최근 팜 오일 수요가 증가함에 따라 말레이시아와 인도네시아를 중심으로 생산량이 점차 증가, EFB의 발생량 또한 증가하여 현재 팜 오일을 주로 수출하는 국가에서는 EFB를 처리하기 위해 많은 노력을 기울이며 팜 부산물 처리에 대한 중요성이 부각되고 있다. 또한 EFB를 에너지원으로 사용할 수 있다면 팜 생산 후 발생하는 부산물처리 및 재생에너지원 확보의 대안이 될 수 있다. 하지만 EFB는 응집성이 커서 타 바이오매스에 비해 반응기 내로 투입이 어려우며 ...
최근 팜 오일 수요가 증가함에 따라 말레이시아와 인도네시아를 중심으로 생산량이 점차 증가, EFB의 발생량 또한 증가하여 현재 팜 오일을 주로 수출하는 국가에서는 EFB를 처리하기 위해 많은 노력을 기울이며 팜 부산물 처리에 대한 중요성이 부각되고 있다. 또한 EFB를 에너지원으로 사용할 수 있다면 팜 생산 후 발생하는 부산물처리 및 재생에너지원 확보의 대안이 될 수 있다. 하지만 EFB는 응집성이 커서 타 바이오매스에 비해 반응기 내로 투입이 어려우며 발열량이 화석연료에 비해 상대적으로 낮다. 따라서 원활한 투입과 에너지원으로서 품질향상을 위해서는 물리화학적 전환공정이 필요하다. 열화학적 전환공정으로는 열분해, 반탄화, 가스화 등이 대표적이다. 반탄화는 가스화 및 연소 공정의 전처리 과정으로 주로 사용되는 열적전환방법으로 고품질의 고체연료를 생산하는 공정이며, 열화학적 전환 공정 중 하나인 급속열분해는 석유를 대체할 수 있는 bio-oil 생산에 적합한 방법으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 EFB의 효율적인 재생에너지원 활용을 위해 반탄화를 이용하여 전처리 후 급속 열분해를 통해 bio-oil을 생산하는 방법을 연구하였다. 이를 수행하기 위해 EFB를 여러가지 반응온도 (200, 220, 240, 260, 280, 300℃)와 반응시간(10, 30, 60 분) 에서 반탄화를 수행하여 수율과 성분변화를 분석, 적정 반탄화 조건 도출하였으며 이에 따른 최적 반탄화 시료를 분사층 반응기에서 급속열분해하였다. 생산한 급속 열분해 bio-oil은 수분, 점도, 발열량 등을 측정하였으며 원소분석, TGA분석, GC-MS분석등을 통해 성분변화를 측정하였다. Biochar는 발열량 측정, SEM 분석, BET 분석을 수행하였다. 또한 EFB의 전처리 후 bio-oil 생산 공정의 타당성 입증을 위해 대조군으로 국내 주수종인 낙엽송 톱밥을 EFB와 동일 조건에서 열적전환공정을 수행 후 결과를 비교하였으며 이를 바탕으로 급속 열분해 bio-oil의 특성을 비교/분석 하였다. 본 연구에서 EFB의 조건에 따른 반탄화 수행 결과, 반탄화 온도와 반응시간이 높을수록 발열량과 탄소성분은 증가, 수율과 휘발분, 산소성분은 감소하였다. 도출한 반탄화 적정 반응시간 조건은 30분 이상이었다. 또한, 반탄화 EFB의 급속 열분해 bio-oil의 특성을 분석한 결과, 급속열분해 온도는 450℃ 조건이 최적조건이었으며 시료의 반탄화 온도가 증가할수록 급속 열분해 bio-oil의 수율과 수분함량은 감소하나 발열량은 증가하였다. 또한 원소분석 결과 탄소의 함량은 증가하고 산소함량은 감소하여 bio-oil의 품질은 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 반탄화 조건에 따른 bio-oil 생산 실험 결과는 EFB를 효율적인 재생 에너지원으로 전환하기 위한 기초 자료로 사용될 것이다.
최근 팜 오일 수요가 증가함에 따라 말레이시아와 인도네시아를 중심으로 생산량이 점차 증가, EFB의 발생량 또한 증가하여 현재 팜 오일을 주로 수출하는 국가에서는 EFB를 처리하기 위해 많은 노력을 기울이며 팜 부산물 처리에 대한 중요성이 부각되고 있다. 또한 EFB를 에너지원으로 사용할 수 있다면 팜 생산 후 발생하는 부산물처리 및 재생에너지원 확보의 대안이 될 수 있다. 하지만 EFB는 응집성이 커서 타 바이오매스에 비해 반응기 내로 투입이 어려우며 발열량이 화석연료에 비해 상대적으로 낮다. 따라서 원활한 투입과 에너지원으로서 품질향상을 위해서는 물리화학적 전환공정이 필요하다. 열화학적 전환공정으로는 열분해, 반탄화, 가스화 등이 대표적이다. 반탄화는 가스화 및 연소 공정의 전처리 과정으로 주로 사용되는 열적전환방법으로 고품질의 고체연료를 생산하는 공정이며, 열화학적 전환 공정 중 하나인 급속열분해는 석유를 대체할 수 있는 bio-oil 생산에 적합한 방법으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 EFB의 효율적인 재생에너지원 활용을 위해 반탄화를 이용하여 전처리 후 급속 열분해를 통해 bio-oil을 생산하는 방법을 연구하였다. 이를 수행하기 위해 EFB를 여러가지 반응온도 (200, 220, 240, 260, 280, 300℃)와 반응시간(10, 30, 60 분) 에서 반탄화를 수행하여 수율과 성분변화를 분석, 적정 반탄화 조건 도출하였으며 이에 따른 최적 반탄화 시료를 분사층 반응기에서 급속열분해하였다. 생산한 급속 열분해 bio-oil은 수분, 점도, 발열량 등을 측정하였으며 원소분석, TGA분석, GC-MS분석등을 통해 성분변화를 측정하였다. Biochar는 발열량 측정, SEM 분석, BET 분석을 수행하였다. 또한 EFB의 전처리 후 bio-oil 생산 공정의 타당성 입증을 위해 대조군으로 국내 주수종인 낙엽송 톱밥을 EFB와 동일 조건에서 열적전환공정을 수행 후 결과를 비교하였으며 이를 바탕으로 급속 열분해 bio-oil의 특성을 비교/분석 하였다. 본 연구에서 EFB의 조건에 따른 반탄화 수행 결과, 반탄화 온도와 반응시간이 높을수록 발열량과 탄소성분은 증가, 수율과 휘발분, 산소성분은 감소하였다. 도출한 반탄화 적정 반응시간 조건은 30분 이상이었다. 또한, 반탄화 EFB의 급속 열분해 bio-oil의 특성을 분석한 결과, 급속열분해 온도는 450℃ 조건이 최적조건이었으며 시료의 반탄화 온도가 증가할수록 급속 열분해 bio-oil의 수율과 수분함량은 감소하나 발열량은 증가하였다. 또한 원소분석 결과 탄소의 함량은 증가하고 산소함량은 감소하여 bio-oil의 품질은 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 반탄화 조건에 따른 bio-oil 생산 실험 결과는 EFB를 효율적인 재생 에너지원으로 전환하기 위한 기초 자료로 사용될 것이다.
Recently rising demand for palm oil is increase production oil in Maleysia and Indonesia. Production of EFB increased with palm oil generation. If EFB can be used for energy resource, it can solve EFB treatment and securing renewable energy resource problem. However, EFB has low heating value and it...
Recently rising demand for palm oil is increase production oil in Maleysia and Indonesia. Production of EFB increased with palm oil generation. If EFB can be used for energy resource, it can solve EFB treatment and securing renewable energy resource problem. However, EFB has low heating value and it is difficult to inject by high cohesion. In this study, torrefaction of EFB was performed prior to effective treatment and fast pyrolysis with the intention to investigate on the influence of torrefaction temperature on the quality of bio-oil. Torrefaction experiments were carried out in an auger type reactor at different temperatures of 200, 220, 240, 260, 280 and 300℃ and at various reaction times of 10, 30 and 60 min various analysis were performed to get optimal reaction time. After then, optimal torrefied samples were fast pyrolyzed on spouted bed reactor. The fast pyrolyzed bio-oil was analyzed to study characteristics. And Larix sawdust was progressed as EFB pretreatment and fast pyrolysis for feasibility verification. Two product samples were compared for variation of fast pyrolysis characteristics. In results of torrefaction, EFB had high heating value, carbon ratio, specific surface area and low yield, volatile, oxygen ratio with increasing torrefaction temperature and reaction time. Torrefaction optimal reaction time was over 30 min. Fast pyrolysis bio-oil yield and moisture contents decreased with increasing torrefaction temperature. However, fast pyrolysis bio-oil had high heating value, carbon ratio, aromatic hydrocarbon and low oxygen ratio. This indicates that torrefaction improves the bio-oil quality of fast pyrolysis. In hence, torrefaction condition should be considered according to purpose. Torrefaction can increase heating value and carbon ratio but it can decreased yield. Study on bio-oil by various torrefaction condition bio-oil indicates is used for effective treatment and utilization of EFB.
Recently rising demand for palm oil is increase production oil in Maleysia and Indonesia. Production of EFB increased with palm oil generation. If EFB can be used for energy resource, it can solve EFB treatment and securing renewable energy resource problem. However, EFB has low heating value and it is difficult to inject by high cohesion. In this study, torrefaction of EFB was performed prior to effective treatment and fast pyrolysis with the intention to investigate on the influence of torrefaction temperature on the quality of bio-oil. Torrefaction experiments were carried out in an auger type reactor at different temperatures of 200, 220, 240, 260, 280 and 300℃ and at various reaction times of 10, 30 and 60 min various analysis were performed to get optimal reaction time. After then, optimal torrefied samples were fast pyrolyzed on spouted bed reactor. The fast pyrolyzed bio-oil was analyzed to study characteristics. And Larix sawdust was progressed as EFB pretreatment and fast pyrolysis for feasibility verification. Two product samples were compared for variation of fast pyrolysis characteristics. In results of torrefaction, EFB had high heating value, carbon ratio, specific surface area and low yield, volatile, oxygen ratio with increasing torrefaction temperature and reaction time. Torrefaction optimal reaction time was over 30 min. Fast pyrolysis bio-oil yield and moisture contents decreased with increasing torrefaction temperature. However, fast pyrolysis bio-oil had high heating value, carbon ratio, aromatic hydrocarbon and low oxygen ratio. This indicates that torrefaction improves the bio-oil quality of fast pyrolysis. In hence, torrefaction condition should be considered according to purpose. Torrefaction can increase heating value and carbon ratio but it can decreased yield. Study on bio-oil by various torrefaction condition bio-oil indicates is used for effective treatment and utilization of EFB.
Keyword
#바이오매스 급속열분해 분사층반응기 반탄화 biomass EFB (empty fruit bunch) fast pyrolysis spouted bed torrefaction
학위논문 정보
저자
유호성
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
환경공학과
지도교수
최항석
발행연도
2017
총페이지
ix, 106장
키워드
바이오매스 급속열분해 분사층반응기 반탄화 biomass EFB (empty fruit bunch) fast pyrolysis spouted bed torrefaction
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