| 초록 |
목질계 바이오매스의 유도체인 Ethyl levulinate(EL)와 Levulinic acid(LA)는 수소화를 거쳐 바이오연료 및 화학제품의 중요 중간물질인 Gamma-valerolactone(GVL)로 전환될 수 있다. 본 연구는 EL의 화학적 촉매전환으로 GVL을 생산하는 전략을 제시한다. 본 연구에서 이용하는 용매인 에탄올은 기존 LA 기반 GVL 전환연구의 용매에 비해 끓는점이 낮아 저온에서 분리가 가능하고 전환반응에서 부산물로 발생하기 때문에 용매로 재사용이 가능한 장점이 있다. 신뢰성이 있는 공정모사결과를 위해 기-액 상평형 실험데이터의 회귀분석으로부터 NRTL 활동도계수 모델의 매개변수를 수정하였다. EL이 Pt-ZSM35 촉매와 에탄올 용매 하에서 GVL로 전환되는 실험데이터를 기반으로 전환공정과 ASPEN PLUS를 활용한 이론 및 물성데이터로부터 에탄올과 GVL를 회수하는 분리공정을 설계하고 전체 공정을 통합하였다. 실증플랜트 규모의 공정을 모사하였으며 연간 350,000톤의 목질계 바이오매스로부터 생산되는 EL 133,000톤을 원료로 하여 연간 GVL 92,400톤을 생산한다. 효과적인 분리 공정 설계를 통해 용매인 에탄올(99%)을 회수하여, 용매의 메이크업 없이 연간 42,400톤이 에탄올이 부산물로 생산된다. |
