바이오매스 열분해는 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열분해하는 열화학 공정입니다.
이 과정에서 바이오 숯, 바이오 오일, 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소와 같은 가스가 생성됩니다.
바이오매스 열분해는 연소 및 가스화 공정의 전구체 역할을 하므로 매우 중요합니다.
열분해의 효율과 생성물은 온도, 가열 속도, 사용되는 바이오매스의 종류에 따라 달라집니다.
5가지 핵심 포인트 설명
1. 프로세스 개요
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°C 범위의 온도로 가열합니다.
이렇게 하면 바이오매스가 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌과 같은 구성 성분으로 분해됩니다.
마지막 단계에서는 제품을 냉각하고 바이오 오일, 바이오 숯, 합성 가스로 분리합니다.
2. 제품 형성
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.
3. 열분해의 메커니즘
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 겪을 때 발생합니다.
이로 인해 이차 숯 및 기타 가스 생성물이 형성됩니다.
4. 바이오매스 특성 및 운영 조건의 영향
열분해 생성물의 품질과 수율은 온도, 체류 시간, 바이오매스의 물리적 및 화학적 특성과 같은 작동 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.
5. 응용 분야 및 이점
바이오매스 열분해는 고체 바이오매스를 쉽게 저장하고 운반할 수 있는 액체로 전환하는 비용 효율적이고 지속적인 방법을 제공합니다.
이러한 액체는 열, 전기 및 화학 물질 생산에 사용할 수 있습니다.
바이오 오일은 연료로, 바이오 숯은 토양 개량제로, 합성 가스는 난방 또는 발전용 연료로 사용할 수 있습니다.
이 공정은 바이오매스의 부피를 줄여 보관과 운송을 용이하게 할 뿐만 아니라 바이오 오일에서 고부가가치 화학 물질을 추출할 수 있습니다.
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