorific value and low content of water and ash.
Технический результат изобретения выражается в расширении арсенала методов и технических средств гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья и органических отходов. Он достигается тем, что в способе гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья и органических отходов, предусматривающем размельчение и увлажнение исходного сырья с концентрацией воды в образовавшейся пульпе до 30-99% и последующей подачи образованной смеси с помощью насоса в реактор для обработки при температуре 200°С и давлении 20 бар без доступа воздуха и с добавлением катализатора до стадии карбонизации с образованием карбонизата, при обезвоживании исходного сырья выделенную жидкость под действием электродиализа разделяют на кислоту и воду, после чего кислоту. по линии обратной связи в качестве катализатора возвращают в реактор, а воду сливают.The technical result of the invention is expressed in the expansion of the arsenal of methods and technical means of hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste. It is achieved by the fact that in the method of hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste, which involves crushing and moistening the feedstock with a water concentration in the resulting pulp up to 30-99% and then feeding the formed mixture using a pump to the reactor for treatment at 200 ° C and pressure of 20 bar without air access and with the addition of a catalyst to the stage of carbonization with the formation of carbonizate; when the feedstock is dehydrated, the separated liquid under the action of electrodialysis is divided into acid and water, followed by acid. feedback line as a catalyst is returned to the reactor, and the water is drained.
Для осуществления предложенного способа используется устройство, блок схема которого приведена на рисунке.To implement the proposed method, a device is used, the block diagram of which is shown in the figure.
Из бака для сырья 1 с помощью насоса 19 сырье поступает в промежуточный бак 2. Клапан 9 перекрывается, из промежуточного бака 2 через насос 20 сырье, смешанное с кислотой, подаваемой из бака 3 через насос 21 подается в реактор 4. Клапан 12 перекрывается и в реакторе 4. происходит реакция карбонизации. Пар из реактора 4 сбрасывается через клапан 11 в паровой бак 25, который уравновешивает давление между реактором 4 и промежуточным баком 2 посредством открытия и закрытия клапана 10. Карбонизат из реактора 4 посредством насоса 22 подается в осушитель-брикетировщик 5. Клапан 15 перекрывается, лишняя влага стекает в установку электродиализа 6. Клапан 16 перекрывается, вода через клапан 18 сливается из установки электродиализа 6 через слив 7, а кислота подается через насос 24, клапан 14 в бак 3, откуда идет через насос 21, клапан 13 в промежуточный бак 2. Из осушителя-брикетировщика 5 через насос 23 готовый продукт сбрасывается в бак 8. Клапан 17 закрывается.From the tank for
Предложенный нами непрерывный способ гидротермальной карбонизации биомассы положительно отличается от всех известных способов производства карбонизата более высокой эффективностью за счет рециркуляцией катализаторов, отсутствием необходимости предварительной сушки биомассы, возможностью использования самых разных видов биомассы, включая низкокачественную, которая может быть утилизирована только методом компостирования, простотой обслуживания оборудования и низкими эксплуатационными расходами, высокой экологичностью технологии, предотвращающей загрязнение окружающей среды, возможностью использования смеси, состоящей из различных видов биомассы.The continuous hydrothermal carbonization of biomass offered by us positively differs from all known methods of carbonizate production by higher efficiency due to the recirculation of catalysts, the absence of the need for pre-drying of biomass, the possibility of using various types of biomass, including low-quality composting, ease of equipment maintenance. low operating costs, high environmental friendliness uu preventing environmental pollution, the ability to use a mixture of different types of biomass.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137404A RU2688620C2 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137404A RU2688620C2 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017137404A3 RU2017137404A3 (en) | 2019-04-25 |
| RU2017137404A RU2017137404A (en) | 2019-04-25 |
| RU2688620C2 true RU2688620C2 (en) | 2019-05-21 |
Family
ID=66321751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137404A RU2688620C2 (en) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688620C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761821C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью Специализированное монтажно-наладочное управление «Воскресенское» (ООО СМНУ "Воскресенское") | Reactor for steam-heat carbonisation of biomass |
| RU2773424C2 (en) * | 2020-06-25 | 2022-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью ООО НПО "КАРБОНСИНТЕЗ" | Method for hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113713771A (en) * | 2021-09-29 | 2021-11-30 | 长春工业大学 | Method for preparing adsorbing material and pentosan through biomass catalysis hydrothermal method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150029970A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 주식회사 이엔이티아이 | The development of the process as a improved HTC technology for energy-saving through a dewatering process and that the combination of devices |
| RU2563653C2 (en) * | 2010-03-24 | 2015-09-20 | Антакор Пте. Лтд. | Production of coal-water and device for processing of mix of solid and liquid components (versions) |
| EA022177B1 (en) * | 2009-04-01 | 2015-11-30 | Санкоуль Индустрис Гмбх | Method for hydrothermally carbonizing renewable raw materials and organic residual products |
| US20170283725A1 (en) * | 2006-12-28 | 2017-10-05 | Antacor Ltd. | Apparatus and system for producing solid fuel from biomass |
-
2017
- 2017-10-25 RU RU2017137404A patent/RU2688620C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170283725A1 (en) * | 2006-12-28 | 2017-10-05 | Antacor Ltd. | Apparatus and system for producing solid fuel from biomass |
| EA022177B1 (en) * | 2009-04-01 | 2015-11-30 | Санкоуль Индустрис Гмбх | Method for hydrothermally carbonizing renewable raw materials and organic residual products |
| RU2563653C2 (en) * | 2010-03-24 | 2015-09-20 | Антакор Пте. Лтд. | Production of coal-water and device for processing of mix of solid and liquid components (versions) |
| KR20150029970A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 주식회사 이엔이티아이 | The development of the process as a improved HTC technology for energy-saving through a dewatering process and that the combination of devices |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Агроконтек. Гидропонные системы и установки для производства кормов. Биоуголь. Дешевый способ получения природного топлива. Гидротермальная карбонизация [Электронный ресурс] URL: http://agrocontech.com/ru/news/06-february-2014-i183-biougol-toplivo-iz-selskoxoz, опубликовано - 06.02.2014]. * |
| Агроконтек. Гидропонные системы и установки для производства кормов. Биоуголь. Дешевый способ получения природного топлива. Гидротермальная карбонизация [Электронный ресурс] URL: http://agrocontech.com/ru/news/06-february-2014-i183-biougol-toplivo-iz-selskoxoz, опубликовано - 06.02.2014]. С.ПЕРЕДЕРИЙ. Биоэнергетика. Биоуголь - новое или хорошо забытое старое? Возрождение гидротермальной карбонизации биомассы в Европе. Ж. "ЛесПромИнформ", N 3 (101), 2014. Презентация: "Производство биоугля методом гидротермальной карбонизации из отходов деревообработки и другого органического материала", ООО "Альтернативные технологии", М., 2016, с. 1-21. * |
| Презентация: "Производство биоугля методом гидротермальной карбонизации из отходов деревообработки и другого органического материала", ООО "Альтернативные технологии", М., 2016, с. 1-21. * |
| С.ПЕРЕДЕРИЙ. Биоэнергетика. Биоуголь - новое или хорошо забытое старое? Возрождение гидротермальной карбонизации биомассы в Европе. Ж. "ЛесПромИнформ", N 3 (101), 2014. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773424C2 (en) * | 2020-06-25 | 2022-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью ООО НПО "КАРБОНСИНТЕЗ" | Method for hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste |
| RU2761821C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью Специализированное монтажно-наладочное управление «Воскресенское» (ООО СМНУ "Воскресенское") | Reactor for steam-heat carbonisation of biomass |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017137404A3 (en) | 2019-04-25 |
| RU2017137404A (en) | 2019-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Influence of temperature on nitrogen fate during hydrothermal carbonization of food waste | |
| Hitzl et al. | The hydrothermal carbonization (HTC) plant as a decentral biorefinery for wet biomass | |
| Mau et al. | Phases’ characteristics of poultry litter hydrothermal carbonization under a range of process parameters | |
| Saba et al. | Co-Hydrothermal Carbonization of coal-biomass blend: Influence of temperature on solid fuel properties | |
| Garlapalli et al. | Pyrolysis of hydrochar from digestate: Effect of hydrothermal carbonization and pyrolysis temperatures on pyrochar formation | |
| Smith et al. | Production of bio-coal, bio-methane and fertilizer from seaweed via hydrothermal carbonisation | |
| Xiu et al. | Hydrothermal pyrolysis of swine manure to bio-oil: Effects of operating parameters on products yield and characterization of bio-oil | |
| CA2761299C (en) | A method for the thermal treatment of biomass in connection with a boiler plant | |
| CN102260506B (en) | Novel method for comprehensively utilizing waste materials of rubber tree processing sheets | |
| US8637718B2 (en) | Biomass to biochar conversion in subcritical water | |
| KR20170135480A (en) | A Hybrid Bio-coal Manufacturing Technology by Hydrothermal Carbonization | |
| US20110239620A1 (en) | Method for processing organic waste and a device for carrying out said method | |
| RU2007121675A (en) | METHOD FOR CONVERTING SOLID BIO-WASTE TO RENEWABLE FUEL | |
| EA022177B1 (en) | Method for hydrothermally carbonizing renewable raw materials and organic residual products | |
| DE102009015257B4 (en) | Process for the hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic residues | |
| RU2688620C2 (en) | Method for hydrothermal carbonisation of renewable raw materials and organic wastes | |
| CN114479976B (en) | Continuous hydrothermal carbonization method | |
| RU2773424C2 (en) | Method for hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste | |
| CN111171874B (en) | Process for preparing synthetic gas or fuel gas by moving bed pure oxygen continuous gasification furnace for cow dung raw material | |
| KR102647976B1 (en) | Method for manufacturing high-calorie sludge fuel coal with reduced odor using hybrid hydrothermal carbonization of sewage sludge and sludge fuel coal manufactured by the method | |
| RU2601316C1 (en) | Method for production of briquettes | |
| CN204198663U (en) | The utilization system of agricultural plants waste | |
| RU2760216C1 (en) | Method for deep processing of poultry manure | |
| Li et al. | Energy conservation and emission reduction of a new pulp mill by improving production processes | |
| CN221344008U (en) | Energy-saving and emission-reducing production device for biomass co-sol carbon production |