KR20230063586A - Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass - Google Patents

Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass Download PDF

Info

Publication number
KR20230063586A
KR20230063586A KR1020210148796A KR20210148796A KR20230063586A KR 20230063586 A KR20230063586 A KR 20230063586A KR 1020210148796 A KR1020210148796 A KR 1020210148796A KR 20210148796 A KR20210148796 A KR 20210148796A KR 20230063586 A KR20230063586 A KR 20230063586A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rapid pyrolysis
pyrolysis
reactor
gas
biomass
Prior art date
Application number
KR1020210148796A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최항석
황재규
최명규
홍성완
Original Assignee
연세대학교 원주산학협력단
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 연세대학교 원주산학협력단 filed Critical 연세대학교 원주산학협력단
Priority to KR1020210148796A priority Critical patent/KR20230063586A/en
Publication of KR20230063586A publication Critical patent/KR20230063586A/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
    • C10G1/002Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B33/00Discharging devices; Coke guides
    • C10B33/003Arrangements for pollution-free discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28Other processes
    • C10B47/32Other processes in ovens with mechanical conveying means
    • C10B47/44Other processes in ovens with mechanical conveying means with conveyor-screws
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10Drying
    • 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
    • C10G70/00Working-up undefined normally gaseous mixtures obtained by processes covered by groups C10G9/00, C10G11/00, C10G15/00, C10G47/00, C10G51/00
    • C10G70/04Working-up undefined normally gaseous mixtures obtained by processes covered by groups C10G9/00, C10G11/00, C10G15/00, C10G47/00, C10G51/00 by physical processes
    • 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
    • C10G2300/4068Moveable devices or units, e.g. on trucks, barges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Disclosed is a mobile rapid pyrolysis system. The mobile rapid pyrolysis system is a mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass which is equipped in a container and can be mounted on a vehicle trailer and moved, comprising: a dryer for inputting biomass samples produced by crushing them through a crusher and drying them by applying hot air to the input biomass samples; a hopper into which biomass samples dried through the dryer are input and temporarily stored; a rapid pyrolysis reactor which receives the dried biomass sample from the hopper and rapidly pyrolyzes it; a screw cooling reactor for cooling and recovering the biochar obtained after rapid pyrolysis in the rapid pyrolysis reactor; a cyclone for collecting particles scattered in the non-condensed gas generated by the pyrolysis reaction of the rapid pyrolysis reactor and recovering biochar; a primary oil recovery device for primarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the cyclone; a secondary oil recovery device for secondary recovery of pyrolysis oil by condensing the gas transferred through the primary oil recovery device; and a cooling device for supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit. Accordingly, the present invention can improve economic efficiency by reducing storage and transportation costs of biomass.

Description

미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법{MOBILE FAST PYROLYSIS SYSTEM AND PYROLYSIS OIL MANUFACTURING METHOD FOR UTILIZATION OF UNUSED FOREST BIOMASS}Mobile rapid pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass

본 발명은 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 미이용 산림바이오매스를 현장에서 직접 열분해오일의 형태로 변환할 수 있고, 현장에서 직접 바이오매스를 열분해오일의 형태로 변환함으로써 바이오매스의 저장 및 운반비용을 감소시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass and a method for producing pyrolysis oil. More specifically, unused forest biomass can be directly converted into pyrolysis oil on site, and It relates to a mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass and a method for producing pyrolysis oil, which can improve economic feasibility by reducing storage and transportation costs of biomass by converting biomass into a form of pyrolysis oil.

지구 온난화 등 환경 문제 및 화석자원의 고갈 문제를 해결하기 위해 탄소중립적이며 공급량이 오일 41억 톤 상당에 달하는 바이오매스를 활용하는 바이오에너지에 관한 연구가 주목받고 있다.In order to solve environmental problems such as global warming and the depletion of fossil resources, research on bioenergy that is carbon-neutral and uses biomass equivalent to 4.1 billion tons of oil is attracting attention.

다양한 바이오매스의 열화학적 변환공정 중 급속열분해 기술은 액상 생성물인 열분해오일의 수율을 극대화 할 수 있는 공정으로 이를 이용하여 제조된 열분해오일은 고체상인 목재연료에 비하여 연소효율이 높으며 저장 및 수송이 용이한 장점이 있다.Among various thermochemical conversion processes of biomass, rapid pyrolysis technology is a process that can maximize the yield of pyrolysis oil, which is a liquid product. There is one advantage.

급속열분해 공정을 이용하여 생산된 열분해오일은 탄소중립, 친환경 신재생대체연료로의 이용가능성이 입증되어 유럽을 포함한 선진국에서 보일러 등의 연소시설에 이용되고 있으며, 고도 정제를 통하여 수송용 연료로도 사용되고 있다.Pyrolysis oil produced using the rapid pyrolysis process has been proven to be available as a carbon-neutral, eco-friendly renewable alternative fuel, and is used in combustion facilities such as boilers in developed countries including Europe. It is being used.

급속열분해 공정에서 바이오매스가 직접적으로 열분해되는 과정이 일어나는반응기는 전체 공정의 핵심이라 할 수 있으며, 반응기의 종류에 따라 공정 과정 및열분해 생성물의 특성 또한 변화하게 된다.In the rapid pyrolysis process, the reactor in which biomass is directly pyrolyzed is the core of the entire process, and depending on the type of reactor, the process and characteristics of the pyrolysis product also change.

급속열분해 공정의 핵심 기술은 열전달 속도, 온도제어, 열분해 생성물의 체류시간으로 이를 실현시킬 수 있는 다양한 형태의 열분해 반응기 개발에 많은 연구가 진행되고 있다.The core technology of the rapid pyrolysis process is the heat transfer rate, temperature control, and residence time of the pyrolysis product, and a lot of research is being conducted to develop various types of pyrolysis reactors that can realize this.

우리나라는 국토면적의 65%가 산지로 이루어져 있고 지역별로 다양하게 분포하고 있어 특정 지역에 급속열분해 플랜트를 설치하여 열분해오일을 생산하는 것은 바이오매스의 수집, 운반비용을 고려하면 경제성이 낮은 문제가 있다.In Korea, 65% of the country's land area is composed of mountainous areas and it is distributed in various regions, so producing pyrolysis oil by installing a rapid pyrolysis plant in a specific region has a problem of low economic feasibility considering the cost of collecting and transporting biomass. .

한편, 국내 산림바이오매스 자원의 잠재량은 2016년 기준 355,602천 TOE로 산정되며 침염수림, 활엽수림, 혼효림이 약 1/3 씩 고루 분포되어 있다. 또한 산림청 목재수급실적에 의하면 2007년에 약 2,300,000 ton에서 2015년에는 약 4,210,000 ton으로 지속적으로 증가하는 추세이다. 이에 따라 매년 산림사업에 따른 미이용 산림바이오매스의 발생량도 증가하고 있으나, 수거비용의 과다 등으로 활용되지 못하고 임지에 방치되거나 버려지는 실정이다.Meanwhile, the potential of domestic forest biomass resources is estimated at 355,602,000 TOE as of 2016, and coniferous forests, broad-leaved forests, and mixed forests are equally distributed. In addition, according to the Korea Forest Service's timber supply and demand performance, it is on a continuous increase from about 2,300,000 tons in 2007 to about 4,210,000 tons in 2015. As a result, the amount of unused forest biomass generated by the forestry business is increasing every year, but it is not utilized due to excessive collection costs and is left or abandoned in forest land.

국내 바이오매스는 부존량이 많고 지역적으로 편재되어 있지는 않지만 분산되어 있어 활용하기 위해 수집, 운반, 저장 및 관리에 필요한 인프라 구축이 시급한실정이다.Domestic biomass is abundant and not regionally ubiquitous, but it is dispersed, so it is urgent to build infrastructure necessary for collection, transportation, storage, and management in order to utilize it.

대한민국 등록특허 10-1839845Korean Registered Patent No. 10-1839845

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동식 급속열분해 시스템을 구축하여 미이용 산림바이오매스를 현장에서 직접 열분해오일의 형태로 변환할 수 있고, 현장에서 직접 바이오매스를 열분해오일의 형태로 변환함으로써 바이오매스의 저장 및 운반비용을 감소시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve this problem, by constructing a mobile rapid pyrolysis system, unused forest biomass can be directly converted into pyrolysis oil in the field, and biomass can be directly converted into pyrolysis oil in the field. It is to provide a mobile rapid pyrolysis system and a method for producing pyrolysis oil for utilization of unused forest biomass that can improve economic feasibility by reducing storage and transportation costs of biomass by conversion.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템은, 컨테이너에 설비가 구축되어 차량 트레일러에 탑재되어 이동이 가능한 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템에 있어서, 파쇄기를 통해 파쇄되어 생산된 바이오매스 시료가 투입되며, 투입된 바이오매스 시료로 열풍을 가하여 건조시키기 위한 건조기; 상기 건조기를 통해 건조된 바이오매스 시료가 투입되어 임시저장되는 호퍼; 상기 호퍼로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해하는 급속열분해 반응기; 상기 급속열분해 방응기에서 급속열분해된 후 수득된 바이오차를 냉각시켜 회수하기 위한 스크류 냉각반응기; 상기 급속열분해 반응기의 열분해 반응에 의해 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 포집하고 바이오차를 회수하기 위한 싸이클론; 상기 싸이클론을 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 1차오일회수기; 상기 1차오일회수기를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 2차오일회수기; 및 상기 스크류 냉각반응기 및 상기 1차오일회수기에 냉각수를 공급하기 위한 냉각장치;를 포함할 수 있다.A mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass according to an embodiment of the technical idea of the present invention for achieving the above object is built in a container and mounted on a vehicle trailer to utilize unused forest biomass that can be moved. In a mobile rapid pyrolysis system for a biomass sample produced by being crushed through a crusher, a dryer for drying by applying hot air to the input biomass sample; a hopper into which the biomass sample dried through the dryer is put and temporarily stored; A rapid pyrolysis reactor receiving the dried biomass sample from the hopper and performing rapid pyrolysis; A screw cooling reactor for cooling and recovering biochar obtained after rapid pyrolysis in the rapid pyrolysis reactor; a cyclone for collecting particles scattered in the non-condensable gas generated by the pyrolysis reaction of the rapid pyrolysis reactor and recovering biochar; a primary oil recovery unit for primarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the cyclone; a secondary oil recovery unit for secondarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the primary oil recovery unit; and a cooling device for supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit.

또한, 상기 건조기는, 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 파쇄된 바이오매스 시료가 투입되는 투입구 및 하부에 건조된 바이오매스 시료를 배출하는 배출구가 마련된 가열챔버; 상기 가열챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입된 바이오매스 시료의 원활한 교반이 이루어지도록 하는 스크류; 및 상기 가열챔버 내부로 열풍을 송풍하는 가열송풍기;를 포함할 수 있다.In addition, the dryer is a cylindrical structure disposed in the horizontal direction, a heating chamber provided with an inlet into which the crushed biomass sample is input and an outlet through which the dried biomass sample is discharged in the lower portion; a screw installed in the heating chamber in a horizontal direction so that the introduced biomass sample is smoothly stirred; and a heating blower for blowing hot air into the heating chamber.

또한, 상기 급속열분해 반응기는, 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 호퍼에서 배출되는 바이오매스 시료가 투입되는 투입구 및 하부에 급속열분해된 바이오매스 시료가 상기 스크류 냉각반응기로 전달되기 위해 배출되는 배출구가 마련된 열분해 반응챔버; 상기 열분해 반응챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구를 통해 투입된 바이오매스 시료가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류; 및 상기 호퍼로부터 전달되는 바이오매스 시료의 급속열분해 반응을 일으키기 위해, 상기 열분해 반응챔버 내부에 설치되어 상기 열분해 반응챔버 내의 온도를 상승시키는 밴드히터;를 포함할 수 있다.In addition, the rapid pyrolysis reactor has a cylindrical structure disposed in a horizontal direction, and has an inlet at the top into which the biomass sample discharged from the hopper is introduced and a rapid pyrolysis biomass sample at the bottom to be delivered to the screw cooling reactor. A pyrolysis reaction chamber provided with an outlet to be; a screw installed in the pyrolysis reaction chamber in a horizontal direction so that the biomass sample introduced through the inlet is transported in one direction; and a band heater installed inside the pyrolysis reaction chamber to increase the temperature within the pyrolysis reaction chamber in order to cause a rapid pyrolysis reaction of the biomass sample transferred from the hopper.

또한, 상기 스크류 냉각반응기는, 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 급속열분해 반응기의 배출구와 연결되어 열분해 반응을 통해 수득된 바이오차가 투입되는 투입구 및 하부에 냉각처리 후 수득된 바이오차가 배출되는 배출구가 마련되고, 외측으로 격리된 공간으로 냉각수가 수용되는 냉각챔버; 및 상기 냉각챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구를 통해 투입된 바이오차가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류;를 포함할 수 있다.In addition, the screw cooling reactor has a cylindrical structure arranged in a horizontal direction, and the upper part is connected to the outlet of the rapid pyrolysis reactor, and the biochar obtained through the pyrolysis reaction is input, and the biochar obtained after cooling is discharged at the lower part. a cooling chamber provided with a discharge port and receiving cooling water into a space isolated to the outside; and a screw installed in the cooling chamber in a horizontal direction to transfer the biochar introduced through the inlet in one direction.

또한, 상기 1차오일회수기는, 수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 급속열분해 반응기로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구가 마련되고, 내부 공간으로 냉각수가 수용되는 응축챔버; 및 상기 응축챔버 내부에 설치되고, 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스가 응축된 후 통과하며, 상기 응축챔버 내부에 수용되는 냉각수와 격리되게 설치되는 복수 개의 관으로 구성되는 튜브;를 포함할 수 있다.In addition, the primary oil recovery device is a cylindrical structure disposed in the vertical direction, and a gas inlet through which the gas phase transported from the rapid pyrolysis reactor flows in is provided on one side, and a gas outlet through which the gas that has passed through the condensation process is discharged on the other side. a condensation chamber having an oil discharge port through which pyrolysis oil is discharged at a lower end and receiving cooling water into an internal space; and a tube installed inside the condensation chamber, through which the gas introduced through the gas inlet is condensed, and composed of a plurality of tubes installed to be isolated from the cooling water accommodated in the condensation chamber. .

또한, 상기 2차오일회수기는, 수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 1차오일회수기로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구가 마련된 응축챔버를 포함하는 전기집진기 또는 스크러버일 수 있다.In addition, the secondary oil recovery device has a cylindrical structure disposed in the vertical direction, and a gas inlet through which the gas phase transported from the primary oil recovery device flows is provided on one side, and a gas outlet through which the gas that has undergone the condensation process is discharged on the other side. Is provided, and may be an electric precipitator or scrubber including a condensation chamber having an oil discharge port through which pyrolysis oil is discharged at a lower end.

또한, 상기 2차오일회수기의 가스배출구와 연통되게 설치되어, 상기 2차오일회수기의 가스배출구를 통해 배출되는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기로 재순환하기 위한 제1버퍼탱크를 더 포함할 수 있다.In addition, a first buffer tank installed in communication with the gas outlet of the secondary oil recovery unit and recirculating the non-condensed gas discharged through the gas outlet of the secondary oil recovery unit to the rapid pyrolysis reactor may be further included. .

또한, 상기 제1버퍼탱크 후단에 연결되게 설치되어, 상기 제1버퍼탱크를 통과하는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기로 재순환하기 위해, 상기 1차오일회수기로 재순환 배관이 연결되는 제2버퍼탱크를 더 포함할 수 있다.In addition, the second buffer tank is installed to be connected to the rear end of the first buffer tank and has a recirculation pipe connected to the primary oil recovery unit in order to recirculate the non-condensable gas passing through the first buffer tank to the rapid pyrolysis reactor. may further include.

또한, 상기 제1버퍼탱크와 상기 제2버퍼탱크 사이에는, 상기 제1버퍼탱크를 통과하는 비응축가스가 원활하게 상기 급속열분해 반응기까기 도달할 수 있도록 송풍하는 배기송풍기를 더 포함할 수 있다.In addition, an exhaust blower may be further included between the first buffer tank and the second buffer tank to blow the non-condensed gas passing through the first buffer tank to smoothly reach the rapid pyrolysis reactor.

또한, 상기 1차오일회수기는, 상기 가스유입구에 설치되고, 상기 튜브 입구 부분을 세척하기 위한 세척장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the primary oil recovery device may further include a cleaning device installed at the gas inlet and cleaning the tube inlet.

또한, 상기 세척장치는, 상기 가스유입구에 연결되어 세정용매를 펌핑하는 펌프; 상기 펌프로부터 전달되는 세정용매를 상기 튜브 입구 부분을 향해 분사하기 위한 분사노즐; 및 상기 펌프와 상기 분사노즐 사이에 설치되어 상기 펌프를 통해 펌핑되는 세정용매의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함할 수 있다.In addition, the cleaning device may include a pump connected to the gas inlet to pump a cleaning solvent; a spray nozzle for spraying the cleaning solvent delivered from the pump toward the inlet of the tube; and a valve installed between the pump and the injection nozzle to control the flow of the cleaning solvent pumped through the pump.

또한, 상기 1차오일회수기는, 상기 가스유입구 부근 내부에는, 상기 세척장치의 세척 이후 수분을 건조시키기 위한 열선이 내장될 수 있다.In addition, in the primary oil recovery device, a hot wire for drying moisture after cleaning the washing device may be built inside the vicinity of the gas inlet.

또한, 상기 이동식 급속열분해 시스템은, 상기 건조기로부터 건조된 바이오매스를 상기 호퍼로 이송하기 위한 이송수단을 더 포함할 수 있다.In addition, the mobile rapid pyrolysis system may further include a transfer means for transferring the biomass dried from the dryer to the hopper.

또한, 상기 이송수단은, 상기 건조기의 상기 배출구 위치로부터 상기 호퍼의 건조된 바이오매스 시료가 투입되는 부분까지 하측에서 상측으로 건조된 바이오매스 시료를 이송하기 위해 경사지게 형성된 컨베이어일 수 있다.In addition, the conveying unit may be a conveyor inclined to transfer the dried biomass sample from the lower side to the upper side from the outlet position of the dryer to a portion of the hopper into which the dried biomass sample is input.

또한, 상기 이동식 급속열분해 시스템은, 시스템 전반의 전원을 공급하기 위한 이동식 발전기를 더 포함할 수 있다.In addition, the mobile rapid pyrolysis system may further include a mobile generator for supplying power to the entire system.

한편, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 미이용 산림바이오매스를 활용한 열분해오일 제조방법은, 이동식 급속열분해 시스템을 이용하여 열분해오일을 제조하는 방법에 있어서, a) 건조기를 통해 파쇄된 바이오매스 시료를 건조시키는 단계; b) 상기 a단계에서 건조된 바이오매스 시료를 호퍼에 투입하는 단계; c) 상기 호퍼로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해 반응기를 통해 건조된 바이오매스 시료를 급속열분해하는 단계; d) 상기 c단계를 거쳐 바이오매스 시료로부터 수득된 바이오차를 스크류 냉각반응기를 통해 냉각시켜 회수하는 단계; e) 상기 c단계에서 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 싸이클론을 통해 포집하고 바이오차를 회수하는 단계; f) 상기 e단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차오일회수기를 통해 1차적으로 열분해오일을 회수하는 단계; g) 상기 f단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차오일회수기를 통해 2차적으로 열분해오일을 회수하는 단계; h) 상기 스크류 냉각반응기 및 상기 1차오일회수기에 냉각수를 공급하는 단계; 및 i) 상기 2차오일회수기에서 배출되는 비응축가스를 제1버퍼탱크 및 제2버퍼탱크를 거쳐 상기 급속열분해 반응기로 재순환시키는 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, in the method for producing pyrolysis oil using unused forest biomass according to an embodiment of the technical idea of the present invention for achieving the above object, in the method for producing pyrolysis oil using a mobile rapid pyrolysis system, a) Drying the crushed biomass sample through a dryer; b) putting the biomass sample dried in step a into a hopper; c) receiving the dried biomass sample from the hopper and rapidly pyrolyzing the dried biomass sample through a rapid pyrolysis reactor; d) recovering the biochar obtained from the biomass sample through step c by cooling it through a screw cooling reactor; e) collecting particles dispersed in the non-condensable gas generated in step c through a cyclone and recovering biochar; f) condensing the gas transported through step e to primarily recover pyrolysis oil through a primary oil recovery unit; g) condensing the gas transported through step f to secondarily recover pyrolysis oil through a secondary oil recovery unit; h) supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit; and i) recycling the non-condensable gas discharged from the secondary oil recovery unit to the rapid pyrolysis reactor via a first buffer tank and a second buffer tank.

본 발명에 따른 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The mobile rapid pyrolysis system and the method for producing pyrolysis oil for utilizing unused forest biomass according to the present invention have the following effects.

첫째, 부존량이 많고 지역적으로 편재되어 있지는 않지만 분산되어 있어 방치되는 미이용 산림바이오매스를 현장에서 직접 열분해오일의 형태로 변환할 수 있기 때문에 효율적으로 활용할 수 있다.First, it can be efficiently utilized because unused forest biomass, which is abundant and not regionally distributed but is dispersed and neglected, can be directly converted into pyrolysis oil in the field.

둘째, 바이오매스를 열분해오일의 형태로 변환함으로써 바이오매스의 저장 및 운반비용을 감소시킬 수 있어 경제성을 높일 수 있다.Second, by converting biomass into the form of pyrolysis oil, it is possible to reduce the cost of storing and transporting biomass, thereby increasing economic feasibility.

셋째, 미이용 바이오매스 활용 증대로 인하여 방치된 폐 바이오매스로부터 고부가가치 자원화가 가능하게 함과 동시에 석유화학산업에 대한 의존성을 줄일 수 있다.Third, due to the increase in the utilization of unused biomass, it is possible to turn into high value-added resources from neglected waste biomass and at the same time reduce dependence on the petrochemical industry.

넷째, 급속열분해를 통한 열분해오일만을 생산하는 것이 아니라 촤 냉각기를 통해 고체연료로 사용될 수 있는 바이오차를 산화되지 않고 온전한 상태로 회수할 수 있다.Fourth, instead of producing only pyrolysis oil through rapid pyrolysis, biochar that can be used as a solid fuel can be recovered in an intact state without being oxidized through a char cooler.

다섯째, 생산되는 비응축 가스를 버퍼탱크를 통하여 재순환하여 급속열분해 시스템의 퍼지가스로 사용가능하므로 급속열분해 시 소모되는 질소가스 사용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있다.Fifth, since the produced non-condensable gas can be recycled through the buffer tank and used as a purge gas of the rapid pyrolysis system, the use of nitrogen gas consumed during rapid pyrolysis can be reduced, thereby improving economic feasibility.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 개략적인 개요도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 건조기 측단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 급속열분해 반응기 측단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 스크류 냉각반응기 측단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 1차오일회수기 정단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 2차오일회수기 정단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해오일 제조방법의 흐름도.
1 is a schematic overview of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view of the dryer of the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
5 is a side cross-sectional view of a rapid pyrolysis reactor of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side cross-sectional view of the screw cooling reactor of the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
7 is a front cross-sectional view of the primary oil recovery unit of the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
8 is a front cross-sectional view of a secondary oil recovery device of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
9 is a flow chart of a method for producing pyrolysis oil according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.In order to fully understand the present invention and its operational advantages and objectives achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the description in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like members.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템은, 이동식 급속열분해 시스템을 구축하여 미이용 산림바이오매스를 현장에서 직접 열분해오일의 형태로 변환할 수 있고, 현장에서 직접 바이오매스를 열분해오일의 형태로 변환함으로써 바이오매스의 저장 및 운반비용을 감소시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템에 관한 것이다.In the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the technical idea of the present invention, unused forest biomass can be directly converted into pyrolysis oil in the field by constructing a mobile rapid pyrolysis system, and the biomass can be directly converted into pyrolysis oil in the field. It relates to a mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass that can improve economic feasibility by reducing storage and transportation costs of biomass by converting it into a form of biomass.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 개략적인 개요도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 건조기 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 급속열분해 반응기 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 스크류 냉각반응기 측단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 1차오일회수기 정단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템의 2차오일회수기 정단면도이다.1 is a schematic overview of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention Figure 4 is a side cross-sectional view of a dryer of the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a rapid pyrolysis reactor side of the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention 6 is a side cross-sectional view of a screw cooling reactor of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front cross-sectional view of a primary oil recovery unit of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention, 8 is a front cross-sectional view of a secondary oil recovery device of a mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템은, 크게 건조기(100), 호퍼(200), 급속열분해 반응기(300), 스크류 냉각반응기(400), 싸이클론(500), 1차오일회수기(600), 2차오일회수기(700) 및 냉각장치(800)를 포함할 수 있다.1 to 8, the mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention includes a dryer 100, a hopper 200, a rapid pyrolysis reactor 300, a screw cooling reactor 400, and a cyclone. 500, a primary oil recovery unit 600, a secondary oil recovery unit 700, and a cooling device 800.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 급속열분해 시스템은, 산림 현장에서 직접 열분해오일(바이오오일) 및 열분해오일을 생산하면서 생성되는 바이오차를 제조하기 위한 것으로, 기본적으로 산림 현장 곳곳을 이동하면서 열분해오일을 제조하기 위해 컨테이너에 설비가 구축되어 차량 트레일러에 탑재되어 이동이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.The mobile rapid pyrolysis system according to an embodiment of the present invention is for producing biochar produced while directly producing pyrolysis oil (bio-oil) and pyrolysis oil at a forest site, and is basically pyrolysis oil while moving throughout the forest site. In order to manufacture, facilities are built in a container and mounted on a vehicle trailer to be made of a movable structure.

최초 미이용 산림바이오매스(1)를 현장에서 수거하여 일정 규격으로 파쇄기(2)를 이용하여 파쇄하여 준비되고, 이러한 파쇄된 바이오매스 시료를 이용하여 급속열분해 공정을 통해 열분해오일 및 바이오차를 제조할 수 있는 것이다.Initially, unused forest biomass (1) is collected from the site and prepared by crushing using a crusher (2) to a certain standard, and using this crushed biomass sample, pyrolysis oil and biochar can be manufactured through a rapid pyrolysis process It can.

먼저, 건조기(100)는 파쇄기(2)를 통해 파쇄된 바이오매스 시료를 열풍 건조하기 위한 것으로 , 파쇄기(2)를 통해 파쇄되어 생산된 바이오매스 시료가 투입되며, 투입된 바이오매스 시료로 열풍을 가하여 건조시키기 위한 부분이다.First, the dryer 100 is for hot air drying the biomass sample crushed by the crusher 2, and the biomass sample produced by being crushed by the crusher 2 is introduced, and hot air is applied to the input biomass sample to part to dry.

상기 건조기(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 파쇄된 바이오매스 시료가 투입되는 투입구(102) 및 하부에 건조된 바이오매스 시료를 배출하는 배출구(103)가 마련된 가열챔버(101), 상기 가열챔버(101) 내부에 수평방향으로 설치되어 투입된 바이오매스 시료의 원활한 교반이 이루어지도록 하는 스크류(104) 및 상기 가열챔버(101) 내부로 열풍을 송풍하는 가열송풍기(105)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the dryer 100 has a cylindrical structure arranged in a horizontal direction, and has an inlet 102 into which crushed biomass samples are input and an outlet through which dried biomass samples are discharged into the lower portion. A heating chamber 101 provided with 103, a screw 104 installed in the heating chamber 101 in a horizontal direction so that the introduced biomass sample is smoothly stirred, and hot air is blown into the heating chamber 101 It may include a heating blower 105 for blowing.

즉, 상기 가열챔버(101)의 투입구(102)를 통해 파쇄된 바이오매스가 투입되면 상기 가열송풍기(105)로부터 뜨거운 공기를 상기 가열챔버(101) 내부로 공급받고, 상기 스크류(104)가 회전하여 가열챔버(101) 내의 바이오매스 시료가 잘 교반될 수 있도록 하며, 설정 시간동안 가동되어 건조가 완료되면 하부 중심에 구비된 상기 배출구(103)를 통해 건조가 완료된 바이오매스 시료를 배출하게 되고, 배출되는 바이오매스 시료를 일정량만큼 수거함(바스켓)에 적재되면 다음 공정으로 운반하게 된다.That is, when crushed biomass is introduced through the inlet 102 of the heating chamber 101, hot air is supplied from the heating blower 105 into the heating chamber 101, and the screw 104 rotates. so that the biomass sample in the heating chamber 101 can be well stirred, and when it is operated for a set time and drying is completed, the dried biomass sample is discharged through the outlet 103 provided in the lower center, When a certain amount of discharged biomass sample is loaded into the collection box (basket), it is transported to the next process.

이처럼 상기 건조기(100)를 통해, 바이오매스 시료를 급속 열풍건조하여 함수율을 5 wt% 이하로 저감시킨다. 이는 급속열분해시 바이오매스의 함수율이 높으면 생성된 열분해오일의 품질에 영향을 미치기 때문에 반드시 이러한 건조과정이 이루어질 필요가 있다.As such, through the dryer 100, the biomass sample is rapidly dried with hot air to reduce the moisture content to 5 wt% or less. This is because the high moisture content of biomass during rapid pyrolysis affects the quality of the pyrolysis oil produced, so such a drying process must be performed.

다음으로, 호퍼(200)는 상기 건조기(100)를 통해 건조된 바이오매스 시료가 투입되어 임시저장되는 부분이다.Next, the hopper 200 is a part where the biomass sample dried through the dryer 100 is input and temporarily stored.

즉, 건조되어 수거함을 통해 수거된 바이오매스 시료는 상기 호퍼(200)로 운반한 뒤 투입되게 된다.That is, the biomass sample dried and collected through the collection box is transferred to the hopper 200 and then introduced.

이때, 본 발명의 이동식 급속열분해 시스템은, 일 예로서, 상기 건조기(100)로부터 건조된 바이오매스를 상기 호퍼(200)로 이송하기 위한 이송수단(20)을 더 포함할 수 있다.At this time, the mobile rapid pyrolysis system of the present invention, for example, may further include a transfer means 20 for transferring the biomass dried from the dryer 100 to the hopper 200.

예를 들어, 상기 이송수단(20)은 상기 건조기(100)의 상기 배출구(103) 위치로부터 상기 호퍼(200)의 건조된 바이오매스 시료가 투입되는 부분까지 하측에서 상측으로 건조된 바이오매스 시료를 이송하기 위해 경사지게 형성된 컨베이어로 이루어질 수 있다.For example, the transfer means 20 transfers the dried biomass sample from the lower side to the upper side from the position of the discharge port 103 of the dryer 100 to the portion of the hopper 200 into which the dried biomass sample is put. It may be made of a conveyor formed inclined to transfer.

즉, 상기 이송수단(20)을 통해 상기 건조기(100)에서 건조 공정이 완료되면 작업자 인력 투입을 하지 않더라도 건조된 바이오매스 시료를 호퍼(200)로 이송하는 자동화 시스템으로 구축할 수 있게 된다.That is, when the drying process is completed in the dryer 100 through the transfer means 20, it is possible to build an automated system that transfers the dried biomass sample to the hopper 200 without inputting operator manpower.

다음으로, 급속열분해 반응기(300)는 상기 호퍼(200)로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해하는 부분이다.Next, the rapid pyrolysis reactor 300 receives the dried biomass sample from the hopper 200 and performs rapid pyrolysis.

상기 급속열분해 반응기(300)는 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 호퍼(200)에서 배출되는 바이오매스 시료가 투입되는 투입구(402) 및 하부에 급속열분해된 바이오매스 시료가 상기 스크류 냉각반응기(400)로 전달되기 위해 배출되는 배출구(303)가 마련된 열분해 반응챔버(301), 상기 열분해 반응챔버(301) 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구(302)를 통해 투입된 바이오매스 시료가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류(304) 및 상기 호퍼(200)로부터 전달되는 바이오매스 시료의 급속열분해 반응을 일으키기 위해, 상기 열분해 반응챔버(301) 내부에 설치되어 상기 열분해 반응챔버 내의 온도를 상승시키는 밴드히터(305)를 포함할 수 있다.The rapid pyrolysis reactor 300 is a cylindrical structure disposed in the horizontal direction, and has an inlet 402 into which the biomass sample discharged from the hopper 200 is input at the top and a biomass sample rapidly pyrolyzed at the bottom is cooled by the screw A pyrolysis reaction chamber 301 provided with an outlet 303 discharged to be delivered to the reactor 400, installed in the pyrolysis reaction chamber 301 in a horizontal direction, and the biomass sample introduced through the inlet 302 is directed in one direction A band heater installed inside the pyrolysis reaction chamber 301 to increase the temperature in the pyrolysis reaction chamber in order to cause a rapid pyrolysis reaction of the biomass sample delivered from the screw 304 and the hopper 200 to be transferred to (305).

즉, 상기 호퍼(200)를 통해 투입되는 바이오매스 시료는 상기 투입구(402)를 통해 상기 열분해 반응챔버(301) 내부로 투입되고, 상기 열분해 반응챔버(301) 내벽에 설치된 전기 전원에 의해 작동되는 밴드히터(305)에 의해 상기 열분해 반응챔버(301) 내부 공간이 고온의 열이 발생하여 가열됨으로써 바이오매스 시료의 열분해 과정이 이루어지게 된다. 이때, 상기 스크류(304)는 회전동력수단(모터)에 의해 회전하게 되고, 이에 따라 바이오매스 시료는 교반 및 상기 배출구(303) 방향으로 전진하게 되면서 최종적으로 배출구(303)로 배출되게 된다.That is, the biomass sample introduced through the hopper 200 is introduced into the pyrolysis reaction chamber 301 through the inlet 402, and is operated by an electric power installed on the inner wall of the pyrolysis reaction chamber 301 The internal space of the pyrolysis reaction chamber 301 is heated by generating high-temperature heat by the band heater 305, so that the pyrolysis process of the biomass sample is performed. At this time, the screw 304 is rotated by a rotational power means (motor), and accordingly, the biomass sample is stirred and moved forward in the direction of the outlet 303, and is finally discharged through the outlet 303.

이때, 급속열분해 과정은 약 500℃ 내외의 무산소 조건에서 수행되면서 기체상과 고체상으로 분해된다.At this time, the rapid pyrolysis process is decomposed into a gas phase and a solid phase while being performed under anoxic conditions around 500 ° C.

또한, 상기 열분해 반응챔버(301) 내부를 가열시키기 위해 본 실시예에서는 밴드히터가 적용되었지만, 열분해 반응챔버(301) 내부에 투입된 바이오매스 시료를 가열시킬 수 있는 가열수단은 밴드히터에 한정되지 않고 다양한 가열수단이 적용될 수 있다.In addition, although a band heater is applied in this embodiment to heat the inside of the pyrolysis reaction chamber 301, the heating means capable of heating the biomass sample introduced into the pyrolysis reaction chamber 301 is not limited to the band heater. A variety of heating means can be applied.

다음으로, 스크류 냉각반응기(400)는 상기 급속열분해 방응기(300)에서 급속열분해된 후 수득된 바이오차를 냉각시켜 회수하기 위한 부분이다.Next, the screw cooling reactor 400 is a part for cooling and recovering biochar obtained after rapid pyrolysis in the rapid pyrolysis reactor 300.

상기 스크류 냉각반응기(400)는 수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 급속열분해 반응기(300)의 배출구(303)와 연결되어 열분해 반응을 통해 수득된 바이오차가 투입되는 투입구(402) 및 하부에 냉각처리 후 수득된 바이오차가 배출되는 배출구(403)가 마련되고, 외측으로 격리된 공간으로 냉각수가 수용되는 냉각챔버(401) 및 상기 냉각챔버(401) 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구(402)를 통해 투입된 바이오차가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류(404)를 포함할 수 있다.The screw cooling reactor 400 has a cylindrical structure arranged in a horizontal direction, and has an inlet 402 connected to the outlet 303 of the rapid pyrolysis reactor 300 at the top and into which biochar obtained through the pyrolysis reaction is introduced, and a bottom An outlet 403 through which biochar obtained after cooling is discharged is provided, and a cooling chamber 401 in which cooling water is received as an isolated space outside, and an inlet 402 installed in the horizontal direction inside the cooling chamber 401 ) may include a screw 404 that allows the input biochar to be transferred in one direction.

즉, 상기 급속열분해 반응기(300)를 거치게 되면서 바이오매스 시료가 반탄화 과정을 거쳐 숯과 유사한 형태로 바이오차가 생성되는데, 바이오차는 상기 급속열분해 반응기(300)를 통해 바이오매스 시료가 기체상과 고체상으로 분해되는 과정에서 생성되는 고체상의 물질이며, 상기 스크류 냉각반응기(400)를 통해 고열 상태에서 냉각 처리된 후 상온으로 배출되게 된다.That is, as it passes through the rapid pyrolysis reactor 300, the biomass sample undergoes a torrefaction process to produce biochar in a form similar to charcoal. It is a solid material produced in the process of decomposition, and is discharged to room temperature after being cooled in a high temperature state through the screw cooling reactor 400.

또한, 상기 냉각챔버(401) 내에 잔존하는 가스상 물질은 후술하는 싸이클론(500)으로 전달되게 된다.In addition, the gaseous material remaining in the cooling chamber 401 is transferred to the cyclone 500 to be described later.

또한, 상기 스크류 냉각반응기(400)는 후술하는 냉각장치(800)로부터 냉각수를 공급받아 바이오차 냉각 공정을 수행할 수 있으며, 상기 냉각챔버(401)의 하단 외주면은 상기 스크류(404)가 수용되는 공간과 분리된 냉각수 수용공간이 마련될 수 있다.In addition, the screw cooling reactor 400 can perform a biochar cooling process by receiving cooling water from a cooling device 800 to be described later, and the lower outer circumferential surface of the cooling chamber 401 accommodates the screw 404. A cooling water accommodating space separated from the space may be provided.

다음으로, 싸이클론(500)은 상기 급속열분해 반응기(300)의 열분해 반응에 의해 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 포집하고 바이오차를 회수하기 위한 부분이다.Next, the cyclone 500 is a part for collecting particles dispersed in the non-condensable gas generated by the thermal decomposition reaction of the rapid pyrolysis reactor 300 and recovering biochar.

즉, 상기 급속열분해 반응기(300)에서 가스상 물질은 상기 싸이클론(500)을 거치면서 포집되지 않은 가스내 고체입자를 추가적으로 포집하는 역할을 한다.That is, in the rapid pyrolysis reactor 300, the gaseous material serves to additionally collect solid particles in the gas that are not collected while passing through the cyclone 500.

이를 통해, 포집된 고체입자는 바이오차 형태로 배출되게 된다.Through this, the collected solid particles are discharged in the form of biochar.

다음으로, 1차오일회수기(600)는 상기 싸이클론(500)을 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 부분이다.Next, the primary oil recovery unit 600 is a part for primarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the cyclone 500.

상기 1차오일회수기(600)는 수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 급속열분해 반응기(300)로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구(602)가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구(603)가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구(604)가 마련되고, 내부 공간으로 냉각수가 수용되는 응축챔버(601) 및 상기 응축챔버(601) 내부에 설치되고, 상기 가스유입구(602)를 통해 유입된 가스가 응축된 후 통과하며, 상기 응축챔버(601) 내부에 수용되는 냉각수와 격리되게 설치되는 복수 개의 관으로 구성되는 튜브(605)를 포함할 수 있다.The primary oil recovery device 600 is a cylindrical structure disposed in the vertical direction, and a gas inlet 602 through which the gas phase transported from the rapid pyrolysis reactor 300 is introduced is provided on one side, and the gas that has undergone the condensation process is provided on the other side. A gas outlet 603 through which is discharged is provided, and an oil outlet 604 through which pyrolysis oil is discharged is provided at the lower end, and a condensation chamber 601 receiving cooling water into an internal space and inside the condensation chamber 601 and a tube 605 composed of a plurality of tubes installed to be isolated from the cooling water accommodated in the condensation chamber 601 and pass through after the gas introduced through the gas inlet 602 is condensed. can

즉, 상기 1차오일회수기(600)는 일종의 쉘 앤 튜브(shell and tube) 열교환기로서, 상기 싸이클론(500)을 통과하는 가스상 물질이 상기 1차오일회수기(600)로 유입되어 상기 튜브(605)를 지나게 되고, 이때, 냉각수와 비접촉 열교환이 이루어짐으로써 최종적으로 열분해오일이 생성되게 된다. 이렇게 생성된 열분해 오일은 상기 오일배출구(604)를 통해 배출된 후 수거된다.That is, the primary oil collector 600 is a kind of shell and tube heat exchanger, and the gaseous material passing through the cyclone 500 flows into the primary oil collector 600 and the tube ( 605), and at this time, non-contact heat exchange with the cooling water is performed, so that pyrolysis oil is finally produced. The generated pyrolysis oil is discharged through the oil outlet 604 and then collected.

다음으로, 2차오일회수기(700)는 상기 1차오일회수기(600)를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 부분이다.Next, the secondary oil recovery unit 700 condenses the gas transported through the primary oil recovery unit 600 to secondarily recover pyrolysis oil.

상기 2차오일회수기(700)는 수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 1차오일회수기(600)로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구(702)가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구(703)가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구(704)가 마련된 응축챔버(701)를 포함하는 전기집진기 또는 스크러버일 수 있다.The secondary oil recovery device 700 has a cylindrical structure disposed in the vertical direction, and has a gas inlet 702 on one side through which the gas phase transported from the primary oil recovery device 600 flows, and on the other side after undergoing a condensation process. It may be an electric precipitator or scrubber including a condensation chamber 701 having a gas outlet 703 through which gas is discharged and an oil outlet 704 through which pyrolysis oil is discharged at a lower end thereof.

즉, 상기 2차오일회수기(700)는 전기집진기 또는 스크러버 형태로 구성될 수 있는데, 전기집진기는 기체 속에 부유하고 있는 고체(미립자)에 전기장을 작용시켜서 전기를 띠게 하며 입자를 정전적인 힘으로 모아 기체를 깨끗하게 하는 장치로서, 집진기에 모인 먼지를 제거하는 방법에 따라 습식과 건식 방식이 적용될 수 있다.That is, the secondary oil recovery device 700 may be configured in the form of an electric precipitator or a scrubber. The electrostatic precipitator applies an electric field to solids (particles) suspended in the gas to make them energized and collect the particles with electrostatic force. As a device for cleaning gas, wet and dry methods may be applied depending on the method of removing dust collected in the dust collector.

따라서, 상기 2차오일회수기(700)는 전기집진기 형태로 구성될 경우 상기 1차오일회수기(600)를 통과하는 미립자를 포함하는 가스상에서 미립자를 분리하여 추가적으로 열분해오일로서 수거할 수 있게 된다.Therefore, when the secondary oil recovery device 700 is configured in the form of an electric precipitator, it is possible to separate the particles from the gas phase containing the particles passing through the primary oil recovery device 600 and additionally collect them as pyrolysis oil.

한편, 상기 2차오일회수기(700)의 가스배출구(703)와 연통되게 설치되어, 상기 2차오일회수기(700)의 가스배출구(703)를 통해 배출되는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기(300)로 재순환하기 위한 제1버퍼탱크(900a)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, it is installed in communication with the gas outlet 703 of the secondary oil recovery device 700, and the non-condensed gas discharged through the gas outlet 703 of the secondary oil recovery device 700 is transferred to the rapid pyrolysis reactor 300. ) may further include a first buffer tank 900a for recycling.

또한, 상기 제1버퍼탱크(900a) 후단에 연결되게 설치되어, 상기 제1버퍼탱크(900a)를 통과하는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기(300)로 재순환하기 위해, 상기 1차오일회수기(600)로 재순환 배관(901)이 연결되는 제2버퍼탱크(900b)를 더 포함할 수 있다.In addition, the primary oil recovery device ( 600) may further include a second buffer tank 900b to which the recirculation pipe 901 is connected.

이때, 상기 제1버퍼탱크(900a)와 상기 제2버퍼탱크(900b) 사이에는 상기 제1버퍼탱크(900a)를 통과하는 비응축가스가 원활하게 상기 급속열분해 반응기(300)까기 도달할 수 있도록 송풍하는 배기송풍기(902)를 더 포함할 수 있다.At this time, between the first buffer tank 900a and the second buffer tank 900b, the non-condensed gas passing through the first buffer tank 900a can smoothly reach the rapid pyrolysis reactor 300. An exhaust blower 902 for blowing air may be further included.

이러한 응축되지 않은 가스는 비응축가스(non-condensable gas)라고 하며, 급속열분해 반응기(300)의 무산소 분위기를 유지하는 재순환가스로 사용될 수 있다.This non-condensable gas is referred to as non-condensable gas and can be used as a recycle gas for maintaining an oxygen-free atmosphere of the rapid pyrolysis reactor 300 .

한편, 상기 1차오일회수기(600)는 상기 가스유입구(602)에 설치되고, 상기 튜브(605) 입구 부분을 세척하기 위한 세척장치(610)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the primary oil recovery device 600 is installed in the gas inlet 602 and may further include a cleaning device 610 for cleaning the inlet of the tube 605.

상기 세척장치(610)는 상기 가스유입구(602)에 연결되어 세정용매를 펌핑하는 펌프(611), 상기 펌프(611)로부터 전달되는 세정용매를 상기 튜브(605) 입구 부분을 향해 분사하기 위한 분사노즐(612) 및 상기 펌프(611)와 상기 분사노즐(612) 사이에 설치되어 상기 펌프(611)를 통해 펌핑되는 세정용매의 흐름을 제어하는 밸브(613)를 포함할 수 있다.The cleaning device 610 includes a pump 611 connected to the gas inlet 602 to pump the cleaning solvent, and a spray for spraying the cleaning solvent delivered from the pump 611 toward the inlet of the tube 605. A nozzle 612 and a valve 613 installed between the pump 611 and the injection nozzle 612 to control the flow of the cleaning solvent pumped through the pump 611 may be included.

예를 들어, 상기 싸이클론(500)을 통과한 가스상 물질은 오일 성분을 포함한 것으로서, 상기 1차오일회수기(600)의 가스유입구(602)로 유입되는데, 연속적인 가동에 의해 상기 튜브(605) 입구에 오일 찌꺼기가 고착되는 문제가 발생하게 되고, 이러한 오일 찌꺼기가 고착되면 튜브(605) 입구를 막는 등의 문제로 이어져 오일 찌꺼기를 수시로 세척해야 하는 필요가 있다.For example, the gaseous material that has passed through the cyclone 500 contains an oil component and is introduced into the gas inlet 602 of the primary oil recovery device 600. The problem of oil residue sticking to the inlet occurs, and when such oil residue adheres, it leads to problems such as blocking the inlet of the tube 605, and there is a need to frequently clean the oil residue.

따라서, 주기적으로 상기 세척장치(610)를 이용하여 펌프(611)로부터 펌핑된 세정용매를 가스유입구(602) 주변 부분에 분사함으로써 튜브(605) 입구가 막히는 문제를 해결할 수 있게 된다.Therefore, by periodically spraying the cleaning solvent pumped from the pump 611 using the cleaning device 610 to a portion around the gas inlet 602, it is possible to solve the problem of clogging the inlet of the tube 605.

또한, 상기 1차오일회수기(600)는 상기 가스유입구(602) 부근 내부에는, 상기 세척장치(610)의 세척 이후 수분을 건조시키기 위해 도면에 도시하지는 않았지만 열선이 내장될 수 있다.In addition, in the primary oil recovery device 600, a hot wire may be installed inside the vicinity of the gas inlet 602 to dry moisture after cleaning the cleaning device 610, although not shown in the drawings.

즉, 상기 세척장치(610)를 통해 세척 작업이 완료된 이후에는 가스유입구(602) 내부에 수분이 남아있지 않는 것이 바람직하므로, 열선을 이용하여 수분 건조 작업이 이루어질 수 있게 된다.That is, since it is preferable that no moisture remains inside the gas inlet 602 after the cleaning operation is completed through the cleaning device 610, the drying operation can be performed using a hot wire.

마지막으로, 상기 냉각장치(800)는 상기 스크류 냉각반응기(400) 및 상기 1차오일회수기(600)에 냉각수를 공급하기 위한 부분이다.Finally, the cooling device 800 is a part for supplying cooling water to the screw cooling reactor 400 and the primary oil recovery device 600.

상기 냉각장치(800)는 냉각수를 상기 스크류 냉각반응기(400) 및 상기 1차오일회수기(600)로 공급하고 순환시켜 냉각수의 열교환이 이루어지도록 하고, 다시 냉각수를 냉각시키기 위한 것으로, 예컨대, 증기-압축 또는 흡수 냉동 사이클로 액체의 열을 제거하는 데 쓰는 칠러(chiller)가 적용될 수 있다.The cooling device 800 supplies cooling water to the screw cooling reactor 400 and the primary oil recovery unit 600 and circulates the cooling water so that heat exchange of the cooling water occurs and cools the cooling water again, for example, steam- A chiller used to remove heat from the liquid in a compression or absorption refrigeration cycle may be applied.

한편, 본 발명의 상기 이동식 급속열분해 시스템은 시스템 전반의 전원을 공급하기 위한 이동식 발전기(미도시)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the mobile rapid pyrolysis system of the present invention may further include a mobile generator (not shown) for supplying power to the entire system.

상기 이동식 발전기는 통상의 이동 가능한 엔진 발전기로서, 컨테이너(10) 내부 또는 외부에 설치되어 구성될 수 있다.The mobile generator is a conventional movable engine generator, and may be installed inside or outside the container 10.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해오일 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for producing pyrolysis oil according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해오일 제조방법의 흐름도이다.9 is a flowchart of a method for producing pyrolysis oil according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미이용 산림바이오매스를 활용한 열분해오일 제조방법은, 상기 설명한 이동식 급속열분해 시스템을 이용하여 열분해오일을 제조할 수 있다.Referring to FIG. 9, in the method for producing pyrolysis oil using unused forest biomass according to an embodiment of the present invention, pyrolysis oil can be produced using the mobile rapid pyrolysis system described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 열분해오일 제조방법은, The method for producing pyrolysis oil according to an embodiment of the present invention,

a) 건조기를 통해 파쇄된 바이오매스 시료를 건조시키는 단계;a) drying the crushed biomass sample through a dryer;

b) 상기 a단계에서 건조된 바이오매스 시료를 호퍼에 투입하는 단계;b) putting the biomass sample dried in step a into a hopper;

c) 상기 호퍼로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해 반응기를 통해 건조된 바이오매스 시료를 급속열분해하는 단계;c) receiving the dried biomass sample from the hopper and rapidly pyrolyzing the dried biomass sample through a rapid pyrolysis reactor;

d) 상기 c단계를 거쳐 바이오매스 시료로부터 수득된 바이오차를 스크류 냉각반응기를 통해 냉각시켜 회수하는 단계;d) recovering the biochar obtained from the biomass sample through step c by cooling it through a screw cooling reactor;

e) 상기 c단계에서 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 싸이클론을 통해 포집하고 바이오차를 회수하는 단계;e) collecting particles dispersed in the non-condensable gas generated in step c through a cyclone and recovering biochar;

f) 상기 e단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차오일회수기를 통해 1차적으로 열분해오일을 회수하는 단계;f) condensing the gas transported through step e to primarily recover pyrolysis oil through a primary oil recovery unit;

g) 상기 f단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차오일회수기를 통해 2차적으로 열분해오일을 회수하는 단계;g) condensing the gas transported through step f to secondarily recover pyrolysis oil through a secondary oil recovery unit;

h) 상기 스크류 냉각반응기 및 상기 1차오일회수기에 냉각수를 공급하는 단계; 및h) supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit; and

i) 상기 2차오일회수기에서 배출되는 비응축가스를 제1버퍼탱크 및 제2버퍼탱크를 거쳐 상기 급속열분해 반응기로 재순환시키는 단계;를 포함할 수 있다.i) recycling the non-condensable gas discharged from the secondary oil recovery unit to the rapid pyrolysis reactor via a first buffer tank and a second buffer tank;

먼저, 본 발명의 이동식 급속열분해 시스템을 미이용 산림바이오매스(1) 원산지로 이동시킨다.First, the mobile rapid pyrolysis system of the present invention is moved to the origin of unused forest biomass (1).

그 다음, 파쇄기(2)를 이용하여 일정 크기의 바이오매스 시료로 파쇄한다.Then, using the crusher 2, it is crushed into a biomass sample of a certain size.

그 다음, 파쇄된 시료는 건조기(100)의 가열챔버(101)로 투입되어 건조과정을 거쳐 함수율 5 wt% 이하로 저감시킨 후 배출구(103)를 통해 배출한다.Then, the crushed sample is put into the heating chamber 101 of the dryer 100, and is discharged through the discharge port 103 after reducing the moisture content to 5 wt% or less through a drying process.

그 다음, 건조가 완료된 바이오매스 시료를 호퍼(200)로 투입하여 임시저장한다.Then, the dried biomass sample is put into the hopper 200 and temporarily stored.

그 다음, 호퍼(200)에 저장된 바이오매스 시료가 순차적으로 급속열분해 반응기(300)로 투입되고 고열을 이용하여 급속열분해 공정을 수행한다. 이때 급속열분해 하는 과정에서 고체상 물질인 바이오차가 생성된다.Then, the biomass sample stored in the hopper 200 is sequentially introduced into the rapid pyrolysis reactor 300 and a rapid pyrolysis process is performed using high heat. At this time, biochar, which is a solid material, is produced in the process of rapid pyrolysis.

그 다음, 급속열분해 반응기(300)에서 생성되어 배출되는 바이오차는 스크류 냉각반응기(400)로 전달되고, 스크류 냉각반응기(400)에서 바이오차의 냉각 공정을 수행한 후 배출구(403)를 통해 상온으로 배출한다.Then, the biochar generated and discharged from the rapid pyrolysis reactor 300 is transferred to the screw cooling reactor 400, and after cooling the biochar in the screw cooling reactor 400, it is brought to room temperature through the outlet 403. discharge

그 다음, 스크류 냉각반응기(400)에 잔존하는 가스상 물질은 싸이클론(500)을 거치면서 포집되지 않은 가스 내 고체입자를 추가적으로 포집한다.Then, the gaseous material remaining in the screw cooling reactor 400 passes through the cyclone 500 to additionally collect solid particles in the uncaptured gas.

그 다음, 싸이클론(500)의 가스상 물질은 1차오일회수기(600)에서 응축과정을 거쳐 1차적으로 열분해오일을 회수한다.Then, the gaseous material of the cyclone 500 undergoes a condensation process in the primary oil recovery unit 600 to primarily recover pyrolysis oil.

그 다음, 1차오일회수기(600)를 통과하는 가스상 물질은 2차오일회수기(700)를 통해 2차적으로 열분해오일을 회수한다.Then, the gaseous material passing through the primary oil recovery unit 600 secondarily recovers pyrolysis oil through the secondary oil recovery unit 700.

그 다음, 2차오일회수기(700)를 통과하는 응축되지 않은 비응축가스는 제1버퍼탱크(900a) 및 제2버퍼탱크(900b)로 이송되고, 배기송풍기(902)를 통해 재순환 배관(901)을 통해 급속열분해 반응기(300)로 보내져 재순환가스로 사용된다.Then, the non-condensed gas passing through the secondary oil recovery unit 700 is transported to the first buffer tank 900a and the second buffer tank 900b, and recirculation pipe 901 through the exhaust blower 902. ) and is sent to the rapid pyrolysis reactor 300 to be used as a recycle gas.

이때, 냉각장치(800)를 통해 스크류 냉각반응기(400) 및 1차오일회수기(600)로 냉각수를 공급하고 순환시켜 냉각 공정을 수행하게 된다.At this time, cooling water is supplied to the screw cooling reactor 400 and the primary oil recovery unit 600 through the cooling device 800 and circulated to perform the cooling process.

이렇게 상기와 같이 일련의 과정을 통해 미이용 산림바이오매스(1)를 이용하여 열분해오일을 제조할 수 있게 되는 것이다.In this way, it is possible to produce pyrolysis oil using the unused forest biomass 1 through a series of processes as described above.

이러한 상기 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 실시예에 따른 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템 및 열분해오일 제조방법은, 이동식 급속열분해 시스템을 구축하여 미이용 산림바이오매스를 현장에서 직접 열분해오일의 형태로 변환할 수 있고, 현장에서 직접 바이오매스를 열분해오일의 형태로 변환함으로써 바이오매스의 저장 및 운반비용을 감소시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.The mobile rapid pyrolysis system and pyrolysis oil production method for utilizing unused forest biomass according to various embodiments according to the technical idea of the present invention is to build a mobile rapid pyrolysis system to convert unused forest biomass into pyrolysis oil directly on site. It can be converted into a form, and by directly converting biomass into the form of pyrolysis oil on site, it is possible to reduce the cost of storing and transporting biomass, which has the effect of improving economic feasibility.

이상 설명한 바와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the optimum embodiment has been disclosed in the drawings and specifications. Although specific terms are used herein, they are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1: 미이용 산림바이오매스 2: 파쇄기
10: 컨테이너 20: 이송수단
100: 건조기 101: 가열챔버
102: 투입구 103: 배출구
104: 스크류 105: 가열송풍기
200: 호퍼 300: 급속열분해 반응기
301: 열분해 반응챔버 302: 투입구
303: 배출구 304: 스크류
305: 밴드히터 400: 스크류 냉각반응기
401: 냉각챔버 402: 투입구
403: 배출구 404: 스크류
500: 싸이클론 600: 1차오일회수기
601: 응축챔버 602: 가스유입구
603: 가스배출구 604: 오일배출구
605: 튜브 610: 세척장치
611: 펌프 612: 분사노즐
613: 밸브 700: 2차오일회수기
701: 응축챔버 702: 가스유입구
703: 가스배출구 704: 오일배출구
800: 냉각장치 900a: 제1버퍼탱크
900b: 제2버퍼탱크 901: 재순환 배관
902: 배기송풍기
1: unused forest biomass 2: shredder
10: container 20: conveyance
100: dryer 101: heating chamber
102: inlet 103: outlet
104: screw 105: heating blower
200: hopper 300: rapid pyrolysis reactor
301: pyrolysis reaction chamber 302: inlet
303: outlet 304: screw
305: band heater 400: screw cooling reactor
401: cooling chamber 402: inlet
403: outlet 404: screw
500: cyclone 600: primary oil recovery machine
601: condensation chamber 602: gas inlet
603: gas outlet 604: oil outlet
605: tube 610: washing device
611: pump 612: injection nozzle
613: valve 700: secondary oil recovery
701: condensation chamber 702: gas inlet
703: gas outlet 704: oil outlet
800: cooling device 900a: first buffer tank
900b: second buffer tank 901: recirculation pipe
902: Exhaust blower

Claims (16)

컨테이너에 설비가 구축되어 차량 트레일러에 탑재되어 이동이 가능한 미이용 산림바이오매스 활용을 위한 이동식 급속열분해 시스템에 있어서,
파쇄기를 통해 파쇄되어 생산된 바이오매스 시료가 투입되며, 투입된 바이오매스 시료로 열풍을 가하여 건조시키기 위한 건조기;
상기 건조기를 통해 건조된 바이오매스 시료가 투입되어 임시저장되는 호퍼;
상기 호퍼로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해하는 급속열분해 반응기;
상기 급속열분해 방응기에서 급속열분해된 후 수득된 바이오차를 냉각시켜 회수하기 위한 스크류 냉각반응기;
상기 급속열분해 반응기의 열분해 반응에 의해 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 포집하고 바이오차를 회수하기 위한 싸이클론;
상기 싸이클론을 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 1차오일회수기;
상기 1차오일회수기를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차적으로 열분해오일을 회수하기 위한 2차오일회수기; 및
상기 스크류 냉각반응기 및 상기 1차오일회수기에 냉각수를 공급하기 위한 냉각장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
In a mobile rapid pyrolysis system for utilizing unused forest biomass that is built in a container and mounted on a vehicle trailer and can be moved,
A dryer for inputting a biomass sample produced by crushing through a crusher and applying hot air to dry the input biomass sample;
a hopper into which the biomass sample dried through the dryer is put and temporarily stored;
A rapid pyrolysis reactor receiving the dried biomass sample from the hopper and performing rapid pyrolysis;
A screw cooling reactor for cooling and recovering biochar obtained after rapid pyrolysis in the rapid pyrolysis reactor;
a cyclone for collecting particles scattered in the non-condensable gas generated by the pyrolysis reaction of the rapid pyrolysis reactor and recovering biochar;
a primary oil recovery unit for primarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the cyclone;
a secondary oil recovery unit for secondarily recovering pyrolysis oil by condensing the gas transported through the primary oil recovery unit; and
A mobile rapid pyrolysis system comprising a; cooling device for supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit.
제 1항에 있어서,
상기 건조기는,
수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 파쇄된 바이오매스 시료가 투입되는 투입구 및 하부에 건조된 바이오매스 시료를 배출하는 배출구가 마련된 가열챔버;
상기 가열챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입된 바이오매스 시료의 원활한 교반이 이루어지도록 하는 스크류; 및
상기 가열챔버 내부로 열풍을 송풍하는 가열송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
the dryer,
A cylindrical structure disposed in a horizontal direction, a heating chamber provided with an inlet through which crushed biomass samples are input and an outlet through which dried biomass samples are discharged at the bottom;
a screw installed in the heating chamber in a horizontal direction so that the introduced biomass sample is smoothly stirred; and
A mobile rapid pyrolysis system comprising a; heating blower for blowing hot air into the heating chamber.
제 1항에 있어서,
상기 급속열분해 반응기는,
수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 호퍼에서 배출되는 바이오매스 시료가 투입되는 투입구 및 하부에 급속열분해된 바이오매스 시료가 상기 스크류 냉각반응기로 전달되기 위해 배출되는 배출구가 마련된 열분해 반응챔버;
상기 열분해 반응챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구를 통해 투입된 바이오매스 시료가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류; 및
상기 호퍼로부터 전달되는 바이오매스 시료의 급속열분해 반응을 일으키기 위해, 상기 열분해 반응챔버 내부에 설치되어 상기 열분해 반응챔버 내의 온도를 상승시키는 밴드히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
The rapid pyrolysis reactor,
A cylindrical structure disposed in the horizontal direction, provided with an inlet at the upper portion through which the biomass sample discharged from the hopper is input and an outlet through which the rapidly pyrolyzed biomass sample is discharged to be transferred to the screw cooling reactor at the lower portion. A pyrolysis reaction chamber;
a screw installed in the pyrolysis reaction chamber in a horizontal direction so that the biomass sample introduced through the inlet is transported in one direction; and
In order to cause a rapid pyrolysis reaction of the biomass sample transferred from the hopper, a band heater installed inside the pyrolysis reaction chamber to increase the temperature in the pyrolysis reaction chamber; mobile rapid pyrolysis system comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 스크류 냉각반응기는,
수평방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 상부에 상기 급속열분해 반응기의 배출구와 연결되어 열분해 반응을 통해 수득된 바이오차가 투입되는 투입구 및 하부에 냉각처리 후 수득된 바이오차가 배출되는 배출구가 마련되고, 외측으로 격리된 공간으로 냉각수가 수용되는 냉각챔버; 및
상기 냉각챔버 내부에 수평방향으로 설치되어 투입구를 통해 투입된 바이오차가 일측 방향으로 이송되도록 하는 스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
The screw cooling reactor,
It is a cylindrical structure arranged in the horizontal direction, and an inlet connected to the outlet of the rapid pyrolysis reactor is provided at the top to input the biochar obtained through the pyrolysis reaction, and an outlet at the bottom to discharge the biochar obtained after cooling treatment is provided. A cooling chamber in which cooling water is received as an isolated space; and
A mobile rapid pyrolysis system comprising a screw installed in the cooling chamber in a horizontal direction so that the biochar introduced through the inlet is transported in one direction.
제 1항에 있어서,
상기 1차오일회수기는,
수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 급속열분해 반응기로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구가 마련되고, 내부 공간으로 냉각수가 수용되는 응축챔버; 및
상기 응축챔버 내부에 설치되고, 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스가 응축된 후 통과하며, 상기 응축챔버 내부에 수용되는 냉각수와 격리되게 설치되는 복수 개의 관으로 구성되는 튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
The primary oil recovery machine,
As a cylindrical structure disposed in the vertical direction, one side is provided with a gas inlet through which the gas phase transported from the rapid pyrolysis reactor is introduced, and the other side is provided with a gas outlet through which the gas that has undergone the condensation process is discharged, and the pyrolysis oil is provided at the lower end. A condensation chamber provided with an oil discharge port and receiving cooling water into an internal space; and
It is installed inside the condensation chamber, passes after the gas introduced through the gas inlet is condensed, and consists of a plurality of tubes installed to be isolated from the cooling water accommodated in the condensation chamber; characterized in that it comprises a mobile rapid pyrolysis system.
제 1항에 있어서,
상기 2차오일회수기는,
수직방향으로 배치되는 원통형 구조로서, 일측에는 상기 1차오일회수기로부터 이송된 가스상이 유입되는 가스유입구가 마련되고, 타측에는 응축공정을 거친 가스가 배출되는 가스배출구가 마련되며, 하측 단부에는 열분해오일이 배출되는 오일배출구가 마련된 응축챔버를 포함하는 전기집진기 또는 스크러버인 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
The secondary oil recovery unit,
As a cylindrical structure disposed in the vertical direction, one side is provided with a gas inlet through which the gas phase transported from the primary oil recovery unit flows in, and the other side is provided with a gas outlet through which the gas that has undergone the condensation process is discharged, and the lower end is provided with pyrolysis oil. A mobile rapid pyrolysis system, characterized in that the electrostatic precipitator or scrubber including a condensation chamber provided with an oil discharge port.
제 6항에 있어서,
상기 2차오일회수기의 가스배출구와 연통되게 설치되어, 상기 2차오일회수기의 가스배출구를 통해 배출되는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기로 재순환하기 위한 제1버퍼탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 6,
A first buffer tank installed in communication with the gas outlet of the secondary oil recoverer to recirculate the non-condensable gas discharged through the gas outlet of the secondary oil recovery unit to the rapid pyrolysis reactor. Mobile rapid pyrolysis system.
제 7항에 있어서,
상기 제1버퍼탱크 후단에 연결되게 설치되어, 상기 제1버퍼탱크를 통과하는 비응축가스를 상기 급속열분해 반응기로 재순환하기 위해, 상기 1차오일회수기로 재순환 배관이 연결되는 제2버퍼탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 7,
A second buffer tank installed to be connected to the rear end of the first buffer tank and connected to a recirculation pipe to the primary oil recovery unit in order to recycle the non-condensable gas passing through the first buffer tank to the rapid pyrolysis reactor Mobile rapid pyrolysis system, characterized in that it comprises.
제 8항에 있어서,
상기 제1버퍼탱크와 상기 제2버퍼탱크 사이에는,
상기 제1버퍼탱크를 통과하는 비응축가스가 원활하게 상기 급속열분해 반응기까기 도달할 수 있도록 송풍하는 배기송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 8,
Between the first buffer tank and the second buffer tank,
The mobile rapid pyrolysis system further comprises an exhaust blower for blowing the non-condensable gas passing through the first buffer tank so that it can smoothly reach the rapid pyrolysis reactor.
제 5항에 있어서,
상기 1차오일회수기는,
상기 가스유입구에 설치되고, 상기 튜브 입구 부분을 세척하기 위한 세척장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 5,
The primary oil recovery machine,
The mobile rapid pyrolysis system further comprising a cleaning device installed at the gas inlet and cleaning the tube inlet.
제 10항에 있어서,
상기 세척장치는,
상기 가스유입구에 연결되어 세정용매를 펌핑하는 펌프;
상기 펌프로부터 전달되는 세정용매를 상기 튜브 입구 부분을 향해 분사하기 위한 분사노즐; 및
상기 펌프와 상기 분사노즐 사이에 설치되어 상기 펌프를 통해 펌핑되는 세정용액의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 10,
The washing device,
a pump connected to the gas inlet to pump a cleaning solvent;
a spray nozzle for spraying the cleaning solvent delivered from the pump toward the inlet of the tube; and
A mobile rapid pyrolysis system comprising a; valve installed between the pump and the injection nozzle to control the flow of the cleaning solution pumped through the pump.
제 11항에 있어서,
상기 1차오일회수기는,
상기 가스유입구 부근 내부에는, 상기 세척장치의 세척 이후 수분을 건조시키기 위한 열선이 내장되는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 11,
The primary oil recovery machine,
A mobile rapid pyrolysis system, characterized in that a hot wire for drying moisture after washing the washing device is built inside the vicinity of the gas inlet.
제 2항에 있어서,
상기 이동식 급속열분해 시스템은,
상기 건조기로부터 건조된 바이오매스를 상기 호퍼로 이송하기 위한 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 2,
The mobile rapid pyrolysis system,
The mobile rapid pyrolysis system further comprising a transfer means for transferring the biomass dried from the dryer to the hopper.
제 13항에 있어서,
상기 이송수단은,
상기 건조기의 상기 배출구 위치로부터 상기 호퍼의 건조된 바이오매스 시료가 투입되는 부분까지 하측에서 상측으로 건조된 바이오매스 시료를 이송하기 위해 경사지게 형성된 컨베이어인 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 13,
The means of transport is
A mobile rapid pyrolysis system, characterized in that the conveyor is inclined to transfer the dried biomass sample from the lower side to the upper side from the outlet position of the dryer to the portion where the dried biomass sample is input in the hopper.
제 1항에 있어서,
상기 이동식 급속열분해 시스템은,
시스템 전반의 전원을 공급하기 위한 이동식 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 급속열분해 시스템.
According to claim 1,
The mobile rapid pyrolysis system,
A mobile rapid pyrolysis system further comprising a mobile generator for supplying power throughout the system.
제 1항 내지 제 15항의 이동식 급속열분해 시스템을 이용하여 열분해오일을 제조하는 방법에 있어서,
a) 건조기를 통해 파쇄된 바이오매스 시료를 건조시키는 단계;
b) 상기 a단계에서 건조된 바이오매스 시료를 호퍼에 투입하는 단계;
c) 상기 호퍼로부터 건조된 바이오매스 시료를 전달받아 급속열분해 반응기를 통해 건조된 바이오매스 시료를 급속열분해하는 단계;
d) 상기 c단계를 거쳐 바이오매스 시료로부터 수득된 바이오차를 스크류 냉각반응기를 통해 냉각시켜 회수하는 단계;
e) 상기 c단계에서 발생된 비응축가스 내에 비산되어 있는 입자들을 싸이클론을 통해 포집하고 바이오차를 회수하는 단계;
f) 상기 e단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 1차오일회수기를 통해 1차적으로 열분해오일을 회수하는 단계;
g) 상기 f단계를 거쳐 이송되는 가스를 응축시켜 2차오일회수기를 통해 2차적으로 열분해오일을 회수하는 단계;
h) 상기 스크류 냉각반응기 및 상기 1차오일회수기에 냉각수를 공급하는 단계; 및
i) 상기 2차오일회수기에서 배출되는 비응축가스를 제1버퍼탱크 및 제2버퍼탱크를 거쳐 상기 급속열분해 반응기로 재순환시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해오일 제조방법.
In the method for producing pyrolysis oil using the mobile rapid pyrolysis system of claims 1 to 15,
a) drying the crushed biomass sample through a dryer;
b) putting the biomass sample dried in step a into a hopper;
c) receiving the dried biomass sample from the hopper and rapidly pyrolyzing the dried biomass sample through a rapid pyrolysis reactor;
d) recovering the biochar obtained from the biomass sample through step c by cooling it through a screw cooling reactor;
e) collecting particles dispersed in the non-condensable gas generated in step c through a cyclone and recovering biochar;
f) condensing the gas transported through step e to primarily recover pyrolysis oil through a primary oil recovery unit;
g) condensing the gas transported through step f to secondarily recover pyrolysis oil through a secondary oil recovery unit;
h) supplying cooling water to the screw cooling reactor and the primary oil recovery unit; and
i) recycling the non-condensable gas discharged from the secondary oil recovery unit to the rapid pyrolysis reactor via a first buffer tank and a second buffer tank;
KR1020210148796A 2021-11-02 2021-11-02 Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass KR20230063586A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210148796A KR20230063586A (en) 2021-11-02 2021-11-02 Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210148796A KR20230063586A (en) 2021-11-02 2021-11-02 Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230063586A true KR20230063586A (en) 2023-05-09

Family

ID=86409158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210148796A KR20230063586A (en) 2021-11-02 2021-11-02 Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230063586A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102599044B1 (en) * 2023-08-11 2023-11-07 안산조경개발 주식회사 Apparatus of manufacturing biochar using fallen leaves
CN117025238A (en) * 2023-07-07 2023-11-10 吉林大学 Mobile field small-sized straw continuous self-heating carbonization device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839845B1 (en) 2017-07-18 2018-03-22 (주) 퓨쳐 라이팅 Rapid pyrolysis processing system and method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839845B1 (en) 2017-07-18 2018-03-22 (주) 퓨쳐 라이팅 Rapid pyrolysis processing system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117025238A (en) * 2023-07-07 2023-11-10 吉林大学 Mobile field small-sized straw continuous self-heating carbonization device
KR102599044B1 (en) * 2023-08-11 2023-11-07 안산조경개발 주식회사 Apparatus of manufacturing biochar using fallen leaves

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10435638B2 (en) Pyrolysis processing of solid waste from a water treatment plant
US8312821B2 (en) Waste-tire recycling system
EP3211061B1 (en) System for producing low water biomass-derived pyrolysis oils
CN101608126B (en) Device for improving quality of coal by pyrolysis
CN102965170B (en) Energy-conserving and environment-protective brown coal briquette preparation technology and system
CN101608125A (en) A kind of method for upgrading coal pyrolysis
CN105737163A (en) Household garbage internal circulation sealed low-temperature pyrolysis system and method based on decoupling combustion
CN101531910A (en) System for rapidly pyrolysing and liquefying biomass
KR20230063586A (en) Mobile fast pyrolysis system and pyrolysis oil manufacturing method for utilization of unused forest biomass
CN105737167A (en) Method and system sectionally utilizing carbonaceous organic matter pyrolysate in heat accumulation type rotating bed
CN209383705U (en) Pyrolysis of coal device
CN214693826U (en) Sludge pyrolysis carbonization process system
CN115386389B (en) Coal pyrolysis power generation coupling system and process
CN207671989U (en) The utilization system of agricultural stalk and forestry waste
CN104004533B (en) A kind of little granule shale gas heat carrier distillation process
CN105757674A (en) System and method for utilizing heat energy of pyrolysis products of carbon-containing organic matters
CN112896019B (en) Domestic waste innocent treatment car
WO2015087568A1 (en) Poultry manure treatment method and poultry manure treatment system
RU2408820C1 (en) Installation for multi-phase pyrolysis of organic raw material
CN214160832U (en) Solid waste treatment system
CN110304804B (en) Sludge thermal conditioning and drying carbonization energy-saving system
RU106246U1 (en) ORGANIC RAW MATERIAL PROCESSING PLANT
CN201737900U (en) High-efficiency quick coal pyrolyzing device
CN201770660U (en) Coal material horizontal intubation vertical decomposition equipment
CN206882385U (en) The system for handling house refuse