바이오매스 열분해는 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열분해하여 바이오 숯, 바이오 오일, 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 가스를 생성하는 열화학 공정입니다. 이 과정은 연소 및 가스화 과정의 전구체 역할을 하므로 매우 중요합니다. 열분해의 효율과 생성물은 온도, 가열 속도, 사용되는 바이오매스의 종류에 따라 달라집니다.
자세한 설명:
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프로세스 개요:
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바이오매스 열분해는 산소가 없는 환경에서 바이오매스를 가열할 때 발생합니다. 이 공정은 건조, 적절한 열분해, 냉각의 세 가지 주요 단계로 분류할 수 있습니다. 건조 단계에서는 바이오매스에서 수분이 제거됩니다. 열분해 단계에서는 건조된 바이오매스를 300~900°C의 온도로 가열하여 바이오매스가 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌과 같은 구성 성분으로 분해되도록 합니다. 마지막 단계에서는 제품을 냉각하고 바이오 오일, 바이오 숯, 합성 가스로 분리합니다.제품 형성:
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바이오매스 열분해의 생성물은 온도와 가열 속도에 따라 달라집니다. 낮은 온도(450°C 미만)에서 가열 속도가 느린 경우 주요 생성물은 바이오 숯입니다. 가열 속도가 빠른 고온(800°C 이상)에서는 주요 생산물은 가스입니다. 중간 온도와 높은 가열 속도에서는 바이오 오일이 주 생산물로 생성됩니다.
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열분해의 메커니즘:
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열분해 과정에는 1차 및 2차 메커니즘이 모두 포함됩니다. 주요 메커니즘에는 숯 형성, 해중합, 단편화가 포함됩니다. 숯 형성은 벤젠 고리가 생성되어 숯으로 알려진 고체 잔류물로 결합하는 것을 포함합니다. 해중합과 단편화는 바이오매스의 고분자 구조가 분해되는 것을 포함합니다. 균열 및 재결합과 같은 2차 메커니즘은 1차 메커니즘에서 방출된 휘발성 화합물이 추가 반응을 일으켜 2차 숯 및 기타 가스 생성물을 형성할 때 발생합니다.바이오매스 특성 및 운영 조건의 영향:
열분해 생성물의 품질과 수율은 온도, 체류 시간, 바이오매스의 물리적 및 화학적 특성과 같은 운영 조건의 영향을 받습니다. 바이오매스 공급원에는 농작물, 산림 잔재물, 도시 고형 폐기물 등이 포함될 수 있습니다. 바이오매스의 수분 함량, 고정 탄소, 휘발성 물질은 최종 제품의 분포에 영향을 미칩니다.
