• 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.

• 공업화학
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• 제29권2호
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• pp.248-251
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• 2018

고정층 반응기와 파이롤라이저-가스크로마토그래피/질량분석기를 이용하여 커피 잔류물이 함유된 폐종이컵의 열분해 및 촉매 열분해를 진행하였다. 커피 잔류물이 함유된 종이컵의 무촉매 열분해에서는 많은 양의 오일이 가스 및 촤와 함께 형성되었다. HZSM-5와 HY 촉매의 사용에 따른 추가적인 분해 반응에 의해 오일의 양은 줄고 가스의 양은 증가하였다. HZSM-5와 HY의 산촉매 특성 때문에 커피 잔류물이 함유된 종이컵의 촉매 파이롤라이저-가스크로마토그래피/질량분석기 분석은 생성오일 중 방향족 화합물의 선택도를 증가시켰다. HY보다 강한 산세기와 중간 기공을 가진 HZSM-5의 특성으로 인해, HZSM-5상에서 커피 잔류물이 함유된 종이컵을 촉매 열분해한 경우 HY를 사용한 경우보다 휠씬 더 많은 양의 방향족 화합물이 생성되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.382-386
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• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 벤치 규모 급속 열분해 장치와 제올라이트 촉매를 이용하여 볏짚으로부터 바이오 오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 제올라이트 촉매의 첨가에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 바이오 오일의 화학적 구성을 알아보기 위한 것이다. 볏짚의 촉매 열분해 결과 무촉매 열분해에 비해 기체, char 성분은 증가하고 액체 성분은 감소하였다. 또한, 오일 중 수분이 탈산소의 영향으로 증대된 결과를 가져왔다. 촉매 열분해의 경우 오일 성분 중의 aromatics 성분이 증대되었고 발열량이 증가하였다.

• 신재생에너지
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• 제5권4호
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• pp.52-58
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• 2009

Upgrading of pyrolysis wax oil using HZSM-5 catalyst has been conducted in a continuous fixed bed reactor at $450^{\circ}C$, 1hour, LHSV 3.5/h. The catalytic degradation was studied with a function of catalyst amount and reaction temperature. The raw pyrolysis wax oil shows relatively high boiling point distribution ranging from around $300^{\circ}C$ to $550^{\circ}C$, which has considerably higher boiling point distribution than that of commercial diesel. The catalytic degradation using HZSM-5 catalyst shows the high conversion of pyrolysis wax oil to light hydrocarbons. The liquid product obtained shows high gasoline range fraction as around 90% fraction and considerably high aromatic fraction in liquid product. Here, the experimental variable such as catalyst amount and reaction temperature was influenced on the product distribution.

• Environmental Engineering Research
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• 제9권1호
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• pp.31-37
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• 2004

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.173-175
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• 2003

At the low temperature of $950^{\circ}C$ the $\mu\textrm{m}$-sized whisker growth during the catalytic CVD of pyrolytic carbon from methane with $H_2$- and Ar-gas on quartz substrate with NiO powder was found in this work. In the preliminary study it was observed from pure methane pyrolysis without catalyst at the high temperature $1500~1700^{\circ}C$. If the growth whisker should be stopped at initial stage, about 20 min. of the methane pyrolysis, it would be nanosized whisker growth. The screw growth mechanism and unique mechanical properties of whisker for composites were also recognized. If the pyrolysis would be continued, we could found also spiral growth of whistlers with diameter of about 1, 5 mm. The large length of whisker was about 10 cm in 20 minute.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.407-414
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• 2016

고정층 반응기를 이용하여 제올라이트(HZSM-5, HBeta, HY) 상에서 국내 수종 굴참나무의 간접 촉매 열분해를 수행하였다. 고품질 바이오오일 생산 최적 조건을 도출하기 위해 시료와 촉매의 비율과 반응 온도의 영향 또한 고찰하였다. 세 종의 촉매 중에서 HZSM-5가 적절한 기공크기와 강한 산도로 인해 가장 높은 방향족 화합물 형성능을 나타내었다. HY와 HBeta 또한 촉매능을 가졌으나, 큰 기공크기로 인해 많은 양의 코크가 형성되었다. HZSM-5 상에서 참나무의 촉매 열분해를 통해 방향족 화합물의 수율을 극대화하기 위해서는 낮은 시료/촉매비와 높은 반응 온도가 요구됨을 확인하였다.

• Carbon letters
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• 제6권2호
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• pp.101-105
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• 2005

Like bamboo-sprouts after rains, numerous sub${\mu}m$-sized pyrocarbon whiskers growth on the Mullite ($3Al_2O_3{\cdot}2H_2O$) substrate could be observed through a looking glass during methane pyrolysis at the temperature of $1050^{\circ}C$ in this study. If the surface of substrate would be scrubbed strongly with iron metals, then finely sticked iron particles were more effective catalytic for nm-sized whisker growth. Numerous fine flakes of pyrolytic carbon were hanging by invisible nm-whiskers as like as small spiders hanging by a spiderweb. This is the identification of nm-sized whisker growth. Therefore if the pyrolysis would be stopped at the initial stage of the whisker growth, the primary lengthening growth was nm-sized whisker. So could we vary arbitrarily sizes of whisker from nm- to ${\mu}m$-sizes. But ${\mu}m$- and nm-whiskers grown with the different growth mechanism; the former was straight and the latter has twigs, The lengthening growth of whisker was depended on the flow pattern pyrolysis species on the active sites of substrate and on the growth duration. We could obtained straight whisker length of 10~20 ${\mu}m$/min during the primary growth and laboratory spiral whisker of 30~40 ${\mu}m$-diameter/hr during the secondary growth.

• 에너지공학
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• 제2권2호
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• pp.208-214
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• 1993

직접 연소시 다량의 공해물질이 배출되는 유연탄을 가공하여 산업용 및 도시가스로 활용이 가능한 고열량 가스(발열량 : 7000 kca1/N㎥)를 생산하기 위한 유연탄 가공 기술개발 연구의 일환으로 고정층 유연탄 이단 열분해 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 코우크스 촉매를 사용하여 열분해온도를 468, 516, 5$65^{\circ}C$, 촉매분해온도를 700, 750, 800, 85$0^{\circ}C$로 변화시키면서 이단열분해 조건이 생성물의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 동진탄에 대하여 코우크스 촉매를 사용하여 이단 열분해 실험을 수행한 결과 촉매에 퇴적되는 탄소량은 생성 tar의 5% 이하였으며, 전체 석탄에너지중 15% 정도가 고열량 가스로 회수되는 것을 확인하였다. Tar 중에 포함된 oil성분의 양은 이단 열분해의 경우가 저온 열분해에서 보다 많이 생성되었으며, 열분해온도가 5$65^{\circ}C$ 인 경우 생성된 tar는 516$^{\circ}C$에서 생성된 tar보다 이단 열분해의 경우 촉매 분해가 잘 되지 않았다. 생성가스의 분석 견과는 촉매분해온도가 80$0^{\circ}C$ 이상이면 에틸렌의 분해속도가 급격히 증가하므로 80$0^{\circ}C$ 이하로 유지하는 것이 적절함을 보여준다.

• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.185-192
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• 2023

본 연구는 '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템' 개발 목적으로 열분해 실험을 진행하기 전, 공정 모사용 기본 데이터 확보를 위해 수행되었다. 폐플라스틱 대체 물질로 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)을 열분해 시료로 사용하였으며, 본 시스템에서 열전달 매체로 활용되는 유동사(이하 sand)를 사용하였다. 촉매 열분해 실험을 수행하기 위해 Mn계 물질(이하 Mn)을 촉매로 선택하였으며, sand에 담지하여 촉매 열분해 실험을 수행하였다. 열중량 분석기(Thermogravimetric analyzer, TGA)를 이용하여 PP의 기본 물성을 분석하였고, 질소 분위기 600℃ 조건에서 촉매 열분해를 통해 액상 오일을 생성하였다. 생성된 액상 오일은 GC/MS 분석을 통해 탄소 수 분포를 확인하였다. 본 연구에서는 Mn 담지 유무와 함량 변화에 따른 액상 오일 수율과 오일 내 탄화수소 분포에 미치는 영향을 조사하였다. Mn/sand를 이용하면 sand를 단독으로 활용한 열분해와 비교하여 잔여물이 감소하고 오일 수율이 증가하였다. 또한 Mn 함량 증가에 따라 액상 오일 내 C₆~C₉ 범위 휘발유 비율이 점차 증가하였으며, 오일 내 C₁₀보다 탄소 수가 큰 경유 및 heavy 오일 분포가 감소하는 것으로 확인되었다. 종합하면, Mn을 촉매로 활용하고 함량 변화를 통해 액상 오일 회수량을 증가시키고 생성물 내 휘발유 비율을 증가시킬 수 있을 것으로 판단하였다.