專利名稱：用于較佳是固體有機(jī)基質(zhì)的水解的方法和設(shè)備的制作方法
用于較佳是固體有機(jī)基質(zhì)的水解的方法和設(shè)備本發(fā)明涉及用于較佳是固體有機(jī)基質(zhì)、尤其是能源作物和植物廢料的水解的方法和設(shè)備，該設(shè)備包括用于接納有機(jī)基質(zhì)的收集容器、和將有機(jī)基質(zhì)輸送到裝料裝置內(nèi)的傳送裝置，該裝料裝置用于使水解器分 批地裝料有有機(jī)基質(zhì)，所述水解器在輸出側(cè)具有減壓裝置，該減壓裝置具有閥控壓力擋板和布置在閃蒸罐上游的蒸汽分離器。此類方法和設(shè)備用于預(yù)處理有機(jī)基質(zhì)，該有機(jī)基質(zhì)在水解器(熱壓水解的裝置)內(nèi)處理之后被饋送入發(fā)酵器，例如沼氣或生物燃料廠。熱壓水解使用被稱為“蒸汽爆破”的技術(shù)，其在沼氣或生物燃料廠中是已知的?！罢羝啤笔且环N技術(shù)處理，其中，原材料被加熱到300° C，較佳地150° C至200° C，并經(jīng)受到約3巴到20巴的過(guò)壓。該壓力溫度狀態(tài)被保持一段時(shí)間，之后該基質(zhì)自發(fā)減壓到大氣壓。由于該減壓沖擊，細(xì)胞物質(zhì)完全被分解。然后所有的有機(jī)基質(zhì)呈液態(tài)形式以作進(jìn)一步處理。起初不均勻的基質(zhì)混合物(例如，能源作物，收割廢料等)轉(zhuǎn)變成均勻的漿狀物，該漿狀物具有下列性質(zhì)-纖維素被釋放；-半纖維素-木質(zhì)素復(fù)合物的結(jié)殼脹裂；-半纖維素被煮解；-酵母、霉菌和其他有害微生物被破壞；-基質(zhì)被消毒；-纖維物質(zhì)不穩(wěn)。在進(jìn)一步處理基質(zhì)之前，例如在沼氣工廠中，“蒸汽爆破”由此承擔(dān)水解和均質(zhì)化的處理步驟。可由此對(duì)酸/氫產(chǎn)酸和甲烷的處理針對(duì)性地優(yōu)化發(fā)酵條件。這種預(yù)處理的結(jié)果提高了基質(zhì)產(chǎn)量并改善了產(chǎn)品質(zhì)量，在沼氣廠的情形中，基質(zhì)分解率升高，加大氣體生產(chǎn)并改善氣體質(zhì)量。通常,特定的甲烷含量(CH4)增加，而有毒的硫化氫含量(H2S)減少。美國(guó)專利2003/0121851A1描述了處理生物可降解有機(jī)廢料的方法和設(shè)備。在有機(jī)廢料經(jīng)受熱壓水解之前，堿性溶液(KOH)被添加到基質(zhì)，且該基質(zhì)在水解器中經(jīng)受170° C至225° C的溫度和相關(guān)的蒸汽壓力。然后進(jìn)行固/液分離。在處理之前，可通過(guò)來(lái)自水解器的循環(huán)蒸汽在容器內(nèi)預(yù)熱該基質(zhì)。在WO 2008/011839A2中已知用于有機(jī)基質(zhì)的連續(xù)和不連續(xù)水解的設(shè)備。該設(shè)備主要包括用于非均勻有機(jī)基質(zhì)的粉碎機(jī)，基質(zhì)從該粉碎機(jī)被饋送到水解器的計(jì)量容器內(nèi)。在基質(zhì)在水解器內(nèi)處理之后，基質(zhì)經(jīng)由所謂的“超調(diào)管”被傳送入閃蒸罐，廢氣管線從閃蒸罐通向冷凝器，而基質(zhì)管線通向發(fā)酵器。廢氣被饋送入蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝器是水冷的，且由該步驟獲得的冷凝物又返回到閃蒸罐。在到發(fā)酵器的基質(zhì)管線內(nèi)設(shè)有換熱器，換熱器的廢熱經(jīng)由外部換熱器回路供應(yīng)到用作預(yù)熱裝置的換熱器，該換熱器將加熱來(lái)自粉碎機(jī)的輸入基質(zhì)。從SU 1620487A1中已知在筒狀外殼內(nèi)具有兩個(gè)同心螺旋傳送器的水解器，滾筒篩布置在兩個(gè)同心螺旋傳送器之間。有機(jī)材料經(jīng)由饋送接管進(jìn)入外部筒形環(huán)形室，并通過(guò)第一螺旋傳送器進(jìn)行擠壓，其中，熱蒸汽經(jīng)由蒸汽管線被饋送入外部環(huán)形室內(nèi)。然后，該材料到達(dá)內(nèi)部空間，在此處通過(guò)第二螺旋傳送器沿相反方向繼續(xù)被輸送到出口。已知的方法和設(shè)備具有能量上不優(yōu)化且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的缺點(diǎn)。該文中，從EP 2177280已知用于有機(jī)基質(zhì)的不連續(xù)水解的設(shè)備，其包括下面部件-用于接納固體可漂浮有機(jī)基質(zhì)的液體填充的預(yù)調(diào)節(jié)罐，其具有攪拌器和蒸汽分配單元，該有機(jī)基質(zhì)實(shí)施成特定的噴射原料，以產(chǎn)生漂浮效果；-從形成在表面上的浮袋獲取有機(jī)基質(zhì)的螺旋傳送器，其具有一體的篩單元和用于濾液再循環(huán)的再循環(huán)管線；-裝料裝置，其具有包含裝料門的壓力容器(吹槍)以及至水解器的附加閥控連接
管線；-輸送泵，用于從預(yù)調(diào)節(jié)罐獲取液體并將該液體饋送到裝料裝置；-水解器，其具有進(jìn)行熱壓水解的攪拌器；
-閥控減壓?jiǎn)卧?，其具有壓力擋板、旋流器；以?閃蒸罐，其具有一體的換熱器。從EP 2177280已知的設(shè)備尤其適于基質(zhì)和具有一定液體含量或液體混合物的基質(zhì)混合物的處理，其中，在對(duì)水解器裝料之前通過(guò)沖洗或浮選分離可漂浮固體組分。缺點(diǎn)是由于在成漿工藝過(guò)程中固體組分不受控地吸收液體，不能可靠地補(bǔ)償基質(zhì)饋送。本發(fā)明的目的是關(guān)于運(yùn)行和能量管理優(yōu)化相對(duì)干燥有機(jī)基質(zhì)的水解的設(shè)備，同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)提出一種傳送裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該傳送裝置包括具有中空軸的螺旋傳送器，來(lái)自蒸汽分離器的過(guò)熱蒸汽被饋送入該中空軸，蒸汽分離器較佳地構(gòu)造成旋流器，中空軸具有在有機(jī)基質(zhì)的傳送區(qū)域內(nèi)、在加熱區(qū)域內(nèi)用于使有機(jī)基質(zhì)直接受到熱蒸汽的蒸汽出口。通過(guò)中空軸內(nèi)的這些蒸汽出口，有機(jī)基質(zhì)被有效地且均勻地暴露于之前已進(jìn)入水解器的蒸汽，且通過(guò)使用來(lái)自蒸汽分離器的廢蒸汽，節(jié)約了能源。通過(guò)對(duì)螺旋傳送器的加熱區(qū)域具有至有機(jī)基質(zhì)的收集容器的連接管線，該設(shè)備可進(jìn)一步有利地優(yōu)化，通過(guò)該連接管線，離開(kāi)自加熱區(qū)域的過(guò)熱蒸汽被饋送入收集容器，并傳遞進(jìn)入儲(chǔ)料倉(cāng)(如果設(shè)置的話)。從操作技術(shù)上，設(shè)備可通過(guò)計(jì)量地添加工藝水來(lái)優(yōu)化，根據(jù)本發(fā)明，用于工藝水的計(jì)量單元通入水解器的裝料單元，以在進(jìn)入水解器之前能對(duì)有機(jī)基質(zhì)充分供水。為加熱工藝水，設(shè)置了換熱器，換熱器與閃蒸罐熱接觸，由此允許利用閃蒸罐的廢熱。本發(fā)明的方法中，在基質(zhì)的一部分排出且減壓之后不久，過(guò)熱蒸汽從由熱壓水解處理的基質(zhì)分離，并用于加熱向水解過(guò)程饋送的有機(jī)基質(zhì)，其中，分離的過(guò)熱蒸汽被直接吹入螺旋傳送器內(nèi)，借助該螺旋傳送器將有機(jī)基質(zhì)輸送到熱壓水解過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明，初始干燥的基質(zhì)在螺旋傳送器內(nèi)吸收過(guò)熱蒸汽的冷凝熱，并被加熱到70° C、較佳地加熱到100° C，并被額外蒸汽加工，由此基質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)軟化且水被吸收。通過(guò)在蒸汽加工過(guò)程中螺旋傳送器同時(shí)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)了介質(zhì)之間的接觸?，F(xiàn)將參考所附示意性附圖
來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中
圖I示出根據(jù)本發(fā)明的用于較佳是固體有機(jī)基質(zhì)的水解的設(shè)備；圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖I的設(shè)備的變型；圖3是圖I和圖2的設(shè)備的細(xì)節(jié)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的圖I的設(shè)備的另一變型。圖I所示的用于有機(jī)基質(zhì)的水解的設(shè)備主要包括下面部件
-用于接納固體有機(jī)基質(zhì)、例如切碎的稻草或貯藏的飼料的收集容器1，該收集容器具有用于基質(zhì)的進(jìn)口 2和廢蒸汽管線3 ；-傳送裝置，諸如用于輸送有機(jī)基質(zhì)的螺旋傳送器4，該傳送裝置具有加熱單元5，經(jīng)由管線6將來(lái)自蒸汽分離器14的過(guò)熱蒸汽饋送到該加熱單元；-裝料裝置7，該裝料裝置具有壓力容器8(吹槍)加上到水解器10的閥控裝料端口 9和到水解器10的閥控連接管線11 ；-用于實(shí)施熱壓水解的水解器10，該水解器包括攪拌器23；-減壓?jiǎn)卧?2，該減壓?jiǎn)卧哂虚y控壓力擋板13、通向閃蒸罐15內(nèi)的蒸汽分離器14 (即旋流器)；-用于水解器10的加熱的單元16；-閃蒸罐15，該閃蒸罐具有一體的換熱器17。螺旋傳送器4經(jīng)過(guò)加熱單元5的閉合加熱區(qū)域18，來(lái)自構(gòu)造成旋流器的蒸汽分離器14的過(guò)熱蒸汽經(jīng)由蒸汽管線6饋送入該加熱區(qū)域。此外，螺旋傳送器4的加熱區(qū)域18可以設(shè)有到有機(jī)基質(zhì)的收集容器I的連接管線19，從加熱區(qū)域18離開(kāi)的過(guò)熱蒸汽通過(guò)該連接管線19流入收集容器1，并預(yù)熱存儲(chǔ)在那里的基質(zhì)。根據(jù)圖3所述的本發(fā)明的細(xì)節(jié)，螺旋傳送器4設(shè)有中空軸25，來(lái)自較佳地構(gòu)造成旋流器的蒸汽分離器14的過(guò)熱蒸汽經(jīng)由管線6a被饋送到中空軸25。過(guò)熱蒸汽也可通過(guò)蒸汽管線6被直接饋送入中空軸25 (見(jiàn)圖4)。在有機(jī)基質(zhì)的傳送區(qū)域中，中空軸25例如具有縫狀蒸汽出口 26，這將允許基質(zhì)的有效的、均勻的蒸汽加工。在螺旋傳送器4的中空軸25的沒(méi)入收集容器I內(nèi)的端部處設(shè)有將過(guò)剩的過(guò)熱蒸汽送入收集容器I的、優(yōu)選為閥控的溢出口 27。工藝的說(shuō)明存在于收集容器I內(nèi)的基質(zhì)通常由呈短纖維形式或具有大至5cm顆粒大小的碎屑構(gòu)成，通常為30% (例如貯藏的飼料)至90% (例如稻草)的干燥基質(zhì)。螺旋傳送器4從收集容器I獲取基質(zhì)，并將基質(zhì)輸送到至水解器10的裝料單元7。(以典型的填充度位于螺旋傳送器4內(nèi)的基質(zhì)量實(shí)際上對(duì)應(yīng)于水解器10的一批裝料且同時(shí)對(duì)應(yīng)于收集容器I的裝填量)。收集容器I和螺旋傳送器4設(shè)計(jì)成使來(lái)自減壓?jiǎn)卧?2的減壓過(guò)程的過(guò)熱蒸汽可經(jīng)由加熱單元5的分配和饋送裝置、特別是中空軸25內(nèi)的蒸汽出口而被直接饋送到容納在此的基質(zhì)。在蒸汽接觸基質(zhì)時(shí)發(fā)出的冷凝熱將基質(zhì)加熱到100° C，通常加熱到大于70° C。這將顯著地降低達(dá)到水解器10的工作點(diǎn)、即到180° C所需的加熱消耗。基質(zhì)的蒸發(fā)的另一積極效果是表面結(jié)構(gòu)的軟化和基質(zhì)對(duì)水的吸收。濕潤(rùn)空氣或殘余蒸汽從加熱區(qū)域18逸出到收集容器I或作為廢氣排出。
螺旋傳送器4順序?qū)⒁?guī)定量的預(yù)熱且濕潤(rùn)的基質(zhì)輸送到裝料單元7的壓力容器8內(nèi)。當(dāng)基質(zhì)達(dá)所需填充度時(shí)，規(guī)定體積的工藝水經(jīng)由計(jì)量單元被額外送入壓力容器8，以實(shí)現(xiàn)足夠水化基質(zhì)混合物。為了降低水解器10所需的加熱消耗，該工藝水通過(guò)閃蒸罐15中的換熱器17被預(yù)加熱到50° C至100° C之間。這種類型的連續(xù)裝料允許對(duì)饋送到水解器10的質(zhì)量流進(jìn)行精確地、與基質(zhì)和工藝水分開(kāi)地控制。這使得工作參數(shù)和系統(tǒng)通過(guò)量能夠針對(duì)性地控制。裝料單元7的壓力容器8被稱為“吹槍”，即在填充有裝料后，該容器通過(guò)關(guān)閉進(jìn)氣口相對(duì)于大氣不透壓力地封閉，并通過(guò)打開(kāi)閥控連接管系11而置于與水解器10相同的系統(tǒng)壓力。然后再次關(guān)閉連接管線11的閥。壓力容器8通過(guò)在水解器已經(jīng)部分清空時(shí)出現(xiàn)的壓力容器8與水解器10之間的 壓力差(通常I至2巴的壓力差)經(jīng)由閥控裝料端口 9循環(huán)地清空。如果要求，可通過(guò)將壓縮空氣引入壓力容器來(lái)升高系統(tǒng)壓力，以確保裝料單元7的完全清空。在通過(guò)“吹槍”填充水解器10之后，水解工藝將通過(guò)經(jīng)由加熱單元16連續(xù)加熱且同時(shí)壓力升高進(jìn)行一定保持時(shí)間，例如30分鐘到幾個(gè)小時(shí)。然后規(guī)定體積將通過(guò)系統(tǒng)過(guò)壓排出，且通過(guò)減壓?jiǎn)卧?2中的自發(fā)的減壓和壓力沖擊來(lái)分解。在一系列短循環(huán)中，例如每小時(shí)2至4循環(huán)將基質(zhì)裝料入水解器10內(nèi)和從水解器10排出基質(zhì)，每次循環(huán)僅包括水解器體積的一部分，例如10%至30%。用于反應(yīng)器體積的一部分的、具有快速系列的裝料和排放循環(huán)的特定運(yùn)行方式之后被稱為準(zhǔn)連續(xù)。準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)行方式相比已知的連續(xù)或不連續(xù)工藝具有多種決定性的優(yōu)點(diǎn)。a)由于分批排放，壓力擋板13可具有大直徑，且通過(guò)量大，由此避免對(duì)擋板的磨損和損壞以及堵塞，這些情況通常發(fā)生在連續(xù)工藝中。b)通過(guò)每次僅排出水解器體積的一部分，所有的基質(zhì)以最大減壓效果或所謂的“劇烈度”排放，致使基質(zhì)最佳地分解。典型的在每個(gè)循環(huán)中反應(yīng)器完全排空的不連續(xù)批工藝經(jīng)受不可避免的少量分解的基質(zhì)的殘留(Schlupf)，因?yàn)殡S著反應(yīng)器排放的進(jìn)行，驅(qū)動(dòng)排放的系統(tǒng)過(guò)壓將連續(xù)地降低。c)典型的分批工藝由于其運(yùn)行方式要求循環(huán)加熱，這意味著高功率峰值和加熱介質(zhì)的不連續(xù)消耗。在水解器10的準(zhǔn)連續(xù)工作中，加熱功率將是永久恒定的，這將符合沼氣廠的典型運(yùn)行。水解器10的加熱通常通過(guò)蒸汽、熱油或氣體燃燒器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該系統(tǒng)與沼氣工廠結(jié)合的熱電聯(lián)產(chǎn)(在結(jié)合的熱和電力工廠CHP或類似的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生電能和廢熱)(典型的工廠構(gòu)造)的情形中，用于饋送來(lái)自熱電聯(lián)產(chǎn)的熱廢氣的裝置可用于直接加熱分解器
10。這將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化。在離開(kāi)水解器10之后繼續(xù)分解或液化的基質(zhì)進(jìn)入旋流器14，在旋流器處氣體組分(過(guò)熱蒸汽)被分離，而液體/固體組分向下流入閃蒸罐15。通過(guò)閃蒸罐15中的管殼式(雙殼式)或排管式換熱器17，將利用基質(zhì)的高系統(tǒng)溫度(約100° C)，以例如對(duì)在壓力容器8內(nèi)用于增加液體的工藝水進(jìn)行預(yù)熱。處理后的基質(zhì)將通過(guò)適當(dāng)?shù)膫魉脱b置(例如濃稠物泵(Dickstoffpumpe,泥衆(zhòng)泵))從閃蒸罐15移走，以作進(jìn)一步處理。
圖2所示的本發(fā)明的變型中，儲(chǔ)料倉(cāng)21以及混合器24和傳送器22設(shè)置在用于接納有機(jī)基質(zhì)的收集容器I前面?；旌掀?4用于破壞會(huì)抑制基質(zhì)進(jìn)入傳送器22的基質(zhì)結(jié)塊。混合器24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還可優(yōu)化將基質(zhì)饋送到傳送器內(nèi)。通過(guò)將廢蒸汽管線3從收集容器I導(dǎo)入儲(chǔ)料倉(cāng)21，殘余蒸汽可再次用于預(yù)熱基質(zhì)。此外，進(jìn)入蒸汽的壓力沖擊將弄松料倉(cāng)內(nèi)的基質(zhì)，這有助于避免基質(zhì)形成結(jié)塊。根據(jù)圖4的變型中，螺旋傳送器4’的設(shè)有蒸汽孔26的中空軸25在其底端具有開(kāi)關(guān)閥32，可通過(guò)蒸汽孔26進(jìn)入中空軸25的固體或液體基質(zhì)將通過(guò)該開(kāi)關(guān)閥32去除。這將通過(guò)從蒸汽分離器14經(jīng)由收集管線6導(dǎo)入的循環(huán)廢蒸汽的輸入來(lái)循環(huán)地完成。通過(guò)其過(guò)壓，儲(chǔ)存在中空軸25內(nèi)的材料通過(guò)打開(kāi)的開(kāi)關(guān)閥32吹出，并可選地返回到收集容器I或儲(chǔ)料倉(cāng)21 (這里未圖示，見(jiàn)圖2)，或其它收集單元。通過(guò)此措施，避免中空軸25或其它蒸氣出口 26被基質(zhì)顆粒堵塞。 此外，開(kāi)關(guān)閥32允許用液態(tài)的清潔介質(zhì)或壓縮空氣反流沖洗。開(kāi)關(guān)閥32還可用于將過(guò)剩的工藝蒸氣饋送入收集容器I或儲(chǔ)料倉(cāng)21中，并釋放加熱區(qū)域18內(nèi)的過(guò)壓。諸如切碎的稻草或貯藏的飼料的松散基質(zhì)可能具有非常低的堆積密度，這在螺旋傳送器4或加熱區(qū)域18內(nèi)造成基質(zhì)量將不足以用于裝料單元7的完整一批裝填，且不能實(shí)現(xiàn)管狀加熱區(qū)域18所期望的裝填滿。為了避免該情形，螺旋傳送器4’在收集容器區(qū)域中具有比在加熱區(qū)域18中更大的直徑，以使在到加熱區(qū)域18的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)形成壓實(shí)區(qū)28，在該壓實(shí)區(qū)對(duì)輸送的材料進(jìn)行壓實(shí)。傳送器的螺桿螺紋例如以這樣的方式變化，即螺桿的直徑以在至加熱區(qū)域18的過(guò)渡區(qū)域處以2:1的比率減少，由此在加熱區(qū)域18內(nèi)緊湊地填充螺桿螺紋。該緊湊過(guò)程不產(chǎn)生僅增加基質(zhì)密度的過(guò)壓。實(shí)際試驗(yàn)已經(jīng)顯示在“大體積”纖維基質(zhì)(尤其以低交換率)被放入裝料單元7的壓力容器8 (吹槍)內(nèi)的情形中，在排放之前，水解器10與吹槍8之間的壓力均衡將不足以可靠地確?？焖偾彝耆厍蹇沾禈?。該問(wèn)題可通過(guò)如下方式來(lái)解決在裝料單元7的壓力容器8中設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的清除螺桿(Rauinschnecke) 29,該螺桿具有不阻礙填充過(guò)程的、沿壓力容器8內(nèi)壁的窄螺旋狀金屬帶33。在水解器10的裝料過(guò)程中，清除螺桿29借助傳送單元向下轉(zhuǎn)動(dòng)，并致使粘結(jié)到壓力容器8的整個(gè)壁區(qū)域的基質(zhì)被刮去，因而，即使在系統(tǒng)過(guò)壓較小，也輕快地向下運(yùn)動(dòng)，這保證了吹槍的快速和完全的清空。清除螺桿29本身不產(chǎn)生過(guò)壓，即，它不是所謂的填料螺桿(Stopfschnecke),且該安裝實(shí)施成防磨損和運(yùn)行可靠的。由于所要處理的基質(zhì)大部分來(lái)自農(nóng)業(yè)資源，但不能排除諸如石頭或小金屬塊的重異物進(jìn)入該系統(tǒng)。由于整個(gè)系統(tǒng)較佳地不設(shè)有前置的篩件或分離器，這些物質(zhì)隨時(shí)間將積聚在水解器10內(nèi)，因?yàn)樗鼈冇捎跍?zhǔn)連續(xù)部分裝料或部分排放以及由于減壓裝置12的通常不在水解器底部附近的接頭而不能排出。為了避免可能造成損壞的沉淀物的形成，設(shè)置了用于這種異物的有效去除系統(tǒng)。較佳地，水解器10經(jīng)由閥連接到沉淀物室30，該沉淀物室在去除過(guò)程中打開(kāi)，并然后再次關(guān)閉。在壓力與大氣壓均衡之后，沉淀物室30可通過(guò)第二閥門清空。由此，可在系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)去除沉積的異物。從水解器10排放并被引入旋流器或蒸汽分離器14的基質(zhì)的高溫被用于預(yù)熱工藝水或其它液體。在換熱器17區(qū)域內(nèi)的熱傳遞可通過(guò)如下方式來(lái)優(yōu)化，即，從旋流器14進(jìn)入閃蒸罐15的熱基質(zhì)針對(duì)性地引入熱傳遞表面，在該情形中優(yōu)選地為容器壁。這將較佳地通過(guò)蒸汽分離器14具有與柱形區(qū)域34鄰接的內(nèi)部錐體31來(lái)實(shí)現(xiàn)，該柱形區(qū)域與罐壁一起形成環(huán)形間隙，其中，減壓裝置12切向地通入蒸汽分離器14。具有中心出口的、用于旋流器的倒錐尖的典型結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖I)在此倒置，以使基質(zhì)在錐體31的外周界處的環(huán)形間隙內(nèi)向下流動(dòng)。這良好地匹配對(duì)旋流器切向裝料，該切向裝料導(dǎo)致旋流器壁 回轉(zhuǎn)地裝料有液態(tài)基質(zhì)。在與閃蒸罐15內(nèi)的其它材料混合之前，熱基質(zhì)直接沿?fù)Q熱器17的加熱表面流動(dòng)。
權(quán)利要求
1.用于優(yōu)選是固體有機(jī)基質(zhì)、尤其是能源作物和植物廢料的水解的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于接納有機(jī)基質(zhì)的收集容器(I)和將所述有機(jī)基質(zhì)輸送到裝料裝置(7)的傳送裝置(4)，所述裝料裝置用于使水解器(10)分批填充有所述有機(jī)基質(zhì)，所述水解器(10)在輸出側(cè)具有減壓?jiǎn)卧?12)，所述減壓?jiǎn)卧哂虚y控壓力擋板(13)和設(shè)置在膨脹罐(15)上游的蒸汽分離器(14)，其特征在于，所述傳送裝置(4)設(shè)有具有中空軸(25)的螺旋傳送器(4’)，來(lái)自較佳地構(gòu)造成旋流器的蒸汽分離器(14)的過(guò)熱蒸汽被饋送入所述中空軸(25)，所述中空軸(25)在用于所述有機(jī)基質(zhì)的傳送區(qū)域內(nèi)、于加熱區(qū)域(18)內(nèi)具有用于使所述有機(jī)基質(zhì)直接加載有過(guò)熱蒸汽的蒸汽出口(26)。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋傳送器(4’)的所述加熱區(qū)域(18)具有到用于所述有機(jī)基質(zhì)的所述收集容器(I)的連接管線(19)，從所述加熱區(qū)域(18)離開(kāi)的過(guò)熱蒸汽通過(guò)所述連接管線(19 )流入所述收集容器(I)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋傳送器(4’)的所述中空軸 (25)在所述中空軸的沒(méi)入所述收集容器(I)的端部具有優(yōu)選是閥控的溢出口(27)，所述溢出口用于將過(guò)熱蒸汽直接送入所述收集容器(I)。
4.如權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其特征在于，在所述螺旋傳送器(4’)的所述中空軸(25 )的所述端部處設(shè)有開(kāi)關(guān)閥(32 )，通過(guò)所述蒸汽出口( 26 )進(jìn)入所述中空軸(25 )的基質(zhì)通過(guò)所述開(kāi)關(guān)閥(32)來(lái)去除。
5.如權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋傳送器(4’)在所述收集容器(I)區(qū)域內(nèi)具有比在所述加熱區(qū)域(18)內(nèi)大的直徑，以使在到所述加熱區(qū)域(18)的過(guò)渡區(qū)域處形成壓實(shí)區(qū)(28)，在所述壓實(shí)區(qū)(28)內(nèi)對(duì)輸送的材料進(jìn)行壓實(shí)。
6.如權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于工藝水的計(jì)量單元(20 )通入所述水解器(10 )的所述裝料單元(7 )，所述工藝水用于在所述有機(jī)基質(zhì)進(jìn)入所述水解器(10)之前對(duì)所述有機(jī)基質(zhì)充分供水。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，為加熱所述工藝水，設(shè)有換熱器(17)，所述換熱器(17)與所述閃蒸罐(15)熱接觸。
8.如權(quán)利要求I至7中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽分離器(14)具有與柱形區(qū)域(33)鄰接的內(nèi)部錐體(31)，所述柱形區(qū)域與容器壁一起形成環(huán)形間隙，所述減壓?jiǎn)卧?12)切向地通入所述蒸汽分離器(14)。
9.如權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于填充所述水解器(10)的所述裝料單元(7)具有壓力容器(8)，所述壓力容器(8)除了至所述水解器(10)的閥控裝料端口(9)之外，還具有閥控連接管線(11)，所述閥控連接管線用于建立與所述水解器(10)溫度和壓力的均衡。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，可轉(zhuǎn)動(dòng)的清除螺桿(29)設(shè)置在所述裝料單元(7)的所述壓力容器(8)內(nèi)，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的清除螺桿具有不阻礙填充過(guò)程的、沿所述壓力容器(8)內(nèi)壁的窄螺旋形金屬帶(33)。
11.如權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述水解器(10)經(jīng)由閥門連接到沉淀物室(30)，所述沉淀物室接納從所述水解器(10)去除的異物。
12.如權(quán)利要求I至11中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，在用于接納所述有機(jī)基質(zhì)的所述收集容器(I)上游設(shè)有包括傳送器(22)的儲(chǔ)料倉(cāng)(21)，其中，廢蒸汽管線(3)從所述收集容器(I)引入所述儲(chǔ)料倉(cāng)(21)。
13.一種用于借助熱壓水解(蒸汽爆破)來(lái)對(duì)優(yōu)選是固體有機(jī)基質(zhì)、尤其是能源作物和植物廢料進(jìn)行水解的方法，其中，在基質(zhì)的一部分排出之后不久通過(guò)減壓將過(guò)熱蒸汽從由熱壓水解處理的基質(zhì)分離出，并且過(guò)熱蒸汽用于加熱向水解過(guò)程饋送的有機(jī)基質(zhì)，其特征在于，分離的過(guò)熱蒸汽被直接吹入螺旋傳送器內(nèi)，借助所述螺旋傳送器將所述有機(jī)基質(zhì)輸送到熱壓水解反應(yīng)器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，初始干燥的基質(zhì)在所述螺旋傳送器上吸收來(lái)自過(guò)熱蒸汽的冷凝熱，并被蒸發(fā)和加熱到70° C，較佳地100° C。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，從所述基質(zhì)壓力釋放時(shí)獲得的熱能的一部分用于預(yù)熱工藝水，在熱壓水解之前，將規(guī)定量的工藝水配量給所述基質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于較佳是固體有機(jī)基質(zhì)、尤其是能源作物和植物殘?bào)w的水解的裝置，該裝置具有接納有機(jī)基質(zhì)的收集容器(1)，用于將有機(jī)基質(zhì)送入裝料裝置(7)的傳送裝置(4)，該裝料裝置用于使水解器(10)分批裝料有機(jī)基質(zhì)，該水解器(10)在輸出側(cè)具有減壓裝置(12)，該減壓裝置具有閥控壓力隔膜(13)和布置在膨脹罐(15)上游的蒸汽分離器(14)。根據(jù)本發(fā)明，傳送裝置(4)包括具有中空軸(25)的傳送器蝸桿(4')，該中空軸裝填有來(lái)自蒸汽分離器(14)的熱蒸汽，蒸汽分離器較佳地設(shè)計(jì)成旋流器，中空軸(25)在用于有機(jī)基質(zhì)的傳送區(qū)域內(nèi)、在加熱區(qū)域(18)內(nèi)具有用于直接用熱蒸汽加載有機(jī)基質(zhì)的蒸汽出口(26)。
文檔編號(hào)C12M1/00GK102971410SQ201180025955
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者H·道澤爾 申請(qǐng)人:沼氣系統(tǒng)有限公司