목재의 고속 열분해는 산소가 없는 상태에서 목재를 약 500°C의 온도로 빠르게 가열하는 열화학 공정입니다.
이 과정을 통해 바이오 오일, 가스 및 숯이 생성됩니다.
이 공정은 높은 가열 및 열 전달 속도, 열분해 온도에서의 짧은 체류 시간(일반적으로 1초 미만), 제품의 빠른 냉각이 특징입니다.
지속 가능한 바이오 오일 생산을 위한 4가지 핵심 단계
1. 준비 및 건조
리그노셀룰로오스 바이오매스인 목재는 먼저 균일한 입자 크기를 보장하기 위해 분쇄 및 분류를 통해 준비됩니다.
그런 다음 수분 함량을 15% 이하로 줄이기 위해 건조시킵니다.
젖은 바이오매스는 물의 끓는점 이상으로 가열하는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 열분해 공정의 효율을 저해할 수 있으므로 이 건조 단계는 매우 중요합니다.
2. 열분해
건조된 목재는 반응기에서 450~550°C 사이의 온도로 빠르게 가열됩니다.
이 가열은 연소를 방지하기 위해 산소 없이 이루어집니다.
높은 가열 속도(500-1000°C/s)와 짧은 체류 시간(최대 5초)이 고속 열분해의 주요 특징입니다.
이러한 조건은 목재의 열분해로 이어져 장쇄 분자를 더 작고 휘발성 있는 화합물로 분해합니다.
3. 제품 형성 및 냉각
목재가 분해되면서 증기-가스 혼합물이 형성됩니다.
그런 다음 이 혼합물을 빠르게 냉각하여 증기를 액체 바이오 오일로 응축합니다.
냉각 과정은 응축 가능한 증기의 수율을 극대화하고 바이오 오일이 기체로 더 이상 분해되는 것을 방지하기 위해 필수적입니다.
4. 제품 수집
고속 열분해 공정의 최종 생성물에는 바이오 오일(액체 연료), 비응축성 가스, 숯(탄소가 풍부한 고체 잔류물)이 포함됩니다.
바이오 오일은 재생 가능한 연료로 사용할 수 있기 때문에 주요 관심 제품입니다.
중요성 및 응용 분야
고속 열분해는 일반적으로 65%의 액체와 10%의 비응축성 가스로 구성된 건조 사료에서 최대 80%의 바이오 연료를 생산할 수 있는 고급 공정입니다.
이 공정은 바이오매스를 화석 연료의 대체재로 사용할 수 있는 가치 있는 바이오 오일로 전환할 수 있다는 점에서 특히 중요합니다.
또한 이 공정은 다양한 유형의 바이오매스에 적용할 수 있어 재생 에너지 생산을 위한 다목적 방법입니다.
요약하자면, 목재 고속 열분해는 목재 바이오매스를 바이오 오일, 가스, 숯으로 효율적으로 전환하는 고온의 빠른 공정으로, 기존의 화석 연료에 대한 지속 가능한 대안을 제공합니다.
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