• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.223-233
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• 2020

Fast pyrolysis is one of the most promising technologies for converting biomass to liquid fuels. Pyrolysis bio-oil can replace petroleum-based fuels used in various thermal conversion devices. However, pyrolysis bio-oil is completely different from petroleum fuels. Therefore, in order to successfully use pyrolysis bio-oil, it is necessary to understand the fuel characteristics of pyrolysis bio-oil. This paper focuses on fuel characteristics and upgrading methods of pyrolysis bio-oil and discusses how these fuel characteristics can be applied to the use of pyrolysis bio-oils. In addition, the fuel quality standards of fast pyrolysis bio-oil were examined.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.340-344
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• 2007

MCM-41 촉매를 이용하여 일본 낙엽송의 열분해 바이오 오일의 촉매 개질 반응을 수행하였다. MCM-41 촉매는 바이오 오일의 불안정성의 원인중 하나인 산소를 $H_2O$, CO, $CO_2$의 형태로 제거하여 개질 전의 오일보다 더 안정한 오일을 생성하였다. MCM-41 촉매는 무촉매 반응에 비해 경제적 가치가 높은 페놀류 화합물의 생성량을 증가시켰다. 특히 Si-MCM-41 촉매에 비해 산점의 양이 많은 Al-MCM-41의 경우 촉매 활성이 더 우수하였다. 또한 촉매와 일본 낙엽송을 직접 혼합한 것보다, 바이오 오일이 촉매층을 통과했을 때 더 나은 개질 결과를 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제20권1호
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• pp.1-8
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• 2009

바이오오일은 고부가가치 화학물질이나 차세대 탄화수소 연료 생산을 위한 석유정제시설의 연료로서 사용이 가능하기 때문에 전도유망한 신재생 에너지원 가운데 하나로 상당한 관심을 불러일으키고 있다. 바이오오일을 석유정제시설에 공급하기 위해서는 전처리 과정으로 안정화 공정이 필요하며, 이를 위한 방법 가운데 현재로서는 촉매 접촉 분해법이 잠재성이 가장 높은 것으로 인식되고 있다. 본 총설에서는 촉매 접촉 분해법을 활용한 바이오오일 개질에 관한 최근 연구 동향을 적용된 촉매의 성능과 개질 방법을 중심으로 소개하고자 한다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2020

The bio-oil produced from the fast pyrolysis of lignocellulosic biomass contains a high amount of oxygenates, causing variation in the properties of bio-oil, such as instability, high acidity, and low heating value, reducing the quality of the bio-oil. Consequently, an upgrading process should be recommended ensuring that these bio-oils are widely used as fuel sources. Catalytic fast pyrolysis has attracted a great deal of attention as a promising method for producing upgraded bio-oil from biomass feedstock. In this study, the fast pyrolysis of tulip tree was performed in a bubbling fluidized-bed reactor under different reaction temperatures, with and without catalysts, to investigate the effects of pyrolysis temperature and catalysts on product yield and bio-oil quality. The system used silica sand, ferric oxides (Fe₂O₃ and Fe₃O₄), and H-ZSM-5 as the fluidized-bed material and nitrogen as the fluidizing medium. The liquid yield reached the highest value of 49.96 wt% at 450 ℃, using Fe₂O₃ catalyst, compared to 48.45 wt% for H-ZSM-5, 47.57 wt% for Fe₃O₄ and 49.03 wt% with sand. Catalysts rejected oxygen mostly as water and produced a lower amount of CO and CO₂, but a higher amount of H₂ and hydrocarbon gases. The catalytic fast pyrolysis showed a high ratio of H₂/CO than sand as a bed material.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.168-176
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• 2019

Spent coffee is one of biomass sources to be converted into bio-oil. However, the bio-oil should be further upgraded to achieve a higher quality bio-oil because of its high oxygen content. Deoxygenation under hydrotreating using different catalysts (catalytic hydrodeoxygenation; HDO) is considered as one of the promising methods for upgrading bio-oil from pyrolysis by removal of O-containing groups. In this study, the HDO of spent coffee bio-oil, which was collected from fast pyrolysis of spent coffee ($460^{\circ}C$, $2.0{\times}U_{mf}$), was carried out in an autoclave. The product yields were 72.16 ~ 96.76 wt% of bio-oil, 0 ~ 18.59 wt% of char, and 3.24 ~ 9.25 wt% of gas obtained in 30 min at temperatures between $250^{\circ}C$ and $350^{\circ}C$ and pressure in the range of 3 to 9 bar. The highest yield of bio-oil of 97.13% was achieved at $250^{\circ}C$ and 3 bar, with high selectivity of D-Allose. The carbon number distribution of the bio-oil was analyzed based on the concept of simulated distillation. The $C_{12}{\sim}C_{14}$ fraction increased from 22.98 wt% to 27.30 wt%, whereas the $C_{19}{\sim}C_{26}$ fraction decreased from 24.74 wt% to 17.18 wt% with increasing reaction time. Bio-oil yields were slightly decreased when the HZSM-5 catalyst and dolomite were used. The selectivity of CO was increased at the HZSM-5 catalyst and decreased at the dolomite.

• 공업화학
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• 제19권6호
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• pp.592-599
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• 2008

오일샌드는 원유성분이 함유되어 있는 모래로 종전에는 높은 생산비용으로 인해 큰 관심을 끌지 못했지만, 최근 고유가 시대를 맞아 새로운 대체원유로서 세계적으로 주목받고 있다. 특히 오일샌드로부터 추출한 역청을 개질(upgrading)하여 합성원유를 만드는 기술을 통해 그 가치 및 활용가능성을 더욱 넓힐 수 있다. 본 연구에서는 개질 기술이 출원되기 시작한 1969년부터 2006년까지 미국, 캐나다, 일본, 유럽, 한국의 213건의 특허를 수집하여 특허출원 동향 분석을 수행하였다. 개질 기술은 수소화 분해 기술, 코킹 기술, 열분해 기술, 아스팔텐 제거 기술, 초임계 기술, 생물학적 기술, 수소화 처리 기술, 가스화 기술 및 기타 기술의 9가지 세부기술로 나누어 정리하였다. 오일샌드로부터 합성원유 생산기술 중 개질 기술은 1970년대 이후 특허 출원 건수가 증가하다가 1980년대 초반에 가장 많은 특허를 출원하였고, 최근 들어 다시 서서히 증가하는 경향을 보이고 있다. 다른 나라에 비해 오일샌드 관련 기술력이 취약한 한국도 자원 자주개발율을 높이기 위해 오일샌드 생산 및 활용기술, 특히 축적된 석유정제 기술력에 기반한 개질 기술 개발이 필요한 상황이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권7호
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• pp.1951-1955
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• 2014

Catalytic pyrolysis of Geodae-Uksae 1, a kind of miscanthus found in Korea, was carried out over mesoporous MCM-48 catalysts. For rapid product analysis and catalyst evaluation, pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry was used. X-ray diffraction, nitrogen sorption, pyridine adsorbed Fourier transform infrared, and NH3 temperature programmed desorption were utilized to analyze the properties of the catalysts. Compared to non-catalytic reaction, catalytic upgrading over mesoporous Al-MCM-48 catalysts produced a higher-quality bio-oil with a high stability and low oxygen content. Al-MCM-48 exhibited higher deoxygenation ability than Si-MCM-48 due to its higher acidity.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.731-743
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• 2018

바이오항공유 제조 공정 내 수첨업그레이딩 공정의 운전조건 선정은 반응물로부터 얻고자 하는 주생성물인 탄화수소 화합물에 대하여 바이오항공유로서 원하는 탄소수 분포의 물성을 갖도록 하기위한 중요한 인자이다. 본 연구에서는 식물성 오일 유래 노말 파라핀계 탄화수소 화합물에 대한 수첨 업그레이딩 반응이 0.5 wt.% Pt/Zeolite 촉매 하에서 수행되었으며, 이를 통해 크래킹 반응과 이성질화 반응이 동반됨으로써 바이오항공유로서 물성을 갖는 탄소수 분포인 $C_8-C_{16}$에 해당하는 노말 파라핀계와 이소 파라핀계가 혼합된 탄화수소류 화합물이 제조되었다. 반응온도, 반응압력, 반응물 몰비와 공간속도를 변화하여 얻어진 생성물의 수율 및 조성을 분석하였다. 상기 공정 조건에 대한 정보는 수첨 업그레이딩 반응특성의 이해뿐 아니라 향후 증류를 통한 바이오항공유 제조에 도움을 줄 수 있다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.865-875
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• 2018

식물성 오일을 이용한 바이오 항공유의 제조공정에서 탈산소 반응의 적절한 운전조건 선정을 통한 생성물 물성 최적화는 최대의 바이오항공유 수율을 얻기 위해 필수적인 요소이다. 이에 따라 팜유의 탈산소화 반응이 1 wt.% $Pt/Al_2O_3$촉매가 장입된 내경이 1인치인 고정층 반응기에서 수행되었다. 업그레이딩 공정을 통하여 수송 연료로 활용될 수 있는 액체 생성물(organic liquid product)은 가스크로마토그래피 방법으로 그 조성을 분석하였다. 피드 내의 팜유/수소 비율과 수소 압력은 탈카르복실레이션과 수첨탈산소 반응에 영향을 주어 생성물의 조성 변화를 초래하였다. 반응 온도가 증가함에 따라 탈산소 생성물의 연속적 크래킹 반응이 촉진되어 $C_5{\sim}C_{14}$영역의 생성물 조성이 증가하였다. 본 연구의 결과는 팜유의 탈산소화 반응 특성의 이해 뿐 아니라 연속 공정인 수첨 업그레이딩 공정을 통한 바이오 항공유의 제조에 도움을 줄 수 있다.

• Environmental Engineering Research
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• 제22권1호
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• pp.19-30
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• 2017

Direct catalysis of vapors from vacuum pyrolysis of biomass was performed on MCM-41 to investigate the effects of operating parameters including catalyzing temperature, catalyzing bed height and system pressure on the organic yields. Optimization of organic phase yield was further conducted by employing response surface methodology. The statistical analysis showed that operating parameters have significant effects on the organic phase yield. The organic phase yield first increases and then decreases as catalyzing temperature and catalyzing bed height increase, and decreases as system pressure increases. The optimal conditions for the maximum organic phase yield were obtained at catalyzing temperature of $502.7^{\circ}C$, catalyzing bed height of 2.74 cm and system pressure of 6.83 kPa, the organic phase yield amounts to 15.84% which is quite close to the predicted value 16.19%. The H/C, O/C molar ratios (dry basis), density, pH value, kinematic viscosity and high heat value of the organic phase obtained at optimal conditions were 1.287, 0.174, $0.98g/cm^3$, 5.12, $5.87mm^2/s$ and 33.08 MJ/kg, respectively. Organic product compositions were examined using gas chromatography/mass spectrometry and the analysis showed that the content of oxygenated aromatics in organic phase had decreased and hydrocarbons had increased, and the hydrocarbons in organic phase were mainly aliphatic hydrocarbons. Besides, thermo-gravimetric analysis of the MCM-41 zeolite was conducted within air atmosphere and the results showed that when the catalyst continuously works over 100 min, the index of physicochemical properties of bio-oil decreases gradually from 1.15 to 0.45, suggesting that the refined bio-oil significantly deteriorates. Meanwhile, the coke deposition of catalyst increases from 4.97% to 14.81%, which suggests that the catalytic activity significantly decreases till the catalyst completely looses its activity.