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글리세롤의 전기촉매 반응으로 양극에서 산화반응이 수행되고 음극에서 환원반응을 통해 수소를 생산하는 전기촉매 반응장치; 및목질계 바이오매스로부터 수소화 반응 공정을 통해 부텐 올리고머를 생산하는 화학적촉매 반응장치;를 포함하는 통합 시스템이며,상기 전기촉매 반응장치에서 생산되는 수소는 상기 화학적촉매 반응장치의 부텐 올리고머 생산에 사용되고,상기 전기촉매 반응장치 및 상기 화학적촉매 반응장치에서의 열 에너지는 서로 교환되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제1항에 있어서,상기 전기촉매 반응장치는,양극, 음극 및 전해질을 포함하는 반응부; 및상기 반응부로부터 생성되는 반응 생성물을 정제하기 위한 정제부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제2항에 있어서,상기 정제부는,반응 생성물로부터 물 및 기타 불순물을 제거하는 제거부;반응 생성물로부터 글리세르알데하이드(glyceraldehyde, GAD)를 정제하는 제1 정제부;반응 생성물로부터 하이드록시피루브산(hydroxypyruvic acid, HPA)을 정제하는 제2 정제부; 및반응 생성물로부터 글리세르산(glyceric acid, GLA)을 정제하는 제3 정제부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제1항에 있어서,상기 화학적촉매 반응장치는,목질계 바이오매스를 가수분해하여 제1 가수분해물을 생성하는 제1 가수분해부;상기 제1 가수분해부에서 생성된 제1 가수분해물을 수소와 반응시켜 제1 수소 반응물을 생성하는 제1 수소 반응부;상기 제1 수소 반응부에서 생성된 제1 수소 반응물을 가수분해하여 제2 가수분해물을 생성하는 제2 가수분해부;상기 제2 가수분해부에서 생성된 제2 가수분해물을 수소와 반응시켜 제2 수소 반응물을 생성하는 제2 수소 반응부;상기 제2 수소 반응부에서 생성된 제2 수소 반응물을 정제하는 수소 반응물 정제부;상기 수소 반응물 정제부에서 정제된 제2 수소 반응물을 촉매 반응시켜 부텐을 포함하는 부텐 혼합물을 제조하는 부텐 제조부; 및상기 부텐 제조부로부터 제조된 부텐 혼합물로부터 부텐 올리고머를 제조하는 부텐 올리고머 제조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제4항에 있어서,상기 화학적촉매 반응장치는,상기 부텐 제조부로부터 제조된 부텐 혼합물을 정제하는 부텐 정제부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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양극, 음극 및 전해질을 포함하는 반응부; 및 상기 반응부로부터 생성되는 반응 생성물을 정제하기 위한 정제부;를 포함하는 글리세롤의 전기촉매 반응으로 양극에서 산화반응이 수행되고 음극에서 환원반응을 통해 수소를 생산하는 전기촉매 반응장치; 및목질계 바이오매스를 가수분해하여 제1 가수분해물을 생성하는 제1 가수분해부; 상기 제1 가수분해부에서 생성된 제1 가수분해물을 수소와 반응시켜 제1 수소 반응물을 생성하는 제1 수소 반응부; 상기 제1 수소 반응부에서 생성된 제1 수소 반응물을 가수분해하여 제2 가수분해물을 생성하는 제2 가수분해부; 상기 제2 가수분해부에서 생성된 제2 가수분해물을 수소와 반응시켜 제2 수소 반응물을 생성하는 제2 수소 반응부; 상기 제2 수소 반응부에서 생성된 제2 수소 반응물을 정제하는 수소 반응물 정제부; 상기 수소 반응물 정제부에서 정제된 제2 수소 반응물을 촉매 반응시켜 부텐을 포함하는 부텐 혼합물을 제조하는 부텐 제조부; 및 상기 부텐 제조부로부터 제조된 부텐 혼합물로부터 부텐 올리고머를 제조하는 부텐 올리고머 제조부;를 포함하는 목질계 바이오매스로부터 수소화 반응 공정을 통해 부텐 올리고머를 생산하는 화학적촉매 반응장치;를 포함하는 통합 시스템이며,상기 전기촉매 반응장치의 반응부에서 생산되는 수소는 상기 화학적촉매 반응장치의 제1 수소 반응부 및 제2 수소 반응부로 공급되며,상기 전기촉매 반응장치 및 상기 화학적촉매 반응장치에서의 열 에너지는 서로 교환되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제6항에 있어서,상기 반응부의 열 에너지는 상기 정제부로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제6항에 있어서,상기 정제부의 열 에너지는 상기 제1 가수분해부, 제1 수소 반응부 및 수소 반응물 정제부로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 유닛으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제6항에 있어서,상기 제1 가수분해부의 열 에너지는 상기 정제부 및 수소 반응물 정제부로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 유닛으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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제6항에 있어서,상기 제2 가수분해부의 열 에너지는 상기 정제부, 수소 반응물 정제부 및 부텐 올리고머 제조부로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 유닛으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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11
제6항에 있어서,상기 수소 반응물 정제부의 열 에너지는 상기 제1 수소 반응부로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 시스템
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글리세롤의 전기촉매 반응으로 양극에서 산화반응이 수행되고 음극에서 환원반응을 통해 수소를 생산하는 단계(단계 1-1);상기 단계 1-1의 양극에서 산화반응을 통해 생성된 반응 생성물로부터 글리세르알데하이드(glyceraldehyde, GAD), 하이드록시피루브산(hydroxypyruvic acid, HPA) 및 글리세르산(glyceric acid, GLA)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 고부가화학제품을 정제하는 단계(단계 1-2);목질계 바이오매스를 푸르푸랄(furfural, FF) 및 레불린산(levulinic acid, LA)으로 가수분해하는 단계(단계 2-1);상기 단계 2-1에서 생성된 푸르푸랄(FF)을 수소와 반응시켜 푸르푸릴 알콜(furfuryl alcohol, FFA)로 전환하는 단계(단계 2-2);상기 단계 2-2에서 생성된 푸르푸릴 알콜(FFA)을 레불린산(LA)으로 가수분해하는 단계(단계 2-3);상기 레불린산(LA)을 수소와 반응시켜 감마-발레로락톤(gamma-valerolactone, GVL)으로 전환하는 단계(단계 2-4); 및상기 단계 2-4에서 생성된 감마-발레로락톤(GVL)으로부터 부텐 올리고머를 생산하는 단계(단계 2-5);를 포함하고,상기 단계 1-1에서 생성된 수소를 상기 단계 2-2 및 상기 단계 2-4에 사용하고,상기 단계들은 서로 열 에너지를 교환하는 것을 특징으로 하는 방법
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제12항에 있어서,상기 단계 1-2는,양극에서 산화반응을 통해 생성된 반응 생성물로부터 물 및 불순물을 제거하는 단계;반응 생성물로부터 글리세르알데하이드(glyceraldehyde, GAD)를 정제하는 단계; 반응 생성물로부터 하이드록시피루브산(hydroxypyruvic acid, HPA)을 정제하는 단계; 및 반응 생성물로부터 글리세르산(glyceric acid, GLA)을 정제하는 단계;를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법
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제12항에 있어서,상기 단계 1-2에서 발생하는 열 에너지는 상기 단계 1-1, 상기 단계 2-1, 상기 단계 2-3 및 상기 단계 2-4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 단계로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법
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제12항에 있어서,상기 단계 2-1에서 발생하는 열 에너지는 상기 단계 1-2로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법
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