KR101277122B1 - Microwave plasma dry reformer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마 개질기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마(P)를 통해 주입된 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 개질하여 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 하는 합성가스로 개질하는 플라즈마 개질기에 관한 것이다.
The present invention relates to a microwave plasma reformer, and more particularly, by reforming methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) injected through the plasma (P) as a main component of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) The present invention relates to a plasma reformer for reforming a synthesis gas.
일반적으로 수소와 일산화탄소의 혼합가스인 합성가스는 암모니아, 메탄올, 아세트산, DME(DiMethyl Ether), 합성 가솔린과 경유와 같은 화학원료와 환경적으로 청정 연료를 합성하는데에 있어서 중요한 매개체 물질이며 상기와 같은 생산물들을 합성하기 위해서는 수소와 일산화탄소의 다양한 몰비(H2/CO)가 필요하다. 예를 들어, 메탄올을 합성하기 위해서는 2/1의 몰비가, 아세트산 또는 Methyl Formate, DME를 합성하기 위해서는 1/1의 몰비가 필요하다.Synthetic gas, which is a mixture of hydrogen and carbon monoxide, is an important medium for synthesizing chemical raw materials such as ammonia, methanol, acetic acid, DME (DiMethyl Ether), synthetic gasoline and diesel, and environmentally clean fuels. In order to synthesize the products, various molar ratios of hydrogen and carbon monoxide (H 2 / CO) are required. For example, a molar ratio of 2/1 is required for synthesizing methanol, and a molar ratio of 1/1 is required for synthesizing acetic acid, Methyl Formate, or DME.
상기 합성가스는 석탄, 석유, 천연가스, 바이오매스(Biomass)로부터 만들어지며 심지어 유기화합물질의 폐기물(Organic Waste)들로부터도 만들어지고 있으나, 현재, 천연가스는 합성가스를 생산하는 데에 가장 큰 소스(Source)이며 가장 저렴하고 환경친화적인 이유로 합성가스를 생산하는 데에 그 사용이 점점 늘어나고 있다.The syngas is made from coal, petroleum, natural gas, biomass and even organic wastes, but at present, natural gas is the largest source for syngas production. Source is increasingly used to produce syngas for the cheapest and most environmentally friendly reasons.
천연가스를 이용하는 합성가스를 제조하는 기술에는, 메탄의 스팀 개질(습식 개질), 메탄의 부분 산화(Partial Oxidation), 메탄의 이산화탄소 개질(건식 개질) 및, 상기 메탄의 스팀 개질과 이산화탄소 개질의 조합된 방식을 이용할 수 있으나, 합성가스를 생산하는 전통적이고 잠재적 산업공정은 메탄의 스팀 개질 방법이다.Techniques for producing syngas using natural gas include steam reforming (wet reforming) of methane, partial oxidation of methane, carbon dioxide reforming (dry reforming) of methane, and combinations of steam reforming and carbon dioxide reforming of methane. Although traditional methods can be used, the traditional and potential industrial process for producing syngas is the steam reforming of methane.
이 방법은 일반적으로 습식 개질이라 하며 수소/일산화탄소 몰비는 3 또는 그 이상이며, 습식 개질은 암모니아 합성에 적당하지만 메탄올과 다른 많은 합성 공정들에서 여분의 수소를 필요로 한다. 반면에, 습식 공정 반응에서 1몰의 일산화탄소를 만드는 데에 최소한 1몰의 메탄이 필요하다. This process is commonly referred to as wet reforming and the hydrogen / carbon monoxide molar ratio is 3 or more, and wet reforming is suitable for ammonia synthesis but requires extra hydrogen in methanol and many other synthetic processes. On the other hand, at least one mole of methane is required to make one mole of carbon monoxide in a wet process reaction.
CH4 + H2O → CO + 3H2 ΔH = 206kJ/molCH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 ΔH = 206 kJ / mol
CH4 + CO2 → 2CO + 2H2 ΔH = 247kJ/molCH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 ΔH = 247 kJ / mol
CH4-CO2 개질은 메탄의 소비를 줄일 뿐만 아니라, 이산화탄소를 사용하기 때문에 매우 매력적인 합성가스 제조공정으로 관심을 끌고 있다.CH 4 -CO 2 reforming not only reduces methane consumption, but also draws attention as a very attractive syngas production process because of the use of carbon dioxide.
습식개질과 부분산화 공정과 비교했을 때, 이산화탄소 또한 탄소 소스(Carbon source)이기 때문에 화학양론적으로 CH4-CO2 개질은 1 몰의 일산화탄소를 만드는 데에 ½ 몰의 메탄을 필요로 한다. CH4-CO2 개질은 1/1의 수소/일산화탄소 몰비를 갖지만, 공정의 Feeding에서 메탄/이산화탄소 비율을 조절함으로서 수소/일산화탄소 몰비를 비교적 쉽게 제어할 수 있다. 그러므로, CH4-CO2 개질로부터 합성가스는 아세트산 또는 Methyl Formate 제조공정에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 습식 공정과 결합시켰을 때, 다양한 물질을 제조하는 데에 필요한 수소/일산화탄소 몰비를 만족시킬 수 있다.Compared to wet reforming and partial oxidation processes, stoichiometrically, CH 4 -CO 2 reformation requires ½ moles of methane to produce 1 mole of carbon monoxide, since carbon dioxide is also a carbon source. CH 4 -CO 2 reforming has a hydrogen / carbon monoxide ratio of 1/1, but the hydrogen / carbon monoxide ratio can be controlled relatively easily by controlling the methane / carbon dioxide ratio in the feed of the process. Therefore, syngas from CH 4 -CO 2 reforming can be used in acetic acid or Methyl Formate manufacturing processes, as well as satisfying the hydrogen / carbon monoxide molar ratios needed to produce various materials when combined with wet processes.
그러나, CH4-CO2 개질 공정은 높은 흡열반응이며 산업에서 요구하는 조건을 만족시키기 위해서는 상당한 반응율(Reaction Rate)을 달성할 수 있는 특별한 방법들이 필요하다. 이런 맥락에서 촉매와 플라즈마 기술들은 산업에서 요구하는 조건을 만족시킬 수 있는 잠재적 기술로서 여겨져 왔지만, 지금까지 상업화되지 못하였다.However, the CH 4 -CO 2 reforming process is a high endothermic reaction and special methods are needed to achieve significant reaction rates to meet the requirements of the industry. In this context, catalyst and plasma technologies have been considered as potential technologies to meet the requirements of the industry, but so far they have not been commercialized.
도 1 및 도 2를 참고하면, CH4-CO2 촉매개질 공정은 그 촉매 반응 공정에서 메탄와 이산화탄소는 촉매로 채워진 Tubiform 고정층 반응기로 주입되며 반응에 필요한 열에너지는 반응기 외부에서 천연가스의 연소에너지로부터 공급된다. CH4-CO2 촉매개질 반응기가 메탄의 습식개질 반응기와 같이 사용될 수 있을지라도, CH4-CO2 촉매 개질 공정이 실험실 규모에서 상업화 규모로 넘어가는 데에 걸림돌이 되는 가장 큰 장벽은 촉매 비활성화의 원인이 되는 촉매 표면의 탄소 증착이다.1 and 2, the CH 4 -CO 2 catalytic reforming process is injected into the Tubiform fixed bed reactor filled with methane and carbon dioxide in the catalytic reaction process and the heat energy required for the reaction is supplied from the combustion energy of natural gas outside the reactor. do. Although the CH 4 -CO 2 catalytic reforming reactor can be used with a methane wet reforming reactor, the biggest barrier to the CH 4 -CO 2 catalytic reforming process from the laboratory scale to the commercial scale is the catalyst deactivation. It is the carbon deposition of the catalyst surface which becomes a cause.
한편, 플라즈마 CH4-CO2 개질 공정은 아크 방전을 이용하여 매우 제한적인 조건에서 수행되었다. 촉매 개질 공정과 비교하였을 때, 전자유도 화학반응과 열화학 반응을 가진 플라즈마 CH4-CO2 개질 반응은 높은 전환율과 선택성을 보여주었으며 탄소 증착의 문제가 없었다. 그러므로, 플라즈마 발생의 에너지 사용이라는 문제에도 불구하고 지난 10여년 동안 지속적 연구 관심의 증가를 보이고 있다.
On the other hand, the plasma CH 4 -CO 2 reforming process was performed under very limited conditions using arc discharge. Compared with the catalytic reforming process, the plasma CH 4 -CO 2 reforming reaction with electron induction and thermochemical reactions showed high conversion and selectivity and no carbon deposition problems. Therefore, despite the problem of energy use of plasma generation, there has been an increasing interest in continuous research over the last decade.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 반응공간부 내에서 생성되는 플라즈마와 내부로 주입되는 각 가스를 전반적으로 고르게 혼합시키며, 연소되는 화염을 안정적으로 유지할 수 있는 마이크로웨이브 플라즈마 개질기를 제공하는 것에 있다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to uniformly mix the plasma generated in the reaction space and each gas injected into the inside, and to stably maintain the flame to be burned It is to provide a microwave plasma reformer.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플라즈마를 이용한 건식 개질공정에 스팀(H2O)를 주입하여 플라즈마 습식공정을 결합시킴으로써 플라즈마를 위한 전기에너지 사용량은 감소시키면서 수소/일산화탄소 몰비를 제어하여 다양한 화학 물질을 생성할 수 있는 마이크로웨이브 플라즈마 개질기를 제공하는 것에 있다.In addition, another object of the present invention is to combine the plasma wet process by injecting steam (H 2 O) to the dry reforming process using the plasma to control the hydrogen / carbon monoxide ratio while reducing the amount of electrical energy for the plasma to control various chemicals It is to provide a microwave plasma reformer that can be produced.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마를 통해 주입된 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 개질하여 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 하는 합성가스를 생성함으로써, 메탄의 소비는 감소시킴과 동시에 이산화탄소의 소비는 대폭 증가시킬 수 있는 마이크로웨이브 플라즈마 개질기를 제공하는 것에 있다.
In addition, another object of the present invention is to modify the methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) injected through the plasma to produce a synthesis gas mainly composed of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), It is to provide a microwave plasma reformer that can reduce consumption and increase carbon dioxide consumption significantly.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 개질기는, 플라즈마(P)를 통해 주입된 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 개질하여 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 하는 합성가스로 개질하는 플라즈마 개질기에 있어서, 내부에는 상기 플라즈마(P)가 생성되는 반응공간부(111)가 형성되고, 상기 메탄을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 메탄공급관(112) 및, 상기 이산화탄소를 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 이산화탄소 공급관(113)이 각각 형성된 몸체부(110); 상기 몸체부(110)의 반응공간부(111) 내에 안착되며, 기 설정된 주파수의 마이크로웨이브를 공급받아 상기 반응공간부(111) 내에서 플라즈마를 생성하는 방전관(120); 상기 방전관(120)과 연결되도록 상기 몸체부(110)에 체결되며, 상기 마이크로웨이브를 전달받아 상기 방전관(120)에 인가하는 도파관(135); 상기 몸체부(110)의 상부에 배치되고 상기 반응공간부(111)의 내부로 탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급관(140); 및 상기 몸체부(110)의 상부 내측에 배치되고, 원주를 따라 내측방향으로 돌출형성되어 상기 반응공간부(111)의 내경을 축소시키는 챔버부(150);를 포함한다.Microwave plasma reformer according to the present invention for achieving the above object, by modifying the methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) injected through the plasma (P) to hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). In the plasma reformer reforming with a syngas as a main component, a
여기서, 상기 챔버부(150)의 내부에는 원주를 따라 통공된 링 형상의 챔버공간부(151)가 형성되되, 상기 탄화수소체 공급관(140)은 상기 몸체부(110)를 관통하는 형태로 연장되어 상기 챔버공간부(151)와 연통되고, 상기 챔버부(150)에는 상기 챔버공간부(151)의 내부와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시켜 상기 탄화수소체 공급관(140)을 통해 상기 챔버공간부(151)의 내부로 주입된 탄화수소체를 상기 반응공간부(111)의 내부로 분사하는 복수 개의 분할공급관(152)이 일정간격으로 이격되어 형성될 수 있다.Here, a ring-shaped
또한, 상기 분할공급관(152)은, 상기 챔버공간부(151)와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시키되, 상기 반응공간부(111)의 내부로 개구된 단부는 상기 챔버부(150)의 돌출된 선단면(153) 상에 형성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 분할공급관(152)은, 상기 탄화수소체 공급관(140) 및 챔버공간부(151)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.In addition, the
또한, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 탄화수소체가 상기 챔버공간부(151)의 내벽면(154)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 챔버공간부(151)로 주입될 수 있다.In addition, the hydrocarbon
또한, 상기 분할공급관(152)은, 상기 챔버부(150)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 상기 챔버공간부(151)로부터 주입되는 탄화수소체가 상기 챔버부(150)의 선단면(153) 또는 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)로 분사될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 분할공급관(152)은, 상기 챔버부(150) 내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 하향하면서 와류되는 탄화수소체를 분사할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 이산화탄소 공급관(113)은, 상기 몸체부(110)의 측부 둘레에 배치되되, 상기 몸체부(110) 내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입할 수 있다.In addition, the carbon
또한, 상기 이산화탄소 공급관(113)은, 상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 이산화탄소가 상기 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)으로 유입되면서 상기 플라즈마 및 메탄과 상호 혼합되며 반응할 수 있다.In addition, the carbon
또한, 상기 탄화수소체 공급관(140)으로 공급되는 탄화수소체는, 기체상태의 에탄, 프로판, 에틸렌, 부탄 또는, 액체상태의 DME, 가솔린, 경유, 등유, 벙커 C유, 정제된 폐유 또는 고체상태의 석탄, 바이오매스 중 어느 하나일 수 있다.In addition, the hydrocarbons supplied to the
또한, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 탄화수소체와 메탄이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입할 수 있다.In addition, the hydrocarbon
또한, 상기 이산화탄소 공급관(113)은, 이산화탄소와 메탄이 상호 혼합된 혼합가스를 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입할 수 있다.In addition, the carbon
또한, 상기 이산화탄소 공급관(113)은, 이산화탄소와 공기 또는 이산화탄소와 스팀이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하거나, 상기 몸체부(110)의 둘레에는, 공기 또는 스팀을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 공급관이 별도로 형성될 수 있다.In addition, the carbon
또한, 상기 몸체부(110)의 상단에는 상부방향으로 갈수록 내경이 확장되는 형태로 형성된 확장공간부(170)가 형성될 수 있다.In addition, an
한편, 상기 확장공간부(170)의 경사면에는, 상향 돌출되게 형성되며, 상기 몸체부(110)의 중앙에서 외측방향으로 연장형성된 복수 개의 화염유도 블레이드(171)가 일정간격 이격되며 방사형으로 배치될 수 있다.
On the other hand, the inclined surface of the
본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 개질기에 의하면,According to the microwave plasma reformer according to the present invention,
첫째, 몸체부의 상부 내측에서 원주를 따라 내측방향으로 돌출형성되어 반응공간부의 내경을 축소시키는 챔버부를 통해 개질반응이 발생하는 반응공간부 내부의 압력변화를 도모하여, 생성된 플라즈마(P), 화염 및, 주입된 메탄, 이산화탄소, 탄화수소체 등을 고압으로 혼합시킴으로써 개질효율을 증대시킬 수 있다.First, the plasma (P), flame generated by protruding inwardly along the circumference in the upper inner part of the body part to reduce the pressure inside the reaction space where the reforming reaction occurs through the chamber to reduce the inner diameter of the reaction space. And reforming efficiency can be improved by mixing injected methane, carbon dioxide, a hydrocarbon body, etc. at high pressure.
둘째, 탄화수소체 공급관을 통해 공급된 탄화수소체는 다수 개의 분할공급관을 통해 분기되며 상기 반응공간부의 내부로 분산되며 주입되므로, 상기 플라즈마(P)와 각 가스류들을 전반적으로 고르게 혼합시킴으로써 개질효율을 더욱 증대시킬 수 있다.Second, since the hydrocarbon material supplied through the hydrocarbon material supply pipe is branched through a plurality of split supply pipes and dispersed and injected into the reaction space part, the reforming efficiency is further improved by uniformly mixing the plasma P and the respective gas streams. You can increase it.
셋째, 상기 분할공급관은 챔버부의 둘레면에 대하여 접선된 형태로 형성되어, 상기 반응공간부의 내부로 와류되며 분사되므로, 상기 플라즈마(P)와 각 가스류들을 보다 효과적으로 혼합되면서 안정적으로 화학적 반응할 수 있음은 물론, 고온의 플라즈마 화염으로브터 챔버부, 방전관 및 몸체부의 내벽면을 보호할 수 있다.Third, since the split supply pipe is formed in a tangential form with respect to the circumferential surface of the chamber part, it is vortexed and injected into the reaction space part, so that the plasma P and the respective gas streams can be efficiently mixed and stably reacted chemically. Of course, the high temperature plasma flame can protect the inner chamber surface of the discharge chamber portion, the discharge tube and the body portion.
넷째, 상기 분할공급관은 챔버부 내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 하향하면서 와류되는 탄화수소체를 분사하며, 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 공급관은 몸체부 내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입함으로써, 상기 이산화탄소 공급관으로부터 주입되는 이산화탄소에 의한 상승 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하며, 상기 분할공급관으로부터 주입되는 탄화수소체에 의한 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 역방향 와류(Reverse Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 각 가스 유동의 상호작용으로 반응공간부 내부에서 플라즈마, 이산화탄소, 메탄 및 탄화수소체가 상호 반응되어 개질될 수 있는 시간이 증가하면서 개질의 효율성이 극대화된다.Fourth, the split supply pipe is inclined at a predetermined angle in the downward direction in the chamber portion to inject the vortexed hydrocarbon body while downward, and the carbon dioxide supply pipe for injecting carbon dioxide is inclined at a predetermined angle in the upper direction in the body portion By injecting carbon dioxide vortexed while being placed in an upward position and vortexing, the upward air flow by the carbon dioxide injected from the carbon dioxide supply pipe acts as a forward vortex (Conventional Vortex Flow) with respect to the discharge direction of the reformed syngas, The airflow by the injected hydrocarbons acts as a reverse vortex flow with respect to the discharge direction of the reformed syngas, and the interaction of each gas flow causes plasma, carbon dioxide, methane and hydrocarbons to interact with each other in the reaction space. A time that can be reacted and modified This modification of the efficiency is maximized while increasing.
다섯째, 플라즈마를 통해 주입된 메탄과 이산화탄소를 개질하여 수소와 일산화탄소를 주성분으로 하는 합성가스를 생성함으로써, 상기 합성가스를 생성하는데 필요한 메탄의 소비는 감소시킴과 동시에 이산화탄소의 소비는 대폭 증가시킬 수 있다. 즉, 지구온난화 물질인 이산화탄소를 원료로 사용함으로써 이산화탄소를 저감할 수 있는 효과를 구현한다.Fifth, by modifying the methane and carbon dioxide injected through the plasma to generate a synthesis gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, the consumption of methane required to generate the synthesis gas can be reduced and the consumption of carbon dioxide can be greatly increased. . That is, by using carbon dioxide, a global warming material, as a raw material, the carbon dioxide can be reduced.
여섯째, 플라즈마를 이용한 건식 개질공정에 스팀(H2O)를 주입하여 플라즈마 습식공정을 결합시킴으로써 플라즈마 생성을 위한 전기에너지 사용량은 감소시키면서 수소/일산화탄소 몰비를 제어하여 다양한 화학 물질을 생성할 수 있다.
Sixth, by combining the plasma wet process by injecting steam (H 2 O) to the dry reforming process using the plasma, it is possible to produce a variety of chemicals by controlling the hydrogen / carbon monoxide ratio while reducing the amount of electrical energy used for plasma generation.
도 1 및 도 2는 종래의 촉매개질기를 이용한 개질장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 개질기의 구성을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이산화탄소 공급관이 몸체부와 접선된 형태로 배치됨에 따라 이산화탄소가 와류되며 주입되는 동작원리를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로웨이브 공급부의 구성을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화수소체 공급관 및 분할공급관이 몸체부 및 챔버부에 각각 접선된 형태로 배치됨에 따라 탄화수소체가 와류되며 주입되는 동작원리를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분할공급관이 챔버부 내에서 하부방향으로 기울어진 상태로 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확장공간부의 구성을 나타낸 사시도 및 평면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 개질기의 몸체부 벽면에 광촉매가 도포되거나 벽면 내부에 광촉매가 채워진 상태를 나타낸 개략도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마(P) 전자로부터 이산화탄소 분자의 다양한 여기경로(채널)들로 전달되는 비열 이산화탄소 방전 에너지의 분율을 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순수 CO2 플라즈마(P)의 Optical Emission Spectrum을 나타낸 그래프이다.1 and 2 is a schematic view showing the configuration of a reformer using a conventional catalytic reformer,
3 is a cross-sectional view showing the configuration of a microwave plasma reformer according to a preferred embodiment of the present invention;
Figure 4 is a cross-sectional view showing the operation principle of the carbon dioxide is vortex injected as the carbon dioxide supply pipe is disposed in a tangential form with the body portion according to an embodiment of the present invention,
Figure 5 is a schematic diagram showing the configuration of the microwave supply unit according to a preferred embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view illustrating an operation principle in which the hydrocarbon is vortexed and injected as the hydrocarbon supply pipe and the split supply pipe are tangentially disposed in the body part and the chamber part according to the preferred embodiment of the present invention;
Figure 7 is a cross-sectional view showing a configuration in which the divided supply pipe is inclined downward in the chamber portion according to a preferred embodiment of the present invention,
8 and 9 are a perspective view and a plan view showing the configuration of the expansion space according to a preferred embodiment of the present invention,
10 is a schematic diagram showing a state in which a photocatalyst is applied to a wall of a body of a plasma reformer according to a preferred embodiment of the present invention or a photocatalyst is filled in a wall thereof;
FIG. 11 is a graph showing the fraction of non-thermal carbon dioxide discharge energy transferred from plasma (P) electrons to various excitation paths (channels) of carbon dioxide molecules according to an exemplary embodiment of the present invention.
12 is a graph showing an optical emission spectrum of pure CO 2 plasma (P) according to a preferred embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 개질기(이하에서는 '플라즈마 개질기(100)'라 명칭함)는, 플라즈마(P)를 통해 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 개질하여 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 주성분으로 하는 합성가스로 개질함에 있어서, 반응공간부(111) 내에서 생성되는 플라즈마(P)와 내부로 주입되는 각 가스를 전반적으로 고르게 혼합시키며, 연소되는 플라즈마 화염을 안정적으로 유지할 수 있는 개질기로서, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 몸체부(110), 방전관(120), 도파관(135), 탄화수소체 공급관(140) 및, 챔버부(150)를 포함하여 구비된다.The microwave plasma reformer according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'plasma reformer 100') is modified by hydrogen (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) through plasma (P). In reforming the synthesis gas containing H 2 ) and carbon monoxide (CO) as a main component, the plasma (P) generated in the
먼저, 상기 몸체부(110)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 개질기(100)의 베이스를 형성하는 구성요소로서, 내부에는 상기 플라즈마(P)가 생성되는 반응공간부(111)가 형성되고, 상기 메탄을 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 메탄공급관(112) 및, 상기 이산화탄소를 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 이산화탄소 공급관(113)이 각각 형성된다.First, the
여기서, 상기 이산화탄소 공급관(113)은, 도 4에 도시된 바와 같이 몸체부(110)의 둘레를 따라 등간격으로 이격되어 복수 개가 형성되되, 상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 이산화탄소가 상기 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)으로 유입되면서 상기 플라즈마(P) 및 메탄과 상호 혼합되며 반응하도록 구비될 수 있다.Here, the carbon
이로 인해, 외부로부터 공급되는 이산화탄소가 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)로 유입되면서 플라즈마와 상호 혼합되며 반응함으로써, 이산화탄소, 메탄, 플라즈마 및 탄화수소체가 반응공간부(111) 내에서 균일하게 혼합되면서 안정적으로 화학적 반응할 수 있음은 물론, 고온의 플라즈마 화염으로부터 방전관(120) 및 몸체부(110)의 내벽면(115)을 보호할 수 있는 것이다.As a result, carbon dioxide supplied from the outside forms a vortex and flows into the
또한, 상기 이산화탄소 공급관(113)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(110) 내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입할 수 있다.In addition, the carbon
이로 인해, 상기 이산화탄소 공급관(113)으로부터 주입되는 이산화탄소에 의한 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 플라즈마(P)의 하부로 주입되는 이산화탄소 기류의 세기를 증가시켜 상기 플라즈마와 이산화탄소가 보다 원활하게 혼합될 수 있다.As a result, the air flow by the carbon dioxide injected from the carbon
더불어, 상기 이산화탄소 공급관(113)은 이산화탄소와 기체상의 탄화수소체(예를 들면, 메탄)이 상호 혼합된 혼합가스를 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입할 수 있다.In addition, the carbon
그리고, 상기 이산화탄소 공급관(113)은 이산화탄소와 공기, 산소 또는, 이산화탄소와 스팀이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입할 수 있으며, 상기 이산화탄소 공급관(113)과는 별개로 상기 몸체부(110) 또는 방전관(120)의 둘레에는 공기, 산소 또는, 스팀을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 공급관(미도시)이 형성될 수 있다.In addition, the carbon
이와 같이, 상기 이산화탄소와 공기 또는 산소를 상호 혼합시켜 이산화탄소 공급관(113)으로 주입하여 반응공간부(111) 내부에 형성된 플라즈마에 공급함으로써 메탄의 부분산화 또는 연소 공정을 통한 반응기의 개질온도(반응기 내부의 온도 유지)를 제공할 수 있으며, 상기 스팀(H2O)을 주입(단, Ratio of H2O/CO2 > 1)함으로써 메탄의 부분산화 공정을 통해 일산화탄소와 수소의 생산을 증가시킬 수 있다. 또한, 상시 스팀을 제어함으로써 Ratio of H2/CO를 제어할 수 있다.As such, the carbon dioxide and air or oxygen are mixed with each other and injected into the carbon
또한, 상기 몸체부(110)는, 내부에서 생성되는 고온 고압의 플라즈마(P) 및 화염의 고열에 의해 훼손되거나 파손되지 않도록 내화단열재 재질로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 개질기(100)에서는, 상기 몸체부(110)의 내벽 또는 내부에 광촉매를 채워 촉매반응 공간을 구성함으로써, 플라즈마 개질후 개질 효율을 증대시킬 수 있다. On the other hand, in the
여기서, 도 10에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몸체부(110)의 내벽 또는 내부에 광촉매가 채워진 상태를 나타낸 개략도가 도시되어 있다.Here, FIG. 10 is a schematic view showing a state where the photocatalyst is filled in the inner wall or the inside of the
일반적인 광촉매(ZnO, TiO2, 등)는 통상 3.2eV의 에너지를 받게 되면 여기되어 광촉매 역할을 하게 된다. 도 11에서 보듯이 Vibrational Excitation 모드들의 대부분은 0.5eV 이상의 에너지에서 이산화탄소를 여기시키고 바닥상태로 내려오면서 해당되는 에너지 만큼의 빛을 낸다. 이런 이유로 플라즈마 개질기(100,200)의 내벽 또는 내부에 광촉매를 채움으로서 개질 효율을 높일 수 있고, 도 12에서 보듯이 순수 이산화탄소 플라즈마는 300-400 nm(~3.2 eV 근처)의 빛은 내면서 상기와 같은 이유로 광촉매를 여기시켜 개질 효과를 높일 수 있다.A general photocatalyst (ZnO, TiO2, etc.) is normally excited when subjected to energy of 3.2 eV to act as a photocatalyst. As shown in FIG. 11, most of the Vibrational Excitation modes excite carbon dioxide at an energy of 0.5 eV or more and emit as much light as the corresponding energy descends to the ground state. For this reason, the reforming efficiency can be improved by filling the photocatalyst on the inner wall or the inside of the plasma reformer (100,200), and as shown in FIG. 12, pure carbon dioxide plasma emits light of 300-400 nm (~ 3.2 eV) while for the same reason as described above. The photocatalyst can be excited to enhance the modification effect.
상기 몸체부(110)에 채울수 있는 촉매는 하기의 [표 1]과 같다.The catalyst that can be filled in the
Cr-Based Oxide Catalysts
Cr-Based Oxide Catalysts
Cr2O3/ZrO2
Cr2O3/Al2O3
Cr2O3/TiO2 Cr 2 O 3 / SiO 2
Cr 2 O 3 / ZrO 2
Cr 2 O 3 / Al 2 O 3
Cr 2 O 3 / TiO 2
Ce-Based Oxide Catalysts
Ce-Based Oxide Catalysts
CaO-CeO2 CeO 2
CaO-CeO 2
Other Catalysts
Other catalysts
Ni/SiO2
Ni/MgO
Ru/MgO
Ru/Eu2O2
Ru/Al2O3
Ru/Al2O3
Ru/MgO
Pt/MgO
Pt/ZrO2
Pd/MgO
Cu/SiO2 Ni / Al 2 O 3
Ni / SiO 2
Ni / MgO
Ru / MgO
Ru / Eu 2 O 2
Ru / Al 2 O 3
Ru / Al 2 O 3
Ru / MgO
Pt / MgO
Pt / ZrO 2
Pd / MgO
Cu / SiO 2
상기 방전관(120)은, 몸체부(110)의 반응공간부(111) 내에 안착되며, 기 설정된 주파수의 마이크로웨이브를 공급받아 상기 반응공간부(111) 내에서 플라즈마를 생성하는 구성요소로서, 원통형상으로 형성되어 상기 반응공간부(111)과 동심원을 형성하도록 상기 몸체부(110)의 내벽면(115) 상에 수직배치된다.The
여기서, 상기 방전관(120)의 중심축의 위치는 상기 도파관(135)으로부터 입력되는 마이크로웨이브 주파수와 상기 도파관(135)에 따라 달라지며, 관내파장의 1/4인 것이 바람직하다.Here, the position of the central axis of the
상기 도파관(135)은, 방전관(120)과 연결되도록 몸체부(110)에 체결되며, 상기 마이크로웨이브를 전달받아 방전관(120)에 인가하는 구성요소로서, 도 5에 도시된 바와 같이 마이크로웨이브 공급부(130)로부터 발생된 마이크로웨이브를 전달받아 상기 방전관(120)에 인가하도록 구비된다.The
여기서, 상기 마이크로웨이브 공급부(130)는, 외부로부터 공급되는 구동전력을 인가받아 마이크로웨이브를 발진하는 고주파발진기(131)와, 상기 고주파발진기(131)에서 발진된 마이크로웨이브를 출력함과 동시에 임피던스 부정합으로 반사되는 마이크로웨이브 에너지를 소멸시켜 상기 고주파발진기(131)를 보호하는 순환기(132), 상기 순환기(132)의 후단에 배치되며 파워를 모니터링하는 파워모니터(133), 상기 순환기(132)로부터 출력된 마이크로웨이브의 입사파와 반사파의 세기를 조절하여 임피던스 정합을 유도함으로써 상기 마이크로웨이브로 유도된 전기장이 방전관(120) 내에서 최대가 되도록 하는 튜너(134) 및, 상기 도파관(135)을 포함하여 구비된다.Here, the
상기 탄화수소체 공급관(140)은 상기 반응공간부(111)의 내부로 탄화수소체를 주입하여 반응공간부(111)에서 생성된 플라즈마(P)에 탄화수소체를 공급하는 구성요소로서, 상기 몸체부(110)의 상부에 배치되고 반응공간부(111)의 내부로 탄화수소체를 공급한다.The
여기서, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상술한 이산화탄소 공급관(113)과 마찬가지로, 몸체부(110)의 둘레를 따라 등간격으로 이격되어 적어도 하나 이상이 형성되되, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 탄화수소체가 상기 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)으로 유입되면서 상기 이산화탄소, 플라즈마 및 메탄과 상호 혼합되며 반응하도록 구비될 수 있다.Here, the hydrocarbon
이로 인해, 외부로부터 공급되는 탄화수소체가 상기 방전관(120) 또는 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)로 유입되면서 플라즈마와 상호 혼합되며 반응함으로써, 이산화탄소, 메탄, 플라즈마 및 탄화수소체가 반응공간부(111) 내에서 더욱 균일하게 혼합되면서 안정적으로 화학적 반응할 수 있으며, 상기 반응공간부(111) 내에서 와류되는 기류의 세기를 더욱 증대시킬 수 있다.As a result, the hydrocarbons supplied from the outside are guided by the
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 탄화수소체 공급관(140)은 상기 챔버부(150) 내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 하향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입하도록 구비되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 3, the
이로 인해, 상기 이산화탄소 공급관(113)으로부터 주입되는 이산화탄소에 의한 상승 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하며, 상기 탄화수소체 공급관(140)으로부터 주입되는 탄화수소체에 의한 하강 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 역방향 와류(Reverse Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 각 가스 유동의 상호작용으로 반응공간부(111) 내부에서 플라즈마 화염과 이산화탄소, 메탄 및 탄화수소체가 상호 반응되어 개질될 수 있는 시간이 증가하면서 개질의 효율성을 극대화할 수 있다.For this reason, the ascending air flow by the carbon dioxide injected from the carbon
상기 탄화수소체는 탄소와 수소를 주로 포함하는 유기화합물로서, 기체, 액체, 고체의 탄화수소 화합물을 의미한다. 여기서, 상기 탄화수소체로서, 기체상태의 메탄, 에탄, 프로판, 에틸렌, 부탄 또는, 액체상태의 DME, 가솔린, 경유, 등유, 벙커 C유, 정제된 폐유 또는 고체상태의 석탄, 바이오매스 중 어느 하나를 이용할 수 있다. The hydrocarbon is an organic compound mainly containing carbon and hydrogen, and means a hydrocarbon compound of gas, liquid, and solid. Here, as the hydrocarbon body, any one of gaseous methane, ethane, propane, ethylene, butane or liquid DME, gasoline, diesel, kerosene, bunker C oil, refined waste oil or solid coal, biomass Can be used.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 개질기(100)에서는 상기와 같이 액체 또는 고체상의 탄화수소체를 이용할 수 있으나, 플라즈마(P), 화염, 이산화탄소와의 혼합효율 및, 연소시 반응공간부(111)의 내부벽면 상에 탄화수소체가 연소되면서 발생되는 연소된 연소산화물이 적층되는 현상이 최소화되도록 기체상의 탄화수소체를 이용하는 것이 바람직하다.Here, in the
또한, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 탄화수소체로 메탄을 이용하지 않는 경우, 탄화수소체와 메탄이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부에 형성된 플라즈마(P)로 주입하도록 구비될 수 있다.In addition, the hydrocarbon
따라서, 상기 탄화수소체로 고체 또는 액체의 탄화수소 화합물을 이용하는 경우, 반응공간부(111) 내에 형성된 플라즈마를 유지하지 못하거나 또는 불안정하게 유지될 수 있으므로, 상기 메탄을 해당 탄화수소체에 혼합하여 탄화수소체 공급관(140)을 통해 플라즈마로 주입할 수 있다.Therefore, in the case of using a solid or liquid hydrocarbon compound as the hydrocarbon body, the plasma formed in the
한편, 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 이산화탄소 공급관(113)이 몸체부(110)에 대하여 접선된 방향과 같은 방향으로 챔버부(150)에 대하여 접선되는 형태로 형성됨으로써, 상기 이산화탄소 공급관(113)으로부터 반응공간부(111)의 내부로 와류되며 주입되는 이산화탄소의 주입방향과 같은 방향으로 탄화수소체가 와류되며 주입되도록 함으로써, 와류되는 기류의 세기를 더욱 증대시켜 플라즈마(P), 화염 및 각 가스류를 고압으로 혼합시킬 수 있다.On the other hand, the hydrocarbon
또한, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 이산화탄소 공급관(113)이 몸체부(110)에 대하여 접선된 방향과 반대 방향으로 챔버부(150)에 대하여 접선되는 형태로 형성됨으로써, 상기 이산화탄소 공급관(113)으로부터 반응공간부(111)의 내부로 와류되며 주입되는 이산화탄소의 주입방향과 반대 방향으로 탄화수소체가 와류되며 주입되도록 함으로써, 상기 반응공간부(111)의 내부에서 상기 와류되는 이산화탄소의 기류와 탄화수소체의 기류가 충돌하도록 하여 플라즈마(P), 화염유도 블레이드(171) 및 각 가스류간의 혼합률을 증대시켜 개질반응을 더욱 증대시킬 수 있다.In addition, the hydrocarbon
더불어, 상기 탄화수소체 공급관(140)은, 상기 반응공간부(111)의 내부로 공공급되는 탄화수소체의 주입방향을 반응공간부(111) 내에서 직하방으로 형성됨에 따라 상기 탄화수소체의 기류가 반응공간부(111) 내에서 생성된 플라즈마(P)의 내부 깊은 위치까지 주입시켜 플라즈마(P)에 의한 개질반응 시간이 증대되도록 구비될 수도 있다.In addition, the hydrocarbon
상기 챔버부(150)는, 반응공간부(111)의 내경을 축소시켜 개질반응이 발생하는 반응공간부(111) 내부의 압력변화를 발생시키는 구성요소로서, 상기 몸체부(110)의 상부 내측에 배치되고, 원주를 따라 내측방향으로 돌출형성되어 상기 반응공간부(111)의 내경을 부분적으로 축소시킨다.The
여기서, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 챔버부(150)의 내부에는 원주를 따라 통공된 링 형상의 챔버공간부(151)가 형성되되, 상기 탄화수소체 공급관(140)은 몸체부(110)를 관통하는 형태로 연장되어 상기 챔버공간부(151)과 연통되고, 상기 챔버부(150)에는 챔버공간부(151)의 내부와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시켜 상기 탄화수소체 공급관(140)을 통해 챔버공간부(151)의 내부로 주입된 탄화수소체를 반응공간부(111)의 내부로 분사하는 복수 개의 분할공급관(152)이 일정간격으로 이격되어 형성된다.Here, as shown in FIGS. 3 and 6, the
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 분할공급관(152)은, 챔버공간부(151)와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시키되, 상기 반응공간부(111)의 내부로 개구된 단부는 상기 챔버부(150)의 돌출된 선단면(153) 상에 형성되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 3, the divided
더불어, 상기 분할공급관(152)은, 탄화수소체 공급관(140) 및 챔버공간부(151)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되어, 상기 탄화수소체 공급관(140)을 통해 공급되는 탄화수소체의 기류보다 상대적으로 높은 압력으로 상기 반응공간부(111)을 향해 가압하면서 탄화수소체를 분사할 수 있다.In addition, the
이와 같이, 탄화수소체 공급관(140)을 통해 공급된 탄화수소체는 다수 개의 분할공급관(152)을 통해 분기되며 상기 반응공간부(111)의 내부로 분산되며 주입되므로, 상기 플라즈마(P)와 각 가스류들을 전반적으로 고르게 혼합시킴으로써 개질효율을 더욱 증대시킬 수 있다.As such, the hydrocarbon material supplied through the hydrocarbon
그리고, 상기 분할공급관(152)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 챔버부(150)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 상기 챔버공간부(151)로부터 주입되는 탄화수소체가 상기 챔버부(150)의 선단면(153) 또는 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)로 분사되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, the
이로 인해, 상기 반응공간부(111) 내에서 플라즈마(P)와 각 가스류들을 보다 효과적으로 혼합되면서 안정적으로 화학적 반응할 수 있음은 물론, 고온의 플라즈마 화염으로브터 챔버부(150), 방전관(120) 및 몸체부(110)의 내벽면(115)을 보호할 수 있다.As a result, the plasma P and the gas streams in the
더불어, 도 7에도시된 바와 같이 상기 분할공급관(152)은, 상기 챔버부(150) 내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 하향하면서 와류되는 탄화수소체를 분사하는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 7, the
이와 같이, 상기 분할공급관(152)은 반응공간부(111)의 내부로 하향하면서 와류되는 탄화수소체를 분사하며, 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 공급관(113)은 몸체부(110) 내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입함으로써, 상기 이산화탄소 공급관(113)으로부터 주입되는 이산화탄소에 의한 상승 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 순방향 와류(Conventional Vortex Flow)로서 작용하며, 상기 분할공급관(152)으로부터 주입되는 탄화수소체에 의한 기류는 개질된 합성가스의 배출방향에 대하여 역방향 와류(Reverse Vortex Flow)로서 작용하게 되어, 각 가스 유동의 상호작용으로 반응공간부(111) 내부에서 플라즈마(P), 이산화탄소, 메탄 및 탄화수소체가 상호 반응되어 개질될 수 있는 시간이 증가하면서 개질의 효율성이 극대화된다.As such, the
한편, 도 3, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(110)의 상단 즉, 상기 챔버부(150)의 직상부에는 상부방향으로 갈수록 내경이 확장되는 형태로 형성된 확장공간부(170)가 형성되어, 상기 챔버부(150)를 거쳐 상기 확장공간부(170)로 유입되면서 상기 플라즈마(P) 및 각 가스류와 연소되는 화염은 오리피스 효과에 의해 유속이 증대된 상태로 상호 혼합되어 개질반응을 발생시킬 수 있음은 물론, 상기 화염이 보다 넓은 범위로 연소할 수 있게 되므로 개질효율을 보다 증대시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 3, 8 and 9 the upper end of the
여기서, 상기 상기 확장공간부(170)의 경사면에는, 상향 돌출되게 형성되며, 상기 몸체부(110)의 중앙에서 외측방향으로 연장형성된 복수 개의 화염유도 블레이드(171)가 일정간격 이격되며 방사형으로 배치되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 상기 이산화탄소 공급관(113) 및 분할공급관(152)의 접선된 구조에 의해 와류되며 상승하는 플라즈마 화염 및 각 가스류는 상기 화염유도 블레이드(171)에 의해 내경이 확장되는 방향으로 기류가 안내되면서 상승하게 되어, 보다 안정적인 기류형성을 도모할 수 있게 된다.Here, the inclined surface of the
그리고, 상기 몸체부(110)의 상단에는 원통형상의 노즐부(180)가 장착되어 상기 확장공간부(170)을 통해 안정적인 기류를 형성하며 후단으로 배출되는 화염 및 개질된 합성가스의 배출을 유도한다.In addition, a
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 개질기(100)의 각 구성 및 기능에 의해, 몸체부(110)의 상부 내측에서 원주를 따라 내측방향으로 돌출형성되어 반응공간부(111)의 내경을 축소시키는 챔버부(150)를 통해 개질반응이 발생하는 반응공간부(111) 내부의 압력변화를 도모하여 생성된 플라즈마(P) 및 주입된 메탄, 이산화탄소, 탄화수소체 등을 고압으로 혼합시킴으로써 개질효율을 증대시킬 수 있음은 물론, 반응공간부(111) 내에서 생성되는 플라즈마(P)와 내부로 주입되는 각 가스류들을 전반적으로 고르게 혼합시키며, 연소되는 화염을 안정적으로 유지할 수 있다.By the respective configurations and functions of the
또한, 플라즈마(P)를 통해 주입된 메탄과 이산화탄소를 개질하여 수소와 일산화탄소를 주성분으로 하는 합성가스를 생성함으로써, 상기 합성가스를 생성하는데 필요한 메탄의 소비는 감소시킴과 동시에 이산화탄소의 소비는 대폭 증가시킬 수 있다. 즉, 지구온난화 물질인 이산화탄소를 원료로 사용함으로써 이산화탄소를 저감할 수 있는 효과를 구현할 수 있다.In addition, by reforming the methane and carbon dioxide injected through the plasma (P) to generate a synthesis gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, the consumption of methane required to generate the synthesis gas is reduced while the consumption of carbon dioxide is greatly increased. You can. That is, by using carbon dioxide, a global warming material, as a raw material, the effect of reducing carbon dioxide can be realized.
더욱이, 플라즈마(P)를 이용한 건식 개질공정에 스팀(H2O)를 주입하여 플라즈마 습식공정을 결합시킴으로써 플라즈마(P) 생성을 위한 전기에너지 사용량은 감소시키면서 수소/일산화탄소 몰비를 제어하여 다양한 화학 물질을 생성할 수 있다.Moreover, by incorporating the plasma wet process by injecting steam (H 2 O) into the dry reforming process using the plasma (P), various chemicals are controlled by controlling the hydrogen / carbon monoxide ratio while reducing the amount of electric energy used to generate the plasma (P). Can be generated.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100...플라즈마 개질기 110...몸체부
111...반응공간부 112...메탄공급관
113...이산화탄소 공급관 120...방전관
135...도파관 140...탄화수소체 공급관
150...챔버부 151...챔버공간부
152...분할공급관 153...선단면
170...확장공간부 171...화염유도 블레이드
180...노즐부
P...플라즈마100.Plasma reformer 110.Body
111
113 carbon
135 ...
150 ...
152 ...
180.Nozzle part
P ... plasma
Claims (17)
내부에는 상기 플라즈마(P)가 생성되는 반응공간부(111)가 형성되고, 상기 메탄을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 메탄공급관(112) 및, 상기 이산화탄소를 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 이산화탄소 공급관(113)이 각각 형성된 몸체부(110);
상기 몸체부(110)의 반응공간부(111) 내에 안착되며, 기 설정된 주파수의 마이크로웨이브를 공급받아 상기 반응공간부(111) 내에서 플라즈마를 생성하는 방전관(120);
상기 방전관(120)과 연결되도록 상기 몸체부(110)에 체결되며, 상기 마이크로웨이브를 전달받아 상기 방전관(120)에 인가하는 도파관(135);
상기 몸체부(110)의 상부에 배치되고 상기 반응공간부(111)의 내부로 탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급관(140); 및
상기 몸체부(110)의 상부 내측에 배치되고, 원주를 따라 내측방향으로 돌출형성되어 상기 반응공간부(111)의 내경을 축소시키는 챔버부(150);를 포함하고,
상기 챔버부(150)의 내부에는 원주를 따라 통공된 링 형상의 챔버공간부(151)가 형성되되,
상기 탄화수소체 공급관(140)은 상기 몸체부(110)를 관통하는 형태로 연장되어 상기 챔버공간부(151)와 연통되고,
상기 챔버부(150)에는 상기 챔버공간부(151)의 내부와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시켜 상기 탄화수소체 공급관(140)을 통해 상기 챔버공간부(151)의 내부로 주입된 탄화수소체를 상기 반응공간부(111)의 내부로 분사하는 복수 개의 분할공급관(152)이 일정간격으로 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
In the plasma reformer reforming methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) injected through the plasma (P) to a synthesis gas containing hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO),
A reaction space 111 for generating the plasma P is formed therein, a methane supply pipe 112 for injecting the methane into the reaction space 111, and the carbon dioxide in the reaction space portion ( Body parts 110 are formed with a carbon dioxide supply pipe 113 for injecting into the 111;
A discharge tube 120 seated in the reaction space 111 of the body part 110 and receiving a microwave of a preset frequency to generate a plasma in the reaction space 111;
A waveguide 135 fastened to the body part 110 to be connected to the discharge tube 120 and receiving the microwaves and applying the microwaves to the discharge tube 120;
A hydrocarbon body supply pipe 140 disposed above the body part 110 and supplying a hydrocarbon body to the inside of the reaction space 111; And
It is disposed inside the upper portion of the body portion 110, the protrusion formed in the inward direction along the circumference to reduce the inner diameter of the reaction space 111; includes;
In the chamber 150, a ring-shaped chamber space portion 151 is formed through the circumference is formed,
The hydrocarbon body supply pipe 140 extends in a form penetrating through the body portion 110 to communicate with the chamber space portion 151,
The chamber 150 is connected to the inside of the chamber space 151 and the inside of the reaction space 111 to be injected into the chamber space 151 through the hydrocarbon supply pipe 140. Plasma reformer characterized in that a plurality of divided supply pipes (152) for injecting hydrocarbons into the reaction space (111) spaced apart at regular intervals.
상기 분할공급관(152)은,
상기 챔버공간부(151)와 반응공간부(111)의 내부를 상호 연통시키되,
상기 반응공간부(111)의 내부로 개구된 단부는 상기 챔버부(150)의 돌출된 선단면(153) 상에 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method of claim 2,
The split supply pipe 152 is,
While communicating the interior of the chamber space 151 and the reaction space 111,
An end portion which is opened into the reaction space portion 111 is formed on the protruding tip surface 153 of the chamber portion 150.
상기 분할공급관(152)은,
상기 탄화수소체 공급관(140) 및 챔버공간부(151)의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method of claim 3, wherein
The split supply pipe 152 is,
Plasma reformer having a diameter smaller than the diameter of the hydrocarbon supply pipe (140) and the chamber space (151).
상기 탄화수소체 공급관(140)은,
상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 탄화수소체가 상기 챔버공간부(151)의 내벽면(154)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 챔버공간부(151)로 주입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
5. The method of claim 4,
The hydrocarbon body supply pipe 140,
It is formed in the form of a tangent (Tangent Line) with respect to the circumferential surface of the body portion 110, the hydrocarbon body supplied from the outside is guided by the inner wall surface 154 of the chamber space 151 to form a vortex Plasma reformer which is injected into the chamber space 151.
상기 분할공급관(152)은,
상기 챔버부(150)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 상기 챔버공간부(151)로부터 주입되는 탄화수소체가 상기 챔버부(150)의 선단면(153) 또는 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)로 분사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
6. The method of claim 5,
The split supply pipe 152 is,
It is formed in the form of a tangent (Tangent Line) with respect to the circumferential surface of the chamber portion 150, the hydrocarbon body injected from the chamber space portion 151 is the front end surface 153 or the body portion of the chamber portion 150 ( The plasma reformer is guided by the inner wall surface 115 of the 110 to form a vortex and injected into the reaction space 111.
상기 분할공급관(152)은,
상기 챔버부(150) 내에서 하부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 하향하면서 와류되는 탄화수소체를 분사하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method according to claim 6,
The split supply pipe 152 is,
Plasma reformer, characterized in that inclined at a predetermined angle in the downward direction in the chamber portion 150 to inject the vortexing hydrocarbon body downwards inside the reaction space (111).
상기 이산화탄소 공급관(113)은,
상기 몸체부(110)의 측부 둘레에 배치되되, 상기 몸체부(110) 내에서 상부방향으로 일정각도로 기울어진 상태로 배치되어 상기 반응공간부(111)의 내부에 상향하면서 와류되는 이산화탄소를 주입하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 개질기.
8. The method of claim 7,
The carbon dioxide supply pipe 113,
It is disposed around the side of the body portion 110, is disposed in a state inclined at an angle in the upper direction in the body portion 110 is injected into the inside of the reaction space 111, the vortex injected carbon dioxide Plasma dry reformer, characterized in that.
상기 이산화탄소 공급관(113)은,
상기 몸체부(110)의 둘레면에 대하여 접선(Tangent Line)된 형태로 형성되어, 외부로부터 공급되는 이산화탄소가 상기 몸체부(110)의 내벽면(115)에 의해 안내되어 와류를 형성하며 상기 반응공간부(111)으로 유입되면서 상기 플라즈마 및 메탄과 상호 혼합되며 반응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 개질기.
The method of claim 8,
The carbon dioxide supply pipe 113,
It is formed in a form tangent to the circumferential surface of the body portion 110, the carbon dioxide supplied from the outside is guided by the inner wall surface 115 of the body portion 110 to form a vortex and the reaction Plasma dry reformer, characterized in that the mixture is introduced into the space portion 111 and reacted with the plasma and methane.
상기 탄화수소체 공급관(140)으로 공급되는 탄화수소체는,
기체상태의 에탄, 프로판, 에틸렌, 부탄 또는, 액체상태의 DME, 가솔린, 경유, 등유, 벙커 C유, 정제된 폐유 또는 고체상태의 석탄, 바이오매스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 개질기.
The method of claim 9,
Hydrocarbon body supplied to the hydrocarbon body supply pipe 140,
A plasma dry reformer comprising any one of gaseous ethane, propane, ethylene, butane or liquid DME, gasoline, diesel, kerosene, bunker C oil, refined waste oil or solid coal, and biomass.
상기 탄화수소체 공급관(140)은,
상기 탄화수소체와 메탄이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 개질기.
The method of claim 2,
The hydrocarbon body supply pipe 140,
Plasma dry reformer, characterized in that the mixture of the hydrocarbon and methane mixed with each other is injected into the reaction space (111).
상기 이산화탄소 공급관(113)은,
이산화탄소와 메탄이 상호 혼합된 혼합가스를 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 개질기.
The method of claim 2,
The carbon dioxide supply pipe 113,
Plasma dry reformer characterized by injecting a mixed gas of carbon dioxide and methane mixed into the reaction space (111).
상기 이산화탄소 공급관(113)은, 이산화탄소와 공기 또는 이산화탄소와 스팀이 상호 혼합된 혼합물을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하거나,
상기 몸체부(110)의 둘레에는, 공기 또는 스팀을 상기 반응공간부(111)의 내부로 주입하는 공급관이 별도로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method of claim 2,
The carbon dioxide supply pipe 113 may inject a mixture of carbon dioxide and air or carbon dioxide and steam into the reaction space 111.
The plasma reformer, characterized in that the supply pipe for injecting air or steam into the reaction space 111 is formed around the body portion (110).
상기 몸체부(110)의 상단에는 상부방향으로 갈수록 내경이 확장되는 형태로 형성된 확장공간부(170)가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method according to any one of claims 2 to 13,
Plasma reformer, characterized in that the upper end of the body portion 110 is formed with an expansion space 170 formed in the form of the inner diameter is extended toward the upper direction.
상기 확장공간부(170)의 경사면에는,
상향 돌출되게 형성되며, 상기 몸체부(110)의 중앙에서 외측방향으로 연장형성된 복수 개의 화염유도 블레이드(171)가 일정간격 이격되며 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method of claim 14,
On the inclined surface of the expansion space 170,
The plasma reformer is formed to protrude upward, the plurality of flame guide blades (171) extending in the outward direction from the center of the body portion 110 is spaced apart at regular intervals.
상기 몸체부(110)의 내벽 또는 내부에는 광촉매가 채워진 촉매반응공간이 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.
The method according to any one of claims 2 to 13,
Plasma reformer, characterized in that the catalytic reaction space is formed on the inner wall or inside of the body portion 110 is filled with a photocatalyst.
상기 몸체부(110)는, 내화단열재 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 개질기.The method according to any one of claims 2 to 13,
The body 110 is a plasma reformer, characterized in that formed of a refractory insulating material.
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101326670B1 (en) * | 2013-06-07 | 2013-11-08 | 한국에너지기술연구원 | Circulating fluidized bed plasma gasifier with microwave plasma torch |
KR101401423B1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-06-02 | 한국에너지기술연구원 | Combustible syngas production apparatus and method from carbon dioxide using microwave plasma-catalyst hybrid process |
KR101557690B1 (en) | 2014-10-31 | 2015-10-07 | 한국기초과학지원연구원 | Hybrid Reforming System Using Carbon Dioxide Plasma And Catalyst |
KR101560781B1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-10-15 | 한국기계연구원 | Plasma injector |
KR101579139B1 (en) * | 2014-12-11 | 2015-12-21 | (주)그린사이언스 | Plasma Torch Having WaveGuide Having Providing Part of Swirl Current Removal Gas |
KR20160022640A (en) * | 2014-08-20 | 2016-03-02 | 고등기술연구원연구조합 | Plasma/catalyst-integrated gas reforming device having double-pipe structure and method for reforming the gas |
KR20160053146A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-13 | 한국기초과학지원연구원 | Hydrocarbon Reforming System Using Steamplasma |
KR20160077957A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 강원대학교산학협력단 | Method to convert from greenhouse gases to synthesis gas using catalytic complexes and apparatus used for conversion to synthesis gas |
KR101743954B1 (en) | 2015-12-09 | 2017-06-07 | 고등기술연구원연구조합 | Hybrid reformer using plasma and catalyst |
CN112915940A (en) * | 2021-02-10 | 2021-06-08 | 河北龙亿环境工程有限公司 | Microreactor, parallel high-efficiency microreactor and application of microreactor and parallel high-efficiency microreactor |
JP2021131169A (en) * | 2020-02-18 | 2021-09-09 | 株式会社豊田自動織機 | Combustor, reforming device and reforming system |
KR20210158507A (en) * | 2020-06-24 | 2021-12-31 | 정종현 | Dual Plasma Thermal Oxidation System for Malodorous Gas Treatment |
KR20220156257A (en) | 2021-05-18 | 2022-11-25 | 한국이미지시스템(주) | Decomposition Apparatus For Mixed Gased Using Microwave Plasma - Catalyst Hyrbid Process |
KR20230000606A (en) * | 2021-06-25 | 2023-01-03 | 황대석 | Microwave plasma torch device with vortex generator |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3085370B1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-09-04 | Europlasma | PROCESS FOR PRODUCTION OF SYNTHETIC GAS BY TREATMENT OF A GAS FLOW CONTAINING CO2 AND ONE OR MORE HYDROCARBONS |
US11388809B2 (en) * | 2019-03-25 | 2022-07-12 | Recarbon, Inc. | Systems for controlling plasma reactors |
US20200312629A1 (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | Recarbon, Inc. | Controlling exhaust gas pressure of a plasma reactor for plasma stability |
EP3966160A4 (en) * | 2019-05-09 | 2023-07-05 | Pyrogenesis Canada Inc. | <sup2/>? <sub2/>?2?production of syngas using recycled covia combined dry and steam reforming of methane |
US20220340421A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Bionatus, LLC | Systems and methods for producing hydrogen and byproducts from natural gas |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100516476B1 (en) | 1996-12-24 | 2005-09-22 | 에이치2-테크 에쓰. 에이. 알. 엘 | Method and devices for producing hydrogen by plasma reformer |
KR100945038B1 (en) * | 2008-01-22 | 2010-03-05 | 주식회사 아론 | Plasma reactor and plasma scrubber using the same |
WO2012031338A1 (en) | 2010-09-08 | 2012-03-15 | Ecoplasma B.V.B.A. | Method and apparatus for generating a fuel |
KR20120060273A (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-12 | 한국기초과학지원연구원 | Power generation system using plasma gasifier |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100581476B1 (en) * | 2004-08-23 | 2006-05-23 | 엄환섭 | Method for carbon dioxide reforming of methane using microwave plasma torch |
KR100864695B1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-23 | 엄환섭 | Apparatus for generating a pure steam torch powered by microwaves and apparatus for generating hydrogen by using the same |
-
2012
- 2012-09-28 KR KR1020120108460A patent/KR101277122B1/en active IP Right Grant
-
2013
- 2013-09-27 WO PCT/KR2013/008657 patent/WO2014051366A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100516476B1 (en) | 1996-12-24 | 2005-09-22 | 에이치2-테크 에쓰. 에이. 알. 엘 | Method and devices for producing hydrogen by plasma reformer |
KR100945038B1 (en) * | 2008-01-22 | 2010-03-05 | 주식회사 아론 | Plasma reactor and plasma scrubber using the same |
WO2012031338A1 (en) | 2010-09-08 | 2012-03-15 | Ecoplasma B.V.B.A. | Method and apparatus for generating a fuel |
KR20120060273A (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-12 | 한국기초과학지원연구원 | Power generation system using plasma gasifier |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101326670B1 (en) * | 2013-06-07 | 2013-11-08 | 한국에너지기술연구원 | Circulating fluidized bed plasma gasifier with microwave plasma torch |
KR101401423B1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-06-02 | 한국에너지기술연구원 | Combustible syngas production apparatus and method from carbon dioxide using microwave plasma-catalyst hybrid process |
KR101560781B1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-10-15 | 한국기계연구원 | Plasma injector |
KR20160022640A (en) * | 2014-08-20 | 2016-03-02 | 고등기술연구원연구조합 | Plasma/catalyst-integrated gas reforming device having double-pipe structure and method for reforming the gas |
KR101632633B1 (en) * | 2014-08-20 | 2016-06-22 | 고등기술연구원연구조합 | Plasma/catalyst-integrated gas reforming device having double-pipe structure and method for reforming the gas |
KR101662646B1 (en) | 2014-10-31 | 2016-10-07 | 한국기초과학지원연구원 | Hydrocarbon Reforming System Using Steamplasma |
KR20160053146A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-13 | 한국기초과학지원연구원 | Hydrocarbon Reforming System Using Steamplasma |
KR101557690B1 (en) | 2014-10-31 | 2015-10-07 | 한국기초과학지원연구원 | Hybrid Reforming System Using Carbon Dioxide Plasma And Catalyst |
WO2016093492A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | (주)그린사이언스 | Plasma torch comprising waveguide having swirl current collapse gas supply part formed therein |
KR101579139B1 (en) * | 2014-12-11 | 2015-12-21 | (주)그린사이언스 | Plasma Torch Having WaveGuide Having Providing Part of Swirl Current Removal Gas |
KR20160077957A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 강원대학교산학협력단 | Method to convert from greenhouse gases to synthesis gas using catalytic complexes and apparatus used for conversion to synthesis gas |
KR101666094B1 (en) | 2014-12-24 | 2016-10-13 | 강원대학교산학협력단 | Method to convert from greenhouse gases to synthesis gas using catalytic complexes and apparatus used for conversion to synthesis gas |
KR101743954B1 (en) | 2015-12-09 | 2017-06-07 | 고등기술연구원연구조합 | Hybrid reformer using plasma and catalyst |
JP2021131169A (en) * | 2020-02-18 | 2021-09-09 | 株式会社豊田自動織機 | Combustor, reforming device and reforming system |
KR20210158507A (en) * | 2020-06-24 | 2021-12-31 | 정종현 | Dual Plasma Thermal Oxidation System for Malodorous Gas Treatment |
KR102427054B1 (en) * | 2020-06-24 | 2022-08-01 | 정종현 | Dual Plasma Thermal Oxidation System for Malodorous Gas Treatment |
CN112915940A (en) * | 2021-02-10 | 2021-06-08 | 河北龙亿环境工程有限公司 | Microreactor, parallel high-efficiency microreactor and application of microreactor and parallel high-efficiency microreactor |
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KR20230000606A (en) * | 2021-06-25 | 2023-01-03 | 황대석 | Microwave plasma torch device with vortex generator |
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