用于热水解生物质的方法和设备的制造方法_3

文档序号:9583111阅读:来源:国知局
中已被部分冷却。水解的生 物质在混合之前没有进一步处理。预热的新鲜生物质和预冷却的水解的生物质在混合之前 具有非常不同的黏度。水解的生物质的黏度在100到几百个数量级的mPa.S。在另一方面, 供应的生物质的黏度大至少一个和可能两个或更多个数量级,甚至在预热之后。一方面取 决于生物质供应的速度和生物质通过其供应的导管的尺寸,其同时确定剪切速率,并且另 一方面取决于溫度,供应的生物质的黏度可相当于几千或者甚至几万或者几十万的mPa.S, 甚至在预热之后。具有运样非常不同的黏度的运些生物质流的混合物形成乳状液。
[0045] 在示出的实施方案中,预冷却的生物质PCB的整体的质量流Qs从预冷却工具13供 应给混合装置9。然而仅将部分水解的生物质HYB和新鲜生物质混合也是可能的,其中本发 明的积极影响特别在25%或更多的水解的生物质HYB渗入时出现。应该注意的是"部分" 不旨在表示水解的生物质HYB的特殊部分(例如液体部分),而是整体的质量流的仅部分。 质量流比供应的生物质的量Q1大因为部分水解的生物质HYB在反应器中再循环,同时此 外确定的蒸汽量Qst连续不断地供应。数值例假设了预冷却生物质PCB仍具有90-110摄氏 度的溫度了4,由此在混合装置9中形成的混合物Μ将最终达到60-80摄氏度的溫度Tm。供 应的新鲜生物质FB在溫度上的显著升高由此实现。
[0046] 混合物ΜW量Qm供应到分离装置10,在分离装置10中供应的新鲜生物质通过筛 选乳状液与水解的生物质再次分离。在此惊人地发现,事实上再次将乳状液完全分离成其 起始成份,即非常高度粘滞的供应的新鲜生物质-几乎是凝胶,和非常低的黏度的水解的 生物质-几乎是稀液体大体上是可能的。此外,离开分离装置10的局部流的黏度彼此也非 常不同。当离开分离装置10时,预热的生物质P皿的黏度可W比水解的生物质的黏度至少 局两倍。
[0047] 在图示的实施方案中,分离装置10在此构造成使得随着新鲜生物质,来自反应器 4的但还未充分水解的部分生物质也从充分水解的生物质中分离。未充分水解的生物质将 包括比充分水解的生物质大的絮凝物或凝聚物,然而新鲜生物质FB的絮凝物或凝聚物甚 至将更大。在示出的实施方案中,W预热的新鲜生物质形式的一定量Qi的混合物Μ(在其 中具有小部分的不完全水解的生物质)W运种方式与大体上由完全水解的生物质的构成 的质量流〇2分离。该后者流Q2经由缓冲器21引导到进一步冷却工具的热交换器14且在 那里冷却到大约40-60摄氏度的溫度Ts。在此使用由导管19供应的在例如20摄氏度的溫 度下的冷却水。
[0048] 预热的生物质P皿的流和其中夹带的未完全水解的生物质的部分进一步经由缓 冲器22引导到热交换器12,W便在那里进一步加热。因为运个/运些热交换器12并入到 具有预冷却工具13的热交换器的回路中,预热的生物质P皿的溫度上的升高与热交换器13 中水解的生物质HYB的溫度上的下降有关。在示出的实施方案中,水解的生物质HYB在大 约140摄氏度的溫度T3下离开反应器4的卸料侧7且在热交换器13中冷却到大约90-110 摄氏度的了4。因为通过热交换器13的流率Q3比通过热交换器12的流率Q1稍高-该差异 由连续不断供应的蒸汽量4,佩=Qi+QJ形成-预热的生物质P皿的溫度上的增加因为比 水解的生物质HYB的溫度上的减少稍大。
[0049] 在该实施方案中,充分加热的生物质最终在90-120摄氏度的溫度T2下进入反应 器4,在那里一定量Qst的蒸汽被混合。生物质在反应器4中通过蒸汽的该混合被加热到 110-170摄氏度的溫度在该示例中约140摄氏度。在运些溫度下,在反应器4中维 持2-8己的压力,在图示的实施方案中,维持在大约4己的压力。由于增加的溫度和压力, 生物质中细菌的细胞壁破开,使得包含在其中的生物质的可降解成份释放。更多的生物气 在后续的发酵步骤中W此方式产生,同时干物质的分解也得到改进。
[0050] 在热消化设备101 (图2)的可选的实施方案中,在供应的新鲜生物质FB到达混合 装置109之前,没有用于预热供应的新鲜生物质FB的设备。因为新鲜生物质FB在环境溫 度下与已经在热交换器113中经受预冷却步骤的水解的生物质混合,得到的出现在分离装 置110中的混合物Μ的溫度也比图1的实施方案中的低。新鲜生物质FB和随其混合的水 解的生物质之间在黏度上的不同在该实施方案中也比图1的实施方案中的高。由于较低的 起始溫度,供应的生物质的黏度可W达到高于图1的预热的生物质的黏度的50%。
[0051] 使用如图1的实施方案中相似的新鲜生物质的供应,混合物Μ的溫度将例如低 l〇°C,因此预热的生物质Ρ皿在处于进一步加热工具的热交换器112中的一段时间之后,也 将在低约10°C的溫度进入反应器104。为了在反应器104中仍然实现期望的压力和溫度, 较大量的蒸汽在此是必需的。在另一方面,存在该设备的大量简化,运是免除了用于预热新 鲜生物质FB的热交换器的结果。应该注意的是额外的蒸汽消耗可通过提供具有比图1的 实施方案的热交换器12、13更大容量的热交换器112、113来减少。
[0052] 在又另一个设备201 (图3)的实施方案中,供应的新鲜生物质FB在供给到混合装 置209之前预热,然而没有进一步的加热在分离装置210的热交换器下游发生。在生物质 供给到反应器204之前,使用外部热输入205,例如蒸汽,溫度达到期望值。在预热工具的热 交换器211中然后必须导致比第一个实施方案的热交换器11中大的溫度增加,例如大约50 摄氏度。在该实施方案中,预热工具的热交换器211和进一步的冷却工具的热交换器214 并入到用于共用热交换介质的回路中。在混合和分离之后使用存在于水解的生物质中的部 分热W预加热供应的新鲜生物质FB。因为水解的生物质在离开热交换器214之后仍具有相 对高的溫度,大约超过60摄氏度,设备201在该实施方案中也设置有额外的冷却阶段226, 其中生物质通过外部回路227、228中的冷却水被进一步冷却。
[0053] 本发明因此通过使用相对小的热交换器,使虽然经历相对大的溫度增加但具有供 应的新鲜生物质的流成为可能。
[0054] 虽然已经基于一些实施方案在上面阐述了本发明,将明显的是,本发明不限于那 些实施方案,而是可W在很多方面变化。在图2和图3的实施方案中,还可W因此提供回馈 导管W在混合和/或分离后将部分生物质加入到新鲜生物质的流中。可W进一步设想其中 在混合后无需分离是可能的情况。不是连续地分离成部分流,整个混合流可例如可选地引 导到反应器或引导到排出工具。也可W设想用于加热反应器而不是供应蒸汽的其它选择, 例如通过使用导热油在其中循环的加热用螺旋管。
[0055] 本发明的范围因此仅由W下权利要求界定。
【主权项】
1. 一种用于热消化可栗送的生物质的方法,包括以下步骤: -供应新鲜生物质, -将供应的新鲜生物质预热, -将预
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