아니요, 열분해유는 디젤과 같지 않습니다. 둘 다 연료로 사용될 수 있는 가연성 액체이지만, 그 기원, 화학적 구성 및 물리적 특성에서 근본적으로 다릅니다. 열분해유는 폐기물에서 파생된 조악하고 정제되지 않은 제품인 반면, 디젤은 석유 원유에서 고도로 정제되고 표준화된 연료 분획입니다.
핵심은 열분해유를 디젤의 직접적인 대체품이 아니라 합성 원유로 보는 것입니다. 수정되지 않은 디젤 엔진에 직접 사용하면 부식성 및 불량한 연소 특성으로 인해 빠르고 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.
열분해유란 무엇인가요? 원료
열분해유는 바이오 오일 또는 타이어 유래 연료(TDF) 오일이라고도 불리며, 열분해의 액체 생성물입니다. 이는 폐기물을 가치 있는 에너지 운반체로 전환하는 잠재적인 경로를 나타냅니다.
열분해 과정
열분해는 산소가 부족한 환경에서 고온에서 물질을 열분해하는 과정입니다. 플라스틱 폐기물, 폐타이어 또는 바이오매스와 같은 원료가 공기 없이 400-600°C로 가열되면 고체(숯), 기체(합성가스), 액체(열분해유)의 세 가지 제품으로 분해됩니다.
복잡한 화학 혼합물
디젤과 달리 열분해유는 수백 가지의 다른 화학 화합물로 이루어진 매우 복잡하고 불안정한 혼합물입니다. 높은 수분 함량(15-30%), 높은 산소 함량(바이오 오일의 경우 35-40%), 그리고 산, 알데히드, 케톤, 페놀의 존재가 특징입니다. 또한 미세한 숯과 재 입자도 포함되어 있습니다.
디젤: 정제되고 안정적인 연료
디젤 연료는 세계에서 가장 일반적이고 잘 알려진 연료 중 하나입니다. 엔진의 안정적인 성능을 보장하기 위해 그 특성은 국제 표준에 의해 엄격하게 통제됩니다.
원유의 분별 증류
디젤은 정유 공장에서 석유 원유의 분별 증류를 통해 생산됩니다. 이는 잘 정의된 온도 범위에서 끓는 특정 "분획" 또는 "컷"으로, 휘발유와 같은 가벼운 분획과 윤활유와 같은 무거운 분획으로부터 분리됩니다.
정확한 탄화수소 공식
표준 디젤 연료는 거의 전적으로 탄화수소(수소와 탄소 원자의 사슬, 일반적으로 C10에서 C20)로 구성됩니다. 산소와 수분 함량이 매우 낮고, 화학적으로 안정하며, 비산성입니다. 윤활성, 착화 품질 및 저온 성능을 향상시키기 위해 첨가제가 종종 포함됩니다.
엔진에서 중요한 주요 차이점
열분해유와 디젤 간의 화학적 차이는 엔진의 연료 시스템 및 연소실 내에서 매우 다른 거동을 초래합니다.
에너지 함량 (발열량)
열분해유의 높은 수분 및 산소 함량은 킬로그램당 훨씬 적은 에너지를 포함한다는 것을 의미합니다. 열분해유의 저위 발열량(LHV)은 일반적으로 약 17 MJ/kg으로, 디젤 연료의 약 43 MJ/kg의 절반 미만입니다. 이는 동일한 양의 작업을 수행하려면 두 배 이상의 오일이 필요하다는 것을 의미합니다.
산성도 및 부식성
열분해유는 pH가 종종 2.0에서 3.0 사이로 매우 산성입니다. 이로 인해 표준 연료 펌프, 라인 및 인젝터에 사용되는 일반적인 금속(강철, 알루미늄, 황동) 및 엘라스토머(씰, 개스킷)에 극도로 부식성이 있습니다. 디젤 연료는 중성이며 비부식성입니다.
착화 품질 (세탄가)
디젤 엔진은 뜨겁고 압축된 공기에 연료가 분사될 때 연료의 자가 착화에 의존합니다. 이 착화 품질은 세탄가로 측정됩니다. 디젤은 지정된 세탄가(일반적으로 40-55)를 가집니다. 열분해유는 세탄가가 매우 낮거나 존재하지 않아 제대로 착화되지 않아 불완전 연소, 실화 및 엔진 노킹을 유발합니다.
안정성 및 오염 물질
열분해유는 열적으로 불안정합니다. 가열되면 반응성 화합물이 중합되어 두꺼운 슬러지와 고체를 형성하여 연료 필터와 인젝터를 빠르게 막을 수 있습니다. 숯과 재의 존재는 인젝터 오염 및 엔진 마모를 더욱 악화시킵니다. 디젤은 연료 시스템의 열과 압력 하에서 안정적으로 작동하도록 제조됩니다.
장단점 이해: 열분해유 사용의 과제
열분해유는 흥미로운 폐기물-에너지 솔루션을 제시하지만, 연료로서 직접 사용하는 것은 기술적인 문제로 가득합니다.
직접 사용의 문제점
수정되지 않은 디젤 엔진을 원시 열분해유로 작동시키려고 하면 치명적인 고장이 발생할 것입니다. 즉각적인 영향은 연료 시스템 부식, 중합으로 인한 필터 및 인젝터 막힘, 그리고 과도한 연기, 침전물 및 잠재적인 기계적 손상을 유발하는 불량한 연소일 것입니다.
사용 가능한 연료로 가는 길: 업그레이드
운송 연료로 사용되려면 열분해유는 업그레이드라고 알려진 상당한 2차 처리를 거쳐야 합니다. 이는 종종 수소탈산소화(HDO)와 같은 촉매 공정을 포함하며, 고압 및 고온에서 수소를 사용하여 산소, 물 및 기타 오염 물질을 제거합니다. 이 과정은 불안정한 오일을 기존 디젤과 유사한 안정적이고 에너지 밀도가 높은 탄화수소로 전환합니다.
대안적 용도: 보일러 및 용광로
원시 열분해유는 때때로 산업용 보일러 또는 용광로와 같은 외부 연소 시스템에서 혼합 연소될 수 있습니다. 그러나 이러한 응용 분야에서도 시스템은 오일의 공격적인 특성과 낮은 에너지 함량을 처리하기 위해 부식 방지 재료와 특수 버너로 특별히 설계되거나 수정되어야 합니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
이 두 액체의 근본적인 특성을 이해하는 것은 관련 프로젝트에 있어 매우 중요합니다.
- 표준 디젤 엔진에 연료를 공급하는 것이 주요 목표라면: ASTM D975(미국) 또는 EN 590(유럽)과 같은 확립된 산업 사양을 충족하는 정제된 디젤 연료를 사용해야 합니다.
- 열분해를 통해 폐기물을 활용하는 것이 주요 목표라면: 결과로 생성되는 오일이 최종 연료가 아닌 조악한 중간 제품임을 인식해야 합니다. 이는 업그레이드를 위해 정유 공장에 판매되거나 부식성 연료를 처리하도록 설계된 특수 산업용 보일러에 사용되어야 합니다.
궁극적으로 연료의 특성을 아는 것이 성공적이고 신뢰할 수 있는 에너지 응용 분야를 위한 첫 번째이자 가장 중요한 단계입니다.
요약표:
| 특성 | 열분해유 | 디젤 연료 |
|---|---|---|
| 기원 | 폐기물(플라스틱, 타이어, 바이오매스) 열분해 | 정제된 석유 원유 |
| 에너지 함량 (LHV) | ~17 MJ/kg | ~43 MJ/kg |
| 산성도 (pH) | 2.0 - 3.0 (매우 부식성) | 중성 (비부식성) |
| 세탄가 | 매우 낮음 / 존재하지 않음 | 40 - 55 (표준화됨) |
| 주요 용도 | 산업용 보일러 (개조 필요) 또는 업그레이드 | 표준 디젤 엔진 |
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