KR101079174B1 - An hydrocarbon gas production system by dehydration using bilayer membranes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 산소가 접촉하는 측은 산소와 반응하지 않는 물질로 코팅된 분말로 이루어진 박막층 및 산소가 접촉하지 않는 측은 수소 투과율이 우수한 물질로 이루어진 투과층으로 이루어진 이중충 분리막을 이용하여 탄화수소계 가스를 제조할 수 있는 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator, more specifically, the side in which oxygen is in contact with the thin film layer made of a powder coated with a material that does not react with oxygen and the side in which the oxygen does not contact The present invention relates to a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator that can produce a hydrocarbon-based gas using a double-layer separator composed of a permeable layer made of a material having excellent permeability.
이중층 분리막, 탈수소화반응, 탄화수소계 가스, 수소 투과율 Double Layer Membrane, Dehydrogenation, Hydrocarbon Gas, Hydrogen Permeability
Description
본 발명은 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 산소가 접촉하는 측은 산소와 반응하지 않는 물질로 코팅된 분말로 이루어진 박막층 및 산소가 접촉하지 않는 측은 수소 투과율이 우수한 물질로 이루어진 투과층으로 이루어진 이중충 분리막을 이용하여 탄화수소계 가스를 제조할 수 있는 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator, more specifically, the side in which oxygen is in contact with the thin film layer made of a powder coated with a material that does not react with oxygen and the side in which the oxygen does not contact The present invention relates to a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator that can produce a hydrocarbon-based gas using a double-layer separator composed of a permeable layer made of a material having excellent permeability.
수소를 포함하는 기체에서 수소를 분리하는 방법으로 여러 가지 방법이 있으나, 수소를 투과하는 물질을 이용하여 수소를 포함하는 기체로부터 수소를 분리하는 분리막 기술이 가장 많이 이용된다.Although there are various methods for separating hydrogen from a gas containing hydrogen, a membrane technology for separating hydrogen from a gas containing hydrogen using a material that transmits hydrogen is most used.
이때, 상기 수소를 투과하는 물질에는 대표적으로 Pd가 있으며, 이외 Nb, Y, Zr, Ti 등이 있을 수 있다.At this time, the hydrogen-permeable material is typically Pd, and may be other than Nb, Y, Zr, Ti and the like.
상기 Nb, Y, Zr, Ti 등은 상기 Pd에 비해 수소 투과률이 높기는 하나 산소와 반응하여 산화물을 형성하여 수소 투과를 막는 문제점이 있어 실제 공정에서 이용하기 어렵다는 문제점이 있다. 이때, 상기 Pd는 산소와 반응하지 않아 산소와 접촉하는 환경에서도 수소를 효과적으로 투과시킬 수 있기는 하나 상기 Nb, Y, Zr, Ti 등에 비해 상대적으로 고가인 문제점이 있다.The Nb, Y, Zr, Ti and the like have a higher hydrogen permeability than Pd, but have a problem of preventing oxide permeation by forming oxides by reacting with oxygen, making it difficult to use in actual processes. At this time, the Pd does not react with oxygen, but can effectively transmit hydrogen even in an environment in contact with oxygen, but has a relatively expensive problem compared to the Nb, Y, Zr, and Ti.
한편, 에틸렌(ethylene)은 많은 산업 분야에서 많은 양이 사용되는데, 농업 등에서는 에틸렌을 식물 호르몬으로 이용하여 개화와 성장을 촉진시키는데 사용하거나, 상기 에틸렌을 기반으로 하는 냉장용기에서 유리 섬유에 이르는 다양한 분야에서 이용되고 있을 뿐만 아니라 물과 반응시켜 에탄올을 제조하여 경쟁력이 있는 연료로 활용되기도 한다.On the other hand, ethylene (ethylene) is used in a large amount in many industries, and in agriculture, ethylene is used as a plant hormone to promote flowering and growth, or a variety of ethylene-based refrigeration vessels to glass fibers In addition to being used in the field, it is also used as a competitive fuel by producing ethanol by reacting with water.
이때, 상기 에틸렌을 제조하는 방법으로, 과거에는 에탄(ethane)을 뜨거운 증기에 노출시키는 정통적인 열분해로 제조하는 방법을 이용하였으나, 이러한 제조 방법으로 상기 에틸렌을 제조하는 경우 다량의 온실 가스를 배출하는 등의 문제가 발생하였다.In this case, as the method for preparing ethylene, in the past, a method of producing ethylene by conventional pyrolysis of exposing ethane to hot steam was used. Problems such as occurred.
최근, 상기 에틸렌을 제조하는 방법으로 상기에서 상술한 수소를 투과하는 물질을 이용하여 에탄에서 에틸렌을 생산하는 방법이 시도되고 있으나, 상기에서 상술한 바와 같이 상기 Pd는 고가인 점, 상기 Nb, Y, Zr, Ti 등은 산소와 반응하여 수소 투과를 막는다는 등의 문제가 해결되고 있지않은 실정이다.Recently, a method of producing ethylene from ethane using the hydrogen-permeable material described above has been attempted as a method for producing the ethylene, but as described above, the Pd is expensive, the Nb, Y , Zr, Ti and the like have not solved the problem of reacting with oxygen to prevent hydrogen permeation.
본 발명의 목적은 이중층 분리막을 이용하여 상기 이중층 분리막에서 탈수화반응을 통해 탄화수소계 가스를 제조할 수 있는 탄화수소계 가스 제조 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention to provide a hydrocarbon-based gas production system capable of producing a hydrocarbon-based gas through the dehydration reaction in the bilayer separator using a bilayer separator.
또한, 본 발명의 다른 목적은 산소가 접촉하는 표면에는 산소와 반응하지 않아 산화물을 생성하지 않는 수소 투과 물질이 표면에 노출되고, 상기 산소와 접촉하지 않는 표면에는 수소 투과률이 높은 수소 투과 물질이 노출된 이중층 분리막으로 이루어진 탄화수소계 가스 제조 시스템을 제공하여 보다 생산 효율이 높은 탄화수소계 가스 제조 시스템을 제공하는 곳이다.In addition, another object of the present invention is exposed to the surface of a hydrogen-permeable material that does not react with oxygen to produce a oxide on the surface in contact with oxygen, and a hydrogen-permeable material having a high hydrogen permeability on the surface does not contact with oxygen It is a place to provide a hydrocarbon-based gas production system of higher production efficiency by providing a hydrocarbon-based gas production system consisting of an exposed double-layer separator.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이중층 분리막;을 포함하되, 상기 이중층 분리막의 일측 표면 측에는 상기 이중층 분리막의 일측 표면상에 산소를 공급하는 산소 공급 수단 및 상기 이중층 분리막의 일측 표면상에서 생성된 수증기를 회수하는 수증기 회수 수단이 구비되고, 상기 이중층 분리막의 타측 표면 측에는 상기 이중층 분리막의 타측 표면상에 제1탄화수소계 가스를 공급하는 제1탄화수소계 가스 공급 수단 및 상기 이중층 분리막의 타측 표면상에서 생성된 제2탄화수소계 가스를 회수하는 제2탄화수소계 가스 회수 수단이 구비되고, 상기 이중층 분리막은 2층으로 이루어지되, 상기 산소가 접촉하는 일측 표면 측에 구비된 제1층은 산소와 반응하여 산화물을 형성하지 않으면서 수소를 투과시키는 층이고, 상기 제1탄화수소계 가스가 접촉하는 타측 표면 측에 구비된 제2층은 수소를 투과시키는 물질로 이루어진 층인 것을 특징으로 하는 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a bilayer separator; the one side surface side of the bilayer separator oxygen supply means for supplying oxygen on one side surface of the bilayer separator and water vapor generated on one side surface of the bilayer separator Steam recovery means for recovering is provided, and the first hydrocarbon-based gas supply means for supplying the first hydrocarbon-based gas to the other surface of the double-layer separator on the other surface side of the double-layer separator and the second generated on the other surface of the double-layer separator A second hydrocarbon-based gas recovery means for recovering a hydrocarbon-based gas is provided, and the double-layer separation membrane is composed of two layers, and the first layer provided on one side of the surface in contact with oxygen forms an oxide by reacting with oxygen. Is a layer that transmits hydrogen without being contacted with the first hydrocarbon-based gas. A second layer provided on the other surface side, which provides a hydrocarbon-based gas production system with a dehydrogenation reaction using a double layer membrane, characterized in that a layer made of a material which transmits the hydrogen.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2층은 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상으로 이루어진 물질인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the second layer is characterized in that the material consisting of any one or more of Nb, Zr, Y and Ti.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 산소가 접촉하는 일측 표면 측에 구비된 제1층은 Pd가 상기 제2층 상에 일정 두께로 코팅된 형태의 층인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first layer provided on one surface side in which the oxygen is in contact is characterized in that the layer of the Pd is coated with a predetermined thickness on the second layer.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 산소가 접촉하는 일측 표면 측에 구비된 제1층은 분말 형태의 상기 제2층의 표면에 Pd가 코팅된 형태로 구비된 층인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first layer provided on one surface side of the oxygen contact is characterized in that the layer provided in the form of Pd coated on the surface of the second layer of powder form.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1탄화수소계 가스는 탈수소화반응에 의해 상기 제2탄화수소계 가스로 변화되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first hydrocarbon gas is changed to the second hydrocarbon gas by a dehydrogenation reaction.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1탄화수소계 가스는 에탄(ethane) 가스이고, 상기 제2탄화수소계 가스는 에틸렌(ethylene) 가스인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first hydrocarbon gas is an ethane gas, and the second hydrocarbon gas is an ethylene gas.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 본 발명의 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템은 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통해 간단한 시스템으로 탄화수소계 가스를 제조하는 시스템을 얻을 수 있다.First, the hydrocarbon-based gas production system through the dehydrogenation reaction using the double-layer separator of the present invention can obtain a system for producing a hydrocarbon-based gas by a simple system through the dehydrogenation reaction using a double-layer separator.
또한, 본 발명의 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템은 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통해 에탄으로부터 에틸렌을 제조할 수 있는 시스템을 얻을 수 있다.In addition, the hydrocarbon-based gas production system through the dehydrogenation reaction using the bilayer separator of the present invention can obtain a system capable of producing ethylene from ethane through the dehydrogenation reaction using the double-layer separator.
또한, 본 발명의 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템은 산소와 접촉하는 표면에는 산화되지 않은 수소 투과 물질로 이루어지고, 산소와 접촉하지 않는 표면에는 수소 투과율이 우수한 물질로 이루어진 이중층 분리막으로 탄화수소계 가스를 생산함으로써 종래에 비해 탄화수소계의 생산 효율이 월등한 시스템을 얻을 수 있다.In addition, the hydrocarbon-based gas production system using the dehydrogenation reaction using the double-layer separator of the present invention is made of a hydrogen permeable material that is not oxidized on the surface in contact with oxygen, a material having excellent hydrogen permeability on the surface not in contact with oxygen. By producing a hydrocarbon gas with a double-layer separator, a system having a higher production efficiency than that of the conventional hydrocarbon system can be obtained.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구 체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템의 개념을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)은 적어도 이중층 분리막(110)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 1, the hydrocarbon-based gas production system 100 through dehydrogenation using a bilayer separator according to an embodiment of the present invention includes at least a
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)은 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에 산소(O2)(122)를 공급하는 산소 공급 수단(미도시) 및 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에서 생성된 수증기(124)를 회수하는 수증기 회수 수단(미도시)를 구비하고 있다.In addition, the hydrocarbon-based gas production system 100 through the dehydrogenation reaction using a bilayer separator according to an embodiment of the oxygen (O 2 ) 122 on one
이때, 상기 산소 공급 수단(미도시) 및 수증기 회수 수단(미도시)은 어떠한 형태라도 무방하며, 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에 산소(122)를 공급하거나 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에서 생성된 수증기(124)를 회수하는 수단들이기만 하면 된다.In this case, the oxygen supply means (not shown) and the water vapor recovery means (not shown) may be in any form, and supply
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)은 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에 제1탄화수소계 가스(132)를 공급하는 제1탄화수소계 가스 공급 수단 (미도시) 및 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에서 생성된 제2탄화수소계 가스(134)를 회수하는 제2탄화수소계 가스 회수 수단(미도시)을 구비하고 있다.In addition, the hydrocarbon-based gas production system 100 through the dehydrogenation reaction using the bilayer separator according to an embodiment of the present invention, the first hydrocarbon-based
이때, 상기 제1탄화수소계 가스 공급 수단(미도시) 및 제2탄화수소계 가스 회수 수단(미도시)은 어떠한 형태라도 무방하며, 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에 제1탄화수소계 가스(132)를 공급하거나 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에서 생성된 제2탄화수소계 가스(134)를 회수하는 수단들이기만 하면 된다.At this time, the first hydrocarbon-based gas supply means (not shown) and the second hydrocarbon-based gas recovery means (not shown) may be in any form, and the first hydrocarbon on the
이때, 상기 제1탄화수소계 가스(132)는 탈수소화반응에 의해 상기 제2탄화수소계 가스(134)로 변화된다. 본 발명의 바람직한 실시 예로서, 상기 제1탄화수소계 가스(132)는 에탄(ethane) 가스가 될 수 있고, 상기 제2탄화수소계 가스(134)는 에틸렌(ethylene) 가스가 될 수 있다.In this case, the first hydrocarbon-based
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)은 상기 제1탄화수소계 가스(132)가 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에 공급되면, 상기 이중층 분리막(110)의 타측 표면(114) 상에서 상기 제1탄화수소계 가스(132)에서 수소(116)가 분리되는 탈수소화반응이 발생하게 되고, 이로 인해 상기 제1탄화수소계 가스(132)가 제2탄화수소계 가스(134)로 변화하게 된다. 이때, 상기 제1탄화수소계 가스(132)에서 분리된 수소(116)는 상기 이중층 분리막(110)을 투과하여 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112)으로 이동되고, 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에 공급된 산소(122)와 결합하여 수증기(124)를 생성하게 된다.That is, the hydrocarbon-based gas production system 100 through the dehydrogenation reaction using the bilayer separator according to an embodiment of the present invention, the first hydrocarbon-based
상기 이중층 분리막(110)은 타측 표면(114) 상에서 수소(116)를 분리하고 이를 일측 표면(112)으로 투과시키게 되는데, 상기 이중층 분리막(110)을 통해 상기 이중층 분리막(110)의 일측 표면(112) 상에 투과된 상기 수소(116)는 상기 산소(122)와 반응하게 된다.The
이때, 상기 수소(116)와 산소(122)의 반응으로 인해 열이 발생되고, 이때 발생된 열이 본 발명의 일 실시 예에 따른 중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)을 히팅(heating)하는 오토서멀 바란스(authothermal balance)를 이루게 되고, 이로 인해, 종래의 열분해와는 달리 열역학적으로 제한되는 조건 반응물 이상으로 상기 제2탄화수소계 가스(134)를 생산할 수 있게 된다. At this time, heat is generated due to the reaction of the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템의 이중층 분리막의 형태를 개념적으로 도시한 개념도들이다.2A and 2B are conceptual views conceptually illustrating the shape of a double layer separator of a hydrocarbon gas production system through a dehydrogenation reaction using a double layer separator according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하면, 상기 이중층 분리막(110)은 타측 표면(114) 상에 접촉하는 상기 제1탄화수소계 가스(132)로부터 수소를 분리하여 일측 표면(112) 상으로 투과시켜 상기 일측 표면(112) 상에 접촉하는 산소(122)와 접촉하여 수증기(124)를 생성하도록 하는 역할을 하게 된다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the
따라서, 상기 이중층 분리막(110)은 상기 산소(122)와 접촉하는 일측 표 면(112)과 상기 제1탄화수소계 가스(132)와 접촉하는 타측 표면(114)으로 구분될 수 있는데, 상기 이중층 분리막(110)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 2층으로 구분될 수 있다.Accordingly, the
즉, 상기 이중층 분리막(110)은 상기 일측 표면(112) 측에 구비된 제1층(210, 230) 및 상기 타측 표면(114) 측에 구비된 제2층(220)으로 이루어져 있다.That is, the
이때, 상기 제2층(220)은 상기 제1탄화수소계 가스(132)와 접촉하여 상기 제2탄화수소계 가스(132)로부터 수소(116)를 분리하여 투과시키는 역할을 함으로 수소 투과를 투과시키는 수소 투과 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 수소 투과 물질은 수소 투과률이 높을수록 더 효과적임으로 상기 제2층(220)은 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질인 것이 바람직하다.In this case, the
이때, 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti는 산소와 반응하여 산화물을 형성하는 물질이기는 하나 상기 제2층(220)은 산소와 접촉하지 않음으로 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하여도 무방하다.At this time, the Nb, Zr, Y and Ti is a material that reacts with oxygen to form an oxide, but the
한편, 상기 제1층(210,230)은 상기 산소(122)와 접촉하는 일측 표면(112) 상에 구비되므로, 상기 제1층(210,230)은 상기 산소(122)와 반응하여 산화물을 형성하지 않는 구조인 동시에 수소를 투과시키는 구조를 이루고 있는 것이 바람직하다.Meanwhile, since the
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)의 일 구성인 이중층 분리막(110)의 일 실시 예는 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 일측 표면(112) 측에 구비되며, Pd가 일정 두께로 코팅된 층인 제1층(210)과 상기 타측 표면(114) 측에 구비되며, 상기에서 상술 한 수소 투과 물질로 이루어진 제2층(220)으로 이루어질 수 있다.An embodiment of the
즉, 상기 이중층 분리막(110)의 일 실시 형태는 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질로 이루어진 제2층(220)과 상기 제2층(220) 상에 상기 Pd가 일정 두께로 코팅된 제1층(210)으로 이루진 형태이다.That is, one embodiment of the
따라서, 상기 이중층 분리막(110)의 일 실시 예는 상기 이중층 분리막(110)이 2층으로 이루어지되, 상기 산소(122)가 접촉하는 일측 표면(112) 측에 구비된 제1층(210)은 산소와 반응하여 산화물을 형성하지 않으면서 수소를 투과시킬 수 있는 Pd가 일정 두께의 박막 형태로 구비되고, 산소가 접촉하지 않으면서 상기 제1탄화수소계 가스(132)가 접촉하는 타측 표면(114) 측에 구비된 제2층(220)은 수소 투과률이 높은 수소 투과 물질로 이루어진 이중층 분리막(110)을 제공한다.Therefore, in an embodiment of the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템(100)의 일 구성인 이중층 분리막(110)의 다른 실시 예는 도 2b에 도시된 바와 같이 일측 표면(112) 측에 구비되며, 상기 Pd 코팅막(232)을 구비한 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질 분말(234)이 박막 형태로 이루어진 제1층(230)과 상기 타측 표면(114) 측에 구비되며, 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질로 이루어진 제2층(220)으로 이루어진 형태이다.In addition, another embodiment of the double-
즉, 도 2에 도시된 이중층 분리막(110)은 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질로 이루어진 제2층(220)을 준비하고, 상기 Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상을 포함하는 수소 투과 물질을 분말화하고, 상기 분 말화된 수소 투과 물질의 표면에 Pd를 코팅함으로써 상기 Pd 코팅막(232)을 구비한 수소 투과 물질 분말(234)을 획득하여 상기 제2층(220) 상에 코팅하거나 소결하여 상기 제1층(230)의 박막을 획득함으로써 구성될 수 있다.That is, the
따라서, 상기 이중층 분리막(110)의 다른 실시 예는 상기 이중층 분리막(110)이 2층으로 이루어지되, 상기 산소(122)가 접촉하는 일측 표면(112) 측에 구비된 제1층(230)은 Pd 코팅막(232)이 표면에 구비된 수소 투과 물질 분말(234)이 박막 형태로 구비되고, 산소가 접촉하지 않으면서 상기 제1탄화수소계 가스(132)가 접촉하는 타측 표면(114) 측에 구비된 제2층(220)은 수소 투과률이 높은 수소 투과 물질로 이루어진 이중층 분리막(110)을 제공한다.Accordingly, in another embodiment of the
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템은 이중층 분리막을 포함하되, 상기 이중층 분리막의 일측 표면 측에는 상기 이중층 분리막의 일측 표면상에 산소를 공급하는 산소 공급 수단 및 상기 이중층 분리막의 일측 표면상에서 생성된 수증기를 회수하는 수증기 회수 수단이 구비되고, 상기 이중층 분리막의 타측 표면 측에는 상기 이중층 분리막의 타측 표면상에 제1탄화수소계 가스, 예컨대, 에탄 가스를 공급하는 제1탄화수소계 가스 공급 수단 및 상기 이중층 분리막의 타측 표면상에서 생성된 제2탄화수소계 가스, 예컨대, 에틸렌 가스를 회수하는 제2탄화수소계 가스 회수 수단이 구비되고, 상기 이중층 분리막은 제1층과 제2층의 2층으로 구비되되, 상기 산소가 접촉하는 일측 표면 측에 구비된 제1층은 산소와 반응하지 않아 산화물을 형성하지 않으면서 수소를 투과시킬 수 있는 층으로 이루어진 층, 예컨대, Pd가 일정 두께로 구비(또는 코팅)된 층 또는 Pd가 코팅된 분말 형태의 수소 투과 물질이 구비(또는 코팅) 층으로 구비되고, 타측 표면 측에 구비된 제2층은 산소가 접촉하지 않기 때문에 산소와의 반응 여부와 상관없이 수소 투과률이 높은 수소 투과 물질, 예컨대, Nb, Zr, Y 및 Ti 중 어느 하나 이상으로 이루어진 수소 투과 물질로 이루어진 층을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.Therefore, the hydrocarbon-based gas production system through the dehydrogenation reaction using the bilayer separator according to an embodiment of the present invention includes a bilayer separator, wherein one side surface side of the bilayer separator supplies oxygen on one surface of the bilayer separator. Oxygen supply means and water vapor recovery means for recovering the water vapor generated on one surface of the double layer separation membrane is provided, the other surface of the double layer separation membrane to the first hydrocarbon-based gas, for example ethane gas on the other surface of the double layer separation membrane A first hydrocarbon-based gas supply means for supplying and a second hydrocarbon-based gas recovery means for recovering a second hydrocarbon-based gas, for example, ethylene gas, generated on the other side surface of the double-layer separator, and the double-layer separator includes a first layer It is provided with two layers of the second layer, one side of the oxygen contact The first layer provided on the surface side is a layer composed of a layer which does not react with oxygen to transmit hydrogen without forming an oxide, for example, a layer having (or coated) Pd in a predetermined thickness or coated with Pd. Since the hydrogen permeable material in the form of powder is provided (or coated) layer, and the second layer provided on the other surface side does not contact oxygen, the hydrogen permeable material having high hydrogen permeability regardless of reaction with oxygen, For example, it is characterized by having a layer made of a hydrogen permeable material made of any one or more of Nb, Zr, Y and Ti.
이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As described above, the preferred embodiments have been illustrated and described, but are not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. And modifications will be possible.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템의 개념을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of a hydrocarbon-based gas production system through a dehydrogenation reaction using a double-layer separator according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중층 분리막을 이용한 탈수소화반응을 통한 탄화수소계 가스 제조 시스템의 이중층 분리막의 형태를 개념적으로 도시한 개념도들이다.2A and 2B are conceptual views conceptually illustrating the shape of a double layer separator of a hydrocarbon gas production system through a dehydrogenation reaction using a double layer separator according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 이중층 분리막 122 : 산소110: bilayer separator 122: oxygen
124 : 수증기 132 : 제1탄화수소계 가스124: water vapor 132: first hydrocarbon-based gas
134 : 제2탄화수소계 가스134: second hydrocarbon-based gas
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090072144A KR101079174B1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | An hydrocarbon gas production system by dehydration using bilayer membranes |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090072144A KR101079174B1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | An hydrocarbon gas production system by dehydration using bilayer membranes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110014463A KR20110014463A (en) | 2011-02-11 |
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ID=43773653
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| KR (1) | KR101079174B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202517A (en) | 1989-10-27 | 1993-04-13 | Medalert Incorporated | Process for production of ethylene from ethane |
| US6281403B1 (en) | 1994-01-14 | 2001-08-28 | Eltron Research, Inc. | Solid state proton and electron mediating membrane and use in catalytic membrane reactors |
-
2009
- 2009-08-05 KR KR1020090072144A patent/KR101079174B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5202517A (en) | 1989-10-27 | 1993-04-13 | Medalert Incorporated | Process for production of ethylene from ethane |
| US6281403B1 (en) | 1994-01-14 | 2001-08-28 | Eltron Research, Inc. | Solid state proton and electron mediating membrane and use in catalytic membrane reactors |
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