Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung biogener Restmasse Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 44 03 391 Al bekannt. Danach wird die Temperatur- Druck-Hydrolyse (TDH) in einem Rohr-Reaktor durchgeführt. Zur Erzielung eines nennenswerten Durchsatzes sind erhebliche Baugrö en für einen solchen Reaktor erforderlich. Bei einer Zufuhrrate von bspw. 1,7 t biogener Restmasse/Szunde mü te ein solcher Reaktor eine Rohrlänge von mehreren tausend Meter aufweisen.
Aus der DZ 43 33 468 A 1 ist es bekannt, zur Behandlung von biogenenRestmassen einetemperaturaktivierte Elüssigphasen hydrolyse In einem beheizbaren Rohr oder Kaskaden- Rührwerksreaktor durchzuführen. Die Abdichtung der Rührwerks- wellen solcher Reaktoren ist bei einem - üblicherweise unter hohem Druck stattfindenden - Betrieb problematisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen die Nachteile des Stands der Technik beseitigt werden. Insbesondere soll eine Vereinfachung des Reaktors und ein erhöhter Durchsatz erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den An- sprüchen 2 bis 18 und 20 bis 36.
Nach Ma gabe der verfahrensseitigen Lösung ist vorgesehen, da die Temperatur-Druck-Hydrolyse in einem zylindrischen Re- aktor durchgeführt wird, in dem die zu behandelnde Restmasse in einem radial innenliegenden Zylinderabschnitt axial in ei- ne erste Richtung und in einem radial au enliegenden Ab- schnitt axial in eine zweite Richtung strömt, wobeI die zwei- te Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Das er- möglichst eine kontinuierliche Verfahrensführung mi einem ho- hen Durchsatz. Unter Verwendung des erfindungsgemä en Verfah- rens sind Reaktoren geringer Baugrö e realisierbar, die ein- fach aufgebaut und wartungsfreundlich sind.
Vorteilhafterweise ist die erste Richtung gegen eine Über- strömöffnung und die zweite Richtung gegen eine zufgabeöff- nung gerichtet. An der Aufgabeöffnung wird zweckmä igerweise ein die Strömung im Reaktor aufrechterhaltender Priebstrahl erzeugt. Das Vorsehen von Rührwerken ist bei einem nach dem erfindungsgemä en Verfahren arbeitenden Reaktor sicht erfor- derlich. Die bei der Verwendung von Rührwerken ~uftretenden Dichtungsprobleme können vermieden werden.
Die Mantelfläche des Reaktors, der als Schlaufenreaktor aus- geführt sein kann, wird vorteilhafterweise beheizt. Dazu kann sie mit einem hei en Medium, insbesondere Öl, umströmt wer- den.
Die Strömungsverhältnisse im Reaktor können au er durch den Impulseintrag des Triebstrahls mittels eines in einem axialen Bypass eingeschalteten Regelmittels gesteuert werden. Dabei kann es sich zweckmä igerweise um eine Pumpe handeln.
Nach der vorrichtungsseitigen Lösung ist vorgesehen, da die Temperatur-Druck-Hydrolyse in einem zylindrischen Reaktor
stattfindet, in dem die zu behandelnde Restmasse in einem ra- radial innenliegenden Zylinderabschnitt axial in eine erste Richtung und in einem radial au enliegenden Abschnitt axial in eine zweite Richtung strömt. Die erfindungsgemä e Vorrich- tung ist einfach aufgebaut und wartungsfreundlich. Sie er- laubt einen hohen Durchsatz.
Nachfolgend wird anhand der einzigen Zeichnung ein Ausfüh- rungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemä en Verfahrens geeigneten Vorrichtung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild.
Biogene Restmasse wird in einem Bioabfall-Behälter 1 gesam- melt. Sie wird von da aus einem Mazerator bzw. Shredder 2 zu- geführt. Im Shredder 2 wird die Restmasse auf Partikelgrö en von 10 bis 20 mm zerkleinert. Die zerkleinerte Restmasse ge- angt dann in einen Anmaischbehälter 3. Dort wird die Restma- sse mit Flüssigkeit, bspw. im Verhältnis 1:10, zur Herstel- ung einer Suspension verrührt. Ein dem Anmaischbehälter 3 nachgeschalteter Grobfilter 4 dient zur Abtrennung uner- wünscht gro er Partikel. Diese werden zum Shredder 2 zurück- geführt.
Die Suspension wird sodann mittels einer Hochdruckpumpe 5 über einen ersten Wärmetauscher 6 auf einen Bypass 7 gelei- tet. Der erste Wärmetauscher 6 wird von hei er Suspension durchströmt, welche einen Reaktor 8 verlassen hat. Die vorer- wärmt Suspension durchstömt einen im Bypass 7 eingeschalte- an zweiten Wärmetauscher 9, der von hei em Thermoöl durch-
strömt wird. Von da gelangt die erwärmte Suspension via einer einer Aufgabeöffnung 10 vorgesehenen Düse (hier nicht dar- gestellt) unter gleichzeitiger Bildung eines Triebstrahls in nen Reaktor 8. Dabei handelt es sich um einen Schlaufenreak- tor. Im Inneren des zylindrisch ausgebildeten Reaktorbehäl- ters befindet sich in koaxialer Anordnung ein Rohr 11. Das Rohr 11 begrenzt einen radial innenliegenden Zylinderab- schnitt ZA. In diesem Zylinderabschnitt ZA strömt die Suspen- sion axial in Richtung einer Überströmöffnung 12. Der Über- römöffnung 12 kann ein sich senkrecht zur axialen Strö- mungsrichtung erstreckendes Prallblech (hier nicht gezeigt) vorgelagert sein. Im Bereich des Reaktorkopfs wird die Strö- mung um 1800 nach au en umgelenkt. Die Suspension strömt dann in einem radial au enliegenden Abschnitt AA, nämlich zwischen dem Rohr 11 und der Mantelfläche 13 des Behälters, axial ir.
Richtung der Aufgabeöffnung 10. ion der Nähe der Aufgabeöff- nung 10 wird die Strömung um 180° nach innen umgelenkt; die Suspension wird wiederum dem Zylinderabschnitt ZA zugeführt.. durch die Überströmöffnung 12 entweicht kontinuierlich die Menge an Suspension, die dem Reaktor 8 durch die Aufgabeöff- nung 10 zugeführt wird. Die Strömungsverhältnisse im Reaktor insbesondere die Geschwindigkeit der koaxialen Umwälzung der Suspension, können durch eine im Bypass 7 eingeschaltete umpe 7 beeinflu t werden.
Der Mantel des Reaktors 8 ist weitgehend doppelwandig ausge- bildet. Im durch die Doppelwand gebildeten Zwischenraum strömt zur Beheizung der Mantelfläche 13 hei es Thermalöl.
Das Thermalöl wird in einem Thermalölerhitzer 14 mittels ei- es Brenners 15 oder elektrisch erhitzt. Es wird im Kreislauf ber den zweiten Wärmetauscher 9 und die Mantelfläche 13 ge- führt.
Die Temperatur-Druck-Hydrolyse wird im Reaktor 8 bei einer Temperatur von maximal 2500C durchgeführt. Der Druck liegt dabei so weit über dem Dampfdruck der Suspension, da die flüssige Phase aufrechterhalten bleibt.
Die den Reaktor 8 durch die Überströmöffnung verlassende Sus- pension gelangt über den ersten Wärmetauscher 6 in eine Strippkolonne 16. Dort wird der Druck auf etwa 1,5 bar ent- spannt. Hydrolysegas wird mittels einer Einrichtung 17 zum Abziehen von Hydrolysegas abgezogen. Der in der Suspension verbleibende Feststoff kann in einem optional vorgesehener.
Dekanter 18 abgetrennt werden. Die Suspension bzw. die Flüs- sigkeit wird sodann einem Vorlagebehälter 19 und von da einem Fermenter 20 zugeführt. Im Fermenter 20 werden die organi- schen Restsubstanzen unter Einwirkung anaerober Mikroorganis- men unter Bildung von Biogas weiter abgebaut. Das entstehende Trübwasser kann zur Herstellung neuer Suspension dem An- maischbehälter 3 über eine Verbindungsleitung 22 zugeführt oder als Endprodukt dem Proze entzogen werden. Sofern es dem Proze entzogen wird, besteht die Möglichkeit, mittels eines statischen Eindickers 21 den Feststoffgehalt im Trübwasser weiter zu reduzieren.
Bezugszeichenliste 1 Bioabfall-Behälter 2 Shredder 3 Anmaischbehälter 4 Grobfilter 5 Hochdruckpumpe 6 erster Wärmetauscher 7 Bypass 7A Pumpe 8 Reaktor 9 zweiter Wärmetauscher 10 Aufgabeöffnung 11 Rohr 12 Überströmöffnung 13 Mantelfläche 14 Thermalölerhitzer 15 Brenner 16 Strippkolonne 17 Einrichtung zum Abziehen von Hydrolysegas 18 Dekanter 19 Vorlagebehälter 20 Fermenter 21 statischer Eindicker 22 Verbindungsleitung ZA Zylinderabschnitt AA radial au enliegender Abschnitt