열분해 수율은 열분해 공정의 유형, 온도, 체류 시간에 따라 달라집니다. 일반적으로 열분해는 바이오 오일, 비응축성 가스, 숯(탄소가 풍부한 잔류물)을 생성할 수 있습니다. 특정 수율은 온도, 가열 속도, 가스 체류 시간 등의 공정 파라미터를 조정하여 조작할 수 있습니다.
바이오 오일 수율: 바이오 오일 수율은 350~500°C 범위의 온도에서 최대화됩니다. 이는 높은 가열 및 열전달 속도, 제어된 열분해 온도, 제품의 빠른 냉각을 포함하는 빠른 열분해를 통해 달성됩니다. 열분해 온도에서의 체류 시간은 일반적으로 1초 미만으로 매우 짧습니다. 이러한 조건에서는 바이오매스 무게의 약 70%를 액체로 얻을 수 있으며, 빠른 열분해 공정을 통해 건조 사료에서 최대 80%의 바이오 연료(일반적으로 65% 액체)를 생산할 수 있습니다.
비응축성 가스 수율: 비응축성 가스의 수율은 일반적으로 700°C 이상의 높은 온도에서 증가합니다. 이 체제에서는 바이오매스의 약 80%가 가연성 가스로 전환될 수 있습니다. 가스 생산에 유리한 공정 매개변수에는 낮은 가열 속도와 긴 가스 체류 시간이 포함됩니다.
숯 수율: 탄소가 풍부한 잔류물인 숯은 낮은 온도와 가열 속도에 의해 선호됩니다. 숯의 형성은 열분해의 일반적인 결과이며, 특히 바이오매스가 더 느리고 낮은 온도에서 가열되는 느린 열분해 공정에서 발생합니다.
수율 조작: 열분해 생성물의 수율은 공정 조건을 조정하여 맞춤화할 수 있습니다. 예를 들어, 높은 온도와 낮은 가열 속도는 가스 생산에 유리한 반면, 평균 온도, 높은 가열 속도, 짧은 가스 체류 시간은 액체 제품 형성에 유리합니다. 낮은 온도와 가열 속도는 숯 생산에 유리합니다.
산업 응용 분야: 열분해는 메탄, 에탄, 석유 나프타, 경질 가스 및 연료 오일의 분해를 통한 에틸렌 생산 등 다양한 산업 응용 분야에서 사용됩니다. 이러한 공정은 길고 얇은 반응기 튜브에서 고온(700~1200°C)과 고압(1~30bar)에서 수행됩니다. 이러한 공정의 반응 방식이 복잡하기 때문에 경질 가스부터 타르와 코크스에 이르기까지 다양한 제품이 생산될 수 있습니다.
결론: 열분해는 바이오매스와 폴리머 폐기물을 가치 있는 연료 및 화학 제품으로 전환할 수 있는 다목적 열화학 공정입니다. 열분해 조건을 신중하게 제어하여 바이오 오일, 가스 및 숯의 수율을 최적화할 수 있으므로 폐기물 관리 및 바이오 연료 생산에 유연하고 경제적으로 실행 가능한 기술입니다.
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