Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine

Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12. Unter Biomasse im Sinne der Erfindung werden sämtliche nachwachsenden Rohstoffe, d.h. pflanzliche Biomasse sowie davon abgeleitete tierische Biomasse und deren Stoffwechselprodukte verstanden, also beispielsweise Grüngut, Hackschnitzel, Pflanzen- und Pflanzenreste, Stroh, Silage,

Reststoffe aus der Landwirtschaft, Papier- bzw. Klärschlämme etc.

Verfahren und Vorrichtungen zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die

hydrothermale Karbonisierung bildet den natürlichen Entstehungsprozess von Braunkohle nach. Dabei wird Biomasse als Ausgangsstoff in einem Reaktor unter einem Druck im Bereich zwischen 10 bar und 35 bar und Temperaturen im Bereich zwischen 180°C und 240°C dehydratisiert und karbonisiert, wobei am Reaktorausgang dann ein Kohleschlamm entnommen werden kann. In diesem Kohleschlamm sind Kohlepartikel enthalten, die durch einen Trocknungs- und/oder Entwässerungsprozess dem

Kohleschlamm entzogen werden können. Diese nach dem Trocknungsund/oder Entwässerungsprozess erhaltenen Kohlepartikel ergeben einen Kohlestaub, der nahezu den gesamten Kohlenstoff der verarbeiteten

Biomasse enthält und einen Brennwert im Wesentlichen gleich dem

Brennwert von fossiler Braunkohle aufweist. Die hydrothermale Karbonisierung ist eine exotherme Reaktion, d.h. beim Dehydratations- und arbonisierungsprozess wird Reaktionsenergie in Form von Wärme freigesetzt. Des Weiteren ist es bekannt, die hydrothermale Karbonisierung

kontinuierlich oder quasikontinuierlich in einem Durchlaufverfahren zu vollziehen, wobei der Karbonisierungsprozess im Reaktorinnenraum während des Einbringens von neuer, zu karbonisierender Biomasse bzw. während der Entnahme des Kohlenschlamms aufrechterhalten wird. Dabei ist es nötig, zum einen den Reaktordruck _; zum anderen die Temperatur im Reaktorinnenraum während des Einbringens der neu zu verarbeitenden Biomasse bzw. der Entnahme des ohlenschlamms mit möglichst geringen Druck- und Temperaturschwankungen aufrechtzuerhalten. Nachteilig bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen ist, dass aufgrund des Einbringens von Biomasse in den Reaktor und aufgrund der chemischen Vorgänge im Reaktorinneren Strömungen auftreten, die eine unerwünschte Durchmischung von während dem Dehydratations- und Karbonisierungsprozess entstehenden Prozesszwischenprodukten mit dem die Kohlepartikel enthaltenen Kohleschlamm als Prozessendprodukt ergibt. Dadurch werden die Prozessdauer und die Prozessgüte negativ beeinflusst.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse im

Durchlaufverfahren aufzuzeigen, die eine verbesserte Prozessgüte und kürzere Prozessdauer ermöglichen und dabei gleichzeitig einen möglichst gleichmäßigen, kontinuierlichen Dehydratations- und

Karbonisierungsprozess im Reaktorinnenraum ermöglichen. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen

Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse ist

Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 12.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem

Biomasse durch eine Fördereinrichtung zumindest einem Reaktor zugeführt wird, in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird und bei dem der entstehende Kohleschlamm aus dem Reaktor entnommen wird, besteht darin, dass die Biomasse einem Reaktor zugeführt wird, der zumindest eine erste, im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Kammer und eine zweite, darunter angeordnete Kammer aufweist, dass die Biomasse der ersten

Kammer zugeführt wird, dass die Biomasse in der ersten Kammer in zumindest ein Prozesszwischenprodukt umgewandelt wird, das von der ersten Kammer in die zweite Kammer überführt wird und dass das

Prozesszwischenprodukt in der zweiten Kammer in ein Kohlepartikel enthaltendes Prozessendprodukt umgewandelt wird. Durch das Vorsehen mehrerer Kammern innerhalb des Reaktors wird eine Durchmischung von frisch zugeführter Biomasse bzw. erst eine kurze Verweildauer im Reaktor verweilenden Prozesszwischenprodukten mit dem Prozessendprodukt, d.h. dem die Kohlepartikel enthaltenen Kohleschlamm wirksam vermieden. Des Weiteren werden Zirkulationsströmungen, die ebenfalls eine derartige Durchmischung von Prozessprodukten unterschiedlicher Prozessstufen hervorrufen, wirksam vermieden und dadurch die Prozessgüte verbessert bzw. die Prozessdauer erheblich verkürzt. Besonders bevorzugt erfolgt die Übergabe des Prozesszwischenprodukts von der ersten Kammer in die zweite Kammer schwerkraftbedingt. Hierbei wird ausgenutzt, dass sich die Prozesszwischenprodukte in zunehmendem Maße, d.h. bei längerer Verweildauer im Reaktor zunehmend schwerkraftbedingt nach unten absetzen, sodass ein Übertrag des Prozesszwischenprodukts n die zweite Kammer durch Hilfsmittel, beispielsweise durch Pumpen oder ähnliches nicht nötig wird. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erste Kammer von der zweiten Kammer durch eine Trenneinrichtung abgetrennt, wobei die Übergabe des Prozesszwischenprodukts von der ersten Kammer in die zweite Kammer durch zumindest eine Übergabeöffnung in der

Trenneinrichtung erfolgt. Besonders bevorzugt sind ein schwerkraftbedingtes Abgleiten der Prozesszwischenprodukte an der Trenneinrichtung und der sich dabei vollziehende Übertrag über die Übergabeöffnung in die zweite Kammer, Die Trenneinrichtung bewirkt hierbei vorteilhafter Weise eine nahezu vollständige Abtrennung der zweiten Kammer von der ersten Kammer und dabei gleichzeitig eine Gleitfläche für das

Prozesszwischenprodukt, um dieses von der ersten Kammer in die zweite Kammer zu überführen. Besonders bevorzugt wird in der zweiten Kammer entstehendes Wasser und/oder Gas über zumindest eine in der Trenneinrichtung vorgesehene Durchlassöffnung in die erste Kammer übergeleitet Vorzugsweise sind mehrere derartige Durchlassöffnungen umfangsseitig verteilt vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass diese leichteren Medien über die

Durchlassöffnungen in die erste Kammer entweichen können und dadurch Platz für über die Übergabeöffnung zugeführte Prozesszwischenprodukte freigeben. Die Durchlassöffnung ist insbesondere daher notwendig, da insbesondere in der zweiten Kammer von dem Prozesszwischenprodukt Wassermoleküle abgespalten werden, d.h. es entsteht überschüssiges Wasser, das aus der zweiten Kammer über die Durchlassöffnungen entweichen kann.

Besonders bevorzugt wird der Reaktor durch eine Durchleitung von Gasen oder Dämpfen temperaturstabilisiert, insbesondere können durch einen in dem Reaktor vorgesehenen Wärmetauscher, der insbesondere ein

Rohrwärmetauscher ist, Rauchgase aus einem Verbrennungsprozess oder Wasserdampf durchgeleitet werden. Derartige Rauchgase können

insbesondere aus einem Biomasseofen oder aus einem Blockheizkraftwerk stammen. Zur Temperatursteuerung des Rauchgases oder Dampfes können Mischeinrichtungen vorgesehen sein, die eine gesteuerte Beimischung eines gewünschten Anteils an Frisch- bzw. Kaltluft zu dem Rauchgas bzw. Dampf ermöglichen. Dadurch kann der Wärmeeintrag in den Reaktorinnenraum durch den beigefügten Anteil an Frisch- bzw. Kaltluft gesteuert werden. Eine derartige Temperaturstabilisierung ist insbesondere beim Hochfahren des Dehydratations- und arbonisierungsprozesses nötig, damit der

Dehydratations- und Karbonisierungsprozess erst ermöglicht wird. Des Weiteren ist bei Verwendung von Biomasse mit geringem Trockengehalt eine Temperaturstabilisierung nötig, um die Reaktortemperatur durch Aufheizen in einem gewünschten Temperaturbereich zu halten. Ferner ist eine Regelung der Reaktortemperatur auch für die Güte bzw. den Brennwert der entstehenden Kohlepartikel entscheidend.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Biomasse vor der Einbringung in den Reaktor in einer Vorwärmeinrichtung erwärmt.

Dadurch kann verhindert werden, dass durch das Einbringen neuer Biomasse in den Reaktor ein erheblicher Temperaturabfall entsteht, der den

Dehydratations- und Karbonisierungsprozess negativ beeinflusst. Ferner können durch das Aufheizen der Biomasse Strömungen vermieden werden, die aufgrund des Temperaturunterschieds von neu zugeführter Biomasse zu den bereits im Reaktor enthaltener Biomasse bzw.

Prozesszwischenprodukten entstehen.

Besonders bevorzugt erfolgt die Erwärmung der Biomasse durch Entnahme von durch die Dehydratation entstehendem Dehydratwasser im flüssigen Zustand aus dem Reaktor, durch unmittelbare Zuführung des

Dehydratwassers zur Vorwärmeinrichtung und Vermischung des

Dehydratwassers mit der Biomasse innerhalb der Vorwärmeinrichtung. Aufgrund der Tatsache, dass Wasser im flüssigen Zustand im Vergleich zu Wasserdampf eine größere Menge an Wärmeenergie pro Volumeneinheit aufweist, wird durch die Entnahme eines definierten Volumens von

Dehydratwasser im flüssigen Zustand aus dem Reaktor eine größere Menge an Wärmeenergie der Vorwärmeinrichtung zugeführt als bei der Entnahme desselben Volumens an Wasserdampf. Damit muss zur Erzielung eines bestimmten Wärmeeintrags in die Biomasse ein im Vergleich zur

Verwendung von Wasserdampf geringeres Volumen an Dehydratwasser entnommen werden, sodass der sich dort vollziehende

Karbonisierungsprozess nur geringfügig beeinträchtigt wird.

I sbesondere bei Verwendung von Biomasse mit einem hohen

Trockengehalt wird durch die Durchmischung der Biomasse mit dem

Dehydratwasser eine verbesserte, gleichmäßigere Vorwärmung der Biomasse im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Wärmetauschersystemen erreicht, da die Wärmetauscher bei der Verwendung relativ trockener

Biomasse, insbesondere Biomasse mit einem Trockengehalt größer als 20% zur Verkrustung an den Wärmeübertragungsflächen neigen und dadurch der Wirkungsgrad der Wärmetauscher abnehmen. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur hydrothermalen arbonisierung von Biomasse im Durchlauf mit einer Fördereinrichtung für Biomasse zu zumindest einem Reaktor, in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird, wobei der Reaktor zumindest eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist, die durch eine Trenneinrichtung zur

Unterbindung von Strömungen voneinander zumindest abschnittsweise getrennt sind. Mittels der Trenneinrichtung wird erreicht, dass eine

Durchmischung von Prozesszwischenprodukten mit dem die Kohlepartikel enthaltenen Kohleschlamm als Prozessendprodukt verhindert wird, da zwischen der zweiten Kammer und der ersten Kammer keine Strömungen auftreten können, die eine derartige Durchmischung hervorrufen würden. Besonders bevorzugt ist die erste Kammer oberhalb der zweiten Kammer vorgesehen. Dadurch wird ermöglicht, dass das in der ersten Kammer durch den Karbonisierungsprozess entstehende Prozesszwischenprodukt, das insbesondere ankarbonisierte Biomasse ist, schwerkraftbedingt in die zweite Kammer überführt werden kann. Besonders bevorzugt ist die

Trenneinrichtung trichterförmig und/oder sich zur zweiten Kammer hin verjüngend ausgebildet. Somit kann das in der ersten Kammer entstehende Prozesszwischenprodukt an der Trenneinrichtung abgleiten und in die zweite Kammer gelangen. Alternativ kann die Trennesnrichtung auch durch zumindest eine Schrägfläche gebildet sein, die ein derartiges Abgleiten von Prozesszwischenprodukten von der Karbonisierungskammer in die

Dehydratationskammer ermöglicht.

Besonders bevorzugt weist die Trenneinrichtung zumindest eine

Übergabeöffnung für die Übergabe von Prozesszwischenprodukten von der ersten Kammer in die zweite Kammer und/oder zumindest eine

Durchlassöffnung für in der Dehydratationskammer entstehendes Wasser und/oder Gas auf. Über die Übergabeöffnung, die bevorzugt im

tiefst! legenden Bereich der Trenneinrichtung vorgesehen ist wird ein

Durchtritt der Prozesszwischenprodukte in die zweite Kammer ermöglicht. Die Durchlassöffnungen dienen zur Ableitung von Wasser und/oder Gasen von der zweiten Kammer in die erste Kammer. Bei dem sich insbesondere in der zweiten Kammer vollziehenden Prozess der Dehydratation werden Wassermoleküle von dem Prozesszwischenprodukt abgetrennt, sodass in der Dehydratationskammer überschüssiges Wasser entsteht. Dieses Wasser, das aufgrund der Schwerkraft nach oben sieigt, kann durch die

Durchlassöffnungen hindurch in die erste Kammer entweichen. Gleiches gilt für die in der zweiten Kammer entstehenden Gase oder Dämpfe. Bevorzugt ist die zumindest eine Durchlassöffnung in den von der

Übergabeöffnung entfernt liegenden Randbereichen der Trenneinrichtung, insbesondere in den der Reaktorwand benachbarten Randbereichen angeordnet. Dort weist die zweite Kammer vorzugsweise ihre

höchstliegenden Abschnitte auf, sodass die entstehenden Gase bzw. das Wasser sich in diesen Bereichen sammeln und durch die

Durchlassöffnungen hindurch in die erste Kammer übertreten können.

Besonders bevorzugt ist die Trenneinrichtung im unteren Reaktorabschnitt, d.h. in der unteren Hälfte des Reaktors vorgesehen. Weiterhin bevorzugt weist die zweite Kammer ein geringes Volumen auf als die erste Kammer. Diese Dimensionierung trägt der Tatsache Rechnung, dass im oberen

Reaktorabschnitt neben der zugeführten Biomasse und der zumindest teilweise ankarbonisierten Biomasse sich auch ein Großteil von

Dehydratwasser befindet, das ein größeres Volumen innerhalb des Reaktors einnimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass das der zweiten Kammer zugeführte Prozesszwischenprodukt zumindest eine gewisse Verweildauer, vorzugsweise zwischen zwei und sechs Stunden in der ersten Kammer verbracht hat. Die anschließende Verweildauer in der zweiten Kammer beträgt vorzugsweise zwischen 6 und 10 Stunden. Besonders bevorzugt weist zumindest die als Gleitfläche dienende Oberseite der Trenneinrichtung und/oder die gesamte Innenwandung des Reaktors und die Trenneinrichtung eine Beschichtung aus einem hochgleitfähigen Material auf. Dieses hochgleitfähige Material kann insbesondere ein

Polytetrafluorethylen (PTFE) sein, wobei eine Beschichtung mit einer

Schichtdicke von 15 bis 20 μπ\ bevorzugt wird. Die Beschichtung der

Trenneinrichtung und/oder des Reaktors und seiner Innenwandung bietet den entscheidenden Vorteil, dass die Gleitfähigkeit der

Prozesszwischenprodukte bzw. Endprodukte an der Reaktorwandung bzw. der Trenneinrichtung entscheidend verbessert wird, so dass sich auch bei längerer kontinuierlicher Benutzungsdauer des Reaktors keine den Prozess negativ beeinflussenden Ablagerungen bilden. Insbesondere kann auch der Wärmetauscher, insbesondere die Rohrelemente des Wärmetauschers mit einer derartigen Beschichtung aus einem hochgleitfähigen Material versehen sein. Besonders bevorzugt wird ein kondenswasserbeständiges und ein gegen hohe Temperaturunterschiede an den Rohrelementen des

Wärmetauschers beständiges Polytetrafluorethylen verwendet.

Unter der unmittelbaren Zuführung des Dehydratwassers zur

Vorwärmeinrichtung wird eine Zuführung beispielsweise mittels

Rohrleitungen ohne weitere Vorrichtungen, insbesondere Verdampfer zum Entspannen des Wassers, verstanden. Unter unmittelbarer Zuführung ist jedoch auch eine Rohrleitung oder ein Rohrleitungssystem enthaltend zumindest eine Sperreinrichtung, insbesondere ein Ventil zum Verschluss der Vorwärmeinrichtung und/oder des Reaktors zu verstehen. Unter Dehydratwasser im Sinne der Erfindung wird im Reaktor vorhandene Flüssigkeit verstanden, die durch der Biomasse enthaltene bzw. beigemischte Flüssigkeit und/oder während des Dehydratatlonsprozess von der Biomasse abgespaltene Wassermoleküle gebildet wird. Der Ausdruck„im Wesentlichen ^* bedeutet im Sinne der Erfindung

Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmögiichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung des

Ausführungsbeispiels und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger

Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert Es zeigen:

Fig. 1 beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur

hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse in einer schematischen Darstellung; Fig. 2 beispielhaft einen Reaktor zur Verwendung in einer Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse in einer schematischen Darstellung,

In der Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung (HTC) gezeigt. Die Anlage 1 ist hierbei zum Durchführen eines HTC-Verfahrens als Durchlaufverfahren ausgebildet, d.h., dass die Anlage 1 einen kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Betrieb beim Einbringen der Biomasse in den Reaktor bzw. bei der Entnahme der Kohle aus dem Reaktor 5 ermöglicht, ohne dass der Karbonisierungsprozess im Reaktorinnenraum vollständig unterbrochen werden würde.

Die in der Anlage 1 verarbeitete Biomasse, die insbesondere trockene Biomasse mit einem Trockengehalt > 30% sein kann, wird an einer Biomasseaufgabe 2 in die Anlage 1 eingebracht und mittels einer

Fördereinrichtung 3 gesteuert bzw, zeitlich intermittierend der

Vorwärmeinrichtung 4 zugeführt. Die Fördereinrichtung 3 kann hierbei eine Förderschnecke, ein Förderband, ein Schubbodenförderer oder bei Biomasse mit hohem Wasseranteil auch eine Pumpe sein. In der Vorwärmeinrichtung 4, die vorzugsweise ein druckfester, abgesehen von den mit Ventilen verschließbaren Zu- und Ableitungen geschlossener Behälter ist, wird die Biomasse erwärmt, und zwar durch unmittelbares Einbringen des

Dehydratwassers in die Biomasse und durch Vermischen des

Dehydraiwassers mit der Biomasse, wobei das Dehydratwasser zumindest teilweise durch Dehydratation im Reaktor 5 entsteht. Dieses Wasser weist eine Temperatur im Bereich zwischen 180°C und 240°C auf und kann aufgrund seiner hohen spezifischen lasse optimal für einen Wärmeeintrag in die zuvor zu erwärmende Biomasse verwendet werden. Beim Zuführen des Dehydratwassers ist vorzugsweise die Vorwärmeinrichtung 4 druckdicht verschlossen.

Zur Entnahme des Dehydratwassers aus dem Reaktor 5 ist vorzugsweise in zwischen dem oberen und dem unteren Reaktorabschnitt 5a, 5c liegenden mittleren Reaktorabschnitt 5b, eine Entnahmeeinrichtung 5.1 vorgesehen, über die das Dehydratwasser vorzugsweise über zumindest ein Ventil gesteuert entzogen und über eine unmittelbare fluidische Verbindung der Vorwärmeinrichtung 4 zugeführt werden kann.

Nach der zumindest teilweisen Vorwärmung der Biomasse wird

vorzugsweise der Druck innerhalb der Vorwärmeinrichtung 4, der bereits durch die Zuführung des Dehydratwassers angestiegen ist, auf einen Druck zumindest gleich dem Druck im Inneren des Reaktors 5 erhöht, wobei Drücke von 10 bar bis 33 bar bevorzugt sind. Die Druckerhöhung erfolgt mittels eines Druckerzeugers 9 oder einem mit dem Druckerzeuger 9 gekoppelten Druckspeicher. Nach der Erhöhung des Drucks in der

Vorwärmeinrichtung 4 wird die vorgewärmte Biomasse bzw. das Gemisch der Biomasse mit dem Dehydratwasser über den Einlass 5.2 dem Reaktor 5 zugeführt Für den Fall, dass in der Vorwärmeinrichtung 4 der gleiche Druck wie im Reaktor 5 vorherrscht, wird die Biomasse schwerkraftbedingt in den Reaktor 5 eingebracht. Bevorzugt ist eine Erhöhung des Drucks in der Vorwärmeinrichtung 4 über den Druck im Reaktor 5, sodass ein Verstopfen des Auslasses der Vorwärmeinrichtung 4 bzw. des Einlasses 5,2 des Reaktors 5 wirksam vermieden wird.

Nach dem Einbringen der Biomasse in den Reaktor 5 wird diese Biomasse der hydrothermalen Karbonisierung unterzogen, wobei aus der Biomasse in dem Dehydratations- und Karbonisierungsprozess Wassermoleküle abgespalten werden und dabei Kohlepartikel entstehen.

Der Reaktor 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Kammern 14, 5 auf, wobei die erste, im oberen Bereich des Reaktors 5 befindliche Kammer nachfolgend als Karbonisierungskammer 14 und die darunter angeordnete Kammer nachfolgend als Dehydratationskammer 1 5 bezeichnet wird. Der abgesehen von dem Einlass 5.2 bzw. dem Ausiass 5.3 und der

Entnahmeeinrichtung 5.1 geschlossen ausgebildete Reaktor weist zur zumindest abschnittsweisen Abtrennung der Karbonisierungskammer 14 bzw. der Dehydrationskammer 1 5 eine Trenneinrichtung 1 6 auf. Die über den Einlass 5.2 dem Reaktor 5 zugeführte Biomasse gelangt zunächst in die Karbonisierungskammer 14 und wird vorzugsweise in einer Zeitdauer von zwei bis sechs Stunden einem Karbonisierungsprozess unterzogen, wobei nach diesem Karbonisierungsprozess zumindest ein Prozesszwischenprodukt entsteht, das schwerkraftbedingt im Reaktor 5 nach unten sinkt und dabei durch die in der Trenneinrichtung 1 6 vorhandene Übergabeöffnung 1 6.1 in die Dehydratationskammer 1 5 gelangt. In dieser Dehydratationskammer 1 5 wird das Prozesszwischenprodukt weiterhin dem Karbonisierungs- und Dehydratationsprozess unterzogen, und zwar vorzugsweise in einer

Zeitdauer zwischen sechs und zehn Stunden. Im unteren Bereich der Dehydratationskammer 1 5 des Reaktors 5, d.h. im Bereich des Auslasses 5.3 sammelt sich dann ein die Kohlepartike! enthaltendes Prozessendprodukt, insbesondere ein Kohleschlamm an, der dann vorzugsweise kontinuierlich über den Ausiass 5.3 dem Reaktor 5 entzogen wird. Besonders bevorzugt wird das Prozesszwischenprodukt durch

schwerkraftbe ingtes Abgleiten an der Trenneinrichtung 16 von der

Karbonisierungskammer 14 in die Dehydratationskammer 1 5 überführt. Hierzu wird die Trenneinrichtung 16 durch zumindest eine Schrägfläche gebildet, die zu der Übergabeöffnung 16.1 hin abfallend ausgebildet ist, sodass das Prozesszwischenprodukt an dieser zumindest einen Schrägfläche abgleitet und zur Übergabeöffnung 16.1 gelangt. Die Trenneinrichtung 16 kann besonders bevorzugt trichterförmig ausgebildet sein und mittig bzw. im Wesentlichen mittig die Übergabeöffnung 16.1 aufweisen.

Um ein Aufsteigen von in der Dehydratationskammer 15 entstehendem Wasser oder Gasen bzw. Dämpfen von der Dehydratationskammer 15 in die Karbonisierungskammer 14 zu ermöglichen, weist die Trenneinrichtung 16 zumindest eine Durchlassöffnung 16.2 auf. Vorzugsweise sind mehrere umfangssestig im Innenraum des Reaktors 5 verteilte Durchlassöfinungen 16.2 vorgesehen. Diese Durchlassöffnungen 6,2 sind im oberen Bereich der Dehydratationskammer 1 5, d.h. im von der Übergabeöffnung 16.1 beabstandeten Randbereich der Trenneinrichtung 16, an dem diese mit der Reaktorwandung verbunden ist, vorgesehen. In diesen Randbereichen sammelt sich aufgrund der schrägen Ausrichtung der Flächen der

Trenneinrichtung 16 das aufsteigende Wasser bzw. die Gase oder Dämpfe und können von dort aus mittels der Durchlassöffnungen 16.2 in die Karbonisierungskammer 14 übertreten. Die Durchlassöffnungen 16.2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Rohrdurchführungen durch die Trenneinrichtung 16 gebildet, wobei dadurch vorteilhaft ein Zusetzen bzw. Verkrusten der Durchlassöffnungen 16.2 wirksam vermieden wird.

Besonders bevorzugt ist die Trenneinrichtung 6 in dem unteren

Reaktorabschnitt 5a vorgesehen, wobei vorzugsweise das Volumen der Dehydrationskammer 15 kleiner ist als das Volumen der

Karbonisierungskammer 14. Um ein verbessertes Abgleiten des Prozesszwischenprodukts an der

Trenneinrichtung 1 6 zu ermöglichen, ist diese Trenneinrichtung 16 zumindest an der die Gleitfläche bildenden Oberseite mit einer

ßeschichtung aus einem hochgleitfähigen Material versehen. Des Weiteren können auch weitere Bereich des Reaktorinnenraums, insbesondere die gesamte Reaktorinnenwandung, die gesamte Trenneinrichtung 1 6 sowie ein im Reaktor enthaltender Wärmetauscher 6 mit einer derartigen ßeschichtung aus hochgleitfähigem Material versehen sein. Das hochgleitfähige Material kann insbesondere ein Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. Bevorzugt ist hierbei eine ßeschichtung mit einer Schichtdicke von 1 5 μν bis 20 μπ .

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der in den Reaktor eingebrachten Biomasse ebenfalls Katalysatoren beigefügt, die eine

Versäuerung bzw. Alkalisierung der Biomasse bewirken, wobei durch den Grad der Zugabe derartiger Katalysatoren die Struktur der entstehenden Kohlepartikel bestimmt wird. Ferner kann durch geeignete Zugabe von Katalysatoren der Karbonisierungsprozess beschleunigt werden. Aus dem Auslass 5.3 des Reaktors 5 wird ein wässriger Kohleschlamm entnommen, der zur Restwärmeausnutzung über einen Wärmetauscher 10 geführt wird. Die Entnahme des Kohlenschlamms erfolgt hierbei vorzugsweise

kontinuierlich, insbesondere gesteuert über den Füllstand in dem Reaktor 5. Über den Wärmetauscher 10 wird dabei dem Kohleschlamm zumindest teilweise die darin enthaltende Wärmeenergie entzogen. Diese

Wärmeenergie wird einem Wärmespeicher 1 1 zugeführt, der als

Zwischenpuffer für die entzogene Wärmeenergie fungiert.

Der Kohleschlamm wird ferner über eine FHtereinrichtung 8 geführt, die vorzugsweise dem Wärmetauscher 10 nachgeschaltet vorgesehen ist, sodass der bereits zumindest größtenteils abgekühlte Kohleschlamm die

Filtereinrichtung 8 durchfließt und dabei die im Kohleschlamm enthaltenden Fremdstoffe abgeschieden werden, Derartige Fremdstoffe können in der Biomasse enthaltene Kunststoffe, Metalle, Sand etc. sein. Vorzugsweise ist eine weitere Fremdstoffsortierung im Bereich der Biomasseaufgabe 2 oder der Fördereinrichtung 3 vorgesehen, mittels der großflächige oder großvolumige Fremdstoffe aus der zu verarbeitenden Biomasse aussortiert werden. Der durch die Filtereinrichtung 8 gefilterte Kohleschlamm wird einer Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung 12 zugeführt, in der der Kohleschlamm in staubförmige Kohlepartikel bzw. in Kohlestaub

umgewandelt wird. Dieser Kohiestaub kann entweder direkt in ein

Vorratslager eingehlasen oder einer Pelletiereinr chtung zugeführt werden, in der die Kohlepartikel durch Zugabe von Stärke, insbesondere von Mais und/oder Kartoffelstärke vernetzt und in Pellets verpresst werden.

Die beim Entwässerungsvorgang entstehende Flüssigkeit kann abhängig von der verwendeten Biomasse entweder direkt als Dünger verwendet werden oder bei Verwendung von phosphathaltiger bzw. schw'ermetal! haltiger Biomasse ausgefällt und abfiltriert werden, sodass diese Phosphate und Schwermetalle zumindest größtenteils aus der Flüssigkeit entfernt werden. Ein Teil der mittels der Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung 12 aus dem Kohlenschlamm entzogenen Flüssigkeit kann prozessintern

weiterverwendet und dem Druckerzeuger 9 zugeführt werden, sodass die Flüssigkeit zur Druckerhöhung in der Vorwärmeinrichtung 4 verwendet werden kann. Bevorzugt ist die die Anlage 1 mit einer Heizeinrichtung 1 3 verbunden, die beispielsweise ein Biomasseofen, ein Blockheizkraftwerk oder eine fossilen Brennstoff benutzende Heizeinrichtung sein kann. Die aus der

Heizeinrichtung 1 3 entstehenden Gase, insbesondere Rauchgase werden dem Reaktor 5 über Rauchgasleitungen 13.1 zugeführt. Im Inneren des Reaktors 5 ist zumindest ein Wärmetauscher 6 vorgesehen, der insbesondere ein Rohrwärmetauscher ist und mehrere vorzugsweise vertikal angeordnete Rohrelemente 6.1 aufweist, die mit den Rauchgasleitungen 13.1 verbunden sind und vom Rauchgas durchströmt werden. Der Wärmetauscher 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im oberen Reaktorabschnitt 5b des Reaktors 5, d.h. in der Karbonisierungskammer Ί 4 vorgesehen, jedoch kann sich der Wärmetauscher 6 auch in den unteren Reaktorabschnitt 5a erstrecken. Durch den vom Rauchgas durchströmten Wärmetauscher 6 wird eine Erwärmung der im Reaktorinneren enthaltenen Biomasse bzw. Flüssigkeit bewirkt. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 6 werden die Rauchgase aus dem Reaktor 5 geführt und vorzugsweise einem Wärmetauscher 7 zugeführt, mittels dem dem Rauchgas Restwärmeenergie entzogen und dem

Wärmespeicher 1 1 zugeführt wird.

Bevorzugt ist in den Rauchgasleitungen 13.1 zwischen der Heizeinrichtung 13 und dem Reaktor eine Mischeinrichtung vorgesehen, die eine

Vermischung des Rauchgases mit einer gesteuerten Menge Kaltluft bzw. Frischluft ermöglicht. Dadurch wird die Rauchgastemperatur bzw. der Wärmeeäntrag in den Reaktor 5 über den Wärmetauscher 6 gesteuert. Der benötigte Wärmeeintrag in den Reaktor 5 hängt maßgeblich von der verwendeten Biomasse bzw. dem Trockenanteil dieser Biomasse ab, wobei Biomasse mit einem höheren Trockenanteil einen geringeren Wärmeeintrag benötigt als Biomasse mit einem erhöhten TrockenanteiS. Durch die temperaturgesteuerte Zuführung von Rauchgas kann dem jeweiligen benötigten Wärmebedarf abhängig von der bearbeiteten Biomasse Rechnung getragen werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und

Änderungen möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezygszeichen!iste

1 HTC-Anlage

2 Biomasseaufgabe

3 Fördereinrichtung

4 Vorwärmesnrichtung

5 Reaktor

5a unterer Reaktorabschnitt

5b oberer Reaktorabschnitt

5.1 Entnahmeeinrichtung

5.2 Einlass

5.3 Ausiass

6 Wärmetauscher

6.1 ohrelement

7 Wärmetauscher

8 Filtereinrichtung

9 Druckerzeuger

10 Wärmetauscher

1 1 Wärmespeieber

12 Trocknungs- nd Entwässerungseinrichtung

13 Heizeinnchtung

1 3.1 Rauchgasleitung

14 Karbonisierungskammer

15 Dehydratationskammer

16 Trenneinrichtung

16.1 Übergabeöffnung

16.2 Durchlassöffnung