束。该高度在生物质加热开始之前，在反应器5中界定了期望的填充体积。在生物 质上方的必要膨胀体积然后通过在反应器5的顶部处供给新蒸汽3A来确保，同时预加热容 器4和反应器5之间的填充阀7仍然打开时。因此，剩余的生物质在容器之间的填充阀7 关闭之前，流回到预加热容器4中。
[0034] 该体积可W可选地由侧面安装的阀和到预加热容器4的外部管线提供。
[0035] 本发明使用于反应器5的水平控制的蒸汽的使用减至最小。当反应器5中的敏感 的高频压力传感器（在附图中未示出）指示蒸汽从反应器流出并向上进入到填充管16中 直到预加热容器4时，剩余的生物质离开反应器5并且填充阀7关闭。运当来自反应器5 的蒸汽泡在填充管中冷凝并塌泡时，通过压力波动而检测到。与压力波动的分析相联系的 压力在反应器中的高频记录用于确定所需的水平在反应器5中已经达到。W运种方式，在 反应器5中省去了对复杂水平测量仪器的需要。
[0036] 图2示出了在剩余的生物质从反应器5返回到预加热容器4的时的典型压力信 号。当蒸汽加速生物质从反应器5进入到填充管16中时，压力在开始阶段（由图2中的I 所示）快速地增加。污泥开始流回到预加热容器4。当生物质返回到预加热容器4时，压力 更均匀地增加（由图2中的II所示）并且因为预计热容器4中的液位增加且反应器5中 的液位降低，反应器和预加热容器之间的静压力升高。
[0037] 当反应器5中的液位下沉到填充管16的端部时，来自反应器顶部的蒸汽将向填充 管上升到预加热容器。该蒸汽上升进入到较冷的生物质并且将冷凝。运产生较大的压力脉 冲（由在图2中的III所示）。运些脉冲表明在生物质的加热可W开始之前，反应器5具有 适当的液位。
[0038] 通过把新蒸汽3B供给到反应器5,反应器5中的生物质加热到期望的水解压力， 通常为3-16己，优选地用于废水污泥和湿的有机废弃物的处理的3-7己，优选地用于含有 航病毒的生物质的处理的10-12己和优选地用于含有木质纤维素的生物质的处理的12-16 己，并且此后在该压力下保持预定的时间，通常为用于废水污泥和湿的有机废弃物的处理 的20-30分钟，优选地用于含有航病毒的生物质的处理的60-120分钟和优选地用于含有木 质纤维素的生物质的处理的5-20分钟。此后，吹阀10打开且生物质从处于高压的反应器 5被吹送到处于低压的减压容器6。因此，在生物质中蒸汽喷发发生。在减压容器6中的蒸 汽喷发中释放的闪蒸蒸汽经由减压管9引回到预加热容器4中的液位W下。来自减压容器 6的剩余热通过在预加热容器4中的生物质的蒸汽冷凝回收。
[0039] 在反应器5已经排空后，吹阀10关闭且其为反应器5的新填充作准备。
[0040] 关于一个反应器的系统的优点是，当反应器5填充有用于热水解的生物质时，可 W使用预加热容器4和减压容器6用于其它目的。只要吹阀10-关闭且减压容器6和预 加热容器4之间的压力经由蒸汽返回管线9处于平衡，运就关闭且蒸汽返回管线11从减压 容器6打开到预加热容器4中的气相。因此，减压容器6和预加热容器4之间的压力差可 W被减小超过预加热容器4中的液柱表示的压力，运给出典型的0.1-0.2己的进一步减小。 运意味着减压容器6中的压力和预加热容器4中的液位无关。减压容器6中的压力越低， 从减压容器6流出的生物质的溫度就越低。在与蒸汽返回管线11打开的同时，新生物质I被累送到预热容器4的顶部中。该生物质是冷的，通常为5°C-40°C。预加热容器4中的蒸 汽在新生物质上冷凝，该生物质被预加热并减小了预加热容器4中的压力且进一步减小减 压容器6中的压力。对于最佳能量效率，运是一个重要功能。
[0041] 为了最优化在新生物质上的蒸汽冷凝，装置15被放置在预加热容器4中，装置15 给予生物质与预加热容器4中的气体相的大的接触表面。装置15将生物质分解成薄膜碎 片或束。
[0042] 减压容器6中的水平必须在反应器5下一次排空之前充分地减小。运通过关闭 蒸汽返回管线11和将新蒸汽3C填充到减压容器6的气体相而发生。当压力（通常为2-4 己）足W经由出口管13将所处理的生物质输送到期望的下游设备时，排出阀12打开且在 排出阀12再次关闭之前，减压容器6中的水平被减小到所需的最低水平。
[0043] 在反应器5中发生的热预处理期间形成的挥发性处理气体和惰性处理气体被释 放。运些气体经由减压容器6输送到预加热容器4。处理气体必须从水解装置移除，W阻止 积累和装置的效率降低。通常运些气体将经由排出管13传送到生物降解。
[0044] 在新生物质供给至预加热容器4之前，来自预加热容器4的处理气体将经由处理 气体管14引导至排出管13。当预加热容器4中的压力足够高，通常为2-4己时，该处理气 体管14打开。随着新蒸汽3C供给至减压容器6,所需的压力被达到。当处理气体已经由处 理气体管14排出时，此关闭。蒸汽返回管线11关闭。
[0045] 在反应器5到减压容器6的接下来排空之前，重要的是预加热容器4中的压力尽 可能地低，W回收尽可能多的闪蒸蒸汽。运是通过将冷水2B喷入到预加热容器4中，通过 预加热容器4中的蒸汽冷凝来实现。预加热容器4中的低压并且由此减压容器6中的低压 导致来自减压容器6中的生物质的闪蒸蒸汽量增加，并且因此导致出口 13中的生物质的最 低的可能溫度。
[0046] 图3示意性地示出用于S个容器的典型顺序的示例。
【主权项】
1. 一种用于预处理有机材料，特别是预处理用于转换能量的生物质的方法，所述方法 包括使用预加热容器（4)的第一预加热步骤、使用水解反应器（5)的水解步骤和使用减压 容器（6)的减压步骤， -将具有5% -40%，优选地10% -25 %干物质含量的有机材料（1)供给至预加热容器 ⑷， -用来自减压容器（6)的闪蒸蒸汽在所述预加热容器（4)中加热所述有机材料（1)， 其特征在于，所述方法包括以下步骤： -通过在所述水解反应器（5)中供给冷水（2A)来在所述水解反应器（5)中提供真空， 打开在所述预加热容器（4)和所述反应器（5)之间的供给阀（7)，在真空和重力的帮助下将 所加热的有机材料从所述预加热容器（4)转移到所述反应器（5)，并且将此基本填满， _在敏感高频压力传感器的帮助下测量所述反应器（5)中的压力，所述敏感高频压力 传感器测量所述反应器中的压力并分析压力振荡以检测水平， -通过将蒸汽（3A)供给到所述反应器（5)顶部，将剩余的有机材料从所述反应器（5) 再循环到所述预加热容器（4)，直到所述压力传感器记录所述反应器（5)中所需的水平被 达到为止， -关闭所述反应器（5)和所述预加热容器（4)之间的所述供给阀（7)， -将新的有机材料（1)供给至所述预加热容器（4)， -通过供给蒸汽（3B)在所述反应器（5)中加热所述有机材料并在足够的持续时间内保 持期望的温度， -打开所述反应器（5)和所述减压容器（6)之间的吹阀（10)并将所处理的有机材料 从所述反应器（5)转移到所述减压容器（6)，并且获得作为所述反应器（5)和所述减压容器 (6)之间的压力差结果的蒸汽喷发， -经由蒸汽返回管线（9)将在先前步骤中在所述蒸汽喷发中释放的闪蒸蒸汽引导至所 述预加热容器（4)中的液位以下并通过在所述预加热容器（4)中的所述有机材料中的蒸汽 冷凝回收热量， -关闭所述蒸汽返回管线（9)并打开从所述减压容器（6)到所述预加热容器（4)中的 液位上方的蒸汽返回管线（10)，以进一步减小所述减压容器（6)和所述预加热容器（4)之 间的超过所述预加热容器（4)中的液柱表示的压力的压力差。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其增大了供给至所述预加热容器⑷的有 机材料（1)和所述预加热容器（4)中的蒸汽之间的接触表面。3. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述预加热容器（4)中的 有机材料（1)通常被加热至80°C -KKTC。4. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过对所述反应器（5)中 的压力的高频记录结合压力振荡分析来检测所述反应器（5)中的液位。5. -种用于根据权利要求1至4中的任一项所述的有机材料的热水解和蒸汽喷发的装 置，包括连接到反应器（5)的预加热容器（4)和与所述反应器（5)连接的减压容器（6)， 其特征在于，所述预加热容器（4)在与所述反应器（5)相同的垂直轴线上垂直地放置 在所述反应器（5)上方。6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，装置（15)放置在所述预加热容器（4)的 入口处，这增大进入的有机材料（1)和所述预加热容器（4)中的蒸汽之间的接触表面。7. 根据权利要求5至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述预加热容器（4)经由 安装有阀（7)的管（16)与所述反应器（5)连接，所述管（16)在所述反应器（5)中向下突 出一段距离，所述管（16)的下端部限定所述反应器（5)中的填充水平。8. 根据权利要求5至7中的任一项所述的装置，其特征在于，所述管（16)在所述反应 器（5)中垂直地向下突出或者通过所述反应器（5)的上部侧壁突出到所述反应器（5)中， 所述管（16)的所述端部和所述反应器（5)的底部之间的距离界定所述反应器（5)中的填 充水平。
【专利摘要】本发明描述一种用于有机材料，更具体的用于能量转换的生物质的预处理的方法和装置，其中所述方法包括使用预加热容器(4)的第一预加热步骤、使用水解反应器(5)的水解步骤和使用减压容器(6)的减压步骤，其中所述有机材料从预加热容器(4)到水解反应器(5)的转移通过重力和通过在反应器(5)中产生真空实现。该方法导致材料从预加热容器(4)非常快速地转移到反应器(5)。此外，反应器(5)的填充体积通过高频压力传感器和供给到反应器顶部的蒸汽(3A)供给控制，以便提供必要的液位上空间。本发明也描述用于执行所述方法的装置。
【IPC分类】B01J3/00, C02F11/04, C02F11/18
【公开号】CN105164065
【申请号】CN201480016355
【发明人】奥德·伊吉尔·索黑姆, 鲍尔·加利·尼尔森
【申请人】坎比科技公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年2月7日
【公告号】CA2900349A1, EP2953907A1, WO2014123426A1