[发明专利]优化的水热碳化方法及其实施设备

说明书

技术领域

本发明涉及净化站的污泥、或者糊状产物或废料的水热碳化方法，根据该类型的方法，待处理产物被引入加压反应器中并且被加热到碳化温度T0，通常为140℃-280℃，并且待处理产物在被引入反应器中之前经历如下步骤：

-加压，

-通过沿封闭回路流通且接受来自离开反应器的产物的热量的传热流体(fluide thermique)在交换器中预热。

本发明的领域涉及糊状产物或废料、尤其是在水处理过程中产生的那些(净化站污泥)的处理领域。

更确切地，本发明涉及糊状产物、尤其是脱水净化站污泥的优化的水热碳化方法，从而使得能够通过最小化设备尺寸并且改善化学反应而处理大量的产物。

背景技术

要回顾的是，水热碳化是一种下述这样的方法：该方法通过提高液相有机化合物的温度和压力而旨在诱导化学反应，该化学反应使得能够通过释放CO₂分子而提高有机产物的疏水性，这因此能够实现优化脱水。

这种类型的热调理已被用于被认为是液体的化合物，即其干燥度为大约5％或更小，这导致显著的热消耗。

这种类型的热调节还被用于被认为是固体的化合物，即干燥度至少为大约15％、可达到25至30％的糊状产物或污泥。在这种应用中，以两种不同方式设置温度：

或者，通过向反应器中注入蒸汽的直接方式，

或者，通过器壁加热反应器的间接方式，即加热流体在围绕反应器的护套中流通。

直接方式会导致稀释产物，并且如果反应器的初始温度过低的话会导致水锤效应；而且，为了升到高温、尤其是大于200℃，蒸汽压力会变得非常高。

间接方式会导致对反应器尺寸的限制；这是因为热传递仅发生在反应器的器壁上，而其必须要加热内部体积，很快会出现尺寸极限的问题，当超过该尺寸极限时，则不能充分加热产物、尤其是污泥；而且推荐强力搅拌以能够在整个反应器中达到产物均质化。最后，间接方式导致在产物流通方向上的温度分层；有机产物仅在反应器的最后达到其最终温度，这限制了在此最终温度下的产物停留时间。

在通过这种间接方式运行的实例中，提供了通过离开反应器的产物对待处理产物的预热。为此，构成传热流体的油的回路使得能够通过使用“热碳化产物/油”交换器和“热油/待处理冷产物”交换器来回收碳化产物的一部分热量。

交换器存在问题。

对于初始固体产物、即其干燥度为大约至少15％的产物来说，热交换系数以及产物结垢的问题是明显的。根据现有技术，这就是为什么要提供两个交换器，这两个交换器分别是“热碳化产物/油”交换器和“热油/待处理冷产物”交换器，其中油作为中间传热流体；而不是提供单一的“热产物/冷产物”交换器，因为不可能在同心管中管热交换器中彻底清洁易造成沉积的外管。另外，在注入反应器中之前有机产物的预热是局部的，并且限制到尤其为大约90℃的温度，明显低于在反应器中占主导的温度(避免结垢)。产物在反应器中仅仅在由于其入口温度低而变得更长的加热时间之后才能达到碳化温度。因此，反应器的尺寸会相对较大，以确保在第一阶段中加热到碳化温度，然后在第二阶段中碳化。

发明内容

本发明的目的尤其在于提供一种水热碳化方法，其使得能够最小化反应器处的热需求，以能够构造非混合大型反应器，同时控制交换器的可利用性问题。

上面提出的目标以及随后将呈现的其它目标通过优化水热碳化方法来达成。

根据本发明，如上定义类型的净化站的污泥、或者糊状产物或废料的水热碳化方法的特征在于，传热流体在回路中通过外部热源在与离开反应器的产物的交换的下游并且在进入反应器的产物的预热的上游进行加热，

并且通过传热流体预热的待处理产物在其进入反应器时的温度为碳化温度T0至T0-100℃。

优选地，待处理产物的干燥度为15％-30％。

有利地，待处理产物在至少一个管路中流通，其中包括在预热交换器中，一直到其进入反应器，并且在该管路的至少一个位置处，进行液体的注入以产生靠着管路的内壁的液体环，并且降低压降。

优选地，注入的液体是酸溶液，其不仅降低压降，还避免或至少减少结垢。酸溶液的注入可在预热交换器的各水平处进行，以控制交换器的堵塞。

有利地，该交换器的压降被控制，并且在压降增加的情况下，为了液体环而注入的酸溶液的量增加。

交换器的热交换系数有利地被控制，并且在交换系数降低的情况下，为了液体环而注入的酸溶液的量增加。

反应器中的压力通常为20-35巴。传热流体优选是油，但也可使用过热水。