분해 증류
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1. 개요
분해 증류는 고체 물질을 가열하여 휘발성 생성물을 얻는 공정이다. 고대 로마 시대부터 알려졌으며, 나무, 석탄, 고분자 물질 등 다양한 물질에 적용된다. 이 공정은 목탄, 메탄올, 아세트산, 코크스, 암모니아수, 콜타르, 석탄 가스, 아이소프렌 등을 생산하는 데 활용되며, 폐 고분자 재활용에도 사용된다.
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| 분해 증류 | |
|---|---|
| 분해 증류 | |
 | |
| 다른 이름 | 열분해 |
| 과정 | 물질을 고온으로 가열하여 휘발성 성분을 추출하는 것 |
| 적용 분야 | 석탄으로부터 코크스, 가스, 타르 생산 목재로부터 목탄 생산 뼈로부터 동물 탄 생산 석유 정제 과정에서 크래킹 |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 산소가 부족한 환경에서 유기 물질을 가열하여 휘발성 물질과 잔류물로 분해하는 화학 공정 |
| 주요 생성물 | 코크스 목탄 타르 가스 동물 탄 |
| 사용 온도 | 높은 온도 (정확한 범위는 물질에 따라 다름) |
| 반응 조건 | 산소가 제한된 환경 |
| 과정 유형 | 열분해 탄화 건류 |
| 역사 | |
| 기원 | 고대부터 목탄 및 기타 물질 생산에 사용됨 |
| 산업적 중요성 | 산업 혁명 기간 동안 코크스 생산에 중요해짐 |
| 응용 | |
| 에너지 생산 | 석탄 가스화 바이오매스 열분해 |
| 화학 산업 | 다양한 화학 물질 생산을 위한 중간체 생성 |
| 환경 관리 | 폐기물 처리 및 바이오 숯 생산 |
| 기타 | |
| 관련 공정 | 증기 개질 부분 산화 |
| 주의 사항 | 가연성 가스 및 타르 생성으로 인한 안전 문제 |
2. 역사
대 플리니우스(23/24 –79 CE)는 그의 백과사전인 ''박물지''(시더 오일/Naturalis Historia}})에서 소나무 목재의 파괴적 증류를 통해 두 가지 액체 성분, 즉 가볍고 향이 나는 오일과 무거운 피치 (수지)가 생성되는 과정을 설명했다. 가벼운 성분은 기체 형태로 방출되어 응축 및 수집된다.[5] 유럽에서는 타르를 토치 나무(''Pinus mugo'')에서 불을 사용하여 추출하며, 선박 코팅 및 기타 여러 유용한 용도로 사용된다. 나무는 작은 장작으로 잘게 잘린 다음 용광로에 넣는다. 처음으로 나오는 증기는 액체 형태로 그 수집을 위해 만들어진 저장고로 흘러 들어간다. 시리아에서는 이 물질을 “cedrium”({{bracketla)이라고 하며, 이집트에서는 시체에 담가 모든 부패로부터 보존될 정도로 놀라운 강도를 가지고 있다. 그 다음에 나오는 액체는 더 짙은 농도를 가지며 피치를 구성한다.[5]
열분해 과정은 증류 장치(반응기)에서 수행되어 휘발성 생성물을 수집할 수 있다. 생성물의 질량은 공급 원료 질량의 일부만 나타내는데, 이는 많은 물질이 숯, 재, 비휘발성 타르로 남아 있기 때문이다.[6][7] 이와 대조적으로, 연소는 유기 물질의 대부분을 소비하며, 생성물의 순 무게는 소비된 연료와 산화제의 질량과 거의 같다.
3. 공정
분해 증류 및 관련 공정은 실제로 전통적인 목탄 연소 기술의 현대적인 산업적 후손이다.[6] 따라서 스칸디나비아와 같은 많은 지역에서 산업적으로 중요하다.[7] 현대적 공정은 정교하며, 사용 가능한 공급 원료로부터 가능한 가장 가치 있는 생성물을 생산하기 위해 신중한 엔지니어링이 필요하다.[6][7]
3. 1. 공정의 특징
열분해 과정은 증류 장치(반응기)에서 수행되어 휘발성 생성물을 수집할 수 있다. 생성물의 질량은 공급 원료 질량의 일부만 나타내는데, 이는 많은 물질이 숯, 재, 비휘발성 타르로 남아 있기 때문이다.[6][7] 이와 대조적으로, 연소는 유기 물질의 대부분을 소비하며, 생성물의 순 무게는 소비된 연료와 산화제의 질량과 거의 같다.
파괴 증류 및 관련 공정은 실제로 전통적인 목탄 연소 기술의 현대적인 산업적 후손이다.[6] 따라서 스칸디나비아와 같은 많은 지역에서 산업적으로 중요하다.[7] 현대적 공정은 정교하며, 사용 가능한 공급 원료로부터 가능한 가장 가치 있는 생성물을 생산하기 위해 신중한 엔지니어링이 필요하다.[6][7]
4. 활용
나무의 분해 증류는 목탄 고형 잔여물과 함께 메탄올과 아세트산을 생성한다.[8]
1톤의 석탄 분해 증류는 700kg의 코크스, 100리터의 암모니아수, 50리터의 콜타르 및 400m3의 석탄 가스를 생성할 수 있다.
분해 증류는 폐 고분자에서 추출한 단량체를 재활용하는 데 점점 더 유망한 방법이다.
천연 고무의 분해 증류로 아이소프렌이 발견되었고, 이는 네오프렌과 같은 합성 고무의 개발로 이어졌다.
4. 1. 목재 건식 증류
나무의 분해 증류는 목탄 고형 잔여물과 함께 메탄올과 아세트산을 생성한다.[8]4. 2. 석탄 건식 증류
1톤의 석탄 분해 증류는 700kg의 코크스, 100리터의 암모니아수, 50리터의 콜타르 및 400m3의 석탄 가스를 생성할 수 있다.[8] 천연 고무의 분해 증류로 아이소프렌이 발견되었고, 이는 네오프렌과 같은 합성 고무의 개발로 이어졌다.[8]4. 3. 고분자 물질 재활용
분해 증류는 폐 고분자에서 추출한 단량체를 재활용하는 데 점점 더 유망한 방법이다.[8] 나무의 분해 증류는 목탄 고형 잔여물과 함께 메탄올과 아세트산을 생성한다.[8] 1톤의 석탄 분해 증류는 700kg의 코크스, 100리터의 암모니아수, 50리터의 콜타르 및 400m3의 석탄 가스를 생성할 수 있다.[8] 천연 고무의 분해 증류로 아이소프렌이 발견되었고, 이는 네오프렌과 같은 합성 고무의 개발로 이어졌다.[8]4. 4. 천연 고무 건식 증류
천연 고무의 분해 증류를 통해 아이소프렌이 발견되었으며, 이는 네오프렌과 같은 합성 고무 개발로 이어졌다.[8]5. 한국에서의 건식 증류
참조
[1]
서적
Coal-tar and ammonia
https://archive.org/[...]
Gurney and Jackson
[2]
서적
The Refinery of the Future
William Andrew
[3]
서적
The rise and development of organic chemistry
https://archive.org/[...]
Macmillan
[4]
서적
Organic Chemistry vol 1
https://archive.org/[...]
Longmans
[5]
서적
The Natural History of Pliny: Translated, with Copious Notes and Illustrations
https://www.gutenber[...]
Henry G. Bohn
[6]
간행물
Distillation of hardwoods in Canada
https://archive.org/[...]
Ottawa, F. A. Acland
[7]
간행물
The technology of wood distillation, with special reference to the methods of obtaining the intermediate and finished products from the primary distillate
https://archive.org/[...]
London Chapman & Hall
[8]
서적
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
2000
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