KR101399403B1 - Dynamic Gas Distributor And A Bubble Column Comprising The Dynamic Gas Distributor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동적 기체분배기 및 그를 적용한 기포탑 반응기에 관한 것으로, 합성가스의 기포입자를 균일하게 전환시킴은 물론, 기포입자의 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)에 의해 기포기둥이 발생되는 현상을 억제하여 반응기본체 내에서의 반응효율을 증진시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 기포탑 반응기는 반응기본체와 동적 기체분배기를 포함한다. 반응기본체는 촉매를 함유하는 슬러리가 저장되며, 촉매를 함유하는 슬러리가 유입되는 합성가스와 반응하여 합성연료를 생성한다. 그리고 동적 기체분배기는 반응기본체의 하부에 연통되게 배치되며, 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 회전으로 분산시키고, 분산된 합성가스를 균일한 기포입자로 전환시켜 반응기본체의 내부로 공급한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic gas distributor and a bubble column reactor to which the present invention is applied. In addition to uniformly converting bubble particles of a syngas, wakes occur at the rear end of bubble particles, Thereby improving the reaction efficiency in the reactor main body. The bubble column reactor according to the present invention comprises a reactor body and a dynamic gas distributor. The reactor body stores a slurry containing the catalyst, and the slurry containing the catalyst reacts with the incoming syngas to produce a synthetic fuel. The dynamic gas distributor is disposed in communication with the lower portion of the reactor main body. The syngas supplied through the inlet pipe is dispersed by rotation, and the dispersed synthesis gas is converted into uniform bubble particles and supplied to the inside of the reactor main body.
Description
본 발명은 기포탑 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입되는 합성가스의 기포입자를 균일하게 전환시킴은 물론, 기포입자의 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)에 의해 기포기둥이 발생되는 현상을 억제하여 반응기본체 내의 촉매와 반응효율이 증진될 수 있도록 한 동적 기체분배기 및 그를 적용한 기포탑 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a bubble column reactor, and more particularly, to a bubble column reactor in which bubbles of an incoming syngas are uniformly converted, and a wake (flow of disturbed air) The present invention relates to a dynamic gas distributor and a bubble column reactor employing the dynamic gas distributor.
일반적으로, 기포탑 반응기는 높은 열 및 물질 전달의 장점을 가지고 있어서 생화학반응, 폐수처리 및 석탄 액화반응과 같은 반응들에서 널리 활용되고 있다.In general, bubble column reactors have advantages of high heat and mass transfer and are widely used in reactions such as biochemical reactions, wastewater treatment and coal liquefaction reactions.
이러한 기포탑 반응기에서는 기상의 반응물(합성가스)이 촉매 및 생성물로 구성되어 있는 연속 상을 통과하면서 반응이 이루어진다.In this bubble column reactor, the reaction takes place while the gaseous reactant (synthesis gas) passes through the continuous phase composed of the catalyst and the product.
이 때 반응물(합성가스)과 촉매간의 균일한 접촉 및 분산을 통한 물질전달 속도는 반응 효율을 결정하는 변수로서 매우 중요시된다.At this time, the mass transfer rate through uniform contact and dispersion between the reactant (synthesis gas) and the catalyst is very important as a parameter for determining the reaction efficiency.
여기서 반응기체의 물질전달 속도를 증진시키기 위한 주요 수단으로 반응기 내에 유동성을 증가시키는 방법과, 연속상 내에 기체 포집율을 증가시키는 방법이 주로 활용되고 있다. Here, as a main means for increasing the mass transfer rate of the reactive gas, a method of increasing the fluidity in the reactor and a method of increasing the gas capture rate in the continuous phase are mainly utilized.
일반적으로 기포탑 반응기에서의 유체 흐름은 크게 두 가지 영역으로 나누어지는데, 균일 흐름 영역과 불균일 흐름 영역이 그것이다.Generally, the fluid flow in a bubble column reactor is divided into two main areas: a homogeneous flow region and a non-homogeneous flow region.
기체의 선속도가 낮은 저유속에서는 균일 흐름 영역이 발생하는 반면 고유속에서는 불균일 흐름 영역이 형성된다.A homogeneous flow region occurs at a lower flow velocity of the gas, while a non-homogeneous flow region forms at a higher flow velocity.
따라서 높은 반응 수율을 요구하는 반응에서는 연속상의 유동성이 우수한 불균일 흐름 영역에서 반응을 진행시키는 것이 일반적이다. Therefore, in a reaction requiring a high reaction yield, it is common to carry out the reaction in a non-uniform flow region having excellent flowability of the continuous phase.
반응기 내에 물질전달 속도를 증진시키는 또 다른 방법으로서 기체 포집율을 증가시키는 방법이 있다. 기체 포집율은 연속상 내에 존재하는 기체상의 부피비율로 정의된다.Another method of increasing the mass transfer rate in the reactor is to increase the gas capture rate. The gas capture rate is defined as the volume fraction of gas present in the continuous phase.
Letzel et al.(1999)에 따르면, 기체 포집율과 반응기체의 물질전달 속도의 비는 약 0.5로 일정한 값을 보인다. 따라서 기체 포집율을 증진시키는 것은 물질전달 속도를 증가시키기 위한 중요한 변수이다.According to Letzel et al. (1999), the ratio of gas capture rate to mass transfer rate of reactant gas is about 0.5, which is constant. Therefore, increasing the gas capture rate is an important parameter for increasing the mass transfer rate.
일반적으로 기체 포집율은 반응기체의 선속도, 반응기 직경, 연속상의 물리적 특성 등에 따라 영향을 받는다.In general, the gas capture rate is affected by the linear velocity of the reaction gas, the reactor diameter, the physical properties of the continuous phase, and the like.
즉, 반응 기체의 선속도가 증가할수록, 반응기의 직경이 작을수록, 연속상의 점도와 표면장력이 낮을수록 반응기 내에 기체 포집율은 증가하는 경향성을 보인다.That is, as the linear velocity of the reaction gas increases, as the diameter of the reactor decreases, and as the viscosity and surface tension of the continuous phase decrease, the gas capture rate tends to increase in the reactor.
이와 같이 반응 조건에 따른, 또는 반응 첨가제에 따른 기체 포집율의 변화에 대한 연구는 많이 진행되어 왔다. 그러나 반응기의 설계에 따른 기체 포집율에 대한 연구는 제한적인 것이 현실이다.The research on the change of the gas capture rate according to the reaction condition or the reaction additive has been carried out much. However, the research on the gas capture rate according to the reactor design is limited.
일반적으로 기포의 상승속도는 기포입자의 크기 및 크기분포와 밀접한 관계를 갖는다.In general, the rising velocity of bubbles is closely related to the size and size distribution of bubble particles.
즉, 기포의 상승속도는 기포입자의 크기의 0.5 제곱에 비례하여 증가한다.That is, the rising velocity of the bubbles increases in proportion to the square of the size of the bubble particle.
또한 다양한 크기의 기포입자들이 공존할 경우에는, 기포입자 간의 상승속도에서 차이를 보이기 때문에 상호 간의 충돌 빈도수가 증가하게 된다. 이러한 높은 충돌 빈도수는 기포입자 간의 응집으로 이어지기 때문에 거대 기포입자의 생성을 초래할 수 있다.In addition, when bubble particles of various sizes coexist, the frequency of collision between the bubbles increases because the difference in the rising velocity between the bubble particles increases. These high impact frequencies can lead to the formation of large bubble particles because they lead to cohesion between the bubble particles.
기포 상승속도의 증가는 단위 시간 동안에 반응기 내에 체류하는 시간의 감소로 이어지기 때문에 기체 포집율 관점에서 부정적이다.The increase in the bubble rising rate is negative in terms of gas capture rate, since it leads to a decrease in the residence time in the reactor during the unit time.
따라서 반응기 내로 유입되는 기포입자의 크기를 제어하는 기술은 반응기 효율을 증진시키는 데에 매우 필수적이다. Thus, the technique of controlling the size of the bubble particles entering the reactor is very essential for enhancing the reactor efficiency.
지금까지 많은 연구자들이 이러한 기포입자의 크기를 제어하기 위하여 다양한 기체분배기 유형들을 적용하여 왔다.So far, many researchers have applied various gas distributor types to control the size of these bubble particles.
이에 대한 대표적인 예로서 다공성 기체분배판, 다공성 기체분배관, 메탈폼 등을 생각할 수 있다.As a representative example thereof, a porous gas distribution plate, a porous gas distribution pipe, a metal foam, and the like can be considered.
이들은 기체분산판의 기공크기 및 기공간극이 기포입자의 크기분포에 미치는 영향을 체계적으로 분석함으로써 기체분산판에 대한 설계를 최적화 할 수 있었다.They were able to optimize the design of the gas distributor by systematically analyzing the effect of pore size and pore gap on the size distribution of gas bubbles.
다만, 이들의 연구는 일정한 형태로 고정되어 있는 기체분산판을 사용함으로 인해서 발생하는 한계요소들을 극복할 수 없었다.However, these studies have not been able to overcome the limitations caused by the use of a gas dispersion plate fixed in a certain shape.
즉, 일정하게 열려있는 기공을 통해서, 기포기둥이 형성되기 때문에 이에 대한 제어가 불가능하다.That is, it is impossible to control it because the bubble is formed through the constantly opened pores.
이 때 형성되는 기포기둥은 선행해서 상승하는 기포입자의 후단부에 형성되는 웨이크가 후행하는 기포입자의 상승속도를 촉진시킴에 따라서 나타나는 것으로 추정된다.It is presumed that the bubble column formed at this time appears as the wake formed at the rear end of the bubble particle rising earlier promotes the rising velocity of the following bubble particle.
따라서 웨이크에 따른 기포기둥을 없애고 원하는 형태로의 기포입자의 크기를 제어할 수 있는 구조의 장치가 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for a device capable of eliminating bubble columns due to wakes and controlling the size of bubble particles in a desired shape.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 반응기본체 내 촉매와 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응하는 합성가스의 기포입자를 균일하게 전환시킴은 물론, 기포입자의 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)에 의해 기포기둥이 발생되는 현상을 억제하여 반응기본체 내의 촉매와 반응효율이 증진될 수 있도록 한 동적 기체분배기 및 그를 적용한 기포탑 반응기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is a first object of the present invention to provide an apparatus and a method for uniformly changing bubble particles of a syngas to be subjected to a Fischer-Tropsch reaction with a catalyst in a reactor body, A dynamic gas distributor capable of increasing the reaction efficiency with the catalyst in the reactor main body by suppressing a phenomenon in which bubbles are generated by a wake (flow of disturbed air) generated at the rear end of the bubble particle, and a bubble column reactor employing the dynamic gas distributor .
본 발명의 제 2목적은 반응기본체를 운전하거나 운전을 멈출 때 반응기본체 내부의 슬러리가 동적 기체분배기로 역류하는 것을 방지함은 물론, 회전디스크의 회전 주기를 일정하게 유지시켜 슬러리의 침강을 막을 수 있고, 또한 반응기를 종료할 때, 일정한 위치에서 회전디스크를 정지시켜 고정분산디스크의 개구비를 없애거나 최소로 만들어줌으로써 슬러리의 역류를 방지할 수 있는 동적 기체분배기 및 그를 적용한 기포탑 반응기를 제공하는데 있다.The second object of the present invention is to prevent the slurry inside the reactor body from flowing back to the dynamic gas distributor when the reactor body is operated or stopped, The present invention also provides a dynamic gas distributor and a bubble column reactor employing the dynamic gas distributor which can prevent the reverse flow of the slurry by stopping the rotary disk at a predetermined position and eliminating or minimizing the opening of the fixed dispersion disk when the reactor is terminated have.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반응기본체 및 동적 기체분배기를 포함하는 기포탑 반응기를 제공한다. 상기 반응기 본체는 촉매를 함유하는 슬러리가 저장되며, 상기 촉매를 함유하는 슬러리가 유입되는 합성가스와 반응하여 합성연료를 생성한다. 그리고 상기 동적 기체분배기는 상기 반응기본체의 하부에 연통되게 배치되며, 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 회전으로 분산시키고, 분산된 합성가스를 균일한 기포입자로 전환시켜 상기 반응기본체의 내부로 공급한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a bubble column reactor including a reactor body and a dynamic gas distributor. The reactor body stores a slurry containing the catalyst, and the slurry containing the catalyst reacts with the incoming synthesis gas to produce a synthetic fuel. The dynamic gas distributor is disposed in communication with the lower portion of the reactor main body. The dynamic gas distributor disperses the syngas supplied through the inlet pipe by rotation, converts the dispersed syngas into uniform bubble particles, do.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 동적 기체분배기는 고정분산디스크, 배합통 및 기체분산수단을 포함한다. 상기 고정분산디스크는 표면에 다수의 개구공이 형성되어 유입관을 통해 공급되는 합성가스의 기포입자를 균일한 크기로 전환시킨다. 상기 배합통은 상기 고정분산디스크의 테두리에 연직 하방으로 연장되어 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 안내하여 일정한 조성과 압력으로 혼합시킨다. 그리고 상기 기체분산수단은 상기 배합통 안으로 유입된 합성가스를 회전으로 분산시켜 상기 고정분산디스크로 제공한다.In the bubble column reactor according to the present invention, the dynamic gas distributor includes a stationary dispersion disk, a mixing container, and a gas dispersion means. The fixed dispersion disk has a plurality of openings formed on the surface thereof to convert the bubble particles of the syngas supplied through the inlet pipe to a uniform size. The mixing tube extends vertically downward to the rim of the stationary dispersion disk, guides the synthesis gas supplied through the inlet pipe, and mixes the mixture at a constant composition and pressure. The gas distributing means distributes the syngas introduced into the blending container by rotation and provides the dispersion gas to the fixed dispersion disk.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 기체분산수단은 회전디스크와 구동수단을 포함한다. 상기 회전디스크는 상기 고정분산디스크의 하부에 이격 배치되어 개구공의 개폐주기를 조절한다. 상기 구동수단은 상기 배합통의 외부에 배치되어 상기 회전디스크를 회전시킨다.In the bubble column reactor according to the present invention, the gas dispersion means includes a rotary disk and a drive means. The rotating disk is spaced apart from the lower portion of the fixed dispersion disk to control the opening / closing cycle of the aperture. The driving means is disposed outside the compounding cylinder to rotate the rotary disk.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 회전디스크는 반원디스크, 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크, 다수의 개구공이 형성된 반원디스크, 다수의 개구공이 형성되며 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크 및 다수의 개구공이 형성된 원형디스크 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the rotary disk includes a semicircular disk, a plurality of arc-shaped disks formed symmetrically, a semicircular disk having a plurality of openings, a plurality of arc-shaped disks formed with a plurality of openings, And a circular disk having an open aperture of a circular disk.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 회전디스크의 개구비는 원형디스크 대비 10 ~ 90% 범위일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the opening of the rotary disk may be in the range of 10 to 90% of the circular disk.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 회전디스크의 재질은 물에 대한 접촉각이 80°이상이 되는 소수성 재질인 철, 구리, 니켈, 니켈-크롬 합금 및 철-크롬-알루미늄 합금 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the material of the rotary disk is selected from iron, copper, nickel, nickel-chromium alloy and iron-chromium-aluminum alloy which are hydrophobic materials having a contact angle to water of 80 ° or more. It can be one.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 구동수단은 50 기압 이하에서 작동할 수 있는 마그네틱 믹서일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the driving means may be a magnetic mixer capable of operating at 50 atm or less.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 고정분산디스크와 하부에 이격 배치되는 상기 회전디스크의 상호 간 간격은 0.01mm ~ 10mm 범위일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the interval between the stationary dispersion disk and the rotary disk spaced apart from the lower disk may be in the range of 0.01 mm to 10 mm.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 회전디스크의 회전수는 합성가스 기체의 선속도에 비례할 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the rotational speed of the rotating disk may be proportional to the linear velocity of the syngas gas.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 배합통 내에 적어도 하나의 상기 회전디스크가 설치될 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, at least one rotary disk may be installed in the compounding cylinder.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 회전디스크가 설치되는 부분의 아래쪽의 상기 배합통의 측면에 적어도 하나의 상기 유입관이 연결될 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, at least one inlet pipe may be connected to a side surface of the compound container below the portion where the rotary disk is installed.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 고정분산디스크의 개구공 지름의 크기는 0.1 ~ 2mm 범위이고, 개구비는 0.05 ~ 2.0% 범위일 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the size of the aperture diameter of the fixed dispersion disk may be in the range of 0.1 to 2 mm, and the aperture ratio may be in the range of 0.05 to 2.0%.
본 발명에 따른 기포탑 반응기에 있어서, 상기 반응기본체 내의 슬러리에 포함된 촉매는 0.1 ~ 200um 의 입도 분포를 갖는 철, 코발트, 구리, 칼륨, 세슘, 나트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 니켈, 루비듐, 로듐 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일종 또는 이종 이상 혼합되어 구성될 수 있다.In the bubble column reactor according to the present invention, the catalyst contained in the slurry in the reactor main body may be iron, cobalt, copper, potassium, cesium, sodium, molybdenum, tungsten, zinc, nickel, rubidium, Rhodium and palladium, or a mixture of two or more thereof.
본 발명에 따른 기포탑 반응기는, 상기 반응기본체의 내부 상측에 배치되어 촉매는 필터링하고 반응에 의해 생성된 합성연료만을 상기 반응기본체의 외부로 유출시키는 필터링수단을 더 포함한다. 상기 반응기본체의 상단에는 미반응 합성가스 및 반응시 생성되는 화학가스를 상기 반응기본체의 외부로 유출시키는 유출관이 연결될 수 있다.The bubble column reactor according to the present invention further comprises filtering means disposed on the upper side of the reactor body for filtering the catalyst and flowing out only the synthetic fuel produced by the reaction to the outside of the reactor body. An outflow pipe for discharging an unreacted synthesis gas and a chemical gas generated during the reaction to the outside of the reactor main body may be connected to the upper end of the reactor main body.
그리고 본 발명은 또한, 기포탑 반응기의 반응기본체에 연통되게 설치되는 동적 기체분배기로서 배합통, 기체분산수단 및 고정분산디스크를 포함한다. 상기 배합통은 상부에 상기 반응기본체와 연결될 수 있는 개방부가 형성되어 있고, 유입관을 통해 유입된 합성가스를 일시 저장하여 일정한 조성과 압력으로 혼합시킨다. 상기 기체분산수단은 상기 배합통 안으로 유입된 합성가스를 회전으로 분산시킨다. 그리고 상기 고정분산디스크는 상기 배합통의 개방부에 결합되어 설치되며, 표면에 다수의 개구공이 형성되어 상기 기체분산수단에 의해 분산된 합성가스의 기포입자를 균일한 크기로 전환시킨다.Further, the present invention is also a dynamic gas distributor provided in communication with the reactor body of the bubble column reactor, including a mixing container, a gas dispersion means and a fixed dispersion disk. The mixing tube has an opening formed at an upper portion thereof to be connected to the reactor body. The synthesis gas introduced through the inlet tube is temporarily stored and mixed at a constant composition and pressure. The gas distributing means disperses the syngas introduced into the blending container by rotation. The fixed dispersion disk is coupled to the opening of the compounding vessel and has a plurality of openings formed in its surface to convert the bubble particles of the synthesized gas dispersed by the gas dispersion means into a uniform size.
본 발명의 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기에 따르면, 반응기본체 내 촉매와 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응하는 합성가스의 기포입자를 균일하게 전환시킴은 물론, 기포입자의 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)에 의해 기포기둥이 발생되는 현상을 억제하여 반응기본체 내의 촉매와 반응효율이 증진될 수 있는 효과가 있다.According to the bubble column reactor to which the dynamic gas distributor of the present invention is applied, it is possible to uniformly convert the bubble particles of the syngas to be reacted with the catalyst in the reactor main body and the Fischer-Tropsch, (wake: flow of perturbed air), it is possible to improve the reaction efficiency with the catalyst in the reactor main body.
또한 반응 도중에 또는 반응 종료시에 반응기본체 내부의 슬러리가 동적 기체분배기로 역류하는 것을 최소화하여 동적 기체분배기의 오작동 및 촉매의 유실을 막는 데에 효과가 있다It is also effective in minimizing the backflow of the slurry inside the reactor body to the dynamic gas distributor during or at the end of the reaction to prevent malfunction of the dynamic gas distributor and loss of catalyst
도 1은 본 발명에 따른 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기의 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 동적 기체분배기의 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 회전디스크의 다양한 실시예도,
도 5는 본 발명에 따른 배합통에 연결되는 유입관의 다양한 실시예도,
도 6은 본 발명에 따른 기체분산수단의 다른 실시예도,
도 7은 비교예에 따른 기포탑 반응기의 고정분산디스크에서 배출되는 기포입자를 나타내는 사진,
도 8은 본 발명에 따른 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기의 기포입자를 나타내는 개념도,
도 9는 도 8에서 기포탑 반응기의 고정분산디스크에서 배출되는 기포입자를 나타내는 사진이다.1 is a schematic view of a bubble column reactor to which a dynamic gas distributor according to the present invention is applied;
FIG. 2 is a perspective view of the dynamic gas distributor extracted in FIG. 1;
Figures 3 and 4 illustrate various embodiments of a rotating disc according to the present invention,
Fig. 5 also shows that in the various embodiments of the inflow pipe connected to the compounding cylinder according to the invention,
6 shows another embodiment of the gas distributing means according to the present invention,
7 is a photograph showing bubble particles discharged from a fixed dispersion disk of a bubble column reactor according to a comparative example,
8 is a conceptual diagram showing bubble particles in a bubble column reactor to which a dynamic gas distributor according to the present invention is applied,
FIG. 9 is a photograph showing the bubble particles discharged from the stationary dispersion disk of the bubble column reactor in FIG.
이하에서는 본 발명에 따른 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a bubble column reactor using a dynamic gas distributor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 동적 기체분배기의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전디스크의 다양한 실시예도이고, 도 5는 본 발명에 따른 배합통에 연결되는 유입관의 다양한 실시예도이고, 도 6은 본 발명에 따른 기체분산수단의 다른 실시예도이다.FIG. 2 is a perspective view of a dynamic gas distributor taken in FIG. 1, FIG. 3 is a view showing various embodiments of a rotating disk according to the present invention, FIG. Fig. 5 shows various embodiments of the inlet pipe connected to the compounding cylinder according to the present invention, and Fig. 6 shows another embodiment of the gas distributing means according to the present invention.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 반응기본체(10) 내 촉매와 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응하는 합성가스의 기포입자를 보다 균일하게 제어함으로써, 반응기본체(10) 내에 촉매와 합성가스의 물질전달 및 반응효율을 증진시킬 수 있는 구조의 동적 기체분배기(20)를 적용한 기포탑 반응기(100)에 관한 것이다.1 to 6, the present invention can be applied to the reactor
이러한 동적 기체분배기(20)를 적용한 기포탑 반응기(100)는 동적 기체분배기(20)를 통해 균일하게 전환된 기포입자가 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)와 병합되어 기포기둥이 발생되는 현상을 방지하기 위해 회전하는 기체분산수단(23)을 포함하는 구성이다.The
본 발명의 동적 기체분배기(20)를 적용한 기포탑 반응기(100)는 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 필터링수단(30)과, 유출관(11)을 갖는 반응기본체(10)와, 반응기본체(10)의 하부에 배치되어 유입관(24)을 통해 유입되는 합성가스를 균일한 입자로 전환시키는 동적 기체분배기(20)로 구성된다.The
반응기본체(10)는 합성가스와 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응하는 촉매를 함유하는 슬러리(오일, 왁스)가 저장되어 있는 구성이다.The reactor
반응기본체(10)에 저장된 슬러리에 포함된 촉매는 피셔-트롭쉬 반응 및 워터 가스 쉬프트(water gas shift) 반응에 대해 활성을 갖는 것으로, 획득되는 합성연료의 성분에 따라 철, 코발트, 구리, 칼륨, 세슘, 나트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 니켈, 루비듐, 로듐, 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 일종 또는 이종이상 혼합되어 구성될 수 있다.The catalyst contained in the slurry stored in the
또한 촉매는 반응기본체(10) 내에 고르게 분사되기 위해서 0.1um ~ 200um 의 입도 분포를 갖는다. 이는 입자 크기가 0.1um보다 작을 경우, 필터링수단(30)에 의해서 걸러지지 않기 때문에 촉매의 유출을 야기할 수 있고, 200um보다 클 경우에는, 촉매의 침전 현상이 강하게 나타나고 반응기본체(10) 내에 촉매 입자의 고른 분산이 어렵기 때문에 바람직하지 않다.In addition, the catalyst has a particle size distribution of 0.1 to 200 [mu] m to be uniformly injected into the
여기서 필터링수단(30)은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응에 의해 생성된 합성연료를 배출시키고 촉매는 필터링하는 기능을 한다.Here, the filtering means 30 discharges the synthetic fuel produced by the Fischer-Tropsch reaction and functions to filter the catalyst.
필터링수단(30)은 반응기본체(10)의 내부 상측에 배치되어 촉매는 필터링하고 반응에 의해 생성된 합성연료만을 외부로 유출시키는 기능을 한다.The filtering means 30 is disposed on the upper side of the
이러한 필터링수단(30)은 일반 스테인리스 재질로 구성될 수 있으며, 기공크기가 0.1um ~ 10um 범위로 구성될 수 있으며, 가장 바람직하게는 기공 크기 1um인 것이 바람직하다. 기공 크기 1um의 필터링수단(30)을 사용하였을 경우, 반응기본체(10) 내에 촉매입자는 거르고 선택적으로 합성연료만을 수거할 수 있다.The filtering means 30 may be constructed of a general stainless material and may have a pore size ranging from 0.1 um to 10 um, and most preferably a pore size of 1 um. When the filtering means 30 having a pore size of 1 um is used, the catalyst particles in the
그리고 유출관(11)은 반응기본체(10) 내에서 미반응 합성가스 및 반응에 의해 생성된 화학가스(메탄, 프로판, 펜탄 등)를 배출하는 기능을 한다. 여기서 화학가스와 합성연료는 모두 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응에 의한 생성물이라는 점에서 유사하지만, 화학가스는 반응조건에서 기상의 형태를 갖고, 합성연료는 액상의 형태를 취한다는 점에서 차이가 있다. The outflow pipe 11 functions to discharge the unreacted synthesis gas and the chemical gas (methane, propane, pentane, etc.) generated by the reaction in the reactor
한편 동적 기체분배기(20)는 유입관(24)을 통해 공급되는 합성가스의 기포입자를 균일한 기포입자로 전환시켜 반응기본체(10)의 내부로 공급할 수 있도록 반응기본체(10)의 하부에 연결되게 배치되는 구조이다.The
이러한 동적 기체분배기(20)는 고정분산디스크(21), 배합통(22) 및 기체분산수단(23)을 포함하여 구성된다. 배합통(22)은 고정분산디스크(21)의 테두리에 연직 하방으로 연장되어 있으며, 유입관(24)이 연결된다. 기체분산수단(23)은 배합통(22)의 내부에 내장되는 회전디스크(231)와, 배합통(22)의 외부에 배치되어 회전디스크(231)를 회전시키는 구동수단(232)을 포함한다.The
여기서 고정분산디스크(21)는 표면에 다수의 개구공(H)이 형성되어 유입관(24)을 통해 공급되는 합성가스의 기포입자를 균일한 크기로 전환시키는 기능을 한다. 이 때 고정분산디스크(21)의 개구공(H) 지름 크기는 0.1mm ~ 2mm 범위이고, 개구비는 0.05 ~ 2.0% 범위로 구성되는게 바람직하다.Here, the fixed
상기에서 개구공(H)의 전체 개구비가 0.05%보다 작을 경우, 고정분산디스크(21)에서 작용하는 합성가스의 압력 강하가 매우 크게 되기 때문에, 반응기본체(10) 내의 슬러리에 포함된 촉매 및 반응에 의해 생성된 합성연료의 역류에 의해 막힘 현상이 발생하고 연속 상에 분사되어 있는 촉매 입자의 깨짐을 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.When the total opening ratio of the opening hole H is smaller than 0.05%, the pressure drop of the syngas acting on the fixed
또한 개구공(H)의 개구비가 2.0% 이상이면, 반응기본체(10)의 내부로 합성가스의 고른 분사가 어렵게 되기 때문에 개구비를 0.05 ~ 2.0% 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.Further, if the opening ratio of the opening hole H is 2.0% or more, uniform injection of the syngas into the reactor
이렇게 고정분산디스크(21)의 개구비를 0.05 ~ 2.0% 범위로 한정하면, 균일한 입자 분포를 갖는 합성가스가 반응기본체(10)의 연속 상에 충분한 유동성을 공급함으로써 촉매 및 슬러리와 접촉을 높여 합성가스의 생산수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 피셔-트롭쉬 발열 반응에 의한 반응열 역시 외부로 고르게 방출시킬 수 있는 구조가 마련된다.By limiting the opening ratio of the
배합통(22)은 고정분산디스크(21)와 일체로 결합된 것으로, 보다 상세하게는 고정분산디스크(21)의 테두리에 연직 하방으로 연장되어 결합되는 구조이다. 즉 배합통(22)는 반응기본체(10)와 연결되는 부분에 개방부(221)가 형성되어 있으며, 그 개방부(211)를 덮도록 고정분산디스크(21)가 배합통(22)에 결합된다.The
이러한 배합통(22)은 유입관(24)을 통해 유입된 합성가스를 일시 저장하여 일정한 조성과 압력으로 혼합시키는 기능을 한다. 또한 유입관(24)은 합성가스의 유속을 조절할 수 있는 유량제어부(40)와, 기체의 유속을 실시간으로 확인할 수 있는 유량계(50)가 구비되어 촉매와의 반응에 의해 획득되는 합성연료의 선택도를 향상시킬 수 있다.The compounding
여기서 유입관(24)은, 도 2와 같이, 배합통(22)의 중심을 향하게 하나가 설치된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 유입관(24)은 배합통(22)에 복수개가 설치될 수 있다.Here, an example in which the
도 5의 (a)와 같이, 복수의 유입관(24)은 배합통(22)의 중심에서 일정 각도로 빗겨진 방향으로 배합통(22)의 측면을 통하여 배합통(22)의 안쪽으로 노출되게 설치될 수 있다. 또는 도 5의 (b)와 같이, 복수의 유입관(24)이 배합통(22)의 내부로 삽입되어 돌출되고, 끝단이 한 쪽으로 휘어지게 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배합통(22)에 유입관(24)을 연결함으로써, 배합통(22) 내로 유입되는 합성가스를 더욱 균일하게 분산시킬 수 있다.5A, a plurality of
아울러 기체분산수단(23)은 고정분산디스크(21)의 하부에 이격 설치되어 고정분산디스크(21)의 개구공(H)을 통해 균일한 입자로 전환된 기포입자가 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)와 병합되어 기포기둥이 발생되는 현상을 방지하기 위한 것이다.The gas distributing means 23 is disposed at a lower portion of the
보다 상세하게는 기체분산수단(23)은 고정분산디스크(21)의 하부에 이격 배치되어 개구공(H)의 개폐주기를 조절해주는 회전디스크(231)와, 배합통(22)의 외부에 배치되어 회전디스크(231)를 회전시키는 구동수단(232)으로 구성된다.More specifically, the gas distributing means 23 includes a
여기서 회전디스크(231)는 도 3 및 도 4의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)와 같이, 반원디스크, 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크, 다수의 개구공이 형성된 반원디스크, 다수의 개구공이 형성되며 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크 및 다수의 개구공이 형성된 원형디스크 중 선택되는 어느 하나로 구성된다.As shown in FIGS. 3 and 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, and 4G, the
이 때 회전디스크(231)의 개구비는 회전디스크(231)의 전체 크기의 10 ~ 90% 범위인 것이 바람직하며, 이는 회전디스크(231)의 형태가 불규칙하거나 개구비가 10%보다 작게 되면, 배합통(22)의 내부의 압력에 불안전한 요동이 발생하게 되어 반응기본체(10) 내부로 유입되는 합성가스의 흐름에 편류가 나타나게 되며, 이러한 편류의 발생은 반응기본체(10) 내에서 기체 포집율을 급격히 저하시키기 때문에 반응 효율을 낮추는 결과를 가져오기 때문에 바람직하지 않다.At this time, it is preferable that the opening of the
또한 회전디스크(231)의 개구비가 90% 보다 크게 될 경우, 회전디스크(231)에 의한 기포기둥의 발생억제 효과가 매우 미미하게 되어 바람직하지 않다.Also, when the opening ratio of the
한편 도 3의 (d)와 같이, 회전디스크(231) 중 다수의 개구공(H)이 형성된 원형디스크의 경우에는 반응기(100)를 종료할 때, 고정분산디스크(21)의 개구비를 없애거나 최소로 만들어줌으로써 슬러리의 역류를 방지할 수 있다. 3 (d), in the case of a circular disk in which a plurality of apertures H are formed in the
아울러 상기에서 회전디스크(231)의 회전수는 합성가스 기체의 선속도에 비례한다. 따라서 유입되는 합성가스 기체의 선속도가 빠르면 웨이크가 커져서 회전디스크의 회전수를 빠르게 하고, 합성가스 기체의 선속도가 늦으면 웨이크가 작아져서 회전디스크(231)의 회전수를 느리게 하는 것이 바람직하다.In addition, the number of revolutions of the
또한 회전디스크(231)의 재질은 물에 대한 접촉각이 80°이상이 되는 소수성 재질인 철, 구리, 니켈, 니켈-크롬 합금, 철-크롬-알루미늄 합금 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.The material of the
이는 물에 대한 접촉각이 80°보다 낮은 친수성 재질을 이용하게 되면 기체의 흐름이 기공의 개폐주기에 의해서 제어되기보다는 회전디스크(231)와 기포 사이의 표면장력의 영향을 강하게 받기 때문에 바람직하지 않기 때문이다.This is because if a hydrophilic material having a contact angle with water of less than 80 ° is used, the flow of the gas is not controlled by the opening / closing cycle of the pores, but is strongly influenced by the surface tension between the
또한 회전디스크(231)의 회전속도는 10,000rpm 이하인 것이 바람직한데, 이는 회전속도가 10,000rpm 이상일 경우, 작은 기포가 개구공(H)을 통해서 투과할 수 있는 단위시간이 기공의 개폐 단위시간보다 작아지기 때문에 합성가스가 고정분산디스크(21)의 개구공(H)을 통과하지 못하게 되어 결과적으로 배합통(22)의 내부의 압력이 상승하기 때문에 바람직하지 않다.It is preferable that the rotating speed of the
반대로 회전디스크(231)를 10,000rpm 이하로 회전속도를 조절하면 웨이크 영향에 의한 기포기둥의 생성을 최소화하고 생성된 기포입자의 크기를 조절할 수 있다.The
한편 구동수단(232)은 전기모터로 구성될 수 있으며, 보다 상세하게는 회전디스크(231)를 일정한 속도로 회전시키기 위한 마그네틱 믹서로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 마그네틱 믹서는 50 기압 이하에서 작동하고, 회전속도를 일정하게 제어할 수 있는 장치이다.The driving
특히 반응기본체(10)에서 피셔-트롭쉬 반응은 일반적으로 15기압 이상에서 운전되기 때문에, 이러한 마그네틱 믹서를 이용하면 회전디스크(231)를 안정적으로 회전시킬 수 있다.In particular, since the Fischer-Tropsch reaction in the
한편 회전디스크(231)는 고정분산디스크(21)의 개구공(H)을 막아 반응기본체(10)를 운전하거나 운전을 멈출 때 반응기본체(10) 내부의 슬러리가 동적 기체분배기(20)로 역류하는 것을 방지함을 물론, 회전디스크(231)의 회전 주기를 일정하게 유지시켜 슬러리의 침강을 막을 수 있고, 또한 반응기(100)를 종료할 때, 일정한 위치에서 회전디스크(231)를 정지시켜 고정분산디스크(21)의 개구비를 없애거나 최소로 만들어줌으로써 슬러리의 역류를 방지할 수 있다.On the other hand, the
아울러 회전디스크(231)는 고정분산디스크(21)의 개구공(H)의 개폐주기를 안정적으로 조절할 수 있도록, 고정분산디스크(21)에 근접하게 설치된다. 예컨대 고정분산디스크(21)와 하부에 이격 배치되는 회전디스크(231)의 사이 간격은 0.01mm ~ 10mm 범위인 것이 바람직하다.The
이는 고정분산디스크(21)와 회전디스크(231)의 사이 간격이 0.01mm 이하의 경우에는 유입되는 합성가스의 기체가 고정분산디스크(21)를 통과하는 것을 방해하기 때문에 바람직하지 않고, 10mm 이상의 경우에는 이격된 갭(Gap) 상으로 다시 웨이크가 발생되기 때문에 바람직하지 않다.If the distance between the fixed
또한 유입관(24)을 통해서 배합통(22)으로 유입되는 합성가스가 직접 회전디스크(231)에 물리적인 영향을 주는 것을 최소화하기 위해서, 배합통(22) 내에 설치되는 회전디스크(231)의 위치보다는 아래쪽의 배합통(22) 부분에 유입관(24)이 연결된다.In order to minimize the physical influence of the syngas flowing into the mixing
여기서 회전디스크(231)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 배합통(22) 내에 하나가 설치된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 회전디스크(231a,231b)가 배합통(22) 내에 설치될 수 있다. 복수의 회전디스크(231a,231b)는 유입관(24) 보다는 위쪽에 설치될 수 있다.
Here, as shown in Fig. 2, the
이와 같은 본 발명에 따른 동적 기체분배기(20)를 갖는 기포탑 반응기(100)와, 단순히 배합통에 고정분산디스크만이 설치된 비교예에 따른 기포탑 반응기를 비교하여 설명하면 다음과 같다.A
도 7은 비교예에 따른 기포탑 반응기의 고정분산디스크(121)에서 배출되는 기포입자를 나타내는 사진이다. 도 8은 동적 기체분배기(20)를 적용한 기포탑 반응기의 기포입자를 나타내는 개념도이며, 도 9는 도 8에서 기포탑 반응기의 고정분산디스크(21)에서 배출되는 기포입자를 나타내는 사진이다.7 is a photograph showing the bubble particles discharged from the
먼저 도 7을 참조하면, 본 비교예에서는 별도의 기체분산수단을 갖추지 않기 때문에, 형성된 기포의 크기가 균일하지 않은 것을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 7, it can be confirmed that the size of the bubbles formed is not uniform because no separate gas distributing means is provided in this comparative example.
더욱이 비교예에 따른 기포탑 반응기에서는 유입되는 합성가스가 고정분산디스크(121)의 개구공을 통해 균일한 기포입자로 전환되지 않고 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)와 병합되어 기포기둥이 발생되는 것을 확인할 수 있다.Further, in the bubble column reactor according to the comparative example, the introduced synthesis gas is not converted into uniform bubble particles through the opening hole of the
하지만 도 8 및 도 9와 같이, 본 발명의 동적 기체분배기(20)가 적용된 기포탑 반응기본체(10)에서는 배합통(22)의 내부에서 회전하는 회전디스크(231)를 통해 웨이크의 발생을 억제하여 결과적으로 고정분산디스크(21)의 개구공(H)으로 배출되는 기포입자를 균일하게 전환되는 것을 확인할 수 있다.However, as shown in FIGS. 8 and 9, in the bubble column reactor
이는 결과적으로 균일한 기포입자를 갖는 합성가스를 통해 반응기본체(10) 내의 촉매와 반응효율을 증진시켜 합성연료의 획득 수율을 높일 수 있어 생산성이 증대되는 효과가 있다.As a result, the reaction efficiency with the catalyst in the
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다. Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments mentioned above, various other modifications and variations will be possible without departing from the spirit and scope of the invention. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover such modifications and changes as fall within the true scope of the invention.
10: 반응기본체
11: 유출관
20: 동적 기체분배기
21: 고정분산디스크
22: 배합통
23: 기체분산수단
231: 회전디스크
232: 구동수단
24: 유입관
30: 필터링수단
40: 유량제어부
50: 유량계
H: 개구공
100: 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기10: reactor body
11: Outflow tube
20: Dynamic gas distributor
21: Fixed distributed disk
22:
23: gas distribution means
231: Rotating Disk
232: driving means
24: inlet pipe
30: filtering means
40:
50: Flowmeter
H: opening ball
100: Bubble column reactor with dynamic gas distributor
Claims (20)
상기 반응기본체의 하부에 연통되게 배치되며, 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 구동수단에 의해 물에 대한 접촉각 80°이상이 되는 소수성 재질인 니켈-크롬 합금 또는 철-크롬-알루미늄 합금으로 이루어져 합성가스 기체의 선속도에 비례하여 회전하는 회전디스크에 의해 분산시키고, 분산된 합성가스를 균일한 기포입자로 전환시켜 상기 반응기본체의 내부로 공급하는 동적 기체분배기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.A slurry containing a catalyst is stored, and a slurry containing the catalyst is reacted with an incoming synthesis gas to produce a synthetic fuel;
The synthetic gas supplied through the inlet pipe is composed of a nickel-chromium alloy or an iron-chromium-aluminum alloy, which is a hydrophobic material having a contact angle to water of 80 ° or more by the driving means, A dynamic gas distributor for dispersing the synthesized gas into uniform bubble particles and dispersing the dispersed syngas into the interior of the reactor body, the dispersed gas being dispersed by a rotating disk rotating in proportion to the linear velocity of the gas;
Wherein the bubble column reactor is equipped with a dynamic gas distributor.
표면에 다수의 개구공이 형성되어 유입관을 통해 공급되는 합성가스의 기포입자를 균일한 크기로 전환시키는 고정분산디스크;
상기 고정분산디스크의 테두리에 연직 하방으로 연장되어 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 안내하여 일정한 조성과 압력으로 혼합시키는 배합통;
상기 배합통 안으로 유입된 합성가스를 회전으로 분산시켜 상기 고정분산디스크로 제공하는 기체분산수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.2. The apparatus according to claim 1, wherein the dynamic gas distributor
A fixed dispersion disk which has a plurality of openings formed in the surface thereof to convert the bubble particles of the syngas supplied through the inlet pipe to a uniform size;
A compounding cylinder extending vertically downward to a rim of the stationary dispersion disk and guiding the synthesis gas supplied through the inlet pipe to mix at a constant composition and pressure;
A gas dispersion means for dispersing the syngas introduced into the blending container by rotation and providing the dispersion gas to the fixed dispersion disk;
Wherein the bubble column reactor is a bubble column reactor.
상기 고정분산디스크의 하부에 이격 배치되어 개구공의 개폐주기를 조절해주는 회전디스크;
상기 배합통의 외부에 배치되어 상기 회전디스크를 회전시키는 구동수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.3. The fuel cell system according to claim 2,
A rotating disk spaced apart from a lower portion of the stationary dispersion disk to adjust an opening / closing cycle of the aperture;
Driving means disposed outside the compounding cylinder for rotating the rotary disk;
Wherein the bubble column reactor is a bubble column reactor.
상기 회전디스크는 반원디스크, 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크, 다수의 개구공이 형성된 반원디스크, 다수의 개구공이 형성되며 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크 및 다수의 개구공이 형성된 원형디스크 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method of claim 3,
The rotating disk may be any one selected from a semicircular disk, a plurality of arc-shaped disks formed symmetrically, a semicircular disk having a plurality of openings, a plurality of arc-shaped disks formed with a plurality of openings, and a circular disk having a plurality of openings formed therein And the bubble column reactor is a single bubble column reactor.
상기 회전디스크의 개구비는 원형디스크 대비 10~90% 범윈인 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method of claim 3,
Wherein the opening of the rotating disk is 10 to 90% of the volume of the circular disk.
상기 구동수단은 50 기압 이하에서 작동할 수 있는 마그네틱 믹서인 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method of claim 3,
Wherein the driving means is a magnetic mixer capable of operating at 50 atmospheric pressure or less.
상기 고정분산디스크와 하부에 이격 배치되는 상기 회전디스크의 상호 간 간격은 0.01mm ~ 10mm 범위인 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method of claim 3,
Wherein the gap between the fixed dispersion disk and the rotating disk spaced apart from the lower portion is in the range of 0.01 mm to 10 mm.
상기 배합통 내에 적어도 하나의 상기 회전디스크가 설치되는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method of claim 3,
Wherein at least one of said rotary discs is installed in said compounding cylinder.
상기 회전디스크가 설치되는 부분의 아래쪽의 상기 배합통의 측면에 적어도 하나의 상기 유입관이 연결되는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the inlet pipes is connected to a side of the blending cylinder below the portion where the rotating disk is installed.
상기 고정분산디스크의 개구공 지름의 크기는 0.1 ~ 2mm 범위이고, 개구비는 0.05 ~ 2.0% 범위인 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기. 3. The method of claim 2,
Wherein the size of the aperture diameter of the fixed dispersion disk is in the range of 0.1 to 2 mm and the aperture ratio is in the range of 0.05 to 2.0%.
상기 반응기본체 내의 슬러리에 포함된 촉매는 0.1 ~ 200um 의 입도 분포를 갖는 철, 코발트, 구리, 칼륨, 세슘, 나트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 니켈, 루비듐, 로듐 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일종 또는 이종 이상 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the catalyst contained in the slurry in the reactor body is selected from the group consisting of iron, cobalt, copper, potassium, cesium, sodium, molybdenum, tungsten, zinc, nickel, rubidium, rhodium and palladium having a particle size distribution of 0.1 - Or a mixture of two or more of them. The bubble column reactor is applied to a dynamic gas distributor.
상기 반응기본체의 내부 상측에 배치되어 촉매는 필터링하고 반응에 의해 생성된 합성연료만을 상기 반응기본체의 외부로 유출시키는 필터링수단;을 더 포함하고,
상기 반응기본체의 상단에는 미반응 합성가스 및 반응시 생성되는 화학가스를 상기 반응기본체의 외부로 유출시키는 유출관이 연결되는 것을 특징으로 하는 동적 기체분배기를 적용한 기포탑 반응기.14. The method according to any one of claims 1 to 13,
And a filtering means disposed in the upper portion of the reactor body for filtering the catalyst and flowing out only the synthetic fuel produced by the reaction to the outside of the reactor body,
Wherein an outflow pipe is connected to an upper end of the reactor body to discharge an unreacted synthesis gas and a chemical gas generated during the reaction to the outside of the reactor body.
상부에 상기 반응기본체와 연결될 수 있는 개방부가 형성되어 있고, 유입관을 통해 유입된 합성가스를 일시 저장하여 일정한 조성과 압력으로 혼합시키는 배합통;
상기 배합통 안으로 유입된 합성가스를 물에 대한 접촉각 80°이상이 되는 소수성 재질인 니켈-크롬 합금 또는 철-크롬-알루미늄 합금으로 이루어져 합성가스 기체의 선속도에 비례하여 회전하는 회전디스크에 의해 회전으로 분산시키는 기체분산수단;
상기 배합통의 개방부에 결합되어 설치되며, 표면에 다수의 개구공이 형성되어 상기 기체분산수단에 의해 분산된 합성가스의 기포입자를 균일한 크기로 전환시키는 고정분산디스크;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.A dynamic gas distributor installed in communication with a reactor body of a bubble column reactor,
A mixing tube having an opening formed at an upper portion thereof to be connected to the reactor main body and temporarily storing the synthesis gas introduced through the inlet pipe and mixing the same at a constant composition and pressure;
A synthetic gas introduced into the blending container is rotated by a rotating disk made of a nickel-chromium alloy or an iron-chromium-aluminum alloy, which is a hydrophobic material having a contact angle to water of 80 ° or more, A gas distributing means for dispersing the gas into the gas;
A fixed dispersion disk coupled to the open portion of the compounding vessel and having a plurality of openings formed in its surface to convert the bubble particles of the synthesized gas dispersed by the gas dispersion means into a uniform size;
And a second gas-liquid separator disposed in the second gas-liquid separator.
상기 고정분산디스크의 하부에 이격 배치되어 개구공의 개폐주기를 조절해주는 회전디스크;
상기 배합통의 외부에 배치되어 상기 회전디스크를 회전시키는 구동수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.16. The fuel cell system according to claim 15,
A rotating disk spaced apart from a lower portion of the stationary dispersion disk to adjust an opening / closing cycle of the aperture;
Driving means disposed outside the compounding cylinder for rotating the rotary disk;
And a second gas-liquid separator disposed in the second gas-liquid separator.
상기 회전디스크는 반원디스크, 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크, 다수의 개구공이 형성된 반원디스크, 다수의 개구공이 형성되며 상호 대칭 형성되는 다수의 호형디스크 및 다수의 개구공이 형성된 원형디스크 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.17. The method of claim 16,
The rotating disk may be any one selected from a semicircular disk, a plurality of arc-shaped disks formed symmetrically, a semicircular disk having a plurality of openings, a plurality of arc-shaped disks formed with a plurality of openings, and a circular disk having a plurality of openings formed therein Wherein the gas distributor is a single gas-liquid separator.
상기 배합통 내에 적어도 하나의 상기 회전디스크가 설치되고, 상기 회전디스크가 설치되는 부분의 아래쪽의 상기 배합통의 측면에 적어도 하나의 상기 유입관이 연결되는 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.17. The method of claim 16,
Wherein at least one of said rotary discs is provided in said compounding cylinder and at least one of said inlet pipes is connected to a side of said compounding cylinder below a portion where said rotary disc is installed. .
상기 고정분산디스크와 하부에 이격 배치되는 상기 회전디스크의 상호 간 간격은 0.01mm ~ 10mm 범위인 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.17. The method of claim 16,
Wherein the interval between the stationary dispersion disk and the rotating disk spaced apart from the bottom is in the range of 0.01 mm to 10 mm.
상기 회전디스크의 회전수는 합성가스 기체의 선속도에 비례하는 것을 특징으로 하는 기포탑 반응기의 동적 기체분배기.17. The method of claim 16,
Wherein the rotational speed of the rotating disk is proportional to the linear velocity of the syngas gas.
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