[发明专利]二乘二罐工艺及系统

说明书

一种热水解液体衬底的方法和设备，所述液体衬底的干固体的含量在2‑30％之间。所述液体衬底用于厌氧发酵、分解或用于生产或提取甲烷或其它有用物质的其它工艺。所述方法和设备依赖于使用真空和多个碎浆机及一个或多个串联的闪蒸罐，以逐步分别预热和减压。

技术领域

本发明涉及采用热水解工艺(Thermal Hydrolysis Processes，THP)的方法和设备。该工艺分别利用碎浆机和闪蒸罐进行预热和减压。本发明还涉及使用热水解工艺(THP)改造现有设备的方法。

背景技术

热水解工艺(THP)是指在高温下处理湿或潮湿材料的过程，高温通常是指在140℃到220℃之间。在THP之后，可通过快速降低蒸汽分压实现蒸汽爆炸。

THP及其之后的蒸汽爆炸过程通常用于厌氧分解前的生物固体的预处理。然而，其他材料可以用同样的方式进行预处理，随后，可以通过其他多种下游工艺进行进一步加工。

热水解工艺(THP)可以设计为批量模式或连续模式。本发明的方法和设备与批量模式的THP和连续模式的THP均相关。此外，本发明的方法可用于新设备或者通过改造实施到已有的设备。该改造设计涉及安装相关的附加设备和进行相关的修改。

在THP中处理的材料称为“衬底”。用所需的蒸汽分压对衬底进行处理。在批量处理过程中，衬底在反应器中保持在所需条件下的时间称为“保留时间”。对于连续过程，平均反应器停留时间是一个根据整个过程的总吞吐量计算得出的值。

当衬底通过喷嘴从THP反应器排放到闪蒸罐时，衬底将经历快速的降压和蒸汽爆炸。这样可以打开细胞壁，分解有机材料，降低衬底的颗粒大小和黏性。蒸汽爆炸产生的闪蒸可用于在压力容器中对衬底进行预热，该压力容器可称为碎浆机。在反应器处理之前利用闪蒸对衬底进行预热，对实现高能源效率和低蒸汽消耗是重要的。

WO/1996/009882(US5888307)公开了有机材料的水解方法。其工艺既不涉及使用真空、低于常压的闪蒸也不涉及使用直接注入蒸汽来预热进料的工艺得到的闪蒸蒸汽。

WO/2011/006854公开了利用THP和蒸汽爆炸水解有机材料的方法，其中通过闪蒸得到的蒸汽返回到预热槽。该公开中的过程是使用高压下的液体或蒸汽在喷射器中产生动力流，使得在常压或者高压下，将进入吸入侧的蒸汽混合到排入容器的主流中。

本发明公开的工艺的不同之处在于，产生真空的系统对蒸汽不起效果，而是只针对非冷凝气体。如此，和WO/2011/006854公开的工艺相比，本发明中的产生真空的系统可以在低压、低温、低体积流率和低质量流率下工作。这样，和WO/2011/006854公开的工艺相比，本发明中公开的系统的更加节能，更耐用且更易于操作。

WO/2014/123426公开了利用THP和蒸汽爆炸进一步水解有机材料的方法。和WO/1996/009882(US5888307)类似，该工艺既不涉及使用真空、低于常压的闪蒸也不涉及使用直接注入蒸汽来预热进料的工艺得到的闪蒸蒸汽。

US2003121851公开了加入KOH和THP之后的脱水步骤来水解有机材料的方法。其中的闪蒸回收和WO/1996/009882中的类似，因此既不涉及使用真空、低于常压的闪蒸也不涉及使用直接注入蒸汽来预热进料的工艺得到的闪蒸蒸汽。

US6281300公开了水解有机材料的方法。其工艺不涉及真空的使用。另外，该工艺是为生产聚合物专门设计的，生产聚合物并不是本发明的目的。在本发明中，聚合物可以是被处理的衬底的一部分。另外，会发生一些聚合反应。然而，本发明的主要目的在于在下游工艺之前水解和蒸汽爆炸。下游处理的示例包括但不限于：脱水、酶处理、厌氧分解和发酵。