열분해는 산소가 없는 상태에서 유기 물질을 열분해하는 열화학적 과정입니다. 이 과정을 통해 액체, 기체, 고체 제품이 생산됩니다. 바이오매스 및 기타 유기 폐기물을 가치 있는 자원으로 전환하는 데 매우 중요합니다.
4가지 주요 단계 설명
1. 공급 원료 도입
바이오매스와 같은 유기 공급 원료는 에어락을 통해 열분해 반응기로 유입됩니다. 이 에어락은 불활성 가스로 퍼지되어 산소가 유입되어 연소를 일으키는 것을 방지합니다.
2. 가열
공급 원료는 일반적으로 섭씨 400~800도 사이의 고온으로 가열됩니다. 이 가열은 종종 마이크로웨이브와 같은 방법을 사용하여 이루어집니다. 이 단계에서는 재료의 고체와 휘발성 물질 사이의 결합이 끊어집니다.
3. 열분해 반응
이러한 고온에서 공급 원료의 유기 화합물은 열적으로 분해되어 더 작은 분자로 분해됩니다. 이 과정은 산소가 배제되어 연소 없이 일어나기 때문에 증기-가스 혼합물과 미세한 숯이 생성됩니다.
4. 제품 분리
증기인 휘발성 분획은 응축을 통해 기체와 액체로 분리됩니다. 응축되지 않는 가스는 다시 원자로에 유입 가스로 재활용될 수 있습니다.
자세한 설명
공급 원료 도입 및 가열
공정은 건조 공급 원료를 반응기에 도입하는 것으로 시작됩니다. 에어 록과 불활성 가스를 사용하여 반응기 내부의 환경을 산소가 없는 상태로 유지합니다. 이는 연소 없이 열분해가 일어나기 위해 필수적입니다. 공급 원료의 가열은 유기 물질의 열분해를 시작하기 때문에 매우 중요합니다. 이 가열은 정밀하고 효율적인 에너지 전달을 제공하는 마이크로파를 포함한 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있습니다.
열분해 반응
열분해 공정의 핵심은 공급 원료의 열분해입니다. 고온에서 열 에너지는 공급 원료의 분자를 강하게 진동시켜 화학 결합이 끊어지고 더 작은 분자가 형성되도록 유도합니다. 이 과정을 휘발이라고 합니다. 산소가 없으면 연소가 일어나지 않아 CO₂가 방출되고 에너지가 소모됩니다. 대신 열분해는 바이오 오일, 가스, 숯과 같은 에너지가 풍부한 제품을 형성합니다.
제품 분리 및 활용
열분해 반응이 끝나면 생성물이 분리됩니다. 휘발성 기체와 액체는 응축되어 회수되고, 비응축성 기체는 불활성 환경을 유지하고 열분해 과정을 돕기 위해 반응기로 다시 재활용될 수 있습니다. 고체 잔류물 또는 숯은 연료로 사용하거나 활성탄으로 추가 가공할 수 있습니다.
열분해의 유형
저속 열분해
이 방법은 가열 속도가 느리고 반응기 내 체류 시간이 길기 때문에 숯의 수율이 높습니다. 역사적으로 숯 생산에 사용되었습니다.
급속 열분해
이 공정은 더 높은 가열 속도와 더 짧은 체류 시간을 사용하여 바이오 오일의 수율을 극대화합니다.
초고속 열분해
더 높은 가열 속도와 매우 짧은 체류 시간으로 작동하는 고급 방법으로, 바이오 오일을 더 효율적으로 생산하는 것을 목표로 합니다.
각 열분해 유형은 원하는 용도 및 공급 원료의 특성에 따라 특정 제품 생산량에 최적화되어 있습니다.
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