[发明专利]水热脱水处理高含水率有机物的反应釜、连续式系统及方法

说明书

本发明公开一种水热脱水处理高含水率有机物的反应釜、连续式系统及方法，反应釜包括料仓、反应釜内胆和机械压滤装置；反应釜内胆为中空圆柱体，反应釜内胆外设有保温层；料仓置于反应釜内胆内；料仓壁面均布置有若干小孔；排水管一端置于反应釜内胆底部，另一端置于反应釜内胆之外与阀门连接；排气管/进水管置于反应釜内胆顶端，一端插入反应釜内胆，另外一端与三通阀门连接；反应釜内胆顶端还设有温度传感器和压力表；机械压滤装置包括设置于料仓内的压杆活塞和用于驱动连接压杆活塞的驱动装置。本发明使得高含水率有机物水热脱水处理过程中的高压饱和水能够作为循环液体，保证了较高的热量利用率，高效脱水的同时，实现了低能耗。

技术领域

本发明属于干燥、脱水技术领域，具体涉及水热脱水处理高含水率有机物的装置及方法。

背景技术

随着城市化和工业化的不断发展，对高含水率有机物的脱水处理一直是工业界的难点。脱水作为基本的化工过程操作已广泛应用到环保、化工、制药、采矿冶金及食品加工等多个领域。高含水率有机物的种类很多，如市政污泥、工业滤泥、鲜木薯和酒糟等，其脱水技术也越来越引起人们的重视。以市政污泥为例，不管采用倾倒、填埋等处理手段，前提条件都需要干燥脱水，因为过高含水率的污泥和垃圾的渗滤液均会污染地下水。在焚烧利用时，过高含水率的有机物还需利用燃烧产生的热量来蒸发水分，使得燃烧物的燃烧放热大大降低。经过脱水后的高含水率的有机物体积会显著下降。

从以上介绍看到脱水技术的重要性是不言而喻的，但是高能耗的脱水分离技术是制约有机物资源利用的重要瓶颈。尤其针对我国面对能源短缺的现状，高效的脱水成为亟待解决的一大技术难题。大多数高含水率有机物都是废弃物和发酵留下的残渣，脱水干燥后的有机物不仅可以减少废弃物发酵后产生的臭气对环境的排放量，还可以有效加以利用变废为宝，但是单纯的利用热量干燥生物质不仅导致能源的浪费，还会导致高含水率有机物本身能量的损失及里面物性材料变性。

由于高含水率有机物往往含有大量细胞质和胶体物质，这些物质具有牢固的持水结构，因此造成有机物脱水困难，通过一般机械脱水只能将含水率降至80％左右。进一步降低含水率通常采用热力干化法，即通过加热高含水率有机物使其水分蒸发以降低含水率。虽然热力干化法具有工艺和设备成熟的特点，但采用这种方法会消耗大量能源，运行成本较高。为了解决这些问题，水热干化法处理技术越来越受到人们的关注。该方法的核心是使用水热反应装置加热高含水率的有机物，并在一定温度下破坏有机物的持水结构，从而提高高含水率有机物的脱水率。但是目前采用的高压水热反应釜难以以液态的形式对高含水率有机物进行脱水，传统的蒸汽相变过程能耗太高，因此寻求低能耗脱水方法是实现高效低能耗脱水的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水热脱水处理高含水率有机物的反应釜、连续式系统及方法，将高含水率有机物水热脱水处理过程中的高压饱和水作为循环液体，以液态形式在多联式的高压水热反应釜之间不断循环，通过内部机械压滤的形式，对高含水率有机物进行脱水，保证了较高的热量利用率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

内置机械压滤装置的水热脱水处理高含水率有机物的反应釜，包括料仓、反应釜内胆和机械压滤装置；反应釜内胆为中空圆柱体，反应釜内胆外设有保温层；料仓置于反应釜内胆内；料仓壁面均布置有若干小孔；排水管一端置于反应釜内胆底部，另一端置于反应釜内胆之外与阀门连接；排气管/进水管置于反应釜内胆顶端，一端插入反应釜内胆，另外一端与三通阀门连接；反应釜内胆顶端还设有温度传感器和压力表；机械压滤装置包括设置于料仓内的压杆活塞和用于驱动连接压杆活塞的驱动装置。

进一步的，料仓下端设有可拆卸的样品底座，用于取料和加料。

进一步的，机械压滤装置为手动压滤装置或电动压滤装置。

进一步的，机械压滤装置包括压杆手把、压杆活塞和压杆；压杆活塞与压杆底部相连，压杆顶部连接压杆手把。

进一步的，反应釜内胆中反应温度范围为120-400℃，压力范围为10-30MPa。