[发明专利]自含水多组分混合物分步分离有价物质

说明书

本发明涉及一种在超临界条件下自含水多组分混合物如含水废料、泥浆和下水道污泥分步分离有价物质的方法。本发明也包括通过本发明方法被富集的有价物质部分，尤其是含磷化合物和含磷含铵化合物例如像肥料和作为能量源和化工业用有价物质的合成气体。本发明包括用于执行该方法的设备。利用本发明的方法和本发明的设备，有价物质可以从废料、淤泥和下水道污泥中被完全回收并且被提供用于新使用。尤其是，所述方法与设备适用于回收呈植物可用肥料形式的磷和铵、回收金属和重金属、生产合成气体和从合成气体中提取氢气，例如用于交通运输。

技术领域

本发明涉及一种在超临界条件下自含水多组分混合物如含水废料、泥浆和下水道污泥分步分离有价物质的方法。本发明也包含通过本发明方法被富集的有价物质部分，尤其是含磷化合物和含磷含铵化合物例如像肥料和作为能量源和化工业用有价物质的合成气体。本发明包括用于执行该方法的设备。利用本发明的方法和本发明的设备，有价物质可以从废料、淤泥和下水道污泥中被完全回收并且被提供用于新使用。尤其是，所述方法与设备适用于回收呈植物可用肥料形式的磷和铵、回收金属和重金属、生产合成气体和从合成气体中提取氢气，例如用于交通运输。

含水多组分混合物(例如作为下水道污泥出现)含有大量有价物质，包含金属、砂、重金属和磷和氮。

背景技术

磷是动植物的生命物质并且是食品生产和农业用肥料的重要组成部分。与此相关，世界范围磷储量是有限的。因此，人们正在日益努力从含水废料和下水道污泥中回收磷。当前，作为农业肥料的磷酸盐最终作为呈动物饲料、下水道污泥或下水道污泥灰形式的废料残留下来。鉴于重金属污染和卫生原因，直接利用动物饲料或下水道污泥作为肥料是有问题的，因此被禁止或受到严格条件限制。许多磷酸盐还是难以溶解的且无法可供植物所用。因此，目的是闭合磷酸盐循环并从市政污水、下水道污泥、动物废料产品例如动物饲料和工业废料中回收植物可用磷酸盐。

自下水道污泥中获得镁铵磷酸盐(缩写MAP)是已知的。在已知方法中，消化下水道污泥被酸化且随后分离出固体相。重金属通过添加硫化物被沉积，且氯化镁被添加至残余溶液以获得植物可用的MAP(MgNH₄PO₄×6H₂O)。所获得的MAP不是化学纯产物。来自不同的下水道污泥处理设备的MAP例如与所用的下水道污泥预处理和就其成分而言不同的技术环境相关地是不同的。

一种用于自下水道污泥回收镁铵磷酸盐的方法在DE102007035910中有所描述。在此情况下，首先从下水道污泥中准备好熟淤泥，其接着被脱气且与空气混合。MAP通过添加氯化镁被沉淀，并且通过在反应器(所谓的Berlin)下部中的漏斗被分离。

EP2429674披露了一种用于自下水道污泥回收磷酸盐的方法，其中，从下水道污泥中用水、醇、水/醇混合物或者水溶液准备好悬浮液，气态二氧化碳或超临界二氧化碳作为萃取剂被加入悬浮液中，未溶的固体被分离，二氧化碳被除去，溶解的磷酸盐被沉淀和分离。

DE19628009披露了一种用于在换热器中蒸发来自于矿物肥料颗粒生产的含水盐溶液的方法，在换热器中该溶液被在单独的流动路径中供应的蒸汽加热。

此外，用于综合处理和废置处理工农业废料的热方法和湿化学方法是已知的。它们也包括在超临界条件下发生转化的方法。

DE10210178披露了稀葡萄渣转化，其具有15％的干质和处于650℃平均温度的超临界水。在此情况下作为反应产物获得H₂、CO₂、CH₄和N2，它们与多余水形成均质相并且被用在换热器中来加热新的反应物。所形成的无机盐自反应器池底被向下抽出且被丢弃。

DE20220307U1披露了一种用于执行相应方法的设备，包括柱形反应器，其相对于垂直面倾斜不超过30度，还包括用于供应反应物和排出产物的压力管线以及在反应器下端处的池底出口。