熱分解液は様々な物質の複雑な混合物である。
これらには、酸素を含む炭化水素、水、潜在的に固体チャーが含まれる。
熱分解液中の水分含有量は、通常20~30重量%である。
この範囲は、使用される製造方法によって異なる。
熱分解液はマイクロエマルションと考えることができる。
水性連続相は、熱分解リグニン巨大分子の不連続相を安定化させる。
この安定化は水素結合のようなメカニズムによって起こる。
詳細な組成
1.酸素含有炭化水素
酸素含有炭化水素には脂肪族および芳香族化合物が含まれる。
これらの化合物には、フェノール、アルデヒド、レボグルコサン、ヒドロキシアセトアルデヒド、炭化水素鎖も含まれる。
これらの化合物は、熱分解中のホロセルロースの分解に由来する。
2.水
水は、バイオマス中に元々含まれていた水分と、熱分解中の反応生成物の両方から存在する。
含水率は熱分解油の特性に影響を与える。
安定性と相挙動に影響する。
3.固体チャー
常に液相に存在するわけではないが、チャーは熱分解の副産物である。
これは特に、熱分解蒸気を迅速にクエンチしないプロセスにおいて顕著である。
4.バイオオイルとタール
バイオオイルは低分子量の有機化合物で構成されている。
黒色または暗褐色の粘性液体であるタールよりも粘性が低い。
タールは炭化水素と遊離炭素からなる。
バイオオイルとタールの区別はやや恣意的である。
タールをベンゼンより分子量の大きい熱分解生成物とみなす定義もある。
特徴と意味合い
マイクロエマルジョンの性質
連続水相はオイルの安定化に役立つ。
これは安定性と潜在的な用途に影響する。
混和性と溶解性
熱分解液は、メタノールやアセトンのような極性溶媒と混和性である。
しかし、石油油とは混和しない。
これは、既存の燃料システムとの適合性に影響する。
密度とエネルギー含有量
軽油(約0.85 g/ml)に比べて熱分解液の密度(約1.2 g/ml)が高いため、重量ベースのエネルギー含有量は低くなる。
しかし、容積ベースでは高いエネルギー含有量となる。
このことは、ボイラーやエンジンのポンプや噴霧器のような機器の設計に影響を与える。
産業的・経済的考察
熱分解技術
高速熱分解技術の開発は、有用な液体の収量を最適化することを目的としている。
これらの液体は、燃料や化学製品の原料として使用することができる。
反応器の構成とプロセス変数(温度、圧力、滞留時間など)は、生成物の分布に大きく影響する。
精製と商品化
粗バイオオイルは、商業基準を満たすために精製が必要である。
このことは、熱分解液の経済性において精製プロセスの重要性を浮き彫りにしている。
まとめると、熱分解液の組成は複雑で多面的である。
その挙動や用途に影響を与える様々な化学成分や物理的特性が含まれている。
これらの側面を理解することは、熱分解液の効果的な利用と商業化にとって極めて重要である。
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