KR100887137B1 - 탄화물 열분해 개질 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열분해로와 환원반응로를 연결함으로써, 부피가 큰 탄화물을 저온(600∼1000℃)의 열분해로에서 열분해하여 부피를 줄이고 고온(1200℃)의 소형 환원반응로에서 모든 탄소를 효율적으로 개질하여 최대량의 합성가스를 제조하는 탄화물 열분해 개질 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
탄화물(Carbonaceous material)이라 함은 탄소를 구성원자로 하는 모든 물질을 말하며, 여기에는 모든 형태의 화석연료, 바이오 물체(biomass), 동물성 폐기물, 및 합성수지 등의 모든 유기 폐기물이 포함된다. 열분해 반응은 600∼1000℃에서 고분자 물질이 (C1-C8) 규모의 기체로 분해되는 것을 말한다. 개질반응(Reforming reaction)은 가스화 반응(Gasification)이라는 개념보다는 더욱 정확하게, 물질을 구성하는 탄소가 수증기 또는 CO2가스와 1200℃ 이상에서 반응하여 CO와 H2가스로 변하는 탄소 개질반응 (Carbon reforming reaction)을 말한다. 개질반응의 형태는 흡열반응이고 환원반응으로도 정하고 있다. 어떠한 물리적, 화학적 형태이던지 탄소, 물, CO2, CO, H2가 1200℃ 이상에서 공존할 때는 열역학적으로 모든 탄소는 개질되어 CO로 변하고, 수소는 수소가스로 환원된다. 이 혼합가스를 합성가스(syngas)라고 한다.
개질 반응을 강요하기 위해서는 환원반응로를 1200℃ 이상으로 유지해야 한다. 환원반응로를 1200℃로 유지하려면 상당한 열손실이 일어나고 환원반응로가 크 면 클수록 열손실이 커진다. 열분해로를 600∼1000℃로 유지하여 탄화물을 열분해 하면, 기체로 분해되는 플루 가스(flue gas)와 고체로 남는 타르나 코크스로 분리된다. 탄소의 손실은 없다. 고체는 1/10로 줄고 플루 가스는 가스량이 불어나지만 일시에 환원반응로 내로 주입할 필요는 없다. 부피가 큰 탄화물을 열분해 하여 플루 가스와 타르나 코크스 고체로 만들어서 개질함으로써 환원반응로의 크기를 줄일 수 있다. 소형의 환원반응로를 열분해로에 연결하여 열분해로에서 발생되는 플루 가스와 타르나 코크스를 효율적으로 개질하여 고질의 합성가스를 생산하는 방법과 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 환원반응로에서 방출되는 합성가스(1200℃)의 일부를 열분해로에 주입하여 열분해로를 600∼1000℃로 유지하는 방법이고, 플루 가스도 타르나 코크스와 함께 환원반응로에서 개질하여 합성가스를 생성하는 것이다. 환원반응로에 필요한 열은 합성가스 일부를 산화반응로(syngas burner)에서 O2 가스와 태운 초고온(1800∼2000℃)의 수증기와 이산화탄소 가스가 환원반응로에 유입되어 환원반응로 내부 온도를 1200℃ 이상으로 유지하는 것이다.
열분해, 개질, 가스화, 플루 가스, 합성가스

Description

탄화물 열분해 개질 방법 및 그 장치{Method and apparatus of gasification under integrated pyrolysis-reformer system(IPRS)}
본 발명은 열분해로와 환원반응로를 연결함으로써, 부피가 큰 탄화물을 저온(600∼1000℃)의 열분해로에서 열분해하여 부피를 줄이고 고온(1200℃)의 소형 환원반응로에서 모든 탄소를 효율적으로 개질하여 최대량의 합성가스를 제조하는 탄화물 열분해 개질 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래의 열분해 이용 방법은, 부피가 큰 탄화물의 일부를 태워서 발생하는 열로 온도를 높이면 탄화물이 열분해 되어 플루 가스와 고체상태의 잔여물(주로 타르나 코크스)로 변하여 일단 부피를 줄이고, 플루 가스를 연소시켜 탄화물의 일부를 태우는 것을 대체하며, 열교환기를 통해서 여분의 열을 증기로 이용하고, 고체의 잔여물은 매립하였다.
최근에 와서 플루 가스의 연소 온도를 높여서 일부 고체 잔여물(타르나 코크스)을 가스화하여 합성가스를 생성하는 장치가 소개되었다. 플루 가스는 혼합가스 로서 유독성 가스로 분리되어 대기에 방출할 수 없으므로 주로 연소실에서 소각하여 방출되어 왔었다.
재래식 열분해-가스화로(Pyrolysis-Gasification reactor)는 플루 가스를 연소하여 열분해에 필요한 열공급도 하고, 열분해로 생성되는 타르나 코크스를 개질하는 개질로(환원반응로)에 열을 제공하게끔 되어있었다. 그러나, 플루 가스를 공기 또는 산소가스로 연소하여 얻을 수 있는 고온의 가스는 불과 1650℃ 이하로서 개질로의 내부 온도를 최저 1200℃로 유지하는 데는 역부족이어서 개질로의 저온으로 충분한 합성가스가 생성되지 않았다.
또한, 부피가 큰 탄화물을 개질로에 직접 투입하기에는 열손실이 너무 많았다. 개질로는 1200℃ 이상으로 유지되어야 하기 때문에 개질로가 커지면 열손실도 그만큼 심각해지는 문제가 발생하였다. 본 출원인이 처음으로 실험 발표한 대한민국 특허등록 제391121호 및 US 6,790,383 B2에 개시되어 있는 사실(개질반응은 1200℃ 이상에서 촉매 없이 일어난다) 조차도 모르고 재래식 방법을 진행해왔었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열분해로와 환원반응로를 연결함으로써, 부피가 큰 탄화물을 저온(600∼1000℃)의 열분해로에서 열분해하여 부피를 줄이고 고온(1200℃)의 소형 환원반응로에서 모든 탄소를 효율적으로 개질하여 최대량의 합성가스를 제조하는 탄화물 열분해 개질 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
즉, 상기 개질 과정에서 최소한의 열손실과 최소량의 탄소 소모로서, 최대량의 합성가스를 생성하는 것이 과제이다. 환원반응로의 크기를 작게 설계하고 열분해로써 탄화물을 축소화하여 환원반응로에 주입하며, 열분해에 필요한 열량은 탄화물을 소모해서 얻지 않고 환원반응로의 잔여 열로써 충당하며, 탄화물의 소모 없이 모든 탄소를 완전 개질하는 것이 과제이다. 탄화물의 연소를 최소화하기 위해서 산소가스나 공기는 일절 열분해로에 유입되지 않아야 하고, 플루 가스와 잔여물 타르나 코크스 전부를 환원반응로에서 개질하여야 하며, 열분해로와 고온 개질기(대한민국 특허등록 제637340호)를 연결 합성하여 상기 목적을 달성한다.
또한, 재래식 열분해로에서 열교환을 통해서 보일러 증기를 활용하는 정도의 에너지 재생으로부터 고가의 합성가스 제조로 업그레이드함으로써, 많은 탄화물이 청정에너지 자원이 되는 것이다. 합성가스는, ①합성가스 Fuel cell을 통해서 발전이 되고, ②water shift reaction을 통해서 수소가스가 생산되며, ③액화하여 액체연료(메탄올, DME 등)를 제조할 수 있다. 원유에서 생산되는 모든 석유화학 제품은 합성가스에서 시작되는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 탄화물 열분해 개질 방법은, 탄화물을 열분해로에 공급하고, 열분해 하여 플루 가스(flue gas)를 생성하는 제1단계; 상기 플루 가스를 환원반응로에 공급하고, 산화반응로(syngas burner)에 공급되는 수소가스 또는 합성가스를 산소가스로 연소시켜 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 상기 환원반응로에 공급하는 제2단계; 및 상기 플루 가스를 상기 환원반응로에서 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 제3단계를 포함하고, 상기 제3단계에서 생성된 합성가스의 일부를 상기 열분해로에 공급하여 상기 탄화물을 열분해 하며, 상기 플루 가스와 상기 열분해로에 공급된 합성가스는 상기 환원반응로에 공급되어 상기 제3단계에서 생성된 합성가스의 일부가 상기 열분해로 및 환원반응로를 순환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 탄화물 열분해 개질 장치는, 환원반응로의 일측에 연결되고, 탄화물을 열분해 하여 생성되는 플루 가스를 상기 환원반응로에 공급하는 열분해로; 상기 환원반응로의 타측에 연결되고, 공급되는 수소가스 또는 합성가스를 산소가스로 연소시켜 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 상기 환원반응로에 공급하는 산화반응로(syngas burner); 및 상기 플루 가스를 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 환원반응로를 포함하고, 상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 일부는 상기 열분해로에 공급되어 상기 탄화물을 열분해 하고, 상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 나머지는 상기 환원반응로의 상부에 형성되는 합성가스 유출구를 통해 합성가스 저장탱크에 저장되며, 상기 플루 가스와 상기 열분해로에 공급된 합성가스는 플루 가스 유출구를 통해 배출되고 플루 가스 유입구를 통해 상기 환원반응로에 공급되어 상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 일부는 상기 열분해로 및 환원반응로를 순환하는 것을 특징으로 한다.
즉, 환원반응로와 별도로 열분해로를 두어 탄화물의 부피를 줄임으로써 환원반응로를 필요 이상으로 크게 설계할 필요가 없고, 열분해로와 환원반응로가 통합된 시스템에서는 부피가 큰 탄화물의 부피를 줄여서 고체인 타르나 코크스와 플루 가스(flue gas)를 환원반응로에 주입하여 1200℃의 고온에서 개질하며, 개질된 가스 일부를 열분해로로 순환시켜 열분해로의 온도를 600∼1000℃로 유지하고 열분해 된 플루 가스와 합성가스의 혼합가스는 다시 환원반응로에 주입되어 개질되고, 열분해로에서 하강하는 타르나 코크스 역시 환원반응로에서 개질된다.
상기와 같이 플루 가스와 합성가스를 열분해로와 환원반응로로 순회시킴으로써, 산화반응로에서 생성되는 초고온 가스(수증기와 CO2 가스)와 합쳐지면서 환원반응로는 1200℃를 유지하고, 열분해로는 600∼1000℃를 유지하며, 탄화물의 모든 탄소는 손실 없이 개질되어 합성가스 저장탱크에 저장된다.
부피가 큰 탄화물, 특히 바이오 매스(biomass) 또는 일반 쓰레기 등을 가스화 하여 합성가스를 얻고 나아가 수소가스를 생성하는데 있어서, 효율적인 고온 개질기를 운영하기 위해서는 개질기의 부피를 소형으로 유지하는 것이 열손실이 적고, 제작비가 절감된다. 그러기 위해서는 탄화물의 부피가 줄어야 하는데, 열분해로를 이용해서 플루 가스(Flue gas)와 타르나 코크스로 축소하여 환원반응로에 투 입할 수 있게 한 것이다. 또한, 열분해에 필요한 열원은 환원반응로의 잔여 열을 이용하기 때문에 열분해에 별도의 열원이 필요 없다. 재래식에서 탄화물의 일부를 연소하여 열분해 하던 것을 환원반응로의 잔여 열을 이용하기 때문에, 탄화물의 모든 탄소를 개질할 수 있어 개질되는 합성가스의 효율이 아주 높다.
특히, 바이오 매스인 사탕수수나 팜나무의 경우에도 본 발명의 열분해 개질 방법을 통하면 잔여물 없이 모든 탄소가 개질된다. 생성되는 합성가스를 액체화하여 메탄올(MeOH)을 만들면, 현재의 에탄올 생산 방법보다 더욱 효율적 연료 생산이 될 것이고, 이 방법에서는 잔여물이 없다. 재래식 방법에서는 여분의 열을 보일러의 증기로 저장됐지만, 본 방법에서는 합성가스, 수소가스 또는 메탄올 등 다양한 형태의 에너지로 보관되고 운송될 수 있다.
열분해로와 환원반응로 내로 유입되는 산소가스가 전무하기 때문에 2차 오염 물질이 생성되지 않기에 합성가스 정화과정이 아주 편리하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화물 열분해 개질 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 열분해로(10)에 공급된 탄화물을 열분해 하여 플루 가스(flue gas)를 생성하는 제1단계; 상기 플루 가스를 환원반응로(30)에 공급하고, 산화반응 로(20; syngas burner)에서 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 환원반응로(30)에 공급하는 제2단계; 및 환원반응로(30)에서 상기 플루 가스를 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 제3단계를 포함하는 것으로서, 재래식 가스화 방법을 떠나서 환원반응로(30)의 열원은 산화반응로(20; syngas burner)에서 수소가스 또는 합성가스와 산소가스를 연소하여 생성된 초고온(대략 1800∼2000℃)의 수증기 또는 수증기와 이산화탄소이고, 열분해로(10)로부터 유입되는 플루 가스를 개질한다. 이때, 열분해로(10)로부터 환원반응로(30)로 유입되는 것은 플루 가스 이외에 타르(tar) 및/또는 코크스(cokes)도 포함될 수 있고, 타르 및/또는 코크스도 함께 개질되며, 열분해로(10)의 하부에 환원반응로(30)가 연결 형성되는 경우에는 열분해로(10)에서 생성되는 타르 및/또는 코크스는 자연스럽게 하강하여 환원반응로(30)에 공급된다.
제3단계에서 생성된 합성가스의 일부를 열분해로(10)에 공급하여 탄화물을 열분해 하는데 활용할 수 있고, 제3단계에서 생성된 합성가스의 나머지는 열교환기(50)를 거쳐 합성가스 저장탱크(40)에 저장된다. 이때, 합성가스 저장탱크(40)에 저장된 합성가스의 일부가 산화반응로(20)에 공급되어 산소가소로 연소시킨다.
제3단계에서 생성된 합성가스의 일부를 열분해로(10)에 공급하는 경우에는 탄화물이 열분해되어 생성되는 플루 가스와 열분해로(10)에 공급된 합성가스가 함께 배출되어 다시 환원반응로(30)에 공급되는 사이클을 형성하게 된다.
탄화물을 열분해 하는 열분해로(10)의 내부온도는 600∼1000℃로 유지하고, 환원반응로(30)의 내부온도는 1200℃ 이상으로 유지하며, 탄화물은 열분해로(10)의 상부로 투입되고, 잔여 무기물질은 환원반응로(30)의 하부에 형성되는 포집기(60)에서 포집된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화물 열분해 개질 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 탄화물을 열분해 하여 생성되는 플루 가스(flue gas)를 환원반응로(30)에 공급하는 열분해로(10); 공급되는 수소가스 또는 합성가스를 산소가스로 연소시켜 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 환원반응로(30)에 공급하는 산화반응로(20; syngas burner); 및 상기 플루 가스를 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 환원반응로(30)를 포함하는 것으로서, 환원반응로(30)에서 생성된 합성가스의 일부는 열분해로(10)에 공급되고, 환원반응로(30)에서 생성된 합성가스의 나머지는 합성가스 저장탱크(40)에 저장되며, 열분해로(10)에 공급된 합성가스는 열분해로(10)를 통과하면서 상기 플루 가스를 생성하고 상기 플루 가스와 함께 다시 환원반응로(30)에 유입되어 산화반응로(20)에서 나오는 초고온의 수증기 또는 수증기와 이산화탄소에 합쳐져 상기 플루 가스를 개질한다. 즉, 환원반응로(30)에서 생성된 합성가스의 일부가 열분해로(10) 및 환원반응로(30)를 순환하면서 상기 탄화물을 열분해 하고 상기 플루 가스를 환원반응로(30)로 공급하여 개질하는 순환매체 역할을 하는 탄화물 열분해 개질 장치(Integrated Pyrolysis-Reformer System; IPRS)를 형성한다.
환원반응로(30)는 열분해로(10)의 하부로 경사지게 연결되고, 산화반응로(20)는 환원반응로(30)의 측면 하부에 연결된다. 이때, 환원반응로(30)는 수평선 을 기준으로 약 60°정도 경사지게 연결되나, 열분해로(10)에서 생성되는 타르 및/또는 코크스가 자연스럽게 하강하여 환원반응로(30)에 공급될 수 있으면 경사도는 얼마든지 변경가능하고, 경사면에 롤러(33) 또는 유동벨트(moving belt) 등을 형성할 수도 있다.
열분해로(10)에는 탄화물 유입구(12)가 상부에 형성되고, 하부에서 올라오는 약 1200℃의 합성가스, 수증기 및 이산화탄소에 의하여 열분해로(10) 전체가 약 600∼1000℃로 유지된다. 열분해 된 플루 가스와 공급된 합성가스는 열분해로(10)의 상부에 형성되는 플루 가스 유출구(11)를 통해 배출되어 환원반응로(30)의 하부에 형성되는 플루 가스 유입구(32)를 통해 환원반응로(30)에 유입된다. 열분해로(10)에서 생성되는 타르 및/또는 코크스는 하강하여 환원반응로(30)로 유입된다. 환원반응로(30)에서 생성되는 합성가스의 일부는 열분해로(10)로 유입되어 내부온도를 600∼1000℃를 유지하면서 탄화물을 열분해 하여 플루 가스와 타르 및/또는 코크스를 생성하고, 합성가스의 나머지는 합성가스 저장탱크(40)에 저장되며, 상기 플루 가스와 타르 및/또는 코크스는 환원반응로(30)로 유입된다. 열분해로(10) 및 환원반응로(30)로의 산소 및 공기 유입은 없고, 연소(산화반응)는 열분해로(10)와 환원반응로(30) 내에서 일어나지 않는다.
환원반응로(30)는 산화반응로(20; syngas burner)에서 유입되는 초고온(대략 1800∼2000℃)의 수증기와 이산화탄소에 의해서 환원반응로(30) 전체가 균일하게 1200℃ 이상을 유지하면서 열분해로(10)에서 유입되는 모든 플루 가스와 타르 및/또는 코크스의 탄소를 CO 가스로 개질하고, 동시에 모든 수소는 수소가스로 환원된 다. 이때, 생성된 합성가스의 일부는 열분해로(10)로 유입되어 열분해로 내부온도를 약 600∼1000℃로 유지하고, 나머지는 합성가스 저장탱크(40)에 저장된다.
산화반응로(20)에서는 합성가스 저장탱크(40)에 저장된 합성가스의 일부를 산소가스와 연소시켜 초고온의 수증기와 이산화탄소를 생성하여 흡열반응이 일어나는 환원반응로(30)에 열을 제공한다. 산화반응로(20)에 공급되는 합성가스량을 초과 공급함으로써 산화반응로(20) 내의 산소를 완전 소모할 수 있다. 그렇게 하여 잔여 산소를 없애고 환원반응로(30) 내로 산소유입을 철저하게 방지할 수 있어 개질반응(환원반응)의 효율을 높인다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화물 열분해 개질 장치는 산소 및 공기를 주입하여 일부 탄화물을 연소시켜 연소열로서 열분해를 하거나, 플루 가스를 연소시켜 개질반응의 열원으로 사용하는 재래식 가스화 장치와는 대조적이다. 본 발명에서는 산화반응로(20)에서만 산화반응이 일어나고 열분해로(10)와 환원반응로(30) 내에서는 일절 산소가스가 유입되지 않는 것이 특징이다.
본 발명은 본 출원인이 대한민국 특허등록 받은 제637340호 고온 개질기술을 열분해 기술에 접목하여, 환원반응로(30)에서 생성되는 합성가스를 열원으로 하고 열분해로(10)에 유입되는 탄화물의 모든 탄소를 개질하여 고급 연료인 합성가스를 제조한 것이다. 환원반응로(30)에 남은 소량의 잔여 무기물질은 재로서 포집기(60)에 포집된다.
탄화물 유입구(12)를 통해 많은 공기가 들어올 수 있는데, 열분해로(10)의 일측에 형성되는 이산화탄소 유입구(13)를 통해 예열된 이산화탄소를 주입하여 상 기 공기를 몰아낼 수 있다(flush out or degas). 이때, 이산화탄소 유입구(13)를 통해 유입되는 이산화탄소는 합성가스 유출구(31)를 통해 배출되는 합성가스와 열교환기(50)에서 열교환 하여 예열될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화물 열분해 개질 장치의 기능 및 작용을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화물 열분해 개질 장치는 본 출원인이 대한민국 특허등록 받은 제637340호 고온 개질기를 실용성 있게 개선한 것으로서, 600∼1000℃를 유지하는 열분해로(10), 초고온의 수증기와 이산화탄소를 생성하는 산화반응로(20), 및 내부온도가 1200℃ 이상으로 유지되는 환원반응로(30)를 포함한다.
산화반응로(20)에서 수소가스 또는 합성가스를 산소와 연소시키면 초고온(대략 1800∼2000℃)의 수증기 또는 수증기와 이산화탄소가 생성된다. 상기 초고온의 가스가 환원반응로(30)를 통해 상승하면서 환원반응로(30)의 내부온도를 1200℃ 이상으로 유지한다. 환원반응로(30)의 내부온도는 산화반응로(20)에 주입되는 산소량에 의해 조절된다. 열분해로(10)에서 환원반응로(30)로 유입되는 플루 가스는 모두 개질되고, 열분해로(10)에서 하강하는 타르 및/코크스도 모두 개질되어 생성되는 합성가스는 환원반응로(30) 상부로 모이게 된다.
1200℃ 이상의 합성가스 일부는 열분해로(10)에 유입되어 탄화물을 열분해하고, 합성가스의 나머지는 합성가스 유출구(31)를 통해 합성가스 저장탱크(40)에 저 장된다. 열분해는 대략 600∼1000℃에서 일어나고, 생성된 플루 가스는 열분해로(10)에 유입된 합성가스와 함께 플루 가스 유출구(11)를 통해 환원반응로(30)에 형성된 플루 가스 유입구(32)로 유입된다. 상기 플루 가스는 환원반응로(30)를 통과하면서 개질되어 합성가스로 변한다. 상기 합성가스의 일부가 열분해로(10)와 환원반응로(30)를 순환하면서 열분해로(10)에서 플루 가스를 생성하고 환원반응로(30)로 상기 플루 가스를 이동시켜 개질함으로써, 합성가스는 계속 증가하고, 합성가스의 나머지는 합성가스 유출구(31)를 통해 합성가스 저장탱크(40)에 저장되며, 합성가스 저장탱크(40)에 저장된 합성가스의 일부가 산화반응로(20)에 공급 연소되어 환원반응로(30)에 필요한 열을 제공한다.
합성가스가 계속 생성되고 일부가 계속 순환하면서 열분해로(10)와 산화반응로(20)를 환원반응로(30)에 연결시키는 Integrated combined cycle을 형성한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 탄화물 열분해 개질 장치의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 열분해로 11: 플루 가스 유출구
12: 탄화물 유입구 13: 이산화탄소 유입구
20: 산화반응로(syngas burner) 30: 환원반응로
31: 합성가스 유출구 32: 플루 가스 유입구
33: 롤러 40: 합성가스 저장탱크
50: 열교환기 60: 포집기

Claims (6)

  1. 탄화물을 열분해로에 공급하고, 열분해 하여 플루 가스(flue gas)를 생성하는 제1단계;
    상기 플루 가스를 환원반응로에 공급하고, 산화반응로(syngas burner)에 공급되는 수소가스 또는 합성가스를 산소가스로 연소시켜 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 상기 환원반응로에 공급하는 제2단계; 및
    상기 플루 가스를 상기 환원반응로에서 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제3단계에서 생성된 합성가스의 일부를 상기 열분해로에 공급하여 상기 탄화물을 열분해 하며,
    상기 플루 가스와 상기 열분해로에 공급된 합성가스는 상기 환원반응로에 공급되어 상기 제3단계에서 생성된 합성가스의 일부가 상기 열분해로 및 환원반응로를 순환하는 것을 특징으로 하는 탄화물 열분해 개질 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화물을 열분해로에 공급할 때에 이산화탄소 유입구를 통해 예열된 이산화탄소를 주입하는 것을 특징으로 하는 탄화물 열분해 개질 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열분해로의 내부온도는 600∼1000℃이고, 상기 환원반응로의 내부온도는 1200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 탄화물 열분해 개질 방법.
  4. 환원반응로의 일측에 연결되고, 탄화물을 열분해 하여 생성되는 플루 가스를 상기 환원반응로에 공급하는 열분해로;
    상기 환원반응로의 타측에 연결되고, 공급되는 수소가스 또는 합성가스를 산소가스로 연소시켜 생성되는 수증기 또는 수증기와 이산화탄소를 상기 환원반응로에 공급하는 산화반응로(syngas burner); 및
    상기 플루 가스를 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 환원반응로를 포함하고,
    상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 일부는 상기 열분해로에 공급되어 상기 탄화물을 열분해 하고, 상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 나머지는 상기 환원반응로의 상부에 형성되는 합성가스 유출구를 통해 합성가스 저장탱크에 저장되며,
    상기 플루 가스와 상기 열분해로에 공급된 합성가스는 플루 가스 유출구를 통해 배출되고 플루 가스 유입구를 통해 상기 환원반응로에 공급되어 상기 환원반응로에서 생성된 합성가스의 일부는 상기 열분해로 및 환원반응로를 순환하는 것을 특징으로 하는 탄화물 열분해 개질 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 환원반응로는 상기 열분해로의 하부로 경사지게 연결되고, 상기 산화반응로(syngas burner)는 상기 환원반응로의 측면 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 탄화물 열분해 개질 장치.
  6. 삭제
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