專利名稱：從生物物質(zhì)制成的工業(yè)材料/或燃料的制作方法
從生物物質(zhì)制成的工業(yè)材料/或燃料
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明涉及一個(gè)用于固體/液體混合物(特別是生物質(zhì))的裝置，其中至 少含有一個(gè)固體/液體混合物的反應(yīng)器， 一個(gè)從生物質(zhì)中生產(chǎn)能量的設(shè)備，至 少一個(gè)用于處理生物質(zhì)的裝置，以及可從生物質(zhì)中制造出來(lái)的材料和/或燃 料。
背景技術(shù)：
2006年7月，Potsdamer Max Planck膠質(zhì)和界面研究所的Markus Antonietti演示了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的所謂的熱液碳酸化作用。在這個(gè)過(guò)程中，生物 質(zhì)被放在一個(gè)壓力IO帕溫度180度的實(shí)驗(yàn)室高壓鍋內(nèi)半天，在一個(gè)類(lèi)碳的物 質(zhì)或其起始物質(zhì)和水中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
使用潮濕的生物質(zhì)通過(guò)制造盡可能單一的燃料產(chǎn)生能量從很久以前就開(kāi) 始了，但是迄今為止因?yàn)槟芰康氖褂眯实拖潞徒?jīng)濟(jì)性不佳從而限制了其應(yīng) 用范圍。由燃燒礦石產(chǎn)生能量過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳排放是氣候變暖的根本 原因。
在DE19723510C1中有一個(gè)用于處理生物剩余物質(zhì)的裝置的例子，其包 含一個(gè)圓柱形反應(yīng)器，將食品垃圾和類(lèi)似的東西放入其中進(jìn)行溫度壓力加水 分解。此反應(yīng)器為循環(huán)反應(yīng)器，設(shè)計(jì)有加熱側(cè)面。使用一個(gè)泵在反應(yīng)器內(nèi)部 產(chǎn)生水流確保懸浮液充分混合。

發(fā)明內(nèi)容
本說(shuō)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種工藝，通過(guò)固體液體混合的燃料，腐殖質(zhì)，含碳的燃料以及高效梅拉德或類(lèi)似梅拉德的反應(yīng)物按工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)燃 料。
此任務(wù)中的內(nèi)容不涉及專利權(quán)。進(jìn)一步方案與專利權(quán)有關(guān)。
根據(jù)此說(shuō)明的內(nèi)容可以確定，含碳固體-液體-混合物，和/或在處理前和 處理過(guò)程中產(chǎn)生的產(chǎn)物，和/或反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物都 會(huì)被進(jìn)行工業(yè)化處理和控制。通過(guò)對(duì)固體-液體-混合物進(jìn)行有目的準(zhǔn)備或前 處理，以及對(duì)固體-液體-混合物進(jìn)一步的加工，和對(duì)反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、副 產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物的加工處理，可以顯著提高燃料，腐殖質(zhì)，含碳的燃料以 及高效梅拉德或類(lèi)似梅拉德反應(yīng)物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
在使用生物質(zhì)進(jìn)行能量時(shí)，其釋放到大氣中的二氧化碳的量決定于活體 植物原來(lái)生長(zhǎng)所需要的二氧化碳的量。所以由生物質(zhì)產(chǎn)生的燃料可以被自然 環(huán)境中和并接受。另外腐殖質(zhì)的制備，比如農(nóng)業(yè)耕地面積中產(chǎn)生得到的，可 以減少二氧化碳的排放。沒(méi)有這些措施和/或強(qiáng)化的生物質(zhì)非-礦石燃料的使 用。環(huán)境保護(hù)的目的例如京都議定書(shū)中確定的目標(biāo)就難以實(shí)現(xiàn)。
按照本說(shuō)明書(shū)的操作方法，利用生物質(zhì)生產(chǎn)燃料，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中碳成 分的損失量非常小，相較于其他方法有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。利用恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化方法可
以減少或完全避免碳的流失。酒精發(fā)酵中碳損失為30%，沼氣轉(zhuǎn)化損失為 50%，木材碳化的碳損失為70%，而在堆肥過(guò)程中損失為90%。其中的碳轉(zhuǎn) 化為對(duì)環(huán)境有危害的二氧化碳或甲烷。而按照本說(shuō)明書(shū)的處理方法可以將碳 損失降低到很小的程度。
本說(shuō)明書(shū)中的操作方法有很高的效率。相反對(duì)于酒精發(fā)酵而言可預(yù)計(jì)的 有效天然植物能量轉(zhuǎn)化率為3%至5%。按照本說(shuō)明書(shū)中的操作方法，只有很 少或者根本沒(méi)有二氧化碳的釋放。在生物質(zhì)向沼氣的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，有一半的 碳會(huì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳而被釋放到空氣中。并且利用沼氣設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)， 其中合適的原料或反應(yīng)底物非常有限。在己知的處理方法的基礎(chǔ)上，本說(shuō)明書(shū)中的操作方法要保持釋放的熱量 可以繼續(xù)使用。濕度很高的生物質(zhì)中能量的利用是一個(gè)特別的難點(diǎn)。而在本 說(shuō)明書(shū)中，水分是進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的必要前提。而以前的老方法卻有低效率、 低能量利用率的缺點(diǎn)，其經(jīng)濟(jì)適用性非常有限。
為了能夠在高壓和高溫條件下對(duì)固體和液體混合物例如生物質(zhì)進(jìn)行處 理，使用的反應(yīng)器應(yīng)具備特殊的功能。所以可以在反應(yīng)器的內(nèi)壁進(jìn)行抗腐蝕 處理或者涂上有效的涂層。除此以外可以配備攪拌裝置，用于混合固體和液 體混合物。
此說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容涉及從含碳的固體-液體混合物中生產(chǎn)材料和/或燃料、 腐殖質(zhì)和/或梅拉德以及類(lèi)似于梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物，在生產(chǎn)過(guò)程中固體-液體混
合物的溫度超過(guò)100攝氏度，壓強(qiáng)高于5帕，處理時(shí)間超過(guò)l個(gè)小時(shí)。
在本說(shuō)明書(shū)提供的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案中可以實(shí)現(xiàn)半連續(xù)化或連續(xù)化生產(chǎn)。 也就意味著可以對(duì)固體-液體混合物，特別是在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)的操作， 即批量進(jìn)行生產(chǎn)。因此可以充分的利用反應(yīng)空間，減少物料停留時(shí)間，而且 操范圍內(nèi)的溫度和壓力可以一直保持在同一水平。同時(shí)可以在連續(xù)的生產(chǎn)過(guò) 程中轉(zhuǎn)移和提取產(chǎn)物或其他加入的媒介，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行回收利用， 干擾物、反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物也可以及時(shí)排除。另外還 可以平行進(jìn)行例如工藝水、廢水、廢氣、反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或最 終產(chǎn)物的連續(xù)處理和/或凈化，或者間斷處理。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，溫度控制在160攝氏度，主要在160至 300攝氏度之間，最優(yōu)溫度在185至225攝氏度之間，或者由自動(dòng)溫控系統(tǒng) 調(diào)節(jié)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，壓強(qiáng)至少設(shè)定在7帕，主要在10至34 帕，最優(yōu)壓強(qiáng)在10至17帕、17至26帕或26至34帕。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，處理時(shí)間至少為2小時(shí)，主要在3至60小時(shí)，最優(yōu)處理時(shí)間為5至30小時(shí)或30至60小時(shí)，特別是在6至12小時(shí) 或12至24小時(shí)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，處理時(shí)間由不同的產(chǎn)物，和/或固體-液 體混合物，和/或期望的反應(yīng)產(chǎn)物確定。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，至少要前處理一種產(chǎn)物和/或固體-液體 混合物，主要包括脫水、粉碎、加入助劑進(jìn)行預(yù)水解、混合和/或預(yù)加熱過(guò)程。
部分前處理可在酸性環(huán)境或者介質(zhì)中進(jìn)行培養(yǎng)，例如在pH值小于6的 條件下，根據(jù)情況pH值可小于5、 4、 3、 2。所需時(shí)間和粉碎程度pH值高 低相關(guān)，粉碎程度越大、pH值越小，所需培養(yǎng)時(shí)間越短。培養(yǎng)可以在粉碎后， 酸性條件下進(jìn)行。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，固體-液體混合物的產(chǎn)物在反應(yīng)之前、過(guò) 程中和/或在處理后會(huì)被粉碎，最好是切碎和/或碾碎。粉碎后的固體-液體混 合物固體顆粒大小應(yīng)在10cm以下，在lcm以下更好，最好是在2mm以下。
可在固體-液體混合物或至少一種原料中，在處理之前和/或處理過(guò)程中， 加入至少一種含水或不含水的催化劑和/或催化劑的水溶液。此催化劑可以由 單一組份或者多種不同的組份組成，形成催化劑混合物。催化劑中含有的成 分可以是一種酸。比較好的選擇是碳酸和質(zhì)子酸。更好的選擇是三羧酸和二 羧酸，最好的選擇是酒酸或檸檬酸。檸檬酸和酒酸都是晶體并且無(wú)毒。均來(lái) 源于天然水果(檸檬酸來(lái)源于干柑果例如檸檬，酒酸來(lái)源于葡萄)。在說(shuō)明 書(shū)的更多設(shè)計(jì)方案中也使用了酸，如無(wú)機(jī)酸，主要是硫酸。作為催化劑成分 之一的酸，可以同時(shí)用于培養(yǎng)過(guò)程中需是使用的酸性培養(yǎng)基的制備。
催化劑或者催化劑混合物可以包含或特別加入一種或多種金屬和/或金 屬化合物。他們主要是化學(xué)元素周期表中副族Ia， IIa, IVa, Va, Via, Vila及 Villa中的過(guò)渡金屬，例如鐵、鎳、鈷、銅、鋅、銠、鈀、鉑、銀、釩、鉻、 鉤、鉬和/或鈦，其中鐵元素是最好的選擇。更好的選擇是金屬氧化物，比如
8五氧化二釩(V205)、氧化銅(CuO)、氧化鋅(ZnO)和/或氧化鉻(Cr203)。 化學(xué)元素周期表中的主族元素或其氧化物比如氧化鋁(A1203)也可以在催 化劑中使用。
另外或者可以在對(duì)固體-液體混合物處理前使用生物催化劑進(jìn)行處理，以 提高固體-液體混合物轉(zhuǎn)化為燃料、含碳材料、腐殖質(zhì)和/或梅拉德以及梅拉 德類(lèi)似反應(yīng)物。在此可以加入例如酶、微生物(特別是細(xì)菌和/或真菌)，植 物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞和/或自由、固定化細(xì)胞提取液。生物催化劑因?yàn)槠錁O端的 使用條件可在處理特別是加工固體-液體混合物，尤其是在預(yù)處理和/或反應(yīng) 物、和/或副產(chǎn)物的處理時(shí)使用。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，至少有一種原料和/或固體-液體混合物 在處理前和/或處理中會(huì)被混合，主要采用攪拌、混合、懸浮和/或巻起等方 式。在此可以配備一種或多種混合設(shè)備，尤其是不同混合設(shè)備的組合配制， 其中至少應(yīng)該包含一個(gè)液體射流混合器、液體泵或噴頭。說(shuō)明書(shū)中推薦的混 合裝置為沒(méi)有可移動(dòng)部件的攪拌裝置。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)被干燥器或者不同的干燥器 組合進(jìn)行干燥處理。使用的干燥器主要為對(duì)流干燥機(jī)或接觸式干燥機(jī)，最好 是電干燥機(jī)和/或帶(式)干燥機(jī)，和/或流化床干燥機(jī)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在操作過(guò)程中的過(guò)程積累的水最好用至 少一個(gè)設(shè)備進(jìn)行固液分離處理并移取、和/或凈化后重新導(dǎo)回反應(yīng)混合物中。 使用的固液分離設(shè)備至少可以是如下設(shè)備例如用于微濾、超濾、納濾和反 向滲透過(guò)程的設(shè)備或上述不同設(shè)備的組合，最好是陶瓷濾芯，若是旋轉(zhuǎn)圓盤(pán) 過(guò)濾器和/或離心膜過(guò)濾器更好。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，積累的廢水會(huì)被物理、化學(xué)和/或生物學(xué) 方法凈化。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在處理、加工和/或整理過(guò)程中積累的廢氣會(huì)被物理、化學(xué)和/或生物學(xué)方法凈化。
本說(shuō)明書(shū)中還包含一個(gè)流程，特別是不同的反應(yīng)產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn) 物和/或最終產(chǎn)物的連續(xù)或半連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。這些反應(yīng)產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、 副產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物包括例如泥煤燃燒物，從褐煤至類(lèi)似石煤燃燒物，腐 殖質(zhì)，梅拉德或類(lèi)似梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物，含碳材料比如絕緣物質(zhì)、納米顆粒、 納米微珠、納米纖維、納米線、活性碳、烤碳替代物、高密度含碳產(chǎn)品和材 料，特別是石墨原料和含石墨或石墨類(lèi)產(chǎn)品，比如碳纖維和復(fù)合材料及纖維 復(fù)合材料。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，固體-液體混合物至少部分由生物質(zhì)構(gòu) 成。此時(shí)利用熱液炭化基本原理，通過(guò)加壓和加熱的方法，按照說(shuō)明書(shū)的程 序，在含水生物質(zhì)釋放熱能之前，實(shí)現(xiàn)含水生物質(zhì)有效和非常經(jīng)濟(jì)的解聚和 水解。生成的單體會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)結(jié)合為含碳的反應(yīng)產(chǎn)物。對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行控 制可以得到理想的含碳反應(yīng)產(chǎn)物。例如腐殖質(zhì)經(jīng)過(guò)更短的反應(yīng)時(shí)間和進(jìn)一步 的反應(yīng)過(guò)程，得到的燃料的含碳量更高，適用于熱能的進(jìn)一步獲得。
說(shuō)明書(shū)中設(shè)計(jì)了不同的反應(yīng)產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物的生 產(chǎn)過(guò)程，包括泥煤燃燒物，從褐煤至類(lèi)似石煤燃燒物，腐殖質(zhì)，梅拉德或 類(lèi)似梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物，含碳材料比如絕緣物質(zhì)、納米顆粒、納米微珠、納米 纖維、納米線、活性碳、烤碳替代物、高密度含碳產(chǎn)品和材料，特別是石墨 原料和含石墨或石墨類(lèi)產(chǎn)品，比如碳纖維和復(fù)合材料及纖維復(fù)合材料。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，此流程可以作為用生物質(zhì)制造能量的前一階段，燃 燒物在此階段被制造出來(lái)然后被進(jìn)一步加工處理為燃料，例如將塵狀或腐殖 質(zhì)狀的燃燒物加工為小球或者煤餅。這樣處理有利于能量的獲得，特別是有 利于燃燒。根據(jù)說(shuō)明書(shū)可以采用合適的流程實(shí)現(xiàn)不同能量形式包括熱能和/ 或電能的轉(zhuǎn)化，尤其是和根據(jù)說(shuō)明書(shū)流程制備的燃燒物的有效結(jié)合。根 說(shuō) 明書(shū)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多種能量載體的多種能量形式的轉(zhuǎn)化，包括很多其他固體、液態(tài)和氣態(tài)燃料，礦石燃料，水能，太陽(yáng)能和/或風(fēng)能和各種不同形式的 含能量載體和系統(tǒng)以及按照說(shuō)明書(shū)方法生產(chǎn)制得的燃料物質(zhì)。
本說(shuō)明書(shū)涉及進(jìn)一步的能量制備程序，通過(guò)使用蒸汽或燃?xì)鉁u輪機(jī)，利
用按照說(shuō)明書(shū)制造的燃料，結(jié)合風(fēng)能特別是由壓力空氣或DWPS風(fēng)力系統(tǒng)獲
得的可儲(chǔ)存能量形式獲得能量。
本說(shuō)明書(shū)包括進(jìn)一步處理由生物質(zhì)制備的燃燒物獲得能量的應(yīng)用。 本說(shuō)明書(shū)也設(shè)計(jì)了合適的處理裝置，可以有效的處理工業(yè)規(guī)模的固體液
體混合物。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器為抗壓式圓柱形容器。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器底部為錐形，和反應(yīng)器軸線的最 大夾角為45度，最好小于40度，甚至35度。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，有利之處在于反應(yīng)器的內(nèi)部，特別是底 物和夾套層由抗熱和抗腐蝕并且防水材料構(gòu)成，例如涂層金屬，特別是貴金 屬或陶瓷材料。另外反應(yīng)器的內(nèi)部，特別是容器底部和側(cè)壁包括閥門(mén)，以及 其他和反應(yīng)混合物存在接觸可能的部件都使用涂層材料全部或部分的進(jìn)行 了表面處理，通過(guò)這樣的處理，可以避免或減少反應(yīng)混合物結(jié)塊或沉淀。使 用的涂層材料主要是耐腐蝕、耐磨和/或防水材料，尤其是金屬或陶瓷材料和 合金，合金包括鉻、鎳、鉬、鈦、鋁、鈮等，以及硅、鐵、鈷、鎢、硼、 碳，尤其是鈦鋁化合物等材料。借助電鍍，尤其是火焰噴涂方法例如高速氧 氣燃料(HVOF)程序?qū)⑼繉硬牧习灿谌萜鞅砻妗?br> 根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器內(nèi)部至少需要配備一層含有孔的 膜。膜之間的間距應(yīng)小于10mm，最好小于6mm，甚至4mm。如果膜部分由 板材構(gòu)成，可以稱其為膜板。在反應(yīng)器中可以設(shè)置多個(gè)膜部分。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，膜部分孔直徑應(yīng)小于400nm，最好是小 于100jim，甚至35pm。根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，膜部分的孔為漏斗形。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在帶孔的膜部分和反應(yīng)器壁之間還至少存在一個(gè)空腔。因此，膜部分可以和反應(yīng)器壁以此形式連接，其形成的空腔之間相互分隔。這樣的設(shè)計(jì)形式特別有利于在空腔范圍內(nèi)至少配備一個(gè)入口和在其他空腔范圍內(nèi)至少配備一個(gè)出口。膜部分和反應(yīng)器壁之間可以通過(guò)例如點(diǎn)焊或線焊連接，沒(méi)有焊接好的部分會(huì)在液壓作用下分離，所以在進(jìn)口和
出口處設(shè)置一個(gè)管道，用于通過(guò)例如US-A-4700445中描述的冷卻液。在這樣的條件下，反應(yīng)器壁同時(shí)具備了熱交換功能。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器壁為雙層，在內(nèi)層和外層之間有至少設(shè)計(jì)了一個(gè)空腔。因此內(nèi)外兩層反應(yīng)器壁之間可以通過(guò)隔開(kāi)的空腔相互連接?？涨环秶鷥?nèi)至少配備有一個(gè)入口和在其他空腔范圍內(nèi)至少配備有一個(gè)出口。反應(yīng)器內(nèi)外壁之間可以通過(guò)例如點(diǎn)焊或線焊連接，沒(méi)有焊接好的部分會(huì)在液壓作用下分離，所以在進(jìn)口和出口處設(shè)置一個(gè)管道，用于通過(guò)例如US-A-4700445中描述的冷卻液。在這樣的條件下，雙層反應(yīng)器壁同時(shí)具備了熱交換功能。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器為具備有多層裝置、管道、循環(huán)系統(tǒng)、多連接和/或攪拌裝置的反應(yīng)器，和/或主要為膜和/或流化床反應(yīng)器。最好至少含有一個(gè)反應(yīng)器或一個(gè)不同反應(yīng)器的組合，其應(yīng)具備多層裝置、管道、循環(huán)系統(tǒng)、多連接和/或攪拌裝置的反應(yīng)器功能或膜或流化床反應(yīng)器。尤其是包含至少一個(gè)膜部分的反應(yīng)器和/或至少一個(gè)能產(chǎn)生循環(huán)流化層的裝置。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，反應(yīng)器至少包含溫度控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)應(yīng)至少包含螺旋加熱裝置、至少一個(gè)加熱和冷卻管、至少一個(gè)和反應(yīng)器壁焊接的半蛇管、至少一個(gè)熱交換管或熱交換板和/或至少一個(gè)膜部分以及有孔底座和/或側(cè)壁部分。此溫度控制系統(tǒng)可以包含于雙層反應(yīng)器壁中。在說(shuō)明書(shū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，全部反應(yīng)器中的部件和媒介包括帶孔的膜部分、液體射流混合器、泵和噴頭部分都是溫控系統(tǒng)的一部分。
本說(shuō)明書(shū)要求基本使用非機(jī)械部件，即不使用或盡量少使用機(jī)械和/或可 移動(dòng)部件。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為用于混合、攪拌和巻起反應(yīng)物 的混合裝置。在反應(yīng)器中也可以裝備混合、攪拌、揚(yáng)起和/或清潔裝置。通過(guò) 機(jī)械攪拌和使用帶或不帶移動(dòng)部件的混合系統(tǒng)向反應(yīng)物中輸入動(dòng)力。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在混合系統(tǒng)中無(wú)可移動(dòng)部件，比如至少 裝配一個(gè)液體射流混合器，至少一個(gè)液體泵和/或至少一個(gè)噴頭。
在說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案中計(jì)劃裝配混合裝置，特別是在進(jìn)樣區(qū)，其 目的是利用湍流漩渦和剪切力粉碎和切碎固體物質(zhì)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此裝置為切碎裝置，尤其針對(duì)反應(yīng)器中 固體反應(yīng)物。此裝置至少應(yīng)該包括碾磨器和/或至少一個(gè)切割機(jī)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此裝置為干燥裝置，其至少應(yīng)包括對(duì)流 干燥機(jī)或接觸式干燥機(jī)，最好是電干燥機(jī)或帶(式)干燥機(jī)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在整個(gè)工藝過(guò)程中包含工藝水處理過(guò) 程。所以此設(shè)備主要為一工藝水處理設(shè)備，其至少包含濾網(wǎng)、過(guò)濾器、水力 旋流器、離心機(jī)或機(jī)械力支持的分離設(shè)備。此工藝水處理設(shè)備可基本分離并 除去反應(yīng)混合物中的固體物質(zhì)。其包含至少一個(gè)工藝水儲(chǔ)罐和/或至少一個(gè)固 -液分離設(shè)備。在登記材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，用于工藝水處理的設(shè)備中至少 應(yīng)包括一個(gè)濾網(wǎng)、過(guò)濾器、離心機(jī)、水力旋流單元、機(jī)械力支持的分離設(shè)備 或者相同的組合。工藝水處理設(shè)備可以由不同的或者相同的分離裝置組合而 成。
此工藝水處理設(shè)備也可以至少是過(guò)濾設(shè)備，特別是旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)過(guò)濾器，其 中的圓盤(pán)最好是陶瓷盤(pán)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為生物污水 理設(shè)備，其至少含有生物反應(yīng)器，最好是生物膜反應(yīng)器。生物反應(yīng)器因此至少為回路式反應(yīng)器。 根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，回路式反應(yīng)器至少含有用于混合氣相和 液相的噴嘴裝置。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，回路式反應(yīng)器含有用于水流由上至下流 動(dòng)的管道。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為一空氣凈化設(shè)備，至少含有凈 化過(guò)程中氣體和/或廢氣的裝置，特別是空氣過(guò)濾器。
說(shuō)明書(shū)中提到的利用生物質(zhì)制造燃料、含碳材料、腐殖質(zhì)和/或梅拉德或 類(lèi)似梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物的設(shè)備的使用也可以提供。
本說(shuō)明說(shuō)還創(chuàng)造了一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備，至少是設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，其能有效的 利用生物質(zhì)按工業(yè)規(guī)模制造能量。
在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中包含了一個(gè)焚燒裝置的設(shè)計(jì)，其可以利用由生物 質(zhì)制造的固體燃料，按照說(shuō)明書(shū)方法制備的生物質(zhì)燃料會(huì)直接在焚燒裝置中 燃燒以獲得燃?xì)夂驼羝４朔贌b置可以和渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)結(jié)合使用，以便 將燃燒的氣體和水蒸氣直接轉(zhuǎn)化為電能。按照說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)的方案，結(jié)合燃?xì)?br> 蒸汽渦輪進(jìn)程獲得電能的最大效率可達(dá)43%，甚至達(dá)到46%和49-55%。在 燃燒裝置上加裝煙氣凈化裝置，以凈化燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣。
此裝置含有至少一個(gè)反應(yīng)器，其設(shè)計(jì)使用溫度至少在IOO攝氏度以上， 設(shè)計(jì)壓力大于5帕。同時(shí)在此設(shè)備中，生物質(zhì)按照操作程序轉(zhuǎn)化為燃料，至 少包含以下步驟生物質(zhì)在溫度超過(guò)IOO攝氏度、壓力超過(guò)5帕、時(shí)間超過(guò) 1小時(shí)的條件下反應(yīng)即生物質(zhì)和/或反應(yīng)產(chǎn)物、副產(chǎn)物、和/或最終產(chǎn)物的處理 和加工。
此能量制造過(guò)程可以借助顆粒爐灶或煤電力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)，使用的設(shè)備可 以是高壓固定流化床(DKSW)或高壓煤灰燃燒系統(tǒng)(DKSF)。 此設(shè)計(jì)可以借助碳燃料電池實(shí)現(xiàn)。根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，生物質(zhì)的處理設(shè)備中至少應(yīng)包含容納生 物質(zhì)的反應(yīng)器和至少一個(gè)處理生物質(zhì)和/或加工反應(yīng)產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物的裝 置。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此反應(yīng)器是一個(gè)管道反應(yīng)器、循環(huán)反應(yīng) 器、特別是一個(gè)回路反應(yīng)器或攪拌反應(yīng)器，和/或甚至是一個(gè)膜和/或流化床 反應(yīng)器。最好至少含有膜部分和/或至少有能量產(chǎn)生流化床的反應(yīng)器。同時(shí)此
反應(yīng)器的溫度至少為100攝氏度，壓力至少為5帕。
為了提供設(shè)備的生產(chǎn)能力，可以同時(shí)利用多個(gè)反應(yīng)器利用生物質(zhì)進(jìn)行生 產(chǎn)。可以實(shí)現(xiàn)批量連續(xù)生產(chǎn)。
在說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)方案中還包含了溫度控制系統(tǒng)，其至少含有一個(gè)溫度控 制部件。溫度控制系統(tǒng)應(yīng)至少包含螺旋加熱裝置、至少一個(gè)加熱和冷卻管、 至少一個(gè)和反應(yīng)器壁焊接的半蛇管、至少一個(gè)熱交換管或熱交換板和/或至少 一個(gè)膜部分以及有孔底座和/或側(cè)壁部分。此溫度控制系統(tǒng)可以包含于雙層反 應(yīng)器壁中。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為用于混合、攪拌和巻起反應(yīng)物 的混合裝置。在反應(yīng)器中也可以裝備混合、攪拌、揚(yáng)起和/或清潔裝置。根據(jù) 說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此裝置為切碎裝置，尤其針對(duì)反應(yīng)器中固體反應(yīng) 物。此裝置至少應(yīng)該包括碾磨器和/或至少一個(gè)切割機(jī)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此裝置為干燥裝置，其至少應(yīng)包括對(duì)流 干燥機(jī)或接觸式干燥機(jī)，最好是電干燥機(jī)或帶(式)干燥機(jī)。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，在整個(gè)工藝過(guò)程中包含工藝水處理過(guò) 程。所以此設(shè)備主要為一工藝水處理設(shè)備，其至少包含濾網(wǎng)、過(guò)濾器、水力 旋流器、離心機(jī)或機(jī)械力支持的分離設(shè)備。此工藝水處理設(shè)備可基本分離并 除去反應(yīng)混合物中的固體物質(zhì)。其包含至少一個(gè)工藝水儲(chǔ)罐和/或至少一個(gè)固 -液分離設(shè)備。根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，用于工藝水處理的設(shè)備中至少應(yīng)包括一個(gè)濾網(wǎng)、過(guò)濾器、離心機(jī)、水力旋流單元、機(jī)械力支持的分離設(shè)備 或者相同的組合。工藝水處理設(shè)備可以由不同的或者相同的分離裝置組合而 成。此工藝水處理設(shè)備也可以至少是過(guò)濾設(shè)備，特別是旋轉(zhuǎn)陶瓷盤(pán)過(guò)濾器和 /或離心膜過(guò)濾器。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為生物、物理或水處理設(shè)備或這 些裝置的結(jié)合體，其至少含有固液分離、生物反應(yīng)器、尤其是生物膜反應(yīng)器、 反滲透、微慮、超濾和/或濕氧化工藝過(guò)程。生物反應(yīng)器至少含有一個(gè)循環(huán)反 應(yīng)器。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)方案，此設(shè)備為一空氣凈化設(shè)備，至少含有凈 化過(guò)程中氣體和/或廢氣的裝置，特別是空氣過(guò)濾器。 此設(shè)備的特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生能量，尤其是電能。
同時(shí)，申報(bào)的產(chǎn)品還為您提供一種易于生產(chǎn)的材料和/或燃料，與熟悉的 材料/燃料相比，它具有更好的特性。
根據(jù)該申報(bào)材料，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的材料和/或燃料，從元素質(zhì)量(干物 質(zhì))的百分比含量上來(lái)看，這種材料/燃料的碳含量比生物質(zhì)高出百分之1至
300。申報(bào)的材料和/或生物燃料包含泥炭、褐煤和類(lèi)似石煤的燃料、腐殖質(zhì)、 Maillard或類(lèi)似Maillard的反應(yīng)產(chǎn)品，以及含碳的材料，如絕緣材料、納米 海綿、納米球、納米纖維、納米電纜、清潔納米、最清潔納米和高純度碳納 米以及類(lèi)似活性或吸附碳的材料、燒烤碳替代品、高密封性煤炭產(chǎn)品和材料， 尤其是石墨的原材料和含有石墨或類(lèi)似物質(zhì)的產(chǎn)品、碳纖維、復(fù)合材料或復(fù) 合纖維的原材料。
從元素質(zhì)量(干物質(zhì))的百分比含量上來(lái)看，申報(bào)的材料/燃料含碳量有 所增加，與生物質(zhì)相比碳含量高出百分比10-300、 50-300或者100-300，甚 至200-300。
或者，從元素質(zhì)量(干物質(zhì))的百分比含量上來(lái)看，申報(bào)的材料/燃料含碳量比生物質(zhì)高出百分比5-200、 10-150或者10-120，甚至50-100。
從元素質(zhì)量(干物質(zhì))的百分比含量來(lái)看，申報(bào)材料和/或燃料的含碳量 是原材料的50-卯％、 55-80%和98%以上。
申報(bào)物質(zhì)的其它構(gòu)成中，材料和/或燃料元素質(zhì)量(干物質(zhì))氫的百分比 含量比生物質(zhì)低1%-300%、 5%-200%和20%-100%。
申報(bào)物質(zhì)的其它構(gòu)成中，材料和/或燃料元素質(zhì)量(干物質(zhì))氧的百分比 含量比原材料低1%-300%、 5%-200%和15%-100%。
申報(bào)物質(zhì)的其它構(gòu)成中，與原材料相比，材料和/或燃料元素質(zhì)量(干物 質(zhì))氮的百分比含量有所降低，降低的數(shù)量為15%-100%、 5%-200%、 1%-300%。
申報(bào)的材料和/或燃料干物質(zhì)的原始燃燒值可能至少是原材料(特別是生 物質(zhì)的)65%或大于65%。
根據(jù)成分和結(jié)構(gòu)，與生物質(zhì)或化石燃料、生物質(zhì)燃料相比，可選申報(bào)材 料和/或燃料的燃燒性和環(huán)保性得到充分提高，例如，降低了灰分含量、含氯 量、硝酸鹽含量、硫磺和重金屬含量以及減少了灰塵、精細(xì)粉塵或氧化氮、 氧化硫等氣態(tài)有害物質(zhì)的排放。
此外，申報(bào)的原料和/或燃料與生物質(zhì)或可選的固定化石燃料或生物燃料 相比，提高反應(yīng)性的同時(shí)，降低了自然溫度。
申報(bào)的材料和/或燃料具有多孔性，那么與具有同等燃燒值或含碳量的固 定化石燃料相比，顯著節(jié)省了粉碎材料和/或燃料的能源成本。
申報(bào)的材料和/或燃料的顆粒尺寸較小，因而它們的表面積較大，特別是 大約2納米至50微米的顆粒尺寸，也有一微米和200納米的尺寸。由于顆粒 尺寸較小、表面面積較大，因此申報(bào)的材料和/或燃料極易干燥。
申報(bào)的材料和/或燃料包括Maillard或類(lèi)似Maillard的反應(yīng)產(chǎn)品。
在申報(bào)物質(zhì)的構(gòu)成中，根據(jù)至少包括下列步驟的工藝從生物質(zhì)中生產(chǎn)材料和/或燃料生物質(zhì)的處理溫度超出100攝氏度、處理過(guò)程期間的壓力高于 5bar，該條件要能夠保持1小時(shí)以上，用于加工生物質(zhì)和/或處理反應(yīng)產(chǎn)品、 半成品、副產(chǎn)品和/或最終產(chǎn)品。
溫度可設(shè)置在160攝氏度以上、160-300攝氏度之間和185-225攝制度之 間。壓力至少設(shè)置為7bar，也可設(shè)置在10-34bar之間、10-17bar之間、18-26bar 之間或27-34bar之間。處理持續(xù)時(shí)間可能至少為2小時(shí)，最少是3-60小時(shí)， 也可以是5-30小時(shí)或31-60小時(shí)，特別情況是6-12小時(shí)或13-24小時(shí)。生物 質(zhì)處理之后，利用干燥器、也可利用對(duì)流或接觸式干燥器、電熱和/或帶式干 燥器、和/或流化干燥器將反應(yīng)產(chǎn)品干燥至所需的剩余濕度6-25%、 10-20% 或者12-15%。
上述工藝的反應(yīng)產(chǎn)品、半成品、副產(chǎn)品和最終產(chǎn)品包括泥炭、褐煤和類(lèi) 似石煤的燃料、腐殖質(zhì)、Maillard或類(lèi)似Maillard的反應(yīng)產(chǎn)品，以及含碳的 材料，如絕緣材料、納米海綿、納米球、納米纖維、納米電纜、活性或吸附 碳的材料、燒烤碳替代品、高密封性煤炭產(chǎn)品和材料，尤其是石墨的原材料 和含有石墨或類(lèi)似物質(zhì)的產(chǎn)品、碳纖維、復(fù)合材料或復(fù)合纖維的原材料。
此外，申報(bào)材料還涉及使用所生產(chǎn)的材料和/或燃料產(chǎn)生生物質(zhì)能量的方法。
與化石燃料相比，生物質(zhì)包括可作為本地能量源長(zhǎng)期使用的再生原料、 所有液體和固體有機(jī)物質(zhì)和生物、生化過(guò)程產(chǎn)品及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具 有工藝所需的豐富含碳量，此外，憑借其成分和可用反應(yīng)產(chǎn)品、半成品、副 產(chǎn)品和最終產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，可通過(guò)申報(bào)的工藝進(jìn)行加工。例如，原材料包括 碳水化合物、糖及淀粉、農(nóng)業(yè)和林業(yè)產(chǎn)品，也包括專門(mén)種植的能源植物(生 長(zhǎng)快速的樹(shù)種、莎草、全株谷物等等)、黃豆、甘蔗和谷物桿、生物殘留物、 廢料和副產(chǎn)品、植物及其它來(lái)源的植物殘留物(街旁綠地,農(nóng)業(yè)保養(yǎng)劑)，農(nóng) 業(yè)垃圾包括草、甘蔗葉子、谷糠、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的非可出售部分，例如土豆、甜蘿卜、腐爛的青貯部分和其它飼料殘留物、草葉、谷物稈、甜菜葉子、甘蔗 葉子、包括生物垃圾在內(nèi)的含碳?xì)埩粑锛皬U料、家庭及工商業(yè)垃圾(廢棄殘 余)的高熱值部分、淤泥、包括森林木材在內(nèi)的各種種類(lèi)和等級(jí)的木料、建 筑木材、托盤(pán)、舊家居、鋸屑、包括廚房及菜肴垃圾在內(nèi)的食品工業(yè)殘留物 及廢料、蔬菜垃圾、廢油、紙張、漿紙、特別是天然纖維和天然聚合物制成 的紡織品、包括糞水、馬糞和家禽糞便在內(nèi)的動(dòng)物排泄物。尸體和特殊的動(dòng) 物尸體也可算作生物質(zhì)。
根據(jù)申報(bào)材料，處理原材料和/或固體及液體混合物是指對(duì)固體及液體混
合物施加的所有影響(特別是供應(yīng)起動(dòng)能量和維持轉(zhuǎn)化反應(yīng)，其中包括100 攝氏度以上和5bar以上壓力時(shí)的固體及液體混合物處理)，通過(guò)這些影響將 固體及液體混合物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)品。
根據(jù)申報(bào)材料，對(duì)生物質(zhì)和/或固體及液體混合物的處理是指在化學(xué)轉(zhuǎn)化 過(guò)程前后，按照不同步驟處理原材料、反應(yīng)產(chǎn)品和/或半成品。處理包括所有 步驟、過(guò)程和對(duì)反應(yīng)物的影響(包括預(yù)處理和/或再次處理)。
預(yù)處理是指在反應(yīng)室注液過(guò)程結(jié)束之前和為啟動(dòng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)供應(yīng)能量之前 對(duì)固體及液體混合物產(chǎn)生的所有影響。預(yù)處理范疇內(nèi)特別包括了原材料預(yù)加 熱和主要反應(yīng)混合物成分的粉碎，即成分含量大于三分之二、反應(yīng)室內(nèi)外顆 粒尺寸小于10mm。
申報(bào)材料中提及的固體及液體混合物包括懸浮液、分散物和其它分散體 系，其中包括含有液體的固體，特別是生物質(zhì)。特別是在類(lèi)似固體及液體混 合物應(yīng)用中采用申報(bào)的工藝，混合物在反應(yīng)過(guò)程期間利用物理或化學(xué)方法提 高液態(tài)階段溶劑含量和/或改變固體物理性和化學(xué)性，借此可改進(jìn)固體和液體 分離或改變固體量較多的比例關(guān)系。原材料涉及含有液體或不含液體的固體， 這些物質(zhì)用來(lái)產(chǎn)生固體及液體混合物。
申報(bào)中提及的處理和/或調(diào)整反應(yīng)產(chǎn)品和/或副產(chǎn)品包括對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)副產(chǎn)品和/或最終產(chǎn)品的所有影響，借助這些影響使產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為所需或要求的形 式。
半連續(xù)或連續(xù)流程在本申請(qǐng)文件中是指以技術(shù)和/或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)生產(chǎn)反 應(yīng)產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品和最終產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程中滿足下列標(biāo)準(zhǔn)中的一 個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)
1. 溫度。特別是在最少一個(gè)壓力容器內(nèi)、反應(yīng)器或者設(shè)備組成部分中，
在至少兩個(gè)反應(yīng)周期中持續(xù)高于40至90攝氏度(最好是60至70攝氏度和/ 或在絕對(duì)壓力為lbar時(shí)，高于生產(chǎn)用水的沸點(diǎn))，這樣才能較長(zhǎng)時(shí)間直接用 手接觸與反應(yīng)混合物直接接觸的容器壁，超過(guò)1分鐘，而只需用輔助工具、 絕緣材料或其它輔助裝備。
2. 壓力，特別是在最少一個(gè)壓力容器、反應(yīng)器或者設(shè)備部分中，在至少 兩個(gè)反應(yīng)周期內(nèi)絕對(duì)壓力持續(xù)高于lbar。最少兩個(gè)容器(其中至少一個(gè)反應(yīng) 器)以某種方式連接，實(shí)現(xiàn)了壓縮介質(zhì)的運(yùn)輸、壓力平衡或保存。
3. 對(duì)原材料、固液混合物、反應(yīng)產(chǎn)品、副產(chǎn)品、中間和/或最終產(chǎn)品或 其它反應(yīng)物的加工在設(shè)備中多于一個(gè)容器中進(jìn)行。
4. 作為設(shè)備固定組成部分，并在其內(nèi)進(jìn)行處理的容器總?cè)萘?，至少?500升。其中至少有一個(gè)容器，不僅能用手還能用其它輔助工具移動(dòng)。
5. 在一個(gè)反應(yīng)周期中，具有含碳的固液混合物和/或不同類(lèi)型(尤其是不 同的特性和密度)的原材料、生物質(zhì)或碳化和物。
6. 在一個(gè)反應(yīng)周期中同時(shí)、延后、持續(xù)或間斷地向反應(yīng)混合物中加入或 從中抽出固液混合物的各種原材料、反應(yīng)產(chǎn)品、副產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和/或最終 產(chǎn)品和/或反應(yīng)物，包括催化劑和/或發(fā)泡劑或保溫劑(如水，尤其是生產(chǎn)用 水和/或諸如生產(chǎn)用氣/合成氣體的氣體)。
7. 在壓力容器、反應(yīng)器或其它設(shè)備組成部分的溫度超過(guò)60至70攝氏度， 或者在絕對(duì)壓力為lbar時(shí)高于生產(chǎn)用水的沸騰溫度，或者在至少一個(gè)設(shè)備組成部分的壓力為高于lbar的絕對(duì)壓力時(shí)，發(fā)生步驟6下描述的過(guò)程。
8. 在一個(gè)連續(xù)的流程中，特別是同一臺(tái)設(shè)備中處理反應(yīng)混合物。
9. 在反應(yīng)周期前/中，通過(guò)帶入動(dòng)力能源，特別是最少一個(gè)攪拌或混合 系統(tǒng)或者一個(gè)攪拌和混合組合系統(tǒng)，最好是非機(jī)械混合或攪拌系統(tǒng)，這樣在 使用各個(gè)系統(tǒng)時(shí)，不會(huì)與軸產(chǎn)生磁連接，并且不會(huì)電驅(qū)動(dòng)。
10. 在反應(yīng)周期前和/或中，要向原材料或者反應(yīng)混合物放熱和/從其中吸 熱，尤其是在使用至少一種保溫系統(tǒng)時(shí)，或者在使用不同系統(tǒng)和裝置的組合 時(shí)。在使用一種保溫系統(tǒng)時(shí)，最好不要使用常見(jiàn)的爐子和/或通過(guò)有就較少把 手的可分離加熱的電氣壁式傳熱體加熱。
容器指的是上面開(kāi)口或封閉的物體，內(nèi)部有一個(gè)空腔，目的是使它里面 的物體與環(huán)境分離。進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也就是處理和/或加工固液混合物的容器 (例如壓力容器或反應(yīng)器)，由一個(gè)外部閉合的反應(yīng)空間或者壓力容器空間形 成。
反應(yīng)器是主要是指發(fā)生關(guān)鍵反應(yīng)步驟的容器。決定性的反應(yīng)步驟尤其是 指大部分在一個(gè)溫度和壓力范圍內(nèi)進(jìn)行的步驟，在這個(gè)范圍中至少10-30% 的原材料轉(zhuǎn)換成所謂的反應(yīng)產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品或者最終產(chǎn)品。
反應(yīng)空間或者壓力容器空間是指反應(yīng)容器或壓力容器空間內(nèi)存在的空間 范圍，在這個(gè)空間內(nèi)產(chǎn)生可測(cè)量的、不同反應(yīng)條件。不同反應(yīng)條件由結(jié)構(gòu)、 機(jī)械、電流和/或相位、化學(xué)、電子、電氣或其它作用產(chǎn)生。用于該目的的裝 置， 一般情況下有電氣驅(qū)動(dòng)的攪拌或混合裝置，這種裝置帶有電磁連軸器的 單軸，或通過(guò)可分離加熱的電氣壁式傳熱體由反應(yīng)器外壁向承受壓力的光滑 內(nèi)壁傳熱，或用于實(shí)驗(yàn)室目的的壓熱器。
反應(yīng)周期、周期或者反應(yīng)一次轉(zhuǎn)化反應(yīng)持續(xù)的時(shí)間，它從將原材料放入 反應(yīng)室中，并供應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需的能量開(kāi)始。 一個(gè)周期從反應(yīng)過(guò)程 開(kāi)始持續(xù)到反應(yīng)混合物中無(wú)需后處理或調(diào)節(jié)地產(chǎn)生所需的反應(yīng)產(chǎn)品，或者至反應(yīng)過(guò)程結(jié)束。
攪拌或者混合系統(tǒng)指的是通過(guò)機(jī)械、聲波、電流、熱能或結(jié)構(gòu)將能量傳 遞給反應(yīng)混合物的裝置，并能夠借此通過(guò)攪拌和混合使反應(yīng)物運(yùn)動(dòng)。也包括 通過(guò)如泵、水流噴射混合器、噴嘴以及機(jī)械和熱能混合器或沿著壓差加入反 應(yīng)混合物等使反應(yīng)混合物運(yùn)動(dòng)。
一臺(tái)設(shè)備至少由兩個(gè)裝置組成，用于執(zhí)行申報(bào)流程。最少有兩個(gè)容器(其 中至少一個(gè)反應(yīng)器)，能夠以某種方式連接，實(shí)現(xiàn)壓縮介質(zhì)的運(yùn)輸、壓力平衡 或保存。設(shè)備的另一個(gè)固定組成部分是一個(gè)裝置或容器，在缺少該組成部分
時(shí)，該流程的效率(尤其是從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看)就會(huì)減少2個(gè)、5個(gè)甚至是至 少I(mǎi)O個(gè)百分點(diǎn)。
共同使用設(shè)備的各個(gè)裝置時(shí)，能夠進(jìn)行連續(xù)流程。 一臺(tái)這樣的設(shè)備每周 能將200千克原材料加工成干物質(zhì)。如果裝置或設(shè)備互相相連，或通過(guò)管道 連接或者在空間上通過(guò)其它方法連接，那么可以同時(shí)使用各設(shè)備，在50km 的半徑內(nèi)交換或共同使用原材料、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品、反應(yīng)產(chǎn)品以及其它反 應(yīng)物。
反應(yīng)或反應(yīng)流程的開(kāi)始或?qū)崿F(xiàn)，是以達(dá)到反應(yīng)控制的最少一個(gè)目標(biāo)參數(shù) 為標(biāo)志的(包括溫度和壓力)，在這個(gè)溫度或壓力下，熱解碳的轉(zhuǎn)化反應(yīng)在至 少一個(gè)小時(shí)后開(kāi)始。反應(yīng)過(guò)程的結(jié)束是通過(guò)在排空反應(yīng)室前持續(xù)不滿足反應(yīng) 控制的至少一個(gè)參數(shù)為標(biāo)志的。
反應(yīng)產(chǎn)品、中間產(chǎn)品或者副產(chǎn)品或反應(yīng)參與物，在本申報(bào)中是指不論存 在時(shí)間的短長(zhǎng)，在反應(yīng)條件下(壓力大于5bar，溫度高于100攝氏度)在反 應(yīng)室中存在著或存在過(guò)的所有固體、液體或氣體材料。
固體/液體混合物在本申報(bào)中是指所有懸浮液、分散體和其它分散系統(tǒng)， 包括含有液體的固體燃料，尤其是生物質(zhì)。申報(bào)的設(shè)備尤其適用于這種固液 混合物，它在反應(yīng)過(guò)程中，由于物理或化學(xué)方法，導(dǎo)致提高在溶液中提 了液態(tài)階段的比例，和/或材料發(fā)生物理或化學(xué)變化，能夠更好地進(jìn)行固液分離 或者更夠有更高的液體比例。
懸浮液和分散物都是異質(zhì)固液混合物。懸浮物是指由一種液體和固體組 成的異質(zhì)(不能混合)物質(zhì)混合物。懸浮物至少有一種固體， 一種液體。分 散系統(tǒng)，是說(shuō)由小顆粒和連續(xù)的分散介質(zhì)構(gòu)成的混合物，主要由膠質(zhì)分散物、 膠束、小泡、乳膠、凝膠或浮質(zhì)，例如油漆、乳膠和泡沫。
Maillard類(lèi)似反應(yīng)產(chǎn)品在本申報(bào)中為化和物，它們是Maillard反應(yīng)產(chǎn)品 的中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品、最終產(chǎn)品或具有類(lèi)似的化學(xué)、物理或者生物屬性的產(chǎn) 品。屬于這種化合物的有例如糖基化終產(chǎn)物(AGE)，它通過(guò)原始葡糖糖胺基 產(chǎn)品的重排產(chǎn)生，并成為Maillard反應(yīng)的最終產(chǎn)品糖基化終產(chǎn)物(AGE)。通 過(guò)重排和聚合AGE能夠與其它蛋白質(zhì)形成橫向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于產(chǎn)生途徑的 不同，有各種復(fù)雜形狀的AGE，其中Ns-(羧甲基)細(xì)胞溶解素(CML)、糠 氨酸和Pentosidin是迄今研究最多的。
類(lèi)聚四氟乙烯(PTFE)材料是指具有聚四氟乙烯一個(gè)或多個(gè)特征的材料， 有親緣關(guān)系或沒(méi)親緣關(guān)系的類(lèi)別，例如耐反應(yīng)性、極小的摩擦系數(shù)、極低的 折射率、高耐熱性、極低的表面污染抗粘性或光滑表面。
燃料是指用于生產(chǎn)能量的材料，例如通過(guò)熱、化學(xué)、電子和其它方法轉(zhuǎn) 化為能量。
材料是通過(guò)繼續(xù)加工、處理以及調(diào)整繼續(xù)加工成其它產(chǎn)品，或作為加工 材料進(jìn)入最終產(chǎn)品的材料。
下面舉例進(jìn)一步舉例說(shuō)明申報(bào)物質(zhì)
在申報(bào)流程內(nèi)原材料或者生物質(zhì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，分為4個(gè)階段
1.預(yù)熱階段將生物質(zhì)置于所需的溫度和壓力下。經(jīng)過(guò)能量供給進(jìn)入聚
合階段。在預(yù)熱階段就發(fā)生了膨脹反應(yīng)，尤其是在具有較高碳含量的生物質(zhì) 中。在這個(gè)過(guò)程中細(xì)胞壁內(nèi)的多糖中進(jìn)入了水分。在膨脹過(guò)程中，繼續(xù)形成凝膠狀態(tài)，然后形成膠態(tài)結(jié)構(gòu)，隨著聚合階段的繼續(xù)將會(huì)溶解。
2. 解聚合階段這個(gè)過(guò)程中最初的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)溶解，它們主要由聚合結(jié) 構(gòu)蛋白、細(xì)胞膜質(zhì)、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成(尤其是植物生物質(zhì))。產(chǎn)生多聚 和低聚碳化合物。堅(jiān)固和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)蛋白的比例越高，原材料的面積越小，角早 聚合階段所需的時(shí)間則越長(zhǎng)。同時(shí)發(fā)生水解，也就是說(shuō)通過(guò)與水反應(yīng)發(fā)生l七 學(xué)化合物的分解。碳水化合物、非植物蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白和脂肪的比例越高， 或者含木質(zhì)纖維素的生物質(zhì)比例越低，則該過(guò)程越快。在該階段結(jié)束時(shí)，熱 發(fā)生率上升，并且形成類(lèi)似于原油的物質(zhì)。
3. 聚合階段重構(gòu)和網(wǎng)化低聚和非網(wǎng)化的碳水化合物。形成結(jié)塊，微觀 地看挨著在原材料的大結(jié)構(gòu)上，但是與上級(jí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部鍵合丟失，并且丟失 了強(qiáng)度和硬度。新形成的結(jié)構(gòu)，具有較高的易碎性和疏松性，在中間過(guò)程或 最終過(guò)程中由直徑為幾百微米至5納米甚至更小的顆粒組成。形成了新的碳 化合物，它與天然的碳具有相似性。它主要由不同的碳化合物以及木醇組成， 它們的含碳量增大，并且含水量和含氧量相對(duì)于生物質(zhì)(干物質(zhì))來(lái)說(shuō)降低。 與化石原料相比最重要的區(qū)別主要在于在液態(tài)和固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)品階段存在
Maillard反應(yīng)產(chǎn)品。
4. 穩(wěn)定階段在解聚合階段和聚合階段的放熱流程，熱發(fā)生率明顯將小， 并且在穩(wěn)定階段反應(yīng)逐漸停止，最終直至完全停止。
反應(yīng)產(chǎn)品的特征，如純凈度、形狀、結(jié)構(gòu)、密度、強(qiáng)度、顆粒大小、表 面結(jié)構(gòu)、組成、燃燒特性、燃燒值和能量含量與工藝或反應(yīng)條件有關(guān)，也就 是說(shuō)由申報(bào)產(chǎn)品的控制參數(shù)，也就是說(shuō)過(guò)程控制決定。反應(yīng)或流程控制受下
列因素影響
1. 原材料的成分和特性，包括密度、顆粒大小、濕度、純度、含碳量、 礦物質(zhì)量和酒精含量。
2. 固體和液體的比例，或者說(shuō)干物質(zhì)和生產(chǎn)水的比例。
3. 溫度、壓力以及這些參數(shù)的振動(dòng)范圍。
4. 催化劑選擇、成分、濃度、顆粒大小、混合比例和加入時(shí)間。在反 應(yīng)過(guò)程中較晚的時(shí)間點(diǎn)加入催化劑或催化劑混合物能夠加速或者減慢反應(yīng)速 度。以此來(lái)影響反應(yīng)產(chǎn)品的特性。影響最終產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要因素 是金屬催化劑的顆粒大小。反應(yīng)速度同時(shí)也由酸度(pKs值)決定。
5. 熱交換系統(tǒng)和溫度適應(yīng)的速度、PH值、濃度比例和過(guò)程水。
6. 例如通過(guò)水解使反應(yīng)混合物發(fā)生物理或化學(xué)變化。首先在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中 增大密度和脆性。
7. 聚合的速度，聚合速度越快，反應(yīng)產(chǎn)品純度越高。
8. 混合的方式、熱輸入、水流速度和剪切力以及混合的時(shí)間間隔和時(shí)間占。
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9. 生產(chǎn)用水酸、堿的濃度，氯、硫以及它們的鹽類(lèi)以及金屬和礦物質(zhì) 的濃度，包括磷和硝酸化合物。在運(yùn)行過(guò)程中和運(yùn)行過(guò)程外生產(chǎn)用水的凈化 流程。
10. 干擾物質(zhì)的濃度，如沙子和阻止、減慢、延緩反應(yīng)過(guò)程的物質(zhì)，或者 會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)品或?qū)е率У奈镔|(zhì)。
11. 執(zhí)行此處工藝流程的方法，包括強(qiáng)度和時(shí)間。
12. 選擇、組合、保溫和混合系統(tǒng)的共同作用和控制。
13. 選擇、組合、功能有效性和過(guò)程水準(zhǔn)備和控制的效率，包括通過(guò)增加 或減少過(guò)程水和材料來(lái)考慮適應(yīng)不同的反應(yīng)量。
其它工業(yè)步驟有可能是
1. 準(zhǔn)備原材料，包括生物質(zhì)、原料、催化劑和水。
2. 預(yù)處理
3. 將原材料傳輸至運(yùn)輸系統(tǒng)和/或容器。
4. 為各個(gè)加工和處理步驟將原材料放入相應(yīng)的容器。6. 將原材料和催化劑弄碎。
7. 排除金屬和干擾物
8. 用催化劑催化，尤其是酸。
9. 混合一種或多種其它催化劑
10. 生物質(zhì)的預(yù)熱
11. 密封，例如在放入反應(yīng)容器中時(shí)
12. 放入壓力容器或反應(yīng)室中
13. 加熱
14. 制備生產(chǎn)用水和空氣清潔
15. 從反應(yīng)室的取出反應(yīng)產(chǎn)品
16. 從反應(yīng)混合物中分離出反應(yīng)產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品和最終產(chǎn)品。
17. 干燥所需的反應(yīng)產(chǎn)品
18. 弄碎所需的反應(yīng)產(chǎn)品
19. 冷卻所需的反應(yīng)產(chǎn)品
20. 調(diào)節(jié)
21. 獲得能量，尤其是通過(guò)熱利用獲得。
在化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程前后的各個(gè)步驟中，需對(duì)初始原料以及反應(yīng)產(chǎn)物、中間 產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物進(jìn)行處理。此處理步驟的目的在于，通過(guò)工業(yè)或 技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)換。因此，處理工序不僅僅理解為手動(dòng)拆分或者通過(guò)剪 床進(jìn)行粉碎。在本申請(qǐng)所述工藝中，通過(guò)使用配有少數(shù)操縱桿的可分離式電 動(dòng)加熱護(hù)套進(jìn)行生物原料的處理和/或反應(yīng)產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物的制備，超過(guò)了 原有的配有一個(gè)磁耦合軸的攪拌混合系統(tǒng)，以及反應(yīng)器外殼光滑承壓內(nèi)側(cè)的 壁式熱傳導(dǎo)水平。其還包括，半連續(xù)或連續(xù)工藝中第9點(diǎn)和第10點(diǎn)所述的混 合攪拌系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和/或調(diào)溫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。通常，生物原料在儲(chǔ)存前，或者轉(zhuǎn)化工序前，尤其是在導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)前/ 后已經(jīng)被粉碎。通常采用機(jī)械方法進(jìn)行粉碎，首選切碎機(jī)，但最好使用帶有 研磨功能的機(jī)械設(shè)備，例如碾磨機(jī)。根據(jù)初始原料以及所需的顆粒大小選擇 不同型號(hào)的切碎機(jī)和/或碾磨機(jī)。顆粒的大小會(huì)對(duì)反應(yīng)的進(jìn)程產(chǎn)生一定影響。 因?yàn)轭w粒越細(xì)，初始原料的比表面積就越大。反應(yīng)物的比表面積越大，化學(xué) 轉(zhuǎn)化速度就越快。為此，生物原料切碎后的顆粒尺寸應(yīng)小于io厘米，也可小 于l厘米，還可小于2毫米。粉碎過(guò)程中的能源、時(shí)間與材料消耗量取決于 此過(guò)程的控制情況，尤其取決于初始原料的性質(zhì)、顆粒大小和滯留時(shí)間。
預(yù)處理部分還包括，在pH值小于6或小于5，又或小于4，最好小于3， 也可小于2的酸性環(huán)境下或酸性介質(zhì)中進(jìn)行浸泡。此步驟所需的時(shí)間隨著粉 碎物細(xì)度的增加與pH值的降低，而減少。因此，需在粉碎步驟后，進(jìn)行酸 環(huán)境浸泡。
浸泡過(guò)程中，金屬、無(wú)機(jī)物或沙礫物質(zhì)以及其它干擾物會(huì)從生物原料中 分離出來(lái)。此處采用的工藝與過(guò)程，等同于生物材料和生物垃圾處理中，例 如沼氣池，所設(shè)置的工藝與過(guò)程。
經(jīng)過(guò)酸性介質(zhì)預(yù)浸泡后，也可或早或晚的向水質(zhì)溶液中加入催化劑，同 時(shí)可添加或不添加水。催化劑可由一種或多種不同的成份組成。這些成份共 同組成了催化劑混合物。催化劑成份之一可以是，例如一種酸。催化劑的選 擇、組成、濃度、顆粒大小、混合比例以及加入時(shí)間均對(duì)反應(yīng)進(jìn)行效果起著 決定性的作用。因此，這些催化劑相關(guān)因素能夠在很大程度上影響最終產(chǎn)品 的形狀、構(gòu)造與性能。金屬催化劑的顆粒大小在最終產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)上扮 演著重要的角色。反應(yīng)速度則由酸的強(qiáng)度(pKs-值)決定。
例如，當(dāng)所用顆粒小于10微米，首選為200納米到1000納米 最好為 10納米到199納米時(shí)，可提升均勻纖維狀納米結(jié)構(gòu)的產(chǎn)出概率。顆粒越小， 新碳化物的纖維狀結(jié)構(gòu)就越明顯。與顆粒尺寸一樣，初始原料顆粒尺寸的一致性在控制反應(yīng)過(guò)程，使其生成納米結(jié)構(gòu)碳水化合物方面，起著重要作用。 通過(guò)調(diào)整催化劑即催化劑混合物的加入時(shí)間，能夠加快并靈活操縱反應(yīng)進(jìn)程。 也可根據(jù)最終產(chǎn)物的需要，在反應(yīng)過(guò)程中較晚加入催化劑。此處也可使用無(wú)
機(jī)酸，較好是礦物酸，最好為強(qiáng)酸，即pKs值盡可能低的酸。所用酸及其反 應(yīng)產(chǎn)物均應(yīng)無(wú)毒且腐蝕作用小。此外，在反應(yīng)產(chǎn)物中應(yīng)盡量不可査并且其物 質(zhì)成份容易清洗。常作為食品添加劑使用的硫酸，能夠滿足絕大多數(shù)使用要 求，因此極為適合。當(dāng)然也可幾種酸組合使用。亦可選用碳酸，特別是質(zhì)子 酸。最好使用從酒石酸或檸檬酸中提取的二羧酸或三羧酸。無(wú)論是檸檬酸還 是酒石酸都是無(wú)毒的結(jié)晶體。兩者均來(lái)自天然水果(檸檬酸來(lái)自柑橘屬水果， 例如檸檬，酒石酸來(lái)自釀酒用葡萄)。作為催化劑成份的酸亦可同時(shí)用于生產(chǎn) 浸泡步驟中的酸性介質(zhì)。此外，酸的濃度取決于pKs值，參照體積約為百分 之0.1到百分之3，百分之0.6至百分之2，最好為百分之0.3至百分之1。 對(duì)初始原料進(jìn)行酸性預(yù)浸泡處理，可以縮短反應(yīng)時(shí)間。預(yù)浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，酸 的強(qiáng)度越大，濃度越高，反應(yīng)時(shí)間就越短。催化劑或催化劑混合物中可以特 別添加一種或多種金屬。最好使用過(guò)渡金屬，例如鐵、鎳、銅、鉻、鎢、鉬 或者鈦，其中鐵最為適合?？梢栽诜磻?yīng)前加入催化劑，亦可在反應(yīng)過(guò)程中任 何時(shí)間加入。此外，還可以在不同的時(shí)間點(diǎn)向反應(yīng)混合物中加入不同的催化 劑混合物，或者說(shuō)不同的催化劑成份。
將生物原料與催化劑或者催化劑混合物徹底混合均勻。催化劑與生物原 料一同形成了反應(yīng)混合物?？蛇x擇在反應(yīng)器中完成此混合工序。反應(yīng)混合物 的壓縮可在反應(yīng)器內(nèi)部和外部分一個(gè)或者多個(gè)步驟進(jìn)行。在另一方面，高度 壓縮還意味著能夠更有效的利用反應(yīng)器空間。根據(jù)反應(yīng)器的情況、所需反應(yīng) 產(chǎn)物以及過(guò)程控制情況，決定壓縮程度。預(yù)處理后，將反應(yīng)混合物導(dǎo)入反應(yīng) 器中。
例如，導(dǎo)入反應(yīng)成份前，可先在貯壓器內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。所有反應(yīng)物均可預(yù)熱。所有初始原料特別是生物原料約加熱至60到90攝氏度。通過(guò)例如導(dǎo)入 熱能，特別是通過(guò)注入在一巴絕對(duì)壓力下幾乎沸騰的反應(yīng)過(guò)程水、預(yù)熱過(guò)的 生物懸濁液或其它水或者通過(guò)注入水蒸汽、反應(yīng)過(guò)程水蒸汽或其它熱能載體 的方法進(jìn)行預(yù)熱。也可使用熱交換過(guò)程所產(chǎn)生的熱能。
根據(jù)期望的反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)時(shí)間介于1至60小時(shí)之間，較好為3至40 個(gè)小時(shí)，最好為5至18個(gè)小時(shí)。當(dāng)反應(yīng)無(wú)明顯熱量釋放時(shí)，此時(shí)即為反應(yīng)時(shí) 間終點(diǎn)，或者說(shuō)反應(yīng)已結(jié)束。僅進(jìn)行最低限度的預(yù)處理和/或省略預(yù)處理步驟 均可導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至60小時(shí)以上。反應(yīng)時(shí)間主要取決于初始原料的成份 與性質(zhì)。表面積越大、顆粒尺寸越小、含有的木質(zhì)素或纖維素越少且碳水化 合物比例越大，在解聚階段釋放熱能的速度就越快，同時(shí)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的速 度也就越快，相應(yīng)的減少了反應(yīng)時(shí)間即滯留時(shí)間。各種初始原料所需的轉(zhuǎn)化 時(shí)間越短，在反應(yīng)器內(nèi)已開(kāi)始的化學(xué)反應(yīng)中加入該初始原料的時(shí)間就越晚。 脂肪、非植物、非網(wǎng)狀物，例如動(dòng)物或細(xì)菌蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高的初始原料， 其反應(yīng)時(shí)間也較短。反應(yīng)過(guò)程中的熱能釋放量是衡量轉(zhuǎn)化過(guò)程是否結(jié)束的一 個(gè)指標(biāo)。
根據(jù)本申請(qǐng)所述，溫度最高可達(dá)到300攝氏度。而溫度介于185攝氏度 到205攝氏度時(shí)，較為有利，較好到215攝氏度，最好到225攝氏度。
根據(jù)本申請(qǐng)所述，在氣密狀態(tài)下形成的壓力，例如可介于7巴與90巴之 間。壓力在11巴到18巴之間時(shí)，較為有利，也可在19巴到26巴之間，又 或在27巴到34巴之間。


圖1顯示了帶有反應(yīng)堆的裝置的情況。 圖2顯示的是反應(yīng)堆壁部剖面圖。 圖3顯示了設(shè)備示意圖。
29具體實(shí)施方式
示意圖1是本申請(qǐng)所述反應(yīng)器的縱切示意圖，該反應(yīng)器配有本申請(qǐng)所述 機(jī)組的其它組成部分。
示意圖2展示了本申請(qǐng)所述反應(yīng)器(示意圖1)器壁部分的剖面圖。 本申請(qǐng)所述設(shè)備包括一個(gè)反應(yīng)器。該反應(yīng)器可根據(jù)內(nèi)部所進(jìn)行的反應(yīng)、 反應(yīng)物投入量以及固體材料的種類(lèi)和/或期望的反應(yīng)產(chǎn)物，進(jìn)行自由組裝。至 少一個(gè)本申請(qǐng)所述的反應(yīng)器可以是，例如梯式反應(yīng)器、管狀反應(yīng)器、循環(huán)式
反應(yīng)器、環(huán)流式反應(yīng)器、膜式反應(yīng)器、渦流層反應(yīng)器和/或攪拌式反應(yīng)器，其 可具備上述反應(yīng)器的一種或多種組合特性。反應(yīng)器的渦流層最好是循環(huán)式的。 一個(gè)機(jī)組內(nèi)，本申請(qǐng)所述反應(yīng)器或各種反應(yīng)器的組合，可用于不同的處理時(shí) 機(jī)以及不同的處理步驟中。此外，基于壓力上的要求，反應(yīng)器亦可設(shè)置為貯 壓器。貯壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)置取決于過(guò)程控制情況和所用混合攪拌技術(shù)。
申請(qǐng)物品的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案是，將反應(yīng)器設(shè)計(jì)為配有循環(huán)渦流層的多薄 膜-渦流式反應(yīng)器。這類(lèi)反應(yīng)器同時(shí)具備各種薄膜反應(yīng)器與渦流反應(yīng)器的優(yōu) 點(diǎn)。在此處，渦流層指的是散積物即累積的固體顆粒，通過(guò)向上的液態(tài)水流， 使其處于流動(dòng)狀態(tài)。概念"流動(dòng)"在此表明，(之前)的散積物現(xiàn)在具有了流體 的特征(例如水的特征)。在本申請(qǐng)所述反應(yīng)器的內(nèi)部放有固液混合物。當(dāng)氣 體或液體-即所謂的流體介質(zhì)-自下而上地通過(guò)時(shí)，會(huì)巻帶著微粒狀的固體散 積物盤(pán)旋升起。為了能夠巻帶起固體微粒，流體介質(zhì)必須以一定的速度流過(guò)， 該流速由當(dāng)時(shí)的反應(yīng)條件所決定。反應(yīng)結(jié)束后，由于渦流的原因，固體物質(zhì) 能夠較容易地-部分固體物質(zhì)甚至可以連續(xù)不斷地-從反應(yīng)空間中分離出來(lái)。 相應(yīng)的可以不斷補(bǔ)充新的固體物質(zhì)。液體流的速度設(shè)置為，可使固體物質(zhì)形 成一個(gè)穩(wěn)定的渦流。在這種情況下，流體速度仍然小于顆粒個(gè)體的下沉速度。 由于周邊顆粒的疊加作用，使其總流動(dòng)阻力高于顆粒單體的流動(dòng)阻力。這導(dǎo)致在流體中形成了一個(gè)具有一定表面積的懸濁層。通過(guò)向薄膜部件施加較高的壓力，可以提升流體的流動(dòng)速度。較高的流動(dòng)速度，可將大量的顆粒從底部巻帶出來(lái)，并使得渦流層上邊界溶解。然而，仍有一部分渦流層的固體物質(zhì)重新回到底部區(qū)。在密封區(qū)上方的自由空間內(nèi)形成一股水流，在相對(duì)較大的中心內(nèi)，固體以稀薄懸浮物的形式上升，而反應(yīng)器器壁周?chē)墓腆w則高速下沉。通過(guò)安裝至少四個(gè)盡可能均勻分布在直徑上并且其垂直距離盡量相同的液體射流攪拌器，同時(shí)在靠近底板上方的平面上安裝輔助混合器，來(lái)抑制塊狀物與層邊界的產(chǎn)生，從而使顆粒形成相對(duì)均勻的渦流。
根據(jù)實(shí)際情況，恰當(dāng)?shù)氖褂帽旧暾?qǐng)所述反應(yīng)器，特別是膜狀部件的使用，可以實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)點(diǎn)
1. 由加速驅(qū)動(dòng)流和液體流所產(chǎn)生的亂流，可在連續(xù)液體與固相彌散物質(zhì)之間形成較高的相對(duì)速度
2. 頻繁的顆粒碰撞和顆粒器壁碰撞
3. 密集的顆?；旌衔?br> 4. 通過(guò)流體，加快反應(yīng)混合物的熱交換
5. 減少沉淀現(xiàn)象
6. 監(jiān)控劑量，例如反應(yīng)過(guò)程中，水和反應(yīng)物的劑量。本申請(qǐng)所述的反應(yīng)器可具備一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。
反應(yīng)器可含有至少一個(gè)貯壓器與至少一個(gè)固液分離裝置，所以也被稱為膜式反應(yīng)器。反應(yīng)器可以配有至少一個(gè)粗略的過(guò)濾裝置和/或一個(gè)細(xì)致的過(guò)濾裝置，或者兩種裝置結(jié)合，即組合安裝在一個(gè)過(guò)濾裝置中。至少有一個(gè)貯壓器配有攪拌和/或混合系統(tǒng)，因此被稱為攪拌式反應(yīng)器。貯壓器或反應(yīng)器中所有反應(yīng)區(qū)的體積總和為0.5立方米至1萬(wàn)立方米，或者為5立方米至2000立方米，又或50立方米至500立方米.一個(gè)機(jī)組中所有容器容量，包括貯壓器或反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)、筒倉(cāng)和貯藏間的總和為0.5立方米至IOO萬(wàn)立方米，或者為1萬(wàn)立方米至70萬(wàn)立方米，又或5萬(wàn)立方米至50萬(wàn)立方米。根據(jù)初始原料和生物原料的情況，生物原料中水分含量可達(dá)到總重量的百分之九十五或者更高。出于上述原因，將排水過(guò)程與轉(zhuǎn)化反應(yīng)串聯(lián)起來(lái)是十分意義的。高水分含量和低容重的原因，限制了許多生物原料，因此反應(yīng)區(qū)內(nèi)的初始固體含量約介于百分之5至百分之三十之間。由此得到的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)量與整個(gè)反應(yīng)區(qū)體積相比，僅為單位百分?jǐn)?shù)。此外，還需要使用相對(duì)較大的反應(yīng)空間。通過(guò)串聯(lián)多個(gè)貯壓器，可解決此問(wèn)題。通過(guò)連接多個(gè)貯壓器或反應(yīng)器，例如階梯式反應(yīng)器，和/或組合不同類(lèi)型反應(yīng)器，能夠使滯留時(shí)間的分配更加合理化，還可通過(guò)完善流程操控，來(lái)提升轉(zhuǎn)化率。與此同時(shí)，還能夠滿足各個(gè)反應(yīng)階段與步驟的不同要求。例如，在管式反應(yīng)器中能夠更有效的進(jìn)行熱交換，在攪拌罐即攪拌式反應(yīng)器中能夠更好的進(jìn)行混合和返混操作。通過(guò)將反應(yīng)器的總?cè)萘糠謹(jǐn)傇诙鄠€(gè)貯壓器上，來(lái)改善單個(gè)機(jī)組組件，包括貯壓器的運(yùn)輸能力。同時(shí)，通過(guò)連接多個(gè)反應(yīng)器或貯壓器的方法，更容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)反應(yīng)過(guò)程。至少一個(gè)貯壓器用于吸收反應(yīng)器中生成的或含有的壓縮氣體，并將該貯壓器集成至機(jī)組中。
通過(guò)持續(xù)的析出或者抽取某個(gè)反應(yīng)物，例如反應(yīng)過(guò)程中的水，可以提高該過(guò)程中固體物質(zhì)的含量。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，固體物質(zhì)的含量能夠從初始的，例如百分之15提升到百分之20至百分之30，較好提升到百分之31至百分之45，最好提升到百分之46至百分之70。同時(shí)還能夠降低反應(yīng)過(guò)程中，每個(gè)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物的體積，使原料的轉(zhuǎn)化速度加快，并對(duì)比反應(yīng)體積得到較高的產(chǎn)出率。此外，可以串聯(lián)多個(gè)反應(yīng)器，彼此間例如通過(guò)閥門(mén)分隔開(kāi)，針對(duì)性的在貯壓器中填充或填滿新鮮原料、反應(yīng)物或催化劑，以提高傳輸率?？稍诨静僮鳁l件下，將反應(yīng)混合物從一個(gè)貯壓器中轉(zhuǎn)送至另一個(gè)貯壓器中。反應(yīng)器以及所有與反應(yīng)物進(jìn)行接觸的設(shè)備表面和設(shè)備部件，包括調(diào)節(jié)閥和管道，均由耐高溫、抗腐蝕的材料制成，而且最好使用貴重金屬。此金屬的質(zhì)量與下述膜式部件中所用金屬的質(zhì)量類(lèi)似。反應(yīng)器器壁厚度可承受7巴至20巴的壓力，比較好的能承受21巴至30巴的壓力，最好能承受30巴至40巴的壓力，同時(shí)還需承受160攝氏度至230攝氏度的高溫，較好至260攝氏度，最好至300攝氏度。溫度，至少在一個(gè)貯壓器、反應(yīng)器或設(shè)備組件中的溫度，至少應(yīng)在兩個(gè)以上的反應(yīng)周期內(nèi)，維持在40攝氏度至90攝氏度以上，較好維持在60攝氏度至70攝氏度之間和/或高于1巴絕對(duì)壓力下水的沸騰溫度。出于上述原因，人無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的、無(wú)后顧之憂的、直接觸摸與反應(yīng)混合物有直接接觸的容器器壁。任何一分鐘以上的接觸，均需借助工具、絕緣材料或者輔助設(shè)備的幫助。
本申請(qǐng)所述的反應(yīng)器含有一個(gè)垂直的圓柱體基座。其頂端可設(shè)計(jì)成蝶形封頭。在上部，較好在上半部，最好在上端三分之二部分，略微呈圓錐狀，越向下則直徑略微增加。錐形面與反應(yīng)器軸線的角度至多為45度，較好小于40度，最好小于35度。為了將流體的流動(dòng)干擾降至最低，可將過(guò)渡部分，例如從器壁到封頭部分，設(shè)置為弧形。反應(yīng)混合物入口管狀接頭的位置是可變動(dòng)的，例如，可位于貯壓器的上半部，較好在上端三分之一處。可通過(guò)一個(gè)閥門(mén)、公共部分、排出管接頭進(jìn)行輸送，該排出管接頭大致位于錐面的中心。各組成部分和管狀接頭均焊接在反應(yīng)器上。頂蓋可安裝凸緣。優(yōu)先使用的液體射流混合器和全射流噴嘴，其直徑與高的比例約為1比2至1比3，也可以是1比4至1比5，又或?yàn)?比5至1比6。
膜式反應(yīng)器是一種化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，至少其能夠配合一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，使用膜分離法或固液分離法。此外，還可將這兩個(gè)操作過(guò)程緊密地連接起來(lái)，形成協(xié)同作用。并且將此二者安置在一個(gè)單獨(dú)的容器中或機(jī)組中。在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)混合物至少有一種成份會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。膜式反應(yīng)器能夠有選擇的將反應(yīng)產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和最終產(chǎn)物從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)，便于離析物的監(jiān)測(cè)與濃縮。通過(guò)固液分離法將反應(yīng)產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和最終產(chǎn)物特別是水，持續(xù)的或間斷的從反應(yīng)混合物中離析出來(lái)。此操作能夠顯著的提高轉(zhuǎn)化率。此外，移除氣態(tài)物質(zhì)尤其是可溶性氧氣，不僅對(duì)反應(yīng)歷程極為有利，而且還能大大的降低腐蝕作用。由于物質(zhì)的成分與性能包括密度，產(chǎn)生了化學(xué)變化，尤其在聚合反應(yīng)階段，使得固液分離變得更加容易。分離后，可以得到固體濃度較高的反應(yīng)混合物。根據(jù)固體含量以及轉(zhuǎn)變過(guò)程所處的階段，將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移至環(huán)流式反應(yīng)器中。在這里，反應(yīng)混合物經(jīng)過(guò)徑向內(nèi)切面涌向軸線的第一個(gè)方向，并且還經(jīng)過(guò)徑向外切面流向與軸線相反的第二個(gè)方向。使用環(huán)流式反應(yīng)器時(shí)，為了加快熱交換速度并且為了盡可能的增加反應(yīng)器直徑，可安裝內(nèi)置管道，例如配有熱交換元件的管道。該內(nèi)置管道也被稱為導(dǎo)入管或引導(dǎo)管。引導(dǎo)管的直徑尺寸直接影響著環(huán)流的摩擦損耗和換向壓力損失。在相同長(zhǎng)度下，直徑降低，這些值則增加。但是，若加大引導(dǎo)管直徑，又可能導(dǎo)致環(huán)流中斷。因此，導(dǎo)入管直徑約為反應(yīng)器直徑的四分之一到三分之一，至多為二分之一。導(dǎo)入管可安裝在反應(yīng)器底部直徑約三分之一處，最好為四分之一處。
在反應(yīng)混合物中，還存在還原比例的問(wèn)題。由于在酸性環(huán)境中，腐蝕性物質(zhì)如氯氣、高溫以及壓力均可造成容器表面(反應(yīng)過(guò)程中與反應(yīng)混合物接觸的表面)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。尤其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由點(diǎn)狀腐蝕造成的磨損現(xiàn)極其明顯。為了將腐蝕現(xiàn)象減小到最低限度，可根據(jù)容器的直徑，要么使用固定安裝的膜式部件，要么使用透水性柱體裝置。
膜式部件由穿孔元件，最好是金屬板組成，可透過(guò)該元件輸送氣體和液體。與上述部件相同，透水透氣的柱形裝置大多數(shù)情況下也由穿孔的金屬材料制成。凈化過(guò)的溶劑或純凈水可由此流入反應(yīng)區(qū)。使用膜式部件還是透水性柱形裝置，主要取決于當(dāng)時(shí)所用反應(yīng)容器的直徑以及加工過(guò)程中的公差，還有反應(yīng)器的形狀和抗腐蝕性。塑料、金屬尤其是硬質(zhì)合金、陶瓷材料、聚四氟乙烯和貴重金屬，最好是膜式部件所用的貴重金屬均可作為生產(chǎn)原料、涂層材料或者基底材料。涂層通常大于拆卸式聚四氟乙烯柱形裝置，與其在實(shí)驗(yàn)室壓煮器中的用法一樣。涂層的噴涂可采用化學(xué)方法、機(jī)械方法、熱方法和熱機(jī)械方法。此外，所用的噴涂材料、基底材料和/或增附劑可以為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)或溶解形態(tài)。優(yōu)先采用電鍍工藝或火焰噴涂工藝，例如高速火焰
噴涂(HVOF)工藝。電鍍法也屬于涂層噴涂技術(shù)之一。
機(jī)組中一個(gè)或多個(gè)容器的內(nèi)部可配以柱形裝置進(jìn)行電鍍。特別是可以在反應(yīng)器內(nèi)壁上安裝膜式部件。柱形裝置通常為圓柱形，其上配有一個(gè)網(wǎng)格即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或金屬連接片。
另外，采用激光焊接技術(shù)，在反應(yīng)器或柱形裝置的外不銹鋼層或者內(nèi)不銹鋼層加裝一個(gè)類(lèi)似熱交換板系統(tǒng)的不銹鋼護(hù)套。不銹鋼護(hù)套在內(nèi)部壓力的作用下擴(kuò)展開(kāi)，形成均勻的腔體。各種媒質(zhì)均可通過(guò)該腔體導(dǎo)入。這些媒質(zhì)亦可充當(dāng)載熱介質(zhì)，其中包括充分凈化過(guò)的反應(yīng)過(guò)程水、新鮮水、水蒸汽或?qū)嵊汀?br> 為了減輕朝向反應(yīng)區(qū)一面的不銹鋼護(hù)套上的壓力負(fù)荷，安裝了一些裝置，其能夠最大限度的降低腔體與反應(yīng)區(qū)之間的壓力差。通過(guò)在不銹鋼護(hù)套上激光鉆孔，以避免或降低腔體內(nèi)的壓力差?？椎闹睆胶托螤钆c膜式部件或柱形裝置上的相符。應(yīng)盡可能的加大孔間間距，避免媒介物進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)中。
護(hù)套和柱形裝置上的孔，其間距至少為10厘米至20厘米，或者至少為60厘米，又或至少為150厘米。通過(guò)護(hù)套循環(huán)附近的正壓，媒介物可經(jīng)過(guò)孔進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)部或者進(jìn)入反應(yīng)器器壁與柱形裝置之間的腔體內(nèi)。通過(guò)采用激光焊接法連接各個(gè)焊接區(qū)，可形成強(qiáng)制壓力，確保調(diào)溫介質(zhì)能夠均勻的分布于護(hù)套中。調(diào)溫系統(tǒng)附近的壓力超出反應(yīng)器內(nèi)部壓力至6巴。柱形裝置的外殼直接置于貯壓器的內(nèi)側(cè)之上。另外，也可以放置穿孔網(wǎng)格或穿孔連接片。柱形裝置上規(guī)則地分布著直徑約為20微米至70微米的圓孔。
使用電鍍過(guò)的金屬板時(shí)，為了在單面和/或雙面進(jìn)行電鍍，和/或磨損現(xiàn)象出現(xiàn)后，可通過(guò)焊接法、最好是激光焊接法安裝一個(gè)內(nèi)護(hù)套。為了將內(nèi)護(hù)套同時(shí)作為調(diào)溫系統(tǒng)使用，按照上述柱形裝置外護(hù)套的方法制造空腔體。內(nèi)
護(hù)套的厚度為1毫米到1.5毫米，也可以是1.5毫米到2毫米，又或2毫米到2.5毫米。盡力減少壓力損失，并且入口管接頭與出口管接頭的數(shù)量和尺寸降至最低限度。
柱形裝置或膜式部件由鋼尤其是不銹鋼和奧氏體鋼，最好由6號(hào)、7號(hào)和8號(hào)加鉻鉬鋼，又或雙相鋼制成(德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)號(hào)包括1.4571 (1.4404)、1.4435、 1.4539、 1.4439、 1.4462、 1.4529、 1.4501)。根據(jù)反應(yīng)條件的需要，使用例如銅鎳合金、高鉬含量的鎳合金，如2.4610，以及鈦。柱體的壁厚需能承受2巴的壓力差，較好能承受4巴，最好能承受6巴的壓力差。
特別是在底面或器壁部分，由于沉積作用與地球引力的影響，導(dǎo)致固定組件容易出現(xiàn)結(jié)塊和堵塞現(xiàn)象。這不僅阻礙了熱交換，還加大了與反應(yīng)混合物內(nèi)離析物的接觸困難，同時(shí)增加了反應(yīng)控制難度。因此，需對(duì)安裝在這些部位的膜式部件進(jìn)行專門(mén)的處理，特別是底面與器壁部位，以及錐形區(qū)，最好在底部三分之一處，尤其是容易出現(xiàn)沉積物和結(jié)塊體的部位?？赏ㄟ^(guò)例如按一定的間距有規(guī)律的鉆孔的方法，進(jìn)行板材處理，孔距低于10毫米，也可低于6毫米，又或低于4毫米。
膜式部件上或柱形裝置上的圓孔均由激光器在元件或部件上鉆出，且其直徑介于200微米至10微米之間，或者100微米至20微米，又或50微米至25微米。圓孔最好呈漏斗形，即出口直徑至少應(yīng)為入口直徑的兩倍。由此，可形成分散的水流，從而優(yōu)化導(dǎo)熱性能。圓孔的軸線與反應(yīng)器軸線幾乎平行，和/或垂直于多孔膜式部件的表面。加熱過(guò)的或冷卻過(guò)的且充分凈化過(guò)的反應(yīng)過(guò)程生成水、新鮮水或水蒸汽在腔體正壓的作用下，通過(guò)這些孔進(jìn)入到貯壓器內(nèi)部。因此這些孔可以作為噴嘴使用。上述液體還可同時(shí)充當(dāng)調(diào)溫媒介和動(dòng)力媒介。反應(yīng)過(guò)程生成水或新鮮水在輸送中必須通過(guò)孔或者熱交換系統(tǒng)進(jìn)行充分的凈化。凈化后，可達(dá)到工業(yè)給水和/或鍋爐用水的標(biāo)準(zhǔn)。
在反應(yīng)器器壁與膜式部件之間有一個(gè)隔絕反應(yīng)器內(nèi)部空間的密閉腔體， 此腔體用于輸送溶劑、水或水蒸汽。從孔中流出的反應(yīng)過(guò)程水的正壓值應(yīng)始 終維持在較高水平上，避免出現(xiàn)反應(yīng)混合物的滲透現(xiàn)象。膜式部件或柱形裝 置器壁的厚度必須滿足內(nèi)外兩側(cè)壓力差的要求。將膜式部件以及其與貯壓器 器壁構(gòu)成的腔體劃分為幾個(gè)區(qū)域，該區(qū)域例如在圓錐部分或底面部分具有同 心表面。之后，標(biāo)以不同的壓力等級(jí)加以識(shí)別。該壓力等級(jí)的制造，例如可 通過(guò)閥門(mén)或單獨(dú)的水泵系統(tǒng)來(lái)完成。以此預(yù)防因重力作用形成的沉積物和結(jié) 塊體。當(dāng)壓力相同時(shí)，可通過(guò)選用適合的圓孔直徑，獲得類(lèi)似的效果。例如， 在沉淀現(xiàn)象嚴(yán)重的部分，此處的圓孔直徑應(yīng)較大。
貯壓器內(nèi)部，特別是底面與圓錐部分，控制閥門(mén)以及其它與反應(yīng)混合物 接觸的部件可選擇使用涂層或者其它材料對(duì)其表面進(jìn)行防腐處理。這可通過(guò) 降低表面粗糙度予以實(shí)現(xiàn)。在標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)加工程序后，選擇性的或補(bǔ)充性的采 用燒蝕制造工藝進(jìn)行表面處理，或者電化學(xué)腐蝕法，又或在針對(duì)某種材料特 制電解質(zhì)中進(jìn)行金屬陽(yáng)極腐蝕。
在化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，百分之5到百分之34的反應(yīng)物內(nèi)能以熱能的形式釋 放出去。該能量可通過(guò)熱交換裝置用于過(guò)程或者機(jī)組內(nèi)外其它需要熱能的工 序中。過(guò)程或機(jī)組之內(nèi)，該熱量可用于例如生物原料或反應(yīng)區(qū)的預(yù)熱。過(guò)程 或機(jī)組之外，該能量可用于房間和機(jī)械的供暖或者作為其它過(guò)程的啟動(dòng)熱量。 在調(diào)溫系統(tǒng)的幫助下，不僅僅能夠?qū)牖瘜W(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需的啟動(dòng)熱能，還能 導(dǎo)出在放熱反應(yīng)中釋放出的熱能。以此防止熱點(diǎn)失控，從而燒穿反應(yīng)器。至 少使用一個(gè)，最好使用多個(gè)調(diào)溫系統(tǒng)或者組合使用各種機(jī)械動(dòng)力的、電動(dòng)力 的或化學(xué)動(dòng)力的調(diào)溫系統(tǒng)。與下面提到的過(guò)程水處理系統(tǒng)相比，反應(yīng)器的調(diào) 溫系統(tǒng)由，例如一個(gè)雙層壁結(jié)構(gòu)、 一個(gè)旋緊式加熱體、安裝在反應(yīng)器上的加 熱蛇管和冷卻蛇管，即加熱片和冷卻片或者焊接在外壁上的半蛇形管組成。根據(jù)設(shè)計(jì)形式和所選材料，還可包括例如，熱交換板系統(tǒng)。最好使用過(guò)程水 和/或?qū)嵊妥鳛檎{(diào)溫系統(tǒng)(流動(dòng)的且密封在反應(yīng)器內(nèi)部)的熱載體或者調(diào)溫 媒介物。
調(diào)溫系統(tǒng)的組合、定位、設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)均需視反應(yīng)情況，尤其是初始原料 成份而定。反應(yīng)器內(nèi)外所有的過(guò)程水處理系統(tǒng)均因調(diào)溫過(guò)程的需要而設(shè)置。 該系統(tǒng)一方面用于外部熱交換過(guò)程，即反應(yīng)器以外的熱交換過(guò)程，另一方面 用于導(dǎo)入溫度適宜的過(guò)程水充當(dāng)攪拌機(jī)、泵和/或噴管中的稀釋劑、導(dǎo)熱介質(zhì)、 吸入介質(zhì)或動(dòng)力介質(zhì)和/或充當(dāng)液體噴射泵吸入的媒介。同樣的，過(guò)程水與新 鮮水的混合物也可用于優(yōu)化反應(yīng)調(diào)溫過(guò)程。此外，還能優(yōu)化過(guò)程控制，例如， 降低某些無(wú)機(jī)物和雜質(zhì)的濃度。導(dǎo)入調(diào)溫介質(zhì)具有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是，在溫 度要求嚴(yán)格的部位噴灑溫度適宜的水或再生過(guò)程水，以調(diào)節(jié)其溫度。此外，
還可通過(guò)過(guò)程控制來(lái)調(diào)節(jié)溫度。除了初始原料、pH值、樣品預(yù)備工作和催化
劑的配合外，根據(jù)初始原料的轉(zhuǎn)化特性，延緩導(dǎo)入時(shí)間，也是溫度控制的一 個(gè)重要因素。
在生產(chǎn)工序的運(yùn)行過(guò)程中，初始原料確切的說(shuō)，反應(yīng)混合物的粘度、密 度、大小以及其他特性均發(fā)生了改變。這些變化為含碳初始原料的化學(xué)反應(yīng) 變化與結(jié)構(gòu)變化，詳細(xì)的說(shuō)，初始原料的解聚反應(yīng)以及隨后的聚合反應(yīng)。由 于反應(yīng)運(yùn)行過(guò)程的不同，對(duì)混合工序的要求亦不相同。根據(jù)反應(yīng)所處階段、 初始原料情況、固體物質(zhì)的濃度和反應(yīng)產(chǎn)物的要求，盡力使混合物和/或分布 流量均勻一致。為了更好地進(jìn)行熱交換、增強(qiáng)與離析物間的接觸，并且為了 更好地分解網(wǎng)狀纖維層，例如木質(zhì)纖維素層、使反應(yīng)物特別是催化劑混合劑 和生成氣體的反應(yīng)混合物分布得更加均勻，應(yīng)連續(xù)的或間歇性地進(jìn)行巻揚(yáng)或 者懸浮操作。同時(shí)，該操作還能使沉淀物溶解、松散并防止附聚物和漩渦的 形成?？偠灾軐?duì)反應(yīng)產(chǎn)生積極影響。也就是說(shuō)，攪拌越徹底、越均勻， 轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)行速度就越快、反應(yīng)產(chǎn)物的品質(zhì)就越穩(wěn)定。因此，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)至少安裝一個(gè)或者安裝多個(gè)混合系統(tǒng)(帶/不帶移動(dòng)式部件)，最好各種混合 系統(tǒng)組合使用。還可在反應(yīng)區(qū)內(nèi)安裝一個(gè)或多個(gè)攪拌器，或者各種攪拌器的 組合充當(dāng)配有移動(dòng)部件的混合器。攪拌器至少配有一個(gè)軸，最好配有兩個(gè)或 多個(gè)軸，這樣便可通過(guò)同一引擎和反應(yīng)器接口驅(qū)動(dòng)其它攪拌器。此類(lèi)攪拌器 的優(yōu)點(diǎn)是，參照能源輸入或者混合時(shí)間，其能量需求較低。而其缺點(diǎn)除了成 本較高外，主要在于，與混合系統(tǒng)相比，此類(lèi)攪拌器容易損壞且維修要求較 高，反應(yīng)區(qū)內(nèi)無(wú)可移動(dòng)部件。
液體射流系統(tǒng)包括液體射流混合器、液體噴射泵和噴嘴。通常情況下， 該系統(tǒng)無(wú)可移動(dòng)部件，因此維護(hù)要求較低。液體射流系統(tǒng)可作為混合系統(tǒng)使 用，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)動(dòng)力媒介物(亦可作為加熱或制冷媒介物使用)將動(dòng)能導(dǎo)入 反應(yīng)器內(nèi)，從而使反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)均勻的懸浮于其中。液體射流系統(tǒng)還具備 其它優(yōu)點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)尺寸小、流體的流動(dòng)干擾低且無(wú)需安裝密封系統(tǒng)。傳統(tǒng) 攪拌系統(tǒng)中常用的折流板在此處是多余的，因?yàn)樵诖祟?lèi)系統(tǒng)的使用過(guò)程中， 不存在使用折流板的水流死區(qū)。同時(shí)，此系統(tǒng)還能減少漂浮物(漂浮的固體)， 降低了氣體的吸入危險(xiǎn)。液體射流系統(tǒng)的用水可以由一個(gè)或多個(gè)過(guò)程水蓄水 容器供給。它們彼此獨(dú)立，并且容器內(nèi)動(dòng)力媒介和/或調(diào)溫媒介的劑量均相不 同。最好連續(xù)的和/或間斷的將動(dòng)力媒介和/或調(diào)溫媒介導(dǎo)入均勻的懸濁液中。 液體射流系統(tǒng)，特別是液體射流混合器必須安裝在能夠形成液體流(例如，
以垂直循環(huán)流動(dòng)的形式)的位置上。在直徑-高度-比例大于h2的反應(yīng)器中， 循環(huán)流也可以采用例如8字形或者適合其高度的其他縱向垂直環(huán)流。液體射 流混合器應(yīng)安裝在上半部分，最好安裝在上端三分之一部分，使動(dòng)力流與反 應(yīng)器軸線幾乎平行，指向下方。對(duì)于大型或者較高的反應(yīng)器，尤其是直徑-高度-比例大于1:3的反應(yīng)器，可串聯(lián)多個(gè)液體射流混合器，且安裝在 同的 高度上依次連接，使得下游混合器能夠加速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)直徑較大時(shí)，特別是超 過(guò)一米時(shí)，可將多個(gè)液體射流混合器安裝在縱軸上，使其能夠在一個(gè)方向上加強(qiáng)動(dòng)力流的效果。如果在同一高度上安裝了兩個(gè)以上的液體射流混合器或 液體噴射泵，動(dòng)力流指向反應(yīng)器底面的液體射流混合器的數(shù)量需一致。在略 高于底部即圓錐部分安裝一個(gè)或多個(gè)液體射流混合器，使得水流沿切線方向 通過(guò)底部即圓錐部分器壁運(yùn)動(dòng)。在底部即圓錐部分的中心，緊挨導(dǎo)入管接頭 處安裝一個(gè)或多個(gè)液體射流混合器，使得水流沿切線方向經(jīng)過(guò)底部即圓錐部 分器壁指向上方。
通過(guò)液體射流系統(tǒng)的渦流使固體改變其凝結(jié)狀態(tài)。通過(guò)使用粉碎設(shè)備， 在渦流最大的區(qū)域，特別是進(jìn)口，吸入口或出口處，使塊狀形成物和塊狀物 相互抵消。在進(jìn)口或出口位置為避免發(fā)生阻塞現(xiàn)象，可以使用工藝水，但工 藝水只能進(jìn)行粗略清洗?？梢允贡热鐬V網(wǎng)，過(guò)濾器和膜片進(jìn)行粗洗。如果沒(méi) 有儲(chǔ)備量或只有很小的儲(chǔ)備量，可以使用準(zhǔn)備的發(fā)泡劑和溫度調(diào)節(jié)劑，與使 用工藝水清洗相反，它可使粗洗可以更快進(jìn)行。在有堵塞和沉積危險(xiǎn)的攪拌 器的進(jìn)口及出口處，應(yīng)開(kāi)放水流循環(huán)裝置和/或安裝可短期流逆轉(zhuǎn)的機(jī)械裝 置。為了控制噴嘴。可使用直流測(cè)量?jī)x，壓力計(jì)和閥門(mén)，例如可以通過(guò)壓力 變化對(duì)于淤塞產(chǎn)生反應(yīng)。使反應(yīng)混合物進(jìn)入有堵塞和沉積危險(xiǎn)的攪拌機(jī)的入 口，或出口處，可以通過(guò)分流輸送實(shí)現(xiàn)。通過(guò)分流輸送，混合物一部分可從反 應(yīng)堆處被直接吸入，而另一部分可從反應(yīng)堆上部被吸入并粗過(guò)濾。分流輸送 可通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行控制，因此，比如，在有操作問(wèn)題或在液體過(guò)少的情況下， 發(fā)泡劑會(huì)有所減少。
噴嘴可以在容器內(nèi)部空間指定的位置使用。在容器的內(nèi)部空間里也可以。 這些包括壓縮空間區(qū)域，在那里沉淀物會(huì)得到抑制。在所有的液體射流系統(tǒng) 中，與反應(yīng)堆內(nèi)部壓力不同，存在持續(xù)不斷的差壓，這些壓差是用來(lái)避免攪 拌器，泵和噴嘴中反應(yīng)混合物的回流。流動(dòng)速度減慢或停止會(huì)加速固體反應(yīng) 產(chǎn)品的沉積和沉淀，從而增加了反應(yīng)器下部的沉積。
在化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能會(huì)在反應(yīng)堆壁上，或反應(yīng)混合物接觸到的電樞和零件上產(chǎn)生沉淀和附著。如果不降低啟動(dòng)溫度，可根據(jù)反應(yīng)堆含量的轉(zhuǎn)變?cè)?其他壓力容器或反應(yīng)堆中進(jìn)行清洗。清洗裝置可使用可移動(dòng)和可控的高壓噴 嘴。設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊封閉，可通過(guò)手孔，閘門(mén)或閥門(mén)將物質(zhì)引進(jìn)到內(nèi)部空間。 清洗過(guò)程可通過(guò)直接目視檢査，或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)清洗 裝置也可以從外部進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。可以對(duì)壓力和溫度進(jìn)行設(shè)定，以達(dá)到最好 的清洗結(jié)果，并且以不損害內(nèi)部結(jié)構(gòu)和涂層為最佳。特別是干冰輻射器更適 合對(duì)表面進(jìn)行清潔干冰顆粒與壓縮空氣以300米/秒的速度加速，將高動(dòng)力
能源打在被污染的表層上。冷卻到零下80'C，污染層收縮變脆。與此同時(shí)， 干冰顆粒蒸發(fā)和膨脹700倍，將污染物從表面摧毀。通過(guò)使用干冰輻射器進(jìn) 行清潔，可以降低過(guò)高的成本，而且也不必考慮清潔劑的處理問(wèn)題。污染的 有機(jī)溶劑和鹵化烴是多余的。干冰顆?？赏耆⒃诳諝庵校€有另一個(gè)
重要的優(yōu)勢(shì)可以不必對(duì)設(shè)備零件進(jìn)行外部清洗。干冰輻射器最好是作為一
個(gè)潛水進(jìn)氣系統(tǒng)來(lái)使用。它是通過(guò)手孔將物質(zhì)從中心位置引進(jìn)到反應(yīng)堆和支 撐系統(tǒng)中。在旋轉(zhuǎn)噴射系統(tǒng)的幫助下，干冰顆粒指向需要清潔的位置。
作為液體噴射混合器，泵和噴嘴的推進(jìn)劑，液體或氣體的介質(zhì)，如水， 回收的工藝水，或氣體，蒸汽等都可以得到使用。工藝水直接離開(kāi)反應(yīng)堆后， 被篩濾，它可使攪拌器，泵和噴嘴不會(huì)被堵塞，也可使反應(yīng)堆，管道，水泵， 閥門(mén)的構(gòu)件和其他組成部分的磨損減少到最低限度。在換熱器的幫助下設(shè)置 推進(jìn)劑的溫度，使其能夠控制過(guò)程溫度。啟動(dòng)-/溫度調(diào)節(jié)劑在反應(yīng)堆外部， 或在與反應(yīng)堆內(nèi)部類(lèi)似的壓力下使用。如果不使用工藝水的溫度調(diào)節(jié)功能， 在反應(yīng)空間外部就會(huì)有和其內(nèi)部類(lèi)似的反應(yīng)溫度?？蛇x的工藝水可以是新鮮 水，蒸汽或來(lái)自其他過(guò)程的水，發(fā)泡劑，加熱劑或冷卻劑。
工藝水中包含的物質(zhì)與原材料和過(guò)程管理有關(guān)，包括催化劑。通過(guò)程序 條件的分解溶解到以前與生物量有聯(lián)系的物質(zhì)中。大量元素，包括氯，硫， 硝酸鹽，鹽類(lèi)以及金屬，特別是重金屬和礦物質(zhì)，堿，如鉀或鈉及其鹽類(lèi)，在化學(xué)變化過(guò)程中以一定比例處于水相中。不在液相中的物質(zhì)比例，也與濃 度落差有關(guān)，也就是說(shuō)，與己經(jīng)在液相中存在的濃度有關(guān)。隨著濃度提高，
物質(zhì)會(huì)飽和。因此，無(wú)機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)化合物，如，硫酸鹽和氯化物可以作為 鹽類(lèi)失去效用，通過(guò)過(guò)程管理和反應(yīng)堆組成部分產(chǎn)生負(fù)面影響。有機(jī)碳化合
物的比例在液相可達(dá)到每升50多克。工藝水的CSB值高達(dá)五位(毫克氧/ 升)，由于沒(méi)有被回收利用，所以明顯超過(guò)了法定限度?；瘜W(xué)需氧量CSB從 廣泛的意義上說(shuō)是所需的氧氣量，可以理解成是被化學(xué)氧化的物質(zhì)有機(jī)成份 的總量。
與原材料的水分含量和過(guò)程管理有關(guān)的，如固液比率，10%到35%，也 可是35%到60%，或甚至是60%到85%比例的工藝水可以再使用。工藝水幾 乎可以被完全回收使用，這也叫做工藝水循環(huán)關(guān)閉或循環(huán)限制，其目標(biāo)是節(jié) 約新鮮水的消耗和減少排放量。除了積累有機(jī)碳化合物，還應(yīng)豐富無(wú)機(jī)物質(zhì)， 如硫酸鹽，硝酸鹽，鈣，氯，磷及其化合物的含量。無(wú)機(jī)的干擾物質(zhì)濃度可 以加速腐蝕。水垢在反應(yīng)堆里會(huì)干擾流量，同樣也會(huì)損壞電樞設(shè)備，如水泵， 闊門(mén)和噴嘴。因此應(yīng)提高對(duì)反應(yīng)堆的規(guī)劃。硫酸鹽在此可能會(huì)失效。積累和 飽和的速度取決于原材料的物質(zhì)組成和過(guò)程管理。
化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程通常需要幾個(gè)小時(shí)。在這段時(shí)間內(nèi)，復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程隨著 物質(zhì)的變化而產(chǎn)生變化，所以應(yīng)考慮如何優(yōu)化流程管理。不同類(lèi)型的生物量， 在轉(zhuǎn)換過(guò)程的前兩到三個(gè)階段被間歇運(yùn)送到設(shè)備中。但根據(jù)所需的反應(yīng)產(chǎn)物 可在反應(yīng)產(chǎn)物的最后兩個(gè)階段結(jié)束時(shí)扣除。發(fā)泡劑或溫度調(diào)節(jié)劑如煤氣，水， 特別是工藝水和/或工藝-/合成氣體或催化劑，在進(jìn)行過(guò)程中會(huì)有所減少或增 加。特別是應(yīng)去除副產(chǎn)品，因?yàn)樗粌H影響化學(xué)反應(yīng)的流程，還干擾了物質(zhì) 的流動(dòng)。
可以使用不同的方法將固體物質(zhì)，特別是固體反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)混合物中 分離。固液分離的方法用于使物質(zhì)從液相中析出，從而達(dá)到固體成分的飽和濃度。分離固體物質(zhì)，有各種不同的篩選過(guò)程(粗篩選，細(xì)篩選)，應(yīng)借助旋 流器使過(guò)濾過(guò)程和/或離心分離過(guò)程相結(jié)合，以達(dá)到最佳效果。為減小過(guò)濾或 篩選過(guò)程中的消耗，在預(yù)處理的階段就應(yīng)該完成一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾或篩選過(guò)程。
至少使用粗過(guò)濾或細(xì)過(guò)濾，或兩者結(jié)合也可以。通過(guò)過(guò)濾過(guò)程，特別是 微型過(guò)濾和/或超濾方法或兩者結(jié)合，三分之一到三分之二的有機(jī)碳化合物可 以從工藝水中被去除。固液分離首先應(yīng)在操作條件下進(jìn)行，通常也可通過(guò)使 用濾紙?jiān)趯?shí)驗(yàn)室條件下使用。使用方法的選擇取決于包括化學(xué)成分，顆粒大 小分布，密度，顆粒形狀，強(qiáng)度和溶解性，還包括使用電流和充電，密度和 離心力，以及各種顆粒大小等。
用于固液分離的設(shè)備包括動(dòng)態(tài)，靜態(tài)，真空，壓力和消毒，特別是交流 過(guò)濾，包括微型過(guò)濾，超過(guò)濾，納諾過(guò)濾和反滲透過(guò)程過(guò)濾。使用設(shè)備時(shí)， 水流旋流器，離心機(jī)，分離設(shè)備的基本程序或功能原則和/或過(guò)濾程序都得到 應(yīng)用。其中首選的過(guò)濾方法包括，在反應(yīng)條件下使用熱液碳化程序。進(jìn)行固 液分離，尤其是使用旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)過(guò)濾器或離心機(jī)過(guò)濾器時(shí)，這些方法尤其適用。 最佳的材料是由金屬，特別是陶瓷構(gòu)成的?？仔筒牧系男螤钭詈檬菆A形。按 照應(yīng)用的過(guò)濾方法及使用材料，過(guò)濾器的孔徑大小和固體物質(zhì)的數(shù)量不總是 成比例的。對(duì)于過(guò)濾成分來(lái)說(shuō)最適合的是使用陶瓷材料過(guò)濾。物質(zhì)以水相被 運(yùn)送到工藝水水庫(kù)，過(guò)濾或未經(jīng)過(guò)濾的工藝水準(zhǔn)備器中。因此選擇分離程序 與過(guò)程管理和所期望的反應(yīng)產(chǎn)物有關(guān)。越先進(jìn)的程序，反應(yīng)產(chǎn)物的密度越高， 越容易分離。分離最好遵循操作條件。使固體物質(zhì)的數(shù)量減少， 一般使用成 比例的孔徑即可，但也可以通過(guò)使用超過(guò)濾的方法來(lái)加強(qiáng)過(guò)濾效果，如可超 過(guò)一般效果的三分之二至五分之四。在這個(gè)過(guò)程中，用于固液分離的一個(gè)或 多個(gè)設(shè)備，可消除沙子和其他高密度或高重量的雜質(zhì)，在生物量的處理過(guò)程 中，將其分離。特別是凈化工藝水時(shí)，可作為輻射劑被使用，使用固體離心 分離的原則對(duì)水泵，攪拌機(jī)和噴嘴也可以起到很好的保護(hù)作用。在過(guò)程中，與反射器上半部的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，可以是從上部三分之一處， 最好從上部的四分之一處，準(zhǔn)備排出工藝水。該工藝水在設(shè)備的水循環(huán)中再 次得到使用。至少有一個(gè)，最好是有幾個(gè)工藝水水庫(kù)，可用于單獨(dú)的反應(yīng)堆 或幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的反應(yīng)堆，還可為設(shè)備的其他系統(tǒng)使用。工藝水水庫(kù)有不同
的凈化步驟。個(gè)別或總的工藝水水庫(kù)容量，大約為所有反應(yīng)堆總量的35%至 85%。該工藝水庫(kù)與反應(yīng)堆溫度及壓力承載有關(guān)，所以減壓設(shè)備和熱交換設(shè) 備并不是必需的。工藝水凈化在上述裝置中一體化。使用工藝水時(shí)，各種清 潔或準(zhǔn)備過(guò)程是必要的。此外，各種機(jī)械，化學(xué)和生物過(guò)程和設(shè)備可單獨(dú)或 共同使用例如需氧和厭氧的高效生物反應(yīng)，生物膜反應(yīng)，厭氧過(guò)程等。在 與工藝水循環(huán)一體的，或連接的上述過(guò)程和設(shè)備中，有機(jī)化合物成分在流通 水中大大降低，工藝水的回流量與濃度，與有機(jī)質(zhì)和高堿金屬或礦物質(zhì)，如 鈣離子等是有關(guān)的。要使更多的工藝水回流，可以采用不同的方法和設(shè)備。
機(jī)械設(shè)備的污水處理設(shè)備是一個(gè)過(guò)濾器，最好使用微過(guò)濾，但以超過(guò)濾 為最佳，這些與上述固液分離方法是一致的。應(yīng)在固液分離裝置中安裝過(guò)濾 器，或旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)過(guò)濾器，最好是離心分離過(guò)率器。工藝水和廢水的生物處理 過(guò)程中應(yīng)使用能滿足最復(fù)雜的清潔要求的裝置。例如，在高效生物反應(yīng)器在 生物膜過(guò)程中，尤其在需氧的工藝水處理中，或在環(huán)流反應(yīng)器中都可使用。 該環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)通過(guò)強(qiáng)力混合噴管來(lái)進(jìn)行固液和液相的混合?；蛘叱诵柩?過(guò)程，反應(yīng)器在厭氧處理過(guò)程中或逆轉(zhuǎn)電透析(電滲析逆轉(zhuǎn))，特別是為了獲 得硝酸鹽，可使用蒸餾，蒸發(fā)和/或離子交換程序以及活性碳激活等方法。
氣味負(fù)載不僅對(duì)固體的存放和運(yùn)輸有要求，還對(duì)裝置，建筑和輸送設(shè)備 的規(guī)劃有所要求。氣味負(fù)載的強(qiáng)度隨著存放時(shí)間的長(zhǎng)度而增加。建筑以及存 儲(chǔ)空間和運(yùn)輸空間，特別是用于燃料存放的，應(yīng)采用空氣以及氣味密封的設(shè) 計(jì)，使承載氣體污染物無(wú)法泄露。建筑的入口處應(yīng)用閥門(mén)進(jìn)行密封。還應(yīng)安 裝一個(gè)或一個(gè)以上的化學(xué)和/或生物空氣凈化設(shè)備，這樣的氣味負(fù)載對(duì)員工，供應(yīng)商和當(dāng)?shù)鼐用竦奈：Σ拍軠p低到最低限度。
在低于沸點(diǎn)溫度的絕對(duì)壓力下，應(yīng)使反應(yīng)產(chǎn)物冷卻，這種情況通常發(fā)生 在反應(yīng)空間之外，也可能是發(fā)生在剛剛停下的機(jī)器裝置中。在此釋放出的熱 量能源可以通過(guò)熱量交換程序?yàn)槠渌^(guò)程提供熱量。
在這一過(guò)程之前，中間或之后有一個(gè)或多個(gè)粉碎步驟。這些步驟方法在 研磨機(jī)或沖壓程序使用較多。
反應(yīng)混合物的氣固態(tài)分離通常先在機(jī)械設(shè)備中，然后在熱分離設(shè)備中進(jìn) 行。靜態(tài)增稠劑的使用避免了在重力影響下水分含量的減少，在此可以使用 液面增稠劑或其他增稠劑。流入量的自動(dòng)控制可以通過(guò)劑量設(shè)備進(jìn)行控制調(diào) 節(jié)。如果容量相對(duì)大，儀器也可以通過(guò)調(diào)整劑量，使混合物變稠，或?qū)⑵淦?均分配給多臺(tái)機(jī)器。該增稠劑也可以直接用于干燥設(shè)備。干燥設(shè)備的錐形設(shè) 計(jì)可以使其直接接收送入的混合物。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)模，可避免進(jìn) 行外部安裝。增稠的混合物經(jīng)過(guò)拱形的的網(wǎng)面或經(jīng)過(guò)弧形網(wǎng)。由此產(chǎn)生的離 心力可將部分液體通過(guò)網(wǎng)槽擠壓出去。增稠的混合物在網(wǎng)道的末端融匯到一 起，輸送到干燥設(shè)備。另一個(gè)機(jī)械分離方法是采用水力旋流器，通過(guò)水力旋 流器離心力將固體和液體分離。增稠的混合物被輸送到干燥設(shè)備中，經(jīng)過(guò)處 理的或純化的液體流入到水力旋流器。通過(guò)調(diào)好的增稠設(shè)備和劑量設(shè)備可以 保障混合物持續(xù)優(yōu)化地流入到干燥設(shè)備中。使用離心機(jī)進(jìn)行干燥是很重要的 一種方法。因?yàn)殡x心機(jī)不僅具有較高的安全性，還能夠去除和清洗固體顆粒。
除了機(jī)械設(shè)備，干燥的主要能量來(lái)源是設(shè)定好的，使用熱分離程序進(jìn)行 干燥更受歡迎。每次需要干燥的物質(zhì)注入量應(yīng)超過(guò)一公斤。這種批處理過(guò)程 是持續(xù)不斷進(jìn)行的。至少要使用一個(gè)或多個(gè)干燥機(jī)或通過(guò)不同設(shè)備組合對(duì)物 質(zhì)進(jìn)行分離和/或干燥。對(duì)反應(yīng)產(chǎn)品和/或附屬產(chǎn)品進(jìn)行干燥處理，可使用如 對(duì)流干燥機(jī)，這一方法應(yīng)使需干燥物質(zhì)與干燥氣體相接觸。這一方法的不利 之處是，氣體會(huì)有所流失，因?yàn)樗ǔ?huì)被吸塵機(jī)一起吸走。但在適當(dāng)情況下，氣體也會(huì)在水分凝結(jié)后再次出現(xiàn)?？墒褂脤?duì)流干燥機(jī)，如流化床干燥機(jī)， 同樣，還可以使用噴霧干燥機(jī)，干燥塔噴嘴或與根據(jù)顆粒大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的電 動(dòng)干燥機(jī)。其優(yōu)勢(shì)是可持續(xù)使用，也可在一個(gè)或多個(gè)圓筒狀或隧道狀的干燥 機(jī)上同時(shí)使用。
使用接觸干燥器，本質(zhì)上只有通過(guò)接觸面積方可實(shí)現(xiàn)傳熱。這一類(lèi)的干 燥機(jī)包括皮帶-，真空皮帶-，滾筒-，螺桿-，氣缸-，滾軸-或帶狀干燥機(jī)，其 中使用最多的為真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)或烘干機(jī)。為了盡可能降低水分含量，可以 通過(guò)傳輸率交替或補(bǔ)充使用盤(pán)式干燥機(jī)。還可通過(guò)熱氣體介質(zhì)進(jìn)行干燥，如
溫度為61至95攝氏度的空氣，65至90攝氏度更好，但以70至85攝氏度 為最佳。另外，尤其是在熱干燥設(shè)備中，氣體除了空氣以外，最好使用極熱 的水蒸汽，而最理想的為130至180攝氏度的水蒸汽。
可以使用組合的機(jī)械熱量流程來(lái)進(jìn)行分離和干燥。機(jī)械熱量流程的優(yōu)勢(shì) 在于，與比較傳統(tǒng)的程序相比較，它可明顯降低產(chǎn)品的殘留水分，通過(guò)與細(xì) 顆?；蚣{諾系統(tǒng)相結(jié)合，達(dá)到更好的產(chǎn)品輸送能力。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，反 應(yīng)產(chǎn)物中的不純凈物可以通過(guò)凝汽被去除。使用蒸汽可進(jìn)一步脫水，它還可 提高與其一起工作的過(guò)濾器離心機(jī)的機(jī)械性能。同樣，機(jī)械裝置通過(guò)冷凝和 慣力，還可使最小的反應(yīng)產(chǎn)物甚至小到納米或粗毛細(xì)管大小的物質(zhì)都幾乎都 能得到完全排空。在這個(gè)過(guò)程中，使用該機(jī)械裝置的一個(gè)例子就是蒸汽壓力 過(guò)濾機(jī)。它使用壓縮空氣代替飽和或過(guò)熱蒸汽，來(lái)為氣體進(jìn)行差壓脫水。其 首選是蒸汽—壓力雙效離心式脫水機(jī)。蒸汽壓力機(jī)和離心式脫水機(jī)的結(jié)合改 變了反應(yīng)產(chǎn)品的緊實(shí)度，可使其從懸浮液直接進(jìn)入到程序空間，成為干燥純 凈的終端產(chǎn)品。
反應(yīng)產(chǎn)物的剩余水分含量下大約為6至26%， 10至20%，或12至15%。 在轉(zhuǎn)換反應(yīng)發(fā)生后，反應(yīng)混合物成為懸浮液。根據(jù)不同的原料和生產(chǎn)管 理程序可產(chǎn)生下列反應(yīng)產(chǎn)品，中間產(chǎn)品，副產(chǎn)品和/或最終產(chǎn)品泥煤燃料，褐煤燃料，與石煤類(lèi)似的燃料，腐殖質(zhì)，梅拉德或與梅拉德類(lèi)似的反應(yīng)產(chǎn)品， 含碳材料，如絕緣物質(zhì)，納諾海綿，納諾珠，納諾光纖，納諾電纜，活性或 吸附碳，燒烤煤炭替代物，高密度碳產(chǎn)品和材料，特別是用于石墨的原材料 和含石墨的類(lèi)似產(chǎn)品，以及碳纖維及用于合成或纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。
純煤-，最純煤-和與超純煤類(lèi)似的物質(zhì)都屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。他們有一定 的性能優(yōu)勢(shì)，尤其是從減少礦物質(zhì)和原材料的消耗上來(lái)看。純煤是煤的主要 燃燒部分，最純煤可以作為活性煤來(lái)理解。超純度的煤，其礦物質(zhì)含量小于
0.1個(gè)重量百分比。
圖1顯示了帶有反應(yīng)堆2的裝置1的情況，反應(yīng)堆2由圓柱形主體3構(gòu) 成，它包圍著反應(yīng)空間4。反應(yīng)空間4用于接受固體/-液體混合物，比如生物 量。反應(yīng)堆2上有可用于固/-液混合物進(jìn)出的進(jìn)口接管5和出口接管6，由此 來(lái)自反應(yīng)空間4的中間產(chǎn)品，副產(chǎn)品和最終產(chǎn)品的可以流入或流出。反應(yīng)堆 還是一個(gè)混合固/-液混合物的設(shè)施。這里顯示的裝置是攪拌器7，使用攪拌機(jī) 可在處理和/或加工過(guò)程中混合固-/液混合物。反應(yīng)堆2上還顯示了圓柱形的 導(dǎo)向管道和插入管道8，固-/液混合物的流動(dòng)在反應(yīng)空間4中得到操縱和控 制。此外，反應(yīng)堆2上還裝有非機(jī)械攪拌裝置，液體射流混合器9。反應(yīng)堆2 上還裝有過(guò)濾裝置10，利用它可抑制反應(yīng)空間4中的固體成分。過(guò)濾裝置10 和管道ll，可以從反應(yīng)空間4去除工藝水或使用水，并輸送到蓄水池12。使 用水可以通過(guò)管道13，液體射流混合器9，再次將固-/液混合物輸送回反應(yīng) 空間4，或通過(guò)高效過(guò)濾器14將其作為純凈水輸送到蓄水池15。從蓄水池 15可以進(jìn)一步將純凈水通過(guò)管道16輸送回反應(yīng)器，或者通過(guò)管道17將污水 輸送出去。
圖2顯示的是反應(yīng)堆2壁部剖面圖。該反應(yīng)堆壁20為雙壁結(jié)構(gòu)，反應(yīng)堆 壁20是由外壁層21和內(nèi)壁層22組成。內(nèi)壁層22位于反應(yīng)空間4邊緣，并 配有膜片23，如，它可以是穿孔的金屬片或膜片金屬片。膜片23可通過(guò)焊接掛在反應(yīng)堆上或固定在內(nèi)壁層22上。外壁層21和內(nèi)壁層22是相互隔開(kāi)的， 因此在這兩個(gè)壁層之間有一個(gè)空腔24。在空腔24中有比如熱油，它可以從 熱能轉(zhuǎn)移到傳熱設(shè)備上。熱油被加熱，并流入空腔24，使反應(yīng)堆內(nèi)部空間得 以加熱。這是一個(gè)封閉循環(huán)。熱油相對(duì)于水的優(yōu)勢(shì)在于它的沸點(diǎn)要高得多， 因此，甚至可達(dá)到300'C的高溫。另一個(gè)空腔25位于膜片23和內(nèi)壁層22之 間。該空腔25用于接受純凈水，也可以作為加熱系統(tǒng)使用。膜片23可以是 膜片金屬片或穿孔式換熱板，在空腔25的壓力至少應(yīng)略高于反應(yīng)空間4的壓 力，所以，沒(méi)有任何反應(yīng)混合物成分可以達(dá)到空腔25。由于反應(yīng)空間反應(yīng)條 件極端，內(nèi)壁層22尤其是膜片23都要為耐腐蝕材料，或至少涂上這種防腐 材料。
圖3顯示了設(shè)備示意圖。
在設(shè)備里產(chǎn)生的燃料或反應(yīng)產(chǎn)物的燃燒，與燃料類(lèi)型有關(guān)，如，在顆粒 爐灶，顆粒鍋爐或燃燒器里燃燒。
能源生產(chǎn)的調(diào)整，如，調(diào)整燃燒設(shè)備，使其燃燒板的形狀和大小應(yīng)與灰 含量相適應(yīng)。由于在設(shè)備中灰含量較少，所以燃燒板直徑一般比較小。為了 防止在燃燒板上結(jié)塊，還應(yīng)在燃燒設(shè)備中配備可從燃燒板上自動(dòng)清除灰的裝 置。
能夠進(jìn)行塵埃形態(tài)燃料能源生產(chǎn)的，包括燃燒灰塵的設(shè)備，有蒸汽渦輪 機(jī)的燃煤發(fā)電廠或超臨界的燃煤發(fā)電廠(超臨界燃煤發(fā)電廠)。為了實(shí)現(xiàn)高效 率燃燒，燃燒過(guò)程溫度可能超過(guò)600攝氏度，或超過(guò)650攝氏度，在個(gè)別情 況下甚至可超過(guò)700攝氏度。進(jìn)一步提高高溫區(qū)的效率可以通過(guò)如使用現(xiàn)代 發(fā)電技術(shù)，因此，組合的燃?xì)?蒸汽渦輪程序可以以最高的發(fā)電效率發(fā)電，它 可高于一般發(fā)電水平的43%，或46%，有時(shí)甚至可達(dá)到49%到55%。
整體氣體循環(huán)和一體煤炭氣化的概念對(duì)于組合程序來(lái)說(shuō)是非常適用的， 這些概念尤其適用于流化床燃燒，承壓固定流化床燃燒(DWSF),以及使用有壓力碳?jí)m燃燒(DKSF)的組合發(fā)電廠。
燃燒過(guò)程應(yīng)在一個(gè)氣體入口溫度大于1000攝氏度，最好大于1200攝氏度，大于1400攝氏度為最佳的情況下進(jìn)行。該高溫氣體清潔的特性是，可使粒子成分和具有腐蝕性的成分，特別是鈉化合物和鉀化合物，及有害氣體大大減少，煙氣可直接運(yùn)送到氣體渦旋機(jī)中，在此最好充分利用煙氣的低溫等離子性能。
通過(guò)在設(shè)備內(nèi)部安排一個(gè)煙氣分離器，可以使粒子含量小于3毫克/立方米，直徑小于3微米，堿含量小于等于O.Ol毫克/立方米。
另一種發(fā)電或產(chǎn)生塵埃能源燃料的方法是利用碳燃料電池。碳燃料電池與氫燃料電池相比較有兩個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)首先，碳分子的充電狀態(tài)是氫分子的兩倍大。在氣體量反應(yīng)之前和之后，碳燃料電池的大小不變，氫燃料電池的大小卻有所變化。這意味著熵在第一種情況下幾乎不會(huì)改變，原來(lái)的總熱量值可以完全轉(zhuǎn)換成電能。因此，碳燃料電池的利用率在理論上比氫燃料電池要高60%。但問(wèn)題是需要達(dá)到所要求的碳粒子密度。使用該設(shè)備就可以利用碳燃料電池生產(chǎn)顆粒直徑為納米范圍的類(lèi)似炭燃料。
還可以聯(lián)合使用能源生產(chǎn)裝置，特別是渦輪機(jī)，尤其是蒸汽渦輪機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)。生產(chǎn)可再生能源也可使用渦輪機(jī)，特別是蒸汽渦輪機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)，還可使用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(DWPS)。壓縮空氣在空氣存儲(chǔ)器里解壓。然后壓縮空氣會(huì)被導(dǎo)入到運(yùn)行的渦輪機(jī)中。通過(guò)壓縮氣體的導(dǎo)入，在運(yùn)行的空氣渦輪機(jī)中的效率可提高百分之2%到200%，或40%到170%，有時(shí)甚至達(dá)到60%到150%。
通過(guò)使用該設(shè)備燃料產(chǎn)生的能源，至少部分能源，特別是熱和/或電能源，在下列設(shè)施中得到應(yīng)用
，長(zhǎng)途和當(dāng)?shù)毓峋W(wǎng)；
原材料，水，包括工藝水，反應(yīng)產(chǎn)品，中間產(chǎn)品，副產(chǎn)品和/或最終成品的加工和處理過(guò)程，特別是來(lái)自于生物量的燃料，含碳材料，腐殖質(zhì)和/ 或梅拉德和類(lèi)梅拉德的反應(yīng)產(chǎn)物加工和處理過(guò)程，包括粉碎，烘干，脫水， 調(diào)節(jié)，凈化和/或干燥，去除金屬和去塵過(guò)程，尤其是金屬材料處理過(guò)程，如， 使用旋流分離器，攪拌和混合系統(tǒng)，水泵，暖氣，水蒸汽供給，換熱過(guò)程， 凝聚，運(yùn)輸和運(yùn)送過(guò)程，工藝水，水和廢水處理，空氣凈化，固液分離過(guò)程，
冷卻和再處理和能源生產(chǎn)的調(diào)整；
*金屬工業(yè)生產(chǎn)，加工和處理，特別是鋁，硅鐵，食品方面特別是乳制品 加工，啤酒生產(chǎn)，使用溫室及非溫室栽培植物，肉食品加工；
，生產(chǎn)和加工的糞肥和化肥的工廠，回收設(shè)備；
化學(xué)工業(yè)的工廠和生產(chǎn)中心，特別是氣體產(chǎn)品，和以氣體和液體形式 存在的物質(zhì)，包括氧氣，氮?dú)夂蜌鍤獾鹊纳a(chǎn)和加工；
水凈化-和海水淡化設(shè)備，特別是具有反滲透使用的設(shè)備;或 油磨，煉油機(jī)和乙醇生產(chǎn)設(shè)備。
進(jìn)行熱量和能量交換，開(kāi)發(fā)能源的潛力，還可以將該設(shè)備生產(chǎn)的能源和/ 或反應(yīng)產(chǎn)物，應(yīng)用于各種電力和能源生產(chǎn)的運(yùn)作過(guò)程中。它尤其適合于
-整體煤氣化循環(huán)和一體的煤炭氣化概念，尤其適用于煤塵發(fā)電廠，流 化床燃燒設(shè)備，承壓的固定流化床燃燒(DWSF)，其中最適用帶固定流化床 燃燒(DWSF)組合發(fā)電廠；
-天燃?xì)獍l(fā)電廠；
-帶有不同燃料的燃料電池，包括甲醇，煤，石油和天然氣； -生物質(zhì)發(fā)電廠;或 -太陽(yáng)能發(fā)電廠。
圖3顯示生產(chǎn)能源的設(shè)備1，帶有生物量設(shè)備和調(diào)整能源生產(chǎn)的調(diào)整設(shè) 備2。該裝置1包括兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)堆3， 4，每一個(gè)圓柱形基體還包括一個(gè)反 應(yīng)空間5， 一個(gè)壓力容器。反應(yīng)室5用于接納原材料，包括生物量。該裝置l還包括粉碎裝置，如碎草機(jī)6和磨機(jī)7。生物質(zhì)是首先被運(yùn)送到碎草機(jī)6中 進(jìn)行用于粗略粉碎(箭頭8)，再?gòu)哪抢镞\(yùn)送到磨機(jī)7進(jìn)行進(jìn)一步粉碎。生物 質(zhì)在攪拌裝置9中同其他物質(zhì)加以混合，如添加催化劑(箭頭10)。將生物 量，使用泵裝置11通過(guò)導(dǎo)管12運(yùn)送到反應(yīng)堆3，和4，并在一定的壓力下， 如7巴的壓力下，進(jìn)入反應(yīng)空間5，并在高溫下，如至少達(dá)到160"C，在反應(yīng) 空間5中繼續(xù)處理。設(shè)置反應(yīng)空間5所需的溫度是由溫度控制系統(tǒng)13決定的。 溫度控制系統(tǒng)13可以包括如，加熱流體的裝置，它通過(guò)泵14熱交換器被運(yùn) 送到反應(yīng)堆3， 4。接下來(lái)進(jìn)入到反應(yīng)堆3， 4的生物量進(jìn)料是由閥設(shè)備15， 16進(jìn)行控制的。
處理完生物量后，反應(yīng)堆3， 4中的反應(yīng)產(chǎn)物被清除，并輸送到分離裝置 20中，該裝置可將固態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物同液態(tài)成分分開(kāi)。液體成分將被輸送到污 水處理設(shè)備21，并在那里進(jìn)行生態(tài)清潔。如果固態(tài)反應(yīng)物仍然潮濕，將通過(guò) 降壓設(shè)備22，進(jìn)入到干燥設(shè)備23，在那里將殘余潮濕成分烘干。烘干的反應(yīng) 產(chǎn)物通常為煤塵或其他類(lèi)似的燃料。燃料在設(shè)備1和位置2之間的燃料儲(chǔ)存 庫(kù)24暫時(shí)存放。
生產(chǎn)能源設(shè)備2包括燃燒設(shè)備30，燃燒是通過(guò)設(shè)備1產(chǎn)生的燃料進(jìn)行的。 燃燒的熱能在燃燒爐30中得到使用，用于水或水蒸汽在管道31中的加熱， 以便使產(chǎn)生的蒸汽可以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)32的運(yùn)行。渦輪機(jī)32的循環(huán)能源被輸送 到發(fā)電機(jī)33中，并轉(zhuǎn)化成電能，如，可在供電系統(tǒng)中輸送(箭頭34)。在它 通過(guò)煙囪36釋放到外部環(huán)境之前,在燃燒設(shè)備中燃燒所產(chǎn)生的煙氣還要在凈 化程序35中，如通過(guò)煙氣脫硫，煙氣脫氮等程序加以處理。
在處理原材料過(guò)程中，會(huì)很容易獲得或失去有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)。這些會(huì)發(fā) 生是因?yàn)?，物質(zhì)處于水相，可部分溶解。這反過(guò)來(lái)又取決于反應(yīng)條件?？梢?得到和獲取的物質(zhì)包括可溶解的有機(jī)物質(zhì)和非溶解無(wú)機(jī)物質(zhì)，無(wú)機(jī)物質(zhì)，如 堿，金屬，鹽和氨基酸，其中包括，鈣，鎂，氯，鐵，鋁，磷，鉀，鈉，氮及其化合物。
反應(yīng)產(chǎn)物的固體含碳成分，在轉(zhuǎn)換后可作原料和/或燃料，并具有以下特
性
原料和/或燃料的組成通過(guò)反應(yīng)管理控制。個(gè)別物質(zhì)的濃度不是絕對(duì)的，會(huì)因物質(zhì)不同而不同。不同的物質(zhì)參數(shù)也有所不同。舉例來(lái)說(shuō)，硫含量減少了，同時(shí)氯氣和灰的含量也會(huì)減少。
在不同的測(cè)量中，對(duì)草，和甜菜等的碳含量進(jìn)行了元素分析，發(fā)現(xiàn)它超
過(guò)其成分總量(干重)的50%至63%，超過(guò)原材料總量的20%至60%。氧含量減少了一半，氮的含量減少了約四分之一，氫含量減少了約四分之一。
原料和/或燃料的碳比例，與其生物量相比，比它高10%到300%，也可是50%至300%，或100%至300%，或更高達(dá)200%至300%。
原料和/或燃料碳成份與其生物量相比較，比其高％5到200%，或10%到120%，更高的甚至達(dá)50%到100%。
原料和/或燃料的碳成份通常介于40%到90%,也可是50°/。至80%,或55%至80%。碳成分取決于反應(yīng)管理和原料，但也與其超過(guò)98%的高純度有關(guān)。
原料和/或燃料的氫含量與生物量相比較比其減少1%到超過(guò)300%，也可是5%到200%，或20%到100%。
原料和/或燃料的氧含量與生物量相比較比其減少1%到超過(guò)300%，也可是5%到200%, .5°/。到200%或15%到100%。
原料和/或燃料的氮含量與生物量相比較比其減少1%到超過(guò)300%， 5%到200%，或15%到100%。
原料和/或燃料的硫含量總計(jì)為部分生物量含量，與其原材料相比較，比其減少1%到300%，也可是5%都200%,或200%到600%， 400%到超過(guò)1800%。
原料和/或燃料的灰含量總計(jì)為部分生物量含量，與其原材料相比較比其
52減少1°/。到100°/。，也可是102%到10005，或1000%到超過(guò)3000%。
原料和/或燃料的微粒含量總計(jì)為部分生物量含量，與其原材料相比較比 其減少1%到200°/。，也可是201%到1500%，或減小1501%到2000%。
在燃燒中會(huì)大量減少礦物成分，微塵和灰成分，這種情況可以通過(guò)，例 如，使用超過(guò)300%的高比例工藝水加以改善調(diào)節(jié)。通過(guò)增加工藝水的比例， 使上面提到的以及其他物質(zhì)得到稀釋，從原材料里獲得原始物質(zhì)，在轉(zhuǎn)化反 應(yīng)中解決這個(gè)問(wèn)題。也就是說(shuō)，生成這些物質(zhì)，因此，可溶性物質(zhì)的比例隨 著注入的工藝水的增加，在其固相中存在的可能性越來(lái)越少。
即使不使用催化劑成分，仍然可以達(dá)到高比例的含量，使其超過(guò)原材料 含量的5%到10%。適當(dāng)?shù)奶幚砩锪亢瓦^(guò)程管理可以使是碳含量達(dá)到55% 至77%。適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行過(guò)程控制，廉價(jià)的原材料，包括使用催化劑混合物可以 使碳值達(dá)到78%，該碳含量甚至可與礦物燃料的碳含量相媲美。
完成換位反應(yīng)后，原料和/或燃料的碳含量會(huì)增加，能源成分或熱值降低 36%。在反應(yīng)過(guò)程中熱能被釋放，會(huì)產(chǎn)生放熱反應(yīng)。反之，可獲得至少為原 始熱值65%的熱值。
作為原材料，含碳水化合物的生物量得到使用，如糧食，玉米等，與原 材料相比，這些原料和/或燃料的熱值大約是它的65%到85%，或在其他情況 下是它的70%到8%。原材料中的碳水化合物越少，在換位反應(yīng)中所釋放的 能量越少。這同時(shí)還要以反應(yīng)產(chǎn)物的高熱值為條件。
反應(yīng)產(chǎn)物的能量含量與使用的生物量有關(guān)，如下所述-
使用含木質(zhì)纖維素原料的生物質(zhì)，如收獲物的殘?jiān)?，原料?或燃料的熱 值與原材料相比較是其的70%至90%，也可是75%到85%。
如果使用含碳水化合物，含纖維素或木質(zhì)素較低的生物質(zhì)原材料，原料 和/或燃料的熱值大約是原材料的80%至95%,或85%至90%。
純煤，最純煤或超純煤可以在許多方面得到應(yīng)用，例如可作為一種用于化學(xué)工業(yè)再加工的化工基本原料和原材料，或作為碳燃料電池燃料。
在反應(yīng)過(guò)程中有許多材料不再為固相。它們處于水相中，并溶于工藝水。 從工藝水中可獲得的各種礦物質(zhì)，如磷，硫和硝酸等，也可應(yīng)用在其他過(guò)程 中。這些還可以作為肥料，原料等應(yīng)用在其他過(guò)程中。從自然周期的意義上 說(shuō)，應(yīng)隔離礦物成分，特別是從液相方面考慮，因?yàn)檫@些可以作為肥料再次 回到生物量自然結(jié)構(gòu)中去。通過(guò)這種幾乎是封閉的循環(huán)，最初的用于產(chǎn)品過(guò) 程的生物量已不存在，因?yàn)樗云渌问皆俅位氐缴锪克酿B(yǎng)分中了。
通過(guò)解聚合過(guò)程和新聚合過(guò)程，可形成新的化學(xué)碳化合物和化學(xué)結(jié)構(gòu)， 特別是形成團(tuán)狀物，消耗很少的能量它就能被碾碎，因此成為最受歡迎的燃 料。其次，它呈一種棕黑色，這可能是由于反應(yīng)產(chǎn)物的美拉德反應(yīng)形成的。
許多原材料的密度在開(kāi)始反應(yīng)之前是小于水的。在反應(yīng)過(guò)程需要不斷增 加其密度，并達(dá)到一個(gè)與原材料和反應(yīng)管理相符的密度。大部分原材料的密
度在200至600公斤/立方米，有時(shí)高達(dá)800公斤/立方米(干重)，如果反應(yīng) 產(chǎn)物顆粒之間的空氣被壓縮，反應(yīng)產(chǎn)物的密度可能超過(guò)900到1200公斤/立 方米，有時(shí)甚至達(dá)到1250至1350公里/立方米。
反應(yīng)產(chǎn)物的顆粒大小與原材料相比，它的表面積更大。這表明在含相同 水分的情況下，它比有同樣碳含量的，自然產(chǎn)生的碳化合物更容易干燥。同 時(shí)較大的面積也使其在更低的溫度下就可燃燒。
反應(yīng)產(chǎn)品的區(qū)別特點(diǎn)是不僅在其液相還在其固相中都存在著梅拉德-或 與梅拉德相似的反應(yīng)產(chǎn)物。其氣味組成，隨著原材料的變化而變化。氣味組 成還與美拉德反應(yīng)產(chǎn)品的組成有著因果關(guān)系。
-與具有相似碳含量的，其他自然產(chǎn)生的碳化合物相比較，它有更好的 導(dǎo)電能力。
-類(lèi)似泥炭或石煤的燃料。
-與具有同樣碳含量的傳統(tǒng)化石燃料相比較，它的揮發(fā)性更小。-經(jīng)過(guò)燃燒，灰，氮，硫，硝酸鹽，及重金屬含量大大減少，這意味著，與具有相似碳含量的化石燃料相比，它的燃燒溫度更低。
-與具有相似碳含量的化石燃料相比，通過(guò)燃燒，可產(chǎn)生有利的，危害更小的煙氣合成物。
總結(jié)上述反應(yīng)產(chǎn)物的特性可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的燃料相比較，它具有大量?jī)?yōu)點(diǎn)，以及有利于環(huán)保和氣候的特性。與通常的從生物量中獲得能源方法相比較，從工業(yè)生產(chǎn)這方面來(lái)說(shuō)，是更有效和經(jīng)濟(jì)的。在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中幾
乎沒(méi)有碳的流失。在原材料中， 一般超出95%的碳原料都被用于能源獲得方面。在液相中它是以剩余碳化合物形式出現(xiàn)的，在反應(yīng)堆轉(zhuǎn)換反應(yīng)中卻幾乎沒(méi)有釋放大量的二氧化碳和其他有害氣體。
在液相中可發(fā)現(xiàn)大約1%到4%的原材料的碳。該比例取決于過(guò)程管理，原材料的碳含量和反應(yīng)混合物的固液態(tài)比例。
通過(guò)反應(yīng)管理，特別是通過(guò)原材料和催化劑的選擇和組成，可以形成含碳的納米原料和結(jié)構(gòu)。這些材料也具備部分有用材料的特性和表面特性。其中包括，如納諾海綿可以用作存水器或絕緣材料。
所謂美拉德反應(yīng)發(fā)生時(shí)，加熱過(guò)程，如烘烤，油炸，燒烤，含蛋白質(zhì)和含碳水化合物豐富的食物的油炸，溫度會(huì)超過(guò)13(TC。在所謂的美拉德反應(yīng)中，會(huì)產(chǎn)生碳水化合物和氨基酸，除了大量紅棕色至黃棕色的香料外，有時(shí)還產(chǎn)生幾乎是黑色的有色聚合物。通過(guò)高溫，如在烘烤和焙燒中，也可通過(guò)更高的壓力加快反應(yīng)的發(fā)生，從而產(chǎn)生大量黑色聚合物。因此，在許多產(chǎn)品，如面包，咖啡，麥芽，堅(jiān)果，玉米片里都會(huì)出現(xiàn)黑色物質(zhì)，這種物質(zhì)在咖啡中甚至達(dá)到30%。
美拉德反應(yīng)的原材料首先是在非酶反應(yīng)中。這一步發(fā)生可以在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)，是可逆的，因?yàn)榉肿娱g的連接非常不穩(wěn)定。其數(shù)量與血糖濃度有直接的關(guān)系，產(chǎn)品成分也可在幾分鐘內(nèi)分解，該反應(yīng)使血糖濃度降低。阿馬多里產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)的重新安排就相對(duì)穩(wěn)定。這個(gè)過(guò)程本質(zhì)上要更慢一些，但 它有極小的可逆性。阿馬多里產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)的重新安排和美拉德反應(yīng)的繼續(xù)
發(fā)生形成了最終產(chǎn)品-高級(jí)糖化成品(AGE)。通過(guò)轉(zhuǎn)移和聚合還可形成高級(jí) 糖化成品和其他蛋白質(zhì)。因?yàn)楫a(chǎn)生途徑不同，高級(jí)糖化成品有很多不同和復(fù) 雜的形式，如Ns-(羧甲基)賴氨酸(CML)，還有許多至今仍在深入研究的 合成物。
梅拉德和與梅拉德類(lèi)似的反應(yīng)產(chǎn)物在水熱碳化過(guò)程并在高濃度中形成。 反應(yīng)可在固相(主要是固體)中進(jìn)行，也可在液相(例如，工藝水)中，也 可在高濃度的物質(zhì)CML，及在濃度為0.3-2mmol/mol的賴氨酸中。在液相中， 工藝水濃度一般要比反應(yīng)產(chǎn)物的固相的濃度要高。濃度或濃度比率取決于固 液比例，原材料組成，以及過(guò)程管理。CML具有抗氧化性和化療預(yù)防性功能。 因此可以得出結(jié)論，在其他中間產(chǎn)品，副產(chǎn)品或反應(yīng)產(chǎn)品中的熱液炭化過(guò)程 中，包括梅拉德和與梅拉德類(lèi)似的反應(yīng)產(chǎn)物中，都可以找到可比的或類(lèi)似的 性質(zhì)。
對(duì)梅拉德和與梅拉德相似的反應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行分離和純化，還可通過(guò)過(guò)濾， 超濾和/或色譜分析方法，特別是通過(guò)柱層析法。
腐殖質(zhì)，利用水熱碳化在既定程序中產(chǎn)生，與反應(yīng)產(chǎn)物相比較，在相對(duì) 更短的時(shí)間具有更高的熱值。它通常為原材料的纖維材料(主要是纖維素和 木質(zhì)素)。產(chǎn)生的腐殖質(zhì)至少占碳含量的30%到45%，熱值至少15至24兆焦 耳/千克，且急易燃燒。
產(chǎn)生的腐殖質(zhì)有類(lèi)似腐蝕土壤的特性，還有部分泥煤的特性
o它保護(hù)土壤不受雨水的侵蝕，因?yàn)樗軌蚓鶆蚝蜕疃葷B透
o減少風(fēng)的侵蝕
o喂養(yǎng)蚯蚓和其他有用的土壤生物，
o在夏季降低土壤溫度，在冬天增加土壤溫度，O為植物提供養(yǎng)分，可緩慢供給，以使植物可以充分吸收
O使土壤能夠像海綿一樣存儲(chǔ)水，并將蒸發(fā)限制到最低限度，
o通過(guò)加石灰和有機(jī)肥控制土壤的化學(xué)變化過(guò)程
o釋放有機(jī)酸，中和強(qiáng)堿性土壤，釋放礦物質(zhì)，和
o以交換和可使用的形式存留氨和其他含氮化合物。
相反，與腐殖質(zhì)或泥炭不同，它要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)自然形成，并有 一些正面的特點(diǎn)-
o水結(jié)合能力可以通過(guò)程序管理得到加強(qiáng)，明顯可超過(guò)自然腐殖質(zhì)或泥
炭。甚至可以獲得多重加強(qiáng)的效果。
o上述反應(yīng)產(chǎn)物的熱液炭化特性也符合其燃燒特性。
優(yōu)化流程管理，特別是通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物的固體和液體之間的濃度差異，使 某些物質(zhì)中的腐殖質(zhì)得到強(qiáng)化。這是利用腐殖質(zhì)作為二氧化碳或化學(xué)肥料。 相比之下，加工或混合腐殖質(zhì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，對(duì)于某些物質(zhì)來(lái)說(shuō)效果不是很 理想的，通過(guò)強(qiáng)化礦物質(zhì)的過(guò)程管理，可以避免在產(chǎn)品回收中強(qiáng)堿和有害物 質(zhì)的侵害。產(chǎn)生的腐殖質(zhì)是一種單一的腐殖質(zhì)和燃料，其性能可以通過(guò)原材 料和催化劑以及過(guò)程管理共同決定。腐殖質(zhì)可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生。該生產(chǎn) 過(guò)程的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他已知的生產(chǎn)腐殖質(zhì)的速度，因?yàn)槠渌耐ǔＰ枰獛?個(gè)星期或幾個(gè)月。
生產(chǎn)的原料和/或燃料，包括泥炭或與泥炭類(lèi)似的物質(zhì)有以下有利的特占.
"、、
通過(guò)使用該程序可以從生物量中得到泥炭以及與石煤類(lèi)似的燃料。
熱值取決于過(guò)程控制，特別是反應(yīng)時(shí)間。燃燒熱值隨反應(yīng)時(shí)間或反應(yīng) 管理時(shí)間增加而增大。
在碳含量相同的情況下，可揮發(fā)成分要比傳統(tǒng)燃料或化石燃料少。
在能源產(chǎn)出方面，煤可達(dá)到0.7-0.95。碳水化合物含量越低，越節(jié)約能源。
90-95%:木質(zhì)素或細(xì)菌的生物量。
燃料產(chǎn)生是反應(yīng)性的，與具有同樣碳含量的化石燃料相比，具有更低的自燃溫度。
礦物燃料，如褐煤或石煤，與燃料相比，可利用熱液炭化產(chǎn)生(燃料)，但熱值相似的燃料，在其組成和性質(zhì)方面仍存在著很大的差異
不同類(lèi)型和品種的化石煤炭，按照原產(chǎn)地和礦區(qū)，有不同的化學(xué)成分和性能，每個(gè)煤礦都有其獨(dú)特和與眾不同的特點(diǎn)。例如，化石褐煤的熱量為
8700千焦耳/千克，水含量約56%，硫含量約為0.7%和灰含量約4， 5%。不但燃料中的水，硫，灰含量較低，而且熱值通常為20,000千焦耳/千克。去除其水含量，從l公斤的化石褐煤中可以產(chǎn)生l千瓦小時(shí)的電。反之，從同一數(shù)量的燃料中可產(chǎn)生一倍多的電。
與化石碳相反，在原料和/或燃料中發(fā)現(xiàn)濃縮的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。指標(biāo)器已顯示出有Ns-(羧甲基)賴氨酸(CML)。不僅在反應(yīng)產(chǎn)品的液相還在其固相中可證明這一點(diǎn)。經(jīng)測(cè)定，濃度為0.2至1.5以上mmol/mol濃度的賴氨酸在液相中的比例超過(guò)其在固相中的。但是濃度的分配還與原材料的反應(yīng)條件和過(guò)程控制有關(guān)。
化石煤在分解成團(tuán)塊后，必須消耗較高能源才能將其粉碎。再使用干燥機(jī)和磨煤機(jī)將其進(jìn)一步磨成褐煤塵。相比之下，原料和/或燃料在反應(yīng)過(guò)程后，成為小顆粒，通常小于1毫米到30毫微米大小，并且由于其大面積更容易干燥。所需的進(jìn)行調(diào)節(jié)及燃料干燥的能量消耗，與固態(tài)的化石煤要小得多。
特別是該燃料，不僅比化石煤，而且還比大多數(shù)現(xiàn)有的，來(lái)自可再生原料的燃料要便宜很多。至少有一個(gè)或幾個(gè)下列參數(shù)可以說(shuō)明該燃料，特別是與原材料，替代化石或生物質(zhì)燃料相比，價(jià)格是更為優(yōu)惠的它具有較低的粉煤灰含量，少氯，少硝酸鹽，少硫，少重金屬，還可減少灰塵，微塵，氣態(tài)污染物，包括氧化氮-和硫氧化物的排放。這也適用于該燃料的壓縮形式， 如煤球和微粒。
燃料的質(zhì)量和燃燒性能取決于在過(guò)程控制之前，在催化劑混合物和工 藝水混合之前，原料或原材料的混合，
脂肪和能源含量較高的原材料會(huì)產(chǎn)生更高的熱值。例如，對(duì)其進(jìn)行適
當(dāng)?shù)奶韵纯蛇_(dá)到34-36兆焦耳/千克的熱值。
灰分燃燒后，燃料的熱值為30-33兆焦耳/公斤，與熱值為17-20兆焦
耳/千克的原材料相比減少了 75%。
硫含量在燃料燃燒后熱值為30-33兆焦耳/公斤，與熱值為17-20兆焦
耳/千克的原材料相比降低了 50%。
微塵和氣體的排放同原材料相比是比較低的。
燃燒的結(jié)果由過(guò)程管理，燃油質(zhì)量和燃燒技術(shù)共同決定。
該燃料為單一燃料，其性能通過(guò)原材料和催化劑以及過(guò)程控制共同決定。
除了已經(jīng)提到的在燃燒性能方面的差異，跟化石燃料如石煤，褐煤或 泥煤相比，也存在著差別特征。
純-，最純-和超純煤類(lèi)似物質(zhì)都屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。他們有一定的性能優(yōu) 勢(shì)，尤其是從減少礦物質(zhì)和原材料消耗上來(lái)看。純煤是煤的主要燃燒部分， 最純煤也可以作為活性煤來(lái)理解。超純度的煤，例如礦物質(zhì)含量小于0.1個(gè) 重量百分比。
從微粒和反應(yīng)產(chǎn)物的灰塵中生產(chǎn)煤球(煤球，灰塵)
除了煤球的高強(qiáng)度和密度，能快速點(diǎn)燃也是煤球的重要標(biāo)準(zhǔn)
通過(guò)建立一個(gè)1到2厘米深度，30至70度傾斜角度的交叉剖面，可
提高氣流在燃燒室里的流動(dòng)，提供更大的燃燒表面積，從而使煤球能夠充分燃燒。 對(duì)穩(wěn)定性是否有幫助和燃燒是夠充分，取決于灰塵里所含纖維素或木 質(zhì)素成分的混合比例。
熱值為22-30兆焦耳/公斤的灰塵，與木片或木屑的比例為51:47，也 可為58比42，最佳為64比36。木片或木屑的含水量為10%.，顆粒不可大 于2毫米，最好小于l， 5毫米，或小于1毫米。
熱值為22-25兆焦耳/公斤的灰塵，與稻草的比例為61:39，也可為66 比44?；?2比28。木片或木屑的含水量為10%顆粒，不可大于2毫米，最 好小于l， 5毫米，最好小于l毫米。
按照上述條件，應(yīng)使用泥炭粉塵，及同等含量的纖維素和木質(zhì)素來(lái)加 工顆粒。
泥炭也可以用等量的纖維素和木質(zhì)素來(lái)加工。
塵埃，含纖維素，含木質(zhì)素的添加劑和泥炭將被混合在一起，例如， 在帶2毫米的排放濾網(wǎng)的擤軋機(jī)中進(jìn)行混合。
壓力可超過(guò)100兆帕，超過(guò)120兆帕，也可超過(guò)140兆帕。
擠壓溫度為80攝氏度，但不應(yīng)超過(guò)卯?dāng)z氏度。
格式約250x60x50毫米
煤磚密度約為0.95-1.15g/cm3。
生產(chǎn)反應(yīng)產(chǎn)物顆粒(顆粒)
應(yīng)通過(guò)該程序生產(chǎn)顆粒(顆粒)，其中對(duì)潮濕顆粒進(jìn)行塊狀物干燥過(guò) 程為首選。這種方法適合于，使用不同熱值的燃料，只用相對(duì)較低的成本產(chǎn) 生，生產(chǎn)顆粒。
在自動(dòng)燃燒中顆粒能夠充分燃燒。
可滿足小壁爐的排放標(biāo)準(zhǔn)。
前提是燃料穩(wěn)定，形狀盡可能小而一致。
顆粒直徑為3-7毫米，以4-6毫米為最佳。長(zhǎng)度為5至45毫米。它們具有高強(qiáng)度，無(wú)塵，和耐水性。
微粒被不斷地輸送到全自動(dòng)顆粒爐灶或鍋爐進(jìn)行燃燒。
在盡可能優(yōu)化的條件下，通過(guò)穩(wěn)定而完整的燃燒，提高熱效率，同時(shí)
盡量減少排放量。
在熱值超過(guò)25兆焦耳/公斤，或超過(guò)27兆焦耳/千克時(shí)，可使用粘合
物質(zhì)和燃燒加速器，特別是草甸草，稻草以及其他含纖維素的生物量。
灰塵和由25-30兆焦耳/公斤刨花或木屑與含纖維素的生物量產(chǎn)生的
熱量比例為81:19，也可為85:15，為89:11最佳。
灰塵和由22-25兆焦耳/公斤刨花或木屑，或含纖維素產(chǎn)生的生物量的
產(chǎn)生的熱量比例是87: 13，也為90:10，或93:7。
纖維素含量達(dá)到生物量的30%，可通過(guò)，例如，墻紙膠水替代。
木片或木屑，或其他含纖維素的生物量的含水量為12%到14%。
顆粒不能大于2毫米，也不可小于1.5毫米或小于1毫米。
按照上述條件應(yīng)使用泥炭粉塵，及同等含量的纖維素和木質(zhì)素來(lái)加工顆粒。
泥炭也可以用等量的纖維素和木質(zhì)素來(lái)加工。
塵埃，含纖維素，含木質(zhì)素的添加劑或泥炭將被混合在一起，例如，
在帶2毫米的排放濾網(wǎng)的擤軋機(jī)中進(jìn)行混合。
壓力可超過(guò)100兆帕，超過(guò)120兆帕也可超過(guò)140兆帕。
壓縮溫度為大約80攝氏度，但不應(yīng)超過(guò)90攝氏度。
最重要是調(diào)整顆粒，使其與來(lái)自化石燃料的顆粒相比較，有更好的燃
燒特性，這些特性表現(xiàn)在可改善炭灰燒結(jié)情況，清除灰(通常是低灰含量)
和適合燃料板大小。
使用該程序生產(chǎn)的燃料更有利于擴(kuò)大能源生產(chǎn)。生產(chǎn)的燃料可以通過(guò)調(diào)
節(jié)在不同的設(shè)備中燃燒-燃燒板的形狀和大小應(yīng)與灰含量相適應(yīng)。如果灰含量較小，只有直徑 較小的燃燒板才能使其充分燃燒。
燃料顆粒通常是在帶有自動(dòng)燃料運(yùn)送的顆粒爐子，顆粒鍋爐或燃燒器 中燃燒的。 一般通用的燃燒爐都是可以使用的。為了提高燃燒特性可以在以 下領(lǐng)域改變?nèi)紵阅芤赃m應(yīng)設(shè)備要求
-為了防止在燃燒板上結(jié)塊，推薦使用可從燃燒板上自動(dòng)清除灰的裝 置。
一般來(lái)說(shuō)，這樣可使結(jié)塊現(xiàn)象比來(lái)自于天然煤礦燃燒顆粒產(chǎn)生的更少， 特別是褐煤。
-使燃煤發(fā)電廠的碳?jí)m燃燒，至少應(yīng)使用蒸汽渦輪機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)高效率，
燃燒過(guò)程中溫度有可能超過(guò)600攝氏度，或超過(guò)650攝氏度，在個(gè)別情況下 甚至可達(dá)到約700攝氏度。
-進(jìn)一步在高溫范圍內(nèi)提高效率可以通過(guò)使用現(xiàn)代發(fā)電技術(shù)，因此，組合 的燃?xì)?蒸汽渦輪程序可以以最高的效率發(fā)電，發(fā)電能力高于其他的43%，或 高于46%，或達(dá)到49%到55%。
整體氣體循環(huán)和一體的煤炭氣化的概念，適用于組合程序，尤其適用 于流化床燃燒，特別是帶組合程序的承壓固定流化床燃燒(DWSF)，以及使 用有壓力碳?jí)m燃燒(DKSF)的組合發(fā)電廠。
燃燒過(guò)程中，氣體入口溫度應(yīng)大于1000攝氏度，最好大于1200攝氏 度，大于1400攝氏度為最佳。
該高溫氣體清潔具有這樣的特性，粒子成分和具有腐蝕性的成分，特 別是鈉化合物和鉀化合物，及有害氣體都將大大減少，煙氣可直接運(yùn)送到氣 體渦旋機(jī)中，在此最好能充分利用煙氣的低溫等離子性能。
通過(guò)煙氣分離器，可以使粒子含量小于3毫克/立方米，直徑小于3 微米，堿含量小于等于0.01毫克/立方米。
另一種可發(fā)電或產(chǎn)生塵埃燃料能源的方法是利用碳燃料電池。 可以聯(lián)合使用能源生產(chǎn)裝置，如渦輪機(jī)，尤其是蒸汽渦輪機(jī)或燃?xì)鉁u 輪機(jī)。
生產(chǎn)可再生能源可使用渦輪機(jī)，特別是蒸汽渦輪機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)，還
可使用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(DWPS)。壓縮空氣將在空氣存儲(chǔ)器里解壓。然后壓縮 空氣會(huì)被導(dǎo)入到一個(gè)已運(yùn)行的渦輪機(jī)中。
通過(guò)將壓縮氣體導(dǎo)入到運(yùn)行的渦輪機(jī)中可將效率提高20%到200%，或 40%到170%，有時(shí)甚至可達(dá)到60%到150%。
6權(quán)利要求
1.從生物質(zhì)制成的工業(yè)材料與/或燃料，與原料比較，它的成分(干燥物質(zhì))的百分比呈現(xiàn)出比原料有1％至300％更多的含炭成分。
2. 按照第1點(diǎn)的權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是，它具有梅拉德反應(yīng)或類(lèi)似梅拉的反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物。
3. 從生物質(zhì)制成的工業(yè)材料與或燃料是以下列過(guò)程制作的，這至少要包括下列的步驟處理這生物質(zhì)以攝氏100度的高溫，加上超過(guò)5巴的壓力，處理至少一小時(shí)，并且對(duì)這生物質(zhì)進(jìn)行加工與對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物，中間產(chǎn)物，副產(chǎn)物，最終產(chǎn)物加以提煉。
4. 按照第1點(diǎn)至第3點(diǎn)的權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是，它與這生物質(zhì)，或者與另類(lèi)的地下燃料，或生物質(zhì)燃料比較，會(huì)產(chǎn)生以下的結(jié)果，就是具有以下的一種，幾種，或全部的參數(shù)，適合燃燒的特質(zhì)更少的灰燼，更少的氯氣，硝酸鹽，硫磺，重金屬并且更少散出塵埃，細(xì)塵，有害的氣體及氧化氮，氧化硫。
5. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是就是一些包括泥炭的反應(yīng)產(chǎn)物，中間產(chǎn)物，副產(chǎn)物，最終產(chǎn)物,就是一些燃料，如褐煤，像石煤那樣的燃料，腐殖質(zhì)，梅拉德反應(yīng)或其他類(lèi)似梅拉德反應(yīng)的產(chǎn)品，并且含有炭類(lèi)的工業(yè)材料如絕熱材料，納米海綿，納米顆粒，納米纖維，納米線，純炭或，特純炭，活性炭，吸收性炭，代用燒烤炭，高密度的煤炭產(chǎn)品與相類(lèi)的工業(yè)材料，如炭纖維，并且一些復(fù)合機(jī)器的原料或纖維復(fù)合材料。
6. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料，它們的特點(diǎn)是，與原料比較， 們顯示出比原料具有65%或更高的燃燒值，特別是將生物質(zhì)與干燥物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)的時(shí)候。
7. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是，與生物質(zhì)比較，它們有著更高的含炭量，就是提高了 10至300%, 50至300%， 100至300%，200至300%。
8. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是，與生物質(zhì)比較，它們所含的氫氣成分減少了 1至300%， 5至200%，或者20至100%。
9. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與或燃料的特點(diǎn)是，與原料比較，它們所含的氧氣減少了 1至300%， 5至200%，或者15至100%。
10. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是與原料比較，它們所含的氮?dú)鉁p少了 1至300%， 5至200%,或者15至100%。
11. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，與生物質(zhì)或者地下的燃料或生物燃料比較，它們顯出有更高的反應(yīng)性，并且有更低的自燃的溫度。
12. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，由于它的多孔性，與硬的，地下的，有相同燃燒值或含炭量的燃料比較，它可以用較低的能量來(lái)磨碎。
13. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，它們顯示出是一個(gè)平面，是顆粒的大小，特別是2納米乘50微米的大小，小于1微米，或小于200納米。
14. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，與生物質(zhì)比較，它的含炭成分增加了 5至200%, 10至150%或者10至120%，特別是增加至50至100%。
15. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，它顯示出的含炭成分是50至90%， 55至80%或者超過(guò)98%。
16. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，溫度要調(diào)整至超過(guò)攝氏160度，攝氏160至300度，或者在攝氏185與225度之間。
17. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，壓力要調(diào)整到至少7巴，最佳是10至34巴之間，10至17巴之間，17至26巴之間，或者在26至34巴之間。
18. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，處理的時(shí)間要至少要達(dá)到2小時(shí)，3至60小時(shí)，30至60小時(shí)，6至12小時(shí)，或者12至24小時(shí)。
19. 按照上述其中的一項(xiàng)權(quán)利的工業(yè)材料與/或燃料的特點(diǎn)是，這種反應(yīng)產(chǎn)物在處理過(guò)后要用干燥器， 一種對(duì)流或接觸干燥器，用一種電子干燥器，或帶狀干燥器，與/或渦旋分層干燥器來(lái)烘干。
20. 按照第1點(diǎn)至第19點(diǎn)權(quán)利的其中的一項(xiàng)的工業(yè)材料與或燃料的用途是從生物質(zhì)生產(chǎn)能源。
全文摘要
這發(fā)明是關(guān)于一種從生物物質(zhì)制成的工業(yè)材料/或燃料。這種工業(yè)材料/燃料是依靠把一種生物物質(zhì)加上超過(guò)攝氏100度的高溫，施以超過(guò)5巴的壓力的過(guò)程制造的。
文檔編號(hào)C10L5/44GK101679893SQ200780051747
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者多米尼克·皮爾斯 申請(qǐng)人:安塔克有限公司;馬帝·帥格