초록 ▼

톱밥을 이용하여 바이오오일 수율 극대화위한 최적조건 도출
- 반응온도 : $400-450^{\circ}C$
- 시료크기 : 평균입경 0.7mm
- 유량 : 4L/min
- 시료투입속도 : 3.8g/min
이상의 조건에서 바이오오일 수율 60 wt% 달성, 바이오오일 발열량 22 MJ/kg 달성, 고형물 함량 및 회분함량이 낮은 양질의 바이오오일 생산
Top-down 및 bottom up 방법에 의해 수열안정성이 뛰어난 MMZ 촉매 합성
MMZ, MCM-41 및 다원기능성 촉매상

톱밥을 이용하여 바이오오일 수율 극대화위한 최적조건 도출
- 반응온도 : $400-450^{\circ}C$
- 시료크기 : 평균입경 0.7mm
- 유량 : 4L/min
- 시료투입속도 : 3.8g/min
이상의 조건에서 바이오오일 수율 60 wt% 달성, 바이오오일 발열량 22 MJ/kg 달성, 고형물 함량 및 회분함량이 낮은 양질의 바이오오일 생산
Top-down 및 bottom up 방법에 의해 수열안정성이 뛰어난 MMZ 촉매 합성
MMZ, MCM-41 및 다원기능성 촉매상에서 바이오오일 개질
- 바이오오일 내 존재하는 산소성분 $H_2O$, CO 및 $CO_2$로 제거
- 산소함유 연료와 비슷한 수준의 26 MJ/kg 의 발열량 갖는 오일로 질적 향상 이룸.
- 금속종의 도입으로 촉매의 산점조절 가능
- 제올라이트 촉매 계열이 갖는 단점을 해소하여 보다 높은 바이오오일 수율 및 방향족 탄화수소류가 거의 존재하지 않는 환경친화적 청정연료 생산

Abstract

Bio-oil is produced from wood wastes, using a fast pyrolysis, and then quality of it is improved through the catalytic upgrading

목차 Contents

• 표지...1
• 환경기술개발사업 최종보고서.초록...3
• 제출문...4
• 보고서 초록...5
• 요약문...6
• SUMMARY...7
• 연구성과 활용계획서...11
• 기술개발성과 확약서...13
• 자체평가의견서...14
• 목차...19
• Contents...23
• List of Table...27
• List of Figure...29
• 제1장 연구개발과제의 개요...32
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성...32
• 1. 국내 목재폐기물 발생 현황...32
• 제2절 목표 및 내용...35
• 1. 최종목표...35
• 제2장 국내외 기술개발 현황...38
• 제1절 국내외 바이오매스 열분해처리 기술 현황...38
• 제2절 국외 폐기물의 열분해처리 기술 현황...39
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과...42
• 제1절 기초 문헌 조사...42
• 1. 목재의 구성 성분...42
• 2. 급속 열분해(Fast pyrolysis)...46
• 3. 바이오오일의 특성...47
• 4. 바이오오일의 품질개선...49
• 가. 물리적 개선방법...49
• 나. 화학적 개선방법...49
• 제2절 촉매 제조...50
• 1. 이론적 해석...50
• 2. 메조포러스 물질 합성...52
• 가. MCM-41의 합성...52
• 나. MCM-48의 합성...57
• 다. MCM-41의 합성과 골격의 알루미늄 치환...60
• 라. 3차원 Ia3d 구조의 MCM-48의 합성과 골격의 알루미늄 치환...62
• 마. 직접 치환법에 의한 Al-MCM-41의 합성...65
• 바. 큰 기공을 갖는 메조포러스 실리카, SBA-15의 합성...67
• 사. 메조포러스 실리카, SBA-15 물질 골격의 알루미늄 치환...69
• 아. MMZ물질의 합성...70
• 자. 촉매의 경제성 평가...74
• 제3절 Lab scale 열분해 장치 구성 및 설치...74
• 1. 열분해 공정도...74
• 2. 공정의 설계 및 장치 설치...75
• 가. 제어시스템 (Control system)...75
• 나. 열분해 시스템(Pyrolysis system)...76
• (1) 사일로(Silo)...76
• (2) 피더(Feeder)...77
• (3) 반응기 및 예열기(reactor and pre-heater)...78
• (4) 사이클론(Cyclone)...78
• (5) 고온 여과기(Hot-filter)...80
• (6) 촉매반응기(catalyst bed reactor)...80
• (7) 오일회수 시스템 (Oil collection system)...81
• 제4절 목재의 물리.화학적 특성 조사...83
• 1. 겉보기밀도...83
• 2. 삼성분 분석...83
• 가. 수분...84
• 나. 회분...84
• 다. 가연분...84
• 3. 목재의 화학적 조성...85
• 4. 알카리 및 알카리토금속(Alkali 및 Alkaline earth mtals)...85
• 5. 원소분석...86
• 6. 발열량...86
• 7. 열중량 감소 특성...87
• 제5절 생성물의 물리화학적 특성분석...89
• 1. 바이오오일 분석...89
• 가. 수분분석...89
• 나. 고형물 함량...89
• 다. 회분함량...89
• 라. pH...90
• 마. 원소분석...90
• 바. 발열량...90
• 사. 알카리 및 알카리 토금속(alkali and alkaline earth metals)...90
• 아. 성분분석...90
• 2. 가스 분석...91
• 3. 촤 분석...92
• 가. 원소분석...92
• 나. 발열량...92
• 다. 알카리 및 알카리 토금속( alkali and alkaline earth metals)...92
• 4. 코크(Coke)...92
• 제6절 유동층 급속 열분해 및 촉매 개질...92
• 1. 실험 재료...92
• 가. 시료...92
• 나. 층물질...92
• 다. 촉매...93
• 2. 실험 방법...93
• 가. 최소 유동화속도 결정(Umf)...93
• 나. 열분해 반응조건...93
• (1) 온도의 영향...93
• (2) 시료크기의 영향...93
• (3) 유량의 영향...94
• (4) 시료투입 속도의 영향...94
• (5) 유동화 매체의 영향...94
• 다. 바이오오일 개질 반응조건...94
• 3. 유동층 급속 열분해...95
• 가. 최소 유동화속도 결정...95
• 나. 온도의 영향...96
• (1) 생성물 분포...96
• (2) 바이오오일 분석...97
• (3) 가스분석...97
• (4) 촤 분석...98
• 다. 시료크기의 영향...99
• (1) 생성물 분포...99
• (2) 바이오오일 분석...100
• (3) 가스분석...100
• (4) 촤 분석...101
• 라. 유량의 영향...103
• (1) 생성물 분포...103
• (2) 바이오오일 분석...104
• (3) 가스분석...105
• (4) 촤 분석...105
• 마. 시료투입속도의 영향...106
• (1) 생성물 분포...106
• (2) 바이오오일 분석...107
• (3) 가스분석...108
• (4) 촤 분석...109
• 바. 유동화 매체의 영향...110
• (1) 생성물 분포 및 바이오오일 분석...110
• (2) 가스분석...111
• (3) 촤 분석...111
• 4. 촉매개질...112
• 가. 촉매층 온도의 영향...112
• (1) 생성물 분포...112
• (2) 바이오오일의 화학적 조성...114
• (3) 가스분석...118
• 나. 촉매종류 및 체류시간의 영향...118
• (1) 생성물 분포...118
• (2) 바이오오일의 화학적 조성...120
• (3) 가스분석...123
• 다. 촉매의 안정성 평가...123
• (1) 생성물 분포...124
• (2) 바이오오일의 화학적 조성...130
• (3) 가스분석...131
• 제7절 결 론...132
• 제8절 공개세미나 결과...133
• 1. 초청장...133
• 2. 회의록...134
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...136
• 제1절 목표 달성도...136
• 제2절 대외 기여도...137
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...138
• 제1절 추가연구의 필요성...138
• 제2절 타 연구에의 응용...138
• 제3절 기업화 추진 방안...138
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...140
• 제7장 참고문헌...142
• 부록...148