KR102585318B1 - 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법 - Google Patents

폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102585318B1
KR102585318B1 KR1020210156369A KR20210156369A KR102585318B1 KR 102585318 B1 KR102585318 B1 KR 102585318B1 KR 1020210156369 A KR1020210156369 A KR 1020210156369A KR 20210156369 A KR20210156369 A KR 20210156369A KR 102585318 B1 KR102585318 B1 KR 102585318B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
waste
hydrogen
unit
removal equipment
Prior art date
Application number
KR1020210156369A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230071804A (ko
Inventor
예상철
Original Assignee
예상철
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 예상철 filed Critical 예상철
Priority to KR1020210156369A priority Critical patent/KR102585318B1/ko
Publication of KR20230071804A publication Critical patent/KR20230071804A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102585318B1 publication Critical patent/KR102585318B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/002—Removal of contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/002—Removal of contaminants
    • C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
    • C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/028—Dust removal by electrostatic precipitation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
    • C10K1/121—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors containing NH3 only (possibly in combination with NH4 salts)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
    • C10J2300/1618—Modification of synthesis gas composition, e.g. to meet some criteria
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템은 각종 생활 폐기물 및 산업 폐기물을 균질화하여 열량 및 수소 생산에 적합한 원료로 혼합하는 연료 혼합부와, 혼합된 연료를 압축하여 공기 유입을 최소로하여 열분해의 효율을 높이도록 하는 압축 탱크부와, 압축 탱크부로부터 압축된 혼합 연료를 이송받아서 이송받은 혼합 연료에 열을 가하여 가스, 오일, Char 등의 부산물을 생성하고 CO, H2, CH4, C2H6, C3H8 등의 합성 가스를 생성하는 열분해/가스로와, 열분해/가스로로부터 생성되는 800℃ ~ 850℃의 합성 가스에 대하여 필요한 적정온도(600℃ ~ 650℃)를 유지하기 위하여 수냉식 열교환기를 이용하여 온도를 보정하는 열교환기와, 열분해/가스로에서 생성되는 NOx를 제거하는 1차 질소산화물 제거 설비부와, 1차 질소산화물 제거 설비부에서 제거되지 아니한 질소산화물(NOx)를 촉매를 이용하여 NOx를 제거하는 2차 질소산화물 제거 설비부와, 2차 질소산화물 제거 설비부를 통과한 합성 가스에 고온 스팀을 반응시켜서 수소 가스를 생성하는 수성가스화 반응부와, 수성 가스화 반응부를 통과하는 가스에 포함된 미스트 등의 입자를 제거하는 전기 집진기와, 전기 집진기를 통과한 가스에 대하여 황산화물을 제거하는 탈황 제거 설비부와 탈황 제거 설비부를 통과한 가스를 정제하여 수소 가스를 포집하는 수소 정제부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법{Hydrogen Refinement and Production System Based on Waste Disassemblement and Method thereof}
본 발명은 생활폐기물, 산업 폐기물과 같은 환경 폐기물을 열분해를 통하여 정제된 수소를 생산하여 산업에 사용할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다. 일반적으로 생활 폐기물, 산업 폐기물들은 처리 시에 악취, 발암물질이 생성되므로 환경에도 해로운 문제가 있는 것으로 상기와 같은 폐기물의 처리는 고비용이 소요되는 것이다.
본 발명과 관련된 종래 기술은 대한민국 등록특허 제10-1100321호(2011. 12. 30. 공고)에 개시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 바이오 가스의 정제/고질화 및 압축시스템 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 바이오 가스의 정제/고질화 및 압축시스템은 실록산 제거장치(10)와, 탈황장치(20)와, 1차 쿠션 탱크(CTK1)와, 저압 컴프레셔(30)와, 1차 가스 필터(40)와, 2차 쿠션 탱크(CTK2)와, 멤브레인 유니트(50)와, 버퍼 탱크(BTK)와, 고압 컴프레셔(60)와, 2차 가스 필터(70)와, 가스 저장 탱크(STK)로 이루어진다. 먼저, 실록산 제거장치(10)는 혐기성소화 바이오가스 설비에서 생산되는 바이오가스 내에 포함된 실록산(실록세인결합 Si-O로 이루어져 있는 화합물의 총칭)을 제거한다. 그리고, 탈황 장치(20)는 실록산 제거장치(10)에서 실록산이 제거된 바이오가스를 공급받아 황화수소를 제거한다. 또한, 1차 쿠션 탱크(CTK1)는 탈황 장치(20)에서 배출되는 바이오가스의 압력 변동에 대응되도록 설치된다. 또, 저압 컴프레셔(30)는 1차 쿠션 탱크(CTK1)의 바이오가스를 저압(약 10kgf/㎠)으로 압축하여 이송한다. 또, 1차 가스 필터(40)는 저압 컴프레셔(30)에서 배출되는 바이오가스의 분진과 같은 이물질을 제거한다. 여기에서, 1차 가스 필터(40)의 전단에는 저압 컴프레셔(30)에서 바이오가스를 압축시 상승된 온도를 낮추는 저압용애프터 쿨러(41)와, 저압용 애프터 쿨러(41)에서 발생하는 응축수를 저장하는 제 1응축수 탱크(43)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 2차 쿠션 탱크(CTK2)는 1차 가스 필터(40)를 통과하는 바이오가스의 압력 변동에 대응되도록 설치된다. 여기에서, 2차 쿠션 탱크(CTK2)는 1차 쿠션 탱크(CTK1)와 제 1압력 조절 배관(P1)을 통해 연결되고, 제 1압력 조절 배관(P1) 상에 제 1압력 조절 레귤레이터(R1)가 설치되어 저압 컴프레셔에서 압축된 바이오가스의 압력을 일정하게 유지시키고, 제 1압력 조절 배관(P1) 상에 제 1압력 조절 레귤레이터(R1)와 병렬로 솔레노이드 밸브(V1)가 설치되어 비상시 압력을 제거한다. 그리고, 멤브레인 유니트(50)는 2차 쿠션 탱크(CTK2)로부터 공급되는 바이오가스를 정제하여 이산화탄소를 제거하도록 함체(51)와, 함체(51) 내부의 온도를 일정(상온)하게 유지시키는 온도 조절용 히터(53)와, 2차 쿠션 탱크(CTK2)로부터 공급되는 바이오가스의 온도를 상승(50℃)시켜 이산화탄소의 제거효율을 높이는 가스 히터(55)와, 가스 히터(55)에 의해 온도가 상승된 바이오가스의 이산화탄소를 제거하는 1차 멤브레인(57)과, 1차 멤브레인(57)에서 배출되는 바이오가스의 이산화탄소를 제거하는 2차 멤브레인(59)으로 구성된다. 여기에서, 2차 멤브레인(59)은 이산화탄소가 제거된 바이오가스중 일부를 1차 쿠션 탱크(CTK1)로 재순환 배관(PBP1)을 통해 배출한다. 여기에서 또한, 1차 멤브레인(57)과 2차 멤브레인(59)에서 제거된 이산화탄소는 외부로 배출된다. 또한, 버퍼 탱크(BTK)는 멤브레인 유니트(50)에서 배출되는 바이오가스를 저장한다. 여기에서, 버퍼 탱크(BTK)는 상단이 2차 가스 필터(70) 후단과 제 2압력 조절 배관(P2)을 통해 연결되고, 제 2압력 조절 배관(P2) 상에 제 1압력 조절 레귤레이터(R2)가 설치되어 고압 컴프레셔(60)에서 압축된 바이오가스의 압력을 일정하게 유지시킨다. 또, 고압 컴프레셔(60)는 버퍼 탱크(BTK)에 저장된 바이오가스를 고압(약 150kgf/㎠)으로 압축하여 이송한다. 또, 2차 가스 필터(70)는 고압 컴프레셔(60)에서 배출되는 바이오가스의 분진과 같은 이물질을 제거한다. 여기에서, 2차 가스 필터(70)의 전단에는 고압 컴프레셔(60)에서 바이오가스를 압축시 상승된 온도를 낮추는 고압용애프터 쿨러(71)와, 고압용 애프터 쿨러(71)에서 발생하는 응축수를 저장하는 제 2응축수 탱크(73)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 가스 저장 탱크(STK)는 2차 가스 필터(70)를 통과하는 바이오가스를 저장한다. 그리고, 본 발명에 따른 바이오가스의 정제 및 압축 시스템은, 실록산 제거장치(10)와, 탈황 장치(20)를 병렬로 연결하여 비상시 다른 한쪽을 운전할 수 있도록 하는 것이 바람직한 것이다.
상기와 같이 구성된 바이오가스 정제시스템은 폐기물로부터 바이오 가스를 정제하고 압축하여 저장할 수 있으나 수소 가스를 정제할 수 없는 문제점이 있는 것이다. 또한 상기와 같이 구성된 종래 기술은 생활 폐기물 또는 산업 폐기물을 정제하는데 한계가 있는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 생활 폐기물 또는 산업 폐기물로부터 수소 가스를 정제하여 생산하고 생산된 수소 가스를 에너지원으로 사용하도록 하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 폐기물에서 에너지원을 회수하여 재사용 하도록 함으로써 대기오염발생을 줄여서 대기 환경 보전에 도움이 되도록 하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템은 각종 생활 폐기물 및 산업 폐기물을 균질화하여 열량 및 수소 생산에 적합한 원료로 혼합하는 연료 혼합부와, 혼합된 연료를 압축하여 공기 유입을 최소로하여 열분해의 효율을 높이도록 하는 압축 탱크부와, 압축 탱크부로부터 압축된 혼합 연료를 이송받아서 이송받은 혼합 연료에 열을 가하여 가스, 오일, Char 등의 부산물을 생성하고 CO, H2, CH4, C2H6, C3H8 등의 합성 가스를 생성하는 열분해/가스로와, 열분해/가스로로부터 생성되는 800℃ ~ 850℃의 합성 가스에 대하여 필요한 적정온도(600℃ ~ 650℃)를 유지하기 위하여 수냉식 열교환기를 이용하여 온도를 보정하는 열교환기와, 열분해/가스로에서 생성되는 NOx를 제거하기 위하여 암모니아 요소를 분사하는 1차 질소산화물 제거 설비부와, 1차 질소산화물 제거 설비부에서 제거되지 아니한 질소산화물(NOx)를 촉매에 암모니아를 반응시켜 N2와 H2O로 환원시키는 2차 질소산화물 제거 설비부와, 2차 질소산화물 제거 설비부를 통과한 합성 가스 중에서 CO + H2O 고온 스팀을 반응시켜서 → CO2 + H2로 분리하여 수소 가스를 생성하는 수성가스화 반응부와, 수성 가스화 반응부를 통과하는 가스에 포함된 미스트 등의 입자를 코로나 방전으로 제거하는 전기 집진기와, 전기 집진기를 통과한 가스에 대하여 황산화물을 흡착시키는 방식으로 황산화물을 제거하는 탈황 제거 설비부와 탈황 제거 설비부를 통과한 가스를 정제하여 수소 가스를 포집하는 수소 정제부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법은 생활폐기물 및 산업 폐기물로부터 정제된 수소를 생산할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한, 본 발명은 폐기물에서 에너지원을 생산하도록 함으로써 대기오염 발생을 줄일 수 있어서 환경 보존에 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명은 생산되는 정제 수소를 에너지원으로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래의 바이오 가스의 정제/고질화 및 압축시스템 구성도,
도 2는 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 전체 구성도,
도 3은 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 방법의 제어 흐름도이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법을 도 2 내지 도 3을 기초로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 전체 구성도이다. 상기도 2에서 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템은 각종 생활 폐기물 및 산업 폐기물을 균질화하여 열량 및 수소 생산에 적합한 원료로 혼합하는 연료 혼합부(100)와, 혼합된 연료를 압축하여 공기 유입을 최소로하여 열분해의 효율을 높이도록 하는 압축 탱크부(200)와, 압축 탱크부로부터 압축된 혼합 연료를 이송받아서 이송받은 혼합 연료에 열을 가하여 가스, 오일, Char 등의 부산물을 생성하고 CO, H2, CH4, C2H6, C3H8 등의 합성 가스를 생성하는 열분해/가스로(300)와, 열분해/가스로로부터 생성되는 800℃ ~ 850℃의 합성 가스에 대하여 필요한 적정온도(600℃ ~ 650℃)를 유지하기 위하여 수냉식 열교환기를 이용하여 온도를 보정하는 열교환기(400)와, 열분해/가스로에서 생성되는 NOx를 제거하기 위하여 암모니아 요소를 분사하는 1차 질소산화물 제거 설비부(500)와, 1차 질소산화물 제거 설비부에서 제거되지 아니한 질소산화물(NOx)를 촉매에 암모니아를 반응시켜 N2와 H2O로 환원시키는 2차 질소산화물 제거 설비부(600)와, 2차 질소산화물 제거 설비부를 통과한 합성 가스 중에서 CO + H2O 고온 스팀을 반응시켜서 → CO2 + H2로 분리하여 수소 가스를 생성하는 수성가스화 반응부(700)와, 수성 가스화 반응부를 통과하는 가스에 포함된 미스트 등의 입자를 코로나 방전으로 제거하는 전기 집진기(800)와, 전기 집진기를 통과한 가스에 대하여 황산화물을 흡착시키는 방식으로 황산화물을 제거하는 탈황 제거 설비부(900)와 탈황 제거 설비부를 통과한 가스를 정제하여 수소 가스를 포집하는 수소 정제부(1000)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 제1차 질소산화물 제거 설비부(500)는 NOx를 30% 내지 70%를 제거하는 것을 특징으로 하는 것이고, 제거 시에 저온 시 부반응으로 NH3/SO3(삼산화황/황산무수물)을 생성하는데 이는 백색의 가스 매연과 연소기에서 Ash와 암모니아 흡착 시 암모니아 냄새를 유발할 수 있는 것이다. 또한 상기 2차 질소산화물 제거 설비부(600)는 O2에 영향을 받지 않으며 잔여 질소산화물(NOx)과 1차 질소산화물 제거부에서 생성된 오염물질을 제거할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 방법의 제어 흐름도이다. 상기도 3에서 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 방법은 폐기물을 균질화하여 혼합하는 단계(S11)와, 혼합된 폐기물을 압축하여 공기 유입을 최소로 하는 단계(S12)와, 상기 혼합된 폐기물을 열분해하여 합성 가스(Syngas)를 생성하는 단계(S13)와, 상기 합성 가스를 열 교환기를 이용하여 온도를 보정하는 단계(S14)와, 상기 합성 가스에암모니아 가스를 분사하여 NOx를 1차로 제거하는 단계(S15)와, 1차로 NOx가 제거된 합성 가스에 촉매을 반응시켜 2차로 NOx를 제거하는 단계(S16)와, NOx가 제거된 합성 가스를 고온 스팀에 반응시켜 수소를 생성하는 단계(S17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S14 단계에서 열 교환기는 수냉식 열교환기인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S17 단계에서 고온 스팀은 CO + H2O로서 반응 시 CO2와 H2로 분리되는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 본 발명 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 방법은 수성 가스화 반응부를 통과한 수소 가스에 포함된 미스트 등의 입자를 제거하는 단계(S18)와 미스트 등이 제거된 수소 가스에 황산화물을 제거하여 수소를 정제하는 단계(S19)를 더 포함할 수 있는 것이다. 또한 상기 전기 집진기는 코로나 방전을 통하여 미스트를 제거하는 것을 특징으로 하는 것이다.
100 : 폐기물 혼합부, 200 : 압축 탱크부,
300 : 열분해/가스로, 400 : 열교환기,
500 : 1차 질소산화물 제거 설비부, 600 : 2차 질소산화물 설비부,
700 : 수성가스화 반응부, 800 : 전기 집진기,

Claims (6)

  1. 생활폐기물, 산업 폐기물과 같은 환경 폐기물을 열분해를 통하여 정제된 수소를 생산하는 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템에 있어서,
    상기 환경 폐기물의 열 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템은,
    각종 생활 폐기물 및 산업 폐기물을 균질화하여 열량 및 수소 생산에 적합한 원료로 혼합하는 연료 혼합부(100)와;
    혼합된 연료를 압축하여 공기 유입을 최소로하여 열분해의 효율을 높이도록 하는 압축 탱크부(200)와;
    압축 탱크부로부터 압축된 혼합 연료를 이송받아서 이송받은 혼합 연료에 열을 가하여 가스, 오일, Char 등의 부산물을 생성하고 CO, H2, CH4, C2H6, C3H8 등의 합성 가스를 생성하는 열분해/가스로(300)와;
    열분해/가스로로부터 생성되는 800℃ ~ 850℃의 합성 가스에 대하여 필요한 적정온도 600℃ ~ 650℃를 유지하기 위하여 수냉식 열교환기를 이용하여 온도를 보정하는 열교환기(400)와;
    열분해/가스로에서 생성되는 NOx를 제거하기 위하여 암모니아 요소를 분사하는 것으로 NOx를 30% 내지 70%를 제거하고, 제거 시에 저온 시 부반응으로 NH3/SO3(삼산화황/황산무수물)을 생성하는 1차 질소산화물 제거 설비부(500)와;
    1차 질소산화물 제거 설비부에서 제거되지 아니한 질소산화물(NOx)를 촉매에 암모니아를 반응시켜 N2와 H2O로 환원시키는 것으로 O2에 영향을 받지 않는 2차 질소산화물 제거 설비부(600)와;
    2차 질소산화물 제거 설비부를 통과한 합성 가스 중에서 CO + H2O 고온 스팀을 반응시켜서 → CO2 + H2로 분리하여 수소 가스를 생성하는 수성가스화 반응부(700)와;
    수성 가스화 반응부를 통과하는 가스에 포함된 미스트 등의 입자를 코로나 방전으로 제거하는 전기 집진기(800)와;
    전기 집진기를 통과한 가스에 대하여 황산화물을 흡착시키는 방식으로 황산화물을 제거하는 탈황 제거 설비부(900);
    및 탈황 제거 설비부를 통과한 가스를 정제하여 수소 가스를 포집하는 수소 정제부(1000)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경 폐기물의 열 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 생활폐기물, 산업 폐기물과 같은 환경 폐기물을 열분해를 통하여 정제된 수소를 생산하는 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 방법에 있어서,
    상기 환경 폐기물의 열분해를 통한 수소 정제 생산 방법은,
    폐기물을 균질화하여 혼합하는 단계(S11)와;
    혼합된 폐기물을 압축하여 공기 유입을 최소로 하는 단계(S12)와;
    상기 혼합된 폐기물을 열분해하여 가스, 오일, Char 등의 부산물을 생성하고 CO, H2, CH4, C2H6, C3H8 등의 800℃ ~ 850℃ 합성 가스(Syngas)를 생성하는 단계(S13)와;
    상기 800℃ ~ 850℃의 합성 가스에 대하여 필요한 적정온도 600℃ ~ 650℃를 유지하기 위하여 수냉식 열 교환기를 이용하여 온도를 보정하는 단계(S14)와;
    상기 합성 가스에 암모니아 가스를 분사하여 NOx를 1차로 제거하는 단계(S15)와;
    1차로 NOx가 제거된 합성 가스에 촉매을 반응시켜 2차로 NOx를 제거하는 단계(S16);
    및 NOx가 제거된 합성 가스를 고온 스팀에 반응시켜 수소를 생성하는 것으로 CO + H2O로서 반응 시 CO2와 H2로 분리되는 단계(S17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경 폐기물의 열분해를 통한 수소 정제 생산 방법.







  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020210156369A 2021-11-15 2021-11-15 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법 KR102585318B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210156369A KR102585318B1 (ko) 2021-11-15 2021-11-15 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210156369A KR102585318B1 (ko) 2021-11-15 2021-11-15 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230071804A KR20230071804A (ko) 2023-05-24
KR102585318B1 true KR102585318B1 (ko) 2023-10-05

Family

ID=86540868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210156369A KR102585318B1 (ko) 2021-11-15 2021-11-15 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102585318B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521576A (ja) 2000-02-01 2003-07-15 テキサコ ディベラップメント コーポレイション シフト反応器と水素化処理装置の統合
JP2015017037A (ja) * 2008-06-12 2015-01-29 コルトゥス アーベー バイオマスを用いて水素ガスを生成するための装置
KR102183166B1 (ko) 2020-06-05 2020-11-26 대구대학교 산학협력단 철 이온이 교환된 이산화티타늄 지지체에 담지된 오산화바나듐-삼산화텅스텐 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1333916A1 (en) * 2000-09-27 2003-08-13 University of Wyoming Conversion of methane and hydrogen sulfide in non-thermal silent and pulsed corona discharge reactors
KR100754932B1 (ko) * 2004-10-14 2007-09-03 인하대학교 산학협력단 수소-산소 가스를 이용한 폐기물 가스화 용융로장치 및 그처리공정

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521576A (ja) 2000-02-01 2003-07-15 テキサコ ディベラップメント コーポレイション シフト反応器と水素化処理装置の統合
JP2015017037A (ja) * 2008-06-12 2015-01-29 コルトゥス アーベー バイオマスを用いて水素ガスを生成するための装置
KR102183166B1 (ko) 2020-06-05 2020-11-26 대구대학교 산학협력단 철 이온이 교환된 이산화티타늄 지지체에 담지된 오산화바나듐-삼산화텅스텐 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
연구보고서, 한국생산기술연구원, 신재생 자원 기반 저탄소 소재/에너지 생산 시스템 개발, https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO201400012247(2014.08.23) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230071804A (ko) 2023-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1309919A3 (ru) Электростанци
US20110198861A1 (en) Method for producing energy and capturing co2
US5313781A (en) Gasification-combined power plant
KR101100321B1 (ko) 바이오가스의 정제／고질화 및 압축 시스템
CN109482049B (zh) 一种焦炉烟气干法脱硫脱硝净化一体化工艺
JP5936995B2 (ja) Ｃｏ２回収型ガス化ガス発電プラント
CN101743052B (zh) 减少燃烧设备废气中的co2排放的装置和方法
CN101550846B (zh) 利用垃圾填埋气的化学链式燃烧发电工艺及***
KR102585318B1 (ko) 폐기물 분해를 통한 수소 정제 생산 시스템 및 이를 이용한 수소 가스 정제 생산 방법
CN108970328B (zh) 一种处理化工行业高硫废气回收硫磺的装置及工艺
CN112642275A (zh) 有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法
CN108865267A (zh) 一种固、液、气体有害物气化净化与能源利用***和方法
RU2460690C2 (ru) Способ получения аммиака и предназначенное для этого устройство
JP2008018371A (ja) 有機性廃棄物の利用方法
CN206463781U (zh) 一种焦炉烟气的脱硫脱硝装置
CN115770469A (zh) 一种高炉煤气净化协同热风炉碳捕集的方法
CN104487416A (zh) 尿素合成净化气在一体化氨-尿素工艺和相关装置中的使用
KR20120037556A (ko) 이산화탄소 제거기능을 갖는 석탄가스화 복합 발전시스템
CN109266373B (zh) 一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产***
CN112811440A (zh) 一种利用锅炉含硫烟气制硫酸铵的***和方法
CN215428164U (zh) 一种超低排放干法脱硫装置
US20200157442A1 (en) Method and facility for producing electricity from an srf load
CN221296785U (zh) 一种采用富氧燃烧的焦炉加热***
CN214456891U (zh) 一种利用锅炉含硫烟气制硫酸铵的***
CN220931133U (zh) 一种碳酸二甲酯尾气回收***

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant