온도는 바이오매스 열분해 과정에서 매우 중요한 요소입니다.
온도는 형성되는 제품의 종류와 양에 영향을 미칩니다.
열분해는 탄소-탄소 결합을 끊고 탄소-산소 결합을 형성하는 열분해 과정입니다.
일반적으로 400~550°C 범위의 온도에서 발생하지만 더 높은 온도에서도 진행될 수 있습니다.
열분해 생성물에 대한 온도의 영향
1. 고온(400-550°C 이상)
이러한 온도에서 열분해 공정은 합성 가스(합성 가스)와 같은 비응축성 가스의 생산에 유리합니다.
이러한 가스는 더 큰 분자가 기체로 빠져나갈 수 있는 더 작은 휘발성 화합물로 분해되는 더 광범위한 열분해의 결과입니다.
온도가 높으면 분해 속도가 빨라져 가스 생성물의 수율이 높아집니다.
2. 낮은 온도
열분해 중 온도를 낮추면 숯, 바이오탄 또는 연소 연료와 같은 고품질의 고체 제품을 생산하는 데 유리한 경향이 있습니다.
이러한 온도에서는 바이오매스가 덜 광범위하게 분해되어 탄소 구조가 더 많이 유지되므로 고체 숯을 형성할 수 있습니다.
바이오매스 구성 성분에 대한 온도의 영향
바이오매스의 주요 구성 성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌은 각각 열 분해 온도가 다릅니다.
헤미셀룰로오스는 250-400°C에서 분해됩니다.
셀룰로오스는 310~430°C에서 분해됩니다.
리그닌은 300~530°C에서 분해됩니다.
따라서 열분해 온도는 각 성분의 분해 속도와 생성물에 서로 다른 영향을 미칩니다.
예를 들어, 낮은 열분해 온도에서는 더 많은 바이오매스가 숯으로 전환되는 반면, 높은 온도에서는 동일한 바이오매스에서 가스는 더 많이 생성되고 숯은 더 적게 생성될 수 있습니다.
열분해 반응의 유형과 온도
느린 열분해
이 공정은 낮은 온도(약 500°C)와 느린 가열 속도를 통해 타르와 숯을 주요 생성물로 생산합니다.
느린 가열은 숯 형성에 중요한 재중합 및 재결합 반응에 더 많은 시간을 할애할 수 있게 해줍니다.
빠른 열분해
일반적으로 550°C 이상의 고온에서 진행되는 이 공정은 빠른 가열과 짧은 체류 시간이 특징이며, 액체 바이오 오일의 수율을 높입니다.
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요약하면 열분해 온도는 바이오매스로부터 얻는 제품의 특성과 양에 큰 영향을 미칩니다.
온도가 높을수록 기체 생산에 유리하고, 온도가 낮을수록 고체 탄화수소 형성에 유리합니다.
또한 특정 온도는 바이오매스의 각 성분이 분해되는 방식에도 영향을 미쳐 제품 스펙트럼을 더욱 다양화합니다.
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