Фракционное отделение ценных веществ от водных многокомпонентных смесей - RU2020108185A

Код документа: RU2020108185A

Формула

1. Способ фракционного отделения ценных веществ от водной многокомпонентной смеси, включающий:

сжатие водной многокомпонентной смеси до 25-35 МПа,

нагрев сжатой водной многокомпонентной смеси до 200-300 градусов по Цельсию и удаление первой фракции (41) ценного вещества,

дальнейший нагрев сжатой водной многокомпонентной смеси до 300-400 градусов по Цельсию и удаление второй фракции (42) ценного вещества,

дальнейший нагрев сжатой водной многокомпонентной смеси до 400-550 градусов по Цельсию и удаление третьей фракции (43) ценного вещества.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжатую водную многокомпонентную смесь после отделения первой, второй и третьей фракций (41), (42), (43) ценных веществ нагревают в реакторе (8) с исключением кислорода в течение одной-пяти минут максимум до 700 градусов по Цельсию с образованием продукта реакции, содержащего синтез-газ (45) и воду (46).

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что продукт реакции направляется по линии (13) подачи продукта, и линия продуктов (13), содержащая продукт реакции, направляется через теплообменник (4), в котором тепловая энергия передается от продукта реакции сжатой водной многокомпонентной смеси, что приводит к нагреву сжатой водной многокомпонентной смеси до 400-550 градусов по Цельсию.

4. Способ по любому из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что продукт реакции направляется по линии (13) подачи продукта через второй теплообменник (4), в котором тепловая энергия передается от продукта реакции сжатой водной многокомпонентной смеси, что приводит к нагреву сжатой водной многокомпонентной смеси до 300-400 градусов по Цельсию.

5. Способ по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что продукт реакции направляется по линии (13) подачи продукта через дополнительный теплообменник (4), в котором тепловая энергия передается от продукта реакции сжатой водной многокомпонентной смеси, что приводит к нагреву сжатой водной многокомпонентной смеси до 200-300 градусов по Цельсию.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что осаждающий агент (32) добавляют в сжатую водную многокомпонентную смесь при температуре 400-550 градусов по Цельсию, а третью фракцию (43) ценного вещества отделяют и выделяют.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что осаждающий агент (32) добавляют в продукт реакции, а четвертую фракцию (44) ценного вещества отделяют и выделяют.

8. Способ по любому из пп. 6 или 7, отличающийся тем, что осаждающий агент (32) выбран из Mg²⁺ или Ca²⁺ или K⁺ или Mg²⁺ и Ca²⁺ или Mg²⁺ и K⁺ или Ca²⁺ и K⁺ или Mg²⁺ и Ca²⁺ и K⁺, и при этом ионы используются в виде их солей.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что водная многокомпонентная смесь выбрана из осадка сточных вод, органических отходов, водных органических отходов, промышленных отходов, коммунальных отходов, отходов животноводства, сельскохозяйственных отходов, отходов садоводства, кормов для животных, растительных отходов, выжимки, летучей золы, осадка сточных вод, летучей золы осадков сточных вод, отходов пищевой промышленности, бурового раствора, осадков, отходов из установок для получения биогаза, сброженного органического осадка, жидкого навоза и сточных вод.

10. Применение третьей фракции (43) ценного вещества и/или четвертой фракции (44) ценного вещества, получаемых способом по любому из пп. 1-9, в качестве удобрения.

11. Устройство для реализации способа по любому из пп. 1-9, содержащее резервуар (1) для хранения для приема водной многокомпонентной смеси, линию (12) подачи сырья для направления водной многокомпонентной смеси, режущее устройство (2) для измельчения компонентов водной многокомпонентной смеси, насос (3) для сжатия водной многокомпонентной смеси, по меньшей мере три теплообменника (4) для нагрева сжатой водной многокомпонентной смеси по меньшей мере в три этапа до 550 градусов по Цельсию, по меньшей мере три сепаратора (5) для отделения первой-третьей фракций (41) (42) (43) ценных веществ, клапаны (6) для выделения фракций ценных веществ, насос (3) и линию (18) подачи осаждающего агента для добавления осаждающего агента (32) в третий сепаратор (5).

12. Устройство по п. 11, содержащее по меньшей мере один реактор (8), содержащий перегреватель (7) для получения продукта реакции, линию (13) подачи продукта для направления продукта реакции, необязательно охладитель (14) для охлаждения продукта реакции до температуры ниже 50 градусов по Цельсию, по меньшей мере один клапан (6) для расширения продукта реакции, по меньшей мере одну сепарационную емкость (10), содержащую каплеотбойник (9), для отделения синтез-газа (45), линию (11) подачи синтез-газа для передача синтез-газа (45) для дальнейшего использования и необязательно блок (15) хранения газа для временного хранения синтез-газа (45).

13. Устройство по п. 11 или 12, содержащее четвертый сепаратор (5), по меньшей мере один насос (3) и линию (18) подачи осаждающего агента для введения осаждающего агента (18) в четвертый сепаратор (5) для отделения четвертой фракции (44) ценного вещества, необязательно дополнительный сепаратор (5) для отделения четвертой фракции (44) ценного вещества, необязательно линию (16) циркуляционной воды и необязательно генератор (17) мощности.

14. Устройство для реализации способа по любому из пп. 1-9, содержащее резервуар (1) для хранения, линию (12) подачи сырья, соединенную с резервуаром (1) для хранения для транспортировки водной многокомпонентной смеси с исключением кислорода, насос (3), соединенный с линией (12) подачи сырья, для сжатия исходного сырья (31) до 25-35 МПа и направление линии (12) подачи сырья через теплообменник (4) для нагрева сжатого исходного сырья (31) до 200-300 градусов по Цельсию и последующее направление линии (12) подачи сырья через сепаратор (5) для отделения первой выделенной фракции (41) ценного вещества,

направление линии (12) подачи сырья через второй теплообменник (4) для нагрева сжатого исходного сырья (31) до 300-400 градусов по Цельсию и последующее направление линии (12) подачи сырья через второй сепаратор (5) для отделения второй выделенной фракции (42) ценного вещества,

направление линии (12) подачи сырья через третий теплообменник (4) для нагрева сжатого исходного сырья (31) до 400-550 градусов по Цельсию и последующее направление линии (12) подачи сырья через третий сепаратор (5) для отделения третьей выделенной фракции (43) ценного вещества.

15. Устройство по п. 14, включающее направление линии (12) подачи сырья через перегреватель (7) в реактор (8) для нагрева сжатого исходного сырья (31) максимум до 700 градусов по Цельсию, предпочтительно до 600-680 градусов по Цельсию.

16. Устройство по любому из пп. 14 и 15, содержащее линию (13) подачи продукта для направления продукта реакции через третий теплообменник (4) для нагрева сжатой водной многокомпонентной смеси до 400-550 градусов по Цельсию,

необязательно направление линии (13) подачи продукта через второй теплообменник (4) для нагрева сжатой водной многокомпонентной смеси до 300-400 градусов по Цельсию,

необязательно направление линии (13) подачи продукта через первый теплообменник (4) для нагрева сжатой водной многокомпонентной смеси до 200-300 градусов по Цельсию.

17. Устройство по любому из пп. 14-16, содержащее один или более охладителей (14) для охлаждения фракции ценного вещества и/или продукта реакции.

18. Устройство по любому из пп. 14-17, содержащее сепарационную емкость (10) для отделения синтез-газа (45) и сбрасываемой воды (46).

19. Устройство по любому из пп. 14-18, содержащее каплеотбойник (9) для отделения синтез-газа (45).

20. Применение способа по любому из пп. 1-9 или устройства по любому из пп. 10-19 для очистки воды.

21. Применение способа по любому из пп. 1-9 или устройства по любому из пп. 10-19 для получения соединений фосфора, соединений аммония, песка, металлов, солей металлов из водных многокомпонентных смесей, в частности осадка сточных вод.

22. Применение способа по любому из пп. 1-9 или устройства по любому из пп. 10-19 для получения водорода и/или для выработки электроэнергии.