[發(fā)明專利]有機(jī)物質(zhì)的連續(xù)熱水解的方法及適合實(shí)施所述方法的體系

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580062797.0
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN107074602A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·阿勞索佩雷斯;J·佩爾穆伊比拉
• 申請（專利權(quán)）人: 阿奎泰科水務(wù)工程股份有限公司
• 主分類號(hào): C02F11/18
• 分類號(hào): C02F11/18;C12M1/00;C12M1/33
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 柴麗敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)材料諸如具有低固含量的污泥的連續(xù)熱水解的方法，以及適合實(shí)施這種方法的設(shè)備。

背景技術(shù)

廢水處理廠產(chǎn)生的污泥的熱水解方法是已知的方法。熱水解方法是基于在一定時(shí)間內(nèi)使污泥處于壓力和溫度狀態(tài)下，并且引起隨后的突然減壓。

這種水解的污泥表現(xiàn)出細(xì)胞膜的破裂，這就是在隨后的消化過程中可以更容易地被細(xì)菌消化、改進(jìn)其性能并且可以增加生物氣產(chǎn)量的原因。

熱水解法是吸熱方法，其需要在足以達(dá)到反應(yīng)需要的溫度設(shè)定點(diǎn)和壓力設(shè)定點(diǎn)的條件下的能量供應(yīng)。

壓力增加是通過泵送進(jìn)行的，并且具有已知的低消耗，但是所供應(yīng)的熱能需要高運(yùn)行成本。這就是在設(shè)計(jì)水平上優(yōu)化熱水解法是重要的原因，以便最小化所需的一次能源的量。這種改進(jìn)可以通過用于回收在突然減壓期間耗散的能量和/或利用隨水解污泥耗散的能量的方法來實(shí)現(xiàn)。另一方面，持續(xù)進(jìn)行的熱水解法有利于設(shè)備規(guī)模的縮小，從而降低其投資成本。

本發(fā)明的一個(gè)目的是使投資成本以及運(yùn)行或工作成本最小化的方法。

在運(yùn)行或工作成本方面，實(shí)際上已知一些基本上旨在改善水解法中能量利用的方案，其涉及降低運(yùn)行成本。

例如，提供污泥預(yù)熱步驟的方法就屬于這種情況，其中所述污泥和用于達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)條件的蒸汽處于相同的溫度，這意味著液體(污泥)和飽和氣體(蒸汽)在預(yù)熱器和反應(yīng)器兩者內(nèi)共存。

一方面，這種方法的主要缺點(diǎn)之一是壓力的微弱降低導(dǎo)致一部分液相的汽化。例如，在用于該污泥的輸送泵中，存在著一旦壓力由于自身的泵送過程再次升高，則壓力暫時(shí)降低導(dǎo)致蒸發(fā)和隨后的崩塌的點(diǎn)。這種被稱為空化的現(xiàn)象降低了設(shè)備的裝置部件的可靠性。

這帶來一系列的技術(shù)問題，其使得這些方法的實(shí)施在工業(yè)層面上是不可行的，因?yàn)檠b置部件沒有準(zhǔn)備好在這些點(diǎn)和在該方法要求或?qū)?huì)需要的工作條件下進(jìn)行操作。

另一方面，在污泥預(yù)熱步驟期間，進(jìn)行該預(yù)熱的壓力必須低于隨后的突然減壓的壓力，隨后的突然減壓在腔室或閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行。這一事實(shí)使得在預(yù)熱步驟之后需要泵送污泥，如已然在上文提及的，該污泥處于飽和狀態(tài)并在裝置中產(chǎn)生空化的問題。

因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是可以克服這些缺點(diǎn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)熱水解有機(jī)材料的方法，其至少包含以下步驟：

a)在壓力設(shè)定點(diǎn)P1，加壓起始有機(jī)材料；

b)將加壓的有機(jī)材料與蒸汽在線混合，以獲得在受控溫度設(shè)定點(diǎn)T1下的混合物，選擇T1使其低于混合物的蒸汽飽和溫度，以確保所得混合物處于液相；

c)將獲得的混合物，其為液相，連續(xù)地引入水解反應(yīng)器；

d)從水解反應(yīng)器連續(xù)地提取水解混合物；并且

e)突然減壓所述水解混合物，將液體部分與蒸汽部分分離，所述蒸汽部分被回收；

其中，用于在步驟b)中產(chǎn)生混合物的蒸汽包括經(jīng)再壓縮的在步驟e)中回收的蒸汽。

消除一個(gè)預(yù)熱步驟以及將混合物保持為液相的事實(shí)使得可以克服已知方法的缺點(diǎn)。在此，液相是指混合物將不含有蒸汽，盡管它可能含有較少量的一些揮發(fā)性化合物，其性質(zhì)將取決于待處理的有機(jī)材料。

有利地，本發(fā)明的方法是可靠的方法，考慮到當(dāng)前技術(shù)水平使其實(shí)施所需的裝置部件在它們正常操作間隔內(nèi)工作。

因此，在本發(fā)明的優(yōu)選變體中，起始有機(jī)材料處于室溫下。

該方法表明，要保持水解反應(yīng)器的工作壓力高于混合物在進(jìn)行該方法的溫度下的蒸汽飽和壓力。

與已知的方法不同，采用蒸汽再壓縮方法進(jìn)行能量回收。

在該方法的優(yōu)選變體中，起始有機(jī)材料處于室溫下。

在該方法的變體中，回收的蒸汽使用機(jī)械的、熱力的或者兩者組合的蒸汽再壓縮方法進(jìn)行再壓縮。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在步驟b)中用于產(chǎn)生混合物的蒸汽是通過將新鮮蒸汽與經(jīng)再壓縮的在步驟e)回收的蒸汽混合而獲得的。

本發(fā)明提供了通過蒸汽壓縮機(jī)在第一步驟中再壓縮的回收蒸汽，蒸汽壓縮機(jī)將它的壓力升高4-6bar之間；然后，在第二步驟中，所述機(jī)械再壓縮蒸汽通過與新鮮蒸汽混合而被熱壓縮，第二步驟中提供的壓差在1-1.5bar之間。

在本發(fā)明的變體中，加壓有機(jī)材料和蒸汽的在線混合在液體-蒸汽混合閥內(nèi)進(jìn)行。

優(yōu)選地，溫度設(shè)定點(diǎn)T1(其在130-190℃之間)比壓力P1的所得到的混合物的蒸汽飽和溫度低5-10℃，其中P1在3-16bar之間。

在水解反應(yīng)器內(nèi)，所述混合物的停留時(shí)間優(yōu)選是5-60min之間。