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WO2011104259A1 - Method and system for hydrothermally carbonizing biomass and carbon-containing product from the method - Google Patents

Method and system for hydrothermally carbonizing biomass and carbon-containing product from the method Download PDF

Info

Publication number
WO2011104259A1
WO2011104259A1 PCT/EP2011/052652 EP2011052652W WO2011104259A1 WO 2011104259 A1 WO2011104259 A1 WO 2011104259A1 EP 2011052652 W EP2011052652 W EP 2011052652W WO 2011104259 A1 WO2011104259 A1 WO 2011104259A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
biomass
region
reactor
reaction
area
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/052652
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Stöcklinger
Original Assignee
G+R Technology Group Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by G+R Technology Group Ag filed Critical G+R Technology Group Ag
Publication of WO2011104259A1 publication Critical patent/WO2011104259A1/en

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/086Hydrothermal carbonization
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/447Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
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    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/094Char
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
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    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0969Carbon dioxide
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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a plant for the production of carbonaceous products from biomass by means of hydrothermal carbonization.
  • the plant for the production of carbonaceous products from biomass comprises a first area in which the supply, crushing and mixing of at least one type of biomass is carried out. In a second area, the preparation and processing of the mixed biomass takes place. In a third area, the reaction process is carried out according to the hydrothermal carbonization. In a fourth area, the further processing of the reaction products of the reaction process takes place.
  • the invention relates to a method for the production of carbonaceous products from biomass by means of the reaction process of the hydrothermal carbonization.
  • a reaction mixture is first heated.
  • the reaction mixture comprises water, biomass and a copolymerizable substance.
  • the copolymerizable substance is supplied in the preparation of the reaction mixture.
  • the reaction mixture is transferred to a reactor.
  • the reaction takes place at a temperature of 190 ° C to 270 ° C from.
  • the biomass is transferred via a heat exchanger in another reactor in which takes place the copolymerization reaction.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2007 062 810 A1 relates to a plant for the production of energy from biomass, with at least one device for the treatment of the biomass.
  • the device for treating the biomass comprises at least one reactor for receiving the biomass and / or at least one device for processing the biomass and / or for working up the reaction products and / or by-products.
  • the arrangement for power generation preferably comprises a pellet stove, a fuel cell or a power plant with pulverized coal firing, in particular with a pressure-charged stationary fluidized bed firing, particularly preferably with pressurized coal firing.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2008 026 991 A1 relates to a process for producing coal, in particular coal sludge from biomass, in particular sewage sludge by hydrothermal carbonization.
  • the carbon structures of the biomass are added broken at least 180 ° C to 200 ° C under exclusion of air.
  • the biomass is concentrated by dewatering to more than 10% dry matter content.
  • the hydrothermal carbonization the biomass is brought to a pH of less than 4. The process waste heat produced by the hydrothermal carbonization is used for subsequent drying of the resulting product.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 953 A1 discloses a process for the production of coal from plants and plant residues.
  • the raw biomass wood, plant parts, eg straw, plant residues
  • the mostly still moist biomass is immersed in a water bath and filled in a pressure-resistant reaction vessel.
  • the container contents are from ambient to the desired reaction temperature, eg. B. 180 ° C, heated.
  • the tank pressure is raised to a level above the value corresponding to the evaporation pressure at the set process temperature.
  • the reaction process enters an exothermic phase where part of the energy chemically bound in biomass is converted to heat.
  • the container After the carbonation process has ended (eg 8 to 12 hours, depending on the biomass used and the pressure or reaction temperature), the container is cooled down to the point where a safe pressure reduction to ambient pressure level is possible. The container is then opened and emptied. The coal is filtered from the process water, mechanically dewatered and treated. The reaction vessel is operated intermittently.
  • the German patent application DE 10 2008 058 444 A1 describes a method and an apparatus for the production of fuels or fuels.
  • the raw materials or fuels are produced from a solid / liquid mixture of water and a carbon-containing component.
  • the solid / liquid mixture is at a temperature of about 100 ° C and a pressure handled by over 5bar.
  • starting materials are fed via a heat exchanger continuously to a first reactor and the reaction mixture is passed in batches from one to the next reactor and continuously removed reaction products from the last reactor.
  • the reaction space serves to receive a solid / liquid mixture, for example biomass.
  • the reactor has a brewing device with which the solid / liquid mixture can be mixed during treatment and / or processing.
  • European Patent Application EP 1 970 431 A1 also discloses a method and apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the starting materials are introduced through an inlet into a pressure reactor during an ongoing carbonization process.
  • the reaction products within the reactor are moved from the inlet to the outlet.
  • the biomass converted to a large extent to end products can be removed.
  • biomass, water and / or at least one catalyst can be supplied to a pressure vessel designed substantially as a pipeline with at least one controllable inlet opening and at least one controllable outlet opening via the at least one controllable inlet opening.
  • the temperature and / or pressure conditions are controlled in the pressure vessel such that the product supplied to the pressure vessel contents of biomass, water and catalyst transported in the pipeline is, with biomass, water and catalyst react with each other and at least one reaction product of the contents is removed via the at least one controllable outlet opening.
  • International Patent Application WO 2008/193309 discloses a method for converting biomass into higher energy density solids, especially coal, humus or peat.
  • organic substances from the biomass are slurried to form a suspension in water, and a part of the suspension to be converted is heated to a reaction temperature and converted at elevated pressure by hydrothermal carbonation into the higher energy density solids.
  • the method is characterized in that the conversion is carried out in a reaction volume that is below the surface of the earth.
  • European Patent Application EP 2 130 893 A2 discloses a method for producing coal, in particular coal sludge.
  • the coal slurry is made from moist biomass, in particular sewage sludge by hydrothermal carbonization, wherein the carbon structure of the biomass is preferably broken at at least 180 ° C to 200 ° C with exclusion of air.
  • the process proceeds in particular in batch mode, wherein the biomass is concentrated by dehydration to values above 10% dry matter content before the hydrothermal carbonization. Before the hydrothermal carbonization, the biomass is brought to a pH ⁇ 4.
  • the process waste heat generated during the hydrothermal carbonization is used for the subsequent drying of the resulting product.
  • Dosing devices, pumps and valves are used to feed parallel reactors. The reactors have a stirrer to improve the reaction.
  • tubular reactors can be used which ensure a good mixing of the sewage sludge.
  • biomass comprises renewable raw materials, which are available as domestic energy sources in the long term, as well as all liquid and solid organic substances and products of biological and biochemical processes and their transformation products, which have a sufficiently high carbon content for this process and otherwise in their Composition and nature of economically useful reaction, intermediate, by-products and end products can be processed by the hydrothermal carbonization to fuels.
  • the starting materials include carbohydrates, sugars and starches, agricultural and forestry products, as well as specially grown energy crops (fast-growing tree species, reed grasses, cereal crops, etc.), soybeans, sugarcane and cereal straw, as well as biogenic residues, wastes and by-products. Plants and plant remains of other origin
  • Polymeric and animal excrements including manure, horse manure and poultry droppings.
  • a device for the treatment of biogenic residual masses which comprises a cylindrical reactor, in the food waste u. ⁇ . Be subjected to a temperature-pressure hydrolysis.
  • the reactor is designed as a loop reactor with a heatable jacket surface. By means of a pump, a flow is generated within the reactor, which ensures thorough mixing of the suspension.
  • the invention has for its object to provide a plant for the production of carbonaceous products from biomass by hydrothermal carbonation, which ensures a substantially continuous operation of the plant, so that a continuous supply of biomass is possible in the system and that also a continuous decrease of end products from the plant is possible.
  • Another object of the invention is to provide a method by which products from the hydrothermal carbonization of biomass can be generated essentially by means of a continuous operation.
  • the plant for the production of carbonaceous products from biomass by means of the hydrothermal carbonization comprises a first area 100, in which the provision, reduction and mixing of different types of biomass is performed.
  • a first area 100 in which the provision, reduction and mixing of different types of biomass is performed.
  • possible biomass containing some carbon can be processed.
  • a second area of the plant In a second area of the plant, the processing and preparation of the mixed biomass takes place.
  • water and a catalyst is added to adjust the required for the subsequent reaction process proportion of the dry matter in the reaction mixture.
  • the second area is followed by a third area in which the reaction process according to the hydrothermal carbonization is carried out.
  • the third area is followed by a fourth area, which serves to further process the reaction products.
  • the third area consists of at least three reactors.
  • the at least three reactors are interconnected via a first line system, a second line system and a third line system.
  • the first conduit system is guided via a first heat exchanger, so that at least one of the at least three reactors can be controlled and selectively filled with biomass from the second region.
  • the second line system is also passed through a heat exchanger.
  • a pump is provided in the second line system so that biomass in the reaction process can be controlled from the active reactor of the at least three reactors and selectively circulated during the reaction process.
  • At least one stirrer is provided in the reactor, which additionally serves for thorough mixing and circulation of the biomass. The pump thus achieves good mixing of the reaction products in the active reactor of the at least three reactors.
  • a third line system is led from the at least three reactors via a heat exchanger. About the third line system, the reaction products of the completed reaction process are withdrawn from the active reactor and fed via a relaxation device the fourth area. The reaction products are only withdrawn from the active reactor when the reaction process in the active reactor has come to
  • the at least three reactors of the third region are operable in such a way that at least one reactor is the active reactor. At least one other reactor is the reactor that is being filled with the added biomass from the second area. At least one further reactor is the reactor being emptied. This reactor was the previous active reactor in which the reaction process has come to an end, so that its content can be transferred to the fourth region for further processing of the reaction products.
  • the first line system, the second line system and the third line system are provided with a plurality of controllable two-way valves and a plurality of controllable three-way valves.
  • the entire hydrothermal carbonization plant is connected to a program control so that the specific filling, circulation and discharge of the at least three reactors in the third area can be regulated or controlled.
  • the first area for the provision, crushing and mixing of at least one type of biomass comprises a multitude of acceptance and storage positions for the unmixed provision of the different types of biomass.
  • at least one comminution unit and a mixer for the different biomasses are provided.
  • the comminution unit is necessary in order to produce the biomass to a required particle size or a range of the process-usable particle sizes of the biomass.
  • the second area has a mixing tank in which the comminuted and mixed biomass is filled.
  • the comminuted and mixed biomass is further added via a line with process water.
  • a catalyst required for the reaction process of the hydrothermal carbonization can be added to the process water.
  • the process water and the catalyst are fed together via a mixer.
  • An agitator operated by a motor is provided in the mixing vessel in order to ensure good mixing of the biomass with the process water and the catalyst. In addition, it is avoided by means of the agitator settling of the biomass at the bottom of the mixing vessel.
  • the added amount of process water to the mixed and comminuted biomass can thus adjust the proportion of dry matter in the reaction process, which takes place downstream in at least one of the reactors.
  • the mixing container If you set a dry matter content of 20% to 60%.
  • the proportion of the dry substance depends essentially on the fraction of the various types present in the comminuted and mixed biomass and the resulting reaction processes in the downstream reactors.
  • the biomass mixed with process water and catalyst reaches the third area via a third line, in which the reaction process is carried out.
  • a pump is provided so as to be able to adjust the filling rate of the at least one reactor in the third range.
  • a collecting vessel for receiving the reaction products from the at least one reactor is provided for further processing of the reaction products, from which the reaction products are removed. The reaction products are only then removed from the initially active reactor, after which the reaction process is completed in this reactor.
  • the collecting container also has a motor operated agitator. Via a pumped line, the reaction products are fed to a dehydrator and a downstream dryer.
  • a line leads to a collecting container for the process water obtained in the dewatering device.
  • the process water is returned to the second area via a line provided with a pump.
  • the process water can in turn be introduced into the reaction cycle.
  • the process water is thus fed to the mixed and comminuted biomass in the mixing container provided in the second area.
  • the reaction product is removed from the dryer after the drying process and fed to a collecting container. From the collection of packaging or removal can be organized.
  • a fifth region may be provided.
  • the fifth area can be at least part of the Reaction products are fed directly from the at least one active reactor.
  • the reaction products are, as already mentioned above, only taken from the at least one active reactor, if in this the reaction process has been completely completed.
  • reaction products which are supplied to the fifth region, have a dry matter content of about 10%.
  • carbon dioxide is added to the reaction products.
  • the carbon dioxide comes z. B. from the coal combustion of a fossil power plant. Any combustion process that produces carbon dioxide can be used as a carbon dioxide source. Carbon dioxide can thus be supplied to the fifth region of the plant and is thus involved in the production of synthesis gas.
  • the plant is in the first area, in the second area, in the third area, in the fourth area and in the fifth area a variety of controllable two-way valves and three-way valves, thereby controlling a material flow within the plant via a central program control, or can be adjusted.
  • the plant can be used to produce coal and / or synthesis gas as a reaction product. It is possible by appropriate program control to adjust the reaction product to the needs of a customer so that the fuel is an optimal performance during combustion.
  • the setting and additional elements of the coal contained in the fuel can be adjusted to the reaction process by suitable selection of the starting products of the various biomass types.
  • the process for the production of carbonaceous products from biomass by means of the reaction process of the hydrothermal carbonization is characterized by the following steps: First, the biomass of different types is provided in a first region. For the provision of the biomass, various containers, silos or Storage spaces are provided. In these storage areas or silos, the biomass is stored separately by type. In the first area, the biomass is now taken from the different storage locations according to the desired composition for the reaction process. The biomass is fed to a crushing and mixing, and ultimately transferred to a second area of the plant. In the second area, the mixed and comminuted biomass is mixed with process water and a catalyst, so that a required for the reaction process content of biomass dry matter is adjusted. In a third area at least three reactors are provided.
  • the process is designed such that at least one reactor of the reactors provided in the third region is filled with the biomass, which is mixed with process water and catalyst.
  • at least one further reactor which is referred to as an active reactor, is just starting the reaction process in which the biomass is converted into a carbon-containing reaction product.
  • This reactor, which is being emptied is the reactor that was previously the active reactor and in which the reaction process is complete.
  • the reaction products which are taken from the at least one reactor are fed to a fourth region. In the fourth area, dehydration and drying of the reaction products withdrawn from the at least one reactor of the third area occur.
  • the reaction products taken from the reactor of the third range have a dry matter content of about 10%.
  • a dry matter content of about 50% is set.
  • a dry matter content of about 90% is achieved.
  • the biomass is constantly circulated via a heat exchanger. After completion of the reaction process in the at least one active reactor, the biomass is discharged from the reactor and thereby fed via a third heat exchanger and a relaxation device the fourth area.
  • a fifth region can also be provided in the system in which at least part of the reaction products can be supplied from the active reactor after completion of the reaction process. It is also possible that all of the reaction products withdrawn from the active reactor are fed to the fifth region. Synthesis gas is generated in the fifth area.
  • a program control controls the material flow within the system for carrying out the method.
  • a fuel can be produced, which is carbonaceous.
  • the fuel can be a coal.
  • the fuel may be synthesis gas.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of another
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the plant for carrying out the reaction process of the hydrothermal carbonization.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the first region of FIG
  • Plant for hydrothermal carbonization in which the different biomass required for the reaction process can be comminuted and mixed.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the second region of FIG.
  • Hydrothermal carbonation plant in which the comminuted and mixed biomass are mixed with process water and catalyst before they are sent to the reaction process.
  • Figure 6 shows a schematic representation of the third area, in which at least three reactors are provided, which are connected to each other via different lines.
  • Figure 7 shows a schematic representation of the elements of the fourth
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a reactor in FIG.
  • Figure 1 shows the schematic structure of the plant 1 for hydrothermal carbonization.
  • the plant is 1 for hydrothermal carbonization of a first region 100, a second region 200, a third region 300 and a fourth region 400 formed.
  • the first area 100, the second area 200, the third area 300 and the fourth area 400 are connected by means of a common program control 10.
  • the assembly and mixing of the different biomasses takes place.
  • the thus mixed and comminuted biomasses reach the second region 200, in which a processing and preparation of the mixed biomasses is carried out.
  • Process water PW is added to the crushed and mixed biomasses.
  • the biomass mixed with process water PW reaches the reactor region, which is referred to as the third region.
  • the reaction process of hydrothermal carbonation takes place.
  • the finished reaction product is supplied to the fourth area where processing of the reaction products of the hydrothermal carbonization process is performed.
  • process water PW is recovered, which is ultimately returned to the second area for reuse.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the plant 1 for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the fourth area is exchanged for a fifth area 500.
  • the reaction products from the third region which are taken from the reactor which was previously the active reactor and in which now the reaction process is completely completed, are fed directly to this fifth region. These reaction products have a dry matter content of about 10%.
  • a reaction process is performed in which synthesis gas is generated.
  • carbon dioxide C0 2 is supplied in the fifth area.
  • the supplied carbon dioxide may, for. B. originate from a carbon dioxide source 15.
  • a carbon dioxide source 15 is z. B. a fossil power value, o. ⁇ .
  • directly from the fossil power plant formed and formed carbon dioxide to the process for Synthesis gas extraction in the fifth region 500 of Appendix 1 are supplied.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention.
  • the fifth area 500 is provided in addition to the fourth area 400.
  • a part of the finished reaction products is thus supplied from the third region to the fourth region 400.
  • the dewatering and drying of the reaction products already mentioned in the description of FIG. 1 thus takes place.
  • the thus obtained process water is supplied from the fourth area 400 again to the second area 200.
  • Another portion of the reaction products from the third region 300 may be supplied to the fifth region 500 where synthesis gas is ultimately generated with the addition of carbon dioxide from a carbon dioxide source 15.
  • FIGS. 2 and 3 Analogous to the description of FIG. 1, the embodiments of the systems mentioned in FIGS. 2 and 3 are also assigned a program control 10 by means of which the material flow in the most varied embodiments of the system 1 can be controlled and regulated.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the first region 100 of the plant 1 for the hydrothermal carbonization of biomass.
  • the first area comprises a plurality of acceptance and storage locations 12 ; 12 2 , 12 n for the different types of biomass 5 ; 5 2 , 5 n .
  • the embodiment of the region 100 shown in FIG. 4 represents only one possible form of embodiment and should not be construed as a limitation. It is obvious to a person skilled in the art that the first area 100 can be designed according to the customer's requirement.
  • the number of acceptance and storage locations 12 ; 12 2 , 12 n depends on the different types of biomass that are to be processed in Appendix 1. Likewise, the number of comminution units 13 depends on the type of biomass that is to be processed with the system 1. After the appropriate comminution of the biomass these become a mixer 14 supplied, in which the mixed biomass 5N is provided for the further reaction process.
  • a first comminution unit 13 and a second comminution unit 13 2 are provided.
  • the first crushing unit 13i is designed as a crusher.
  • the second crushing unit 13 2 is designed as a hammer mill.
  • the first crushing unit 13 are thus supplied large pieces of biomass, which still require a strong crushing before they are fed to the mixer.
  • the second crushing unit 13 2 is designed as a hammer mill and thus can already shredded parts of biomass, such. B. Strohab mount, grass clippings, bark waste, wood chips, etc. continue to shred and feed them directly to the mixer 14.
  • an acceptance and storage point 12 3 for already liquid biomass is present. This liquid biomass can z. B. sewage sludge.
  • the biomass comminuted with the first comminuting unit 13 is thus supplied to a feed line of the liquid biomass from the receiving and storing point 12 3 .
  • the biomass coming from the first crushing unit 13i is already mixed with a liquid biomass before it reaches the mixer 14.
  • the biomass passes via a line 1 1 1 in the second area 200.
  • the second area 200 of the system 1 comprises a mixing container 21st In the mixing vessel 21, a stirrer 220 driven by a motor 221 is provided.
  • the mixing vessel 21 passes through the line 1 1 1, the mixed biomass 5N.
  • the process water PW is supplied to the mixing vessel 21 via a line 21 1.
  • a mixer 214 is inserted.
  • the process water PW passes via the line 21 1 in the mixer, opens into the line 21 1, a line 212 which feeds a catalyst from a tank 213 in the process water.
  • the catalyst may, for. For example, formic acid, citric acid or sulfuric acid.
  • a plurality of two-way valves 32 is provided. These two-way valves 32 are connected to the program controller 10. Thus, it is possible to selectively control the material flow through targeted control of the two-way valves and thus z. B. to set the dry matter content in the mixing container 21 targeted.
  • the size of the dry matter content depends essentially on the downstream process conditions in the third range.
  • the structure of the third region 300 is shown schematically in FIG.
  • the third region 300 comprises at least three reactors 301.
  • Each of the reactors is provided with a positive pressure line 302 which terminates in a controllable two-way valve 32.
  • the pressure inside the reactor can thus be adjusted to a predefined level. It is also possible to release the pressure if, in the interior of the at least one reactor 301, the pressure rises above a predefined level.
  • at least three reactors 301 must be present to ensure continuous production of the reaction products of the hydrothermal carbonation process.
  • At least one reactor 301 of the reactors is an active reactor 301 A.
  • active reactor means that in this reactor 301, the process of hydrothermal carbonization takes place and is not yet completed.
  • At least one other reactor 301 of the at least three reactors biomass is introduced via a line 31 1 in the reactor 301.
  • This reactor 301 is referred to as fillable reactor 301 F.
  • two fillable reactors 301 F are provided in the in Figure 6 shown schematic representation of the third area 300 of Appendix 1, two fillable reactors 301 F are provided.
  • the fillable reactors 301 F are filled via line 31 1 with the mixed with process water and catalyst biomass.
  • a first heat exchanger 310 is introduced.
  • the line 31 1 connects all the reactors 301 of the third area 300.
  • the line 31 1 can thus be disconnected in the direction of the at least one fillable reactor 300F so that the reactor 301F can be provided with biomass, process water and Catalyst can be filled.
  • a second line system 321 is provided, which likewise connects each reactor 301 of the third area 300 to one another.
  • the second line 321 is designed as a ring line and is also guided via a second heat exchanger 320.
  • a pump 30 is provided in the line 321, with which the biomass from the at least one active reactor 301 A is constantly pumped through the second heat exchanger 320. By this pumping one reaches a constant mixing of the biomass in the active reactor 301 A.
  • each reactor 301 at least one stirrer 350 is provided, which additionally serves for thorough mixing and circulation of the biomass 5-i, 5 2 , 5 n .
  • the stirrer 350 is preferably arranged in the lower region of the reactor 301.
  • a plurality of three-way valves 33 and two-way valves 32 are provided so as to circulate the material flow of just reacting in the active reactor 301 A biomass via the loop 321 and the heat exchanger.
  • the two-way valves 32 and the three-way valves 33 are controlled such that the second line 321 with the at least one active reactor 301 A forms an open ring, so that the pumping of the biomass during the reaction process in the active reactor 301 A is possible.
  • At least one further reactor 301 of the reactors in the third region 300 is a reactor 301L which is about to be emptied previously the active reactor 301 A. After the reaction process in the active reactor 301 A is completed, the reaction products can be removed from the reactor. The active reactor 301 A then becomes the empty reactor 301 L.
  • Each of the reactors 301 is connected to a third line 321, which is passed through a third heat exchanger 320. In the third conduit 331, a plurality of two-way valves 32 and three-way valves 33 are also provided, thus controlled to connect the empty reactor 301 L to the third conduit 331.
  • the reaction product withdrawn from the emptying reactor 301 L is passed via the third line 331 via an expansion device 340, so that the reaction products are brought substantially to an ambient pressure level. From the expansion device 340, the reaction products reach the fourth region 400 and / or the fifth region 500, in which, as already mentioned, synthesis gas can be produced. For the further description of the invention, the fifth region 500 is omitted, in which synthesis gas can be prepared from the reaction products in conjunction with carbon dioxide.
  • the reaction product now passes via the line 331 in the fourth area and is spent there in a collecting container 41. In the collecting container 41, a stirrer 420, which is driven by a motor 421, is arranged.
  • the reaction product is placed in a dewatering device.
  • the reaction products fed in via line 331 have a dry matter content of about 10%.
  • the dry matter content is increased to about 50%.
  • the process water PW obtained from the reaction products passes into a collecting container 436. Should the level in the collecting container 436 become too high, the excess process water PW is discharged via an overflow 437 to the environment.
  • the line 31 which is provided with a pump 30 and a two-way valve 32, the Process water PW returned to the second area 200 of Appendix 1. From the dehydrator 430, the reaction product passes into a dryer 432.
  • the dryer is driven by a motor 433.
  • the dry matter content of the reaction products is increased to about 90%.
  • the dried reaction product passes into a collecting container 434. From the collecting container 434, the distribution to the consumers of the reaction products prepared with the plant 1 can finally take place.
  • FIG. 8 shows a simplified schematic representation of the active reactor 301 A in conjunction with the ring line 321 and the second heat exchanger 320.
  • the biomass which is currently reacting is constantly transferred via the pump 30 and the ring line 321 second heat exchanger 320 recirculated.
  • the filled biomass is brought to a certain temperature and a certain pressure.
  • the temperature and the pressure prevailing in the active reactor 301 A pressure is maintained substantially.
  • reactors 301 are shown. These reactors 301 may take on different functions depending on the end of the production process. Thus, at least one reactor 301 may be the active reactor 301 A. Is the If the at least one reactor 301 a that can be emptied is completely emptied, the reactor 301 becomes the fillable reactor 301 F. How many reactors 301 are active reactors 301 A or emptying reactors 301 L or refillable reactors are 301 F depending on the process conditions to ensure a continuous output of reaction products.

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Abstract

The invention relates to a system (1) and method for producing carbon-containing products from biomass (51, 52,..., 5n) by means of hydrothermal carbonizing. In a first region (100), at least one type of biomass 51, 52,..., 5n) is provided. In a second region (200), the mixed biomass (5M) is treated and prepared. In a third region (300), the reaction process takes place in accordance with hydrothermal carbonizing. In a fourth region (400), the reaction products are further processed. At least three reactors (301) are provided in the third region (300), wherein at least one reactor (301) is always the active reactor (301A). The biomass undergoing the reaction process can be recirculated in a controlled and selective manner by means of a pump via a second heat exchanger (320). For assistance, a stirrer (350) is provided in each reactor (301).

Description

ANLAGE UND VERFAHREN ZUR HYDROTHERMALEN  APPARATUS AND METHOD FOR HYDROTHERMAL
KARBONISIERUNG VON BIOMASSE UND KOHLENSTOFFHALTIGES PRODUKT AUS DEM VERFAHREN  CARBONIZATION OF BIOMASS AND CARBONATED PRODUCT FROM THE PROCESS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels hydrothermaler Karbonisierung. The present invention relates to a plant for the production of carbonaceous products from biomass by means of hydrothermal carbonization.
Die Anlage zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse umfasst mit einen ersten Bereich, in dem die Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Typs an Biomasse durchgeführt wird. In einem zweiten Bereich erfolgt das Ansetzen und Aufbereiten der gemischten Biomasse. In einem dritten Bereich wird der Reaktionsprozess gemäß der hydrothermalen Karbonisierung durchgeführt. In einem vierten Bereich erfolgt die weitere Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Reaktionsprozesses. The plant for the production of carbonaceous products from biomass comprises a first area in which the supply, crushing and mixing of at least one type of biomass is carried out. In a second area, the preparation and processing of the mixed biomass takes place. In a third area, the reaction process is carried out according to the hydrothermal carbonization. In a fourth area, the further processing of the reaction products of the reaction process takes place.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung. Furthermore, the invention relates to a method for the production of carbonaceous products from biomass by means of the reaction process of the hydrothermal carbonization.
In der Vergangenheit wurden viele Anstrengungen unternommen, die natürliche Umwandlung von Biomasse in Kohle nachzuahmen. Diese Umwandlung läuft auf einer Zeitskala von einigen Hundert bis zu einigen Hundertmillionen Jahren ab. Bei der Erzeugung von Holzkohle gibt es bereits den Prozess der hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Die ersten Experimente hierzu wurden bereits 1913 durch Bergius ausgeführt, der die Umwandlung von Zellulose in kohleähnliches Material durch hydrothermale Umformung beschreibt. Erste systematischere Untersuchungen wurden später durch E. Behrl et al. durchgeführt (Ann. Chem.493 (1932), pp. 97- 123; Angew. Chemie 45 (1932), pp. 517-519) und durch J.P. Schuhmacher et al. (Fuel, 39 (1960), pp. 223 - 234). In der jüngsten Vergangenheit gewann der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung wieder mehr an Bedeutung und Aufmerksamkeit. Hierzu sind die Veröffentlichungen von Q. Wang et al., Carbon 39 (2001 ), pp. 221 1 -2214 und die Veröffentlichung von X. San und Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004), pp. 597-601 ) zu erwähnen. In the past, many efforts have been made to mimic the natural conversion of biomass to coal. This transformation runs on a time scale of a few hundred to several hundred million years. In the production of charcoal there is already the process of hydrothermal carbonation (HTC). The first experiments on this were already carried out in 1913 by Bergius, who described the conversion of cellulose into coal-like material by hydrothermal transformation. First more systematic investigations were later reported by E. Behrl et al. (Ann. Chem. 493 (1932), pp. 97-123; Angew. Chemistry 45 (1932), pp. 517-519) and JP Schuhmacher et al. (Fuel, 39 (1960), pp. 223-234). In the recent past, the process of hydrothermal carbonation has regained more and more importance and attention. For this, the publications of Q. Wang et al., Carbon 39 (2001), pp. 221 1 -2214 and the publication of X. San and Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004), pp. 597-601).
Die internationale Patentanmeldung WO 2010/006881 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von einem Hybridmaterial aus hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse. Hierzu wird zunächst eine Reaktionsmischung erhitzt. Die Reaktionsmischung umfasst Wasser, Biomasse und eine copolymerisierbare Substanz. Die copolymerisierbare Substanz wird bei der Herstellung der Reaktionsmischung zugeführt. Von einer Mischeinheit wird die Reaktionsmischung in einen Reaktor überführt. Die Reaktion läuft dabei bei einer Temperatur von 190°C bis 270 °C ab. Von dem Reaktor wird die Biomasse über einen Wärmetauscher in einen weiteren Reaktor übergeführt, in dem die Copolymerisationsreaktion stattfindet. International Patent Application WO 2010/006881 A1 describes a method for producing a hybrid material from hydrothermal carbonization of biomass. For this purpose, a reaction mixture is first heated. The reaction mixture comprises water, biomass and a copolymerizable substance. The copolymerizable substance is supplied in the preparation of the reaction mixture. From a mixing unit, the reaction mixture is transferred to a reactor. The reaction takes place at a temperature of 190 ° C to 270 ° C from. From the reactor, the biomass is transferred via a heat exchanger in another reactor in which takes place the copolymerization reaction.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 062 810 A1 betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Energie aus Biomasse, mit mindestens einer Vorrichtung zur Behandlung der Biomasse. Die Vorrichtung zur Behandlung der Biomasse umfasst mindestens einen Reaktor zur Aufnahme der Biomasse und/oder mindestens eine Einrichtung zur Bearbeitung der Biomasse und/oder zur Aufarbeitung der Reaktionsprodukte und/oder der Nebenprodukte. Die Anordnung zur Energieerzeugung umfasst vorzugsweise einen Pelletofen, eine Brennstoffzelle oder ein Kraftwerk mit Kohlenstaubfeuerung, insbesondere mit einer druckaufgeladenen stationären Wirbelschichtfeuerung, besonders bevorzugt mit Druckkohlenstaubfeuerung. German Offenlegungsschrift DE 10 2007 062 810 A1 relates to a plant for the production of energy from biomass, with at least one device for the treatment of the biomass. The device for treating the biomass comprises at least one reactor for receiving the biomass and / or at least one device for processing the biomass and / or for working up the reaction products and / or by-products. The arrangement for power generation preferably comprises a pellet stove, a fuel cell or a power plant with pulverized coal firing, in particular with a pressure-charged stationary fluidized bed firing, particularly preferably with pressurized coal firing.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 026 991 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kohle, insbesondere von Kohleschlamm aus Biomasse, insbesondere aus Klärschlamm durch hydrothermale Karbonisierung. Die Kohlenstoffstrukturen der Biomasse werden bei mindestens 180°C bis 200°C unter Luftabschluss aufgebrochen. Vor der hydrothermalen Karbonisierung wird die Biomasse durch Entwässerung auf über 10% Trockensubstanzanteil aufkonzentriert. Vor der hydrothermalen Karbonisierung wird die Biomasse auf einen pH-Wert kleiner 4 gebracht. Die durch die hydrothermale Karbonisierung entstandene Prozess-Abwärme wird zum anschließenden Trocknen des entstandenen Produkts verwendet. German Offenlegungsschrift DE 10 2008 026 991 A1 relates to a process for producing coal, in particular coal sludge from biomass, in particular sewage sludge by hydrothermal carbonization. The carbon structures of the biomass are added broken at least 180 ° C to 200 ° C under exclusion of air. Before the hydrothermal carbonization, the biomass is concentrated by dewatering to more than 10% dry matter content. Before the hydrothermal carbonization, the biomass is brought to a pH of less than 4. The process waste heat produced by the hydrothermal carbonization is used for subsequent drying of the resulting product.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 953 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Kohle aus Pflanzen und Pflanzenresten. Hierzu wird die Rohbiomasse (Holz, Pflanzenteile, z. B. Stroh, Pflanzenreste) zerkleinert. Dabei will man eine Partikelgröße von 5 bis 50 mm erzielen. Die meistens noch feuchte Biomasse wird in ein Wasserbad getaucht und in einen druckfesten Reaktionsbehälter gefüllt. Der Behälterinhalt wird von Umgebungstemperatur auf die gewünschte Reaktionstemperatur, z. B. 180°C, erwärmt. Ebenso wird der Behälterdruck auf ein Niveau angehoben, das über dem Wert liegt, der dem Verdampfungsdruck bei der eingestellten Prozesstemperatur entspricht. Im Verlauf des Reaktionsprozesses tritt der Reaktionsprozess in eine exotherme Phase ein, bei der ein Teil der in Biomasse chemisch gebundenen Energie in Wärme umgewandelt wird. Nach Ablauf des Karbonisierungsprozesses (z. B. 8 bis 12 Stunden, je nach eingesetzter Biomasse und Druck, bzw. Reaktionstemperatur) wird der Behälter so weit abgekühlt, dass eine gefahrlose Druckminderung auf Umgebungsdruckniveau möglich ist. Der Behälter wird anschließend geöffnet und entleert. Die Kohle wird aus dem Prozesswasser gefiltert, mechanisch entwässert und aufbereitet. Der Reaktionsbehälter wird intermittierend betrieben. German Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 953 A1 discloses a process for the production of coal from plants and plant residues. For this purpose, the raw biomass (wood, plant parts, eg straw, plant residues) is comminuted. It wants to achieve a particle size of 5 to 50 mm. The mostly still moist biomass is immersed in a water bath and filled in a pressure-resistant reaction vessel. The container contents are from ambient to the desired reaction temperature, eg. B. 180 ° C, heated. Likewise, the tank pressure is raised to a level above the value corresponding to the evaporation pressure at the set process temperature. During the reaction process, the reaction process enters an exothermic phase where part of the energy chemically bound in biomass is converted to heat. After the carbonation process has ended (eg 8 to 12 hours, depending on the biomass used and the pressure or reaction temperature), the container is cooled down to the point where a safe pressure reduction to ambient pressure level is possible. The container is then opened and emptied. The coal is filtered from the process water, mechanically dewatered and treated. The reaction vessel is operated intermittently.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 058 444 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Werk- oder Brennstoffen. Die Werk- oder Brennstoffe werden aus einem Fest-/Flüssiggemisch aus Wasser und einer kohlenstoffhaltigen Komponente hergestellt. Das Fest- /Flüssiggemisch wird bei einer Temperatur von über 100°C und einem Druck von über 5bar behandelt. Hierbei werden Ausgangsstoffe über einen Wärmetauscher kontinuierlich einem ersten Reaktor zugeführt und das Reaktionsgemisch chargenweise von einem zum folgenden Reaktor weitergeleitet und Reaktionsprodukte kontinuierlich aus dem letzten Reaktor abgeführt. Der Reaktionsraum dient zur Aufnahme eines Fest- /Flüssiggemisches, beispielsweise Biomasse. Der Reaktor weist eine Brühvorrichtung auf, mit der das Fest-/Flüssiggemisch während der Behandlung und/oder Bearbeitung gemischt werden kann. The German patent application DE 10 2008 058 444 A1 describes a method and an apparatus for the production of fuels or fuels. The raw materials or fuels are produced from a solid / liquid mixture of water and a carbon-containing component. The solid / liquid mixture is at a temperature of about 100 ° C and a pressure handled by over 5bar. In this case, starting materials are fed via a heat exchanger continuously to a first reactor and the reaction mixture is passed in batches from one to the next reactor and continuously removed reaction products from the last reactor. The reaction space serves to receive a solid / liquid mixture, for example biomass. The reactor has a brewing device with which the solid / liquid mixture can be mixed during treatment and / or processing.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/081407 A2 offenbart einen aus Biomasse hergestellten Werk- und/oder Brennstoff. Die Biomasse wird in mindestens einem Reaktor zur Aufnahme von Fest-/Flüssiggemischen behandelt. Nach der Behandlung der Biomasse erhält man aus der Biomasse den gewünschten Werk- und/oder Brennstoff. International patent application WO 2008/081407 A2 discloses a plant and / or fuel produced from biomass. The biomass is treated in at least one reactor for receiving solid / liquid mixtures. After the treatment of the biomass obtained from the biomass, the desired plant and / or fuel.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 970 431 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse. Hierbei werden während eines laufenden Karbonisierungsprozesses die Ausgangsprodukte durch einen Einlass in einen Druckreaktor eingebracht. Mit einer Fördereinrichtung werden die Reaktionsprodukte innerhalb des Reaktors vom Einlass zum Auslass bewegt. Am Auslass kann dann die zum großen Teil zu Endprodukten umgesetzte Biomasse entnommen werden. European Patent Application EP 1 970 431 A1 also discloses a method and apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass. In this case, the starting materials are introduced through an inlet into a pressure reactor during an ongoing carbonization process. With a conveyor, the reaction products within the reactor are moved from the inlet to the outlet. At the outlet then the biomass converted to a large extent to end products can be removed.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/095589A1 offenbart die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse. Es wird vorgeschlagen, dass einem im Wesentlichen als Rohrleitung mit wenigstens einer steuerbaren Einlassöffnung und wenigstens einer steuerbaren Auslassöffnung ausgebildetem Druckbehälter über die wenigstens eine steuerbare Einlassöffnung Biomasse, Wasser und/oder wenigstens ein Katalysator zugeführt werden kann. Die Temperatur- und/oder Druckverhältnisse werden in dem Druckbehälter derart gesteuert, dass dem Druckbehälter zugeführtes Füllgut aus Biomasse, Wasser und Katalysator in der Rohrleitung transportiert wird, wobei Biomasse, Wasser und Katalysator miteinander reagieren und über die wenigstens eine steuerbare Auslassöffnung wenigstens ein Reaktionsprodukt des Füllguts entnommen wird. International Patent Application WO 2008 / 095589A1 discloses the hydrothermal carbonization of biomass. It is proposed that biomass, water and / or at least one catalyst can be supplied to a pressure vessel designed substantially as a pipeline with at least one controllable inlet opening and at least one controllable outlet opening via the at least one controllable inlet opening. The temperature and / or pressure conditions are controlled in the pressure vessel such that the product supplied to the pressure vessel contents of biomass, water and catalyst transported in the pipeline is, with biomass, water and catalyst react with each other and at least one reaction product of the contents is removed via the at least one controllable outlet opening.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/193309 offenbart ein Verfahren zur Konvertierung von Biomasse in Feststoffe höherer Energiedichte, insbesondere in Kohle, Humus oder Torf. Bei dem Verfahren werden organische Stoffe aus der Biomasse unter Bildung einer Suspension in Wasser aufgeschlemmt und ein zu konvertierender Teil der Suspension auf eine Reaktionstemperatur aufgeheizt und bei erhöhtem Druck durch hydrothermale Karbonisierung in die Feststoffe höherer Energiedichte konvertiert. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Konvertierung in einem Reaktionsvolumen durchgeführt wird, dass sich unterhalb der Erdoberfläche befindet. International Patent Application WO 2008/193309 discloses a method for converting biomass into higher energy density solids, especially coal, humus or peat. In the process, organic substances from the biomass are slurried to form a suspension in water, and a part of the suspension to be converted is heated to a reaction temperature and converted at elevated pressure by hydrothermal carbonation into the higher energy density solids. The method is characterized in that the conversion is carried out in a reaction volume that is below the surface of the earth.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 130 893 A2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Kohle, insbesondere von Kohleschlamm. Der Kohleschlamm wird aus feuchter Biomasse, insbesondere aus Klärschlämmen durch hydrothermale Karbonisierung, wobei die Kohlenstoffstruktur der Biomasse vorzugsweise bei mindestens 180°C bis 200°C unter Luftabschluss aufgebrochen wird. Das Verfahren läuft insbesondere im Batch-Betrieb ab, wobei vor der hydrothermalen Karbonisierung die Biomasse durch Entwässerung auf Werte über 10% Trockensubstanzanteil aufkonzentriert wird. Vor der hydrothermalen Karbonisierung wird die Biomasse auf einen ph- Wert < 4 gebracht. Die bei der hydrothermalen Karbonisierung entstehende Prozess-Abwärme wird zum anschließenden Trocknen des entstandenen Produkts verwendet. Über Dosiereinrichtung, Pumpen und Ventile werden parallel angeordnete Reaktoren beschickt. Die Reaktoren verfügen zur Verbesserung der Reaktion über ein Rührwerk. Alternativ können auch Rohrreaktoren verwendet werden, die eine gute Durchmischung des Klärschlamms sicherstellen. Die Biomasse umfasst im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nachwachsende Rohstoffe, die als heimische Energieträger langfristig verfügbar sind, sowie alle flüssigen und festen organischen Stoffe und Produkte biologischer und biochemischer Vorgänge und deren Umwandlungsprodukte, die für dieses Verfahren einen ausreichenden hohen Kohlenstoffanteil besitzen und auch sonst in ihrer Zusammensetzung und Beschaffenheit zu wirtschaftlich nutzbaren Reaktions-, Zwischen-, Neben-, und Endprodukten durch die hydrothermale Karbonisierung zu Brennstoffen verarbeitet werden können. Z. B. zählen zu den Ausgangsstoffen Kohlenhydrate, Zucker und Stärken, land- und forstwirtschaftliche Erzeugnisse, auch speziell angebaute Energiepflanzen (schnell wachsende Baumarten, Schilfgräser, Getreideganzpflanzen u. ä.), Soja, Zuckerrohr und Getreidestroh, sowie biogene Rest-, Abholzstoffe und Nebenprodukte, Pflanzen und Pflanzenreste anderer Herkunft European Patent Application EP 2 130 893 A2 discloses a method for producing coal, in particular coal sludge. The coal slurry is made from moist biomass, in particular sewage sludge by hydrothermal carbonization, wherein the carbon structure of the biomass is preferably broken at at least 180 ° C to 200 ° C with exclusion of air. The process proceeds in particular in batch mode, wherein the biomass is concentrated by dehydration to values above 10% dry matter content before the hydrothermal carbonization. Before the hydrothermal carbonization, the biomass is brought to a pH <4. The process waste heat generated during the hydrothermal carbonization is used for the subsequent drying of the resulting product. Dosing devices, pumps and valves are used to feed parallel reactors. The reactors have a stirrer to improve the reaction. Alternatively, tubular reactors can be used which ensure a good mixing of the sewage sludge. In contrast to fossil fuels, biomass comprises renewable raw materials, which are available as domestic energy sources in the long term, as well as all liquid and solid organic substances and products of biological and biochemical processes and their transformation products, which have a sufficiently high carbon content for this process and otherwise in their Composition and nature of economically useful reaction, intermediate, by-products and end products can be processed by the hydrothermal carbonization to fuels. For example, the starting materials include carbohydrates, sugars and starches, agricultural and forestry products, as well as specially grown energy crops (fast-growing tree species, reed grasses, cereal crops, etc.), soybeans, sugarcane and cereal straw, as well as biogenic residues, wastes and by-products. Plants and plant remains of other origin
(Straßenbegleitgrün, Landschaftspflegegut u. ä.), landwirtschaftliche Abfälle einschließlich Stroh, Zuckerrohrblätter, Abputzgetreide, unverkäufliche Partien an Kartoffeln oder Zuckerrüben, verdorbene Silagepartien, sowie sonstige Futterreste, Rasenschnittgut, Getreidestroh, Rübenblatt, Zuckerrohrblätter, kohlenstoffhaltige Rest- und Abfallstoffe, einschließlich Biomüll, heizwertreiche Fraktionen von Haus- und Gewerbeabfällen (Restmüll), Klärschlamm, verschiedene Holzarten und - klassen, einschließlich Waldholz, Bauholz,(Roadside greenery, landscaped property, etc.), agricultural waste including straw, sugar cane leaves, sprouting cereals, unsaleable lots of potatoes or sugar beet, spoiled silage, as well as other leftovers, grass clippings, cereal straw, beet leaves, sugar cane leaves, carbonaceous residues and waste, including organic waste, high-calorific fractions of domestic and commercial waste (residual waste), sewage sludge, various types of wood and classes, including forest wood, timber,
Paletten, Altmöbel, Sägemehl, Reste und Abfälle aus der Ernährungsindustrie, einschließlich Küchen- und Speiseabfälle, Abfallgemüse, Altfette, sowie Papier und Zellstoff, Textilien insbesondere aus Naturfasern und natürlichen Pallets, used furniture, sawdust, leftovers and waste from the food industry, including catering waste, garbage, waste oils, paper and cellulose, textiles, in particular of natural fibers and natural
Polymären und tierische Exkremente, einschließlich Gülle, Pferdemist und Geflügelkot. Polymeric and animal excrements, including manure, horse manure and poultry droppings.
Aus der DE 197 23 510 C1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Behandlung biogener Restmassen bekannt, die einen zylindrischen Reaktor umfasst, in dem Lebensmittelabfälle u. ä. einer Temperatur-Druck-Hydrolyse unterzogen werden. Der Reaktor ist als Schlaufenreaktor mit beheizbarer Mantelfläche ausgebildet. Mittels einer Pumpe wird innerhalb des Reaktors eine Strömung erzeugt, die eine Durchmischung der Suspension gewährleistet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels hydrothermaler Karbonisierung zu schaffen, die einen im Wesentlichen kontinuierlichen Betrieb der Anlage gewährleistet, so dass eine kontinuierliche Zuführung von Biomasse in die Anlage möglich ist und dass ebenfalls eine kontinuierliche Abnahme von Endprodukten aus der Anlage möglich ist. From DE 197 23 510 C1, for example, a device for the treatment of biogenic residual masses is known which comprises a cylindrical reactor, in the food waste u. Ä. Be subjected to a temperature-pressure hydrolysis. The reactor is designed as a loop reactor with a heatable jacket surface. By means of a pump, a flow is generated within the reactor, which ensures thorough mixing of the suspension. The invention has for its object to provide a plant for the production of carbonaceous products from biomass by hydrothermal carbonation, which ensures a substantially continuous operation of the plant, so that a continuous supply of biomass is possible in the system and that also a continuous decrease of end products from the plant is possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. The object is achieved by a system comprising the features of claim 1.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, mit dem im Wesentlichen mittels eines kontinuierlichen Betriebs Produkte aus der hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse erzeugt werden können. Another object of the invention is to provide a method by which products from the hydrothermal carbonization of biomass can be generated essentially by means of a continuous operation.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 12 umfasst. This object is achieved by a method comprising the features of claim 12.
Die Anlage zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels der hydrothermalen Karbonisierung umfasst einen ersten Bereich 100, in dem die Bereitstellung, Verkleinerung und Mischung der verschiedenen Typen an Biomasse durchgeführt wird. Wie bereits oben in der Beschreibung zum Stand der Technik erwähnt, kann bei der hydrothermalen Karbonisierung gemäß der gegenwärtigen Erfindung mögliche Biomasse verarbeitet werden, die einen gewissen Kohlenstoffanteil enthält. In einem zweiten Bereich der Anlage erfolgt das Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomasse. Im zweiten Bereich wird der Biomasse Prozesswasser und ein Katalysator zugesetzt, um den für den anschließenden Reaktionsprozess erforderlichen Anteil an der Trockensubstanz am Reaktionsgemisch einzustellen. Dem zweiten Bereich ist ein dritter Bereich nachgeschaltet, in dem die Durchführung des Reaktionsprozesses gemäß der hydrothermalen Karbonisierung erfolgt. An dem dritten Bereich schließt sich ein vierter Bereich an, der zur weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte dient. Der dritte Bereich besteht aus mindestens drei Reaktoren. Die mindestens drei Reaktoren sind über ein erstes Leitungssystem, ein zweites Leitungssystem und ein drittes Leitungssystem untereinander verbunden. Das erste Leitungssystem ist dabei über einen ersten Wärmetauscher geführt, so dass mindestens einer der mindestens drei Reaktoren gesteuert und selektiv mit Biomasse aus dem zweiten Bereich befüllt werden kann. Das zweite Leitungssystem ist ebenfalls über einen Wärmetauscher geführt. Ferner ist im zweiten Leitungssystem eine Pumpe vorgesehen, so dass im Reaktionsprozess befindliche Biomasse aus dem aktiven Reaktor der mindestens drei Reaktoren gesteuert und selektiv während des Reaktionsprozesses umgewälzt werden kann. Im Reaktor ist mindestens ein Rührer vorgesehen, der zusätzlich für eine Durchmischung und Umwälzung der Biomasse dient. Durch die Pumpe erzielt man somit eine gute Durchmischung der Reaktionsprodukte im aktiven Reaktor der mindestens drei Reaktoren. Ein drittes Leitungssystem ist ausgehend von den mindestens drei Reaktoren über einen Wärmetauscher geführt. Über das dritte Leitungssystem werden die Reaktionsprodukte des abgeschlossenen Reaktionsprozesses aus dem aktiven Reaktor abgezogen und über eine Entspannungsvorrichtung dem vierten Bereich zugeführt. Die Reaktionsprodukte werden erst dann aus dem aktiven Reaktor abgezogen, wenn der Reaktionsprozess in dem aktiven Reaktor zum Stillstand gekommen ist. The plant for the production of carbonaceous products from biomass by means of the hydrothermal carbonization comprises a first area 100, in which the provision, reduction and mixing of different types of biomass is performed. As mentioned above in the description of the prior art, in the hydrothermal carbonization according to the present invention, possible biomass containing some carbon can be processed. In a second area of the plant, the processing and preparation of the mixed biomass takes place. In the second area of the biomass process water and a catalyst is added to adjust the required for the subsequent reaction process proportion of the dry matter in the reaction mixture. The second area is followed by a third area in which the reaction process according to the hydrothermal carbonization is carried out. The third area is followed by a fourth area, which serves to further process the reaction products. The third area consists of at least three reactors. The at least three reactors are interconnected via a first line system, a second line system and a third line system. The first conduit system is guided via a first heat exchanger, so that at least one of the at least three reactors can be controlled and selectively filled with biomass from the second region. The second line system is also passed through a heat exchanger. Furthermore, a pump is provided in the second line system so that biomass in the reaction process can be controlled from the active reactor of the at least three reactors and selectively circulated during the reaction process. At least one stirrer is provided in the reactor, which additionally serves for thorough mixing and circulation of the biomass. The pump thus achieves good mixing of the reaction products in the active reactor of the at least three reactors. A third line system is led from the at least three reactors via a heat exchanger. About the third line system, the reaction products of the completed reaction process are withdrawn from the active reactor and fed via a relaxation device the fourth area. The reaction products are only withdrawn from the active reactor when the reaction process in the active reactor has come to a standstill.
Die mindestens drei Reaktoren des dritten Bereichs sind dabei derart betreibbar, dass mindestens ein Reaktor der aktive Reaktor ist. Mindestens ein anderer Reaktor ist der Reaktor, der gerade mit der angesetzten Biomasse aus dem zweiten Bereich befüllt wird. Ein mindestens weiterer Reaktor ist der Reaktor, der gerade entleert wird. Dieser Reaktor war der vorangegangene aktive Reaktor, in dem der Reaktionsprozess zum Abschluss gekommen ist, so dass dessen Inhalt zur weiteren Aufbereitung der Reaktionsprodukte in den vierten Bereich übergeführt werden kann. Zur Steuerung im dritten Bereich sind das erste Leitungssystem, das zweite Leitungssystem und das dritte Leitungssystem mit einer Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege-Ventilen und einer Vielzahl von steuerbaren Drei- Wege-Ventilen versehen. Die gesamte Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung ist mit einer Programmsteuerung verbunden, so dass die spezifische Befüllung, Umwälzung und Entleerung der mindestens drei Reaktoren im dritten Bereich geregelt, bzw. gesteuert werden kann. The at least three reactors of the third region are operable in such a way that at least one reactor is the active reactor. At least one other reactor is the reactor that is being filled with the added biomass from the second area. At least one further reactor is the reactor being emptied. This reactor was the previous active reactor in which the reaction process has come to an end, so that its content can be transferred to the fourth region for further processing of the reaction products. For control in the third area, the first line system, the second line system and the third line system are provided with a plurality of controllable two-way valves and a plurality of controllable three-way valves. The entire hydrothermal carbonization plant is connected to a program control so that the specific filling, circulation and discharge of the at least three reactors in the third area can be regulated or controlled.
Der erste Bereich zur Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Typs von Biomasse umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellung zur sortenreinen Bereitstellung der unterschiedlichen Typen an Biomasse. Im ersten Bereich sind mindestens eine Zerkleinerungseinheit und ein Mischer für die unterschiedlichen Biomassen vorgesehen. Die Zerkleinerungseinheit ist notwendig, um die Biomasse auf eine erforderliche Partikelgröße, bzw. einen Bereich der für den Prozess nutzbaren Partikelgrößen der Biomassen zu erzeugen. The first area for the provision, crushing and mixing of at least one type of biomass comprises a multitude of acceptance and storage positions for the unmixed provision of the different types of biomass. In the first area, at least one comminution unit and a mixer for the different biomasses are provided. The comminution unit is necessary in order to produce the biomass to a required particle size or a range of the process-usable particle sizes of the biomass.
Der zweite Bereich besitzt einen Mischbehälter, in dem die zerkleinerte und gemischte Biomasse eingefüllt wird. In den Mischbehälter wird die zerkleinerte und gemischte Biomasse ferner über eine Leitung mit Prozesswasser versetzt. Über eine dritte Leitung, welche in der zweiten Leitung für das Prozesswasser mündet, kann dem Prozesswasser ein für den Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung erforderlicher Katalysator zugesetzt werden. Das Prozesswasser und der Katalysator werden zusammen über einen Mischer geführt. Im Mischbehälter ist ein über einen Motor betriebenes Rührwerk vorgesehen, um für eine gute Durchmischung der Biomasse mit dem Prozesswasser und dem Katalysator zu sorgen. Hinzu kommt, dass man mittels des Rührwerks eine Absetzung der Biomasse am Boden des Mischbehälters vermeidet. Durch die zugegebene Menge an Prozesswasser zu der gemischten und zerkleinerten Biomasse kann man somit den Anteil der Trockensubstanz an dem Reaktionsprozess, welcher nachgeschaltet in mindestens einem der Reaktoren abläuft, einstellen. In den Mischbehälter stellt man einen Trockensubstanzanteil von 20% bis 60% ein. Wie groß der Anteil der Trockensubstanz ist, richtet sich im Wesentlichen nach dem in der zerkleinerten und gemischten Biomasse vorhandenen Anteil an den verschiedenen Typen und den somit sich ergebenden Reaktionsprozessen in den nachgeschalteten Reaktoren. The second area has a mixing tank in which the comminuted and mixed biomass is filled. In the mixing vessel, the comminuted and mixed biomass is further added via a line with process water. Via a third line, which opens in the second line for the process water, a catalyst required for the reaction process of the hydrothermal carbonization can be added to the process water. The process water and the catalyst are fed together via a mixer. An agitator operated by a motor is provided in the mixing vessel in order to ensure good mixing of the biomass with the process water and the catalyst. In addition, it is avoided by means of the agitator settling of the biomass at the bottom of the mixing vessel. By the added amount of process water to the mixed and comminuted biomass can thus adjust the proportion of dry matter in the reaction process, which takes place downstream in at least one of the reactors. In the mixing container If you set a dry matter content of 20% to 60%. The proportion of the dry substance depends essentially on the fraction of the various types present in the comminuted and mixed biomass and the resulting reaction processes in the downstream reactors.
Vom zweiten Bereich gelangt die mit Prozesswasser und Katalysator versetzte Biomasse über eine dritte Leitung in den dritten Bereich, in dem der Reaktionsprozess durchgeführt wird. In der Leitung ist eine Pumpe vorgesehen, um somit die Befüllrate des mindestens einen Reaktors im dritten Bereich einstellen zu können. Im vierten Bereich ist zur weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte ein Auffangbehälter zur Aufnahme der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen Reaktor vorgesehen, aus dem die Reaktionsprodukte entnommen werden. Die Reaktionsprodukte werden erst dann aus dem anfänglich aktiven Reaktor entnommen, nach dem in diesem Reaktor der Reaktionsprozess abgeschlossen ist. Der Auffangbehälter besitzt ebenfalls ein über einen Motor betriebenes Rührwerk. Über eine mit einer Pumpe versehene Leitung werden die Reaktionsprodukte einer Entwässerungseinrichtung und einem nachgeschalteten Trockner zugeführt. From the second area, the biomass mixed with process water and catalyst reaches the third area via a third line, in which the reaction process is carried out. In the line, a pump is provided so as to be able to adjust the filling rate of the at least one reactor in the third range. In the fourth region, a collecting vessel for receiving the reaction products from the at least one reactor is provided for further processing of the reaction products, from which the reaction products are removed. The reaction products are only then removed from the initially active reactor, after which the reaction process is completed in this reactor. The collecting container also has a motor operated agitator. Via a pumped line, the reaction products are fed to a dehydrator and a downstream dryer.
Aus der Entwässerungseinrichtung führt eine Leitung zu einem Auffangbehälter für das in der Entwässerungseinrichtung gewonnene Prozesswasser. Das Prozesswasser wird über eine mit einer Pumpe versehenen Leitung in den zweiten Bereich zurückgeführt. Somit kann das Prozesswasser wiederum in den Reaktionskreislauf eingeführt werden. Das Prozesswasser wird somit der gemischten und zerkleinerten Biomasse in den im zweiten Bereich vorgesehenen Mischbehälter zugeführt. Das Reaktionsprodukt wird nach dem Trocknungsprozess aus dem Trockner entnommen und einem Sammelbehälter zugeführt. Von dem Sammelbehälter aus kann eine Verpackung, bzw. ein Abtransport organisiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein fünfter Bereich vorgesehen sein. Dem fünften Bereich kann zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen aktiven Reaktor direkt zugeführt werden. Die Reaktionsprodukte werden, wie bereits oben erwähnt, nur dann dem mindestens einen aktiven Reaktor entnommen, wenn in diesem der Reaktionsprozess vollkommen abgeschlossen worden ist. Diese Reaktionsprodukte, welche dem fünften Bereich zugeführt werden, haben einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In dem fünften Bereich wird den Reaktionsprodukten Kohlendioxyd zugesetzt. Das Kohlendioxyd stammt z. B. aus der Kohleverbrennung eines fossilen Kraftwerks. Jeder Verbrennungsprozess, bei dem Kohlendioxyd entsteht, kann als Kohlendioxydquelle verwendet werden. Kohlendioxyd kann somit dem fünften Bereich der Anlage zugeführt werden und ist somit in die Herstellung von Synthesegas eingebunden. From the dewatering device, a line leads to a collecting container for the process water obtained in the dewatering device. The process water is returned to the second area via a line provided with a pump. Thus, the process water can in turn be introduced into the reaction cycle. The process water is thus fed to the mixed and comminuted biomass in the mixing container provided in the second area. The reaction product is removed from the dryer after the drying process and fed to a collecting container. From the collection of packaging or removal can be organized. According to a further embodiment of the invention, a fifth region may be provided. The fifth area can be at least part of the Reaction products are fed directly from the at least one active reactor. The reaction products are, as already mentioned above, only taken from the at least one active reactor, if in this the reaction process has been completely completed. These reaction products, which are supplied to the fifth region, have a dry matter content of about 10%. In the fifth zone, carbon dioxide is added to the reaction products. The carbon dioxide comes z. B. from the coal combustion of a fossil power plant. Any combustion process that produces carbon dioxide can be used as a carbon dioxide source. Carbon dioxide can thus be supplied to the fifth region of the plant and is thus involved in the production of synthesis gas.
Die Anlage ist im ersten Bereich, im zweiten Bereich, im dritten Bereich, im vierten Bereich und im fünften Bereich eine Vielzahl von steuerbaren Zwei- Wege-Ventilen und Drei-Wege-Ventilen, wodurch ein Materialfluss innerhalb der Anlage über eine zentrale Programmsteuerung geregelt, bzw. eingestellt werden kann. The plant is in the first area, in the second area, in the third area, in the fourth area and in the fifth area a variety of controllable two-way valves and three-way valves, thereby controlling a material flow within the plant via a central program control, or can be adjusted.
Die Anlage kann zur Herstellung von Kohle und/oder Synthesegas als Reaktionsprodukt verwendet werden. Dabei ist es durch geeignete Programmsteuerung möglich, das Reaktionsprodukt derart auf die Bedürfnisse eines Abnehmers einzustellen, dass der Brennstoff bei der Verbrennung eine optimale Leistung darstellt. Die Einstellung und zusätzlichen Elemente aus der Kohle, welche im Brennstoff enthalten sind, lässt sich durch geeignete Auswahl der Ausgangsprodukte der verschiedenen Biomassetypen am Reaktionsprozess einstellen. The plant can be used to produce coal and / or synthesis gas as a reaction product. It is possible by appropriate program control to adjust the reaction product to the needs of a customer so that the fuel is an optimal performance during combustion. The setting and additional elements of the coal contained in the fuel can be adjusted to the reaction process by suitable selection of the starting products of the various biomass types.
Das Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse mittels des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: Zunächst wird die Biomasse unterschiedlichen Typs in einem ersten Bereich bereitgestellt. Für die Bereitstellung der Biomasse können verschieden Behälter, Silos oder Ablageplätze zur Verfügung gestellt werden. In diesen Ablageplätzen, bzw. Silos wird die Biomasse nach Typen getrennt gelagert. In dem ersten Bereich wird nun die Biomasse entsprechend der gewünschten Zusammensetzung für den Reaktionsprozess aus den unterschiedlichen Lagerplätzen entnommen. Die Biomasse wird einer Zerkleinerung und Mischung zugeführt, und letztlich in einem zweiten Bereich der Anlage überführt. Im zweiten Bereich wird die gemischte und zerkleinerte Biomasse mit Prozesswasser und einem Katalysator versetzt, so dass ein für den Reaktionsprozess erforderlicher Gehalt an Biomasse-Trockensubstanz eingestellt wird. In einem dritten Bereich sind mindestens drei Reaktoren vorgesehen. Um einen kontinuierlichen Prozess für die Erzeugung von Brennstoff, bzw. kohlenstoffhaltigen Reaktionsprodukten zu erzeugen, ist das Verfahren derart gestaltet, dass mindestens ein Reaktor der im dritten Bereich vorgesehenen Reaktoren mit der Biomasse gefüllt wird, die mit Prozesswasser und Katalysator versetzt ist. In mindestens einem weiteren Reaktor, welcher als aktiver Reaktor bezeichnet wird, läuft gerade der Reaktionsprozess ab, in dem die Biomasse in ein kohlenstoffhaltiges Reaktionsprodukt umgewandelt wird. Parallel zur Befüllung des mindestens einen Reaktors und zu dem gerade aktiven Reaktor, in dem der Reaktionsprozess abläuft, wird mindestens ein weiterer Reaktor entleert. Dieser Reaktor, welcher entleert wird, ist derjenige Reaktor, der zuvor der aktive Reaktor war und in dem der Reaktionsprozess vollständig abgeschlossen ist. Die Reaktionsprodukte, welche dem mindestens einen Reaktor entnommen werden, werden einem vierten Bereich zugeführt. In dem vierten Bereich erfolgen die Entwässerung und die Trocknung der aus dem mindestens einen Reaktor des dritten Bereichs entnommenen Reaktionsprodukte. The process for the production of carbonaceous products from biomass by means of the reaction process of the hydrothermal carbonization is characterized by the following steps: First, the biomass of different types is provided in a first region. For the provision of the biomass, various containers, silos or Storage spaces are provided. In these storage areas or silos, the biomass is stored separately by type. In the first area, the biomass is now taken from the different storage locations according to the desired composition for the reaction process. The biomass is fed to a crushing and mixing, and ultimately transferred to a second area of the plant. In the second area, the mixed and comminuted biomass is mixed with process water and a catalyst, so that a required for the reaction process content of biomass dry matter is adjusted. In a third area at least three reactors are provided. In order to produce a continuous process for the production of fuel or carbon-containing reaction products, the process is designed such that at least one reactor of the reactors provided in the third region is filled with the biomass, which is mixed with process water and catalyst. In at least one further reactor, which is referred to as an active reactor, is just starting the reaction process in which the biomass is converted into a carbon-containing reaction product. Parallel to the filling of the at least one reactor and to the currently active reactor in which the reaction process takes place, at least one further reactor is emptied. This reactor, which is being emptied, is the reactor that was previously the active reactor and in which the reaction process is complete. The reaction products which are taken from the at least one reactor are fed to a fourth region. In the fourth area, dehydration and drying of the reaction products withdrawn from the at least one reactor of the third area occur.
Die dem Reaktor des dritten Bereichs entnommenen Reaktionsprodukte besitzen einen Anteil von Trockensubstanz von ca. 1 0%. Bei der nachgeschalteten Entwässerung im vierten Bereich wird ein Trockensubstanzanteil von ca. 50% eingestellt. Bei der weiteren Trocknung der Reaktionsprodukte wird letztendlich ein Trockensubstanzanteil von ca. 90% erzielt. The reaction products taken from the reactor of the third range have a dry matter content of about 10%. In the downstream dewatering in the fourth range, a dry matter content of about 50% is set. For further drying The reaction products ultimately a dry matter content of about 90% is achieved.
Um einen gut ablaufenden Reaktionsprozess in dem mindestens einen Reaktor des dritten Bereichs zu erzielen, wird die Biomasse ständig über einen Wärmetauscher umgepumpt. Nach Abschluss des Reaktionsprozesses in dem mindestens einen aktiven Reaktor wird die Biomasse aus dem Reaktor entleert und dabei über einen dritten Wärmetauscher und eine Entspannungsvorrichtung dem vierten Bereich zugeführt. In order to achieve a well-proceeding reaction process in the at least one reactor of the third range, the biomass is constantly circulated via a heat exchanger. After completion of the reaction process in the at least one active reactor, the biomass is discharged from the reactor and thereby fed via a third heat exchanger and a relaxation device the fourth area.
Wie bereits oben erwähnt, kann in der Anlage ebenfalls ein fünfter Bereich vorgesehen sein, in dem zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem aktiven Reaktor nach Abschluss des Reaktionsprozesses zugeführt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass sämtliche aus dem aktiven Reaktor abgezogenen Reaktionsprodukte dem fünften Bereich zugeführt werden. In dem fünften Bereich wird Synthesegas erzeugt. Über eine Programmsteuerung wird der Materialfluss innerhalb der Anlage zur Durchführung des Verfahrens gesteuert. As already mentioned above, a fifth region can also be provided in the system in which at least part of the reaction products can be supplied from the active reactor after completion of the reaction process. It is also possible that all of the reaction products withdrawn from the active reactor are fed to the fifth region. Synthesis gas is generated in the fifth area. A program control controls the material flow within the system for carrying out the method.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Brennstoff hergestellt werden, der kohlenstoffhaltig ist. Der Brennstoff kann zum einen Kohle sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Brennstoff Synthesegas sein. With the method according to the invention, a fuel can be produced, which is carbonaceous. The fuel can be a coal. According to another embodiment of the invention, the fuel may be synthesis gas.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen FIG. 1 shows a schematic representation of the invention
Anlage zur Durchführung der hydrothermalen Karbonisierung. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren  Plant for carrying out hydrothermal carbonation. Figure 2 shows a schematic representation of another
Ausführungsform zur Durchführung des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung. Embodiment for carrying out the reaction process of the hydrothermal carbonization. FIG. 3 shows a further embodiment of the plant for carrying out the reaction process of the hydrothermal carbonization.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Bereichs der FIG. 4 shows a schematic representation of the first region of FIG
Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, in dem die für den Reaktionsprozess notwendigen unterschiedlichen Biomassen zerkleinert und gemischt werden können.  Plant for hydrothermal carbonization, in which the different biomass required for the reaction process can be comminuted and mixed.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des zweiten Bereichs der FIG. 5 shows a schematic representation of the second region of FIG
Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, bei der die zerkleinerten und gemischten Biomassen mit Prozesswasser und Katalysator versetzt werden, bevor diese dem Reaktionsprozess zugeführt werden.  Hydrothermal carbonation plant in which the comminuted and mixed biomass are mixed with process water and catalyst before they are sent to the reaction process.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des dritten Bereichs, bei der mindestens drei Reaktoren vorgesehen sind, die über verschiedene Leitungen miteinander verbunden sind. Figure 6 shows a schematic representation of the third area, in which at least three reactors are provided, which are connected to each other via different lines.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung der Elemente des vierten Figure 7 shows a schematic representation of the elements of the fourth
Bereichs der Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung, in der letztendlich die Reaktionsprodukte für den weiteren Verbrauch bearbeitet werden.  Area of the hydrothermal carbonation plant, where finally the reaction products are processed for further consumption.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Reaktors in FIG. 8 shows a schematic representation of a reactor in FIG
Verbindung mit einem zugeordneten Wärmetauscher.  Connection with an associated heat exchanger.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur oder für die Einordung der Figur in den Kontext anderer Figuren erforderlich sind. For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure or for the arrangement of the figure in the context of other figures.
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung aus einem ersten Bereich 100, einem zweiten Bereich 200, einem dritten Bereich 300 und einem vierten Bereich 400 ausgebildet. Der erste Bereich 100, der zweite Bereich 200, der dritte Bereich 300 und der vierte Bereich 400 sind mittels einer gemeinsamen Programmsteuerung 10 verbunden. Im ersten Bereich 100 erfolgt das Zusammenstellen und Mischen der verschiedenen Biomassen. Vom ersten Bereich 100 gelangen die so gemischten und zerkleinerten Biomassen in den zweiten Bereich 200, in dem ein Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomassen durchgeführt wird. Den zerkleinerten und gemischten Biomassen wird Prozesswasser PW zugesetzt. Von dem zweiten Bereich 200 gelangen so die mit Prozesswasser PW versetzten Biomassen in den Reaktorbereich, welcher als dritter Bereich bezeichnet wird. Im dritten Bereich läuft der Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung ab. Nachdem der Reaktionsprozess abgeschlossen ist, wird das fertige Reaktionsprodukt dem vierten Bereich zugeführt, in dem eine Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Prozesses der hydrothermalen Karbonisierung durchgeführt wird. In dem vierten Bereich wird Prozesswasser PW gewonnen, welches letztendlich wieder in den zweiten Bereich zur erneuten Verwendung zurückgeführt wird. Figure 1 shows the schematic structure of the plant 1 for hydrothermal carbonization. In the embodiment shown in Figure 1, the plant is 1 for hydrothermal carbonization of a first region 100, a second region 200, a third region 300 and a fourth region 400 formed. The first area 100, the second area 200, the third area 300 and the fourth area 400 are connected by means of a common program control 10. In the first area 100, the assembly and mixing of the different biomasses takes place. From the first region 100, the thus mixed and comminuted biomasses reach the second region 200, in which a processing and preparation of the mixed biomasses is carried out. Process water PW is added to the crushed and mixed biomasses. From the second region 200, the biomass mixed with process water PW reaches the reactor region, which is referred to as the third region. In the third area, the reaction process of hydrothermal carbonation takes place. After the reaction process is completed, the finished reaction product is supplied to the fourth area where processing of the reaction products of the hydrothermal carbonization process is performed. In the fourth area, process water PW is recovered, which is ultimately returned to the second area for reuse.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse. Hier ist der vierte Bereich gegen einen fünften Bereich 500 ausgetauscht. Die Reaktionsprodukte aus dem dritten Bereich, welche demjenigen Reaktor entnommen werden, der zuvor der aktive Reaktor war und in dem nun der Reaktionsprozess vollständig abgeschlossen ist, werden direkt diesem fünften Bereich zugeführt. Diese Reaktionsprodukte besitzen einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In dem fünften Bereich 500 wird ein Reaktionsprozess durchgeführt, in dem Synthesegas erzeugt wird. Zur Erzeugung von dem Synthesegas wird im fünften Bereich Kohlendioxyd C02 zugeführt. Das zugeführte Kohlendioxyd kann z. B. aus einer Kohlendioxydquelle 15 stammen. Eine Kohlendioxydquelle 15 ist z. B. ein fossiles Kraftwert, o. ä. Somit kann direkt das von dem fossilen Kraftwerk entstandene und gebildete Kohlendioxyd dem Prozess zur Synthesegasgewinnung im fünften Bereich 500 der Anlage 1 zugeführt werden. FIG. 2 shows a further embodiment of the plant 1 for the hydrothermal carbonization of biomass. Here, the fourth area is exchanged for a fifth area 500. The reaction products from the third region, which are taken from the reactor which was previously the active reactor and in which now the reaction process is completely completed, are fed directly to this fifth region. These reaction products have a dry matter content of about 10%. In the fifth region 500, a reaction process is performed in which synthesis gas is generated. For the production of the synthesis gas carbon dioxide C0 2 is supplied in the fifth area. The supplied carbon dioxide may, for. B. originate from a carbon dioxide source 15. A carbon dioxide source 15 is z. B. a fossil power value, o. Ä. Thus, directly from the fossil power plant formed and formed carbon dioxide to the process for Synthesis gas extraction in the fifth region 500 of Appendix 1 are supplied.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier ist zusätzlich zum vierten Bereich 400 der fünfte Bereich 500 vorgesehen. Ein Teil der fertigen Reaktionsprodukte wird somit aus dem dritten Bereich dem vierten Bereich 400 zugeführt. Im vierten Bereich erfolgt somit die bereits in der Beschreibung zu Figur 1 erwähnte Entwässerung und Trocknung der Reaktionsprodukte. Das somit gewonnene Prozesswasser wird vom vierten Bereich 400 wieder dem zweiten Bereich 200 zugeführt. Ein anderer Teil der Reaktionsprodukte aus dem dritten Bereich 300 kann dem fünften Bereich 500 zugeführt werden, in dem letztendlich unter Hinzufügung von Kohlendioxyd aus einer Kohlendioxydquelle 15 Synthesegas erzeugt wird. FIG. 3 shows a further embodiment of the invention. Here, in addition to the fourth area 400, the fifth area 500 is provided. A part of the finished reaction products is thus supplied from the third region to the fourth region 400. In the fourth area, the dewatering and drying of the reaction products already mentioned in the description of FIG. 1 thus takes place. The thus obtained process water is supplied from the fourth area 400 again to the second area 200. Another portion of the reaction products from the third region 300 may be supplied to the fifth region 500 where synthesis gas is ultimately generated with the addition of carbon dioxide from a carbon dioxide source 15.
Analog zur Beschreibung der Figur 1 ist ebenfalls den Ausführungsformen der in den Figuren 2 und 3 erwähnten Anlagen eine Programmsteuerung 10 zugeordnet, über die der Materialfluss in den verschiedensten Ausführungsformen der Anlage 1 gesteuert und geregelt werden kann. Analogous to the description of FIG. 1, the embodiments of the systems mentioned in FIGS. 2 and 3 are also assigned a program control 10 by means of which the material flow in the most varied embodiments of the system 1 can be controlled and regulated.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Bereichs 100 der Anlage 1 zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomassen. Der erste Bereich umfasst eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen 12 ; 122, 12n für die unterschiedlichen Typen von Biomasse 5 ; 52, 5n. Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des Bereichs 100 stellt lediglich eine mögliche Form der Ausgestaltung dar und soll nicht als eine Beschränkung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass je nach Kundenanforderung der erste Bereich 100 gestaltet werden kann. Die Anzahl der Annahme- und Lagerstellen 12 ; 122, 12n, richtet sich nach den unterschiedlichen Typen von Biomasse, die in der Anlage 1 verarbeitet werden sollen. Ebenso sind die Anzahl der Zerkleinerungseinheiten 13 vom Typ der Biomasse abhängig, die mit der Anlage 1 verarbeitet werden soll. Nach der entsprechenden Zerkleinerung der Biomassen werden diese einem Mischer 14 zugeführt, in dem die gemischte Biomasse 5N für den weiteren Reaktionsprozess zur Verfügung gestellt wird. FIG. 4 shows a schematic representation of the first region 100 of the plant 1 for the hydrothermal carbonization of biomass. The first area comprises a plurality of acceptance and storage locations 12 ; 12 2 , 12 n for the different types of biomass 5 ; 5 2 , 5 n . The embodiment of the region 100 shown in FIG. 4 represents only one possible form of embodiment and should not be construed as a limitation. It is obvious to a person skilled in the art that the first area 100 can be designed according to the customer's requirement. The number of acceptance and storage locations 12 ; 12 2 , 12 n , depends on the different types of biomass that are to be processed in Appendix 1. Likewise, the number of comminution units 13 depends on the type of biomass that is to be processed with the system 1. After the appropriate comminution of the biomass these become a mixer 14 supplied, in which the mixed biomass 5N is provided for the further reaction process.
Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform des ersten Bereichs 100 ist eine erste Zerkleinerungseinheit 13 und eine zweite Zerkleinerungseinheit 132 vorgesehen. Die erste Zerkleinerungseinheit 13i ist als Brecher ausgebildet. Die zweite Zerkleinerungseinheit 132 ist als Hammermühle ausgebildet. Der ersten Zerkleinerungseinheit 13 werden folglich große Stücke an Biomasse zugeführt, welche noch einer starken Zerkleinerung bedürfen, bevor diese dem Mischer zugeführt werden. Die zweite Zerkleinerungseinheit 132 ist als Hammermühle ausgebildet und kann somit bereits zerkleinerte Teile von Biomasse, wie z. B. Strohabfälle, Grasschnitt, Rindenabfälle, Holzschnitzel, etc. weiter zerkleinern und diese direkt dem Mischer 14 zuführen. Ebenso ist in der Ausführungsform der Figur 4 eine Annahme- und Lagerstelle 123 für bereits flüssige Biomasse vorhanden. Diese flüssige Biomasse kann z. B. Klärschlamm sein. Die mit der ersten Zerkleinerungseinheit 13 zerkleinerte Biomasse wird somit einer Zuführleitung der flüssigen Biomasse aus der Annahme- und Lagerstelle 123 zugeführt. Somit wird die aus der ersten Zerkleinerungseinheit 13i kommende Biomasse bereits mit einer flüssigen Biomasse versetzt, bevor diese in den Mischer 14 gelangt. Von dem Mischer 14 gelangt die Biomasse über eine Leitung 1 1 1 in den zweiten Bereich 200. Der zweite Bereich 200 der Anlage 1 umfasst einen Mischbehälter 21 . Im Mischbehälter 21 ist ein über einen Motor 221 angetriebener Rührer 220 vorgesehen. In den Mischbehälter 21 gelangt über die Leitung 1 1 1 die gemischte Biomasse 5N. Parallel dazu wird dem Mischbehälter 21 über eine Leitung 21 1 Prozesswasser PW zugeführt. In der Leitung 21 1 für das Prozesswasser PW ist ein Mischer 214 eingefügt. Bevor das Prozesswasser PW über die Leitung 21 1 in den Mischer gelangt, mündet in die Leitung 21 1 eine Leitung 212, die in das Prozesswasser einen Katalysator aus einem Tank 213 zuführt. Der Katalysator kann z. B. Ameisensäure, Zitronensäure oder Schwefelsäure sein. Nachdem im Mischbehälter 21 die gemischte Biomasse 5N und das Prozesswasser PW ausreichend vermischt sind, wird die so erzielte Mischung, welche einen Trockensubstanzanteil von 20% bis 60% aufweist, über eine Leitung 222, welche mit einer Pumpe 30 versehen ist, dem dritten Bereich 300 zugeführt. In the embodiment of the first region 100 shown in FIG. 4, a first comminution unit 13 and a second comminution unit 13 2 are provided. The first crushing unit 13i is designed as a crusher. The second crushing unit 13 2 is designed as a hammer mill. The first crushing unit 13 are thus supplied large pieces of biomass, which still require a strong crushing before they are fed to the mixer. The second crushing unit 13 2 is designed as a hammer mill and thus can already shredded parts of biomass, such. B. Strohabfälle, grass clippings, bark waste, wood chips, etc. continue to shred and feed them directly to the mixer 14. Likewise, in the embodiment of Figure 4 an acceptance and storage point 12 3 for already liquid biomass is present. This liquid biomass can z. B. sewage sludge. The biomass comminuted with the first comminuting unit 13 is thus supplied to a feed line of the liquid biomass from the receiving and storing point 12 3 . Thus, the biomass coming from the first crushing unit 13i is already mixed with a liquid biomass before it reaches the mixer 14. From the mixer 14, the biomass passes via a line 1 1 1 in the second area 200. The second area 200 of the system 1 comprises a mixing container 21st In the mixing vessel 21, a stirrer 220 driven by a motor 221 is provided. In the mixing vessel 21 passes through the line 1 1 1, the mixed biomass 5N. In parallel, the process water PW is supplied to the mixing vessel 21 via a line 21 1. In line 21 1 for the process water PW, a mixer 214 is inserted. Before the process water PW passes via the line 21 1 in the mixer, opens into the line 21 1, a line 212 which feeds a catalyst from a tank 213 in the process water. The catalyst may, for. For example, formic acid, citric acid or sulfuric acid. After the mixed biomass 5N and the process water PW are sufficiently mixed in the mixing vessel 21, the so achieved mixture, which has a dry matter content of 20% to 60%, via a line 222, which is provided with a pump 30, the third region 300 is supplied.
In den in Figur 5 gezeigten Leitungen ist eine Vielzahl von Zwei-Wege- Ventilen 32 vorgesehen. Diese Zwei-Wege-Ventile 32 sind mit der Programmsteuerung 10 verbunden. Somit ist es möglich, durch gezielte Steuerung der Zwei-Wege-Ventile den Materialfluss gezielt zu steuern und somit z. B. den Trockensubstanzanteil im Mischbehälter 21 gezielt einzustellen. Die Größe des Trockensubstanzanteils richtet sich im Wesentlichen nach den nachgeschalteten Prozessbedingungen im dritten Bereich. In the lines shown in Figure 5, a plurality of two-way valves 32 is provided. These two-way valves 32 are connected to the program controller 10. Thus, it is possible to selectively control the material flow through targeted control of the two-way valves and thus z. B. to set the dry matter content in the mixing container 21 targeted. The size of the dry matter content depends essentially on the downstream process conditions in the third range.
Der Aufbau des dritten Bereichs 300 ist in Figur 6 schematisch dargestellt. Der dritte Bereich 300 umfasst mindestens drei Reaktoren 301 . Jeder der Reaktoren ist mit einer Überdruckleitung 302 versehen, die in einem steuerbaren Zwei-Wege-Ventil 32 endet. Über dieses steuerbare Zwei-Wege- Ventil 32 kann somit der Druck im Inneren des Reaktors auf ein vordefiniertes Niveau eingestellt werden. Ebenso ist es möglich, den Druck abzulassen, falls im Innern des mindestens einen Reaktors 301 der Druck über ein vordefiniertes Niveau ansteigt. Im dritten Bereich 300 der Anlage 1 müssen mindestens drei Reaktoren 301 vorhanden sein, damit eine kontinuierliche Produktion der Reaktionsprodukte des Prozesses der hydrothermalen Karbonisierung gewährleistet ist. Mindestens ein Reaktor 301 der Reaktoren ist dabei ein aktiver Reaktor 301 A. Die Bezeichnung„aktiver Reaktor" bedeutet, dass in diesem Reaktor 301 , der Prozess der hydrothermalen Karbonisierung abläuft und noch nicht abgeschlossen ist. The structure of the third region 300 is shown schematically in FIG. The third region 300 comprises at least three reactors 301. Each of the reactors is provided with a positive pressure line 302 which terminates in a controllable two-way valve 32. By means of this controllable two-way valve 32, the pressure inside the reactor can thus be adjusted to a predefined level. It is also possible to release the pressure if, in the interior of the at least one reactor 301, the pressure rises above a predefined level. In the third area 300 of Appendix 1, at least three reactors 301 must be present to ensure continuous production of the reaction products of the hydrothermal carbonation process. At least one reactor 301 of the reactors is an active reactor 301 A. The term "active reactor" means that in this reactor 301, the process of hydrothermal carbonization takes place and is not yet completed.
Bei mindestens einem anderen Reaktor 301 der mindestens drei Reaktoren wird Biomasse über eine Leitung 31 1 in den Reaktor 301 eingefüllt. Dieser Reaktor 301 wird als füllbarer Reaktor 301 F bezeichnet. Bei der in Figur 6 gezeigten schematischen Darstellung des dritten Bereichs 300 der Anlage 1 sind zwei füllbare Reaktoren 301 F vorgesehen. Die füllbaren Reaktoren 301 F werden über die Leitung 31 1 mit der mit Prozesswasser und Katalysator versetzten Biomasse befüllt. In der Leitung 31 1 ist ein erster Wärmetauscher 310 eingebracht. Ferner verbindet die Leitung 31 1 alle Reaktoren 301 des dritten Bereichs 300. Über ein steuerbares Drei-Wege-Ventil 33 kann somit die Leitung 31 1 in Richtung des mindestens einen füllbaren Reaktors 300F freigeschaltet werden, damit der Reaktor 301 F mit Biomasse, Prozesswasser und Katalysator befüllt werden kann. Ferner ist ein zweites Leitungssystem 321 vorgesehen, dass ebenfalls jeden Reaktor 301 des dritten Bereichs 300 miteinander verbindet. Die zweite Leitung 321 ist als Ringleitung ausgebildet und ist ebenfalls über einen zweiten Wärmetauscher 320 geführt. Ferner ist in der Leitung 321 eine Pumpe 30 vorgesehen, mit der die Biomasse aus dem mindestens einen aktiven Reaktor 301 A ständig über den zweiten Wärmetauscher 320 umgepumpt wird. Durch dieses Umpumpen erreicht man eine ständige Durchmischung der Biomasse im aktiven Reaktor 301 A. In Innern eines jeden Reaktors 301 ist mindestens ein Rührer 350 vorgesehen, der zusätzlich für eine Durchmischung und Umwälzung der Biomasse 5-i , 52, 5n dient. Der Rührer 350 ist dabei bevorzugt im unteren Bereich des Reaktors 301 angeordnet. In der als Ringleitung ausgebildeten zweiten Leitung 321 sind mehrere Drei-Wege- Ventile 33 und Zwei-Wege-Ventile 32 vorgesehen, um somit den Materialfluss der gerade im aktiven Reaktor 301 A reagierenden Biomasse über die Ringleitung 321 und dem Wärmetauscher umzupumpen. Die Zwei-Wege- Ventile 32 und die Drei-Wege-Ventile 33 werden derart gesteuert, dass die zweite Leitung 321 mit dem mindestens einen aktiven Reaktor 301 A einen offenen Ring bildet, so dass das Umpumpen der Biomasse während des Reaktionsprozesses im aktiven Reaktor 301 A möglich ist. In at least one other reactor 301 of the at least three reactors biomass is introduced via a line 31 1 in the reactor 301. This reactor 301 is referred to as fillable reactor 301 F. In the in Figure 6 shown schematic representation of the third area 300 of Appendix 1, two fillable reactors 301 F are provided. The fillable reactors 301 F are filled via line 31 1 with the mixed with process water and catalyst biomass. In line 31 1, a first heat exchanger 310 is introduced. Furthermore, the line 31 1 connects all the reactors 301 of the third area 300. Via a controllable three-way valve 33, the line 31 1 can thus be disconnected in the direction of the at least one fillable reactor 300F so that the reactor 301F can be provided with biomass, process water and Catalyst can be filled. Furthermore, a second line system 321 is provided, which likewise connects each reactor 301 of the third area 300 to one another. The second line 321 is designed as a ring line and is also guided via a second heat exchanger 320. Furthermore, a pump 30 is provided in the line 321, with which the biomass from the at least one active reactor 301 A is constantly pumped through the second heat exchanger 320. By this pumping one reaches a constant mixing of the biomass in the active reactor 301 A. In the interior of each reactor 301, at least one stirrer 350 is provided, which additionally serves for thorough mixing and circulation of the biomass 5-i, 5 2 , 5 n . The stirrer 350 is preferably arranged in the lower region of the reactor 301. In the designed as a ring line second line 321 a plurality of three-way valves 33 and two-way valves 32 are provided so as to circulate the material flow of just reacting in the active reactor 301 A biomass via the loop 321 and the heat exchanger. The two-way valves 32 and the three-way valves 33 are controlled such that the second line 321 with the at least one active reactor 301 A forms an open ring, so that the pumping of the biomass during the reaction process in the active reactor 301 A is possible.
Mindestens ein weiterer Reaktor 301 der Reaktoren im dritten Bereich 300 ist ein gerade leerbarer Reaktor 301 L. Dieser gerade leerbare Reaktor 301 L war zuvor der aktive Reaktor 301 A. nachdem der Reaktionsprozess im aktiven Reaktor 301 A abgeschlossen ist, können die Reaktionsprodukte aus dem Reaktor entnommen werden. Der aktive Reaktor 301 A wird dann zum leerbaren Reaktor 301 L. Jeder der Reaktoren 301 ist mit einer dritten Leitung 321 verbunden, die über einen dritten Wärmetauscher 320 geführt ist. In der dritten Leitung 331 sind ebenfalls eine Vielzahl von Zwei-Wege-Ventilen 32 und Drei-Wege-Ventilen 33 vorgesehen, um somit gesteuert den leerbaren Reaktor 301 L mit der dritten Leitung 331 zu verbinden. Das aus dem leerbaren Reaktor 301 L abgezogene Reaktionsprodukt wird mittels der dritten Leitung 331 über eine Entspannungseinrichtung 340 geführt, so dass die Reaktionsprodukte im Wesentlichen auf ein Umgebungsdruckniveau gebracht werden. Von der Entspannungseinrichtung 340 gelangen die Reaktionsprodukte in den vierten Bereich 400 und/oder in den fünften Bereich 500, in dem, wie bereits erwähnt, Synthesegas hergestellt werden kann. Für die weitere Beschreibung der Erfindung wird auf den fünften Bereich 500 verzichtet, in dem Synthesegas aus den Reaktionsprodukten in Verbindung mit Kohlendioxyd hergestellt werden kann. Bei der Beschreibung der gegenwärtigen Erfindung gelangt nun, wie in Figur 7 gezeigt, das Reaktionsprodukt über die Leitung 331 in den vierten Bereich und wird dort in einen Auffangbehälter 41 verbracht. Im Auffangbehälter 41 ist ein Rührwerk 420, das mit einem Motor 421 angetrieben wird, angeordnet. Über eine Leitung 41 1 , in der eine Pumpe und mindestens ein steuerbares Zwei-Wege- Ventil 32 vorgesehen sind, wird das Reaktionsprodukt in eine Entwässerungseinrichtung verbracht. Die über die Leitung 331 zugeführten Reaktionsprodukte haben einen Trockensubstanzanteil von ca. 10%. In der Entwässerungseinrichtung 430 wird der Trockensubstanzanteil auf ca. 50% erhöht. Das aus den Reaktionsprodukten gewonnene Prozesswasser PW gelangt in einen Auffangbehälter 436. Sollte das Niveau im Auffangbehälter 436 zu hoch werden, wird das überschüssige Prozesswasser PW über einen Überlauf 437 an die Umgebung abgegeben. Über die Leitung 31 1 , welche mit einer Pumpe 30 und einem Zwei-Wege-Ventil 32 versehen ist, wird das Prozesswasser PW in den zweiten Bereich 200 der Anlage 1 zurückgeführt. Von der Entwässerungseinrichtung 430 gelangt das Reaktionsprodukt in einen Trockner 432. Der Trockner wird über einen Motor 433 angetrieben. Im Trockner 432 wird der Trockensubstanzanteil der Reaktionsprodukte auf ca. 90% erhöht. Von dem Trockner 432 gelangt das getrocknete Reaktionsprodukt in einen Sammelbehälter 434. Vom Sammelbehälter 434 aus kann letztendlich die Verteilung zu den Verbrauchern der mit der Anlage 1 hergestellten Reaktionsprodukte erfolgen. At least one further reactor 301 of the reactors in the third region 300 is a reactor 301L which is about to be emptied previously the active reactor 301 A. after the reaction process in the active reactor 301 A is completed, the reaction products can be removed from the reactor. The active reactor 301 A then becomes the empty reactor 301 L. Each of the reactors 301 is connected to a third line 321, which is passed through a third heat exchanger 320. In the third conduit 331, a plurality of two-way valves 32 and three-way valves 33 are also provided, thus controlled to connect the empty reactor 301 L to the third conduit 331. The reaction product withdrawn from the emptying reactor 301 L is passed via the third line 331 via an expansion device 340, so that the reaction products are brought substantially to an ambient pressure level. From the expansion device 340, the reaction products reach the fourth region 400 and / or the fifth region 500, in which, as already mentioned, synthesis gas can be produced. For the further description of the invention, the fifth region 500 is omitted, in which synthesis gas can be prepared from the reaction products in conjunction with carbon dioxide. In the description of the present invention, as shown in Figure 7, the reaction product now passes via the line 331 in the fourth area and is spent there in a collecting container 41. In the collecting container 41, a stirrer 420, which is driven by a motor 421, is arranged. Via a line 41 1, in which a pump and at least one controllable two-way valve 32 are provided, the reaction product is placed in a dewatering device. The reaction products fed in via line 331 have a dry matter content of about 10%. In the dehydrator 430, the dry matter content is increased to about 50%. The process water PW obtained from the reaction products passes into a collecting container 436. Should the level in the collecting container 436 become too high, the excess process water PW is discharged via an overflow 437 to the environment. About the line 31 1, which is provided with a pump 30 and a two-way valve 32, the Process water PW returned to the second area 200 of Appendix 1. From the dehydrator 430, the reaction product passes into a dryer 432. The dryer is driven by a motor 433. In the dryer 432, the dry matter content of the reaction products is increased to about 90%. From the dryer 432, the dried reaction product passes into a collecting container 434. From the collecting container 434, the distribution to the consumers of the reaction products prepared with the plant 1 can finally take place.
Figur 8 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung des aktiven Reaktors 301 A in Verbindung mit der Ringleitung 321 und dem zweiten Wärmetauscher 320. Während des im aktiven Reaktor 301 A ablaufenden Reaktionsprozesses, wird die gerade reagierende Biomasse mittels einer Pumpe 30 und der Ringleitung 321 ständig über den zweiten Wärmetauscher 320 umgepumpt. Somit erreicht man eine ständige Umwälzung der im aktiven Reaktor 301 A reagierenden Biomasse. Um im aktiven Reaktor 301 A den Reaktionsprozess in Gang zu setzen, wird die eingefüllte Biomasse auf eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck gebracht. Während des Umpumpens der gerade reagierenden Biomasse über die Leitung 321 wird im Wesentlichen die Temperatur und der im aktiven Reaktor 301 A herrschende Druck aufrecht erhalten. Durch das Umpumpen der gerade reagierenden Biomasse erspart man sich mechanische Bauteile, die mit einer Durchführung in den aktiven Reaktor 301 A bzw. den anderen Reaktoren 301 eingebracht werden müssen. Durch das Umpumpen der reagierenden Biomasse im aktiven Reaktor 301 A ist somit eine mögliche Leckage über die Durchführung in den aktiven Reaktor 301 A vermieden. Dadurch ergibt sich eine wesentlich höhere Produktionssicherheit mit der erfindungsgemäßen Anlage 1 . FIG. 8 shows a simplified schematic representation of the active reactor 301 A in conjunction with the ring line 321 and the second heat exchanger 320. During the reaction process taking place in the active reactor 301 A, the biomass which is currently reacting is constantly transferred via the pump 30 and the ring line 321 second heat exchanger 320 recirculated. Thus, one achieves a constant circulation of reacting in the active reactor 301 A biomass. In order to initiate the reaction process in the active reactor 301 A, the filled biomass is brought to a certain temperature and a certain pressure. During the pumping of the just reacting biomass via the line 321, the temperature and the pressure prevailing in the active reactor 301 A pressure is maintained substantially. By pumping the currently reacting biomass to save mechanical components that need to be introduced with a passage in the active reactor 301 A and the other reactors 301. By pumping the reacting biomass in the active reactor 301 A thus possible leakage through the implementation in the active reactor 301 A is avoided. This results in a much higher production reliability with the system 1 according to the invention.
Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform sind vier Reaktoren 301 dargestellt. Diese Reaktoren 301 können je nach Ablauf des Produktionsprozesses unterschiedliche Funktionen annehmen. So kann mindestens ein Reaktor 301 der aktive Reaktor 301 A sein. Ist der Reaktionsprozess abgeschlossen, wird der vorher mindestens eine aktive Reaktor 301 A der entleerbare Reaktor 301 L. Ist der mindestens eine entleerbare Reaktor 301 L vollständig entleert, wird der Reaktor 301 zum befüllbaren Reaktor 301 F. Wieviele Reaktoren 301 aktive Reaktoren 301 A oder entleerbare Reaktoren 301 L oder befüllbare Reaktoren 301 F sind, richtet sich nach den Prozessbedingungen, um einen kontinuierlichen Ausstoß an Reaktionsprodukten zu gewährleisten. In the embodiment shown in FIG. 6, four reactors 301 are shown. These reactors 301 may take on different functions depending on the end of the production process. Thus, at least one reactor 301 may be the active reactor 301 A. Is the If the at least one reactor 301 a that can be emptied is completely emptied, the reactor 301 becomes the fillable reactor 301 F. How many reactors 301 are active reactors 301 A or emptying reactors 301 L or refillable reactors are 301 F depending on the process conditions to ensure a continuous output of reaction products.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The invention has been described with reference to preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that changes and modifications may be made without departing from the scope of the following claims.

Claims

Ansprüche claims
Anlage (1 ) zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse (5-i , 52, 5n) mittels Hydrothermaler Karbonisierung, mit einem ersten Bereich (100) zur Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Tpys an Biomasse (5-i , 52, 5n), einem zweiten Bereich (200) zum Aufbereiten und Ansetzen der gemischten Biomasse (5M), einem dritten Bereich (300) zur Durchführung eines Reaktionsprozesses gemäß hydrothermaler Karbonisierung und mindestens einem vierten Bereich (400) zur weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte des Reaktionsprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Bereich (300) mindestens drei Reaktoren (301 ) umfasst, dass ein erstes Leitungssystem (31 1 ) über mindestens einen ersten Wärmetauscher (310) geführt ist, so dass mindestens ein Reaktor (301 ) der mindestens drei Reaktoren (301 ) ein gerade füllbarer Reaktor (301 F) ist und gesteuert und selektiv mit gemischter Biomasse (5M) aus dem zweiten Bereich (200) befüllbar ist, dass ein zweites Leitungssystem (321 ), in das eine Pumpe (30) eingesetzt ist, über mindestens einen zweiten Wärmetauscher (320) geführt ist, so dass im Plant (1) for the production of carbonaceous products from biomass (5-i, 5 2 , 5 n ) by means of hydrothermal carbonation, with a first region (100) for providing, comminuting and mixing at least one tee of biomass (5-i, 5 2 , 5 n ), a second area (200) for preparing and preparing the mixed biomass (5M), a third area (300) for carrying out a reaction process according to hydrothermal carbonation and at least a fourth area (400) for further processing of the reaction products of Reaction process, characterized in that the third region (300) comprises at least three reactors (301) that a first conduit system (31 1) over at least one first heat exchanger (310) is guided, so that at least one reactor (301) of at least three Reactors (301) is a reactor which can be filled (301 F) and is controlled and selectively filled with mixed biomass (5M) from the second zone (200) a second conduit system (321), in which a pump (30) is inserted, is guided over at least one second heat exchanger (320), so that in
Reaktionsprozess befindliche Biomasse aus einem des mindestens einen aktiven Reaktors (301 A) der mindestens drei Reaktoren (301 ) gesteuert und selektiv umwälzbar ist; mittels der die Reaktionsprodukte im aktiven Reaktor (301 A) während des Reaktionsprozesses umpumpbar sind und wobei im Reaktor (301 ) mindestens ein Rührer (350) vorgesehen ist, der zusätzlich für eine Reaction process located biomass from one of the at least one active reactor (301 A) of at least three reactors (301) controlled and selectively circulated; by means of which the reaction products in the active reactor (301 A) can be pumped during the reaction process and wherein in the reactor (301) at least one stirrer (350) is provided which additionally for a
Durchmischung und Umwälzung der Biomasse (5-i , 52, 5n) dient, dass ein drittes Leitungssystem (331 ) ausgehend von den mindestens drei Reaktoren (301 ) über mindestens einen dritten Wärmetauscher (330) geführt ist, über das nach einem abgeschlossenen Reaktionsprozess die Reaktionsprodukte aus einem gerade leerbaren Reaktor (301 L), in dem der Reaktionsprozess der hydrothermalen Karbonisierung abgeschlossen ist, der mindestens drei Mixing and circulation of the biomass (5-i, 5 2 , 5 n ) serves that a third line system (331), starting from the at least three reactors (301) via at least one third heat exchanger (330) is guided over the after a completed Reaction process the reaction products from a reactor which can be emptied (301 L), in which the reaction process of the hydrothermal carbonization is completed, of at least three
Reaktoren (301 ) abziehbar und über eine Entspannungsvorrichtung (340) dem vierten Bereich (400) zuführbar sind. Reactors (301) removable and via a relaxation device (340) the fourth region (400) can be fed.
2. Anlage nach Anspruch 1 , wobei das erste Leitungssystem (31 1 ), das zweite Leitungssystem (321 ) und das dritte Leitungssystem (331 ) mit einer Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege- Ventilen (32) und einer Vielzahl von steuerbaren Drei- Wege- Ventilen (33) versehen sind, die mit einer Programmsteuerung (10) der Anlage (1 ) verbunden sind, so dass die spezifische Befüllung, Umwälzung und Entleerung der mindestens drei Reaktoren (301 ) regelbar ist. 2. Installation according to claim 1, wherein the first conduit system (31 1), the second conduit system (321) and the third conduit system (331) with a plurality of controllable two-way valves (32) and a plurality of controllable three-way - Valves (33) are provided, which are connected to a program control (10) of the system (1), so that the specific filling, circulation and emptying of the at least three reactors (301) is controllable.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 2 wobei der erste Bereich (100) zur 3. Plant according to claims 1 to 2 wherein the first region (100) for
Bereitstellung, Zerkleinerung und Mischung mindestens eines Typs an Biomasse (5-I , 52, 5n) eine Vielzahl von Annahme- und Lagerstellen (12 ; 122, ...12n) zur sortenreinen Bereitstellung der unterschiedlichen Typen an Biomasse (5-i , 52, 5n), mindestens eine Zerkleinerungseinheit (13) und einen Mischer (14) für die unterschiedlichen Biomassen (5-i , 52, 5n) umfasst. Provision, comminution and mixing of at least one type of biomass (5-I, 5 2 , 5 n ) a plurality of acceptance and storage sites (12 ; 12 2 , ... 12 n ) for the unmixed provision of the different types of biomass (5 -i, 5 2 , 5 n ), at least one comminuting unit (13) and a mixer (14) for the different biomasses (5-i, 5 2 , 5 n ).
4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 2 wobei der zweite Bereich (200) einen 4. Plant according to claims 1 to 2 wherein the second region (200) a
Mischbehälter (21 ) umfasst, in den eine erste Leitung (1 1 1 ) mit gemischter Biomasse (5M) aus dem ersten Bereich (100) und eine zweite Leitung (21 1 ) für Prozesswasser (PW), in die eine dritte Leitung (212) mit einem aus einem Tank (213) entnommenen Katalysator führt, mündet, wobei das Prozesswasser (PW) und der Katalysator mittels eines Mischers (214) mischbar sind und wobei im Mischbehälter (21 ) ein mit einem Motor (221 ) betriebenes Rührwerk (220) angeordnet ist.  Mixing container (21), in which a first line (1 1 1) with mixed biomass (5M) from the first region (100) and a second line (21 1) for process water (PW) into which a third line (212 ), wherein the process water (PW) and the catalyst by means of a mixer (214) are miscible and wherein in the mixing vessel (21) with a motor (221) operated agitator (220 ) is arranged.
5. Anlage (1 ) nach Anspruch 4, wobei eine dritte Leitung (222) mit einer Pumpe (30) versehen ist, mittels der die mit Prozesswasser und Katalysator versehene und gemischte Biomasse (5M) dem dritten Bereich (300) zur Durchführung des Reaktionsprozesses zuführbar ist. Plant (1) according to claim 4, wherein a third conduit (222) is provided with a pump (30), by means of which the process water and catalyst and mixed biomass (5M) is supplied to the third area (300) for carrying out the reaction process can be fed.
6. Anlage (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 2 wobei der vierte Bereich (400) zur 6. Plant (1) according to claims 1 to 2 wherein the fourth region (400) for
weiteren Verarbeitung der Reaktionsprodukte einen Auffangbehälter (41 ) zur Aufnahme der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen aktiven Reaktor (301 A) umfasst, in dem der Reaktionsprozesses abgeschlossen ist, wobei der Auffangbehälter (41 ) ein mit einem Motor (421 ) betriebenes Rührwerk (420) besitzt, dass über eine erste mit einer Pumpe (30) versehene Leitung (41 1 ) mit einer Entwässerungseinrichtung (430) und einem nachgeschalteten Trockner (432) verbunden ist. further processing of the reaction products comprises a collecting container (41) for receiving the reaction products from the at least one active reactor (301 A), in which the reaction process is completed, wherein the collecting container (41) with a motor (421) operated agitator (420) has, that via a first provided with a pump (30) line (41 1) with a dewatering device (430) and a downstream dryer (432) is connected.
7. Anlage nach Anspruch 6, wobei eine zweite Leitung (421 ) die 7. Plant according to claim 6, wherein a second line (421) the
Entwässerungseinrichtung (430) mit einem Auffangbehälter (436) für  Dewatering device (430) with a collecting container (436) for
Prozesswasser (PW) ist, wobei das Prozesswasser (PW) über die mit einer Pumpe (30) versehene Leitung (21 1 ) dem zweiten Bereich (200) zuführbar ist und wobei das Reaktionsprodukt aus dem Trockner (432) einem Sammelbehälter (434) für den Abtransport zuführbar ist.  Process water (PW), wherein the process water (PW) via the pump (30) provided with line (21 1) the second region (200) can be supplied and wherein the reaction product from the dryer (432) a collecting container (434) for the removal can be fed.
8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei ein fünfter Bereich (500) vorgesehen ist, dem zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen aktiven Reaktor (301 A) zuführbar ist und im fünften Bereich (500) in ein 8. Plant according to claims 1 to 7, wherein a fifth region (500) is provided, which at least a portion of the reaction products from the at least one active reactor (301 A) can be fed and in the fifth region (500) in a
Synthesegas umwandelbar ist.  Synthesis gas is convertible.
9. Anlage nach Anspruch 8, wobei der fünfte Bereich (500) zur Herstellung des 9. Plant according to claim 8, wherein the fifth region (500) for producing the
Synthesegases mit einer Kohlendioxidquelle (15) verbunden ist.  Synthesis gas is connected to a carbon dioxide source (15).
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im ersten Bereich (100), im 10. Plant according to one of claims 1 to 9, wherein in the first region (100), in
zweiten Bereich (200), im dritten Bereich (300), im vierten Bereich (400) und im im fünften Bereich (500) eine Vielzahl von steuerbaren Zwei-Wege-Ventilen (32) und Drei-Wege-Ventilen (33) vorgesehen sind, wodurch ein Materialfluss innerhalb der Anlage über eine Programmsteuerung (10) regelbar ist.  second area (200), in the third area (300), in the fourth area (400) and in the fifth area (500) a plurality of controllable two-way valves (32) and three-way valves (33) are provided , whereby a material flow within the system via a program control (10) is adjustable.
1 1 . Verwendung der Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 10, zur Herstellung von 1 1. Use of the plant according to claims 1 to 10, for the production of
Kohle (K) und/oder Synthesegas (SG) als Reaktionsprodukt.  Coal (K) and / or synthesis gas (SG) as reaction product.
12. Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Produkten aus Biomasse 12. Process for the production of carbonaceous products from biomass
mittels des Reaktionsprozesses der hydrothermalen Karbonisierung  by the reaction process of hydrothermal carbonation
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:  characterized by the following steps:
• dass Biomasse (5-i , 52, 5n) unterschiedlichen Typs in einem ersten • that biomass (5-i, 5 2 , 5 n ) of different types in a first
Bereich (100) bereitgestellt wird;  Area (100) is provided;
• dass die im ersten Bereich (100) zerkleinerte und gemischte Biomasse (5M) aus unterschiedlichen Typen der Biomasse (5-i , 52, 5n) in einem zweiten Bereich (200) mit Prozesswasser (PW) und einem Katalysator versetzt wird, so dass ein für den Reaktionsprozess erforderlicher Gehalt an Biomasse-Trockensubstanz eingestellt wird, • dass in einem dritten Bereich (300) mindestens drei Reaktoren (301 ) vorgesehen sind, wobei mindestens ein Reaktor (301 F) mit der mit Prozesswasser (PW) und Katalysator versetzten Biomasse aus dem zweiten Bereich (200) über einen ersten Wärmetauscher (310) befüllt wird, dass mindestens ein Reaktor (301 ) ein aktiver Reaktor (301 A) ist, in dem die Biomasse während des Reaktionsprozesses in Reaktionsprodukte umgewandelt wird und dass mindestens ein Reaktor (301 L) entleert wird, in dem der Reaktionsprozess abgeschlossen ist; That the biomass (5M) comminuted and mixed in the first region (100) from different types of the biomass (5-i, 5 2 , 5 n ) in a second region (200) is mixed with process water (PW) and a catalyst, so that a required for the reaction process content of biomass dry matter is set, • that in a third area (300) at least three reactors (301) are provided, wherein at least one reactor (301 F) with the process water (PW) and catalyst offset biomass from the second region (200) via a first heat exchanger (310 ) is filled, that at least one reactor (301) is an active reactor (301 A), in which the biomass is converted into reaction products during the reaction process and that at least one reactor (301 L) is emptied, in which the reaction process is completed;
• dass während des Reaktionsprozesses in dem mindestens einen aktiven Reaktor (301 A) die Biomasse über einen zweiten Wärmetauscher (320) mit einer Pumpe (30) umgepumpt wird und wobei im Reaktor (301 ) mindestens ein Rührer (350) vorgesehen ist, mittel dem zusätzlich eine Durchmischung und Umwälzung der Biomasse (5-i , 52, 5n) durchgeführt wird; und That during the reaction process in the at least one active reactor (301 A), the biomass via a second heat exchanger (320) with a pump (30) is circulated and wherein in the reactor (301) at least one stirrer (350) is provided by the in addition, mixing and circulation of the biomass (5-i, 5 2 , 5 n ) is carried out; and
• dass einem vierten Bereich (400) nach Abschluss des Reaktionsprozesses die Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen Reaktor (301 L) des dritten Bereichs (300), der entleert wird, über einen dritten Wärmetauscher (330) und einer Entspannungseinrichtung (340) im vierten Bereich (400) einer Entwässerungseinrichtung (430) und einem Trockner (432) zugeführt werden. A fourth area (400) after completion of the reaction process, the reaction products from the at least one reactor (301 L) of the third area (300), which is emptied, via a third heat exchanger (330) and a relaxation device (340) in the fourth area (400) to a dewatering device (430) and a dryer (432) are supplied.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein fünfter Bereich (500) vorgesehen ist, in dem zumindest ein Teil der Reaktionsprodukte aus dem mindestens einen aktiven Reaktor (301 A) nach Abschluss des Reaktionsprozesses zugeführt wird, wobei die Reaktionsprodukte im fünften Bereich (500) in ein Synthesegas (SG) umgewandelt werden. 13. The method of claim 12, wherein a fifth region (500) is provided in which at least a portion of the reaction products from the at least one active reactor (301 A) is supplied after completion of the reaction process, wherein the reaction products in the fifth region (500). be converted into a synthesis gas (SG).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei eine Programmsteuerung (10) vorgesehen ist, durch die im ersten Bereich (100), im zweiten Bereich (200), im dritten Bereich (300), im vierten Bereich (400) und im fünften Bereich (500) eine Vielzahl von Zwei-Wege-Ventilen (32), Drei-Wege-Ventilen (33) und Pumpen (30) gesteuert wird, wodurch ein Materialfluss innerhalb der Anlage (1 ) über die Programmsteuerung (10) geregelt wird. 14. The method according to any one of claims 12 to 13, wherein a program control (10) is provided by the in the first region (100), in the second region (200), in the third region (300), in the fourth region (400) and in the fifth area (500) a plurality of two-way valves (32), three-way valves (33) and pumps (30) is controlled, whereby a material flow within the system (1) via the program control (10) regulated becomes.
15. Kohlenstoffhaltiges Reaktionsprodukt hergestellt gemäß dem Verfahren der Ansprüche 12 bis 14. 15. A carbonaceous reaction product prepared according to the process of claims 12 to 14.
16. Kohlenstoffhaltiges Reaktionsprodukt nach Anspruch 15, wobei das 16. A carbonaceous reaction product according to claim 15, wherein the
kohlenstoffhaltige Reaktionsprodukt Kohle (K) ist.  carbonaceous reaction product is coal (K).
17. Kohlenstoffhaltiges Reaktionsprodukt nach Anspruch 15, wobei das The carbonaceous reaction product of claim 15, wherein said
kohlenstoffhaltige Reaktionsprodukt Synthesegas (SG) ist.  carbonaceous reaction product is synthesis gas (SG).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111111590B (en) * 2019-12-27 2022-04-22 苏州清陶新能源科技有限公司 Method for stirring anode slurry
CN111676036B (en) * 2020-05-29 2024-07-30 华电电力科学研究院有限公司 Biomass pyrolysis reactor and working method thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19723510C1 (en) 1997-06-05 1999-02-18 Atz Evus Method and device for the treatment of biogenic residues
US6090978A (en) * 1996-07-19 2000-07-18 Met-Rx Usa, Inc. Process for manufacturing 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid
WO2008081407A2 (en) 2006-12-28 2008-07-10 Schweiger, Martin Material and/or fuel produced from biomass
WO2008095589A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Grenol GmbH Hydrothermal carbonization of biomass
EP1970431A1 (en) 2007-03-13 2008-09-17 Loritus GmbH Method and device for hydrothermal carbonisation of biomass
DE102008058444A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 Antacor Ltd. Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
EP2130893A2 (en) 2008-06-05 2009-12-09 TerraNova Energy GmbH & Co. KG Method for producing coal, in particular coal slurry
DE102008026991A1 (en) 2008-06-05 2009-12-10 Marc Buttmann Producing coal, preferably coal slurry from wet biomass, preferably sewage slurry by hydrothermal carbonization, comprises concentrating the biomass by dewatering, adjusting the pH of the biomass and drying the resulting product
DE102008028953A1 (en) 2008-06-18 2009-12-24 Hydrocarb Gmbh & Co. Kg Method for the production of plant carbon by hydrothermal carbonization of biomass of respective type, comprises crushing the biomass, flooding in an aqueous solution, adding a chemical catalyst and then filling in a reaction container
WO2010006881A1 (en) 2008-06-23 2010-01-21 Csl Carbon Solutions Ltd. Process for the preparation of hydrothermal hybrid material from biomass, and hydrothermal hybrid material obtainable by the process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5358927B2 (en) 2006-11-15 2013-12-04 トヨタ紡織株式会社 Total shearing die
DE202007001822U1 (en) 2007-02-08 2007-04-12 Wienert Volker Elastic band for treating hemorrhoids is made from flexible, peroxide cross-linked silicone rubber
US20080193309A1 (en) 2007-02-09 2008-08-14 Vasanth Srinivasa Kothnur Screw pump rotor and method of reducing slip flow

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6090978A (en) * 1996-07-19 2000-07-18 Met-Rx Usa, Inc. Process for manufacturing 3-hydroxy-3-methylbutanoic acid
DE19723510C1 (en) 1997-06-05 1999-02-18 Atz Evus Method and device for the treatment of biogenic residues
WO2008081407A2 (en) 2006-12-28 2008-07-10 Schweiger, Martin Material and/or fuel produced from biomass
DE102007062808A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Dominik Peus Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
DE102007062810A1 (en) 2006-12-28 2008-07-17 Dominik Peus Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
WO2008095589A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Grenol GmbH Hydrothermal carbonization of biomass
EP1970431A1 (en) 2007-03-13 2008-09-17 Loritus GmbH Method and device for hydrothermal carbonisation of biomass
DE102008058444A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 Antacor Ltd. Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements
EP2130893A2 (en) 2008-06-05 2009-12-09 TerraNova Energy GmbH & Co. KG Method for producing coal, in particular coal slurry
DE102008026991A1 (en) 2008-06-05 2009-12-10 Marc Buttmann Producing coal, preferably coal slurry from wet biomass, preferably sewage slurry by hydrothermal carbonization, comprises concentrating the biomass by dewatering, adjusting the pH of the biomass and drying the resulting product
DE102008028953A1 (en) 2008-06-18 2009-12-24 Hydrocarb Gmbh & Co. Kg Method for the production of plant carbon by hydrothermal carbonization of biomass of respective type, comprises crushing the biomass, flooding in an aqueous solution, adding a chemical catalyst and then filling in a reaction container
WO2010006881A1 (en) 2008-06-23 2010-01-21 Csl Carbon Solutions Ltd. Process for the preparation of hydrothermal hybrid material from biomass, and hydrothermal hybrid material obtainable by the process

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANGEW. CHEMIE, vol. 45, 1932, pages 517 - 519
E. BEHRL ET AL., ANN. CHEM., vol. 493, 1932, pages 97 - 123
J.P. SCHUHMACHER ET AL., FUEL, vol. 39, 1960, pages 223 - 234
Q. WANG ET AL., CARBON, vol. 39, 2001, pages 2211 - 2214
X. SAN; Y. LI, ANGEW. CHEM. INT. ED., vol. 43, 2004, pages 597 - 601

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