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바이오매스가 급속 열분해되어 생산된 가스를 응축시켜 바이오 오일을 만드는 바이오 오일 제조 시스템에 있어서,가로(x), 세로(y), 높이(z)의 길이가 서로 다른 사각 기둥 형상으로 하부에 가스 분산판(110)을 갖추고 유동사를 이용하여 바이오매스를 급속 열분해시키는 사각형 컬럼 형태의 유동층 반응기(100);상기 유동층 반응기(100)의 일측에 구비되어 바이오매스를 공급하는 바이오매스 공급기(200);상기 가스 분산판(110)에 공급되는 가스와 상기 유동층 반응기(100)의 내외부를 가열하는 가열기(300);상기 유동층 반응기(100)의 상부 일측에 설치되어 촤(char)를 배출하는 촤 배출구(400);상기 바이오매스의 열분해 가스를 전달받아 열분해 가스에 함유된 촤를 회수하는 사이클론(500);상기 사이클론(500)에서 촤가 제거된 열분해 가스로부터 바이오 오일을 응축시키는 열교환기(600);를 포함하여 구성되되,상기 열교환기(600)는하면이 막힌 관 형상의 부재로 하면으로부터 일정높이로 오일(10)이 채워져 있고, 상부 외주면 일측에 가스배출관(611)이 있는 몸체(610);상기 몸체(610)의 상부 외주면 일측에 설치되는 것으로 상기 몸체(610) 내부로 액체를 분사하는 분사노즐(620);관 형상의 부재로 일단이 상기 몸체(610)의 상면을 통해 관입되어 상기 몸체(610) 내의 오일(10) 속에 담겨지도록 설치되되 타단은 상기 몸체(610)의 상면에 고정되는 가스주입관(630);관 형상의 부재로 상기 몸체(610) 하부의 외주면 일측에 설치되는 오일배출관(640); 일단이 상기 몸체(610)의 하부 외주면 일측에 결합되고 타단이 상기 분사노즐(620)에 결합되어 상기 몸체(610) 내의 오일(10)이 상기 몸체(610)의 상부로 공급되도록 하는 펌프(650); 및,오일(10)에 있는 미세입자를 제거하는 것으로 상기 가스주입관(630)의 일단 밑에 위치하도록 상기 몸체(610) 하부 일측에 설치되는 제1필터(660)로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 바이오 오일 제조 시스템(1)은 상기 유동층 반응기(100)와 사이클론(500)에서 배출, 제거된 촤, 상기 열분해 가스 내에 포함된 비응축 가스 및 유동층 반응기(100)에서 배출된 모래를 연소시키는 연소기(700);를 더 포함하여 구성되고,상기 연소기(700)에서 촤, 비응축 가스 및 모래를 연소시킨 고온의 가스를 상기 가스 분산판(110)을 통하여 상기 유동층 반응기(100)로 재순환시키며, 상기 연소기(700)에서 연소한 고온의 모래를 상기 유동층 반응기(100) 하단에 구비된 모래 주입구(120)를 통해서 상기 유동층 반응기(100)에 주입하여 상기 열분해 반응에 필요한 일부 열을 제공하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 가스 분산판(110)에 공급되는 가스는 제습기(20)를 통과하여 수분이 제거된 가스이고, 상기 제습기(20)와 가스 분산판(110) 사이에는 레귤레이터(30) 및 유량계(40)가 연결되어 있으며, 상기 레귤레이터(30) 및 유량계(40)에 의해서 가스 유량을 제어하여 상기 유동층 반응기(100) 내의 가스 유속(U/Umf)을 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제3항에 있어서,상기 가스 유속(U/Umf)은 1
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제1항에 있어서,상기 유동층 반응기(100)는 가로(x), 세로(y), 높이(z)의 비율이 16 : 1 : 20로 이루어진 사각 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 오일배출관(640)의 내부 관통공 일측에 설치되는 것으로 오일(10)에 있는 미세입자를 제거하는 제2필터(665)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,관 부재로 상기 몸체(610) 내부의 오일(10)과 다수의 면이 접촉되도록 형성되도록 양단이 상기 몸체(610) 하부의 외주면 일측에 설치되는 냉각관(670)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제8항에 있어서,상기 냉각관(670)은코일 스프링 형상의 관 부재로 양단이 상기 몸체(610) 하부의 외주면 일측에 설치되되 상기 가스주입관(630)이 코일 스프링 형상의 내부공간에 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 분사노즐(620)은 상기 몸체(610) 상부 외주면 일측에 1개 내지 4개가 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 몸체(610)의 하부는 하면으로 갈수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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제1항에 있어서,상기 몸체(610)의 상부는 상면으로 갈수록 직경이 상기 가스주입관(630)의 타단 크기로 작아지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템
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바이오매스가 급속 열분해되어 생산된 가스를 응축시켜 바이오 오일을 만드는 바이오 오일 제조방법에 있어서,(a) 유동층 반응기(100)에 바이오매스를 공급하고, 상기 공급된 바이오매스에 고온의 유동사가 공급되어 혼합되는 단계;(b) 상기 유동층 반응기(100)에 고온의 가스가 주입된 후, 상기 유동층 반응기(100)의 내외부가 가열되어 바이오매스가 급속 열분해되는 단계;(c) 상기 (b) 단계에서 상기 유동층 반응기(100)에 주입되는 가스 유량이 제어되어 상기 유동층 반응기(100) 내의 가스 유속(U/Umf)이 제어되는 단계;(d) 상기 급속 열분해 과정에서 발생한 촤(char)가 배출되는 단계;(e) 상기 급속 열분해 과정에서 발생되는 열분해 가스를 전달받아 사이클론(500)이 이용되어 상기 (d) 단계에서 걸러지지 않은 마이크로 촤가 제거되는 단계;(f) 상기 촤가 제거된 열분해 가스가 열교환기(600)에 설치된 가스주입관630)을 통해 열교환기(600)의 내부에 있는 오일(10)에 직접 접촉되는 방법으로 응축되어 바이오 오일이 추출되고, 바이오 오일로 변환되지 않는 가스는 열교환기의 상부에 있는 분사노즐(620)에서 분사되는 오일에 의하여 다시 한번 응축되어 바이오 오일이 추출되는 단계; 및(g) 상기 유동층 반응기(100)에서 일부 배출된 모래, 상기 유동층 반응기(100)를 거쳐 사이클론(500)을 통하여 배출, 제거된 촤 및 상기 열분해 가스에 포함된 비응축 가스가 연소되는 단계로 구성되되,상기 (f) 단계에서 상기 분사노즐(620)은 펌프(650)가 사용되어 열교환기(600)의 내부에 있는 오일(10)이 공급되어 분사되고, 상기 가스주입관(630)의 일단 밑에 위치하도록 상기 열교환기(600)의 하부 일측에 제1필터(660)가 설치되어 오일(10)에 있는 미세입자를 제거하여 상기 분사노즐(620)이 막히는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제13항에 있어서,상기 (c) 단계의 가스 유속 제어는 상기 유동층 반응기(100)에 고온의 가스가 주입될 때, 레귤레이터(30) 및 유량계(40)에 의해서 자동으로 가스의 유량을 조절하여 상기 유동층 반응기(100)에 주입되는 가스의 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제14항에 있어서,상기 (c) 단계에서 제어되는 상기 유동층 반응기(100) 내의 가스 유속(U/Umf)은 1
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제13항에 있어서,상기 유동층 반응기(100)는 가로(x), 세로(y), 높이(z)의 비율이 16 : 1 : 20로 이루어진 사각 다른 사각 기둥 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제13항에 있어서,(h) 상기 (g) 단계에서 연소시켜 발생한 고온의 가스를 상기 (b) 단계의 고온의 가스로 사용하여 재순환시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제17항에 있어서,(i) 상기 (g) 단계에서 연소시켜 제조한 고온의 모래를 상기 유동층 반응기(100)에 주입하여 고온의 유동사로 사용하여 열분해 반응에 필요한 열을 일부 제공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제13항에 있어서,상기 (f) 단계에서 상기 열교환기(600) 내부의 오일(1)과 다수의 면이 접촉되도록 형성된 것으로 양단이 상기 열교환기(600) 하부의 외주면 일측에 냉각관(670)이 설치되어 열교환기(600) 내부의 오일(10)을 냉각하는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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제21항에 있어서,상기 냉각관(670)은코일 스프링 형상의 관 부재로 양단이 상기 열교환기(600) 하부의 외주면 일측에 설치되되 상기 가스주입관(630)이 코일 스프링 형상의 내부공간에 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오 오일 제조방법
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