JO, HANJOO;JUNG, MIN-JUNG;LEE, HYUNG-IK;LEE, YOUNG-SEAK
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.27
no.4
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pp.421-430
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2016
To prepare mesophase pitches through low energy process, pyrolysis fuel oil with $AlCl_3$ has been modified using two-step heat treatment which is heat-treated at $330^{\circ}C$ for 3~5 h after pre-treatment at $250^{\circ}C$. The result of polarized optical microscope observation, mesophase is not observed in pitches carried out only pre-heat treatment. While mesophase content is significantly increased from 9% to 100% according to increasing secondary heat treatment time from 3 h to 5 h. Synthesizing of the mesophase pitch at low temperature of $330^{\circ}C$ is attributed to decrease of viscosity of the pitches carried out first heat treatment with $AlCl_3$. The result of Fourier-transform infrared spectroscopic analysis, it is expected that aromatization of aliphatic compounds is dominant at early secondary heat treatment, on the other hand, polycondensation reaction becomes dominant as secondary heat treatment time increases. Aromaticity and stacking height of the pitches secondary heat treated for 5 hours are more increased about 25% and 107%, respectively, than that of pitches carried out only first heat treatment.
Compared to other waste, waste tire has much discharge quantity and calorie. When we use waste heat from waste tire, it can be definitely better substitute energy than coal and anthracite in high oil price age. To use as a basic data for providing low cost and highly effective heating system, following conclusion was founded. Annual waste tire production was 19,596 million in 1999, Recycling ratio was almost 55% and more than 8.78 million was stored. Waste tire has lower than 1.5% sulfur contain ratio which is resource of an pollution, So it is a waste fuel which can be combustion based on current exhaust standard value without any extra SOx exclusion materials. Waste tire has 9,256Kcal/kg calorific value and it is higher than waste rubber, waste rubber, waste energy as same as B-C oil. When primary and second air quantity was 1.6, 8.0 Nm$^3$/min, dry gas production time was 270min and total combustion time was 360 min. In the SOx, NOx, HC of air pollution material density were lower than exhaust standard value at the back of cyclone and dusty than exhaust standard value without dust collector.
The experimental kinetics was analyzed for commercial rubbers such as NR, IR, BR, SBR 1500, and SBR 1700. Kinetic analysis for the commercial rubbers was performed using a thermogravimetric method, which the activation energies of NR obtained by Kissinger, Friedman, ana Ozawa's method were 195.0, 198.3, and 186.3 kJ/mol, respectively. whereas that of SBR 1500 were 246.4, 247.5, and 254.8 kJ/mol, respectively. It was shown that the yield of pyrolytic oil was generally increased with increasing the final temperature. Considering the effect of heating rate. it was found that the yield of pyrolytic oil was not consistent for each sample. The number average molecular weight of pyrolitic oil of SBR 1500 was in the range of 740-2486. The calorific value of SBR 1500 was 39-40 kJ/g, and it might be a considerable energy potential although it was lower than the conventional fuel such as kerosene, diesel, light fuel, and heavy fuel.
Ki-Duk Kim;Eun Hee Kwon;Kwang Ho Kim;Suk Hyun Lim;Hai Hung Pham;Kang Seok Go;Sang Goo Jeon;Nam Sun Nho
Applied Chemistry for Engineering
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v.34
no.2
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pp.126-130
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2023
In response to environmental demands, pyrolysis is one of the practical methods for obtaining reusable oils from waste plastics. However, the waste plastic pyrolysis oils (WPPO) are consumed as low-grade fuel oil due to their impurities. Thus, this study focused on the upgrading method to obtain naphtha catalytic cracking feedstocks from WPPO by the hydroprocessing, including hydrotreating and hydrocracking reaction. Especially, various transition metal sulfides supported catalysts were investigated as hydrotreating and hydrocracking catalysts. The catalytic performance was evaluated with a 250 ml-batch reactor at 370~400 ℃ and 6.0 MPa H2. Sulfur-, nitrogen-, and chlorine-compounds in WPPO were well eliminated with nickel-molybdenum/alumina catalysts. The NiMo/ZSM-5 catalyst has the highest naphtha yield.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.35
no.4
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pp.975-984
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2018
Fast pyrolysis bio-oil has unfavorable properties that restrict its use in many applications. Among the main issues are high acidity, instability, and water and oxygen content, which give rise to corrosiveness, polymerization during storage, and a low heating value. Esterification and azeotropic water removal can improve all of these properties. A 500 g of Quercus mongollica which grounded 0.8~1.4 mm was processed into bio-oil via fast pyrolysis for 2 seconds at $550^{\circ}C$. The esterification consists of treating pyrolysis oil with a high boiling alcohol like n-butanol at $70^{\circ}C$ under reduced pressure (100 hPa). All products are analyzed for water mass fraction, viscosity, higher heating value, pH, FT-IR and GC/MS. The water mass fraction can be reduced by 91.4 % (from 31.5 % to below 2.7 %), the viscosity by 65.8 % (from 36.5 to 12.5 cP) and the higher heating value can be increased by 96.8 % (from 3,918 to 7,712 kcal/kg), the pH by 1.3 (from 2.7 to 4.0). FT-IR and GC/MS analysis indicated that labile acids, aldehydes, ketones and lower alcohols were transformed to stable target products. Using this approach, the water content of the pyrolysis oil is reduced significantly. These improvements should allow the utilization of upgraded pyrolysis liquids in standard boilers and as fuel in CHP (Combined heat and power) plants.
Effects of various types of zeolite on the catalytic performance of hydrodeoxygenation (HDO) of bio-oil obtained from waste larch wood pyrolysis were investigated herein. Bifunctional catalysts were prepared via wet impregnation. The catalysts were characterized through XRD, BET, and SEM. Experimental results demonstrated that HDO enhanced the fuel properties of waste wood bio-oil, such as higher heating values (HHV) (20.4-28.3 MJ/kg) than bio-oil (13.7 MJ/kg). Water content (from 19.3 in bio-oil to 3.1-16.6 wt% in heavy oils), the total acid number (from 150 in bio-oil to 28-77 mg KOH/g oil in heavy oils), and viscosity (from 103 in bio-oil to $40-69mm^2/s$ in heavy oils) also improved post HDO. In our experiments, depending on the zeolite support, NiFe/HBeta exhibited a high Si/Al ratio of 38 with a high specific surface area ($545.1m^2/g$), and, based on the yield of heavy oil (18.3-18.9 wt%) and HHV (22.4-25.2 MJ/kg), its performance was not significantly affected by temperature and solvent concentration variations. In contrast, NiFe/zeolite Y, which had a low Si/Al ratio of 5.2, exhibited the highest improved quality for heavy oil at high temperature, with an HHV of 28.3 MJ/kg at $350^{\circ}C$ with 25 wt% of solvent.
Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.
Hemp is known as one of the most productive and useful plants, which grows quickly in a moderate climate with only moderate water and fertilizer. Traditionally in Korea, hemp bast is used to natural fibres, and remaining such as stem and root is treated as waste. Those of hemp by-products can be transformed to bio fuel such as bio-oil and activated carbon. To understand pyrolysis characteristics, thermogravimetric analysis were carried out in TGA, in which hemp by-products were mostly decomposed at the temperature range of $270{\sim}370^{\circ}C$. The corresponding kinetic parameters including activation energy and pre-exponential factor were determined by differential method over the degree of conversions. The values of activation energies for pyrolysis were increased as the conversion increased from 10 to 90%.
Choi, Sang Kyu;Choi, Yeon Seok;Kim, Seock Joon;Han, So Young
Applied Chemistry for Engineering
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v.27
no.6
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pp.646-652
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2016
Biomass is regarded as one of the promising energy sources to deal with the depletion of fossil fuels and the global warming issue. Biocrude-oil can be produced through the fast pyrolysis of biomass feedstocks such as wood, crops, agricultural and forestry residues. It has significantly higher viscosity than that of conventional petroleum fuel and contains solid residues, which can lower the spray and atomization characteristics when applied to the burner. In addition, biocrude-oil consists of hundreds of chemical species derived from cellulose, hemicellulose and lignin, and evaporation characteristics of the biocrude-oil droplet are distinct from the conventional fuels. In the present study, a numerical study was performed to investigate the evaporation characteristics of biocrude-oil droplet using a simplified composition of the model biocrude-oil which consists of acetic acid, levoglucosan, phenol, and water. The evaporation characteristics of droplets were compared at various surrounding air temperatures, initial droplet diameters, and ethanol mixing ratios. The evaporation time becomes shorter with increasing air temperature, and it is much sensitive to the air temperature particularly in low temperature ranges. It was also found that the biocrude-oil droplet evaporates faster in cases of the smaller initial droplet diameter and larger ethanol mixing ratio.
Pitch precursors were synthesized from coal tar(CT) and pyrolysis fuel oil(PFO, petroleum residue oil) at relatively low temperature of $250^{\circ}$, in the presence of horontrifluorideidiethyletherate complex(BFDE) as a catalyst and nitrobenzene(NB) as a co-catalyst. The softening point, nitrogen content and carbon yield increased with an increase of concentration of NB. The pitch precursors with good spinnability were prepared by removing the volatile components through $N_2$ blowing. The precursor pitches were spun through a circular nozzle, stabilized at $310^{\circ}$ and finally carbonized at $1000^{\circ}$. The optically anisotropic structure formed at the absence of NB was changed into isotropic structure, showing a decrease in size of the flow domain. The hollow carbon fiber could be prepared in the process of stabilization. The results proposed that the morphology of carbon materials could be controlled by changing the concentration of catalyst and/or co-catalyst and/or stabilization condition that affect on the mobility of molecules during carbonization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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