WO2011104263A1 - System und verfahren zur bereitstellung einer mischung aus unterschiedlichen biomassen für eine anlage zur gewinnung eines reaktionsprodukts aus den unterschiedlichen biomassen - Google Patents

System und verfahren zur bereitstellung einer mischung aus unterschiedlichen biomassen für eine anlage zur gewinnung eines reaktionsprodukts aus den unterschiedlichen biomassen Download PDF

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reaction
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Definitions

  • the present invention relates to a system for providing a mixture of different types of biomass for a plant for producing a reaction product by means of a reaction process.
  • the system for providing a mixture of different types of biomass to a plant for producing a reaction product by means of a reaction process comprises a plurality of acceptance and storage sites for the different types of biomass.
  • at least one shredding unit and a mixer are provided to produce a substantially homogeneous mixture of at least two of the different types of biomass for further processing.
  • the plant is used to produce carbonaceous products from biomass using hydrothermal carbonation. Furthermore, the system according to the invention can also be used in a plant for the production of biogas.
  • the invention relates to a method for providing a mixture of different types of biomass for a plant for producing a reaction product by means of a reaction process.
  • the plant can be used according to a preferred embodiment for the production of carbonaceous products from biomass and comprises a first area in which the system according to the invention is contained.
  • the system provides, shreds and mixes at least one Type of biomass.
  • the preparation and processing of the mixed biomass takes place.
  • the reaction process is carried out according to the hydrothermal carbonization.
  • the further processing of the reaction products of the reaction process takes place.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2008 007 791 A1 discloses a device for aqueous charring of biomass and carbonization products obtained thereby.
  • Biomass can be converted to coal by the process of hydrothermal carbonation.
  • Disadvantages of previous methods consist in the high energy consumption for the process cooling and the process start.
  • the efficiency is increased, simplifies the process flow and process reliability can be improved.
  • By using a boiling point suitable coolant energy-saving, automatically dosing, reliable discharge of the process heat is realized as a result of directed Siedeniklauf.
  • a tilt mechanism replaces an agitator and ensures thorough mixing and uniform heat distribution in the process vessel. By storing the process heat of the exothermic process and the use for follow-up processes, external heating is avoided.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 953 A1 discloses a process for the production of coal from plants and plant residues.
  • the raw biomass wood, plant parts, eg straw, plant residues
  • the mostly still moist biomass is immersed in a water bath and filled in a pressure-resistant reaction vessel.
  • the contents of the container will rise from ambient the desired reaction temperature, eg. B. 180 ° C, heated.
  • the tank pressure is raised to a level above the value corresponding to the evaporation pressure at the set process temperature.
  • the reaction process enters an exothermic phase where part of the energy chemically bound in biomass is converted to heat.
  • the container After the carbonation process has ended (eg 8 to 12 hours, depending on the biomass used and the pressure or reaction temperature), the container is cooled down to the point where a safe pressure reduction to ambient pressure level is possible. The container is then opened and emptied. The coal is filtered from the process water, mechanically dewatered and treated. The reaction vessel is operated intermittently.
  • the hydrothermal reaction proceeds in a high pressure reactor.
  • the reactor is assigned a supply of starting material.
  • the continuous hydrothermal reaction device is a high pressure reaction device.
  • a material supply unit comprising a biomass kneader and pumps so as to transfer the slurry into a tube reactor.
  • the tube reactor consists of
  • the reactor comprises a pressure buffer, wherein the biomass in the tube reactor is exposed exclusively to controlled high-pressure hydrothermal reaction conditions.
  • the German patent application DE 0 2008 058 44 A1 describes a method and an apparatus for the production of fuels or fuels.
  • the plant or fuels are produced from a solid / liquid mixture of water and a carbon-containing component.
  • the solid / liquid mixture is treated at a temperature of over 100 ° C and a pressure of about 5bar.
  • starting materials are fed via a heat exchanger continuously to a first reactor and the reaction mixture is passed in batches from one to the next reactor and continuously removed reaction products from the last reactor.
  • the reaction space serves to receive a solid / liquid mixture, for example biomass.
  • the reactor has a brewing device with which the solid / liquid mixture can be mixed during treatment and / or processing.
  • European Patent Application EP 1 970 431 A1 also discloses a method and apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the starting materials are introduced through an inlet into a pressure reactor during an ongoing carbonization process.
  • the reaction products within the reactor are moved from the inlet to the outlet.
  • the biomass converted to a large extent to end products can be removed.
  • International patent application WO 2008 / 059989A1 discloses the hydrothermal carbonization of biomass. It is proposed that biomass, water and / or at least one catalyst can be supplied to a pressure vessel designed substantially as a pipeline with at least one controllable inlet opening and at least one controllable outlet opening via the at least one controllable inlet opening.
  • the temperature and / or pressure conditions are controlled in the pressure vessel so that the product supplied to the pressure vessel biomass, water and catalyst is transported in the pipeline, wherein biomass, water and catalyst react with each other and at least one controllable outlet at least one reaction product of Contents is taken.
  • International Patent Application WO 2008/193309 discloses a method for converting biomass into higher energy density solids, especially coal, humus or peat. In the process, organic substances from the biomass are slurried to form a suspension in water, and a part of the suspension to be converted is heated to a reaction temperature and converted at elevated pressure by hydrothermal carbonation into the higher energy density solids. The method is characterized in that the conversion is carried out in a reaction volume that is below the surface of the earth.
  • European Patent Application EP 2 130 893 A2 discloses a method for producing coal, in particular coal sludge.
  • the coal slurry is made from moist biomass, in particular sewage sludge by hydrothermal carbonization, wherein the carbon structure of the biomass is preferably broken at at least 180 ° C to 200 ° C with exclusion of air.
  • the process proceeds in particular in batch mode, wherein the biomass is concentrated by dehydration to values above 10% dry matter content before the hydrothermal carbonization. Before the hydrothermal carbonization, the biomass is brought to a pH ⁇ 4.
  • the process waste heat generated during the hydrothermal carbonization is used for the subsequent drying of the resulting product.
  • Dosing devices, pumps and valves are used to feed parallel reactors. The reactors have a stirrer to improve the reaction.
  • tubular reactors can be used which ensure a good mixing of the sewage sludge.
  • the European patent application EP 1 762 607 a Biogasanlagen- control method for a biogas plant, which consists of a fermenter tank and at least one Zudosier- device for a base biomass. The control device is used to control at least one process parameter as a controlled variable of the fermentation process.
  • the German utility model DE 201 06 837 111 discloses a fermenter container with a conveyor, by means of which in a mixing and storage container recorded organic solids as a substrate mix batchwise in the fermenter container can be introduced.
  • the conveyor is a screw conveyor, so that a well-defined substrate mix enters the fermenter tank in batches.
  • biomass In contrast to fossil fuels, biomass comprises renewable raw materials, which are available as domestic energy sources in the long term, as well as all liquid and solid organic substances and products of biological and biochemical processes and their transformation products, which have a sufficiently high carbon content for this process and otherwise in their Composition and nature of economically useful reaction, intermediate, by-products and end products can be processed by the hydrothermal carbonization to fuels.
  • the starting materials include carbohydrates, sugars and starches, agricultural and forestry products, as well as specially grown energy crops (fast-growing tree species, reed grasses, cereal crops, etc.), soybeans, sugarcane and cereal straw, as well as biogenic residues, wastes and by-products.
  • Plant and plant remains of other origin (roadside greenery, landscape care goods, etc.), agricultural waste including straw, sugar cane leaves, Abputzgetreide, unsellable batches of potatoes or sugar beet, spoiled silage, and other leftovers, grass clippings, cereal straw, beet leaves, sugar cane leaves, carbonaceous residual and Waste materials, including bio-waste, high calorific fractions of domestic and commercial waste, sewage sludge, various types of wood and classes, including forest wood, lumber, pallets, used furniture, sawdust, food industry waste and waste, incl h catering waste, garbage, waste oils and paper and pulp, textiles, in particular of natural fibers and natural polymers and animal excreta, including manure, horse manure and poultry litter.
  • agricultural waste including straw, sugar cane leaves, Abputzgetreide, unsellable batches of potatoes or sugar beet, spoiled silage, and other leftovers, grass clippings, cereal straw, beet leaves, sugar cane leaves, carbonaceous residual and Waste materials, including
  • a device for the treatment of biogenic residual masses which comprises a cylindrical reactor, in the food waste u. ⁇ . Be subjected to a temperature-pressure hydrolysis.
  • the reactor is designed as a loop reactor with a heatable jacket surface. By means of a pump, a flow is generated within the reactor, which ensures thorough mixing of the suspension.
  • the invention has for its object to provide a system for providing a mixture of different types of biomass, with which a foreign and / or pollutant content is adjustable in the reaction product to provide.
  • the object is achieved by a system comprising the features of claim 1.
  • Another object of the invention is to provide a method by which a foreign and / or pollutant content in the reaction product can be adjusted.
  • the reaction process for the production of biogas can be configured.
  • the reaction process is the hydrothermal carbonization of biomass.
  • a program control is used to detect the values of the at least one analysis system, by means of which the content of foreign and / or pollutants in the different types of biomass can be determined.
  • the process parameters of the reaction process and the system are then controlled so that the content of foreign and / or pollutants in the reaction product is defined adjustable.
  • the plant as a plant for the production of carbonaceous products from biomass by means of the hydrothermal carbonization comprises a first region, which is formed by the system according to the invention, in which the provision, comminution and mixing the different types of biomass is done.
  • the hydrothermal carbonization according to the present invention possible biomass containing some carbon can be processed.
  • a second area of the plant the processing and preparation of the mixed biomass takes place.
  • water and at least one catalyst is added to adjust the required for the subsequent reaction process proportion of the dry matter in the reaction mixture.
  • the second area is followed by a third area in which the reaction process according to the hydrothermal carbonization is carried out.
  • the third area is followed by a fourth area, which serves to further process the reaction products.
  • the system for providing a mixture of different types of biomass for a hydrothermal carbonation plant includes a multitude of acceptance and storage sites for the different types of biomass. At least one shredding unit and mixer are provided for creating a homogeneous mixture of at least two of the different types of biomass.
  • Each acceptance and storage point is an analysis system can be assigned by means of which a content in the different types of biomass to foreign and / or pollutants can be determined or checked.
  • a central program control is provided, to which the values ascertained with the at least one analysis system can be transferred.
  • At least one reaction product can be adjusted by way of a mixed biomass leaving the mixer with regard to the percentage proportions of the different types of biomass that the at least one reaction product formed in a reactor contains a predefined fraction of foreign substances and / or pollutants ,
  • At least three reactors are provided for the production of carbonaceous products from biomass by hydrothermal carbonation.
  • Each reactor has a first inlet at the top of the reactor for a first conduit, at least one outlet at the bottom of the reactor for a third conduit, and a second inlet at the top of the reactor.
  • the second inlet is connectable controlled with the outlet via a second line.
  • the second line is provided with a heat exchanger and a pump, whereby a solid / liquid mixture in the reactor can be circulated via the outlet and the second inlet.
  • a program control which detects the values of the at least one analysis system by means of which the content of foreign substances and / or pollutants in the different types of biomass can be determined is provided. Likewise, the process parameters are detected by a plurality of sensors associated with the reactor. Thus, the system and the reactor are controlled so that the content of foreign and / or pollutants in the reaction product is defined adjustable.
  • the first conduit system, the second conduit system and the third conduit system are provided with a plurality of controllable two-way valves and a plurality of controllable three-way valves which are connected to the program control, so that the specific filling, recirculation and emptying the at least three reactors can be controlled and controlled.
  • the third area consists of at least three reactors.
  • the at least three reactors are interconnected via a first line system, a second line system and a third line system.
  • the first conduit system is guided via a first heat exchanger, so that at least one of the at least three reactors can be controlled and selectively filled with biomass from the second region.
  • the second line system is also passed through a heat exchanger.
  • a pump is provided in the second line system so that biomass in the reaction process can be controlled from the active reactor of the at least three reactors and selectively circulated during the reaction process.
  • the pump thus achieves good mixing of the reaction products in the active reactor of the at least three reactors.
  • a third line system is led from the at least three reactors via a heat exchanger.
  • the reaction products of the completed reaction process are withdrawn from the active reactor and fed via a relaxation device the fourth area. The reaction products are only withdrawn from the active reactor when the reaction process in the active reactor has come to a standstill.
  • each of the reactors at least one stirrer is provided.
  • the stirrer makes it possible to provide additional mixing and / or circulation of the biomass in the reactors.
  • the at least three reactors of the third region are operable in such a way that at least one reactor is the active reactor. At least one other reactor is the reactor that is being filled with the added biomass from the second area. At least one further reactor is the reactor being emptied. This reactor was the previous active reactor in which the reaction process has come to an end, so that its content can be transferred to the fourth region for further processing of the reaction products.
  • the first area for the provision, crushing and mixing of at least one type of biomass comprises a multitude of acceptance and storage positions for the unmixed provision of the different types of biomass.
  • at least one comminution unit and a mixer for the different biomasses are provided in the first area. The comminution unit is necessary in order to produce the biomass to a required particle size or a range of the process-usable particle sizes of the biomass.
  • the second area has a mixing tank in which the comminuted and mixed biomass is filled.
  • the comminuted and mixed biomass is further added via a line with process water.
  • a catalyst required for the reaction process of the hydrothermal carbonization can be added to the process water.
  • the process water and the catalyst are fed together via a mixer.
  • An agitator operated by a motor is provided in the mixing vessel in order to ensure good mixing of the biomass with the process water and the catalyst. In addition, by means of the agitator one avoids a deposition of the biomass at the bottom of the mixing container.
  • the added amount of process water to the mixed and comminuted biomass can thus adjust the proportion of dry matter in the reaction process, which takes place downstream in at least one of the reactors.
  • the mixing container In the mixing container to set a dry matter content of 20% to 60%.
  • the proportion of the dry substance depends essentially on the fraction of the various types present in the comminuted and mixed biomass and the resulting reaction processes in the downstream reactors.
  • the biomass mixed with process water and catalyst reaches the third area via a third line, in which the Reaction process is performed.
  • a pump is provided so as to be able to adjust the filling rate of the at least one reactor in the third range.
  • a collecting vessel for receiving the reaction products from the at least one reactor is provided for further processing of the reaction products, from which the reaction products are removed. The reaction products are only then removed from the initially active reactor, after which the reaction process is completed in this reactor.
  • the collecting container also has a motor operated agitator. Via a pumped line, the reaction products are fed to a dehydrator and a downstream dryer.
  • a line leads to a collecting container for the process water obtained in the dewatering device.
  • the process water is returned to the second area via a line provided with a pump.
  • the process water can in turn be introduced into the reaction cycle.
  • the process water is thus fed to the mixed and comminuted biomass in the mixing container provided in the second area.
  • the reaction product is removed from the dryer after the drying process and fed to a collecting container. From the collection of packaging or removal can be organized.
  • a fifth region may be provided. At least a portion of the reaction products from the at least one active reactor may be fed directly to the fifth region.
  • reaction products are, as already mentioned above, only taken from the at least one active reactor, if in this the reaction process has been completely completed. These reaction products, which are supplied to the fifth region, have a dry matter content of about 10%.
  • carbon dioxide is added to the reaction products.
  • the carbon dioxide comes z. B. from the coal combustion of a fossil power plant. Any combustion process that produces carbon dioxide can be used as a carbon dioxide source. Carbon dioxide can thus be supplied to the fifth region of the plant and is thus involved in the production of synthesis gas.
  • the plant is in the first area, in the second area, in the third area, in the fourth area and in the fifth area a variety of controllable two-way valves and three-way valves, thereby regulating a material flow within the plant via a central program control, or can be adjusted.
  • the plant can be used to produce coal and / or synthesis gas as a reaction product. It is possible by appropriate program control to adjust the reaction product to the needs of a customer so that the fuel is an optimal performance during combustion.
  • the setting and additional elements of the coal contained in the fuel can be adjusted to the reaction process by suitable selection of the starting products of the various biomass types.
  • the process for the production of carbonaceous products from biomass by means of the reaction process of the hydrothermal carbonization is characterized by the following steps: First, the biomass of different types is provided in a first region. For the provision of the biomass various containers, silos or storage spaces can be made available. In these storage areas or silos, the biomass is stored separately by type. In the first area, the biomass is now taken from the different storage locations according to the desired composition for the reaction process.
  • the method for providing a mixture of different types of biomass for a hydrothermal carbonization plant comprises the following steps:
  • the biomass is fed to a crushing and mixing, and ultimately transferred to a second area of the plant.
  • the mixed and comminuted biomass is mixed with process water and a catalyst, so that a required for the reaction process content of biomass dry matter is adjusted.
  • a third area at least three reactors are provided.
  • the process is designed such that at least one reactor of the reactors provided in the third region is filled with the biomass, which is mixed with process water and catalyst.
  • at least one further reactor which is referred to as an active reactor, is just starting the reaction process in which the biomass is converted into a carbon-containing reaction product.
  • At least one further reactor is emptied.
  • This reactor which is being emptied, is the reactor that was previously the active reactor and in which the reaction process is complete.
  • the reaction products which are taken from the at least one reactor are fed to a fourth region. In the fourth area, the drainage and the drying of the reaction products removed from the at least one reactor of the third region.
  • the reaction products taken from the reactor of the third range have a dry matter content of about 10%.
  • a dry matter content of about 50% is set.
  • a dry matter content of about 90% is achieved.
  • the biomass is constantly circulated via a heat exchanger. After completion of the reaction process in the at least one active reactor, the biomass is discharged from the reactor and thereby fed via a third heat exchanger and a relaxation device the fourth area.
  • a fifth region can also be provided in the system in which at least part of the reaction products can be supplied from the active reactor after completion of the reaction process. It is also possible that all of the reaction products withdrawn from the active reactor are fed to the fifth region. Synthesis gas is generated in the fifth area.
  • a program control controls the material flow within the system for carrying out the method.
  • a fuel can be produced, which is carbonaceous.
  • the fuel can be a coal.
  • the fuel may be synthesis gas.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the invention
  • Plant for carrying out hydrothermal carbonation shows a schematic representation of another embodiment for carrying out the reaction process of the hydrothermal carbonization. shows a further embodiment of the system for carrying out the reaction process of the hydrothermal carbonization. shows a schematic representation of the first portion of the plant for hydrothermal carbonization, in which the necessary for the reaction process different biomass can be crushed and mixed. shows a schematic representation of the second portion of the plant for hydrothermal carbonization, in which the crushed and mixed biomass with process water and catalyst are added before they are fed to the reaction process. shows a schematic representation of the third region, in which at least three reactors are provided, which are connected to each other via different lines.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the elements of the fourth area of the plant for hydrothermal carbonization, in which ultimately the reaction products are processed for further consumption.
  • identical reference numerals are used.
  • only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure or for the arrangement of the figure in the context of other figures.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of the plant 1 for hydrothermal carbonization.
  • the hydrothermal carbonization unit 1 is formed from a first area 100, a second area 200, a third area 300, and a fourth area 400.
  • the first area 100, the second area 200, the third area 300 and the fourth area 400 are connected by means of a common program control 10.
  • the first area 100 the compilation and mixing of the different biomasses takes place.
  • the thus mixed and comminuted biomasses reach the second region 200, in which a processing and preparation of the mixed biomasses is carried out.
  • Process water PW is added to the crushed and mixed biomasses.
  • the biomass mixed with process water PW reaches the reactor region, which is referred to as the third region.
  • the reaction process of hydrothermal carbonation takes place.
  • the finished reaction product is supplied to the fourth area where processing of the reaction products of the hydrothermal carbonization process is performed.
  • the fourth area will be Process water PW won, which is ultimately returned to the second area for reuse.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the plant 1 for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the fourth area is exchanged for a fifth area 500.
  • the reaction products from the third region which are taken from the reactor which was previously the active reactor and in which now the reaction process is completely completed, are fed directly to this fifth region. These reaction products have a dry matter content of about 10%.
  • a reaction process is performed in which synthesis gas is generated.
  • carbon dioxide C0 2 is supplied in the fifth area.
  • the supplied carbon dioxide may, for. B. originate from a carbon dioxide source 15.
  • a carbon dioxide source 15 is z.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention.
  • the fifth area 500 is provided in addition to the fourth area 400.
  • a part of the finished reaction products is thus supplied from the third region to the fourth region 400.
  • the dewatering and drying of the reaction products already mentioned in the description of FIG. 1 thus takes place.
  • the thus obtained process water is supplied from the fourth area 400 again to the second area 200.
  • Another portion of the reaction products from the third region 300 may be supplied to the fifth region 500 where synthesis gas is ultimately generated with the addition of carbon dioxide from a carbon dioxide source 15.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the system 100, which forms the first area of the plant 1, for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the first region comprises a plurality of acceptance and storage sites ⁇ 2 ⁇ , 12 2 , 12 n for the different types of biomass 5i, 5 2 , 5 n .
  • the embodiment of the region 100 shown in FIG. 4 represents only one possible form of embodiment and should not be construed as a limitation. It is obvious to a person skilled in the art that the first area 100 can be designed according to the customer's requirement.
  • the number of acceptance and storage locations 12 ; 12 2 , 12 n depends on the different types of biomass that are to be processed in Appendix 1. Likewise, the number of comminution units 13 depends on the type of biomass that is to be processed with the system 1. After the appropriate comminution of the biomasses, these are fed to a mixer 14, in which the mixed biomass 5M is made available for the further reaction process.
  • each receiving and storing point 12i, 12 2 , 12 n is assigned an analysis system 15 by means of which a content in the different types of biomass 5 ; 5 2 , 5 n to foreign and / or pollutants can be determined or checked.
  • a central program control 10 is provided with the values determined by the respective analysis system 15.
  • the double arrows between the individual acceptance and storage locations 12-1, 12 2 , 12 n shown in FIG. 2 for the different types of biomass 5-i, 5 2 , 5 n are intended to indicate that each acceptance and storage location 12-i, 12 2 , 12 n an analysis system 15 can be assigned as needed.
  • a first comminution unit 13 and a second comminution unit 13 2 are provided.
  • the first crushing unit 13i is designed as a crusher.
  • the second crushing unit 13 2 is designed as a hammer mill.
  • the first crushing unit 13 are thus supplied large pieces of biomass, which still require a strong crushing before they are fed to the mixer.
  • the second crushing unit 13 2 is a hammer mill trained and can thus already shredded parts of biomass, such.
  • the second area 200 of the system 1 comprises a mixing container 21st In the mixing vessel 21, a stirrer 220 driven by a motor 221 is provided.
  • a mixing container 21 passes through the line 1 1 1, the mixed biomass 5M.
  • the process water PW is supplied to the mixing vessel 21 via a line 21 1.
  • a mixer 214 is inserted. Before the process water PW passes via the line 21 1 in the mixer, opens into the line 21 1, a line 212 which feeds a catalyst from a tank 2 3 in the process water.
  • the catalyst may, for. For example, formic acid, citric acid or sulfuric acid.
  • the mixture thus obtained which has a dry matter content of 20% to 60%, via a line 222, which is provided with a pump 30, the third area 300th fed.
  • a plurality of two-way valves 32 is provided. These two-way valves 32 are connected to the program controller 10. Thus, it is possible by targeted control of the two-way valves to control the flow of material targeted and thus z. B. to set the dry matter content in the mixing container 21 targeted.
  • the size of the dry matter content depends essentially on the downstream process conditions in the third range.
  • the structure of the third region 300 is shown schematically in FIG.
  • the third region 300 comprises at least three reactors 301.
  • Each of the reactors is provided with a positive pressure line 302 which terminates in a controllable two-way valve 32.
  • the pressure inside the reactor can thus be adjusted to a predefined level. It is also possible to release the pressure if, in the interior of the at least one reactor 301, the pressure rises above a predefined level.
  • At least three reactors 301 must be present to ensure continuous production of the reaction products of the hydrothermal carbonation process.
  • at least one reactor 301 of the reactors is an active reactor 301 A.
  • the term "active reactor” means that the process of hydrothermal carbonization takes place in this reactor 301 and is not yet completed.
  • at least one stirrer 350 It is possible with the stirrer 350 to provide additional mixing and / or circulation of the biomass 5i, 5 2 , 5 n in the reactors 301.
  • the stirrer 350 is preferably active in the reactor 301 which is also the active reactor in which, during the hydrothermal carbonization, the biomass in the active reactor 301 A is constantly circulated and additionally circulated with the stirrer 350.
  • At least one other reactor 301 of the at least three reactors biomass is introduced via a line 3 1 in the reactor 301.
  • This reactor 301 is referred to as fillable reactor 301 F.
  • the fillable reactors 301 F are filled via line 31 1 with the mixed with process water and catalyst biomass.
  • a first heat exchanger 310 is introduced in line 31 1, a first heat exchanger 310 is introduced.
  • the line 31 1 connects all the reactors 301 of the third area 300. Via a controllable three-way valve 33, the line 31 1 can thus be moved in the direction of the at least one refillable reactor 300F can be unlocked so that the reactor 301 F can be filled with biomass, process water and catalyst.
  • a second line system 321 is provided, which likewise connects each reactor 301 of the third area 300 to one another.
  • the second line 321 is designed as a ring line and is also guided via a second heat exchanger 320.
  • a pump 30 is provided in the line 321, with which the biomass from the at least one active reactor 301 A is constantly pumped through the second heat exchanger 320. By this pumping to achieve a constant mixing of the biomass in the active reactor 301 A.
  • a plurality of three-way valves 33 and two-way valves 32 are provided, thus the material flow of just in the active reactor 301 A reacting biomass via the loop 321 and the heat exchanger to pump.
  • the two-way valves 32 and the three-way valves 33 are controlled such that the second line 321 with the at least one active reactor 301 A forms an open ring, so that the pumping of the biomass during the reaction process in the active reactor 301 A is possible.
  • At least one further reactor 301 of the reactors in the third region 300 is a reactor 301 which is currently being emptied.
  • This reactor 301l which is currently able to empty, was previously the active reactor 301 A.
  • the active reactor 301 A then becomes the empty reactor 301 L.
  • Each of the reactors 301 is connected to a third line 321, which is passed through a third heat exchanger 320.
  • a plurality of two-way valves 32 and three-way valves 33 are also provided, thus controlled to connect the empty reactor 30 L to the third conduit 331.
  • the reaction product withdrawn from the emptying reactor 301 L is passed via the third line 331 via an expansion device 340, so that the reaction products are brought substantially to an ambient pressure level.
  • the Relaxation device 340 reach the reaction products in the fourth region 400 and / or in the fifth region 500, in which, as already mentioned, synthesis gas can be produced.
  • the fifth region 500 is omitted, in which synthesis gas can be prepared from the reaction products in conjunction with carbon dioxide.
  • the reaction product now passes via the line 331 in the fourth area and is spent there in a collecting container 41.
  • a stirrer 420 which is driven by a motor 421, is arranged.
  • the reaction product is transferred to a dewatering device.
  • the reaction products fed in via line 331 have a dry matter content of about 10%.
  • the dehydrator 430 the dry matter content is increased to about 50%.
  • the process water PW obtained from the reaction products passes into a collecting container 436. Should the level in the collecting container 436 become too high, the excess process water PW is discharged via an overflow 437 to the environment. Via the line 31 1, which is provided with a pump 30 and a two-way valve 32, the process water PW is returned to the second area 200 of the system 1.
  • the reaction product passes into a dryer 432.
  • the dryer is driven by a motor 433.
  • the dry matter content of the reaction products is increased to about 90%.
  • the dried reaction product passes into a collecting container 434. From the collecting container 434, the distribution to the consumers of the reaction products prepared with the plant 1 can finally take place.
  • FIG. 8 shows a simplified schematic representation of the active reactor 301 A in connection with the second line 321, which is formed as a loop line or switchable to a ring line.
  • the ring line is obtained by suitable control of two-way valves 32 and / or three-way valves 33 of the plant 1 for hydrothermal carbonization.
  • the second line 321 (or the controlled loop formed) comprises the second heat exchanger 320.
  • the biomass which is currently reacting is continuously circulated via the second heat exchanger 320 by means of a pump 30 and the second line 321.
  • a continuous circulation of the biomass reacting in the active reactor 301 is achieved.
  • the charged biomass is brought to a certain temperature and a certain pressure.
  • substantially the temperature and the pressure prevailing in the active reactor 301 A pressure is maintained within a predefined range of variation.
  • By pumping the currently reacting biomass is saved mechanical components that must be introduced with a passage in the reactor 301 and the other identical reactors 301.
  • By pumping the reacting biomass in the active reactor 301 a possible leakage through the passage into the active reactor 301 is thus avoided. This results in a much higher production reliability and susceptibility to interference with the system according to the invention.
  • a plant 1 for charring biomass at least three identical reactors 301 are provided.
  • Each reactor 301 for the production of carbonaceous products from biomass 5-i, 5 2 , 5 n by means of hydrothermal carbonation has a stainless steel jacket.
  • the reactor 301 has a first inlet 21 in the upper region 301 0 of the reactor 301 for a first conduit 31 1. Furthermore, the reactor 301 has formed at least one outlet 23 in the lower region 301 u for a third line 331, the first line 31 1 and the third line 331 leading a solid / liquid mixture.
  • the reactor 301 has a second inlet 22 in the upper region 301 o of the reactor 301 and the second inlet 22 is connected to the outlet 23 via a second line 321 or interconnected within the system 1 such that the second line 321 controls the inside biomass reacting from the outlet of the respective reactor 301 23 leads to the second inlet 22.
  • the second conduit 321 is provided with a heat exchanger 320 and a pump 30, whereby the solid / liquid mixture in the reactor 301 can be circulated via the outlet 23 and the second inlet 22.
  • the reactor 301 is associated with a plurality of sensors 25, which determine a plurality of process parameters during the reaction process in the reactor 301.
  • the process parameters may be pressure, temperature, pH, and / or level inside the reactor 301, etc.
  • the measured values of the parameters are supplied to the program controller 10 of the system 1, which by means of controllable two-way valves 32 or three-way valves 33, a predefined pressure level inside the reactor (301) or the material flow during the process of hydrothermal carbonation of Biomass 5 ; 5 2 , 5 n .
  • four identical reactors 301 are shown. These reactors 301 may take on different functions depending on the end of the production process.
  • at least one reactor 301 may be the active reactor 301 A.
  • the previously at least one active reactor 301 A is the emptying reactor 301 L. If the at least one emptying reactor 301 L is completely emptied, the reactor 301 becomes the fillable reactor 301 F.
  • the number of reactors 30, the active reactors 301 A or emptying reactors 301 L or refillable reactors 301 F are dependent on the process conditions to ensure a continuous output of reaction products from Appendix 1.
  • reaction product by means of hydrothermal carbonization of different types from biomass 5 ⁇ , 5 2 , 5 n .
  • the reaction product is coal containing a predefined fraction of foreign and / or pollutants.
  • inventive method to produce a reaction product by means of the hydrothermal carbonization of different types of biomass 5-i, 5 2 , 5 n .
  • the reaction product is synthesis gas containing a predefined fraction of foreign and / or pollutants.
  • reactors 301 may take on different functions depending on the end of the production process.
  • at least one reactor 301 may be the active reactor 301 A. If the reaction process is completed, the previously at least one active reactor 301 A is the emptying reactor 301 L. If the at least one emptying reactor 301 L is completely emptied, the reactor 301 becomes the fillable reactor 301 F. How many reactors 301 are active reactors 301 A or emptying Reactors 301 L or refillable reactors are 301 F depending on the process conditions to ensure a continuous output of reaction products.
  • FIG. 9 shows a further embodiment for producing a reaction product by means of a reaction process.
  • the reaction process is in this case the production of biogas from different types of biomass 5i, 5 2 , 5 n .
  • the biomass 5-i, 5 2 , 5 n is assembled in accordance with the scheme shown in FIG. 4 by means of the system 100 according to the invention.
  • the biomass 5-i, 5 2 , 5 n mixed according to the specifications is transferred to the biogas reactor region 600.
  • the program control 10 ensures that a correspondingly predefined content of foreign substances and / or pollutants is established in the reaction product biogas.

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Abstract

Es ist ein System (100) und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse (51, 52,..., 5n) für eine Anlage (1) zur hydrothermalen Karbonisierung offenbart. Mit einer Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen (121, 122,..., 12n) für die unterschiedlichen Typen von Biomasse (51; 52,..., 5n) ist mindestens eine Zerkleinerungseinheit (13) und mindestens ein Mischer (14) zum Erstellen einer homogenen Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse (51, 52,..., 5n) vorgesehen. Jeder Annahme- und Lagerstelle (121; 122,..., 12n) ist eine Analyseeinheit (151; 152,..., 15n) zugeordnet, mittels der ein Gehalt in den unterschiedlichen Typen von Biomasse (51, 52,..., 5n) an Fremd- und/oder Schadstoffen bestimmbar ist.

Description

SYSTEM UND VERFAHREN ZUR BEREITSTELLUNG EINER MISCHUNG AUS UNTERSCHIEDLICHEN BIOMASSEN FÜR EINE ANLAGE ZUR GEWINNUNG EINES REAKTIONSPRODUKTS AUS DEN UNTERSCHIEDLICHEN BIOMASSEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Anlage zur Herstellung eines Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses. Das System zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Anlage zur Herstellung eines Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen für die unterschiedlichen Typen von Biomasse. Ebenso ist mindestens eine Zerkleinerungseinheit und ein Mischer vorgesehen, um eine im Wesentlichen homogene Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Weiterverarbeitung zu erstellen.
Die Anlage dient zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels hydrothermaler Karbonisierung. Ferner kann das erfindungsgemäße System auch in einer Anlage zur Herstellung von Biogas verwendet werden.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Anlage zur Herstellung eines Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses.
Die Anlage kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse verwendet werden und umfasst einen ersten Bereich, in dem das erfindungsgemäße System enthalten ist. Im System erfolgt die Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Typs an Biomasse. In einem zweiten Bereich erfolgt das Ansetzen und Aufbereiten der gemischten Biomasse. In einem dritten Bereich wird der Reaktionsprozess gemäß der hydrothermalen Karbonisierung durchgeführt. In einem vierten Bereich erfolgt die weitere Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Reaktionsprozesses.
In der Vergangenheit wurden viele Anstrengungen unternommen, die natürliche Umwandlung von Biomasse in Kohle nachzuahmen. Diese Umwandlung läuft auf einer Zeitskala von einigen Hundert bis zu einigen Hundertmillionen Jahren ab. Bei der Erzeugung von Holzkohle gibt es bereits den Prozess der hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Die ersten Experimente hierzu wurden bereits 1913 durch Bergius ausgeführt, der die Umwandlung von Zellulose in kohleähnliches Material durch hydrothermale Umformung beschreibt. Erste systematischere Untersuchungen wurden später durch E. Behrl et al. durchgeführt (Ann. Chem.493 (1932), pp. 97- 123; Angew. Chemie 45 (1932), pp. 517-519) und durch J.P. Schuhmacher et al. (Fuel, 39 (1960), pp. 223 - 234). In der jüngsten Vergangenheit gewann der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung wieder mehr an Bedeutung und Aufmerksamkeit. Hierzu sind die Veröffentlichungen von Q. Wang et al., Carbon 39 (2001 ), pp. 221 1 -2214 und die Veröffentlichung von X. San und Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004), pp. 597-601 ) zu erwähnen. Bei der DE 10 2008 049 737 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kohle aus feuchter Biomasse im Batchbetrieb mittels hydrothermaler Karbonisierung beschrieben. Verschiedene Biomassen werden in separaten Vorlagebehältern mittels geeigneter Messtechnik charakterisiert. In einer anschließenden Mischstufe wird das Eingangsstoffgemisch für die HTC je nach gewünschten Eigenschaften hergestellt. Die entstandene Kohle wird nach der Herstellung nach ihren wesentlichen Eigenschaften durch geeignete Messtechnik charakterisiert.
Daraufhin wird die Kohle beispielsweise in separaten Chargen gelagert und in einer nachfolgenden Stufe mit anderen Chargen in der Art vermischt, dass die entstandene Mischung eine gewünschte Eigenschaft erhält. Die internationale Patentanmeldung WO 20 10 006 881 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von einem Hybridmaterial aus hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse. Hierzu wird zunächst eine Reaktionsmischung erhitzt. Die Reaktionsmischung umfasst Wasser, Biomasse und eine copolimerisierbare Substanz. Die copolimerisierbare Substanz wird bei der Herstellung der Reaktionsmischung zugeführt. Von einer Mischeinheit wird die Reaktionsmischung in einen Reaktor überführt. Die Reaktion läuft dabei bei einer Temperatur von 190°C bis 270 °C ab. Von dem Reaktor wird die Biomasse über einen Wärmetauscher in einen weiteren Reaktor übergeführt, in dem die Copolymerisationsreaktion stattfindet.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 007 791 A1 offenbart eine Vorrichtung zur wässrigen Verkohlung von Biomasse sowie dadurch erhaltene Karbonisierungsprodukte. Biomasse kann durch das Verfahren der hydrothermalen Karbonisierung in Kohle umgewandelt werden. Nachteile bisheriger Verfahren bestehen im hohen Energieaufwand für die Prozesskühlung und den Prozessstart. Durch diese Vorrichtung soll der Wirkungsgrad erhöht, der Prozessablauf vereinfacht und die Prozesssicherheit verbessert werden. Durch Verwendung eines siedepunktgeeigneten Kühlmittels wird eine energiesparsame, automatisch dosierende, betriebssichere Ableitung der Prozesswärme infolge gerichtetem Siedekreislauf realisiert. Durch einen Neigemechanismus wird ein Rührwerk ersetzt und eine Durchmischung und gleichmäßige Wärmeverteilung im Prozessbehälter gewährleistet. Durch Speicherung der Prozesswärme des exothermen Prozesses und die Nutzung für Folgeprozesse wird eine externe Beheizung vermieden. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 953 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Kohle aus Pflanzen und Pflanzenresten. Hierzu wird die Rohbiomasse (Holz, Pflanzenteile, z. B. Stroh, Pflanzenreste) zerkleinert. Dabei will man eine Partikelgröße von 5 bis 50 mm erzielen. Die meistens noch feuchte Biomasse wird in ein Wasserbad getaucht und in einen druckfesten Reaktionsbehälter gefüllt. Der Behälterinhalt wird von Umgebungstemperatur auf die gewünschte Reaktionstemperatur, z. B. 180°C, erwärmt. Ebenso wird der Behälterdruck auf ein Niveau angehoben, das über dem Wert liegt, der dem Verdampfungsdruck bei der eingestellten Prozesstemperatur entspricht. Im Verlauf des Reaktionsprozesses tritt der Reaktionsprozess in eine exotherme Phase ein, bei der ein Teil der in Biomasse chemisch gebundenen Energie in Wärme umgewandelt wird. Nach Ablauf des Karbonisierungsprozesses (z. B. 8 bis 12 Stunden, je nach eingesetzter Biomasse und Druck, bzw. Reaktionstemperatur) wird der Behälter so weit abgekühlt, dass eine gefahrlose Druckminderung auf Umgebungsdruckniveau möglich ist. Der Behälter wird anschließend geöffnet und entleert. Die Kohle wird aus dem Prozesswasser gefiltert, mechanisch entwässert und aufbereitet. Der Reaktionsbehälter wird intermittierend betrieben.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/120662 A1 offenbart einen kontinuierlich arbeitenden Reaktor für die Behandlung von Biomasse. Die hydrothermale Reaktion läuft in einem für hohen Druck ausgelegten Reaktor ab. Dem Reaktor ist eine Versorgung von Ausgangsmaterial zugeordnet. Die kontinuierlich arbeitende hydrothermale Reaktionsvorrichtung ist eine Hochdruck- Reaktionsvorrichtung. Es ist eine Material-Versorgungseinheit vorgesehen, die einen Biomasse-Kneter und Pumpen umfasst, um somit die Aufschlämmung in einen Rohr-Reaktor zu verbringen. Der Rohr-Reaktor besteht aus
korrosionsbeständigem Metall. Ferner ist eine isothermische Heizeinrichtung und eine Wasserkühlung vorgesehen. Das Material aus dem Reaktor erfolgt über elektromagnetische Ventile. Ferner umfasst der Reaktor einen Druckpuffer, wobei die Biomasse im Rohr-Reaktor ausschließlich gesteuerten hydrothermalen Hochdruck-Reaktionsbedingungen ausgesetzt wird.
Die deutsche Patentanmeldung DE 0 2008 058 44 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Werk- oder Brennstoffen. Die Werkoder Brennstoffe werden aus einem Fest-/Flüssiggemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente hergestellt. Das Fest-/Flüssiggemisch wird bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5bar behandelt. Hierbei werden Ausgangsstoffe über einen Wärmetauscher kontinuierlich einem ersten Reaktor zugeführt und das Reaktionsgemisch chargenweise von einem zum folgenden Reaktor weitergeleitet und Reaktionsprodukte kontinuierlich aus dem letzten Reaktor abgeführt. Der Reaktionsraum dient zur Aufnahme eines Fest-/Flüssiggemisches, beispielsweise Biomasse. Der Reaktor weist eine Brühvorrichtung auf, mit der das Fest-/Flüssiggemisch während der Behandlung und/oder Bearbeitung gemischt werden kann.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/081407 A2 offenbart einen aus Biomasse hergestellten Werk- und/oder Brennstoff. Die Biomasse wird in mindestens einem Reaktor zur Aufnahme von Fest-/Flüssiggemischen behandelt. Nach der Behandlung der Biomasse erhält man aus der Biomasse den gewünschten Werk- und/oder Brennstoff.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 970 431 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse. Hierbei werden während eines laufenden Karbonisierungsprozesses die Ausgangsprodukte durch einen Einlass in einen Druckreaktor eingebracht. Mit einer Fördereinrichtung werden die Reaktionsprodukte innerhalb des Reaktors vom Einlass zum Auslass bewegt. Am Auslass kann dann die zum großen Teil zu Endprodukten umgesetzte Biomasse entnommen werden. Die internationale Patentanmeldung WO 2008/059989A1 offenbart die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse. Es wird vorgeschlagen, dass einem im Wesentlichen als Rohrleitung mit wenigstens einer steuerbaren Einlassöffnung und wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung ausgebildetem Druckbehälter über die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung Biomasse, Wasser und/oder wenigstens ein Katalysator zugeführt werden kann. Die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse werden in dem Druckbehälter derart gesteuert, dass dem Druckbehälter zugeführtes Füllgut aus Biomasse, Wasser und Katalysator in der Rohrleitung transportiert wird, wobei Biomasse, Wasser und Katalysator miteinander reagieren und über die wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung wenigstens ein Reaktionsprodukt des Füllguts entnommen wird. Die internationale Patentanmeldung WO 2008/193309 offenbart ein Verfahren zur Konvertierung von Biomasse in Feststoffe höherer Energiedichte, insbesondere in Kohle, Humus oder Torf. Bei dem Verfahren werden organische Stoffe aus der Biomasse unter Bildung einer Suspension in Wasser aufgeschlemmt und ein zu konvertierender Teil der Suspension auf eine Reaktionstemperatur aufgeheizt und bei erhöhtem Druck durch hydrothermale Karbonisierung in die Feststoffe höherer Energiedichte konvertiert. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Konvertierung in einem Reaktionsvolumen durchgeführt wird, dass sich unterhalb der Erdoberfläche befindet. Die europäische Patentanmeldung EP 2 130 893 A2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Kohle, insbesondere von Kohleschlamm. Der Kohleschlamm wird aus feuchter Biomasse, insbesondere aus Klärschlämmen durch hydrothermale Karbonisierung, wobei die Kohlenstoffstruktur der Biomasse vorzugsweise bei mindestens 180°C bis 200 °C unter Luftabschluss aufgebrochen wird. Das Verfahren läuft insbesondere im Batch-Betrieb ab, wobei vor der hydrothermalen Karbonisierung die Biomasse durch Entwässerung auf Werte über 10% Trockensubstanzanteil aufkonzentriert wird. Vor der hydrothermalen Karbonisierung wird die Biomasse auf einen ph-Wert < 4 gebracht. Die bei der hydrothermalen Karbonisierung entstehende Prozess-Abwärme wird zum anschließenden Trocknen des entstandenen Produkts verwendet. Über Dosiereinrichtung, Pumpen und Ventile werden parallel angeordnete Reaktoren beschickt. Die Reaktoren verfügen zur Verbesserung der Reaktion über ein Rührwerk. Alternativ können auch Rohrreaktoren verwendet werden, die eine gute Durchmischung des Klärschlamms sicherstellen. Die europäische Patentanmeldung EP 1 762 607 ein Biogasanlagen- Regelungsverfahren für eine Biogasanlage, die aus einem Fermenterbehälter und wenigstens einer Zudosier- Vorrichtung für eine Basis-Biomasse besteht. Die Regeleinrichtung dient zur Regelung wenigstens eines Prozess-Parameters als Regelgröße des Fermentationsprozesses. Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 201 06 837 111 offenbart einen Fermenterbehälter mit einer Fördereinrichtung, mittels der in einem Misch-und Vorratsbehälter aufgenommene organische Feststoffe als Substratmix chargenweise in den Fermenterbehälter einbringbar sind. Die Fördereinrichtung ist eine Förderschnecke, so dass ein genau definierter Substratmix chargenweise in den Fermenterbehälter gelangt.
Die Biomasse umfasst im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nachwachsende Rohstoffe, die als heimische Energieträger langfristig verfügbar sind, sowie alle flüssigen und festen organischen Stoffe und Produkte biologischer und biochemischer Vorgänge und deren Umwandlungsprodukte, die für dieses Verfahren einen ausreichenden hohen Kohlenstoffanteil besitzen und auch sonst in ihrer Zusammensetzung und Beschaffenheit zu wirtschaftlich nutzbaren Reaktions-, Zwischen-, Neben-, und Endprodukten durch die hydrothermale Karbonisierung zu Brennstoffen verarbeitet werden können. Z. B. zählen zu den Ausgangsstoffen Kohlenhydrate, Zucker und Stärken, land- und forstwirtschaftliche Erzeugnisse, auch speziell angebaute Energiepflanzen (schnell wachsende Baumarten, Schilfgräser, Getreideganzpflanzen u. ä.), Soja, Zuckerrohr und Getreidestroh, sowie biogene Rest-, Abholzstoffe und Nebenprodukte, Pflanzen und Pflanzenreste anderer Herkunft (Straßenbegleitgrün, Landschaftspflegegut u. ä.), landwirtschaftliche Abfälle einschließlich Stroh, Zuckerrohrblätter, Abputzgetreide, unverkäufliche Partien an Kartoffeln oder Zuckerrüben, verdorbene Silagepartien, sowie sonstige Futterreste, Rasenschnittgut, Getreidestroh, Rübenblatt, Zuckerrohrblätter, kohlenstoffhaltige Rest- und Abfallstoffe, einschließlich Biomüll, heizwertreiche Fraktionen von Haus- und Gewerbeabfällen (Restmüll), Klärschlamm, verschiedene Holzarten und - klassen, einschließlich Waldholz, Bauholz, Paletten, Altmöbel, Sägemehl, Reste und Abfälle aus der Ernährungsindustrie, einschließlich Küchen- und Speiseabfälle, Abfallgemüse, Altfette, sowie Papier und Zellstoff, Textilien insbesondere aus Naturfasern und natürlichen Polymären und tierische Exkremente, einschließlich Gülle, Pferdemist und Geflügelkot. Aus der DE 197 23 510 C1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Behandlung biogener Restmassen bekannt, die einen zylindrischen Reaktor umfasst, in dem Lebensmittelabfälle u. ä. einer Temperatur-Druck-Hydrolyse unterzogen werden. Der Reaktor ist als Schlaufenreaktor mit beheizbarer Mantelfläche ausgebildet. Mittels einer Pumpe wird innerhalb des Reaktors eine Strömung erzeugt, die eine Durchmischung der Suspension gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse, mit dem ein Fremd- und/oder Schadstoffgehalt im Reaktionsprodukt einstellbar ist, bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Fremd- und/oder Schadstoffgehalt im Reaktionsprodukt eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst.
Bei dem erfindungsgemäßen System kann gemäß einer Ausführungsform der Reaktionsprozess für die Herstellung von Biogas ausgestaltet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Reaktionsprozess die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse. Eine Programmsteuerung dient dazu die Werte des mindestens einen Analysesystems zu erfassen, mittels dem der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen in den unterschiedlichen Typen von Biomasse bestimmbar ist. Die Prozessparameter des Reaktionsprozesses und das System werden dann derart gesteuert, dass der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert einstellbar ist. Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist die Anlage als Anlage zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels der hydrothermalen Karbonisierung umfasst einen ersten Bereich, der von dem erfindungsgemäßen System gebildet ist, in dem die Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung der verschiedenen Typen an Biomasse durchgeführt wird. Wie bereits oben in der Beschreibung zum Stand der Technik erwähnt, kann bei der hydrothermalen Karbonisierung gemäß der gegenwärtigen Erfindung mögliche Biomasse verarbeitet werden, die einen gewissen Kohlenstoffanteil enthält. In einem zweiten Bereich der Anlage erfolgt das Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomasse. Im zweiten Bereich wird der Biomasse Prozesswasser und mindestens ein Katalysator zugesetzt, um den für den anschließenden Reaktionsprozess erforderlichen Anteil an der Trockensubstanz am Reaktionsgemisch einzustellen. Dem zweiten Bereich ist ein dritter Bereich nachgeschaltet, in dem die Durchführung des Reaktionsprozesses gemäß der hydrothermalen Karbonisierung erfolgt. An dem dritten Bereich schließt sich ein vierter Bereich an, der zur weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte dient.
Das System zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen für die unterschiedlichen Typen von Biomasse. Mindestens eine Zerkleinerungseinheit und ein Mischer sind zum Erstellen einer homogenen Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse vorgesehen. Jeder Annahme- und Lagerstelle ist ein Analysesystem zuordenbar, mittels dem ein Gehalt in den unterschiedlichen Typen von Biomasse an Fremd- und/oder Schadstoffen bestimmt bzw. überprüft werden kann. Es ist eine zentrale Programmsteuerung vorgesehen, an die die mit dem mindestens einen Analysesystem ermittelten Werte übergebbar sind.
In der Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung ist mindestens ein Reaktionsprodukt derart über eine den Mischer verlassende, gemischte Biomasse hinsichtlich der prozentualen Anteile der unterschiedlichen Typen von Biomasse einstellbar, dass in einem Reaktor das mindestens eine gebildete Reaktionsprodukt einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält.
Für die Herstellung von kohlenstoffhaltigen Reaktionsprodukten aus Biomasse mittels hydrothermaler Karbonisierung erfolgt im System (erster Bereich) eine Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung der unterschiedlichen Typen an Biomasse. In einem zweiten Bereich wird ein Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomasse durchgeführt. In einem dritten Bereich wird der Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung ausgeführt. In mindestens einem vierten Bereich erfolgt eine weitere Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Reaktionsprozesses.
Im dritten Bereich sind mindestens drei Reaktoren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels hydrothermaler Karbonisierung vorgesehen. Jeder Reaktor hat einen ersten Einlass im oberen Bereich des Reaktors für eine erste Leitung, mindestens einen Auslass im unteren Bereich des Reaktors für eine dritte Leitung und einen zweiten Einlass im oberen Bereich des Reaktors ausgebildet. Der zweite Einlass ist mit dem Auslass über eine zweite Leitung gesteuert verbindbar. Die zweite Leitung ist mit einem Wärmetauscher und einer Pumpe versehen, wodurch ein Fest/-Flüssiggemisch im Reaktor über den Auslass und den zweiten Einlass umgewälzt werden kann.
Eine Programmsteuerung, die die Werte des mindestens einen Analysesystems erfasst, mittels dem der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen in den unterschiedlichen Typen von Biomasse bestimmt werden kann, ist vorgesehen. Ebenso werden die Prozessparameter von mehreren, dem Reaktor zugeordneten Sensoren erfasst. Somit werden das System und der Reaktor derart gesteuert, dass der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert einstellbar ist.
Das erste Leitungssystem, das zweite Leitungssystem und das dritte Leitungssystem ist mit einer Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege-Ventilen und einer Vielzahl von steuerbaren Drei-Wege-Ventilen versehen, die mit der Programmsteuerung verbunden sind, so dass die spezifische Befüllung, Umwälzung und Entleerung der mindestens drei Reaktoren regelbar und steuerbar ist. Der dritte Bereich besteht aus mindestens drei Reaktoren. Die mindestens drei Reaktoren sind über ein erstes Leitungssystem, ein zweites Leitungssystem und ein drittes Leitungssystem untereinander verbunden. Das erste Leitungssystem ist dabei über einen ersten Wärmetauscher geführt, so dass mindestens einer der mindestens drei Reaktoren gesteuert und selektiv mit Biomasse aus dem zweiten Bereich befüllt werden kann. Das zweite Leitungssystem ist ebenfalls über einen Wärmetauscher geführt. Ferner ist im zweiten Leitungssystem eine Pumpe vorgesehen, so dass im Reaktionsprozess befindliche Biomasse aus dem aktiven Reaktor der mindestens drei Reaktoren gesteuert und selektiv während des Reaktionsprozesses umgewälzt werden kann. Durch die Pumpe erzielt man somit eine gute Durchmischung der Reaktionsprodukte im aktiven Reaktor der mindestens drei Reaktoren. Ein drittes Leitungssystem ist ausgehend von den mindestens drei Reaktoren über einen Wärmetauscher geführt. Über das dritte Leitungssystem werden die Reaktionsprodukte des abgeschlossenen Reaktionsprozesses aus dem aktiven Reaktor abgezogen und über eine Entspannungsvorrichtung dem vierten Bereich zugeführt. Die Reaktionsprodukte werden erst dann aus dem aktiven Reaktor abgezogen, wenn der Reaktionsprozess in dem aktiven Reaktor zum Stillstand gekommen ist.
In jedem der Reaktoren ist mindestens ein Rührer vorgesehen. Mit dem Rührer st es möglich für eine zusätzliche Durchmischung und/oder Umwälzung der Biomasse in den Reaktoren zu sorgen.
Die mindestens drei Reaktoren des dritten Bereichs sind dabei derart betreibbar, dass mindestens ein Reaktor der aktive Reaktor ist. Mindestens ein anderer Reaktor ist der Reaktor, der gerade mit der angesetzten Biomasse aus dem zweiten Bereich befüllt wird. Ein mindestens weiterer Reaktor ist der Reaktor, der gerade entleert wird. Dieser Reaktor war der vorangegangene aktive Reaktor, in dem der Reaktionsprozess zum Abschluss gekommen ist, so dass dessen Inhalt zur weiteren Aufbereitung der Reaktionsprodukte in den vierten Bereich übergeführt werden kann. Der erste Bereich zur Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Typs von Biomasse umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellung zur sortenreinen Bereitstellung der unterschiedlichen Typen an Biomasse. Im ersten Bereich sind mindestens eine Zerkleinerungseinheit und ein Mischer für die unterschiedlichen Biomassen vorgesehen. Die Zerkleinerungseinheit ist notwendig, um die Biomasse auf eine erforderliche Partikelgröße, bzw. einen Bereich der für den Prozess nutzbaren Partikelgrößen der Biomassen zu erzeugen.
Der zweite Bereich besitzt einen Mischbehälter, in dem die zerkleinerte und gemischte Biomasse eingefüllt wird. In den Mischbehälter wird die zerkleinerte und gemischte Biomasse ferner über eine Leitung mit Prozesswasser versetzt. Über eine dritte Leitung, welche in der zweiten Leitung für das Prozesswasser mündet, kann dem Prozesswasser ein für den Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung erforderlicher Katalysator zugesetzt werden. Das Prozesswasser und der Katalysator werden zusammen über einen Mischer geführt. Im Mischbehälter ist ein über einen Motor betriebenes Rührwerk vorgesehen, um für eine gute Durchmischung der Biomasse mit dem Prozesswasser und dem Katalysator zu sorgen. Hinzu kommt, dass man mittels des Rührwerks eine Absetzung der Biomasse am Boden des Mischbehälters vermeidet. Durch die zugegebene Menge an Prozesswasser zu der gemischten und zerkleinerten Biomasse kann man somit den Anteil der Trockensubstanz an dem Reaktionsprozess, welcher nachgeschaltet in mindestens einem der Reaktoren abläuft, einstellen. In den Mischbehälter stellt man einen Trockensubstanzanteil von 20% bis 60% ein. Wie groß der Anteil der Trockensubstanz ist, richtet sich im Wesentlichen nach dem in der zerkleinerten und gemischten Biomasse vorhandenen Anteil an den verschiedenen Typen und den somit sich ergebenden Reaktionsprozessen in den nachgeschalteten Reaktoren.
Vom zweiten Bereich gelangt die mit Prozesswasser und Katalysator versetzte Biomasse über eine dritte Leitung in den dritten Bereich, in dem der Reaktionsprozess durchgeführt wird. In der Leitung ist eine Pumpe vorgesehen, um somit die Befüllrate des mindestens einen Reaktors im dritten Bereich einstellen zu können. Im vierten Bereich ist zur weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte ein Auffangbehälter zur Aufnahme der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen Reaktor vorgesehen, aus dem die Reaktionsprodukte entnommen werden. Die Reaktionsprodukte werden erst dann aus dem anfänglich aktiven Reaktor entnommen, nach dem in diesem Reaktor der Reaktionsprozess abgeschlossen ist. Der Auffangbehälter besitzt ebenfalls ein über einen Motor betriebenes Rührwerk. Über eine mit einer Pumpe versehene Leitung werden die Reaktionsprodukte einer Entwässerungseinrichtung und einem nachgeschalteten Trockner zugeführt.
Aus der Entwässerungseinrichtung führt eine Leitung zu einem Auffangbehälter für das in der Entwässerungseinrichtung gewonnene Prozesswasser. Das Prozesswasser wird über eine mit einer Pumpe versehenen Leitung in den zweiten Bereich zurückgeführt. Somit kann das Prozesswasser wiederum in den Reaktionskreislauf eingeführt werden. Das Prozesswasser wird somit der gemischten und zerkleinerten Biomasse in den im zweiten Bereich vorgesehenen Mischbehälter zugeführt. Das Reaktionsprodukt wird nach dem Trocknungsprozess aus dem Trockner entnommen und einem Sammelbehälter zugeführt. Von dem Sammelbehälter aus kann eine Verpackung, bzw. ein Abtransport organisiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein fünfter Bereich vorgesehen sein. Dem fünften Bereich kann zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen aktiven Reaktor direkt zugeführt werden. Die Reaktionsprodukte werden, wie bereits oben erwähnt, nur dann dem mindestens einen aktiven Reaktor entnommen, wenn in diesem der Reaktionsprozess vollkommen abgeschlossen worden ist. Diese Reaktionsprodukte, welche dem fünften Bereich zugeführt werden, haben einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In dem fünften Bereich wird den Reaktionsprodukten Kohlendioxyd zugesetzt. Das Kohlendioxyd stammt z. B. aus der Kohleverbrennung eines fossilen Kraftwerks. Jeder Verbrennungsprozess, bei dem Kohlendioxyd entsteht, kann als Kohlendioxydquelle verwendet werden. Kohlendioxyd kann somit dem fünften Bereich der Anlage zugeführt werden und ist somit in die Herstellung von Synthesegas eingebunden.
Die Anlage ist im ersten Bereich, im zweiten Bereich, im dritten Bereich, im vierten Bereich und im fünften Bereich eine Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege- Ventilen und Drei-Wege-Ventilen, wodurch ein Materialfluss innerhalb der Anlage über eine zentrale Programmsteuerung geregelt, bzw. eingestellt werden kann.
Die Anlage kann zur Herstellung von Kohle und/oder Synthesegas als Reaktionsprodukt verwendet werden. Dabei ist es durch geeignete Programmsteuerung möglich, das Reaktionsprodukt derart auf die Bedürfnisse eines Abnehmers einzustellen, dass der Brennstoff bei der Verbrennung eine optimale Leistung darstellt. Die Einstellung und zusätzlichen Elemente aus der Kohle, welche im Brennstoff enthalten sind, lässt sich durch geeignete Auswahl der Ausgangsprodukte der verschiedenen Biomassetypen am Reaktionsprozess einstellen. Das Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: Zunächst wird die Biomasse unterschiedlichen Typs in einem ersten Bereich bereitgestellt. Für die Bereitstellung der Biomasse können verschieden Behälter, Silos oder Ablageplätze zur Verfügung gestellt werden. In diesen Ablageplätzen, bzw. Silos wird die Biomasse nach Typen getrennt gelagert. In dem ersten Bereich wird nun die Biomasse entsprechend der gewünschten Zusammensetzung für den Reaktionsprozess aus den unterschiedlichen Lagerplätzen entnommen.
Das Verfahren zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse für eine Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung umfasst die folgenden Schritte:
• dass Biomasse unterschiedlichen Typs in einer Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen bereitgestellt wird; • dass jeder Annahme- und Lagerstelle ein Analysesystem zugeordnet werden kann, mittels der ein Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen in den unterschiedlichen Typen der Biomasse bestimmt und/oder überprüft wird; und · dass an eine Programmsteuerung die mit dem Analysesystem
ermittelten Werte und ebenfalls die Prozessparameter von mehreren einem Reaktor zugeordneten Sensoren übergeben werden, so dass in einem System die unterschiedlichen Typen von Biomasse in einem Mischer zu einer homogenen Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse zusammengestellt werden und der Reaktor (301 ) derart gesteuert wird, dass der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert eingestellt wird.
Die Biomasse wird einer Zerkleinerung und Mischung zugeführt, und letztlich in einem zweiten Bereich der Anlage überführt. Im zweiten Bereich wird die gemischte und zerkleinerte Biomasse mit Prozesswasser und einem Katalysator versetzt, so dass ein für den Reaktionsprozess erforderlicher Gehalt an Biomasse-Trockensubstanz eingestellt wird. In einem dritten Bereich sind mindestens drei Reaktoren vorgesehen. Um einen kontinuierlichen Prozess für die Erzeugung von Brennstoff, bzw. kohlenstoffhaltigen Reaktionsprodukten zu erzeugen, ist das Verfahren derart gestaltet, dass mindestens ein Reaktor der im dritten Bereich vorgesehenen Reaktoren mit der Biomasse gefüllt wird, die mit Prozesswasser und Katalysator versetzt ist. In mindestens einem weiteren Reaktor, welcher als aktiver Reaktor bezeichnet wird, läuft gerade der Reaktionsprozess ab, in dem die Biomasse in ein kohlenstoffhaltiges Reaktionsprodukt umgewandelt wird. Parallel zur Befüllung des mindestens einen Reaktors und zu dem gerade aktiven Reaktor, in dem der Reaktionsprozess abläuft, wird mindestens ein weiterer Reaktor entleert. Dieser Reaktor, welcher entleert wird, ist derjenige Reaktor, der zuvor der aktive Reaktor war und in dem der Reaktionsprozess vollständig abgeschlossen ist. Die Reaktionsprodukte, welche dem mindestens einen Reaktor entnommen werden, werden einem vierten Bereich zugeführt. In dem vierten Bereich erfolgen die Entwässerung und die Trocknung der aus dem mindestens einen Reaktor des dritten Bereichs entnommenen Reaktionsprodukte.
Die dem Reaktor des dritten Bereichs entnommenen Reaktionsprodukte besitzen einen Anteil von Trockensubstanz von ca. 10%. Bei der nachgeschalteten Entwässerung im vierten Bereich wird ein Trockensubstanzanteil von ca. 50% eingestellt. Bei der weiteren Trocknung der Reaktionsprodukte wird letztendlich ein Trockensubstanzanteil von ca. 90% erzielt.
Um einen gut ablaufenden Reaktionsprozess in dem mindestens einen Reaktor des dritten Bereichs zu erzielen, wird die Biomasse ständig über einen Wärmetauscher umgepumpt. Nach Abschluss des Reaktionsprozesses in dem mindestens einen aktiven Reaktor wird die Biomasse aus dem Reaktor entleert und dabei über einen dritten Wärmetauscher und eine Entspannungsvorrichtung dem vierten Bereich zugeführt.
Wie bereits oben erwähnt, kann in der Anlage ebenfalls ein fünfter Bereich vorgesehen sein, in dem zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem aktiven Reaktor nach Abschluss des Reaktionsprozesses zugeführt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche aus dem aktiven Reaktor abgezogenen Reaktionsprodukte dem fünften Bereich zugeführt werden. In dem fünften Bereich wird Synthesegas erzeugt. Über eine Programmsteuerung wird der Materialfluss innerhalb der Anlage zur Durchführung des Verfahrens gesteuert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Brennstoff hergestellt werden, der kohlenstoffhaltig ist. Der Brennstoff kann zum einen Kohle sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Brennstoff Synthesegas sein.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Anlage zur Durchführung der hydrothermalen Karbonisierung. zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform zur Durchführung des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung. zeigt eine weitere Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung. zeigt eine schematische Darstellung des ersten Bereichs der Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, in dem die für den Reaktionsprozess notwendigen unterschiedlichen Biomassen zerkleinert und gemischt werden können. zeigt eine schematische Darstellung des zweiten Bereichs der Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, bei der die zerkleinerten und gemischten Biomassen mit Prozesswasser und Katalysator versetzt werden, bevor diese dem Reaktionsprozess zugeführt werden. zeigt eine schematische Darstellung des dritten Bereichs, bei der mindestens drei Reaktoren vorgesehen sind, die über verschiedene Leitungen miteinander verbunden sind. zeigt eine schematische Darstellung der Elemente des vierten Bereichs der Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, in der letztendlich die Reaktionsprodukte für den weiteren Verbrauch bearbeitet werden. zeigt eine schematische Darstellung eines Reaktors in Verbindung mit einem zugeordneten Wärmetauscher. zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung eines Reaktionsprozesses zur Herstellung von Biogas. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur oder für die Einordung der Figur in den Kontext anderer Figuren erforderlich sind. Obwohl sich die nachstehende Beschreibung der der Figuren 1 bis 8 im Wesentlichen auf den Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung bezieht soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass das Erfindungsprinzip der gezielten Bereitstellung der unterschiedlichen Typen von Biomasse 5-\ , 52, 5n zur Einstellung eines Gehalts an Fremd- und/oder Schadstoffen im gewonnenen Reaktionsprodukt verwendet werden kann. So kann z. B. auch der Gehalt an Fremd- und/oder Schadstoffen in Biogas gezielt eingestellt werden.
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung aus einem ersten Bereich 100, einem zweiten Bereich 200, einem dritten Bereich 300 und einem vierten Bereich 400 ausgebildet. Der erste Bereich 100, der zweite Bereich 200, der dritte Bereich 300 und der vierte Bereich 400 sind mittels einer gemeinsamen Programmsteuerung 10 verbunden. Im ersten Bereich 1 00 erfolgt das Zusammenstellen und Mischen der verschiedenen Biomassen. Vom ersten Bereich 00 gelangen die so gemischten und zerkleinerten Biomassen in den zweiten Bereich 200, in dem ein Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomassen durchgeführt wird. Den zerkleinerten und gemischten Biomassen wird Prozesswasser PW zugesetzt. Von dem zweiten Bereich 200 gelangen so die mit Prozesswasser PW versetzten Biomassen in den Reaktorbereich, welcher als dritter Bereich bezeichnet wird. Im dritten Bereich läuft der Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung ab. Nachdem der Reaktionsprozess abgeschlossen ist, wird das fertige Reaktionsprodukt dem vierten Bereich zugeführt, in dem eine Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Prozesses der hydrothermalen Karbonisierung durchgeführt wird. In dem vierten Bereich wird Prozesswasser PW gewonnen, welches letztendlich wieder in den zweiten Bereich zur erneuten Verwendung zurückgeführt wird.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse. Hier ist der vierte Bereich gegen einen fünften Bereich 500 ausgetauscht. Die Reaktionsprodukte aus dem dritten Bereich, welche demjenigen Reaktor entnommen werden, der zuvor der aktive Reaktor war und in dem nun der Reaktionsprozess vollständig abgeschlossen ist, werden direkt diesem fünften Bereich zugeführt. Diese Reaktionsprodukte besitzen einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In dem fünften Bereich 500 wird ein Reaktionsprozess durchgeführt, in dem Synthesegas erzeugt wird. Zur Erzeugung von dem Synthesegas wird im fünften Bereich Kohlendioxyd C02 zugeführt. Das zugeführte Kohlendioxyd kann z. B. aus einer Kohlendioxydquelle 15 stammen. Eine Kohlendioxydquelle 15 ist z. B. ein fossiles Kraftwert, o. ä. Somit kann direkt das von dem fossilen Kraftwerk entstandene und gebildete Kohlendioxyd dem Prozess zur Synthesegasgewinnung im fünften Bereich 500 der Anlage 1 zugeführt werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier ist zusätzlich zum vierten Bereich 400 der fünfte Bereich 500 vorgesehen. Ein Teil der fertigen Reaktionsprodukte wird somit aus dem dritten Bereich dem vierten Bereich 400 zugeführt. Im vierten Bereich erfolgt somit die bereits in der Beschreibung zu Figur 1 erwähnte Entwässerung und Trocknung der Reaktionsprodukte. Das somit gewonnene Prozesswasser wird vom vierten Bereich 400 wieder dem zweiten Bereich 200 zugeführt. Ein anderer Teil der Reaktionsprodukte aus dem dritten Bereich 300 kann dem fünften Bereich 500 zugeführt werden, in dem letztendlich unter Hinzufügung von Kohlendioxyd aus einer Kohlendioxydquelle 15 Synthesegas erzeugt wird.
Analog zur Beschreibung der Figur 1 ist ebenfalls den Ausführungsformen der in den Figuren 2 und 3 erwähnten Anlagen eine Programmsteuerung 10 zugeordnet, über die der Materialfluss in den verschiedensten Ausführungsformen der Anlage 1 gesteuert und geregelt werden kann. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Systems 100, welches den ersten Bereich der Anlage 1 bildet, zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassen. Der erste Bereich umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen ^ 2^, 122, 12n für die unterschiedlichen Typen von Biomasse 5i, 52, 5n. Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des Bereichs 100 stellt lediglich eine mögliche Form der Ausgestaltung dar und soll nicht als eine Beschränkung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass je nach Kundenanforderung der erste Bereich 100 gestaltet werden kann. Die Anzahl der Annahme- und Lagerstellen 12 ; 122, 12n, richtet sich nach den unterschiedlichen Typen von Biomasse, die in der Anlage 1 verarbeitet werden sollen. Ebenso sind die Anzahl der Zerkleinerungseinheiten 13 vom Typ der Biomasse abhängig, die mit der Anlage 1 verarbeitet werden soll. Nach der entsprechenden Zerkleinerung der Biomassen werden diese einem Mischer 14 zugeführt, in dem die gemischte Biomasse 5M für den weiteren Reaktionsprozess zur Verfügung gestellt wird. Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform ist jeder Annahme- und Lagerstelle 12i, 122, 12n ist ein Analysesystem 15zugeordnet, mittels denen ein Gehalt in den unterschiedlichen Typen von Biomasse 5 ; 52, 5n an Fremd- und/oder Schadstoffen bestimmt bzw. überprüft werden kann. Einer zentralen Programmsteuerung 10 werden die mit dem jeweiligen Analysesystem 15 ermittelten Werte übergeben. Die in Figur dargestellten Doppelpfeile zwischen den einzelnen Annahme- und Lagerstellen 12-1 , 122, 12n für die unterschiedlichen Typen von Biomasse 5-i , 52, 5n sollen andeuten, dass jeder Annahme- und Lagerstelle 12-i , 122, 12n auf Bedarf ein Analysesystem 15 zugeordnet werden kann. Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform des ersten Bereichs 100 ist eine erste Zerkleinerungseinheit 13 und eine zweite Zerkleinerungseinheit 132 vorgesehen. Die erste Zerkleinerungseinheit 13i ist als Brecher ausgebildet. Die zweite Zerkleinerungseinheit 132 ist als Hammermühle ausgebildet. Der ersten Zerkleinerungseinheit 13 werden folglich große Stücke an Biomasse zugeführt, welche noch einer starken Zerkleinerung bedürfen, bevor diese dem Mischer zugeführt werden. Die zweite Zerkleinerungseinheit 132 ist als Hammermühle ausgebildet und kann somit bereits zerkleinerte Teile von Biomasse, wie z. B. Strohabfälle, Grasschnitt, Rindenabfälle, Holzschnitzel, etc. weiter zerkleinern und diese direkt dem Mischer 14 zuführen. Ebenso ist in der Ausführungsform der Figur 4 eine Annahme- und Lagerstelle 123 für bereits flüssige Biomasse vorhanden. Diese flüssige Biomasse kann z. B. Klärschlamm sein. Die mit der ersten Zerkleinerungseinheit 13 zerkleinerte Biomasse wird somit einer Zuführleitung der flüssigen Biomasse aus der Annahme- und Lagerstelle 123 zugeführt. Somit wird die aus der ersten Zerkleinerungseinheit 13i kommende Biomasse bereits mit einer flüssigen Biomasse versetzt, bevor diese in den Mischer 14 gelangt. Von dem Mischer 14 gelangt die Biomasse über eine Leitung 1 1 1 in den zweiten Bereich 200. Der zweite Bereich 200 der Anlage 1 umfasst einen Mischbehälter 21 . Im Mischbehälter 21 ist ein über einen Motor 221 angetriebener Rührer 220 vorgesehen. In den Mischbehälter 21 gelangt über die Leitung 1 1 1 die gemischte Biomasse 5M. Parallel dazu wird dem Mischbehälter 21 über eine Leitung 21 1 Prozesswasser PW zugeführt. In der Leitung 21 1 für das Prozesswasser PW ist ein Mischer 214 eingefügt. Bevor das Prozesswasser PW über die Leitung 21 1 in den Mischer gelangt, mündet in die Leitung 21 1 eine Leitung 212, die in das Prozesswasser einen Katalysator aus einem Tank 2 3 zuführt. Der Katalysator kann z. B. Ameisensäure, Zitronensäure oder Schwefelsäure sein. Nachdem im Mischbehälter 21 die gemischte Biomasse 5N und das Prozesswasser PW ausreichend vermischt sind, wird die so erzielte Mischung, welche einen Trockensubstanzanteil von 20% bis 60% aufweist, über eine Leitung 222, welche mit einer Pumpe 30 versehen ist, dem dritten Bereich 300 zugeführt. In den in Figur 5 gezeigten Leitungen ist eine Vielzahl von Zwei-Wege-Ventilen 32 vorgesehen. Diese Zwei-Wege- Ventile 32 sind mit der Programmsteuerung 10 verbunden. Somit ist es möglich, durch gezielte Steuerung der Zwei-Wege- Ventile den Materialfluss gezielt zu steuern und somit z. B. den Trockensubstanzanteil im Mischbehälter 21 gezielt einzustellen. Die Größe des Trockensubstanzanteils richtet sich im Wesentlichen nach den nachgeschalteten Prozessbedingungen im dritten Bereich. Der Aufbau des dritten Bereichs 300 ist in Figur 6 schematisch dargestellt. Der dritte Bereich 300 umfasst mindestens drei Reaktoren 301 . Jeder der Reaktoren ist mit einer Überdruckleitung 302 versehen, die in einem steuerbaren Zwei- Wege-Ventil 32 endet. Über dieses steuerbare Zwei-Wege-Ventil 32 kann somit der Druck im Inneren des Reaktors auf ein vordefiniertes Niveau eingestellt werden. Ebenso ist es möglich, den Druck abzulassen, falls im Innern des mindestens einen Reaktors 301 der Druck über ein vordefiniertes Niveau ansteigt.
Im dritten Bereich 300 der Anlage 1 müssen mindestens drei Reaktoren 301 vorhanden sein, damit eine kontinuierliche Produktion der Reaktionsprodukte des Prozesses der hydrothermalen Karbonisierung gewährleistet ist. Mindestens ein Reaktor 301 der Reaktoren ist dabei ein aktiver Reaktor 301 A. Die Bezeichnung „aktiver Reaktor" bedeutet, dass in diesem Reaktor 301 , der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung abläuft und noch nicht abgeschlossen ist. In jedem der Reaktoren 301 ist mindestens ein Rührer 350 vorgesehen. Mit dem Rührer 350 ist es möglich für eine zusätzliche Durchmischung und/oder Umwälzung der Biomasse 5i, 52, 5n in den Reaktoren 301 zu sorgen. Bevorzugt ist der Rührer 350 im demjenigen Reaktor 301 aktiv, der auch der aktive Reaktor ist, wobei während der hydrothermalen Karbonisierung die Biomasse im aktiven Reaktor 301 A ständig umgepumpt und mit dem Rührer 350 zusätzlich umgewälzt wird.
Bei mindestens einem anderen Reaktor 301 der mindestens drei Reaktoren wird Biomasse über eine Leitung 3 1 in den Reaktor 301 eingefüllt. Dieser Reaktor 301 wird als füllbarer Reaktor 301 F bezeichnet. Bei der in Figur 6 gezeigten schematischen Darstellung des dritten Bereichs 300 der Anlage 1 sind zwei füllbare Reaktoren 301 F vorgesehen. Die füllbaren Reaktoren 301 F werden über die Leitung 31 1 mit der mit Prozesswasser und Katalysator versetzten Biomasse befüllt. In der Leitung 31 1 ist ein erster Wärmetauscher 310 eingebracht. Ferner verbindet die Leitung 31 1 alle Reaktoren 301 des dritten Bereichs 300. Über ein steuerbares Drei-Wege-Ventil 33 kann somit die Leitung 31 1 in Richtung des mindestens einen füllbaren Reaktors 300F freigeschaltet werden, damit der Reaktor 301 F mit Biomasse, Prozesswasser und Katalysator befüllt werden kann.
Ferner ist ein zweites Leitungssystem 321 vorgesehen, dass ebenfalls jeden Reaktor 301 des dritten Bereichs 300 miteinander verbindet. Die zweite Leitung 321 ist als Ringleitung ausgebildet und ist ebenfalls über einen zweiten Wärmetauscher 320 geführt. Ferner ist in der Leitung 321 eine Pumpe 30 vorgesehen, mit der die Biomasse aus dem mindestens einen aktiven Reaktor 301 A ständig über den zweiten Wärmetauscher 320 umgepumpt wird. Durch dieses Umpumpen erreicht man eine ständige Durchmischung der Biomasse im aktiven Reaktor 301 A. In der als Ringleitung ausgebildeten zweiten Leitung 321 sind mehrere Drei-Wege-Ventile 33 und Zwei-Wege-Ventile 32 vorgesehen, um somit den Materialfluss der gerade im aktiven Reaktor 301 A reagierenden Biomasse über die Ringleitung 321 und dem Wärmetauscher umzupumpen. Die Zwei-Wege-Ventile 32 und die Drei-Wege-Ventile 33 werden derart gesteuert, dass die zweite Leitung 321 mit dem mindestens einen aktiven Reaktor 301 A einen offenen Ring bildet, so dass das Umpumpen der Biomasse während des Reaktionsprozesses im aktiven Reaktor 301 A möglich ist.
Mindestens ein weiterer Reaktor 301 der Reaktoren im dritten Bereich 300 ist ein gerade leerbarer Reaktor 301 L. Dieser gerade leerbare Reaktor 301 L war zuvor der aktive Reaktor 301 A. nachdem der Reaktionsprozess im aktiven Reaktor 301 A abgeschlossen ist, können die Reaktionsprodukte aus dem Reaktor entnommen werden. Der aktive Reaktor 301 A wird dann zum leerbaren Reaktor 301 L. Jeder der Reaktoren 301 ist mit einer dritten Leitung 321 verbunden, die über einen dritten Wärmetauscher 320 geführt ist. In der dritten Leitung 331 sind ebenfalls eine Vielzahl von Zwei-Wege-Ventilen 32 und Drei-Wege-Ventilen 33 vorgesehen, um somit gesteuert den leerbaren Reaktor 30 L mit der dritten Leitung 331 zu verbinden. Das aus dem leerbaren Reaktor 301 L abgezogene Reaktionsprodukt wird mittels der dritten Leitung 331 über eine Entspannungseinrichtung 340 geführt, so dass die Reaktionsprodukte im Wesentlichen auf ein Umgebungsdruckniveau gebracht werden. Von der Entspannungseinrichtung 340 gelangen die Reaktionsprodukte in den vierten Bereich 400 und/oder in den fünften Bereich 500, in dem, wie bereits erwähnt, Synthesegas hergestellt werden kann.
Für die weitere Beschreibung der Erfindung wird auf den fünften Bereich 500 verzichtet, in dem Synthesegas aus den Reaktionsprodukten in Verbindung mit Kohlendioxyd hergestellt werden kann. Bei der Beschreibung der gegenwärtigen Erfindung gelangt nun, wie in Figur 7 gezeigt, das Reaktionsprodukt über die Leitung 331 in den vierten Bereich und wird dort in einen Auffangbehälter 41 verbracht. Im Auffangbehälter 41 ist ein Rührwerk 420, das mit einem Motor 421 angetrieben wird, angeordnet. Über eine Leitung 41 1 , in der eine Pumpe und mindestens ein steuerbares Zwei-Wege-Ventil 32 vorgesehen sind, wird das Reaktionsprodukt in eine Entwässerungseinrichtung verbracht. Die über die Leitung 331 zugeführten Reaktionsprodukte haben einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In der Entwässerungseinrichtung 430 wird der Trockensubstanzanteil auf ca. 50% erhöht. Das aus den Reaktionsprodukten gewonnene Prozesswasser PW gelangt in einen Auffangbehälter 436. Sollte das Niveau im Auffangbehälter 436 zu hoch werden, wird das überschüssige Prozesswasser PW über einen Überlauf 437 an die Umgebung abgegeben. Über die Leitung 31 1 , welche mit einer Pumpe 30 und einem Zwei-Wege-Ventil 32 versehen ist, wird das Prozesswasser PW in den zweiten Bereich 200 der Anlage 1 zurückgeführt. Von der Entwässerungseinrichtung 430 gelangt das Reaktionsprodukt in einen Trockner 432. Der Trockner wird über einen Motor 433 angetrieben. Im Trockner 432 wird der Trockensubstanzanteil der Reaktionsprodukte auf ca. 90% erhöht. Von dem Trockner 432 gelangt das getrocknete Reaktionsprodukt in einen Sammelbehälter 434. Vom Sammelbehälter 434 aus kann letztendlich die Verteilung zu den Verbrauchern der mit der Anlage 1 hergestellten Reaktionsprodukte erfolgen.
Figur 8 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung des aktiven Reaktors 301 A in Verbindung mit der zweiten Leitung 321 , die als Ringleitung ausgebildet bzw. zu einer Ringleitung schaltbar ist. Die Ringleitung erhält man durch geeignete Steuerung von Zwei-Wege-Ventilen 32 und/oder Drei-Wege-Ventilen 33 der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung. Die zweite Leitung 321 (bzw. die gesteuert gebildete Ringleitung) umfasst den zweiten Wärmetauscher 320. Während des im aktiven Reaktor 301 ablaufenden Reaktionsprozesses wird die gerade reagierende Biomasse mittels einer Pumpe 30 und der zweite Leitung 321 ständig über den zweiten Wärmetauscher 320 umgepumpt. Somit erreicht man eine ständige Umwälzung der im aktiven Reaktor 301 reagierenden Biomasse. Um im aktiven Reaktor 301 den Reaktionsprozess in Gang zu setzen, wird die eingefüllte Biomasse auf eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck gebracht. Während des Umpumpens der gerade reagierenden Biomasse über die zweite Leitung 32 , wird im Wesentlichen die Temperatur und der im aktiven Reaktor 301 A herrschende Druck innerhalb eines vordefinierten Schwankungsbereichs aufrechterhalten. Durch das Umpumpen der gerade reagierenden Biomasse erspart man sich mechanische Bauteile, die mit einer Durchführung in den Reaktor 301 bzw. den anderen baugleichen Reaktoren 301 eingebracht werden müssen. Durch das Umpumpen der reagierenden Biomasse im aktiven Reaktor 301 ist somit eine mögliche Leckage über die Durchführung in den aktiven Reaktor 301 vermieden. Dadurch ergibt sich eine wesentlich höhere Produktionssicherheit und Störunanfälligkeit mit der erfindungsgemäßen Anlage. In einer Anlage 1 zur Verkohlung von Biomasse sind mindestens drei baugleiche Reaktoren 301 vorgesehen. Jeder Reaktor 301 zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse 5-i , 52, 5n mittels hydrothermaler Karbonisierung hat einen Edelstahlmantel. Der Reaktor 301 hat einen ersten Einlass 21 im oberen Bereich 3010 des Reaktors 301 für eine erste Leitung 31 1 . Ferner hat der Reaktor 301 mindestens einen Auslass 23 im unteren Bereich 301 u für eine dritte Leitung 331 ausgebildet, wobei die erste Leitung 31 1 und die dritte Leitung 331 ein Fest/-Flüssiggemisch führen. Der Reaktor 301 besitzt einen zweiten Einlass 22 im oberen Bereich 301 o des Reaktors 301 und der zweite Einlass 22 ist mit dem Auslass 23 über eine zweite Leitung 321 verbunden bzw. innerhalb der Anlage 1 derart verschaltbar, dass die zweite Leitung 321 gesteuert die im Inneren des jeweiligen Reaktors 301 reagierende Biomasse vom Auslass 23 zum zweiten Einlass 22 führt. Die zweite Leitung 321 ist mit einem Wärmetauscher 320 und einer Pumpe 30 versehen, wodurch das Fest/- Flüssiggemisch im Reaktor 301 über den Auslass 23 und den zweiten Einlass 22 umgewälzt werden kann. Somit erreicht man eine ständige Bewegung und Durchmischung der Biomasse im Reaktor 301 , in dem der Reaktionsprozess abläuft.
Dem Reaktor 301 sind mehrere Sensoren 25 zugeordnet, die eine Vielzahl an Prozessparametern während des Reaktionsprozesses im Reaktor 301 ermitteln. Die Prozessparameter können Druck, Temperatur, ph-Wert und/oder Füllstand im Inneren des Reaktors 301 etc. sein. Die gemessenen Werte der Parameter werden der Programmsteuerung 10 der Anlage 1 zugeführt, die mittels steuerbarer Zwei-Wege-Ventile 32 oder Drei-Wege-Ventile 33 ein vordefiniertes Druckniveau im Inneren des Reaktors (301 ) oder dem Materialfluss während des Prozess der hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse 5 ; 52, 5n einstellt. Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform der Anlage 1 sind vier baugleiche Reaktoren 301 dargestellt. Diese Reaktoren 301 können je nach Ablauf des Produktionsprozesses unterschiedliche Funktionen annehmen. So kann mindestens ein Reaktor 301 der aktive Reaktor 301 A sein. Ist der Reaktionsprozess abgeschlossen, wird der vorher mindestens eine aktive Reaktor 301 A der entleerbare Reaktor 301 L. Ist der mindestens eine entleerbare Reaktor 301 L vollständig entleert, wird der Reaktor 301 zum befüllbaren Reaktor 301 F. Die Anzahl der Reaktoren 30, die aktive Reaktoren 301 A oder entleerbare Reaktoren 301 L oder befüllbare Reaktoren 301 F sind, richtet sich nach den Prozessbedingungen, um einen kontinuierlichen Ausstoß an Reaktionsprodukten aus der Anlage 1 zu gewährleisten.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, ein Reaktionsprodukt mittels der hydrothermalen Karbonisierung von unterschiedlichen Typen aus Biomasse 5-\ , 52, 5n herzustellen. Das Reaktionsprodukt ist Kohle, die einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält. Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ein Reaktionsprodukt mittels der hydrothermalen Karbonisierung von unterschiedlichen Typen aus Biomasse 5-i , 52, 5n herzustellen. Das Reaktionsprodukt ist Synthesegas, das einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält.
Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform sind vier Reaktoren 301 dargestellt. Diese Reaktoren 301 können je nach Ablauf des Produktionsprozesses unterschiedliche Funktionen annehmen. So kann mindestens ein Reaktor 301 der aktive Reaktor 301 A sein. Ist der Reaktionsprozess abgeschlossen, wird der vorher mindestens eine aktive Reaktor 301 A der entleerbare Reaktor 301 L. Ist der mindestens eine entleerbare Reaktor 301 L vollständig entleert, wird der Reaktor 301 zum befüllbaren Reaktor 301 F. Wieviele Reaktoren 301 aktive Reaktoren 301 A oder entleerbare Reaktoren 301 L oder befüllbare Reaktoren 301 F sind, richtet sich nach den Prozessbedingungen, um einen kontinuierlichen Ausstoß an Reaktionsprodukten zu gewährleisten.
Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Herstellung eines Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses. Der Reaktionsprozess ist is in diesem Fall die Herstellung von Biogas aus unterschiedlichen Typen von Biomasse 5i , 52, 5n. Die Biomasse 5-i , 52, 5n wird entsprechen dem in Figur 4 gezeigten Schema mittels dem erfindungsgemäßen System 100 zusammengestellt. Die entsprechend den Vorgaben gemischte Biomasse 5-i, 52, 5n wird dem Biogasreaktorbereich 600 übergeben. Die Programmsteuerung 10 sorgt dafür, dass ein entsprechend vordefinierter Gehalt an Fremd- und/oder Schadstoffen sich im Reaktionsprodukt Biogas einstellt. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1 . System (100) zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse (5 ; 52, 5n) für eine Anlage (1 ) zur Herstellung eines
Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses, mit einer Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen (12-,, 122, 12n) für die unterschiedlichen Typen von Biomasse (5 ; 52, 5n), mindestens eine Zerkleinerungseinheit (13) und einem Mischer (14), zum Erstellen einer homogenen Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse (5-i, 52, 5n), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Annahme- und Lagerstelle (12i , 122, 12n) ein Analysesystem (15) zuordenbar ist, mittels dem ein Gehalt in den
unterschiedlichen Typen von Biomasse (5 ; 52, 5n) an Fremd- und/oder Schadstoffen bestimmbar und/oder überprüfbar ist, dass eine zentrale
Programmsteuerung (10) vorgesehen ist, an die die mit dem Analysesystem (15) ermittelten Werte übergebbar sind, dass mittels der Programmsteuerung (10) eine einen Mischer ( 4) verlassende, gemischte Biomasse (5M) hinsichtlich der prozentualen Anteile der unterschiedlichen Typen von Biomasse (5i, 52, 5n) derart einstellbar ist und dass Prozessparameter des Reaktionsprozesses und das System (100) derart steuerbar sind, dass in einem Reaktor (301 ) das mindestens eine gebildete Reaktionsprodukt einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält.
2. System (100) nach Anspruch 1 , wobei die Vielzahl von Annahme- und
Lagerstellen (12 ; 122, 12n) und der vordefinierte Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt ebenfalls mittels der im Reaktor (301 ) eingestellten Bedingungen des Reaktionsprozesses beeinflussbar sind.
3. System (100) nach den Ansprüchen 1 bis 2, wobei der Reaktionsprozess die Herstellung von Biogas umfasst.
4. System (100) nach den Ansprüchen 1 bis 2, wobei der Reaktionsprozess die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse umfasst.
5. System (100) nach Anspruch 4, wobei zur Herstellung von kohlehaltigen
Produkten aus Biomasse (5-i , 52, 5n) mittels hydrothermaler Karbonisierung im System (100) eine Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung der
unterschiedlichen Typen an Biomasse (5-i, 52, 5n) erfolgt, dass in einem zweiten Bereich (200) ein Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomasse (5M) durchführbar ist, dass in einem dritten Bereich (300) der Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung ausführbar ist und dass in mindestens einem vierten Bereich (400) eine weitern Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Reaktionsprozesses ausführbar ist.
6. System (100) nach Anspruch 5, wobei im dritten Bereich (300) mindestens drei Reaktoren (301 ) zur Herstellung von kohlehaltigen Produkten aus Biomasse (5-i, 52, 5n) mittels hydrothermaler Karbonisierung vorgesehen sind, wobei jeder Reaktor (301 ) einen ersten Einlass (21 ) im oberen Bereich (3010) des Reaktors (301 ) für eine erste Leitung (31 1 ), mindestens einen Auslass (23) im unteren Bereich (301 u) des Reaktors (301 ) für eine dritte Leitung (331 ) und einen zweiten Einlass (22) im oberen Bereich (3010) des Reaktors (301 ) ausgebildet hat, wobei der zweite Einlass (22) mit dem Auslass (23) über eine zweite Leitung (321 ) gesteuert verbindbar ist und dass die zweite Leitung (321 ) mit einem
Wärmetauscher (320) und einer Pumpe (30) versehen ist, wodurch ein Fest/- Flüssiggemisch im Reaktor (301 ) über den Auslass (23) und den zweiten Einlass (22) umpumpbar ist, wobei im Reaktor (301 ) mindestens ein Rührer (350) vorgesehen ist, der zusätzlich für eine Durchmischung und Umwälzung der Biomasse (5i, 52, 5n) im Reaktor (301 ) sorgt.
7. System (100) nach den Ansprüchen 5 und 6, wobei die Programmsteuerung (10) die Werte des mindestens einen Analysesystems (15) erfasst, mittels dem der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen in den unterschiedlichen Typen von Biomasse (5-i , 52, 5n) bestimmbar ist und die Prozessparameter von mehreren, dem Reaktor (301 ) zugeordneten Sensoren (25) erfasst und das System (100) und den Reaktor (301 ) derart steuert, dass der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert einstellbar ist.
8. System (100) nach Anspruch 6, wobei die erste Leitung (31 1 ), die zweite Leitung (321 ) und die dritte Leitung (331 ) mit einer Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege- Ventilen (32) und einer Vielzahl von steuerbaren Drei-Wege-Ventilen (33) versehen sind, die mit der Programmsteuerung (10) verbunden sind, so dass die spezifische Befüllung, Umwälzung und Entleerung der mindestens drei Reaktoren (301 ) regelbar und steuerbar ist.
9. Verfahren zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Typen von Biomasse (5 ; 52, 5n) für eine Anlage (1 ) zur Herstellung eines
Reaktionsprodukts mittels eines Reaktionsprozesses, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
• dass Biomasse (5i, 52, 5n) unterschiedlichen Typs in einer Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen (12-i, 122, 12n) bereitgestellt wird;
• dass jeder Annahme- und Lagerstelle (12i , 122, 12n) ein Analysesystem (15) bei Bedarf zugeordnet werden kann, mittels dem ein Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen in den unterschiedlichen Typen der Biomasse (5-, , 52, 5n) bestimmt wird; und
• dass an eine Programmsteuerung (10) die mit dem mindestens einen
Analysesystem (15) ermittelten Werte und ebenfalls die Prozessparameter von mehreren, einem Reaktor (301 ) zugeordneten Sensoren (25) übergeben werden, so dass in einem System (100) die unterschiedlichen Typen von Biomasse (5-i , 52, 5n) in einem Mischer (14) zu einer homogenen Mischung aus mindestens zwei der unterschiedlichen Typen von Biomasse (5-i, 52, 5n) zusammengestellt werden und der Reaktor (301 ) derart gesteuert wird, dass der Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei mit dem Reaktionsprozess Biogas hergestellt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9, wobei mit dem Reaktionsprozess eine hydrothermale Karbonisierung von Biomasse durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei durch die Programmsteuerung (10), die im ersten System (100), in einem zweiten Bereich (200), in einem dritten Bereich (300), in einem vierten Bereich (400) und/ oder in einem fünften Bereich (500) durch eine Vielzahl von Zwei-Wege-Ventilen (32), Drei-Wege-Ventilen (33) und Pumpen (30) gesteuert wird, ein Materialfluss innerhalb der Anlage (1 ) über die Programmsteuerung (1 0) geregelt wird und dass der vordefinierte Gehalt von Fremd- und/oder Schadstoffen im Reaktionsprodukt definiert eingestellt werden kann.
1 3. Verfahren nach Anspruch 1 2, wobei im dritten Bereich (300) mindestens drei Reaktoren (301 ) zur Herstellung von kohlehaltigen Produkten aus Biomasse (5-i , 52, 5n) mittels hydrothermaler Karbonisierung vorgesehen sind, wobei jeder Reaktor (301 ) einen ersten Einlass (21 ) im oberen Bereich (301 o) des Reaktors (301 ) für eine erste Leitung (31 1 ), mindestens einen Auslass (23) im unteren Bereich (301 u) des Reaktors (301 ) für eine dritte Leitung (331 ) und einen zweiten Einlass (22) im oberen Bereich (301 o) des Reaktors (301 ) ausgebildet hat, wobei der zweite Einlass (22) mit dem Auslass (23) über eine zweite Leitung (321 ) gesteuert verbunden werden kann und dass die zweite Leitung (321 ) mit einem Wärmetauscher (320) und einer Pumpe (30) versehen ist, wodurch ein Fest/- Flüssiggemisch im Reaktor (301 ) über den Auslass (23) und den zweiten Einlass (22) umgewälzt wird, wobei im Reaktor (301 ) mindestens ein Rührer (350) vorgesehen ist, mit dem zusätzlich die Biomasse (5 ; 52, 5n) im Reaktor (301 ) durchmischt und umgewälzt wird.
14. Reaktionsprodukt der hydrothermalen Karbonisierung von unterschiedlichen
Typen Biomasse (5-i , 52, 5n), wobei das Reaktionsprodukt mit dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 9 bis 1 3 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt Kohle ist, die einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält. 5. Reaktionsprodukt der hydrothermalen Karbonisierung von unterschiedlichen
Typen Biomasse (5·, , 52, 5n), wobei das Reaktionsprodukt mit dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 9 bis 1 3 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt Synthesegas ist, das einen vordefinierten Anteil an Fremd- und/oder Schadstoffen enthält.
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