KR20180066564A - Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system - Google Patents

Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system Download PDF

Info

Publication number
KR20180066564A
KR20180066564A KR1020160167557A KR20160167557A KR20180066564A KR 20180066564 A KR20180066564 A KR 20180066564A KR 1020160167557 A KR1020160167557 A KR 1020160167557A KR 20160167557 A KR20160167557 A KR 20160167557A KR 20180066564 A KR20180066564 A KR 20180066564A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biomass
solvent
polar solvent
group
unsubstituted
Prior art date
Application number
KR1020160167557A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102087348B1 (en
Inventor
이홍식
조진구
김용진
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020160167557A priority Critical patent/KR102087348B1/en
Publication of KR20180066564A publication Critical patent/KR20180066564A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102087348B1 publication Critical patent/KR102087348B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/04Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0403Solvent extraction of solutions which are liquid with a supercritical fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1011Biomass
    • C10G2300/1014Biomass of vegetal origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4006Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4012Pressure

Abstract

The present invention provides a method for decomposing a biomass, which comprises the steps of: (a) preparing a mixture including a polar solvent including water, a non-polar solvent, and a biomass; (b) preparing a biomass decomposition product by performing a solvent pyrolysis reaction on the mixture under subcritical or supercritical conditions; (c) separating a lower layer including a polar solvent dissolution component and a polar solvent in the biomass decomposition product and an upper layer including a non-polar solvent dissolution component and a non-polar solvent in the biomass decomposition product by lowering temperature after the solvent pyrolysis reaction; (d) separating the upper layer from the separated upper layer and lower layer; and (e) separating the non-polar solvent dissolution component from the non-polar solvent in the separated upper layer.

Description

2상 반응계의 용매열분해반응을 이용한 바이오매스의 분해방법{METHOD OF BIOMASS DECOPOSITION USING SOLVOTHERMOLYSIS OF 2 PHASE REACTION SYSTEM}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biodegradable biomass solution,

본 발명은 바이오매스의 분해방법에 관한 것으로서, 상세하게는 2상 반응계의 용매열분해반응을 이용한 바이오매스의 분해방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biomass decomposition method, and more particularly, to a biomass decomposition method using a solvent pyrolysis reaction of a two-phase reaction system.

최근 화석연료가 고갈되어 감에 따라 대체에너지의 필요성이 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라, 에너지로의 전환이 가능한 바이오매스, 특히, 목질계 바이오매스가 중요한 자원으로 부각되고 있다. 지구 상 바이오매스 중 대부분의 양을 차지하는 목질계 바이오매스는 유용한 자원이다. 상기 목질계 바이오매스는 당화와 발효의 과정을 거쳐 바이오 에탄올 등의 연료와 화학적 유도체 등의 유용한 물질을 생산하는 동시에 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다는 측면에서 석유를 대체할 수 있을 것으로 예상된다. '세계 바이오 연료 전망(2007)'에 따르면, 조사 대상국 50개국 중 40개국에서 바이오연료 촉진 정책이 채택되었으며, 27개국은 바이오연료 도입에 관한 법안이 입법되었다. 나무는 바이오 오일을 생산하는데 적합한 자원이다. 상기 나무는 식량자원이 아니기 때문에 많은 나라에서 바이오매스를 생산하는데 유용하게 사용할 수 있다.As fossil fuels have recently become depleted, the need for alternative energy continues to increase. As a result, biomass capable of conversion to energy, particularly woody biomass, has emerged as an important resource. Woody biomass, which accounts for most of the global biomass, is a useful resource. The woody biomass is expected to replace petroleum because it can produce useful materials such as bioethanol and chemical derivatives through saccharification and fermentation, while reducing carbon dioxide emissions. According to the World Biofuels Outlook (2007), biofuels promotion policies were adopted in 40 out of the 50 countries surveyed, and 27 countries introduced legislation on biofuel adoption. Trees are a good resource for producing bio-oils. Because the tree is not a food resource, it can be used to produce biomass in many countries.

바이오매스를 지속적으로 사용하는데 있어 가장 큰 장애는 리그노셀룰로오즈이다. 상기 리그노셀룰로오즈는 셀룰로오즈 및 리그닌이 매우 강한 결합을 가지는 천연고분자이기 때문에 가치 있는 액상 연료로 전환시키기 어렵다(Bioresource Technology 100 (2009) 6496-6504). 특히 리그닌의 경우 방향족 구조로 이루어져있어 석유화학 기반 방향족 화학원료를 대체할 수 있는 가능성을 지닌 자원이지만, 복잡한 화학구조를 지니고 있어 기존의 방법으로는 효율적인 분해 및 분리가 어렵다. The biggest barrier to continued use of biomass is lignocellulose. The lignocellulose is difficult to convert to a valuable liquid fuel because cellulose and lignin are natural polymers with very strong bonds (Bioresource Technology 100 (2009) 6496-6504). In particular, lignin is an aromatic structure, which has the potential to replace petrochemical-based aromatic chemical raw materials. However, since it has a complicated chemical structure, it is difficult to efficiently decompose and separate by conventional methods.

최근 직접적인 열화학 공정이 간접적인 방법과 비교하여 단순하고 적은 에너지 소모를 가지므로 흥미를 끌고 있다. 직접적인 열화학 방법은 빠른 열분해, 높은 압력 액화 및 초임계 유체에서의 액화를 특징으로 한다(Energy & Fuels 2006, 20, 848-889 // Characterization of Bio-oils Produced from Fast Pyrolysis of Corn Stalks in an Auger Reactor). 초임계 및 아임계조건의 용매를 이용하는 바이오매스 액화공정은 용매의 확산성으로 인한 반응효율 증가 및 자체수소공여로 인한 탈산소반응 수율 증가 등의 장점을 지니고 있는 것으로 보고되고 있다. 특히 물이나 알코올이 용매로 주로 이용되는데, 이들 물질은 상대적으로 저렴하면서 독성이 낮은 한편 초임계조건에서 비극성으로 변화하여 유기물과의 친화력이 높아지는 부가적인 효과를 지니고 있다.Recently, direct thermochemical processes have attracted interest because they have simple and low energy consumption compared with indirect methods. Direct thermochemical methods are characterized by rapid pyrolysis, high pressure liquefaction and liquefaction in supercritical fluids (Energy & Fuels 2006, 20, 848-889 // Characterization of Bio-oils Produced from Fast Pyrolysis of Corn Stalks in an Auger Reactor ). Biomass liquefaction processes using supercritical and subcritical solvents have been reported to have advantages such as increased reaction efficiency due to diffusivity of solvent and increased yield of deoxygenation reaction due to self-hydrogen donation. Particularly, water or alcohol is mainly used as a solvent. These substances are relatively inexpensive, have low toxicity, and change into nonpolar state under supercritical conditions and have an additional effect of increasing affinity with organic matter.

상온 상압 상태의 물과 알코올은 강한 극성을 지닌 용매이지만 일정 수준 이상의 온도 및 압력에서는 극성이 낮아져 유기물과의 친화력이 높아진다. 이들을 용매로 이용한 용매열분해 반응에서는 이러한 특성을 이용하여 효과적인 분해 반응을 진행할 수 있으나, 반응 종료 후 냉각 과정에서 극성이 다시 증가함에 따라 반응 산물의 석출이 발생하고 이 과정에서 재응집 등의 부반응이 발생하여 수율이 낮아지는 문제가 존재한다.Water and alcohol at room temperature and normal pressure are strongly polar solvents, but at higher temperatures and pressures than a certain level, the polarity is lowered and the affinity with organic matter increases. In the solvent pyrolysis reaction using these solvents, it is possible to carry out the effective decomposition reaction by using these characteristics. However, as the polarity increases again in the cooling process after completion of the reaction, precipitation of the reaction product occurs and a side reaction such as re- There is a problem that the yield is lowered.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 바이오매스 분해반응에서 분해산물인 유기화합물의 수율을 기존 용매열분해 기술보다 증대시킬 수 있는 바이오매스 분해방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a biomass decomposition method capable of increasing the yield of organic compounds as decomposition products in the biomass decomposition reaction, compared with the conventional solvent pyrolysis technique.

본 발명의 다른 목적은 물보다 비점이 낮은 비극성 유기용매를 이용함으로써 최종 생성물과 용매를 분리하는 증류 공정에 드는 에너지를 절감할 수 있는 바이오매스 분해방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biomass decomposing method which can reduce the energy of a distillation process for separating a final product and a solvent by using a nonpolar organic solvent having a lower boiling point than water.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 물을 포함하는 극성용매, 비극성 용매 및 바이오매스를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 아임계 또는 초임계 조건에서 용매열분해 반응시켜 바이오매스 분해 생성물을 제조하는 단계; (c) 상기 용매열분해 반응 후에 온도를 낮춰 상기 바이오매스 분해생성물 중 극성용매 용해성분 및 극성용매를 포함하는 하층과, 상기 바이오매스 분해 생성물 중 비극성용매 용해성분 및 비극성용매를 포함하는 상층으로 층분리시키는 단계; (d) 층분리된 상기 상층과 하층으로부터 상기 상층을 분리하는 단계; 및 (e) 분리된 상기 상층에서 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리하는 단계;를 포함하는 바이오매스의 분해방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a mixture comprising: (a) preparing a mixture comprising a polar solvent comprising water, a nonpolar solvent and biomass; (b) subjecting the mixture to solvent pyrolysis under subcritical or supercritical conditions to produce a biomass degradation product; (c) lowering the temperature after the solvent pyrolysis reaction to separate the biomass decomposition products into a lower layer containing a polar solvent dissolution component and a polar solvent, and a lower layer comprising a nonpolar solvent dissolution component and a nonpolar solvent in the biomass decomposition product ; (d) separating the upper layer from the upper and lower layers separated from each other; And (e) separating the non-polar solvent dissolution component from the non-polar solvent in the separated upper layer.

또한 상기 극성용매가 알코올을 추가로 포함하고, 상기 알코올이 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 직쇄형 알코올 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 분쇄형 알코올이고, 상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기 또는 C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기일 수 있다.Wherein the polar solvent further comprises an alcohol, wherein the alcohol is a substituted or unsubstituted straight-chain C1 to C10 alcohol or a substituted or unsubstituted C3 to C10 branched alcohol, C6 linear alkyl group or a C3 to C6 branched alkyl group.

또한 상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, n-부탄올, n-펜탄올 및 n-헥산올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The alcohol may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, n-pentanol and n-hexanol.

또한 상기 바이오매스는 셀룰로오즈, 리그노셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 및 리그닌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The biomass may be at least one selected from the group consisting of cellulose, lignocellulose, hemicellulose, and lignin.

또한 상기 비극성용매는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 직쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 분쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 알킬아릴, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 아릴알킬, 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C18의 시클로알킬아릴이고, The nonpolar solvent may also be a substituted or unsubstituted C5 to C14 linear alkyl, a substituted or unsubstituted C5 to C14 branched alkyl, a substituted or unsubstituted C5 to C14 cycloalkyl, a substituted or unsubstituted C7 to C14 cycloalkyl, C14 alkylaryl, substituted or unsubstituted C7-C14 arylalkyl, or substituted or unsubstituted C10-C18 cycloalkylaryl,

상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기, C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기, 또는 C6 내지 C10의 시클로알킬기일 수 있다.The group corresponding to the substitution may be a straight chain alkyl group of C1 to C6, a branched alkyl group of C3 to C6, or a cycloalkyl group of C6 to C10.

또한 상기 비극성 용매가 n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라린, 데칼린, 클로로포름 및 디클로로메탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The non-polar solvent may be selected from the group consisting of n-pentane, iso- pentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, cyclohexane, cycloheptane, n-decane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, tetralin, decalin, chloroform and dichloromethane.

또한 상기 용매열분해반응은 온도가 200℃ 내지 500℃이고, 압력이 4 내지 40MPa인 조건에서 수행될 수 있다.The solvent pyrolysis reaction may be carried out at a temperature of 200 to 500 ° C and a pressure of 4 to 40 MPa.

또한 상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 과이아콜(guaiacol), 알킬과이아콜, 유제놀(eugenol), 바닐린(vanillin), 시링골(syringol) 및 알킬시링골로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The non-polar solvent-soluble component of the biomass decomposition product may be at least one selected from the group consisting of guaiacol, alkyl diacol, eugenol, vanillin, syringol and alkyl syringol have.

또한 상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 푸르푸랄(furfural), 5-히드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethylfurfural) 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The non-polar solvent soluble fraction of the biomass decomposition product may be at least one selected from the group consisting of furfural, 5-hydroxymethylfurfural and derivatives thereof.

또한 단계 (e)가 증류에 의해 상기 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리할 수 있다.Also, step (e) can separate the nonpolar solvent soluble component from the nonpolar solvent by distillation.

또한 상기 비극성용매가 아임계 또는 초임계 조건에서 극성용매와 균일하게 혼합되고, 상온 및 상압 조건에서 극성용매로부터 분리될 수 있다.In addition, the nonpolar solvent can be uniformly mixed with the polar solvent under subcritical or supercritical conditions, and can be separated from the polar solvent under normal temperature and normal pressure conditions.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 바이오매스의 분해방법에 의해 생성된 비극성용매 용해성분인 유기화합물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic compound which is a non-polar solvent dissolution component produced by the decomposition method of the biomass.

본 발명에서는 용매열분해 반응 후 냉각 과정에서의 석출을 막기 위해 상온상압 조건에서도 유기 성분에 대한 충분한 용해력을 가지면서 물과 혼합되지 않는 비극성 유기용매를 도입하였다. 이를 통해 반응 조건에서는 물, 비극성용매가 단일상을 이루어 효율적인 분해 반응이 이루어지도록 하고, 냉각 과정에서는 2개의 상으로 분리되면서 분해산물이 비극성 층으로 즉시 추출될 수 있도록 하여 석출로 인한 부반응이 일어나지 않도록 하였다. In the present invention, a nonpolar organic solvent which has sufficient solubility to organic components and is not mixed with water is introduced at room temperature and normal pressure to prevent precipitation during the cooling process after the thermal decomposition reaction of the solvent. As a result, the water and the nonpolar solvent can be efficiently decomposed in the reaction condition, and in the cooling process, the decomposition products can be separated into two phases and the decomposition products can be immediately extracted into the nonpolar layer, Respectively.

본 발명을 통해 바이오매스의 용매열분해 반응에서 얻어지는 유기화합물의 수율을 기존 용매열분해 기술보다 증대시킬 수 있다. 또한 동시에 물보다 비점이 낮은 유기용매를 추출용매를 이용함으로써 최종 생성물과 용매를 분리하는 증류 공정에 드는 에너지를 절감할 수 있다.The present invention can increase the yield of organic compounds obtained by solvent pyrolysis of biomass over conventional solvent pyrolysis techniques. At the same time, by using an organic solvent having a lower boiling point than water, energy for a distillation process for separating a final product and a solvent can be reduced.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바이오매스의 분해반응에 의해 제조된 산물의 기체크로마토그램이다.
These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a gas chromatogram of the product prepared by the decomposition reaction of the biomass of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description does not limit the present invention to specific embodiments. In the following description of the present invention, detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be blurred .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다Furthermore, terms including an ordinal number such as the first, second, etc. to be used below can be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when an element is referred to as being "formed" or "laminated" on another element, it may be directly attached or laminated to the front surface or one surface of the other element, It will be appreciated that other components may be present in the < / RTI >

이하, 본 발명의 초임계반응추출법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the supercritical reaction extraction method of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

이하 본 발명의 바이오매스의 분해방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for decomposing biomass of the present invention will be described.

본 발명의 바이오매스의 분해방법은 (a) 물을 포함하는 극성용매, 비극성 용매 및 바이오매스를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 아임계 또는 초임계 조건에서 용매열분해 반응시켜 바이오매스 분해 생성물을 제조하는 단계; (c) 상기 용매열분해 반응 후에 온도를 낮춰 상기 바이오매스 분해생성물 중 극성용매 용해성분 및 극성용매를 포함하는 하층과, 상기 바이오매스 분해 생성물 중 비극성용매 용해성분 및 비극성용매를 포함하는 상층으로 층분리시키는 단계; (d) 층분리된 상기 상층과 하층으로부터 상기 상층을 분리하는 단계; 및 (e) 분리된 상기 상층에서 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리하는 단계;를 포함한다.The method of decomposing a biomass of the present invention comprises the steps of: (a) preparing a mixture comprising a polar solvent, water, a non-polar solvent and biomass comprising water; (b) subjecting the mixture to solvent pyrolysis under subcritical or supercritical conditions to produce a biomass degradation product; (c) lowering the temperature after the solvent pyrolysis reaction to separate the biomass decomposition products into a lower layer containing a polar solvent dissolution component and a polar solvent, and a lower layer comprising a nonpolar solvent dissolution component and a nonpolar solvent in the biomass decomposition product ; (d) separating the upper layer from the upper and lower layers separated from each other; And (e) separating the nonpolar solvent soluble component from the nonpolar solvent in the separated upper layer.

단계 (a): Step (a): 바이오매스를Biomass 포함하는 혼합물 제조 Manufacture of an inclusion mixture

물을 포함하는 극성용매, 비극성 용매 및 바이오매스를 포함하는 혼합물을 제조한다.A mixture comprising a polar solvent comprising water, a non-polar solvent and biomass is prepared.

상기 극성용매가 물을 포함하고, 추가로 극성용매를 포함할 수 있다.The polar solvent may include water, and may further include a polar solvent.

상기 알코올로서 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 직쇄형 알코올 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 분쇄형 알코올을 사용할 수 있고, 상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기 또는 C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기일 수 있다.Substituted or unsubstituted straight chain alcohols of C1 to C10 or substituted or unsubstituted C3 to C10 branched alcohols may be used as the alcohols, and the groups corresponding to the substituents may be straight chain alkyl groups of C1 to C6 or C3 to C6 Lt; / RTI >

또한 상기 알코올로서 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, n-부탄올, n-펜탄올 및 n-헥산올을 단독 또는 2종 이상 병행하여 사용할 수 있으며 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있다. As the alcohol, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, n-pentanol and n-hexanol may be used alone or in combination of two or more. Methanol or ethanol may be preferably used.

또한 상기 바이오매스로서 셀룰로오즈, 리그노셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 또는 리그닌을 단독 또는 2종 이상 병행하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 리그닌을 사용할 수 있다.As the biomass, cellulose, lignocellulose, hemicellulose or lignin may be used alone or in combination of two or more kinds, preferably lignin.

또한 상기 비극성용매로서 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 직쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 분쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 알킬아릴, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 아릴알킬, 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C18의 시클로알킬아릴을 사용할 수 있고, 여기서 상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기, C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기, 또는 C6 내지 C10의 시클로알킬기일 수 있다.Substituted or unsubstituted C5-C14 straight-chain alkyl, substituted or unsubstituted C5-C14 branched alkyl, substituted or unsubstituted C5-C14 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C7- C14 alkylaryl, substituted or unsubstituted C7-C14 arylalkyl, or substituted or unsubstituted C10-C18 cycloalkylaryl, wherein the group corresponding to the substitution is a straight-chain alkyl group having from 1 to 6 carbon atoms, A branched alkyl group of C3 to C6, or a C6 to C10 cycloalkyl group.

또한 상기 비극성 용매로서 n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라린, 데칼린, 클로로포름 및 디클로로메탄을 단독 또는 2 이상 병행하여 사용할 수 있으며 바람직하게는 n-헵탄 또는 톨루엔을 사용할 수 있다. As the non-polar solvent, it is possible to use n-pentane, iso- pentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, cyclohexane, cycloheptane, n-heptane, n-decane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, tetralin, decalin, chloroform and dichloromethane can be used singly or in combination of two or more and preferably n-heptane or toluene.

단계 (b): Step (b): 바이오매스Biomass 분해생성물 제조 Decomposition product preparation

상기 혼합물을 아임계 또는 초임계 조건에서 용매열분해 반응시켜 바이오매스 분해 생성물을 제조한다.The mixture is subjected to a solvent thermal decomposition reaction under subcritical or supercritical conditions to produce a biomass decomposition product.

또한 상기 용매열분해반응에서 온도를 200℃ 내지 500℃로 할 수 있다. 여기서온도가 200 미만이면 용매열분해 반응속도가 너무 낮아 바람직하지 않고, 500 초과이면 생성물의 과분해반응이 발생하여 바람직하지 않다.In addition, the temperature of the solvent pyrolysis reaction may be set to 200 to 500 ° C. If the temperature is less than 200, the reaction rate of the solvent pyrolysis is too low, and if it is more than 500, the product will undergo over-decomposition reaction, which is not preferable.

또한 상기 용매열분해반응에서 압력을 4 내지 40MPa로 할 수 있다. 여기서 압력이 4MPa 미만이면 반응용매가 충분히 액화되지 않아 반응 효율이 낮아지고, 40MPa 초과이면 반응설비 비용 및 누출위험도가 증가하여 좋지 않다.In the solvent pyrolysis reaction, the pressure may be 4 to 40 MPa. If the pressure is less than 4 MPa, the reaction solvent is not sufficiently liquefied to lower the reaction efficiency. If the pressure is more than 40 MPa, the cost of the reaction equipment and the risk of leakage are increased.

단계 (c): 하층과 상층으로 Step (c): In the lower layer and the upper layer 층분리Layer separation

상기 용매열분해 반응 후에 온도를 상온 및 상압으로 낮춰 상기 바이오매스 분해생성물 중 극성용매 용해성분 및 극성용매를 포함하는 하층과, 상기 바이오매스 분해 생성물 중 비극성용매 용해성분 및 비극성용매를 포함하는 상층으로 층분리시킨다.A lower layer containing a polar solvent dissolution component and a polar solvent in the biomass decomposition product by lowering the temperature to room temperature and normal pressure after the thermal decomposition reaction of the solvent and a lower layer comprising a nonpolar solvent dissolution component and a nonpolar solvent in the biomass decomposition product, .

여기서 상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 과이아콜(guaiacol), 알킬과이아콜, 유제놀(eugenol), 바닐린(vanillin), 시링골(syringol) 및 알킬시링골일 수 있다.Wherein the non-polar solvent soluble fraction of the biomass degradation product may be guaiacol, alkyl diacol, eugenol, vanillin, syringol and alkyl syringol.

여기서 상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 푸르푸랄(furfural), 5-히드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethylfurfural) 및 그 유도체일 수 있다.Wherein the non-polar solvent soluble fraction of the biomass degradation product may be furfural, 5-hydroxymethylfurfural and derivatives thereof.

단계 (d) 상층분리Step (d)

층분리된 상기 상층과 하층으로부터 상기 상층을 분리한다. 상기 하층을 반응기의 하부의 드레인 밸브를 열어 분리할 수 있다.The upper layer is separated from the upper and lower layers separated from each other. The lower layer may be opened by opening the drain valve at the lower portion of the reactor.

단계 (e): Step (e): 비극성용매Nonpolar solvent 용해성분 분리 Separation of dissolved components

분리된 상기 상층에서 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리할 수 있다. The non-polar solvent dissolution component can be separated from the non-polar solvent in the separated upper layer.

여기서 분리방법으로 증류에 의해 상기 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리할 수 있다.Wherein the nonpolar solvent dissolving component can be separated from the nonpolar solvent by distillation as a separation method.

여기서 아임계 또는 초임계 조건에서 극성용매와 균일하게 혼합될수 있고, 상온 및 상압 조건에서 극성용매로부터 분리될 수 는 비극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a nonpolar solvent which can be uniformly mixed with a polar solvent under subcritical or supercritical conditions and can be separated from a polar solvent under normal temperature and normal pressure conditions.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 바이오매스의 분해방법에 의해 생성된 비극성용매 용해성분인 유기화합물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic compound which is a non-polar solvent dissolution component produced by the decomposition method of the biomass.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

고압용 반응기에 리그닌 0.5g, 물 2.5g, n-헵탄 2.5g을 가하고 혼합하여 혼합물을 제조하고, 350℃의 온도에서 단일상을 형성하여 60분간 용매열분해 반응을 수행하였다. 여기서 반응압력은 용매 양에 의해 결정되었다. 용매열분해 반응 후에 반응기를 상온까지 냉각 후 내부 압력을 제거하여 상압으로 내려 헵탄이 포함된 상층과 물이 포함된 하층의 2상으로 층분리하였다. 하층을 분리하여 과이아콜 등 유기화합물이 용해된 상층을 얻고, 분리한 상층을 증류하여 유기화합물을 얻었다. 0.5 g of lignin, 2.5 g of water and 2.5 g of n-heptane were added to the high-pressure reactor to prepare a mixture, and a single phase was formed at a temperature of 350 ° C. to perform thermal decomposition of the solvent for 60 minutes. Where the reaction pressure was determined by the amount of solvent. After the pyrolysis of the solvent, the reactor was cooled to room temperature, the internal pressure was removed, and the pressure was lowered to an upper layer containing heptane and a lower layer containing water. The lower layer was separated to obtain an upper layer in which an organic compound such as hypohalcohol was dissolved, and the separated upper layer was distilled to obtain an organic compound.

실시예Example 2 2

n-헵탄 대신에 톨루엔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.An organic compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that toluene was used in place of n-heptane.

실시예Example 3 3

n-헵탄 대신에 톨루엔을 사용하고, 반응온도를 350℃ 대신에 300℃으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.An organic compound was obtained in the same manner as in Example 1, except that toluene was used instead of n-heptane and the reaction temperature was changed to 300 ° C instead of 350 ° C.

실시예Example 4 4

n-헵탄 대신에 톨루엔을 사용하고, 물 2.5g 대신에 물 1.25g과 에탄올 1.25g을 사용하고, 반응온도를 350℃ 대신에 300℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.The procedure of Example 1 was repeated except for using toluene instead of n-heptane and using 1.25 g of water and 1.25 g of water instead of 2.5 g of water and changing the reaction temperature to 300 ° C instead of 350 ° C. ≪ / RTI >

실시예Example 5 5

n-헵탄 대신에 톨루엔을 사용하고, 물 2.5g 대신에 물 1.25g과 메탄올 1.25g을 사용하고, 반응온도를 350℃ 대신에 300℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.The procedure of Example 1 was repeated except for using toluene instead of n-heptane and using 1.25 g of water and 1.25 g of methanol instead of 2.5 g of water and changing the reaction temperature to 300 ° C instead of 350 ° C. ≪ / RTI >

비교예Comparative Example 1 One

n-헵탄을 사용하지 않고, 물 2.5g 대신에 물 5g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.An organic compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that n-heptane was not used and 5 g of water was used instead of 2.5 g of water.

비교예Comparative Example 2 2

n-헵탄을 사용하지 않고, 물 2.5g 대신에 물 2.5g과 메탄올 2.5g을 사용하고, 반응온도를 350℃ 대신에 300℃로 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기화합물을 얻었다.An organic compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that n-heptane was not used and 2.5 g of water and 2.5 g of methanol were used instead of 2.5 g of water and the reaction temperature was changed to 300 ° C instead of 350 ° C.

온도 (℃)Temperature (℃) 시간 (min)Time (min) 용매menstruum 바이오매스 분해 생성물 (yield, %)Biomass decomposition product (yield,%) 물(wt)Water (wt) 극성용매(wt)Polar solvent (wt) 비극성용매(wt)Nonpolar solvent (wt) 메탄올Methanol 에탄올ethanol n-헵탄n-heptane 톨루엔toluene 단량체Monomer 과이아콜Diacol 실시예 1Example 1 350350 6060 2.52.5 00 00 2.52.5 00 6.46.4 1.11.1 실시예 2Example 2 350350 6060 2.52.5 00 00 00 2.52.5 6.76.7 2.32.3 실시예 3Example 3 300300 6060 2.52.5 00 00 00 2.52.5 5.65.6 3.33.3 실시예 4Example 4 300300 6060 1.251.25 00 1.251.25 00 2.52.5 3.03.0 1.31.3 실시예 5Example 5 300300 6060 1.251.25 1.251.25 00 00 2.52.5 3.93.9 1.61.6 비교예 1Comparative Example 1 350350 6060 55 00 00 00 00 0.10.1 0.10.1 비교예 2Comparative Example 2 300300 6060 2.52.5 2.52.5 00 00 00 2.32.3 0.20.2

[시험예][Test Example]

단량체와 Monomers and 과이아콜의Hyacol 수율분석Yield analysis

표 1을 참고하면, 과이아콜을 비롯한 단량체의 수율분석을 기체크로마토그래피법으로 수행하였다. 도 1과 표 1을 참고하면, 기체크로마토그램 간 비교를 통해 물만을 용매로 사용한 경우인 비교예 1과 물과 헵탄을 같이 사용한 실시예 1이나 물과 톨루엔을 같이 사용한 실시예 2의 경우 유기성분의 수율이 현저히 증가함을 확인할 수 있다. 대표적 성분인 과이아콜 수율을 비교했을 때 역시 각각 10~20배 가량 수율이 증가했음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, the yield analysis of monomers including hypoacrole was carried out by gas chromatography. Referring to FIG. 1 and Table 1, in Comparative Example 1 in which only water is used as a solvent and in Example 1 in which water and heptane are used together, and in Example 2 in which water and toluene are used in combination, The yield of the reaction mixture was remarkably increased. When the yield of hyacinth, a representative component, was compared, it was confirmed that the yield was increased by 10 to 20 times.

물과 메탄올을 용매로 사용한 비교예 2와 물과 메탄올, 톨루엔을 사용한 실시예 5를 비교하면 다른 성분의 수율은 큰 변화가 없는 반면, 과이아콜의 수율이 8배 가량 증가했음을 확인할 수 있다. 메탄올 대신 에탄올을 사용한 실시예 4의 경우에도 과이아콜 수율의 선택적인 증가를 확인할 수 있다.Comparison of Comparative Example 2 using water and methanol as a solvent and Example 5 using water, methanol and toluene showed that the yield of the other components was not greatly changed, but the yield of hyperalcohol was increased 8 times. In the case of Example 4 in which ethanol was used instead of methanol, a selective increase in the yield of hyacolec can be confirmed.

실시예 2와 3의 결과를 비교하면 반응온도가 350℃에서 300℃로 낮아질 경우 전체 단량체의 수율은 낮아지지만 과이아콜의 수율은 높아져 선택도가 증가했음을 확인할 수 있다.Comparing the results of Examples 2 and 3, it can be confirmed that when the reaction temperature is lowered from 350 ° C to 300 ° C, the yield of the total monomers is lowered, but the yield of the hyperalcohol is increased and the selectivity is increased.

이와 같이 본 발명은 물과 임의의 알코올 및 임의의 비극성용매로 이루어진 상온의 2상 반응계에 바이오매스를 도입하여 초임계 조건에서 용매열분해 반응을 진행한 후, 상온 상태로 되돌림으로써 바이오매스 분해산물인 유기물 성분을 반응 후 즉시 분리하여 부반응을 억제할 수 있는 기술이다.As described above, the biomass is introduced into a two-phase reaction system at room temperature composed of water, an arbitrary alcohol and an optional nonpolar solvent, followed by solvent pyrolysis under supercritical conditions and then returned to a room temperature state. It is a technology that can suppress the side reaction by separating the organic matter component immediately after the reaction.

따라서 본발명의 바이오매스 용매열분해 기술은 고온고압 상태의 물이나 기타 유기용매 내에서 바이오매스의 열분해를 진행하는 기술로 기존의 열분해 기술에 비해 반응 효율이 높고 반응 산물의 산소 함량이 낮다는 장점이 있다. 또한 대다수 바이오매스에 포함되어 있는 수분을 제거하지 않고 바로 이용할 수 있어 전처리 공정에 드는 에너지 및 비용이 감축될 수 있다.Therefore, the pyrolysis technique of the present invention is a technology for pyrolysis of biomass in water or other organic solvent at high temperature and high pressure, and has a high reaction efficiency and low oxygen content of the reaction product as compared with the existing pyrolysis technology have. In addition, most of the biomass can be used directly without removing moisture, reducing the energy and cost of the pretreatment process.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

Claims (12)

(a) 물을 포함하는 극성용매, 비극성 용매 및 바이오매스를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합물을 아임계 또는 초임계 조건에서 용매열분해 반응시켜 바이오매스 분해 생성물을 제조하는 단계;
(c) 상기 용매열분해 반응 후에 온도를 낮춰 상기 바이오매스 분해생성물 중 극성용매 용해성분 및 극성용매를 포함하는 하층과, 상기 바이오매스 분해 생성물 중 비극성용매 용해성분 및 비극성용매를 포함하는 상층으로 층분리시키는 단계;
(d) 층분리된 상기 상층과 하층으로부터 상기 상층을 분리하는 단계; 및
(e) 분리된 상기 상층에서 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리하는 단계;를
포함하는 바이오매스의 분해방법.
(a) preparing a mixture comprising a polar solvent comprising water, a nonpolar solvent and biomass;
(b) subjecting the mixture to solvent pyrolysis under subcritical or supercritical conditions to produce a biomass degradation product;
(c) lowering the temperature after the solvent pyrolysis reaction to separate the biomass decomposition products into a lower layer containing a polar solvent dissolution component and a polar solvent, and a lower layer comprising a nonpolar solvent dissolution component and a nonpolar solvent in the biomass decomposition product ;
(d) separating the upper layer from the upper and lower layers separated from each other; And
(e) separating the nonpolar solvent soluble component from the nonpolar solvent in the separated upper layer;
A method of decomposing biomass, comprising:
제1항에 있어서,
상기 극성용매가 알코올을 추가로 포함하고,
상기 알코올이 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 직쇄형 알코올 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 분쇄형 알코올이고,
상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기 또는 C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polar solvent further comprises an alcohol,
Wherein the alcohol is a substituted or unsubstituted straight-chain C1 to C10 alcohol or a substituted or unsubstituted C3 to C10 branched alcohol,
Wherein the group corresponding to the substitution is a C1 to C6 linear alkyl group or a C3 to C6 branched alkyl group.
제2항에 있어서,
상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, n-부탄올, n-펜탄올 및 n-헥산올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, n-pentanol and n-hexanol.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스는 셀룰로오즈, 리그노셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 및 리그닌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein the biomass is at least one selected from the group consisting of cellulose, lignocellulose, hemicellulose, and lignin.
제1항에 있어서,
상기 비극성용매는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 직쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 분쇄형 알킬, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C14의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 알킬아릴, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C14의 아릴알킬, 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C18의 시클로알킬아릴이고,
상기 치환에 해당하는 기는 C1 내지 C6의 직쇄형 알킬기, C3 내지 C6의 분쇄형 알킬기, 또는 C6 내지 C10의 시클로알킬기인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein said nonpolar solvent is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C5 to C14 linear alkyls, substituted or unsubstituted C5 to C14 branched alkyls, substituted or unsubstituted C5 to C14 cycloalkyls, substituted or unsubstituted C7 to C14 Substituted or unsubstituted C7 to C14 arylalkyl, or substituted or unsubstituted C10 to C18 cycloalkylaryl,
Wherein the group corresponding to the substitution is a C1 to C6 linear alkyl group, a C3 to C6 branched alkyl group, or a C6 to C10 cycloalkyl group.
제5항에 있어서,
상기 비극성 용매가 n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라린, 데칼린, 클로로포름 및 디클로로메탄로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the nonpolar solvent is selected from the group consisting of n-pentane, iso-pentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, cyclohexane, cycloheptane, Wherein the biomass is at least one selected from the group consisting of undecane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, tetralin, decalin, chloroform and dichloromethane.
제1항에 있어서,
상기 용매열분해반응은 온도가 200℃ 내지 500℃이고, 압력이 4 내지 40MPa인 조건에서 수행된 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein the solvent pyrolysis reaction is carried out at a temperature of 200 ° C to 500 ° C and a pressure of 4 to 40 MPa.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 과이아콜(guaiacol), 알킬과이아콜, 유제놀(eugenol), 바닐린(vanillin), 시링골(syringol) 및 알킬시링골로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the non-polar solvent soluble component of the biomass degradation product is at least one member selected from the group consisting of guaiacol, alkyl diacol, eugenol, vanillin, syringol and alkyl syringe. Of the biomass.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스 분해생성물의 비극성용매 용해성분이 푸르푸랄(furfural), 5-히드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethylfurfural) 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the non-polar solvent soluble fraction of the biomass degradation product is at least one selected from the group consisting of furfural, 5-hydroxymethylfurfural and derivatives thereof.
제1항에 있어서,
단계 (e)가 증류에 의해 상기 비극성용매로부터 상기 비극성용매 용해성분을 분리하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (e) separates the non-polar solvent soluble component from the non-polar solvent by distillation.
제1항에 있어서,
상기 비극성용매가 아임계 또는 초임계 조건에서 극성용매와 균일하게 혼합되고, 상온 및 상압 조건에서 극성용매로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 분해방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nonpolar solvent is uniformly mixed with the polar solvent under subcritical or supercritical conditions and is separated from the polar solvent under normal temperature and normal pressure conditions.
제1항에 따른 바이오매스의 분해방법에 의해 생성된 비극성용매 용해성분인 유기화합물.

An organic compound which is a non-polar solvent dissolution component produced by the decomposition method of biomass according to claim 1.

KR1020160167557A 2016-12-09 2016-12-09 Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system KR102087348B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167557A KR102087348B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167557A KR102087348B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180066564A true KR20180066564A (en) 2018-06-19
KR102087348B1 KR102087348B1 (en) 2020-03-10

Family

ID=62790262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160167557A KR102087348B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102087348B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210079799A (en) * 2019-12-20 2021-06-30 한국에너지기술연구원 Lignin Decomposition System Using Supercritical Fluid and Its Operation Method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005296906A (en) * 2004-04-16 2005-10-27 Shiro Saka Biomass treating method for treating biomass under supercritical or subcritical condition of alcohol using mixture solvent obtained by adding water to various aliphatic alcohol
JP2013517792A (en) * 2010-01-27 2013-05-20 カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ One-pot one-step hydrolysis method for converting lignocellulose to value-added chemicals
KR20140070845A (en) * 2012-11-28 2014-06-11 연세대학교 산학협력단 Method for decomposition of biomass in sub- and supercritical solnent

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005296906A (en) * 2004-04-16 2005-10-27 Shiro Saka Biomass treating method for treating biomass under supercritical or subcritical condition of alcohol using mixture solvent obtained by adding water to various aliphatic alcohol
JP2013517792A (en) * 2010-01-27 2013-05-20 カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ One-pot one-step hydrolysis method for converting lignocellulose to value-added chemicals
KR20140070845A (en) * 2012-11-28 2014-06-11 연세대학교 산학협력단 Method for decomposition of biomass in sub- and supercritical solnent

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hu, C. et al. Simultaneous separation and selective conversion of hemicellulose in Pubescen in water-cyclohexane solvent, Carbohydrate Polymers, 88 (2012), pp 1342-1347. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210079799A (en) * 2019-12-20 2021-06-30 한국에너지기술연구원 Lignin Decomposition System Using Supercritical Fluid and Its Operation Method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102087348B1 (en) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ji et al. Effect of operating conditions on direct liquefaction of low-lipid microalgae in ethanol-water co-solvent for bio-oil production
Yang et al. Selective extraction of bio-oil from hydrothermal liquefaction of Salix psammophila by organic solvents with different polarities through multistep extraction separation
Feng et al. Comparative study on lignocellulose liquefaction in water, ethanol, and water/ethanol mixture: Roles of ethanol and water
Chan et al. Bio-oil production from oil palm biomass via subcritical and supercritical hydrothermal liquefaction
Wang et al. Multi-step separation of monophenols and pyrolytic lignins from the water-insoluble phase of bio-oil
Kloekhorst et al. Catalytic hydrotreatment of pyrolytic lignins to give alkylphenolics and aromatics using a supported Ru catalyst
Brand et al. Effect of heating rate on biomass liquefaction: differences between subcritical water and supercritical ethanol
RU2476581C2 (en) Single-step conversion of solid lignin to liquid products
Kim et al. Study on the hydrodeoxygenative upgrading of crude bio-oil produced from woody biomass by fast pyrolysis
US7819930B2 (en) Miscible, multi-component, diesel fuels and methods of bio-oil transformation
Feng et al. Preparation of methyl levulinate from fractionation of direct liquefied bamboo biomass
Barnés et al. Liquefaction of wood and its model components
Aysu et al. Bio-oil production via catalytic supercritical liquefaction of Syrian mesquite (Prosopis farcta)
CA3076294A1 (en) A method for obtaining a stable lignin: polar organic solvent composition via mild solvolytic modifications
Li et al. Deoxy-liquefaction of three different species of macroalgae to high-quality liquid oil
Başakçılardan Kabakcı et al. Pretreatment of lignocellulosic biomass at atmospheric conditions by using different organosolv liquors: a comparison of lignins
EP3092338B1 (en) Process for preparing non-pyrolytic bio-oil from lignocellulosic materials
Zhai et al. Liquefaction of poplar biomass for value-added platform chemicals
Rambo et al. Sustainability of biorefinery processes based on Baru biomass waste
Demirbas et al. Conversion of olive husk to liquid fuel by pyrolysis and catalytic liquefaction
Su et al. Extraction, characterization and deoxy-liquefaction of crude polysaccharide from Enteromorpha prolifera to high-quality liquid oil
KR20180066564A (en) Method of biomass decoposition using solvothermolysis of 2 phase reaction system
Sarwono et al. Hydrothermal liquefaction of palm oil empty fruit bunch (EFB) into bio-oil in different organic solvents
US10221370B2 (en) Method of separating lignin derived compounds from pyrolysis oil
US20170355655A1 (en) Process for liquid-liquid extraction of a blend of non-uniform oligomers and polymers

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant