열분해는 일반적으로 400~600°C 범위의 온도에서 산소가 없는 상태에서 유기 물질을 열분해하는 열화학 공정입니다.
이 과정을 통해 가스, 바이오 오일, 고체 숯이 생성됩니다.
특정 제품과 그 구성은 열분해 시 적용되는 온도, 압력, 가열 속도에 따라 달라집니다.
5가지 핵심 포인트 설명
1. 산소가 없는 상태에서의 열분해
열분해는 기본적으로 산소가 없는 상태에서 유기물을 고온으로 가열하는 과정입니다.
이러한 산소의 부재는 연소를 방지하고 대신 유기 물질 내의 화학 결합 분해를 촉진하기 때문에 매우 중요합니다.
고온은 탄소-탄소 결합의 파열과 탄소-산소 결합의 형성을 촉진하여 물질의 분해를 유도합니다.
2. 열분해 단계
건조
실제 열분해 전에 공급 원료(유기 물질)를 건조시켜 수분을 제거합니다.
이 단계는 원치 않는 반응을 방지하고 효율적인 열분해를 보장하기 위해 필수적입니다.
열분해
그런 다음 건조된 원료는 일반적으로 섭씨 400~800도 사이의 온도로 가열됩니다.
이 강렬한 열로 인해 유기 물질은 휘발성 가스, 액체 제품(바이오 오일), 고체 숯으로 분해됩니다.
구체적인 생성물은 온도와 공급 원료의 특성에 따라 달라집니다.
응축 및 수집
열분해 과정에서 생성된 가스와 바이오 오일은 추가 사용 또는 가공을 위해 응축 및 수집됩니다.
3. 열분해의 화학적 경로
셀룰로오스 분해
목재와 같은 리그노셀룰로오스 재료의 경우 셀룰로오스 성분은 두 가지 주요 화학적 경로를 거칩니다.
첫 번째 경로는 고분자 셀룰로오스 사슬이 끊어져 레보글루코산이 형성되는 것입니다.
두 번째 경로는 탄소 사슬을 보존하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 물과 함께 지방족 탄화수소 사슬을 생성합니다.
리그닌과 헤미셀룰로오스 분해
리그닌은 분해되어 바이오 오일에서 페놀 화합물을 생성합니다.
헤미셀룰로오스는 퍼퓨랄로 분해됩니다.
4. 열분해의 생성물
열분해의 주요 생성물로는 가스(메탄, 수소, 일산화탄소 등), 바이오 오일(유기 화합물의 복합 혼합물), 탄소가 풍부한 고체 숯이 있습니다.
이러한 제품은 에너지 생산, 화학 원료, 토양 개량 등 다양한 용도로 사용됩니다.
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