[發明專利]水熱脫水處理高含水率有機物的反應釜、連續式系統及方法

有效

• 申請號: 201611091257.8
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106732186B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 高寧博;李宗陽;全翠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;B01D29/35;B01D29/82;B01D36/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開一種水熱脫水處理高含水率有機物的反應釜、連續式系統及方法，反應釜包括料倉、反應釜內膽和機械壓濾裝置；反應釜內膽為中空圓柱體，反應釜內膽外設有保溫層；料倉置于反應釜內膽內；料倉壁面均布置有若干小孔；排水管一端置于反應釜內膽底部，另一端置于反應釜內膽之外與閥門連接；排氣管/進水管置于反應釜內膽頂端，一端插入反應釜內膽，另外一端與三通閥門連接；反應釜內膽頂端還設有溫度傳感器和壓力表；機械壓濾裝置包括設置于料倉內的壓桿活塞和用于驅動連接壓桿活塞的驅動裝置。本發明使得高含水率有機物水熱脫水處理過程中的高壓飽和水能夠作為循環液體，保證了較高的熱量利用率，高效脫水的同時，實現了低能耗。

技術領域

本發明屬于干燥、脫水技術領域，具體涉及水熱脫水處理高含水率有機物的裝置及方法。

背景技術

隨著城市化和工業化的不斷發展，對高含水率有機物的脫水處理一直是工業界的難點。脫水作為基本的化工過程操作已廣泛應用到環保、化工、制藥、采礦冶金及食品加工等多個領域。高含水率有機物的種類很多，如市政污泥、工業濾泥、鮮木薯和酒糟等，其脫水技術也越來越引起人們的重視。以市政污泥為例，不管采用傾倒、填埋等處理手段，前提條件都需要干燥脫水，因為過高含水率的污泥和垃圾的滲濾液均會污染地下水。在焚燒利用時，過高含水率的有機物還需利用燃燒產生的熱量來蒸發水分，使得燃燒物的燃燒放熱大大降低。經過脫水后的高含水率的有機物體積會顯著下降。

從以上介紹看到脫水技術的重要性是不言而喻的，但是高能耗的脫水分離技術是制約有機物資源利用的重要瓶頸。尤其針對我國面對能源短缺的現狀，高效的脫水成為亟待解決的一大技術難題。大多數高含水率有機物都是廢棄物和發酵留下的殘渣，脫水干燥后的有機物不僅可以減少廢棄物發酵后產生的臭氣對環境的排放量，還可以有效加以利用變廢為寶，但是單純的利用熱量干燥生物質不僅導致能源的浪費，還會導致高含水率有機物本身能量的損失及里面物性材料變性。

由于高含水率有機物往往含有大量細胞質和膠體物質，這些物質具有牢固的持水結構，因此造成有機物脫水困難，通過一般機械脫水只能將含水率降至80％左右。進一步降低含水率通常采用熱力干化法，即通過加熱高含水率有機物使其水分蒸發以降低含水率。雖然熱力干化法具有工藝和設備成熟的特點，但采用這種方法會消耗大量能源，運行成本較高。為了解決這些問題，水熱干化法處理技術越來越受到人們的關注。該方法的核心是使用水熱反應裝置加熱高含水率的有機物，并在一定溫度下破壞有機物的持水結構，從而提高高含水率有機物的脫水率。但是目前采用的高壓水熱反應釜難以以液態的形式對高含水率有機物進行脫水，傳統的蒸汽相變過程能耗太高，因此尋求低能耗脫水方法是實現高效低能耗脫水的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水熱脫水處理高含水率有機物的反應釜、連續式系統及方法，將高含水率有機物水熱脫水處理過程中的高壓飽和水作為循環液體，以液態形式在多聯式的高壓水熱反應釜之間不斷循環，通過內部機械壓濾的形式，對高含水率有機物進行脫水，保證了較高的熱量利用率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

內置機械壓濾裝置的水熱脫水處理高含水率有機物的反應釜，包括料倉、反應釜內膽和機械壓濾裝置；反應釜內膽為中空圓柱體，反應釜內膽外設有保溫層；料倉置于反應釜內膽內；料倉壁面均布置有若干小孔；排水管一端置于反應釜內膽底部，另一端置于反應釜內膽之外與閥門連接；排氣管/進水管置于反應釜內膽頂端，一端插入反應釜內膽，另外一端與三通閥門連接；反應釜內膽頂端還設有溫度傳感器和壓力表；機械壓濾裝置包括設置于料倉內的壓桿活塞和用于驅動連接壓桿活塞的驅動裝置。

進一步的，料倉下端設有可拆卸的樣品底座，用于取料和加料。

進一步的，機械壓濾裝置為手動壓濾裝置或電動壓濾裝置。

進一步的，機械壓濾裝置包括壓桿手把、壓桿活塞和壓桿；壓桿活塞與壓桿底部相連，壓桿頂部連接壓桿手把。

進一步的，反應釜內膽中反應溫度范圍為120-400℃，壓力范圍為10-30MPa。