Способ и устройство для непрерывного теплового гидролиза при рециркуляции рекуперированного водяного пара - RU2016112950A
Код документа: RU2016112950A
Формула
1. Способ непрерывного теплового гидролиза подлежащего обработке шлама, содержащего органическое вещество, включающий в себя стадии, на которых:
- осуществляют обезвоживание и гомогенизацию указанного подлежащего обработке шлама для получения шлама, имеющего содержание твердых веществ от 20 до 35 вес. %;
- одновременно осуществляют инжекцию рекуперированного водяного пара в указанный шлам и перемешивание указанного шлама с указанным рекуперированным водяным паром посредством первичного динамического инжектора-смесителя, содержащего камеру и ротор с лопатками, для получения первичной однородной смеси предварительно нагретого шлама;
- подают указанную первичную однородную смесь во вторичный динамический инжектор-смеситель, содержащий камеру и ротор с лопатками, и одновременно осуществляют инжекцию свежего водяного пара в указанную первичную однородную смесь и перемешивание указанной первичной однородной смеси с указанным свежим водяным паром для получения вторичной однородной смеси шлама, нагретого до требуемой температуры теплового гидролиза;
- подают указанную вторичную однородную смесь в трубчатый реактор под давлением и обеспечивают по существу поршневой режим потока указанной вторичной однородной смеси в реакторе в течение времени пребывания и при температуре, достаточных для теплового гидролиза органического вещества, содержащегося в указанной вторичной однородной смеси;
- получают указанный рекуперированный водяной пар с помощью средств получения рекуперированного водяного пара из указанной вторичной однородной смеси, полученной на выходе из указанного трубчатого реактора;
- охлаждают указанную вторичную однородную смесь на выходе из указанных средств получения рекуперированного водяного пара до температуры, позволяющей осуществлять последующее разложение содержащегося в ней гидролизованного органического вещества.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная стадия получения рекуперированного водяного пара включает в себя:
- стадию, на которой указанную вторичную однородную смесь с выхода трубчатого реактора подают на вход теплообменника;
- стадию, на которой воду подают на другой вход указанного теплообменника,
при этом указанная вторичная однородная смесь отдает по меньшей мере часть своего тепла указанной воде для косвенного получения указанного рекуперированного водяного пара.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная стадия получения рекуперированного водяного пара включает стадию, на которой указанную вторичную однородную смесь с выхода трубчатого реактора подают в реактор однократного испарения, в котором давление и температуру указанной вторичной однородной смеси быстро снижают для прямого получения водяного пара однократного испарения, выступающего в качестве указанного рекуперированного водяного пара.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление указанного рекуперированного водяного пара составляет от 1 до 10 бар абс.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура указанного рекуперированного водяного пара составляет от 100 до 180°C.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура указанного шлама, поступившего на вход указанного первичного инжектора-смесителя, составляет менее 60°C.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура указанной первичной однородной смеси на выходе из указанного первичного инжектора-смесителя составляет менее 100°C.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура указанной вторичной однородной смеси на выходе из указанного вторичного инжектора-смесителя составляет от 100 до 200°C, а давление - от 1 до 22 бар абс.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура указанной вторичной однородной смеси на выходе из указанного вторичного инжектора-смесителя составляет от 150 до 170°C, а давление - от 5 до 15 бар абс.
10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что температура водяного пара, используемого для получения вторичной однородной смеси, составляет от 100 до 220°C, предпочтительно от 180 до 200°C, а давление - от 1 до 23 бар абс, предпочтительно от 10 до 16 бар абс.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное время пребывания указанной вторичной однородной смеси в указанном реакторе составляет от 10 минут до 2 часов, предпочтительно от 20 до 40 минут.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанное время пребывания указанной вторичной однородной смеси в указанном реакторе составляет по меньшей мере 20 минут, и что температура указанной вторичной однородной смеси в указанном
реакторе составляет по меньшей мере 100°C, что обеспечивает гигиенизацию шлама, содержащегося в указанном реакторе.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная стадия охлаждения указанной вторичной однородной смеси включает по меньшей мере одно разбавление водой и/или свежим шламом, и/или по меньшей мере одну стадию теплообмена внутри по меньшей мере одного теплообменника.
14. Устройство для осуществления способа по любому из пп. 1-13, отличающееся тем, что оно содержит:
- по меньшей мере один первичный динамический инжектор-смеситель с выходом для первичной однородной смеси;
- средства для подачи подлежащего обработке шлама, содержащего органическое вещество, в указанный первичный динамический инжектор-смеситель;
- средства для подачи рекуперированного водяного пара в указанный первичный динамический инжектор-смеситель;
- по меньшей мере один вторичный динамический инжектор-смеситель с выходом для вторичной однородной смеси;
- средства для подачи указанной первичной однородной смеси в указанный вторичный динамический инжектор-смеситель;
- средства для подачи свежего водяного пара в указанный вторичный динамический инжектор-смеситель;
- трубчатый реактор для теплового гидролиза;
- средства для получения указанного рекуперированного водяного пара из указанной вторичной однородной смеси, полученной на выходе из указанного трубчатого реактора, причем указанные средства подачи содержат выход для рекуперированного водяного пара, сообщающийся с указанными средствами для подачи рекуперированного водяного пара;
- средства для охлаждения указанной вторичной однородной смеси, поступающей из указанных средств получения рекуперированного водяного пара, до температуры, позволяющей осуществлять последующее разложение содержащегося в ней гидролизованного органического вещества;
- при этом каждый указанный первичный и указанный вторичный динамические инжекторы-смесители содержат камеру и ротор с лопатками.
15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанные средства для получения рекуперированного водяного пара содержат по меньшей мере один теплообменник (90), содержащий вход (901), сообщающийся с выходом указанного трубчатого реактора (5),
вход для охлаждающей воды, сообщающийся со средствами (91) подачи воды, выход для рекуперированного водяного пара и выход для охлажденного гидролизованного шлама.
16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что указанные средства получения рекуперированного водяного пара содержат по меньшей мере один реактор (79) для получения водяного пара однократного испарения, вход которого сообщается с выходом указанного трубчатого реактора (5).
17. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанные средства для охлаждения указанной вторичной однородной смеси содержат средства для разбавления указанной вторичной однородной смеси водой и/или свежим шламом и/или средства для теплообмена внутри по меньшей мере одного теплообменника.
18. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанный трубчатый реактор для теплового гидролиза выполнен вертикальным и содержит вход в своей нижней части и выход в своей верхней части, или наоборот.
19. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанный трубчатый реактор для теплового гидролиза содержит первый вертикальный участок, непосредственно продолженный вторым вертикальным участком, при этом вход реактора предусмотрен в нижней части указанного первого вертикального участка, а выход реактора - в нижней части указанного второго вертикального участка.
20. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанный трубчатый реактор для теплового гидролиза содержит первый вертикальный участок, непосредственно продолженный вторым вертикальным участком, при этом вход реактора предусмотрен в верхней части указанного первого вертикального участка, а выход реактора - в верхней части указанного второго вертикального участка.
21. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что указанный трубчатый реактор для теплового гидролиза содержит первый вертикальный участок, непосредственно продолженный вторым вертикальным участком, при этом вход реактора предусмотрен в верхней части указанного первого вертикального участка, а выход реактора - в нижней части указанного второго вертикального участка, или наоборот.
22. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит средства, предназначенные для поддержания давления в указанном трубчатом реакторе для теплового гидролиза.
