用于热水解生物质的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于热水解生物质的方法和设备
[0001] 本发明设及用于热消化可累送的生物质的方法，包括供应新鲜生物质、预热所供 应的新鲜生物质、水解所预热的生物质、冷却所水解的生物质和排出所冷却的生物质的步 骤。运一方法在不同的变体中早已是众所周知的。
[0002] 在本申请中"可累送的生物质"被理解为特别是指污水污泥，一种膏状物质，然而 具有相似稠度和黏度的其它生物可降解的材料是可想到的。
[0003] 申请人已经化Tu沈oTee瘦出售了一种设备，在该设备中生物质，特别是来自废水 净化的污泥，可在连续的工艺中水解。该设备由反应器、蒸汽供应和许多热交换器构成。新 鲜生物质，其可W例如来自机械的预富集，通过热交换器供应和累送。在该热交换器中，供 应的生物质被预热到大约100摄氏度的溫度，运是预热的生物质进入反应器的溫度。在反 应器中，通过供应蒸汽，溫度增加到超过100摄氏度，同时通过累和限制条件产生高压，使 得反应器中的生物质不沸腾。难W破坏的生物质中的细胞结构在高的溫度和压力下"破 裂"，并且可降解的成份更容易地释放。在TurboTec麼工艺中，该"破裂"在大约2-8己的 压力和大约120-170摄氏度的溫度下发生。当水解的生物质在该高溫下离开该反应器时， 其被引导穿过热交换器，W便在冷却的生物质被引导到发酵设备之前冷却。在冷却期间从 水解的生物质中提取的热可在此用于预热新鲜生物质。
[0004] 已知的方法有很多缺点。例如在工艺中难W找到并维持正确的热平衡。特别是发 现通过利用仅有限数量的热交换器使用从水解的生物质中提取的热来充分地预热新鲜生 物质，在实践中不是简单的事情。在此生物质W在反应器内相对低的起始溫度进入反应器， 因此为了设置用于水解的正确的工艺条件必须供应相对大量的蒸汽。运对于该方法的效率 是不利的，并且因为在水解的生物质和供应的新鲜生物质之间的热传递不是最佳的，水解 的生物质在新鲜生物质预热期间也未被充分地冷却。运需要额外的冷却W使水解的生物质 达到其可W在发酵设备中被进一步处理的溫度。并且最终，供应的新鲜生物质的黏度相当 高，使得其可W只有很困难地被累送穿过热交换器，其中在热交换器中产生高的压力。所需 的高的累流量也降低了效率。 阳0化]根据W0 03/043939A2,用于处理W微粒的形式供应的生物可降解的有机废物的 方法和设备是已知的。运设及标记工艺，其中生物可降解的家庭废物，特别是蔬菜、水果和 园艺废物，首先被抓获成具有大约6mm到50mm的微粒尺寸的部分。随后，废物通过来自水 解反应器的常见液体来预热。该预热可W通过混合或者通过非接触式的热交换来完成。在 混合的情况下，废物和液体的混合物然后被分开，之后，固体废物被引导到预汽蒸箱，在那 里固体废物通过蒸汽预热。从那里，废物被引导到反应器，W在多达130-170°C的溫度和 300k化到2, 5mPa(3-25己）的压力下水解。随后，来自水解反应器的物质被引导到闪蒸罐， 在那里蒸汽被再回收W用于在蒸汽箱中重新使用。水解的物质然后在分离器中被分离成将 被腐解的部分和用于预热废物供应的液体部分。最终混合和分离后的液体在厌氧反应器中 进一步处理W形成沼气、经处理的流出物和固体材料。如上表明的，运里设及不连续的工艺 或标记工艺。
[0006] 本发明目前把改进W上描述的类型的方法，使得所陈述的缺点不存在，或者至少 使所述陈述的缺点在较小的程度上发生作为其目的。运通过本发明来实现，本发明在于供 应的生物质在至少两个步骤中预热，其中在一个步骤中，至少部分该供应的生物质和至少 部分该水解的生物质混合，并且其中在另一个步骤中，使至少部分该供应的生物质与预加 溫或预热介质热交换地接触。
[0007] 混合供应的生物质和（一部分）水解的生物质导致很直接的热传递，运在热交换 器中是不能实现的。除了将在W下讨论的可能的预冷却，水解的生物质在与供应的生物质 混合之前没有被处理。通过将混合和经由加热介质的热传递结合，供应的新鲜生物质最终 被预热到足W尽可能多地限制在反应容器中必需的蒸汽供应的程度。另一个优点是供应的 新鲜生物质的黏度在混合之后减小，使得其可W容易地通过热交换器累送。在热交换器中 的压力据此减小并且必需的累送能力也减小。
[0008] 当预加溫或预热介质包括水解的生物质或已经与至少部分该水解的生物质热交 换地接触时，来自水解的生物质的热也可W在热交换步骤中传递到供应的生物质。W运种 方式，还提高了转换的效率。
[0009] 为了尽可能快和完全地预热供应的新鲜生物质，至少25%，更优选75%，且最优 选地大体上100%的水解的生物质可W与供应的新鲜生物质混合。
[0010] 供应的生物质可W具有比水解的生物质的黏度高一个或更多个数量级的黏度，并 且其例如总计为几千或几万mPa.S，而水解的生物质的黏度总计为几百mPa.S。然而，在两 种情况下，存在不具有离散微粒的、高度均匀的物质。
[0011] 当混合前将絮凝剂加入到新鲜生物质中时，供应的新鲜生物质的高黏度可W容易 地实现。聚合电解质可W用作絮凝剂。
[0012] 在预热期间形成的混合物优选地大体上再分离/浓缩W形成预热的新鲜生物质 和部分冷却的水解生物质。通过混合已被充分冷却的水解的生物质可W因此进一步地适当 地进行处理。
[0013] 在分离期间，水解的生物质的一部分优选地由预热的新鲜生物质夹带。在已经水 解的生物质中没有充分破裂的相对大的絮凝物或凝聚物会因此再次经受水解过程。大体上 完全水解的生物质在此排出到发酵设备，所W与常规的方法相比提高了发酵的效率。
[0014] 新鲜生物质和水解的生物质优选地被混合，使得新鲜生物质被加热几十度。因此 已经实现溫度上的相当大的升高，例如20-60°C，由此在水解反应器中大约90-115°C的期 望的入口溫度可使用相对小的努力实现。
[0015] 生物质混合物优选通过筛选分离。因为新鲜生物质比水解的生物质将具有相当高 的黏度（在相同情况下），通过筛选，例如使用振动筛或回转筛，可WW简单方式实现高效 分离。然而，还可W设想诸如过滤、离屯、分离或气旋分离的其它分离技术。
[0016] 混合和任选的分离步骤之后，水解的生物质的至少一部分优选地被回馈并且在预 热之前与供应的新鲜生物质混合。供应的新鲜生物质的溫度因此在工艺开始时已经提高， 从而使生物质更容易被累送，并且此外使使用较小的热交换器来操作W用于进一步地升高 溫度变成可能。
[0017] 在混合和任选的分离的步骤之后，水解的生物质可被进一步冷却W便达到适合进 一步处理的溫度。
[0018] 水解的生物质可通过与冷却介质热交换地接触进一步被冷却。运可W例如在热交 换器中发生。
[0019] 在混合的步骤之前，新鲜生物质可与预热介质热交换地接触。作为预热的替代选 择，设想其中生物质在开始时被进一