열분해 액체의 구성은 산소화된 탄화수소, 물, 잠재적으로 고체 숯의 복잡한 혼합물입니다. 수분 함량은 일반적으로 생산 방법에 따라 20~30 wt-%입니다. 열분해 액체는 수성 연속상이 수소 결합과 같은 메커니즘을 통해 열분해 리그닌 거대 분자의 불연속상을 안정화시키는 미세 에멀젼으로 간주할 수 있습니다.
세부 구성:
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산소화 탄화수소: 여기에는 지방족 및 방향족 화합물, 페놀, 알데히드, 레보글루코산, 하이드 록시 아세트 알데히드 및 탄화수소 사슬이 포함됩니다. 이러한 화합물은 열분해 과정에서 홀로셀룰로오스가 분해되어 파생됩니다.
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물: 이는 바이오매스의 원래 수분과 열분해 중 반응 생성물 모두에서 존재합니다. 수분 함량은 열분해 오일의 특성에 영향을 미치며 안정성과 상 거동에 영향을 미칩니다.
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고체 숯: 항상 액상에 존재하는 것은 아니지만, 특히 열분해 증기를 빠르게 냉각하지 않는 공정에서 숯은 열분해의 부산물이 될 수 있습니다.
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바이오 오일과 타르: 바이오 오일은 분자량이 낮은 유기 화합물로 구성되어 있으며 탄화수소와 유리 탄소로 구성된 검은색 또는 암갈색의 점성 액체인 타르보다 점성이 낮습니다. 바이오 오일과 타르의 구분은 다소 임의적인데, 일부 정의에서는 타르를 벤젠보다 분자량이 높은 열분해 생성물로 간주하기도 합니다.
특성 및 시사점
- 마이크로 에멀젼 특성: 연속적인 수성상은 오일을 안정화하여 안정성과 잠재적 용도에 영향을 미칩니다.
- 혼화성 및 용해도: 열분해 액체는 대부분 메탄올 및 아세톤과 같은 극성 용매와 혼합 가능하지만 석유 오일과는 혼합 불가능합니다. 이는 기존 연료 시스템과의 호환성에 영향을 미칩니다.
- 밀도 및 에너지 함량: 경질 연료유(약 0.85g/ml)에 비해 열분해 액체의 밀도(약 1.2g/ml)가 높기 때문에 무게 기준으로는 에너지 함량이 낮지만 부피 기준으로는 에너지 함량이 더 높습니다. 이는 보일러와 엔진의 펌프 및 분무기와 같은 장비 설계에 영향을 미칩니다.
산업 및 경제적 고려 사항:
- 열분해 기술: 고속 열분해 기술의 개발은 연료나 화학 제품의 원료로 사용할 수 있는 유용한 액체의 수율을 최적화하는 것을 목표로 합니다. 반응기 구성과 공정 변수(온도, 압력, 체류 시간 등)는 제품 분포에 큰 영향을 미칩니다.
- 정제 및 상업화: 원유 바이오 오일은 상업적 기준을 충족하기 위해 정제가 필요하며, 열분해 액체의 경제성에서 정제 공정의 중요성이 강조됩니다.
요약하면 열분해 액체의 구성은 복잡하고 다면적이며, 그 거동과 용도에 영향을 미치는 다양한 화학 성분과 물리적 특성을 포함합니다. 이러한 측면을 이해하는 것은 열분해 액체의 효과적인 활용과 상용화를 위해 매우 중요합니다.
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