열분해는 주로 산소가 없는 상태에서 물질에 400~550°C의 고온을 가하는 방식으로 이루어집니다.
이러한 가열은 고체 연료의 열화학적 분해를 시작하는 데 필요합니다.
이 과정을 통해 탄소-탄소 결합이 파열되고 탄소-산소 결합이 형성됩니다.
열분해에 필요한 열은 다양한 방법을 통해 공급할 수 있습니다.
1. 직접 열 교환
직접 열교환은 고체 열 운반체 또는 고온 가스 흐름을 사용합니다.
고온 가스 흐름은 열분해 공정에서 나온 고체 숯 잔류물을 연소시켜 가열하는 경우가 많습니다.
고온 가스 스트림은 일반적으로 원자로의 유동화에도 사용됩니다.
2. 반응기 내부의 부분 연소
반응기 내부의 부분 연소에는 반응기 내에서 바이오매스를 부분적으로 연소시키기 위해 공기를 제어적으로 추가하는 것이 포함됩니다.
이 방법은 열분해의 전통적인 정의에서 약간 벗어나지만 유사한 제품 분포를 달성할 수 있습니다.
이는 특히 직접 열화학적 액화 측면에서 그렇습니다.
3. 간접 열교환
간접 열교환은 반응기 벽이나 반응기에 내장된 튜브/판과 같은 열교환기를 활용합니다.
이러한 열교환기는 뜨거운 가스나 액체, 심지어 전기를 포함한 다양한 열원으로 가열될 수 있습니다.
플래시 열분해의 열전달 메커니즘
플래시 열분해의 열전달 메커니즘은 주로 대류를 통한 기체-고체 열전달과 전도를 통한 고체-고체 열전달을 포함합니다.
유동층은 주로 전도를 통해 효율적인 열 전달을 촉진하며 대류의 기여도도 일부 있습니다.
유동화 공정은 또한 바이오매스와 뜨거운 촉매 사이의 마찰이 바이오매스 표면을 침식하는 마모를 일으킵니다.
이렇게 하면 반응을 위한 새로운 물질이 노출되고 주변의 탄소층을 제거하여 촉매 활성이 유지됩니다.
열분해에서 열원의 중요성
열분해에서 열원은 공정의 효율과 생산물에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
다양한 가열 방법과 반응기 설계는 바이오매스를 바이오 오일, 가스, 숯과 같은 가치 있는 제품으로 전환하는 것을 최적화하기 위해 맞춤화되어 있습니다.
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