특히 고속 열분해로 얻은 열분해 오일은 주로 산소화된 탄화수소와 물로 구성된 복잡한 혼합물이며, 고체 숯과 다양한 가스가 추가 성분으로 포함되어 있습니다. 열분해 오일의 수분 함량은 일반적으로 생산 공정에 따라 20~30 중량 퍼센트(wt-%) 범위입니다. 이 오일은 홀로셀룰로스 분해 생성물의 수용액이 연속상을 형성하여 수소 결합과 같은 메커니즘을 통해 열분해 리그닌 거대 분자의 불연속상을 안정화시키는 마이크로 에멀젼으로 간주할 수 있습니다.
구성 세부 정보:
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산소화 탄화수소: 열분해 오일의 주성분은 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌과 같은 바이오매스 성분의 분해에서 파생되는 산소화 탄화수소입니다. 이러한 화합물에는 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 약 500°C까지 빠르게 가열하는 동안 형성되는 응축 가능한 증기인 다양한 유기 분자가 포함됩니다.
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물: 열분해 오일의 수분 함량은 바이오매스의 원래 수분과 열분해 반응 중에 생성된 수분 모두에서 비롯됩니다. 이 물은 오일의 미세 에멀젼 구조를 형성하는 데 필수적인 요소로 오일 성분의 안정화를 돕습니다.
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고체 숯: 열분해의 부산물인 숯에는 탄소, 산소, 수소, 질소가 포함되어 있습니다. 열분해 오일에 존재하는 숯의 양은 열분해 조건에 따라 다르며 10~20wt-%까지 다양합니다. 숯은 열분해 과정에서 바이오매스가 불완전하게 분해되어 형성됩니다.
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가스: 고속 열분해는 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 경질 탄화수소 등 다양한 가스를 생성합니다. 이러한 가스는 일반적으로 열분해 생성물의 15~35%를 차지하며 열분해 공정을 유지하기 위한 연료로 사용될 수 있습니다.
열분해 오일의 특성:
- 물리적 외관: 원유 열분해 오일은 짙은 갈색이며 추출한 바이오매스의 원소 구성과 매우 유사합니다.
- 화학적 특성: 이 오일은 낮은 pH, 낮은 발열량, 낮은 휘발성, 높은 점도 및 높은 산소 함량을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 촉매 열분해를 통해 개선할 수 있습니다.
- 제품 유통: 고속 열분해에서 일반적인 제품 분포는 바이오 오일 약 75wt.%, 숯 12wt.%, 가스 13wt.%입니다.
공정 고려 사항:
- 가열 속도 및 담금질: 고속 열분해에는 바이오매스 입자를 빠르게 가열하고 열분해 증기를 빠르게 냉각하여 바이오 오일을 효과적으로 응축하는 과정이 포함됩니다. 이 과정은 바이오 오일의 수율을 극대화하는 데 매우 중요합니다.
- 촉매 사용: 열분해 시 촉매를 사용하면 바이오 오일의 특성을 개선하고 촉매를 비활성화할 수 있는 코크스와 같은 바람직하지 않은 부산물의 형성을 줄여 품질을 향상시킬 수 있습니다.
요약하면, 고속 열분해 오일은 산소화된 탄화수소가 풍부한 복잡한 수성 미세 에멀젼으로, 수분 함량이 높고 숯과 가스의 성분이 미미합니다. 빠른 가열 및 담금질 공정을 통해 생산이 최적화되며 촉매를 사용하여 품질을 개선할 수 있습니다.
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