WO2013124262A1 - Zu- und abführvorrichtung einer anlage zur hydrothermalen karbonisierung - Google Patents

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WO2013124262A1
WO2013124262A1 PCT/EP2013/053254 EP2013053254W WO2013124262A1 WO 2013124262 A1 WO2013124262 A1 WO 2013124262A1 EP 2013053254 W EP2013053254 W EP 2013053254W WO 2013124262 A1 WO2013124262 A1 WO 2013124262A1
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discharge
chamber
supply
discharge device
einschleuskammer
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PCT/EP2013/053254
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French (fr)
Inventor
Roland Rebsamen
Original Assignee
Nk New Knowledge Ag
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/086—Hydrothermal carbonization
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/008—Processes carried out under supercritical conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/02—Feed or outlet devices therefor

Definitions

  • the present invention describes a supply and discharge device for feeding and discharging solids-laden process medium into a carbonization vessel for the hydrothermal carbonization, comprising a Einschleushunt, coupled to a filling channel of the Karbonmaschines constituers in which process medium can be pressed and a discharge chamber, which for the removal of Process medium can be coupled to an outlet of the Karbonmaschines employers, and a method for introducing educts into a Karbonmaschines employer and coupled thereto discharging products from the Karbonmaschines electer.
  • Hydrothermal carbonisation or wet charring is understood to mean the upgrading of wet or moist biomass in an aqueous, mostly acidic environment at elevated temperatures of around 200 ° C. and elevated pressures of more than 18 bar in a pressure-tight carbonation vessel.
  • the biomass, water and catalytically active substances must first be heated to the elevated temperature at the beginning. Subsequently, the reactants react to intermediates and ultimately to Karbonmaschines interconnect, which are in the form of a biochar or brown coal suspension, which contains not only coal but also process water and residual substances.
  • hydrothermal carbonation is the natural process of Coal formation is reproduced technically within a few hours and above all the high carbon efficiency distinguishes the HTC.
  • biomass in the present application is understood as a fermentable biomass and thus as part of the starting materials, which can be processed by the hydrothermal carbonization to coal, preferably a mixture of sewage sludge and green waste.
  • coal preferably a mixture of sewage sludge and green waste.
  • other biogenic residues in particular renewable raw materials, such as wood chips, green cuttings from landscape care, plants, straw, silage, and organic residues from agriculture and forestry and the food industry and waste management, as well as peat, lignite, Paper sludge, to be refined into masses with a high proportion of coal.
  • the German patent DE102008047883 discloses a Karbonleiters employer in which the hydrothermal carbonization is continuous or quasi-continuous feasible.
  • the feed unit is arranged on one side of the Karbonmaschines actuallyers.
  • the feed unit has, in addition to an inflow chamber, an infeed chamber which is in each case pressure-tightly coupled to one another by means of a plurality of closure devices.
  • a piston pump arranged in the infeed chamber makes it possible to press in the educts from the infeed chamber into the carbonation container, wherein a further closure device is arranged between the infeed chamber and the carbonization container.
  • the closure device between Einschleushunt and Karbonleiters employer is only operated with a control device when the piston pump has built a suitable pressure on the educts.
  • a discharge unit is provided, which is arranged separately from the feed unit on the opposite side of the Karbonmaschines practicers.
  • more locking devices to operate with other motors, which can be coupled to the control unit.
  • the process medium must be brought as quickly as possible to the target temperature, which is around 200 ° C.
  • a heating jacket is provided in the entry region of the carbonation container, which pre-heats the injected process medium to the target temperature after the introduction process.
  • thermal energy is transferred from a thermal fluid to the carbonation tank and thus indirectly to the process medium.
  • Karbonmaschines only a poor heat transfer through the heating jacket is possible, so that according to the energy is used inefficient and can be expected due to the tube size with long heating times.
  • the present invention has for its object to provide a feed and discharge device for a Karbonmaschines employer, which allows energy-efficient preheating of starting materials already in the Einschleushunt, whereby the process of hydrothermal carbonization can be accelerated due to improved heat transfer to the reactants.
  • the supply and discharge device is designed such that the Einschleushunt directly with the rejection chamber and therein Karbonleiters organizationn or the process water of the Karbonmaschines employment can be brought into contact, the Einschleushunt and the discharge chamber are operatively connected.
  • the Einschleushunt directly with the rejection chamber and therein Karbonleiters organizationn or the process water of the Karbonmaschines employment can be brought into contact, the Einschleushunt and the discharge chamber are operatively connected.
  • the Einschleushunt and the discharge chamber are each mounted rotatably relative to each other and defined in different positions can be brought.
  • Einschleushunt and the discharge chamber are preheated educts and Carbonation products can be taken in and out without restriction without the use of an external preheating device and without the use of pumps or lock systems.
  • FIG. 1 a shows a perspective view of an outer container of a reactor, which is mounted on a reactor storage device and is coupled to a supply and discharge device, during
  • Figure lb is a side view of the outer container with a view of the
  • Figure 2 shows a perspective view of a reactor with attached feed and discharge device, wherein the reactor storage device has been omitted, while Figure 3 shows a side view of the reactor of Figure 2.
  • FIG. 4 shows a horizontal section through the reactor according to FIG.
  • Figure 5a shows a vertical section of the reactor according to Figure la, for the sake of clarity, the supply and discharge device has been omitted and
  • Figure 5b shows a section in perspective view through the
  • FIG. 6 shows a perspective view of the supply and discharge device according to FIG. 2 without a reactor.
  • Figure 7a shows a schematic side view of the supply
  • Figure 7b shows a section through the Einschleushunthalterung with omitted feed cylinder in the filling position.
  • Figure 8 shows a schematic side view of the supply and
  • Figure 10 shows a schematic side view of the supply
  • Discharge device wherein the discharge chamber is in the residual water discharge position while
  • Figure 11 is a schematic side view of the supply
  • the discharge device is shown, wherein the discharge chamber is in the Biokohleaustragsposition. description
  • the present application describes a hydrothermal carbonization system comprising a multi-part reactor 1 in which the hydrothermal carbonization of a highly viscous and / or solids-laden process medium can be carried out efficiently and continuously.
  • the highly viscous and / or solid laden process medium comprises filling material, which consists of raw biomass of different composition and consistency, process water and additives, eg. B. catalysts. Due to its composition, the process medium is present as a suspension or as sludge, with liquid fractions being mixed with solids.
  • the content of contents of the process medium is also considered as starting material, since it forms a solid-liquid mixture which is converted in the course of the hydrothermal carbonization in carbonization products comprising charred biomass.
  • the carbonation products form a carbonized portion of the process medium which has a similar solid-liquid consistency to the starting materials, with the solid components being at best fully converted to brown coal.
  • the educts are introduced into the reactor 1 of the carbonization plant, discharged under high pressure and elevated temperature, as known from the basics of hydrothermal carbonization, charred after the process as Karbonleiters organization discharged from the reactor 1.
  • the introduction and removal or the supply and discharge of educts and Karbonmaschines area can take place in portions during operation of the Karbonmaschinesvons, the Karbonretesrea is not significantly disturbed and is not interrupted and thus can proceed quasi-continuously.
  • the reactor 1 comprises an outer container 10, which is rigid and serves as a pressure vessel.
  • the outer container 10 is on a reactor storage device 2 around the outer container longitudinal axis La rotatably mounted.
  • a reactor storage device 2 around the outer container longitudinal axis La rotatably mounted.
  • pivot bearings 21 are arranged so that the outer container 10 is controlled by at least one rotary drive 22 rotatable.
  • a rotary drive 22 for example, suitably dimensioned electric motors.
  • This rotatable storage of the reactor 1 is used to support the Karbonmaschinesreaes, but is not mandatory.
  • the outer container 10 has an outer container shell 100 with a cylindrical center piece 1003, which is closed by a base base 1001 by a base flange 1002 releasably lockable and liquid-tight and pressure-tight. From the base bottom 1001 side, the process medium is supplied and discharged. On the base bottom 1001 opposite side of the outer container shell 100, the cylindrical centerpiece 1003 is closed by a curved lid bottom 1005 executed by means of Deckel convincedflansch 1004 releasably liquid and pressure-tight.
  • the outer container 10 is stored lying, wherein the outer container longitudinal axis La extends approximately horizontally to the level of the ground at the site.
  • the outer container 10 is detachably closable and thus completed the process of hydrothermal carbonization through the outer container 10 in the reactor 1 from the environment.
  • the outer container 10 is rigid for stability reasons and preferably made of steel, wherein the wall thicknesses are selected so that fluid pressures of several bar can be safely formed within the Jardinbenzoiters 10, which can withstand the outer container 10.
  • the size of the outer container interior 103 is selected depending on the planned plant size and the amount of educts to be converted.
  • a filling passage 104 and an output passage 105 are disposed completely crossing, thereby an access is possible in the outer container 10 from the outside with otherwise closed outer container 10.
  • a stirrer drive means 132 is shown, which will be explained in connection with a stirring and conveying device.
  • FIG. 2 shows a reactor 1 with one possible embodiment of a connected supply and discharge device 4.
  • the reactor storage device 2 has been dispensed with in this perspective view. Shown here, the embodiment of the supply and discharge device 4, a feed cylinder 40 and a removal cylinder 41, which are releasably operatively connected respectively to the filling passage 104 and the output passage 105.
  • the supply and discharge device 4 can be completely separated from the reactor 1 and be connected in the operating state according to liquid and pressure-tight with the reactor 1.
  • the supply and discharge device 4 is releasably secured by flange on the reactor 1.
  • a device bearing 42 is designed such that the supply and discharge device 4 is mounted relative to the reactor 1 aligned. Since the reactor 1 explained here is preferably rotated around the outer container longitudinal axis La during the course of the carbonization process, the device bearing 42 is designed such that the supply and discharge device 4 can be rotated during rotation of the reactor 1 about the outer container longitudinal axis La with the feed and discharge device 4 connected , To facilitate rotation, the device bearing 42 is height adjustable. A force regulator can optimally adjust the height of the device bearing 42 for rotation to be achievable. So that the process medium in the form of educts can be supplied and introduced or discharged in the form of the carbonization products, drive means 43 are provided on the supply and discharge device 4. The Process medium can be controlled by a control, not shown, transferred.
  • Exterior container longitudinal axis La coincides.
  • This Karbonmaschines constitutioner 11 is connected to the filling channel 1141 and the output channel 1142 fixed to the base bottom 1001 of the outer container 10 and thus immovably stored in the outer container shell 100 relative to the outer container 10.
  • the Karbonleiters constituer 11 has a Karbonleiters variousermantel 111, which is completely surrounded or lapped in the operating state of a fluid 3. In the interior of the Karbonleiters practicalers 11 is in the operating state, the process medium 5 in the different states.
  • the carbonizing container 11 includes a central shell portion which is disposed between a lid part 1101 and a bottom part 1105.
  • the central shell portion is designed cylindrically shaped and the cover part 1101 by means of cover flange 1102 and the bottom part 1105 releasably secured by means of bottom flange 1106 on the central shell portion.
  • the entire Karbonmaschines concerninger 11 is pressurized in the operating state with the process medium 5 under pressure and is carried out corresponding liquid and pressure-tight.
  • An outlet channel 1142 which leads out of the interior of the carbonation container 11, is connected to the bottom part 1105. After installation of the Karbonmaschines constitutioners 11 in the outer container 10 is the Output channel 1142 arranged so that it is guided by the output passage 105 of the base plate 1001.
  • a filling channel 1141 is connected to the bottom part 1105, which can be correspondingly guided through the filling passage 104 in the base bottom 1001 of the outer container 10.
  • the dispensing channel 1142 and the filling channel 1141 can be fastened by the base base 1001 so as to be unsolvable by means of a cohesive welded connection or detachable by means of flange connections to the base plate 1001.
  • the channels 1141, 1142 can be connected to the supply and discharge device 4, which has been omitted in FIGS. 5a and 5b for the sake of clarity.
  • the process medium 5 is filled through the filling channel 1141 in the interior of the Karbonleiters mattersers 11 and discharged after a dwell or reaction time through the output channel 1142 from the Karbonmaschines knowner 11. Accordingly, filling and dispensing channel 1141, 1142 are opened only temporarily controlled during operation in order to influence the exothermic reaction of the hydrothermal carbonization only briefly. Thus, the internal pressure and the temperature in the carbonation container 10 is only briefly disturbed.
  • the fluid 3 which is in particular a thermal oil, surrounds the carbonation vessel 11 within the closed outer vessel shell 100.
  • the thermal oil 3 is used in the hydrothermal carbonization here, inter alia, as a heat transfer fluid.
  • admission nozzle 106 serves to fill and for charging the outer container interior 103 with the fluid 3.
  • spider-like laid tubes 109 are provided for flow guidance of the thermal oil 3 in the outer container interior.
  • vent pipe 108 By means of vent pipe 108, the air can be discharged from the outer container interior 103 during filling.
  • externally heated thermal oil 3 can be supplied from a thermal oil tank, whereby the Karbonmaschines constituer 11 can be brought to a temperature necessary for carbonization. Due to the temperature increase of the thermal oil 3, the exothermic reaction is started and maintained, since this takes place only from a minimum temperature. By measuring the temperature and the possibility of exchanging the fluid 3, the temperature in the carbonation container 11 can be controlled.
  • a stirring and conveying device comprising an agitator 13, the interior at least partially arranged crossing.
  • the agitator 13 also serves as a conveying device of the process medium 5.
  • the agitator 13 can be designed in different ways.
  • Agitator drive means 132 are provided to operate the agitator 13 from the outside in operation. By a drive bushing 107 in the outer container 10 and a transverse drive device 119 which leads to the agitator 13 in the Karbonmaschines inherenter 11, the agitator 13 is driven driven.
  • the agitator 13 can be easily inserted into the Karbonmaschines actuallyer 11, rotatably mounted there by means of agitator bearing 133 and actuated controlled from outside the reactor 1.
  • the agitator 13 is here equipped with a friction wheel, which is shown in circled in Figure 5b.
  • At the agitator 13 leaves are arranged as baffles and / or to support the axial promotion.
  • the carbonization container 11 and the stirrer 13 located therein are designed such that the process medium 5, which comprises biomass in the form of sewage sludge and green waste, can be conveyed during the carbonization process.
  • the biomass is comminuted externally before being fed into the reactor, but solids with a maximum piece size of 2.5 cm ⁇ 2.5 cm ⁇ 2.5 cm remain as part of the process medium 5.
  • This solid loading 13 special requirements are placed on the Karbonmaschines actuallyer 11 and the agitator.
  • a cylindrical Einschleushunthalterung 4001 is mounted rotatably with a linear Einschleushunt 400 shown later.
  • the cylindrical in-feed chamber holder 4001 and the in-feed chamber 400 attached thereto can be rotated about the cylinder axis ZI of the feed cylinder 40, using a feed motor 43 '.
  • the Einschleushunthalterung 4001 is cylindrical, so that a sealing effect can be achieved when the Einschleushunt 400 is rotated relative to the rigid feed cylinder 40.
  • the feed cylinder 40 has an open filling neck 403 and a press-in neck 402, each with an opening in the cylinder wall.
  • process medium can be filled into the Einschleushunt 400 or introduced through the Einpressstutzen 402 in the filling channel 1141 of the Karbonmaschines constituers 11 through these openings access to the interior of the Zu manufacturedzylinders.
  • a cylindrical discharge chamber holder 4101 is rotatably mounted with a curved reject chamber 410, which will be shown later.
  • the cylindrical discharge chamber holder 4101 and the discharge chamber 410 attached thereto can be rotated about the cylinder axis Z2 of the takeout cylinder 41 using a take out motor 43 "
  • the extraction nozzle 411 is couplable to the discharge channel 1142 of the carbonation vessel 11.
  • the openings allow access to the interior of the removal cylinder 41.
  • process medium may be withdrawn from the carbonation container 11 and process water are separated, this lower part represents the discharge part 4 "of the supply and discharge device 4.
  • the feed part 4 ' is operatively connected to the discharge part 4 "by connecting the supply cylinder 40 and the introduction chamber 400 to the take-out cylinder 41 and the discharge chamber 410, both chambers 400, 410 communicating with each other, resulting in a compact supply and discharge device 4 which can be arranged on one side of the Karbonmaschinesbereheatiters 11 so that the supply part 4 'and the discharge part 4 "store on the same side of the Karbonmaschinesbereheatiters 11 and are rotatable about the Karbonmaschines electerlFigsachse Lp.
  • the cylindrical Einschleushunthalterung 4001 is tuned to the inner wall of the feed cylinder 40, so that a Rotation can take place and a seal of the Einschleushunt 400 is reached against the feed cylinder 40.
  • the Ausschleusshunthalterung 4101 is tuned to the inner wall of the removal cylinder 41, so that a rotation can take place and a seal of the discharge chamber 410 is achieved against the removal cylinder 41.
  • the infeed chamber 400 and the discharge chamber 410 are operatively connected to each other and mounted rotatable relative to each other and relative to the filling channel 1141 and output channel 1142.
  • the feed cylinder 40 has an opening to the injection port 402, an opening to the filling nozzle 403, and an opening to the transition 412.
  • the infeed chamber 400 is rotatable within the feed cylinder 40 such that the infeed chamber opening 4002 is rotatable in each case in the direction of all three openings 402, 403, 412. If the infeed chamber 400 is rotated such that the infeed chamber opening 4002 does not point in the direction of one of the three openings, then the infeed chamber opening 4002 is sealed pressure-tight and liquid-tight by the inner wall of the feed cylinder 40.
  • the extraction cylinder 41 has an opening to the extraction nozzle 411, an opening to the process water outlet 413, an opening to the product outlet 414, and an opening to the junction 412.
  • the infeed chamber 400 has a curved design and is rotatable within the removal cylinder 41 such that the second outflow chamber opening 4103 can be rotated in each case in the direction of the process water outlet 413, the product exit 414, and the transition 412.
  • the first discharge chamber opening 4102 is rotatable in each case in the direction of the withdrawal nozzle 411, the process water outlet 413 and the transition 412.
  • the extraction cylinder 41 seals both discharge chamber openings 4102, 4103 pressure and liquid tight from when the discharge chamber 410 is rotated to intermediate states.
  • arrows with solid lines denote the next rotational direction of the infeed chamber 400 or the discharge chamber 410. Dotted arrows indicate the path of the process medium at the respective positions.
  • FIG. 7a shows a schematic side view of the supply and discharge device 4, in which the in-feed chamber 400 and the in-feed chamber holder 4001 are rotated within the feed cylinder 40 into the filling position.
  • a press-in table 4003 is arranged in a rest position, which can be moved linearly in the interior of the infeed chamber 400.
  • the in-feed chamber 400 can be filled by a feed-in chamber opening 4002 with process medium in the form of educts 5 'comprising raw biomass, water and, if appropriate, additives. This filling takes place through the filling nozzle 403 from outside the feed cylinder 40.
  • educts 5 ' can be filled through the opening in the region of the filling nozzle 403 into the infeed chamber 400.
  • the educts 5 ' are introduced from a container, not shown, into the infeed chamber 400, generally at atmospheric pressure p at m.
  • the discharge chamber 410 is rotated to a start position, in which case a first discharge chamber opening 4102 points in the direction of a transition 412 and a second discharge chamber opening 4103 points in the direction of the process water outlet 413.
  • the Einschleushunt 400 is rotated 180 ° counterclockwise in the direction of arrow Figure 7a above within the feed cylinder 40 in the preheat position.
  • the Einschleushuntö réelle 4002 is closed by the inner wall of the feed cylinder 40, so that the educts 5 'can not escape.
  • the in-pass chamber opening 4002 is rotated to the junction 412 which connects the feed cylinder 40 and the take-out cylinder 41.
  • a rotation of the discharge chamber 410 takes place in a heat recirculation position, rotational direction according to arrow in Figure 7a below.
  • hot carbonization products PW can reach the discharge chamber 410 through the removal nozzle 411 from an output channel 1142 (not shown) under a high pressure p>> patm.
  • the internal pressure pl is about 25 bar, so that the hot Karbonmaschines imp PW accordingly in the Einschleushunt 400 in which atmospheric pressure patm, flow.
  • the transition 412 is configured with sieve means, in particular a separating sieve, which allows an exchange of liquid between the entraining chamber 400 and the discharge chamber 410.
  • Hot process water W as part of the hot Karbonmaschines area PW passes from the discharge chamber 410 through the separating wire in the Einschleushunt 400, whereby the reactants 5 'can be directly preheated, so preheated educts 5 " result.
  • the exchange of solid components between the two chambers 400, 410 is prevented by the separation screen. Only the hot process water W flows through the discharge chamber 410, the separation screen and the transition 412 across into the Einschleushunt 400 under high pressure.
  • the injection chamber 400 is rotated counterclockwise away from the transition 412.
  • the Einschleushunthalterung 4001 seals the discharge chamber 410 upwards from. After a rotation of the Einschleushunt 400 by 90 °, the Einschleushuntö réelle 4002 in the direction of Einpressstutzen 402 and is thus in the press-in position, as shown in Figure 9a.
  • the press-in table 4003 In the press-in position of the infeed chamber 400 and the infeed chamber holder 4001, the press-in table 4003 is moved in the direction of the infeed chamber opening 4002. In this case, the pressure applied by the 4003 press-on table must be greater than that
  • the discharge chamber 410 since the discharge chamber 410 is still connected to the discharge channel 1142 of the carbonation container 11 and the second discharge chamber opening 4103 is sealed by the injection chamber holder 4001, hot carbonization products PW are under a pressure pi.
  • the discharge chamber 410 is rotated counterclockwise to the residual water discharge position.
  • the second discharge chamber opening 4103 is rotated against the process water outlet 413.
  • a sieve is arranged so that process water W is discharged from the discharge chamber 410 with decreasing pressure through the process water outlet 413, which is collected in a container, not shown, and can be used further.
  • the discharge chamber 410 When the process water W is taken out, the discharge chamber 410 is rotated counterclockwise to the biochar discharging position. In this case, the second discharge chamber opening 4103 points downwards in the direction of product outlet 414, so that biochar P, due to gravity, readily falls out of the discharge chamber 410 through the product outlet 414. The biochar P is collected in another container, not shown, for later use. The cycle can then begin again.
  • the infeed chamber 400 and the discharge chamber 410 are here designed in each case with an elongate or longitudinal oval cross-sectional area which remains the same in each case in the course of the chambers 400, 410. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Bei einer Zu- und Abführvorrichtung zum Ein- und Ausschleusen von feststoffbeladenem Prozessmedium in einen Karbonisierungsbehälter für die hydrothermale Karbonisierung, umfassend eine Einschleuskammer (400), koppelbar an einen Einfüllkanal des Karbonisierungsbehälters in welchen Prozessmedium einpressbar ist und eine Ausschleuskammer (410), welche zur Entnahme von Prozessmedium an einen Auslasskanal des Karbonisierungsbehälters koppelbar ist, soll ein energieeffizientes Vorheizen von Edukten bereits in der Einschleuskammer geschaffen werden erlaubt, wodurch der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung aufgrund verbesserter Wärmeübertragung auf die Edukte beschleunigt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der Innenraum der Einschleuskammer (400) direkt mit dem Innenraum der Ausschleuskammer (410) zusammenwirkend verbindbar ist, sodass in die Einschleuskammer (400) eingefüllte Edukte zu vorgeheizten Edukten (5``), durch aufgeheiztes Prozesswasser, welches mittels Siebmitteln aus Karbonisierungsprodukten (PW) von der Ausschleuskammer (410) in die Einschleuskammer (400) abgeführt aussiebbar ist, vorheizbar sind.

Description

Zu- und Abführvorrichtunq einer Anlage zur hydrothermalen
Karbonisierunq
Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Zu- und Abführvorrichtung zum Ein- und Ausschleusen von feststoffbeladenem Prozessmedium in einen Karbonisierungsbehälter für die hydrothermale Karbonisierung, umfassend eine Einschleuskammer, koppelbar an einen Einfüllkanal des Karbonisierungsbehälters in welchen Prozessmedium einpressbar ist und eine Ausschleuskammer, welche zur Entnahme von Prozessmedium an einen Auslasskanal des Karbonisierungsbehälters koppelbar ist, sowie ein Verfahren zum Einschleusen von Edukten in einen Karbonisierungsbehälter und daran gekoppeltes Ausschleusen von Produkten aus dem Karbonisierungsbehälter.
Stand der Technik
Unter hydrothermalen Karbonisierung (HTC) oder auch nasser Verkohlung versteht man die Veredelung von nasser oder feuchter Biomasse in wässriger meist saurer Umgebung bei erhöhten Temperaturen um 200°C und erhöhten Drücken von mehr als 18 bar in einem druckdichten Karbonisierungsbehälter. Um die hydrothermale Karbonisierung zu starten, muss das aus Biomasse, Wasser und katalytisch wirkenden Stoffen zu Beginn einmalig auf die erhöhte Temperatur erhitzt werden. Anschliessend reagieren die Edukte zu Zwischenprodukten und letztlich zu Karbonisierungsprodukten, welche in Form einer Biokohle- oder Braunkohlesuspension vorliegen, die neben Kohle auch Prozesswasser und Restsubstanzen enthält. Mittels hydrothermaler Karbonisierung wird der natürlich Prozess der Kohlebildung innerhalb von einigen Stunden technisch nachgebildet und vor allem die hohe Kohlenstoffeffizienz zeichnet die HTC aus.
In der vorliegenden Anmeldung wird als vergärbare Biomasse und damit als Teil der Edukte, die durch die hydrothermale Karbonisierung zu Kohle verarbeitet werden kann, bevorzugt eine Mischung aus Klärschlamm und Grünschnittabfällen verstanden. In dem beschriebenen Reaktor können aber auch andere biogene Reststoffe, insbesondere nachwachsende Rohstoffe, wie Holzhackschnitzel, Grünschnitt aus der Landschaftspflege, Pflanzen, Stroh, Silage, und organische Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft sowie der Nahrungsmittelindustrie und Entsorgungswirtschaft, sowie auch Torf, Rohbraunkohle, Papierschlämme, zu Massen mit hohem Anteil von Kohle veredelt werden.
Da die beschriebene Reaktion eines hochviskosen und feststoffbeladenen Prozessmediums einer mit Biomasse versetzten Flüssigkeit und damit eines Fest-Flüssig-Gemisches in Reaktionszeiten von einigen Stunden unter hohem Druck und erhöhten Temperaturen abläuft, sind speziell angepasste Reaktoren nötig, um einen gewünschten kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Reaktionsablauf gesichert zu ermöglichen. Reaktoren mit Karbonisierungsbehältern und Rühr- und Fördereinrichtungen aus benachbarten Gebieten der Verfahrenstechnik sind darum in der Regel unbrauchbar und müssten grundsätzlich stark angepasst werden, um für die hydrothermale Karbonisierung einsetzbar zu sein.
Aufgrund des feststoffbeladenen Prozessmediums welches ein- und ausgeschleust wird, werden an die Zu- und Abführvorrichtung hohe Anforderungen gestellt. Es muss gewährleistet sein, dass Edukte möglichst engstellenfrei von einer Einschleuskammer in den Karbonisierungsbehälter einbringbar und Produkte durch eine Ausschleuskammer aus dem Karbonisierungsbehälter ausbringbar sind, wobei Edukte und Produkte feststoffbeladene Flüssigkeiten sind.
Das deutsche Patent DE102008047883 offenbart einen Karbonisierungsbehälter in welchem die hydrothermale Karbonisierung kontinuierlich bzw. quasikontinuierlich durchführbar ist. Mittels Zuführeinheit werden Edukte in Form von Biomasse, Katalysator und Wasser dem Karbonisierungsbehälter zugeführt, wobei Druck und Temperatur im Karbonisierungsbehälter im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben. Dazu wird die Zuführeinheit an einer Seite des Karbonisierungsbehälters angeordnet. Die Zuführeinheit weist neben einer Zuflusskammer eine Einschleuskammer auf, die jeweils druckdicht gegeneinander mittels mehreren Verschlussvorrichtungen gekoppelt sind. Eine in der Einschleuskammer angeordnete Kolbenpumpe ermöglicht das Einpressen der Edukte aus der Einschleuskammer in den Karbonisierungsbehälter, wobei eine weitere Verschlussvorrichtung zwischen Einschleuskammer und Karbonisierungsbehälter angeordnet ist. Um möglichst wenig Druckabfall im Karbonisierungsbehälter zu erreichen, wird die Verschlussvorrichtung zwischen Einschleuskammer und Karbonisierungsbehälter mit einer Steuereinrichtung erst dann betätigt, wenn die Kolbenpumpe einen geeigneten Druck auf die Edukte aufgebaut hat. Zur Entnahme der Produkte aus dem Karbonisierungsbehälter ist eine Abführeinheit vorgesehen, die von der Zuführeinheit getrennt an der gegenüberliegenden Seite des Karbonisierungsbehälters angeordnet ist. Hier sind weitere Verschlussvorrichtungen mit weiteren Motoren zu betätigen, welche mit der Steuereinheit koppelbar sind.
Um Engstellen für das Prozessmedium beim Zu- und Abführen zu vermeiden ist der Karbonisierungsbehälter rohrförmig und die Ein- und Ausschleuskammern ebenfalls rohrförmig, bestenfalls mit gleich grossem Querschnitt wie der Karbonisierungsbehälter ausgeführt. Damit ist ein nahezu widerstandsfreies Zu- und Abführen erreichbar und das Prozessmedium einfach ein- und ausbringbar.
Zur Optimierung des Karbonisierungsvorganges muss das Prozessmedium möglichst schnell auf die Zieltemperatur, welche bei etwa 200° C liegt, gebracht werden.
In der DE102008047883 ist ein Heizmantel im Eingangsbereich des Karbonisierungsbehälters vorgesehen, welcher das eingeschleuste Prozessmedium nach dem Einschleusvorgang auf die Zieltemperatur vorheizt. Für diesen Aufheizprozess wird Wärmeenergie von einem Thermofluid auf den Karbonisierungsbehälter und damit indirekt auf das Prozessmedium übertragen. In dem grossvolumigen Karbonisierungsbehälter ist nur eine schlechte Wärmeübertragung durch den Heizmantel möglich, sodass entsprechend die Energie ineffizient genutzt wird und aufgrund der Rohrgrösse mit langen Aufheizzeiten zu rechnen ist.
Eine Vorheizung des Prozessmediums vor dem Einschleusen in den Karbonisierungsbehälter ist nicht vorgesehen, sodass das Prozessmedium erst nach der Zuführung in den Karbonisierungsbehälter aufheizbar ist, was nach jeder neuen Befüllung von neuem energieineffizient durchgeführt werden muss.
Um den Karbonisierungsprozess zu beschleunigen ist es sinnvoll das Prozessmedium vor dem Einschleusen in den Karbonisierungsbehälter vorzuheizen. Dies ist in der EP1970431 durch eine Heizung realisiert, welche die Einschleuskammer teilweise umgibt und vor dem Karbonisierungsbehälter angebracht ist. Diese Heizung kann Restwasser aus einem bereits abgelaufenen Karbonisierungsprozess nutzen. Die Heizung ist in Form eines Mantels um die Einschleuskammer vor dem Einlass in den Karbonisierungsbehälter angeordnet, wobei keine weiteren Angaben gemacht werden, wie diese Heizung gesteuert wird . Die Wärmeübertragung ist aufgrund geringerer Abmessungen und geringerem Abstandes des Prozessmediums zur Wand der Einschleuskammer verbessert. Es ist aber nur ein kleiner Abschnitt der Einschleuskammer ummantelt und damit nur eine geringe Fläche zur Wärmeübertragung von dem Mantel der Heizung auf das in der Einschleuskammer befindliche Prozessmedium nutzbar. Es ist eine beinahe engstellenfreie Zu- und Abführung mit dieser Vorrichtung möglich, die Wärmeübertragung ist aber zur Optimierung der Karbonisierung verbesserungsbedürftig.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt eine Zu- und Abführvorrichtung für einen Karbonisierungsbehälter zu schaffen, welche ein energieeffizientes Vorheizen von Edukten bereits in der Einschleuskammer erlaubt, wodurch der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung aufgrund verbesserter Wärmeübertragung auf die Edukte beschleunigt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Zu- und Abführvorrichtung derart gestaltet, dass die Einschleuskammer direkt mit der Ausschleuskammer und darin befindlichen Karbonisierungsprodukten bzw. dem Prozesswasser der Karbonisierungsprodukte in Kontakt bringbar ist, wobei die Einschleuskammer und die Ausschleuskammer wirkverbindbar sind . Damit ist ein direktes Vorheizen der Edukte durch Mischung mit heissem Prozesswasser ohne grossen Aufwand möglich.
Die Einschleuskammer und die Ausschleuskammer sind jeweils relativ zueinander rotierbar gelagert und definiert in verschiedene Positionen bringbar.
Durch eine besondere Ausgestaltung der Einschleuskammer und der Ausschleuskammer sind vorgeheizte Edukte und Karbonisierungsprodukte engstellenfrei ohne Verwendung einer externen Vorheizungsvorrichtung und ohne Verwendung von Pumpenoder Schleusensystemen ein- und austragbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Figur la zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aussenbehälters eines Reaktors, der auf einer Reaktorlagervorrichtung gelagert ist und an eine Zu- und Abführvorrichtung gekoppelt ist, während
Figur lb eine Seitenansicht des Aussenbehälters mit Blick auf den
Basisboden zeigt.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Reaktors mit angeschlossener Zu- und Abführvorrichtung, wobei die Reaktorlagervorrichtung weggelassen wurde, während Figur 3 eine Seitenansicht des Reaktors aus Figur 2 zeigt.
Figur 4 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Reaktor gemäss
Linie C-C aus Figur 3, wobei der Karbonisierungsbehälter im Innenraum des Aussenbehälters deutlich wird.
Figur 5a zeigt einen Vertikal schnitt des Reaktors gemäss Figur la, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen, die Zu- und Abführvorrichtung weggelassen wurde und
Figur 5b zeigt einen Schnitt in perspektivischer Ansicht durch den
Reaktor gemäss Figur 5a. Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zu- und Abführvorrichtung gemäss Figur 2 ohne Reaktor.
Figur 7a zeigt eine schematische Seitenansicht der Zu- und
Abführvorrichtung, während
Figur 7b einen Schnitt durch die Einschleuskammerhalterung bei weggelassenem Zuführzylinder in der Befüllungsposition zeigt. Figur 8 zeigt eine schematische Seitenansicht der Zu- und
Abführvorrichtung, wobei sich Einschleuskammer in der Vorheizposition und die Ausschleuskammer in der Wärmerückführungsposition befinden. Figur 9a zeigt eine schematische Seitenansicht der Zu- und
Abführvorrichtung mit Einschleuskammerhalterung und Einschleuskammer in Einpressposition, während Figur 9b einen Schnitt durch den Zuführzylinder bei in die
Einpressposition rotierter Einschleuskammer zeigt.
Figur 10 zeigt eine schematische Seitenansicht der Zu- und
Abführvorrichtung, wobei sich die Ausschleuskammer in der Restwasseraustragsposition befindet, während
Figur 11 eine schematische Seitenansicht der Zu- und
Abführvorrichtung zeigt, wobei die sich die Ausschleuskammer in der Biokohleaustragsposition befindet. Beschreibung
Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine hydrothermale Karbonisierungsanlage, umfassend einen mehrteiligen Reaktor 1 in welchem die hydrothermale Karbonisierung eines hochviskosen und/oder feststoffbeladenen Prozessmediums effizient und kontinuierlich durchführbar ist. Das hochviskose und/oder feststoffbeladene Prozessmedium umfasst Füllgut, welches aus Rohbiomasse verschiedener Zusammensetzung und Konsistenz, Prozesswasser und Zusatzstoffen, z. B. Katalysatoren besteht. Das Prozessmedium liegt aufgrund seiner Zusammensetzung als Suspension oder als Schlamm vor, wobei Flüssigkeitsanteile mit Feststoffen gemischt sind. Der Füllgutanteil des Prozessmediums wird auch als Edukt betrachtet, da es ein fest-flüssig Gemisch bildet welches im Verlauf der hydrothermalen Karbonisierung in Karbonisierungsprodukte, umfassend verkohlte Biomasse umgewandelt wird . Die Karbonisierungsprodukte bilden einen verkohlten Teil des Prozessmediums, welcher eine ähnliche fest-flüssige Konsistenz hat, wie die Edukte, wobei die festen Bestandteile bestenfalls vollständig in Braunkohle umgesetzt wurden.
Die Edukte werden in den Reaktor 1 der Karbonisierungsanlage eingeschleust, unter hohem Druck und erhöhter Temperatur, wie aus den Grundlagen der hydrothermalen Karbonisierung bekannt, verkohlt nach dem Vorgang als Karbonisierungsprodukte aus dem Reaktor 1 ausgeschleust. Das Ein- und Ausschleusen bzw. die Zu- und Abführung der Edukte und Karbonisierungsprodukte kann bei laufendem Betrieb des Karbonisierungsverfahrens portionsweise stattfinden, wobei der Karbonisierungsprozess nicht wesentlich gestört wird und keinesfalls unterbrochen wird und damit quasikontinuierlich ablaufen kann.
Der Reaktor 1 umfasst einen Aussenbehälter 10, welcher starr ausgebildet ist und als Druckbehälter dient. Der Aussenbehälter 10 ist auf einer Reaktorlagervorrichtung 2 um die Aussenbehälterlängsachse La rotierbar gelagert. Auf zwei Gestellen 20 sind Drehlager 21 angeordnet, sodass der Aussenbehälter 10 durch mindestens einen Rotationsantrieb 22 gesteuert rotierbar ist. Als Rotationsantrieb 22 dienen beispielsweise entsprechend dimensionierte Elektromotoren. Diese rotierbare Lagerung des Reaktors 1 dient der Unterstützung des Karbonisierungsprozesses, ist aber nicht zwingend notwendig.
In der hier dargestellten Ausgestaltung weist der Aussenbehälter 10 einen Aussenbehältermantel 100 mit einem zylindrischen Mittelstück 1003 auf, welches von einem ebenen Basisboden 1001 durch einen Basisflansch 1002 lösbar abschliessbar und flüssigkeitsdicht und druckdicht verschlossen ist. Von der Seite des Basisbodens 1001 wird das Prozessmedium zu- und abgeführt. Auf der dem Basisboden 1001 gegenüberliegenden Seite des Aussenbehältermantels 100 wird das zylindrische Mittelstück 1003 durch einen gewölbt ausgeführten Deckelboden 1005 mittels Deckelbodenflansch 1004 lösbar flüssigkeits- und druckdicht verschlossen. Der Aussenbehälter 10 wird liegend gelagert, wobei die Aussenbehälterlängsachse La etwa horizontal zur Ebene des Untergrunds am Aufstellungsort verläuft. Der Aussenbehälter 10 ist lösbar verschliessbar und damit der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung durch den Aussenbehälter 10 im Reaktor 1 von der Umwelt abgeschlossen.
Der Aussenbehälter 10 ist aus Stabilitätsgründen starr und bevorzugt aus Stahl hergestellt, wobei die Wanddicken so gewählt sind, dass auch Fluiddrücke von mehreren bar gefahrlos innerhalb des Aussenbehäiters 10 ausbildbar sind, welche der Aussenbehälter 10 aushalten kann. Je nach geplanter Anlagengrösse und Menge der umzusetzenden Edukte wird die Grösse des Aussenbehälterinnenraums 103 gewählt.
In dem Basisboden 1001 ist eine Einfülldurchführung 104 und eine Ausgabedurchführung 105 vollständig querend angeordnet, wodurch ein Zugang in den Aussenbehälter 10 von aussen bei ansonsten geschlossenem Aussenbehälter 10 ermöglicht ist. In Figur lb ist ein Rührwerkantriebsmittel 132 gezeigt, welches im Zusammenhang mit einer Rühr- und Fördereinrichtung noch erläutert wird.
Figur 2 zeigt einen Reaktor 1 mit einer möglichen Ausführungsform einer angeschlossenen Zu- und Abführvorrichtung 4. Auf die Reaktorlagervorrichtung 2 ist in dieser perspektivischen Ansicht verzichtet worden. Hier dargestellt weist die Ausführungsform der Zu- und Abführvorrichtung 4 einen Zuführzylinder 40 und einen Entnahmezylinder 41 auf, welche jeweils mit der Einfülldurchführung 104 und der Ausgabedurchführung 105 lösbar wirkverbindbar sind .
Zu Wartungszwecken kann die Zu- und Abführvorrichtung 4 vollständig von dem Reaktor 1 getrennt werden und im Betriebszustand entsprechend flüssigkeits- und druckdicht mit dem Reaktor 1 verbunden sein. Die Zu- und Abführvorrichtung 4 ist lösbar durch Flanschverbindungen am Reaktor 1 befestigt. Ein Vorrichtungslager 42 ist derart ausgeführt, dass die Zu- und Abführvorrichtung 4 relativ zum Reaktor 1 ausgerichtet gelagert wird . Da der hier erläuterte Reaktor 1 bevorzugt bei ablaufendem Karbonisierungsprozess um die Aussenbehälterlängsachse La rotiert wird, ist das Vorrichtungslager 42 so ausgestaltet, dass die Zu- und Abführvorrichtung 4 bei Rotation des Reaktors 1 um die Aussenbehälterlängsachse La bei angeschlossener Zu- und Abführvorrichtung 4 mit rotierbar ist. Um eine Rotation zu erleichtern, ist das Vorrichtungslager 42 höhenverstellbar ausgestattet. Ein Kraftregler kann die Höhe des Vorrichtungslagers 42 optimal einstellen, damit eine Rotation erreichbar ist. Damit das Prozessmedium in Form der Edukte zuführbar und in Form der Karbonisierungsprodukte ein- bzw. abführbar ist, sind Antriebsmittel 43 an der Zu- und Abführvorrichtung 4 vorgesehen. Das Prozessmedium kann dadurch mit einer nicht dargestellten Steuerung kontrolliert transferiert werden.
Wie in dem Horizontalschnitt durch den Reaktor 1 gemäss Figur 4 gezeigt, ist innerhalb des Aussenbehälters 10 der erwähnte Karbonisierungsbehälter 11 vollständig eingelassen gelagert, wobei die Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp mit der
Aussenbehälterlängsachse La zusammen fällt. Dieser Karbonisierungsbehälter 11 ist mit dem Einfüllkanal 1141 und dem Ausgabekanal 1142 fest mit dem Basisboden 1001 des Aussenbehälters 10 verbunden und damit in den Aussenbehältermantel 100 hineinragend relativ zum Aussenbehälter 10 unbewegbar gelagert.
Der Karbonisierungsbehälter 11 weist einen Karbonisierungsbehältermantel 111 auf, welcher im Betriebszustand von einem Fluid 3 vollständig umgeben bzw. umspült wird. Im Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 befindet sich im Betriebszustand das Prozessmedium 5 in den unterschiedlichen Zuständen. Der Karbonisierungsbehälter 11 umfasst einen zentralen Mantelabschnitt, welcher zwischen einem Deckelteil 1101 und einem Bodenteil 1105 angeordnet ist. Der zentrale Mantelabschnitt ist zylindrisch geformt ausgestaltet und der Deckelteil 1101 mittels Deckelflansch 1102 und der Bodenteil 1105 mittels Bodenflansch 1106 am zentralen Mantelabschnitt lösbar befestigt. Der gesamte Karbonisierungsbehälter 11 wird im Betriebszustand mit dem Prozessmedium 5 unter Druck beaufschlagt und ist entsprechend flüssigkeits- und druckdicht ausgeführt.
An den Bodenteil 1105 anschliessend ist ein Ausgabekanal 1142 angeschlossen, welcher aus dem Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 herausführt. Nach Einbau des Karbonisierungsbehälters 11 in den Aussenbehälter 10 ist der Ausgabekanal 1142 so angeordnet, dass er durch die Ausgabedurchführung 105 des Basisbodens 1001 geführt ist.
Wie in Figur 5a gezeigt ist ein Einfüllkanal 1141 an den Bodenteil 1105 angeschlossen, der entsprechend durch die Einfülldurchführung 104 im Basisboden 1001 des Aussenbehälters 10 durchführbar ist. Der Ausgabekanal 1142 und der Einfüllkanal 1141 sind durch den Basisboden 1001 hindurchragend unlösbar durch eine stoffschlüssige Schweissverbindung oder lösbar durch Flanschverbindungen am Basisboden 1001 befestigbar. Durch an den Einfüllkanal 1141 und den Ausgabekanal 1142 angeformte Befestigungsflansche 115 können die Kanäle 1141, 1142 mit der Zu- und Abführvorrichtung 4 verbunden werden, welche in den Figuren 5a und 5b der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde.
Im Betriebszustand wird das Prozessmedium 5 durch den Einfüllkanal 1141 in den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 eingefüllt und nach einer Verweil- bzw. Reaktionszeit durch den Ausgabekanal 1142 aus dem Karbonisierungsbehälter 11 ausgeschleust. Entsprechend sind Einfüll- und Ausgabekanal 1141, 1142 während des Betriebes nur zeitweise kontrolliert geöffnet, um die exotherme Reaktion der hydrothermalen Karbonisierung nur kurzzeitig zu beeinflussen. Damit wird der Innendruck und die Temperatur im Karbonisierungsbehälter 10 nur kurzzeitig gestört.
Während im Karbonisierungsbehälter 11 die hydrothermale Karbonisierung unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck abläuft, umgibt das Fluid 3, welches insbesondere ein Thermoöl ist, den Karbonisierungsbehälter 11 innerhalb des geschlossenen Aussenbehältermantels 100.
Das Thermoöl 3 dient bei der hydrothermalen Karbonisierung hier unter anderem als Wärmeübertragungsfluid. Ein am Aussenbehälter 10 angeordneter Beaufschlagungsstutzen 106 dient zur Befüllung und zur Beaufschlagung des Aussenbehälterinnenraums 103 mit dem Fluid 3. Am Beaufschlagungsstutzen 106 sind im Aussenbehälterinnenraum 103 spinnenartig verlegte Rohre 109 zur Strömungsführung des Thermoöl 3 vorgesehen. Mittels Entlüftungsstutzen 108 kann die Luft aus dem Aussenbehälterinnenraum 103 während der Befüllung abgelassen werden. Damit kann extern aufgeheiztes Thermoöl 3 aus einem Thermoöltank zugeführt werden, womit der Karbonisierungsbehälter 11 auf eine zur Karbonisierung notwendige Temperatur gebracht werden kann. Durch die Temperaturerhöhung des Thermoöls 3 wird die exotherme Reaktion gestartet und aufrechterhalten, da diese erst ab einer Mindesttemperatur stattfindet. Durch eine Messung der Temperatur und der Möglichkeit des Austausches des Fluids 3 kann die Temperatur im Karbonisierungsbehälter 11 gesteuert werden.
Das Thermoöl im Aussenbehälter 10 und der Karbonisierungsbehälter
11 bilden einen Wärmeübertrager. Die hochviskosen feststoffbeladenen Edukte 5 und Produkte 5 im Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 geben ihre Wärme teilweise durch den Karbonisierungsbehältermantel 110 während der hydrothermalen Karbonisierung an das umgebende Thermoöl 3 ab. Das Thermoöl 3 umströmt den Karbonisierungsbehälter 11 und kann Wärme aufnehmen und abgeben. Sollte der Karbonisierungsbehälter 11 abgekühlt werden, kann entsprechend überschüssige Wärmeenergie mittels Thermoöl 3 extern genutzt werden.
Um den Durchgang des Prozessmediums 5 durch den Innenraum des Karbonisierungsbehälters 11 zu gewährleisten ist eine Rühr- und Fördereinrichtung umfassend ein Rührwerk 13 den Innenraum mindestens teilweise querend angeordnet. Im Betrieb kann mittels Rührwerk 13 eine ständige Durchmischung des Prozessemediums 5, der Edukte und Karbonisierungprodukte von aussen gesteuert stattfinden. Das Rührwerk 13 dient auch als Fördereinrichtung des Prozessmediums 5. Das Rührwerk 13 kann auf unterschiedliche Arten ausgeführt sein. Rührwerkantriebsmittel 132 sind vorgesehen, um das Rührwerk 13 von aussen gesteuert in Betrieb zu nehmen. Durch eine Antriebsdurchführung 107 im Aussenbehälter 10 und eine querende Antriebsvorrichtung 119 welche bis zum Rührwerk 13 im Karbonisierungsbehälter 11 führt, wird das Rührwerk 13 gesteuert angetrieben. Da der Karbonisierungsbehälter 11 mehrteilig ausgebildet ist kann das Rührwerk 13 einfach in den Karbonisierungsbehälter 11 eingebracht, dort drehbar mittels Rührwerklager 133 gelagert befestigt und von ausserhalb des Reaktors 1 gesteuert betätigt werden. Das Rührwerk 13 ist hier mit einem Reibradantrieb ausgestattet, was in Figur 5b eingekreist dargestellt ist. Am Rührwerk 13 sind Blätter als Stromstörer und/oder zur Unterstützung der axialen Förderung angeordnet.
Der Karbonisierungsbehälter 11 und das darin befindliche Rührwerk 13 sind so ausgebildet, dass das Prozessmedium 5, welches Biomasse in Form von Klärschlamm und Grüngutabfall umfasst, während des Karbonisierungsprozesses förderbar ist. Die Biomasse wird vor der Zuführung in den Reaktor extern zerkleinert, es verbleiben aber weiterhin Feststoffe mit einer maximalen Stückgrösse von 2,5cm x 2,5cm x 2,5cm als Teil des Prozessmediums 5 vorhanden . Durch diese Feststoffbeladung werden an den Karbonisierungsbehälter 11 und das Rührwerk 13 spezielle Anforderungen gestellt.
Dadurch, dass der Aussenbehälter 10 und der Karbonisierungsbehälter 11 jeweils mehrteilig ausgebildet sind, ist ein einfacher Zusammenbau des Reaktors 1 und damit der gesamten Anlage am Aufstellungsort möglich. Vor allem sind auch Wartungsarbeiten ohne grössere Mühen durchführbar, da kein Mannloch vorgesehen sein muss, um Zugang zu den Behältern 10, 11 zu haben. Alle Wände und Bauteile, die mit dem Prozessmedium 5 direkt in Kontakt kommen, sind aus säurebeständigem Material hergestellt. Hier sind diese Teile in Edelstahl ausgeführt. Da die Zu- und Abführvorrichtung 4 ständig mit dem Reaktor 1 verbunden bleibt, ist das Vorrichtungslager 42 vorgesehen, damit die gesamte Zu- und Abführvorrichtung 4 mit dem Reaktor 1 mitrotierbar ist. In Figur 6 ist zur Vereinfachung die Zu- und Abführvorrichtung 4 vom Reaktor 1 getrennt dargestellt. Es ist eine Haltevorrichtung 44 vorgesehen, welche die Zu- und Abführvorrichtung 4, umfassend einen Zuführteil 4' und einen Abführteil 4", hält.
Innerhalb des starren Zuführzylinders 40 ist eine zylindrische Einschleuskammerhalterung 4001 mit einer später dargestellten linearen Einschleuskammer 400 rotierbar gelagert. Die zylindrische Einschleuskammerhalterung 4001 und die daran befestigte Einschleuskammer 400 können um die Zylinderachse ZI des Zuführzylinders 40 rotiert werden, wozu ein Zuführmotor 43' verwendet wird . Die Einschleuskammerhalterung 4001 ist zylindrisch ausgebildet, damit auch eine dichtende Wirkung erreichbar ist, wenn die Einschleuskammer 400 relativ zum starren Zuführzylinder 40 rotiert wird .
Der Zuführzylinder 40 weist einen offenen Befüllungsstutzen 403 und einen Einpressstutzen 402 mit jeweils einer Öffnung in der Zylinderwand auf. Durch diese Öffnungen hat man Zugang zum Inneren des Zuführzylinders 40. Je nach Rotation der Einschleuskammerhalterung 4001 und der daran befestigten Einschleuskammer 400 kann Prozessmedium in die Einschleuskammer 400 eingefüllt oder durch den Einpressstutzen 402 in den Einfüllkanal 1141 des Karbonisierungsbehälters 11 eingebracht werden. Dies stellt den Zuführteil 4' dar. Innerhalb des starren Entnahmezylinders 41 ist eine zylindrische Ausschleuskammerhalterung 4101 mit einer später dargestellten gekrümmten Ausschleusskammer 410 rotierbar gelagert. Die zylindrische Ausschleuskammerhalterung 4101 und die daran befestigte Ausschleusskammer 410 können um die Zylinderachse Z2 des Entnahmezylinders 41 rotiert werden, wozu ein Entnahmemotor 43" verwendet wird . Die Ausschleuskammerhalterung 4101 ist zylindrisch ausgebildet. Der Entnahmezylinder 41 weist einen offenen Entnahmestutzen 411 und einen Prozesswasserausgang 413 mit jeweils einer entsprechenden Öffnung in der Zylinderwand auf. Der Entnahmestutzen 411 ist mit dem Ausgabekanal 1142 des Karbonisierungsbehäiters 11 koppelbar. Durch die Öffnungen hat man Zugang zum Inneren des Entnahmezylinders 41. Je nach Rotation der Ausschleuskammerhalterung 4101 und der daran befestigten Ausschleusskammer 410 kann Prozessmedium aus dem Karbonisierungsbehälter 11 entnommen und Prozesswasser separiert werden. Dieser untere Teil stellt den Abführteil 4" der Zu- und Abführvorrichtung 4 dar.
Der Zuführteil 4' ist mit dem Abführteil 4" wirkverbunden, indem der Zuführzylinder 40 und die Einschleuskammer 400 mit dem Entnahmezylinder 41 und der Ausschleuskammer 410 verbunden sind, wobei beide Kammern 400, 410 miteinander kommunizieren können. Es resultiert eine kompakte Zu- und Abführvorrichtung 4, welche auf einer Seite des Karbonisierungsbehäiters 11 anordbar ist, sodass der Zuführteil 4' und der Abführteil 4" auf der gleichen Seite des Karbonisierungsbehäiters 11 lagern und um die Karbonisierungsbehälterlängsachse Lp rotierbar sind.
Die zylindrische Einschleuskammerhalterung 4001 ist auf die Innenwandung des Zuführzylinders 40 abgestimmt, sodass eine Rotation erfolgen kann und eine Dichtung der Einschleuskammer 400 gegen den Zuführzylinder 40 erreicht wird . Entsprechend ist die Ausschleusskammerhalterung 4101 auf die Innenwandung des Entnahmezylinders 41 abgestimmt, sodass eine Rotation erfolgen kann und eine Dichtung der Ausschleuskammer 410 gegen den Entnahmezylinder 41 erreicht wird . Damit sind die Einschleuskammer 400 und die Ausschleuskammer 410 miteinander wirkverbindbar und relativ zueinander und relativ zum Einfüllkanal 1141 und Ausgabekanal 1142 rotierbar gelagert.
Der Zuführzylinder 40 weist eine Öffnung zum Einpressstutzen 402, eine Öffnung zum Befüllungsstutzen 403, sowie eine Öffnung zum Übergang 412 auf. Die Einschleuskammer 400 ist innerhalb des Zuführzylinders 40 derart rotierbar, dass die Einschleuskammeröffnung 4002 jeweils in Richtung aller drei Öffnungen 402, 403, 412 rotierbar ist. Ist die Einschleuskammer 400 derart rotiert, dass die Einschleuskammeröffnung 4002 nicht in Richtung einer der drei Öffnungen weist, dann wird die Einschleuskammeröffnung 4002 von der Innenwand des Zuführzylinders 40 druck- und flüssigkeitsdicht abgedichtet.
Der Entnahmezylinder 41 weist eine Öffnung zum Entnahmestutzen 411, eine Öffnung zum Prozesswasserausgang 413, eine Öffnung zum Produktausgang 414, sowie eine Öffnung zum Übergang 412 auf.
Die Einschleuskammer 400 ist gekrümmt ausgestaltet und innerhalb des Entnahmezylinders 41 derart rotierbar, dass die zweite Ausschleuskammeröffnung 4103 jeweils in Richtung des Prozesswasserausgangs 413, des Produktausgangs 414, sowie des Übergangs 412 rotierbar ist. Die erste Ausschleuskammeröffnung 4102 ist dabei jeweils in Richtung des Entnahmestutzens 411, des Prozesswasserausgangs 413 und des Übergangs 412 rotierbar. Hier dichtet der Entnahmezylinder 41 beide Ausschleuskammeröffnungen 4102, 4103 druck- und flüssigkeitsdicht ab, wenn die Ausschleuskammer 410 in Zwischenzustände rotiert ist.
Durch derartige Gestaltung der Einschleuskammer 400 und der Ausschleuskammer 410, welche jeweils gegen die Innenwände des Zuführzylinders 40 und des Entnahmezylinders 41 abdichtbar sind, sind keine Ventile oder die Anordnung Engstellen aufweisender Bauteile nötig. Verfahrensablauf:
Im Folgenden wird ein möglicher Zu- und Abführzyklus im Detail anhand der Figuren 7 bis 11 beschrieben. Dabei bezeichnen Pfeile mit durchgezogenen Linien die nächstfolgende Rotationsrichtung der Einschleuskammer 400 oder der Ausschleuskammer 410. Gestrichelt dargestellte Pfeile kennzeichnen den Weg des Prozessmediums bei den jeweiligen Positionen.
In Figur 7a ist eine schematische Seitenansicht der Zu- und Abführvorrichtung 4 gezeigt, in welcher die Einschleuskammer 400 und die Einschleuskammerhalterung 4001 innerhalb des Zuführzylinders 40 in die Befüllungsposition gedreht ist. Am Boden der Einschleuskammer 400 ist in einer Ruhelage ein Einpresstisch 4003 angeordnet, welcher linear im Innenraum der Einschleuskammer 400 bewegbar ist. Wie in Figur 7b gezeigt, ist die Einschleuskammer 400 durch eine Einschleuskammeröffnung 4002 mit Prozessmedium in Form von Edukten 5', umfassend Rohbiomasse, Wasser und gegebenenfalls Zusätze, füllbar. Diese Befüllung findet durch den Befüllungsstutzen 403 von ausserhalb des Zuführzylinders 40 statt. In der Befüllungsposition können Edukte 5' durch die Öffnung im Bereich des Befüllungsstutzens 403 in die Einschleuskammer 400 gefüllt werden. Die Edukte 5' werden aus einem nicht dargestellten Behälter in die Einschleuskammer 400 in der Regel bei Atmosphärendruck patm eingebracht. Die Ausschleuskammer 410 ist in eine Startposition gedreht, wobei hier eine erste Ausschleuskammeröffnung 4102 in Richtung eines Überganges 412 weist und eine zweite Ausschleuskammeröffnung 4103 in Richtung des Prozesswasserausganges 413 weist.
In einem nächsten Schritt wird die Einschleuskammer 400 um 180° gegen den Uhrzeigersinn gemäss Pfeilrichtung Figur 7a oben innerhalb des Zuführzylinders 40 in die Vorheizposition rotiert. Die Einschleuskammeröffnung 4002 wird dabei durch die Innenwand des Zuführzylinders 40 verschlossen, sodass die Edukte 5' nicht entweichen können. Die Einschleuskammeröffnung 4002 wird bis zum Übergang 412, welcher den Zuführzylinder 40 und den Entnahmezylinder 41 verbindet, rotiert. Vorgängig oder gleichzeitig findet eine Rotation der Ausschleuskammer 410 in eine Wärmerückführungsposition statt, Drehrichtung gemäss Pfeil in Figur 7a unten. In dieser Stellung der Ausschleuskammer 410 können heisse Karbonisierungsprodukte PW durch den Entnahmestutzen 411 aus einem nicht dargestellten Ausgabekanal 1142 unter einem hohen Druck pl > > patm in die Ausschleuskammer 410 gelangen. Der Innendruck pl beträgt etwa 25 bar, sodass die heissen Karbonisierungsprodukte PW entsprechend in die Einschleuskammer 400 in welcher Atmosphärendruck patm herrscht, einströmen. In der Vorheizposition und der Wärmerückführungsposition sind die Einschleuskammer 400 und die Ausschleuskammer 410 miteinander verbunden . Der Übergang 412 ist mit Siebmitteln, insbesondere einem Trennsieb ausgestaltet, welches einen Austausch von Flüssigkeit zwischen der Einschleuskammer 400 und der Ausschleuskammer 410 erlaubt. Heisses Prozesswasser W als Bestandteil der heissen Karbonisierungsprodukte PW gelangt von der Ausschleuskammer 410 durch das Trennsieb in die Einschleuskammer 400, wodurch die Edukte 5' direkt vorgeheizt werden können, sodass vorgeheizte Edukte 5" resultieren. Der Austausch fester Bestandteile zwischen beiden Kammern 400, 410 wird durch das Trennsieb verhindert. Nur das heisse Prozesswasser W strömt durch die Ausschleuskammer 410 das Trennsieb und den Übergang 412 querend in die Einschleuskammer 400 unter hohem Druck.
Nach dem Vorheizvorgang wird die Einschleuskammer 400 entgegen dem Uhrzeigersinn weg von dem Übergang 412 rotiert.
Die Einschleuskammerhalterung 4001 dichtet die Ausschleuskammer 410 dabei nach oben hin ab. Nach einer Rotation der Einschleuskammer 400 um 90° weist die Einschleuskammeröffnung 4002 in Richtung Einpressstutzen 402 und befindet sich damit in Einpressposition, wie in Figur 9a gezeigt.
In der Einpressposition der Einschleuskammer 400 und der Einschleuskammerhalterung 4001 wird der Einpresstisch 4003 in Richtung der Einschleuskammeröffnung 4002 verfahren. Dabei muss der vom Einpresstisch 4003 aufgebrachte Druck pein grösser als der
Innendruck pi im Karbonisierungsbehälter 11 sein. Die vorgeheizten Edukte 5" werden dann in den nicht dargestellten Einfüllkanal 1141 eingepresst, wobei der Einpresstisch 4003 linear mit Hilfe eines Antriebes verfahren wird . Nachdem die Einschleuskammer 400 geleert wurde, wird diese in Pfeilrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn wieder in die Startposition rotiert und der Einpresstisch 4003 wieder zum Boden der Einschleuskammer 400 bewegt.
In der Ausschleuskammer 410 befinden sich weiterhin heisse Karbonisierungsprodukte PW unter einem Druck pi, da die Ausschleuskammer 410 immer noch mit dem Ausgabekanal 1142 des Karbonisierungsbehälters 11 verbunden ist und die zweite Ausschleuskammeröffnung 4103 von der Einschleuskammerhalterung 4001 abgedichtet ist. In einem nächsten Schritt wird die Ausschleuskammer 410 gegen den Uhrzeigersinn in die Restwasseraustragsposition rotiert. Dabei ist die zweite Ausschleuskammeröffnung 4103 gegen den Prozesswasserausgang 413 rotiert. Im Prozesswasserausgang 413 ist ein Sieb angeordnet, sodass aus der Ausschleuskammer 410 bei abfallendem Druck Prozesswasser W durch den Prozesswasserausgang 413 ausgelassen wird, welches in einem nicht dargestellten Behälter aufgefangen wird und zur weiteren Verwendung gelangen kann. Durch die Anordnung des Siebes kann gezielt nur der flüssige Anteil der Karbonisierungsprodukte PW, das Prozesswasser W, abgelassen werden. Aufgrund des Überdruckes pw > patm und der Schwerkraft fliesst das Prozesswasser W ohne Zusatzaufwand aus der Ausschleuskammer 410 heraus.
Wenn das Prozesswasser W entnommen ist, wird die Ausschleuskammer 410 gegen den Uhrzeigersinn in die Biokohleaustragsposition rotiert. Dabei weist die zweite Ausschleuskammeröffnung 4103 nach unten in Richtung Produktausgang 414, sodass Biokohle P aufgrund der Schwerkraft durch den Produktausgang 414 aus der Ausschleuskammer 410 ohne Weiteres herausfällt. Die Biokohle P wird in einem weiteren nicht dargestellten Behälter für die spätere Verwendung gesammelt. Der Zyklus kann anschliessend wieder von neuem beginnen.
Die Einschleuskammer 400 und die Ausschleuskammer 410 sind hier mit jeweils länglicher oder längsovaler Querschnittsfläche ausgestaltet, welche im Verlauf der Kammern 400, 410 an jeder Stelle gleich bleibt. Bezugszeichenliste
1 Reaktor
10 Aussenbehälter
100 Aussenbehältermantel
1001 Basisboden
1002 Basisflansch
1003 zylindrisches Mittelstück
1004 Deckelbodenflansch
1005 Deckelboden
103 Aussenbehälterinnenraum
104 Einfülldurchführung
105 Ausgabedurchführung
106 Beaufschlagungsstutzen
107 Antriebsdurchführung
108 Entlüftungsstutzen
109 Rohre
La Aussenbehälterlängsachse
11 Karbonisierungsbehälter
110 Karbonisierungsbehältermantel
1101 Deckelteil
1102 Deckelflansch
1103 erster Mantelteil
1104 zweiter Mantelteil
1105 Bodenteil
1106 Bodenflansch
1141 Einfüllkanal
1142 Ausgabekanal
115 Befestigungsflansche (Karbonisierungsbehälter an Basisboden) 116 Längskanal (längenvariabel, vollständig querend)
119 Antriebsvorrichtung
120 Karbonisierungsbehälterlager
Lp Karbonisierungsbehälterlängsachse
13 Rührwerk
132 Rührwerkantriebsmittel
2 Reaktorlagervorrichtung
20 Gestell
21 Drehlager
22 Rotationsantrieb
3 Fluid und Abführvorrichtung
4' Zuführteil
40 Zuführzylinder (starr, drei Öffnungen)
400 Einschleuskammer
4001 zylindrische Einschleuskammerhalterung
4002 Einschleuskammeröffnung
4003 Einpresstisch
402 Einpressstutzen
403 Befüllungsstutzen
4" Abführteil
41 Entnahmezylinder (starr, vier Öffnungen)
410 Ausschleuskammer
4101 zylindrische Ausschleuskammerhalterung
4102 erste Ausschleuskammeröffnung
4103 zweite Ausschleuskammeröffnung
411 Entnahmestutzen
412 Siebübergang/Trennsieb
413 Prozesswasserausgang
414 Produktausgang
42 Vorrichtungslager (rotierbar)
43 Antriebsmittel
43' Zuführmotor
43" Entnahmemotor
44 Haltevorrichtung
5 Prozessmedium (hochviskos und feststoffbeladen)
5' Edukte (Rohbiomasse, Wasser, Zusatzstoffe)
5" vorgeheizte Edukte
PW Karbonisierungsprodukte (Biokohle, Prozesswasser)
W Prozesswasser
P Biokohle

Claims

Patentansprüche
1. Zu- und Abführvorrichtung (4) zum Ein- und Ausschleusen von feststoffbeladenem Prozessmedium (5, 5\ 5", PW, W) in einen Karbonisierungsbehälter (11) für die hydrothermale
Karbonisierung, umfassend eine Einschleuskammer (400), koppelbar an einen Einfüllkanal (1141) des
Karbonisierungsbehälters (11) in welchen Prozessmedium (5, 5\ 5", PW, W) einpressbar ist
und eine Ausschleuskammer (410), welche zur Entnahme von
Prozessmedium (5, 5\ 5", PW, W) an einen Auslasskanal (1142) des Karbonisierungsbehälters (11) koppelbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zu- und Abführvorrichtung (4) derart gestaltet ist, dass der Innenraum der Einschleuskammer (400) direkt mit dem
Innenraum der Ausschleuskammer (410) zusammenwirkend verbindbar ist, sodass
in die Einschleuskammer (400) eingefüllte
Edukte (5λ) zu vorgeheizten Edukten (5")
durch aufgeheiztes Prozesswasser (W), welches mittels
Siebmitteln aus Karbonisierungsprodukten (PW) von der
Ausschleuskammer (410) in die Einschleuskammer (400) abgeführt aussiebbar ist,
vorheizbar sind .
2. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei
die Einschleuskammer (400) rotierbar in einem Zuführzylinder (40) mit einer Mehrzahl von Öffnungen gelagert ist und in eine Befüllungsposition, eine Vorheizposition und eine
Einpressposition relativ zu den Öffnungen ausgerichtet rotierbar ist. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 2, wobei
die Ausschleuskammer (410) rotierbar in einem
Entnahmezylinder (41) mit einer Mehrzahl von Öffnungen gelagert ist und mindestens in eine Wärmerückführungsposition relativ zu den Öffnungen ausgerichtet rotierbar ist.
Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 3, wobei
die Ausschleuskammer (410) im Entnahmezylinder (41) in eine Restwasseraustragsposition und eine Biokohleaustragsposition relativ zu den Öffnungen ausgerichtet rotierbar ist.
Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 3, wobei
eine erste Ausschleuskammeröffnung (4102) mit dem
Ausgabekanal (1142) und eine zweite
Ausschleuskammeröffnung (4103) mit einer
Einschleuskammeröffnung (4002) verbindbar sind.
Zu- und Abführvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
in einem Übergang (412) zwischen dem Füllraum der
Einschleuskammer (400) und dem Füllraum der
Ausschleuskammer (410) mindestens ein Trennsieb als
Siebmittel angeordnet ist, sodass Prozesswasser (W) von Karbonisierungsprodukten (PW) trennbar ist.
Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 5, wobei
die Innenwand des Zuführzylinders (40) die
Einschleuskammeröffnung (4002) druck- und flüssigkeitsdicht abdichtet.
Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 5, wobei
die Innenwand des Entnahmezylinders (41) die erste
Ausschleuskammeröffnung (4102) und die zweite Ausschleuskammeröffnung (4103) druck- und flüssigkeitsdicht abdichtet.
9. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei
die Einschleuskammer (400) linear und die Ausschleuskammer
(410) gekrümmt verlaufend ausgestaltet ist.
10. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Einschleuskammer (400) und die Ausschleuskammer (410) jeweils längsovale Querschnittsflächen aufweisen, wodurch ein engstellenfreier Durchgang gewährleistet ist.
11. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
ein Zuführteil (4λ) und ein Abführteil (4") der Zu- und
Abführvorrichtung (4) an der gleichen Stirnseite des
Karbonisierungsbehälters (11) anordbar und mit diesem wirkverbindbar ist.
12. Zu- und Abführvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Zu- und Abführvorrichtung (4) rotierbar um eine Achse auf einem Vorrichtungslager (42) gelagert ist, sodass einer Rotation des Karbonisierungsbehälters (11) gefolgt werden kann und die Zu- und Abführvorrichtung (4) zu jeder Zeit angekoppelt bleiben kann.
13. Verfahren zum Einschleusen von Edukten (5') in einen
Karbonisierungsbehälter (11) und daran gekoppeltes
Ausschleusen von Produkten (PW) aus dem
Karbonisierungsbehälter (11)
gekennzeichnet durch die Schritte: - Befüllen einer Einschleuskammer (400) mit Edukten (5')
- Vorheizen der Edukte (5λ) innerhalb der Einschleuskammer (400) durch direkte Zugabe von Prozesswasser (W) ausgesiebt aus heissen Karbonisierungsprodukten (PW) und direkte
Mischung der Edukte (5λ) mit dem Prozesswasser (W), wobei die Karbonisierungsprodukte (PW) aus dem Karbonisierungsbehälter (11) entnommen werden und die Vorheizung durch das
Zusammenwirken der Einschleuskammer (400) mit der
Ausschleuskammer (410) erreicht wird, bevor
- ein Einpressen der vorgeheizten Edukte (5") in einen
Einfüllkanal (1141) des Karbonisierungsbehälters (11) mit einem Druck grösser als der Innendruck im Karbonisierungsbehälter (11) durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei
die Verbindung der Einschleuskammer (400) mit der
Ausschleuskammer (410)
durch Rotation der Einschleuskammer (400) und der
Ausschleuskammer (410) relativ zueinander erfolgt, sodass eine Einschleuskammeröffnung (4002) über Siebmittel mit einer zweiten Ausschleuskammeröffnung (4103) verbunden ist und eine erste Ausschleuskammeröffnung (4102) mit einem
Ausgabekanal (1142) des Karbonisierungsbehälters (11) verbunden ist.
PCT/EP2013/053254 2012-02-24 2013-02-19 Zu- und abführvorrichtung einer anlage zur hydrothermalen karbonisierung WO2013124262A1 (de)

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CH2442012A CH706173A9 (de) 2012-02-24 2012-02-24 Zu- und Abführvorrichtung einer Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung.

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Citations (6)

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CH706173A2 (de) 2013-08-30

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