바이오 오일 생산은 바이오매스를 액체 연료로 전환하는 복잡한 공정입니다. 이 공정은 주로 열분해와 열수 액화를 사용하여 유기 물질을 사용 가능한 에너지로 변환합니다. 그 결과 물과 알코올, 알데히드, 카르복실산, 에스테르, 퓨란, 피란, 케톤, 단당류, 페놀 화합물과 같은 다양한 유기 화합물의 혼합물인 바이오 오일이 생성됩니다.
5가지 주요 단계 설명
1. 열분해
열분해는 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열분해하는 것을 말합니다. 바이오매스는 일반적으로 400°C에서 600°C 사이의 고온으로 가열됩니다. 이렇게 하면 복잡한 유기 폴리머가 더 간단한 화합물로 분해됩니다. 주요 생산품은 바이오 오일, 비응축성 가스, 바이오 숯입니다. 고속 열분해로 생성된 바이오 오일은 점도가 낮고 약 15~20%의 수분을 함유하고 있습니다. 주요 오염 물질인 산소는 저장 또는 가열 중 바이오 오일의 안정성에 영향을 미칩니다. 열분해 시 촉매를 첨가하면 산소 함량을 줄여 바이오 오일의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
2. 열수 액화
열수 액화는 고압과 고온에서 젖은 바이오매스를 바이오 오일로 전환하는 공정입니다. 이 공정은 일반적으로 약 250°C ~ 350°C, 10~25MPa에서 작동합니다. 용매로 물이 사용되므로 수분 함량이 높은 바이오매스를 건조할 필요 없이 처리할 수 있습니다. 이 반응은 바이오매스를 바이오 오일, 가스 및 수성 제품으로 분해합니다.
3. 후처리 및 업그레이드
두 공정에서 생산된 바이오 오일을 연료나 화학 용도로 사용하려면 추가 처리가 필요합니다. 높은 산 함량, 높은 수분 함량, 낮은 안정성 등의 문제가 있습니다. 업그레이드에는 물리적 처리와 화학적 처리가 모두 포함됩니다:
- 물리적 처리 에는 숯을 제거하기 위한 여과와 안정성을 위한 탄화수소 유화가 포함됩니다.
- 화학적 처리 에는 에스테르화, 촉매 탈산소/수소화, 열분해, 물리적 추출, 합성가스 생산/가스화 등이 포함됩니다. 이러한 공정은 산소 함량을 줄이고, 부식성 성분을 제거하며, 바이오 오일의 안정성과 품질을 개선하는 것을 목표로 합니다.
4. 활용
업그레이드된 바이오 오일은 수소화 처리 및 수소첨가 분해와 같은 기존 석유 정제 기술을 사용하여 정제할 수 있습니다. 이를 통해 난방, 발전, 운송에 적합한 연료를 생산할 수 있습니다. 또한 이 과정에서 바이오 숯과 가스와 같은 부산물이 발생하는데, 이는 열 발전이나 토양 개량제로 활용될 수 있습니다.
5. 요약
요약하면, 바이오 오일 생산은 열분해 또는 열수 액화를 통해 바이오매스를 액체 연료로 전환하는 복잡한 과정입니다. 그 후 다양한 용도에 맞게 특성을 향상시키기 위해 필요한 업그레이드가 이어집니다. 이 공정은 화석연료에 대한 재생 가능한 대안을 제공할 뿐만 아니라 다른 부문에서 활용할 수 있는 부산물도 제공합니다.
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