Considerations for the design of th

Considerations for the design of the process Based on the theoretical and experimental data which have been gathered in this review to describe reaction mechanisms and the influence of process parameters, basic conclusions for a fundamental process design can be drawn. The ratio of biomass to water should be kept as high as possible to enhance polymerization. Less use of water is generally desirable for hydrothermal processes to keep both energetic losses and investment costs for pumps and heat exchangers low.70 On the other hand, it is of fundamental importance to ensure that the feed is submerged during the whole reaction period. Th is could be achieved through compaction by mechanical means such as a press or compressing screw. It should be noted that the bulk density changes significantly during the whole process due to mass loss of solids and new physical structures. Additionally, it could be of advantage to remove heat by direct steam extraction. Th is could both decrease the amount of water in the system and reduce heat exchange.
The residence time should generally be kept as long as possible to allow for a ‘complete’ reaction and reduce organic losses in the wastewater. One economic way of achieving longer residence times is the recirculation of water.72, 73 With this method, the energy content of the hot water can be recovered while keeping the consumption of fresh water low. Additionally, autocatalytic effects of organic acids might give some improvement. On the other hand, starting hydro- thermal carbonization in a solution that is already close to its equilibrium regarding TOC and mineral content must have some impact on the reaction network and/or kinetics. The consequences cannot be determined yet; probable effects are faster polymerization and higher ash content of the produced HTC-coal. Higher temperatures generally accelerate hydrothermal carbonization and might even allow for a higher achievable carbon content. The downside is higher pressure with according investment costs for pressure equipment as well as higher energy consumption generally. Therefore the required characteristics of the produced HTC-coal have to be considered carefully according to the intended application. As concluded for the hydrothermolysis of biomass, an elaborate temperature profile may have significant impacts on the reaction.65 Fractionation of biomass components which has been achieved by these means does not necessarily need to be of importance to hydrothermal carbonization but might give some indications for process optimization. Moreover, the published data are not sufficient to derive a desirable temperature profile. As hydrolysis appears to be diffusion controlled and may represent a rate-determining step, grinding of the feed prior to carbonization appears to be an advantage. However, in addition to the increased energy demand and investment cost necessary for such an additional processing step, it remains unclear whether there is any significant advantage. Carbonization also occurs within the biomass matrix 105, 125 and any additional benefit from keeping carbonization outside this matrix cannot be quantified yet.

Kết quả (Việt) 1:

Cân nhắc cho việc thiết kế quy trình dựa trên các dữ liệu lý thuyết và thực nghiệm mà đã được tập hợp trong này xem xét để mô tả cơ chế phản ứng và ảnh hưởng của các thông số quá trình, các kết luận cơ bản để thiết kế các quá trình cơ bản có thể được rút ra. Tỷ lệ sinh khối nước nên được giữ càng cao càng tốt để nâng cao cách trùng hợp. Sử dụng ít nước thường mong muốn cho các quá trình thủy nhiệt để giữ năng lượng tổn thất và chi phí đầu tư cho máy bơm và các bộ trao đổi nhiệt low.70 mặt khác, nó là cơ bản quan trọng để đảm bảo rằng nguồn cấp dữ liệu là ngập nước trong thời kỳ toàn bộ phản ứng. Th là có thể đạt được thông qua nén chặt bằng các phương tiện cơ khí như một báo chí hoặc nén trục vít. Cần lưu ý rằng mật độ số lượng lớn thay đổi đáng kể trong quá trình toàn bộ do mất khối lượng chất rắn và cấu trúc vật lý mới. Ngoài ra, nó có thể là lợi thế để loại bỏ nhiệt bằng hơi nước trực tiếp khai thác. Th là cả hai đều có thể làm giảm lượng nước trong hệ thống và giảm trao đổi nhiệt. Thời gian cư trú nên thường được giữ càng lâu càng tốt để cho phép cho một phản ứng 'hoàn toàn' và làm giảm các thiệt hại hữu cơ trong nước thải. Một trong những cách kinh tế để đạt được thời gian cư trú lâu hơn là tuần hoàn water.72, 73 với phương pháp này, các nội dung năng lượng nước nóng có thể được phục hồi trong khi vẫn giữ mức tiêu thụ của nước ngọt thấp. Ngoài ra, các hiệu ứng autocatalytic của axit hữu cơ có thể cung cấp cho một số cải tiến. Mặt khác, bắt đầu từ thuỷ điện-nhiệt carbonization một giải pháp mà đã gần gũi với trạng thái cân bằng về TOC và nội dung khoáng sản phải có một số tác động đến mạng lưới phản ứng và/hoặc động học. Những hậu quả không thể xác định được; hiệu ứng có thể xảy ra là trùng hợp nhanh hơn và cao hơn ash nội dung của HTC sản xuất than đá. Nhiệt độ cao hơn thường tăng tốc carbonization thủy nhiệt và thậm chí có thể cho phép cho một nội dung đạt được cacbon cao. Nhược điểm là áp suất cao hơn với theo chi phí đầu tư cho thiết bị áp lực cũng như tiêu thụ năng lượng cao hơn thông thường. Do đó, các đặc tính cần thiết của HTC sản xuất than đá có để được xem xét cẩn thận theo các ứng dụng dự định. Như kết luận cho hydrothermolysis của nhiên liệu sinh học, một cấu hình phức tạp nhiệt độ có thể có tác động đáng kể trên reaction.65 phân sinh khối các thành phần mà đã đạt được bằng cách này có nghĩa là không nhất thiết cần phải quan trọng đối với thủy nhiệt carbonization nhưng có thể cung cấp cho một số chỉ dẫn để tối ưu hóa quá trình. Hơn nữa, các dữ liệu được công bố là không đủ để lấy được một hồ sơ nhiệt độ mong muốn. Khi thủy phân sẽ xuất hiện để là phổ biến kiểm soát và có thể đại diện cho một bước xác định tỷ lệ, nghiền thức ăn trước khi carbonization dường như là một lợi thế. Tuy nhiên, ngoài việc tăng năng lượng đầu tư và nhu cầu chi phí cần thiết cho một bước bổ sung xử lý, vẫn chưa rõ liệu có bất kỳ lợi thế đáng kể. Carbonization cũng xuất hiện trong sinh khối ma trận 105, 125 và bất kỳ lợi ích từ việc giữ carbonization bên ngoài ma trận này không thể được định lượng được nêu ra.