通过水热碳化而湿化学转化生物质的方法

专利名称：通过水热碳化而湿化学转化生物质的方法
技术领域：
本发明涉及用于将生物质转化成更高能量密度的固体，尤其是转化成炭、腐殖质或泥炭的方法，其中将来自生物质的有机物质悬浮在水中以形成悬浮液，及至少将一部分待转化的悬浮液加热至反应温度并在提高的压力下通过水热碳化而转化成更高能量密度的固体。有机物质例如可以是植物的部分、其他生物质或有机废料。
背景技术：
将生物质转化成具有比所用生物质更高的比质量能量含量的产品，例如油、气或炭，变得越来越重要。
已知例如通过热解、气化或硫化在高温下获得气体和/或油及碳的方法。在此经常使用促进反应并且对产品组成有积极影响的催化剂。
近年来，还讨论了诸如水热碳化的湿化学方法以获得与所用的生物质相比具有更高比质量能量含量的产品。在此，粉碎植物的部分或其他有机物质，悬浮在水中，及通常混入至少一种促进转化的物质，例如酸和域额外的有机和域无机的催化剂。将悬浮液倒入反应器中，并将反应
器封闭。然后，将悬浮液加热至17(TC至25(TC的温度。因为反应器被封闭，由于水蒸汽的分压而使压力随温度的升高而升高。取决于温度，压力升高至10x 1()S至20x l05Pa (10至20巴)或更高的值。在水热碳化反应过程中，由在生物质中所含的碳水化合物以水的形式多级分解成氢和氧，其中释放出能量。反应持续时间越长，则分解更多的水，并且产品的能量密度继续升高。特别是产生与所用的生物质相比具有明显更高比质量能量含量的固体物质，如泥炭、腐殖质、褐煤、石炭或其他物质。
5取决于在不同的原料、各种不同的植物及植物的部分、来自食物生 产的残渣、污水污泥或其他的生物来源的材料或废料中的内容物主要是 碳水化合物(例如糖、淀粉、纤维素、半纤维素等)的浓度和结构，反 应进行得迅速或缓慢。取决于所用的生物来源的原料的特性和浓度，单 位时间释放或多或少的热量，反应器中的温度和压力迅速或缓慢地升高， 并达到压力和温度的不同大小的绝对值。在反应过程中，若为反应提供 越来越少的生物来源的材料，则反应明显放缓。温度再次下降，直至反 应在特定的时间之后由于温度过低而停止。这可能会导致所用的材料不 完全转化，这需要几小时至几天或更长的反应时间。但是从外部后期加 热反应器以延长反应时间需要额外地输入能量，这会使碳化过程变得不 经济。
因为在该反应中温度和压力的结合以及所用的不同原料的不同反应 速度，所以取决于水热碳化的输入流中生物质的组成和浓度而在反应中 的温度和压力变化非常不同。因此，在此获得的产品在其组成方面可以 非常不同。这会导致产品不具有恒定的品质而且不提供高产率，这会使 水热碳化过程变得不经济。
本发明的目的在于，提供用于通过水热碳化而将生物质转化成更高 能量密度的固体的方法，利用该方法达到更均匀的产品品质，并提高过 程的经济性。

发明内容
该目的是通过本发明方法实现的。该方法的有利的实施方案可由以 下说明以及实施例得到。
在用于将生物质转化成诸如炭、腐殖质或泥炭的具有更高能量密度 和碳密度的固体的方法中，将来自生物质的有机物质悬浮在水中以形成 悬浮液。在一个优选的实施方案中，在水中包含促进转化的物质，或者 将其加入水或悬浮液。促进转化的物质例如可以是促进反应的酸和/或有 机或无机物质。生物质例如可以包括有机废料、植物的部分、木材、藻
6类或其他含碳的有机产物。将至少一部分待转化的悬浮液加热至反应温 度，并在提高的压力下利用水热碳化作用而转化成更高能量密度的固体。 该方法的特征在于，在位于地面以下的反应体积内实施转化过程。
用于缓冲所释放的反应热的反应体积在对应于反应体积平均直径的
至少4倍的外围区域内优选被大于反应体积中悬浮液质量8倍的质量的 紧凑的液体和/或固体材料包围。高于该质量时己观察到产品特性良好的 均匀化。
因此在所建议的方法中，在地面以下进行反应。在此，地面理解为 在一侧的固体地壳或水体与另一侧的大气之间的边界层。在用足够量的 紧凑的液体和/或固体材料包围反应体积的情况下在地面以下实施该过 程中，甚至在波动的生物质浓度及组成的情况下也可以产生与以已知方 式在地面以上的反应器中制得的产品相比具有明显更均匀的组成的能量 丰富且富含碳的产品。
通过用包围的材料如岩石、沙子、水或土壤移动地面以下的反应空 间，该材料可以吸收在开始阶段的反应中以热量形式释放的大部分能量。 通过用包围的物料进行的热量交换，反应体积或反应混合物中的温度更 缓慢地升高，但是不及地面以上的反应器，其中压力同样不会剧烈波动。 因此，该反应在开始时不太快且更均匀地进行。然而，在可转化的生物 质内容物的浓度随时间降低时，另一方面反应体积内的温度并不如目前 已知的实施过程那样迅速地再次下降。更具体而言，包围的材料然后向 反应体积再次缓慢地释放储存的热量。由此使反应体积明显更长时间保 持温暖，该反应可以在不额外加热悬浮液的情况下继续进行几小时甚至 几天，直至不同的原料转化成为具有更高能量密度的可比较的产品。在 此，反应体积优选至少在某些位置上与包围的紧凑的材料直接接触。
所建议的方法的另一个优点在于，通过将来自包围材料的热量送回 反应体积中而在取出产品之后再次添加新的生物质，并且无需对反应进 行外部加热或者至少无需额外进行强烈的加热。这在许多情况下可以无需从外部输入热量而依次碳化更多的批次。因此，该方法原则上允许连 续添加生物质以及分批次运行。由此在本发明方法过程中通过量由于周 围土壤或水的热量缓冲可以大幅改变，而不会损害产品品质的均匀性。
在此，该方法必须在地面以下的区域内进行，其中将足够质量的包 围材料用于热量缓冲。在此，该材料优选应当具有紧凑的结构，从而在
反应体积的平均直径4倍的外围区域内具有对应于反应体积内所包含的 质量的至少8倍的总质量。这意味着基于直径为D且高度为H的圆柱形 反应体积，具有相同高度及4倍直径的圆柱形体积减去该圆柱形反应体 积应当包含相对于用悬浮液填充的反应体积所含质量的至少8倍质量， 从而对于所建议的方法实现特别良好的热量缓冲。
诸如土壤、粘土、沙子或水的包围材料由于地面以下的压力能够至 少部分地补偿和吸收由反应产生的压力。因此用于水热碳化的反应器， 与地面以上的使用相比，对于地面以下的使用可以明显更薄壁的方式构 成。这额外地节约了成本。在一个特别简单的反应器方案中，该反应器 例如可由钢组成，其嵌入混凝土或钢筋混凝土在地面以下的中空空间中。 通过混凝土外壳向包围材料进行非常良好的热传递。该反应器的壁可以 非常薄壁的方式构成。
此外，中空空间的壁也可以用作反应器壁。若需要，可以额外地用 防水材料内衬该中空空间。还可通过水中的合成添加剂实现该内衬。对 于周围的岩石可能可以通过该方法的反应产物如炭颗粒进行自动密封。
若提高压力高于对应于反应温度的压力，则可以额外地使产品组成 均匀化。通过在反应体积中额外地施加压力，虽然在整个反应过程中压 力升高，随后再次下降，但是相对压力波动百分比较小。若反应体积内 的压力通过技术措施保持恒定或者至少基本上恒定，则是特别有利的。 通过这些措施使温度和压力互不相关。因此，水热碳化的操作员能够根 据输入料的组成选择压力，从而改善产品品质的均匀性。在施加额外的 压力时，可以不仅使最终产品的组成均匀化。具体而言，取决于输入材料通过提高的压力可以提高具有高能量密度的固体产品的产率，从而可 以使该方法以更经济的方式运行。通过产生额外的压力，操作员可以使 用有价值的仪器，该仪器根据输入材料的要求和组成可以针对性的改变 及由此最优化产品品质或产率。
除了不同的其他机械方法以外例如还可以通过移动反应体积足够深 入土壤而产生额外的压力。在此，选择反应体积的位置足够深，使得位 于反应体积上方的用于导入和导出悬浮液所需的水塔在反应体积内产生 高于平衡压力的液体静压，在装有悬浮液的气密性反应器内在反应温度 下调节该平衡压力。此外，在产生此类液体静压时，可以非常简单地保 持恒定的压力。在此，仅必须确保在水塔表面处能够导入或导出液体。 这例如可以通过开口或者通过利用非密封的泵如离心泵而实现。在反应 体积内的温度上升时，液体可以在表面处排出，反应体积内的压力基本 上保持恒定。在此，水塔用作压力缓冲器。由此使反应条件均匀化，并 且可以额外地提高固体产率。
若反应体积的宽度大于高度，则获得特别的优点。因此在产生液体 静压时在反应体积内的所有位置上产生几乎一样大的压力，从而额外地 促进反应条件的均匀化。可以通过嵌入水平的管井例如煤炭矿井而形成 该反应体积。
在一个用于产生液体静压的特别有利的实施方案中，在上装料高度
与反应体积之间选择至少100 m的高度差。从而在反应体积内由于位于 其上方的水塔而产生超过10x 105Pa (10巴)的压力。大于等于200 m 的更大的高度差能够调节更高的压力，这根据要求可以是非常有利的。
在一个特别有利的实施方案中，以如下方式构成反应器，在相对于 整个反应器高度相同或至少相似的高度上设置入口和出口 ，从而使开口 之间的液体静压之差不超过压力的10%。所用的泵无需承受高的压力差， 因此可以非常简单且廉价地实现。
9除了利用刚性反应器，反应器的外壁还可以是柔性的，从而紧贴中 空空间的内壁，或者至少仅用作对于周围的岩石或水的间隔物。在此， 还可以特别有利地使用与其他材料相比具有高耐热性的薄的金属板或金 属箔。
在反应器内通过液体静压产生压力的一个优点在于，压力随着深度 的增加而均匀地增加。因此，反应不会意外及自发地开始，而是随着压 力的增加和温度的增加缓慢且均匀地开始。在管孔作为中空空间的情况 下通过改变输送速率及相对管孔直径可以针对性地调节停留时间，并因 此适合于各种原料。有意义的是，在反应器的高度和体积上的规则间隔 处安装冷却水连接管，从而在需要时导入冷却水并使反应放缓。由此可 以避免反应过热，并在能量方面利用在此加热的水。该过程还可通过有 待在反应器中安装的热交换器而实现。
在调节反应器中的长的停留时间时会出现以下情况，必须限制流速， 从而使悬浮液中的颗粒比悬浮液流动时更迅速地沉淀。不同的策略可用 于避免反应器中的阻塞。
因此可以在反应器中安装混合单元、挡流板、静态混合器、搅拌器 或其他影响流动的装置，以限制固体的沉淀。特别有利地可以将诸如压 縮空气的气体导入反应器中以发挥混合作用。还可通过使悬浮液中的水 部分蒸发而形成气体。在此产生的紊流导致良好的混合并避免阻塞。
针对性地蒸发一部分水还可用于在反应结束之后清空反应器。为此 通过将入口或出口中的水泵出而可以实现反应体积内的压力下降，并实 现反应空间内的自发蒸发。通过该类似于迟沸的蒸发过程，在非常短的 时间内从反应空间输送物料，从而由于在此出现的非常高的流速而将沉 积或沉淀的固体及覆盖物输送至表面处。
还可减小流动截面以超过临界流速，从而提高反应器中的流速。还 可在地下的隧道内设置级联的搅拌反应器，并被土壤、岩石或水包围，
10依次在这些反应器中流动。它们可以此形式非常廉价地制造，并可迅速 地流动。
若以规则的间隔反转流动方向并因此实现一种叠加恒定流速的脉 冲，则也可避免阻塞反应器。该脉冲在反应器内导致紊流，并因此非常 有效地阻止沉积。
在反应之前借助机械装置从悬浮液去除干扰性物质，如岩石、金属、 玻璃或类似的无机材料，有利于在反应空间内基本上避免干扰性物质。 这可以包括重力分离，如澄清装置中的预澄清罐，或水力旋流器，或者 其他根据现有技术已知的用于从悬浮液分离出固体的方法。
此外，倾向于沉淀的颗粒可以针对性地从反应器导出。为此可以在 反应器中安装利用根据现有技术的装置从反应器分批或连续地输送沉淀 的固体的装置(例如传送带、拨料机、链条、螺杆、泵)。这些固体可以 在反应器外部分级，从而可以将粗的有机材料在相应的粉碎之后送回反 应空间内。
可以期待的是，将在向上流过其中的反应器部分内由于压降而产生 的气体或蒸汽从反应器排出。这例如可以通过在向上流过其中的反应器 部分内的反应器壁上打孔而实现。这些孔可以通向外围区域或者向下流 过其中的反应器部分。由此确保压力补偿。还可使用有裂缝的或喀斯特 岩层以导出气体。
若由于温度密度差(Geysir效应)避免迅速排出气体或液体体积， 则应安装在超过特定压力或特定流速时关闭的对应的压力阔或止回阀， 由此短时间升压并结束排气过程。由此可以针对性地阻止对流。
在一个特别简单的实施方案中，反应器仅由位于更深岩石层内的中 空空间构成，其中通过输入管道导入反应混合物直至对于反应足够的深 度。特别有利地，例如利用来自矿山、废弃的隧道或其他地下建筑的陈 旧的输送管井。在此可以将管井或隧道的存在的衬里用作"反应器壁"， 并将管井的全部体积用作反应器。除了具有防水材料的管井衬里以外，
ii还可通过水中的添加剂实现系统的密封，或者通过反应产物自身如炭颗 粒对周围的岩石进行密封。
在土壤中使用管孔时，必须在反应器的下部区域内设置入口或出口。 通过管井或管孔的下部区域中的输入或输出槽可以改变地调节其截面积 和泵流量，在整个保留的管井截面上调节向上的流。根据需要，向上流 过其中的反应器空间与向下流过其中的反应器空间的面积之比可以是
0.01 %至99.99% 。用于冷却或加热的可以设置在管井内的热交换器用于 控制温度和反应，并因此确保产品品质及能量输出，并因此在反应器外 部利用能量。
可以期待的是，与地热能的利用相似地从该深度在引入原料的另一 位置再次向上输送产品流。因此，例如之前用作地下采矿区但现在废弃 的水平煤炭管井可以用作反应体积。由此可以经由外部区域将原料悬浮 液导入管井内，并将所有来自输送管井的输入流于中心再次从该深度导 出，或者周围的其他途径。由此可以将存在的管井设备几乎完全地作为 "反应器"用于制造生物来源的燃料。所以几万立方米的体积用作反应 器，因而虽然反应的停留时间长，仍然可以达到非常高的通过量。还可 将其他在地下的装有气体或水的中空空间、山洞、洞穴、喀斯特及多孔 的岩层或者装有水的隧道用作反应器。地质学领域的技术人员能够鉴别 出适合的中空空间，其可以蓄水并用作所述方法的反应器。
在此，总是特别有利地利用在更大深度的地热以促进反应。同样还 可有利地伴随使用炭或油的残余矿床。在此平行于生物质的反应还可从 已经变得不经济的油矿床提取残余储量，可以说是作为副产物输送出来。 因此可以将矿层的体积用作反应器，并有利地伴随使用化石原料的残余 矿床。通过高的反应温度使岩石中的油变成稀液状，从而可以非常有效 地从该深度将残余矿床输送出来。
有利的是，用于悬浮的水完全或部分地导致在循环中充分利用原料。 这要求从悬浮液分离出所期望的反应产物如炭颗粒，并将残留的基材、未反应掉的原料及反应产物如酚或其他副产物连同新粉碎的生物来源的 原料一起再次送入反应空间内。本领域技术人员已知应当避免矿物质或
未转化部分的浓縮。这可以通过相应大小的漏出流(Bleed-Strom)而实 现。
工艺技术的解决方案，如后期澄清罐、倾析器、压滤机或压制装置， 同样可用于分离出炭颗粒。
本发明反应的另一个可能性可见于海底地区。在此，例如可将简单 的薄壁导管作为反应器放入海洋很深的深度。但也可以有利地将反应混 合物直接导入湖的深层或者海的深层，从而利用大范围的海洋，例如具 有深的海洋深度的沿海区域，作为反应器。在此，可以特别有利地利用 海洋中由于火山活动而特别热的区域，例如太平洋中的一些区域。热的 海底泉的向上的流可以用于输送反应产物，例如炭。
若与地热能结合使用，则所述方法带来额外的优点。因此在地球更 热的区域内将能量输入反应混合物，额外地加热反应混合物，并由此促 进反应。额外释放的能量可以根据现有技术通过导出热量或者通过转化 成电流或氢而加以利用。
富含碳的反应产物在许多情况下以精细分散的纳米小球的形式存 在。该状况可以特别有利地用于输送固体能量载体。因此，在从反应器 排出能量载体悬浮液之后，首先例如通过离心分离法从液体机械分离固 体。包含来自有机原料的氨基酸及矿物质的液体馏分可以直接地或者在 通过部分分离出水而浓縮之后用作肥料。主要由碳组成的纳米颗粒状固 体重新与水混合，并调节至干燥物质含量为40至60重量％。由此可以 在悬浮液中调节能量密度为最高18 GJ (千兆焦耳)每吨，这大约对应于 原油能量密度的一半。纳米颗粒状能量载体的长距离运输以此形式通过 根据现有技术已知的管道是非常经济的。
在避免沉积效应时及为了从液相分离出炭，粘度发挥决定性的作用。 为了避免生物来源的原料过快沉积，在反应器入口处的悬浮液的粘度应
13当至少为20mPas (在旋转粘度计中于10/s剪切速率下测得)。在反应器 出口处，液相应当不超过5mPas的值，从而更好地分离出颗粒状固体。
为了调节入口处的粘度，采用本领域技术人员已知的不同方法。因 此可以通过针对性地使用不同的生物质、含有特定碳水化合物的生物质 (纤维素、淀粉、寡糖或单糖)、其粉碎程度、浓度及碳水化合物的膨胀 时间而调节提高的粘度。在此，改变所述的参数及原料的选择，从而在 反应之后通过分解及转化生物质而使液相具有相应低的粘度。
在本发明方法的另一个有利的实施方案中，将生物质或反应悬浮液 送至器皿或容器中的深度，如箱、桶、篮子、袋子、圆柱形或矩形器皿， 其由不同材料制成，或者在安装于地下的反应器内部的空间上确定的类 似体积内。
通过底部及反应器中液体的高的热容量，容器或器皿在反应器中充 分加热，从而可以在容器内部进行反应，无需从容器排出生物质。
通过该措施可以非常有效地避免来自悬浮液的颗粒在反应器底部上 沉积而无法由此排出。在封闭或半开的容器的所述实施方案中，还可改 变地调节粒径，或者省略在进行反应之前的精细粉碎。由此可以将更大 的颗粒如木块送入反应器中。由此可以获得边长几厘米的炭颗粒，这可 在反应结束之后使炭与水的分离更容易。
对于使用容器的实施方案重要的是，将周围的水用于压力补偿。因 此必须通过容器内的开口或阀门确保可以根据深度将反应器内的压力传 递至容器内部。
还可有利地通过容器内合适的开口而允许来自容器的液体与周围的 液体进行交换。在此，改善向容器内部的热传递，还可将液体反应产物 及未悬浮的极细的颗粒由容器送入周围液体中，并由此还可送入其他容 器中。因此，虽然非常有效地避免反应器中的沉积效应和阻塞，在容器 之间实现温度、液体和反应产物的交换，这导致更迅速的反应及产物组 成的均匀化。与食品工业中用于加热储存罐的塔式加热器的方式相似地，在位移输送系统中运送容器通过反应空间，即在管状反应容间内各个容器继续推动下一个容器。还可将输送装置用于根据现有技术的容器，例如链式输送器、输送螺杆、绳拉滑车或其他用于运送器皿通过管道的装置。还可与其他输送装置的情况相似地在矿山中通过绳拉滑车或者在一种于导轨上的"水下火车"中运送容器通过管井或反应空间。
还可以如下方式形成在空间上确定的反应体积，通过闸门、金属板或其他内部件分离出各个反应器区域，或者通过将基本上密封反应器横
截面并可被流体带走的所谓的清管器(Molche)用作单个反应器横截面之间的分隔壁。通过反应空间的该多室方案，可以在各段内调节不同的工艺条件，如温度，这使过程控制更容易。
下面依据实施例并结合附图再次简要地阐述所建议的方法。


图1所示为地面以下的反应体积的排列的实施例；及图2所示为在所建议的方法中工艺顺序的示意图。
具体实施例方式
图1示意性地显示了用于实施本发明方法的反应器的实施方案，其在该实施例中嵌入地面以下的管井l中。管井l位于200 m的深度。反应器2具有通向反应体积的入口 3，该反应体积在此情况下占据水平设置的反应器的整个体积。悬浮的生物质经由该入口 3泵入反应体积内。反应产物经由出口4再次向上泵出。反应器2的壁可以相对较薄，因为在此情况下液体静压被周围土壤5吸收。在此，反应器2在周围被土壤5包围，其对应于反应体积的直径D的至少4倍。在该外围区域内不存在更大的中空空间，从而使由该材料在该外围区域内占据的体积内的总质量对应于反应体积内反应混合物质量的至少8倍。悬浮的生物质首先以约80'C的温度引入反应器2中。通过在该过程开始时在反应体积内非
15常激烈的放热反应而将悬浮液加热至超过200°C。在此，热量吸收及储存由于大质量的周围材料而不会导致迅速过热。在随后的反应过程中产生明显更少的热量，通过由周围材料再次释放的热量达到反应温度，从而可以在无需从外部输入能量的情况下保持反应进行更长的时间。
图2再次在流程图中示意性地显示了工艺顺序。由农村提供的可以干燥或潮湿的状态存在的生物质6首先在粉碎和悬浮步骤7中粉碎并在水中悬浮。可以使用酸、有机或无机催化剂作为添加剂。在加热如此获得的悬浮液至约8(TC之后，用适当的泵输送至深的管井反应器8中，例如在图1中所图示。在该反应器的反应体积中进行放热反应，从而在该过程的第一时间段内从反应器排出含有水和炭颗粒的约200'C的热的悬浮液。在转化步骤9中将该悬浮液的热量用于产生电能。在分离步骤IO中，将水和炭分离，从而最终提供用于产生能量的纯净的炭ll。炭例如可以用作富含烃类的液体燃油的原料。在分离步骤10中，获得包含水和溶解于其中的矿物质和氨基酸的馏份。在步骤12中分离出矿物质和氨基
酸，并作为肥料13再次送回农田。水在粉碎和悬浮步骤7中再次使用。
附图标记
1 管井
2 反应器
3 入口
4 出口
5 周围土壤
6 生物质
7 粉碎及悬浮步骤
8 反应器
9 转化成电能10分离步骤11炭
12从水中分离出矿物质和氨基酸13肥料
1权利要求
1、用于将生物质转化成更高能量密度的固体，尤其是转化成炭、腐殖质或泥炭的方法，其中将来自生物质的有机物质悬浮在水中以形成悬浮液，及将至少一部分待转化的悬浮液加热至反应温度并在提高的压力下通过水热碳化而转化成更高能量密度的固体，其特征在于，在位于地面以下的反应体积内实施所述转化过程。
2、 根据权利要求l的方法，其特征在于，用于缓冲所释放的反应热的反应体积在对应于反应体积平均直径的至少4倍的外围区域内被大于反应体积内所含质量8倍的质量的紧凑的液体和/或固体材料包围。
3、 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在高于平衡压力的工艺压力下进行转化，在装有悬浮液的气密性反应器中在反应温度下调节该平衡压力。
4、 根据权利要求3的方法，其特征在于，所述工艺压力是以液体静压法通过将一部分待转化的悬浮液引入用水或悬浮液填充至上装料高度的体积的体积范围内而产生的，其中在上装料高度与形成反应体积的体积范围之间存在至少100m的高度差。
5、 根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，对于所述反应体积，使用土壤内的中空空间，尤其是管孔或管井或管井系统，其用水或悬浮液填充。
6、 根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，对于所述反应体积，使用海洋或湖泊的水面以下的区域。
7、 根据权利要求5或6的方法，其特征在于，将至少一个反应器装入中空空间、海洋或湖泊中，并用水或悬浮液填充。
8、 根据权利要求7的方法，其特征在于，所述反应器具有柔性的外壁。
9、 根据权利要求7或8的方法，其特征在于，将所述反应器装入水平或倾斜的管井中，并被具有液体静压的水包围，从而使反应器的壁至少部分地减轻反应器内的压力。
10、 根据权利要求7至9之一的方法，其特征在于，所述反应器至少部分地被打孔，以允许气体通过。
11、 根据权利要求5至10之一的方法，其特征在于，以受控制的方式将冷却水经由冷却水输送管道于不同的高度送入反应器或中空空间以使转化过程放缓，从而避免过热。
12、 根据权利要求l至ll之一的方法，其特征在于，在泵送方向上泵送一部分待转化的悬浮液通过反应体积，其中通过重复短时间反转泵送方向而产生经过反应体积的一部分待转化的悬浮液的脉冲流。
13、 根据权利要求1至12之一的方法，其特征在于，在反应体积内产生紊流，以阻止反应体积内固体的沉积。
14、 根据权利要求1至13之一的方法，其特征在于，通过泵送悬浮液或者通过泵送用于冷却的水或其他冷却介质而释放的热量用于产生电
15、 根据权利要求1至14之一的方法，其特征在于，将中空空间或地道用于所述转化过程，其中地热有助于提高待转化的悬浮液的温度。
16、 根据权利要求1至15之一的方法，其特征在于，形成回路，在该回路中于转化之后由悬浮液分离出更高能量密度的固体，并将一部分悬浮液重新送入反应区域。
17、 根据权利要求1至16之一的方法，其特征在于，在将悬浮液导入反应体积内之前从悬浮液分离出重的物质。
18、 根据权利要求1至17之一的方法，其特征在于，在水中包含至少一种促进转化的物质，或者将至少一种促进转化的物质加入水或悬浮液中。
19、 根据权利要求1至18之一的方法，其特征在于，调节加入反应体积中的悬浮液的粘度为至少20 mPas。
20、 根据权利要求1至19之一的方法，其特征在于，调节加入反应体积中的悬浮液的粘度，从而使由反应体积排出的液相的粘度不超过5 mPas。
21、 根据权利要求1至20之一的方法，其特征在于，将待转化的悬浮液送入容器中，该容器允许将施加在该容器上的压力传递至其内容物，其中待转化的悬浮液在转化过程中留在该容器内。
22、 根据权利要求1至21之一所述的方法产生的更高能量密度的固体作为燃料或者作为燃料的起始材料，尤其是作为富含烃类的液体燃料或燃油的起始材料的用途。
全文摘要
本发明涉及用于将生物质转化成更高能量密度的固体，尤其是转化成炭、腐殖质或泥炭的方法。在该方法中将来自生物质的有机物质悬浮在水中以形成悬浮液，及将一部分待转化的悬浮液加热至反应温度并在提高的压力下通过水热碳化而转化成更高能量密度的固体。该方法的特征在于，在位于地面以下的反应体积内实施所述转化过程。通过该方法实现产品品质的均匀化以及该过程经济性的提高。
文档编号C10L5/44GK101688139SQ200780052294
公开日2010年3月31日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年3月22日
发明者A·施特布勒, A·马尔贝格, M·安东涅蒂, M·门纳, P·艾斯纳 申请人:弗劳恩霍弗应用技术研究院