열분해 가스의 수율은 여러 요인에 따라 크게 달라질 수 있습니다.
이러한 요인에는 열분해 온도와 공정 조건이 포함됩니다.
일반적으로 최대 약 650°C의 저온에서는 응축 가능한 증기의 수율이 최대화됩니다.
그 결과 바이오매스 무게의 약 70%가 액체로 얻어집니다.
그러나 700°C 이상의 고온에서는 기체 수율이 극대화됩니다.
바이오매스의 약 80%가 가연성 가스로 전환됩니다.
저속 열분해 공정에서는 약 10~35%의 바이오가스가 생산됩니다.
이는 숯의 수율과 비슷합니다.
합성가스 수율은 열분해 온도의 영향을 많이 받습니다.
고온의 플래시 열분해에서는 더 높은 수율을 달성할 수 있습니다.
고려해야 할 5가지 주요 요소
1. 반응기 온도
반응기 온도는 열분해 중 생성물 분포에 중요한 역할을 합니다.
온도가 상승하면 바이오매스 내부의 수분이 먼저 증발합니다.
그 다음에는 건조된 입자 부분의 열 분해와 휘발이 이어집니다.
이 과정에서 타르와 휘발성 물질이 생성됩니다.
그런 다음 탈카르복실화, 탈수소화, 탈산소화, 균열과 같은 이차 반응을 거칩니다.
이러한 반응은 합성 가스의 구성 요소를 형성합니다.
온도가 높을수록 타르 분해와 타르의 열분해가 촉진됩니다.
이는 합성 가스의 비율을 증가시키고 오일과 숯의 수율을 감소시킵니다.
2. 합성 가스 구성
합성 가스는 주로 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 구성됩니다.
또한 소량의 질소(N2), 물, 이산화탄소(CO2), C2H4, CH4, C2H6 등의 탄화수소, 회분, 타르 등이 포함될 수 있습니다.
이러한 성분은 높은 열분해 온도에서 여러 번의 흡열 반응을 통해 얻어집니다.
3. 열분해 공정 유형
느린 열분해 공정에서 열분해 가스의 수율은 10~35%에 달할 수 있습니다.
고온의 고속 열분해 공정에서는 수율이 약 80%에 달할 수 있습니다.
가스 수율은 열분해 온도의 영향을 많이 받습니다.
온도가 높을수록 합성가스 생산에 유리하고 오일과 숯 수율은 감소합니다.
4. 바이오매스 공급 원료
사용되는 바이오매스 공급 원료의 유형도 열분해 가스의 수율에 영향을 미칠 수 있습니다.
공급 원료마다 조성이 다양하고 열분해 조건에서 다르게 반응합니다.
5. 2차 반응
탈카르복실화, 탈수소화, 탈산소화, 크래킹과 같은 2차 반응은 최종 제품 분포에 중요한 역할을 합니다.
이러한 반응은 열분해 온도와 사용되는 바이오매스의 유형에 따라 영향을 받습니다.
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