KR20140122293A - Hybrid apparatus for reforming hydrocarbon - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a hybrid apparatus to reform hydrocarbon. According to an embodiment of the present invention, the hybrid apparatus to reform hydrocarbon may comprise: a hybrid chamber receiving any one of gas containing oxygen or air, hydrocarbon, and steam; a burner disposed on one side of the hybrid chamber combusting hydrocarbon, gas, and steam to supply combustion heat and combustion gas into the hybrid chamber; at least one first reactor provided inside the hybrid chamber, generating an endothermic flow of synthetic gas by the hydrocarbon, steam, the combustion heat, the exothermic reaction heat, and an endothermic reaction between catalysts for a steam methane reformer (SMR), to generate hydrogen; and a second reactor disposed adjacent to the first reactor inside the hybrid chamber, generating an exothermic flow of synthetic gas by the combustion heat, the combustion gas, and an exothermic reaction between the catalysts for an autothermal reformer (ATR) to generate hydrogen and supply endothermic reaction heat to the first reactor.

Description

하이브리드 탄화수소 개질 장치{HYBRID APPARATUS FOR REFORMING HYDROCARBON}[0001] HYBRID APPARATUS FOR REFORMING HYDROCARBON [0002]

본 발명은 하이브리드 탄화수소 개질 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 고효율 운영이 가능한 하이브리드 탄화수소 개질 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid hydrocarbon reforming apparatus, and more particularly, to a hybrid hydrocarbon reforming apparatus capable of high-efficiency operation.

일반적으로 석유계 화합물 중에는 탄화수소는 수소 등의 합성 가스로 변환시키기 위해 활성화 에너지를 이용할 수 있는 환경에서 반응을 시키고 있다.Generally, in a petroleum-based compound, a hydrocarbon reacts in an environment where activation energy can be used to convert it into a synthesis gas such as hydrogen.

대표적인 탄화수소 개질 고정은 메탄 수증기 개질(SMR: Steam Methane Reformer), 자가열 개질(ATR: AutoThermal Reformer) 등의 공정이 있다.Typical hydrocarbon reforming fixations include processes such as steam methane reformer (SMR) and auto thermal reformer (ATR).

SMR 공정은 현존하는 가장 저렴하고 상용화된 수소 생산 방식으로서, 촉매 상태에서 탄화수소인 메탄에 수증기 및 버너의 연소열을 가하여 SMR 공정용 촉매에 의한 분해 반응, 즉 흡열 반응이 일어남에 따라서, 이러한 흡열 반응에 의한 합성가스의 흡열흐름이 발생되는 공정을 의미할 수 있다.The SMR process is one of the most inexpensive and commercially available hydrogen production methods available. As the hydrocarbons in the catalytic state are subjected to decomposition reaction by the catalyst for SMR process, ie endothermic reaction, by applying steam and burner heat to the hydrocarbon, Which is generated by the syngas.

이러한 SMR 공정은 탄화수소를 원료로 한 부분산화 공정에 비하여 CO2 생성비가 낮고 일정량의 탄화수소로부터 더 많은 양의 수소를 얻을 수 있지만, 촉매의 코킹을 막기 위하여 수증기/탄소비를 2.5-3 정도로 높여 과잉으로 공급하여야 하고, 공정 온도가 850℃ 내외로 높고, 공정 압력이 20기압 이상의 고압이 요구되므로 에너지 소비가 높다는 단점이 있다.In this SMR process, CO 2 production ratio is low and a larger amount of hydrogen can be obtained from a certain amount of hydrocarbons than a partial oxidation process using a hydrocarbon as a raw material. However, in order to prevent caulking of the catalyst, the steam / The process temperature is as high as about 850 DEG C, and the process pressure is as high as 20 atm or more, which is disadvantageous in that the energy consumption is high.

한편, ATR 공정은 탄화수소인 메탄을 원료로 기체 및 증기를 버터에서 직접 연소시키고, 이때 버너의 연소열 및 연소가스가 ATR 공정용 촉매에 전달되어서 촉매 개질 반응, 즉 발열 반응이 일어나고, 이러한 발열 반응에 의한 합성가스의 발열흐름이 발생되는 공정을 의미할 수 있다.On the other hand, the ATR process burns gases and vapors directly from the hydrocarbon using methane as a raw material. In this case, the combustion heat and the combustion gas of the burner are transferred to the ATR process catalyst to cause a catalyst reforming reaction, that is, an exothermic reaction. This is a process in which an exothermic flow of the syngas is generated.

이러한 ATR 공정은 촉매를 사용하지 않을 경우 촉매를 사용할 때보다 더 높은 온도 조건이 유지되어야 하므로, ATR 공정에 사용되는 버너의 용량을 더 크게 하여야 한다.This ATR process requires a higher burner capacity for the ATR process, since higher temperature conditions must be maintained when the catalyst is used than when the catalyst is used.

위에 언급된 SMR 공정은 현존하는 가장 저렴하고 상용화된 수소 생산 방식으로서, 촉매 상태에서 탄화수소인 메탄에 수증기를 가하여 분해 반응을 일으키는 흡열 반응을 갖는다.The above-mentioned SMR process is the most cheap and commercialized hydrogen production method existing, and it has an endothermic reaction that causes decomposition reaction by adding water vapor to methane, which is a hydrocarbon, in a catalytic state.

이러한 SMR 공정과 ATR 공정을 통합하여 투입 에너지 대비 수소 생산량을 증가시키면서, 공정 열의 효율적 활용을 통해 버너의 용량을 감소시킬 수 있는 새로운 공정이 요구되고 있다.There is a need for a new process that can reduce the capacity of the burner by efficiently utilizing the process heat while increasing the hydrogen production amount relative to the input energy by integrating the SMR process and the ATR process.

(특허문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2009-0084844호(2009.08.05. 공개)(Patent Document 1) Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0084844 (Published Aug. 5, 2009)

(특허문헌 2) 한국등록특허공보 제10-0856039호(2008.09.09. 공고)(Patent Document 2) Korean Patent Registration No. 10-0856039 (September 09, 2008)

(특허문헌 3) 한국공개특허공보 제10-2008-0009700호(2008.01.29. 공개)(Patent Document 3) Korean Published Patent Application No. 10-2008-0009700 (published on Jan. 29, 2008)

본 발명의 목적은 SMR 공정과 ATR 공정 각각의 공정을 모두 포함하면서도 콤팩트한 구성을 갖고, SMR 공정 및 ATR 공정의 융합을 통해 수소 생산을 극대화할 수 있는 하이브리드 탄화수소 개질 장치를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a hybrid hydrocarbon reforming apparatus which has both a SMR process and an ATR process, but has a compact structure and can maximize hydrogen production through fusion of an SMR process and an ATR process.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따르면, 산소 또는 공기를 포함한 기체, 탄화수소, 증기 중 어느 하나를 공급받는 하이브리드챔버; 상기 하이브리드챔버의 일측에 배치되고, 상기 탄화수소, 상기 기체, 상기 증기를 연소시켜 연소열 및 연소가스를 상기 하이브리드챔버의 내부에 공급하는 버너; 상기 하이브리드챔버의 내부에 제공되고, 상기 탄화수소, 상기 증기, 상기 연소열, 발열 반응열과 SMR(Steam Methane Reformer) 공정용 촉매간 흡열 반응에 의해 합성가스의 흡열흐름을 발생시켜 수소를 생성하는 적어도 하나의 제 1 반응기; 및 상기 하이브리드챔버의 내부에서 상기 제 1 반응기에 인접하게 배치되고, 상기 연소열 및 상기 연소가스와 ATR(AutoThermal Reformer) 공정용 촉매간 발열 반응에 의해 합성가스의 발열흐름을 발생시켜 수소를 생성하고, 상기 발열 반응열을 상기 제 1 반응기가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid chamber comprising: a hybrid chamber for receiving any one of gas, hydrocarbon, and steam including oxygen or air; A burner disposed at one side of the hybrid chamber, for burning the hydrocarbon, the gas, and the steam to supply combustion heat and combustion gas to the interior of the hybrid chamber; At least one of which is provided in the hybrid chamber and generates a heat absorbing flow of the synthesis gas by endothermic reaction between the hydrocarbon, the steam, the combustion heat, the exothermic reaction heat and the SMR (Steam Methane Reformer) A first reactor; And a second heat exchanger disposed adjacent to the first reactor in the hybrid chamber, generating a heat flow of the synthesis gas by the exothermic reaction between the combustion heat and the combustion gas and an ATR (Auto Thermal Reformer) The first reactor may be provided with the exothermic reaction heat.

또한, 상기 탄화수소가 저장된 탄화수소공급부; 상기 기체가 저장된 기체공급부; 상기 증기가 저장된 증기공급부; 상기 탄화수소공급부, 상기 기체공급부, 상기 증기공급부를 상기 버너에 연결하는 제 1 유입배관망; 상기 탄화수소공급부, 상기 증기공급부를 상기 제 1 반응기의 입구에 연결하는 제 2 유입배관망; 상기 제 1 반응기의 출구, 상기 제 2 반응기의 출구를 합성가스저장부에 연결하는 합성가스 회수배관망; 및 상기 하이브리드챔버를 연소가스배출부에 연결하는 연소가스 배출배관망을 포함할 수 있다.Further, the hydrocarbon supply portion in which the hydrocarbon is stored; A gas supply unit in which the gas is stored; A vapor supply unit in which the vapor is stored; A first inlet pipe connecting the hydrocarbon feeder, the gas feeder, and the steam feeder to the burner; A second inlet pipe connecting the hydrocarbon feed, the steam feed to the inlet of the first reactor; A syngas recovery piping network connecting the outlet of the first reactor, the outlet of the second reactor to the syngas storage; And a combustion gas discharge piping network connecting the hybrid chamber to the combustion gas discharge section.

또한, 상기 발열흐름과 상기 흡열흐름이 동일한 흐름(Co-Current Flow)을 가질 수 있다.In addition, the exothermic stream and the endothermic stream may have the same flow (Co-Current Flow).

또한, 상기 발열흐름과 상기 흡열흐름이 서로 반대의 흐름(Counter-Current Flow)을 가질 수 있다.In addition, the exothermic stream and the endothermic stream may have a counter-current flow.

또한, 상기 제 1 반응기와 상기 제 2 반응기를 서로 연결하여 상기 제 2 반응기의 발열 에너지를 상기 제 1 반응기에 전달하는 열전달부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a heat transfer unit connecting the first reactor and the second reactor to each other to transfer the exotherm energy of the second reactor to the first reactor.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치에 의하면, 버너를 이용하여 하이브리드챔버의 내부에 투입한 열 에너지(예: 연소열 및 연소가스)가 ATR 반응기에 공급되어 발열 반응을 수행하고, 이때 발생된 발열 반응열이 상기 버너에 의한 연소열에 더해져서 SMR 반응기에 전달됨에 따라, 하이브리드챔버에 투입한 에너지 대비 수소 생산량을 증가시킬 수 있다.According to the hybrid hydrocarbon reforming apparatus of the embodiment of the present invention, thermal energy (for example, combustion heat and combustion gas) injected into the hybrid chamber using a burner is supplied to the ATR reactor to perform an exothermic reaction, The heat generated by the exothermic reaction is added to the combustion heat generated by the burner and transferred to the SMR reactor, thereby increasing the amount of hydrogen produced relative to the energy supplied to the hybrid chamber.

또한, 본 실시예는 하이브리드챔버의 내부에서 버너를 공용으로 사용하기 때문에, 기존의 ATR 반응기 및 SMR 반응기에서 요구한 버너 용량 또는 하중을 감소시키면서 버너 배치를 최적화할 수 있다.In addition, since the present embodiment uses the burner in common in the hybrid chamber, it is possible to optimize the burner placement while reducing the burner capacity or load required in the conventional ATR reactor and SMR reactor.

또한, 본 발명의 실시예는 하이브리드챔버 내에서 SMR 반응기와 ATR 반응기를 순차적으로 배열하고, SMR 반응기들의 사이로 ATR 반응기의 상부에 버너를 배치함으로써, 수소 생산량을 증가시키고 열효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can increase hydrogen production and maximize thermal efficiency by arranging the SMR reactor and the ATR reactor sequentially in the hybrid chamber and disposing the burner at the top of the ATR reactor between the SMR reactors.

또한, 본 발명의 실시예는 SMR 반응기와 ATR 반응기를 직접 연결하는 열전달부를 더 구비하여, 대류, 복사 및 전도와 같은 열전달 방식을 모두 이용할 수 있고, 이에 따라 ATR 반응기의 열을 SMR 반응기에 효율적으로 전달함으로써, 공정 열의 효율적 활용 및 버너의 하중 감소를 실현하면서, 열전달의 효율 향상을 통해 스타트업 시간을 감소, 즉 반응에 필요한 온도 도달 시간을 단축할 수 있다.Further, the embodiment of the present invention may further include a heat transfer unit that directly connects the SMR reactor and the ATR reactor, so that the heat transfer system such as convection, radiation, and conduction can be used. Thus, the heat of the ATR reactor can be efficiently The start-up time can be shortened, that is, the temperature reaching time required for the reaction can be shortened by improving the efficiency of heat transfer while realizing efficient utilization of the process heat and reducing the load of the burner.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of a hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a configuration of a hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to a third embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예들에 따른 구성, 결합관계 및 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하의 실시예들에서 사용된 SMR 반응기는 수백에서 수천개의 개수, 즉 복수개로 이루어질 수 있는 관형 반응기를 통칭하는 것으로서, 버너의 연소열, 탄화수소 및 증기가 SMR 공정용 촉매를 갖는 각각의 SMR 반응기에 공급되어서 SMR 공정용 촉매와 흡열 반응을 일으킴에 따라, 수소를 포함한 합성가스의 흡열흐름이 발생되는 것으로서, 설명의 용이성을 위하여 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 제 1 반응기로 호칭될 수 있다.The SMR reactors used in the following examples collectively refer to tubular reactors that may consist of hundreds to thousands of numbers, that is, a plurality of tubular reactors, in which combustion heat, hydrocarbons and steam of the burner are supplied to each SMR reactor having a catalyst for SMR processing Endothermic reaction with the catalyst for the SMR process, the endothermic stream of the synthesis gas including hydrogen is generated. For ease of explanation, it can be referred to as a first reactor in the following description and claims.

본 실시예에서 사용된 ATR 반응기는 제 1 반응기의 사이에 배치되는 것으로서, 탄화수소, 증기 및 기체(예: 산소 또는 공기)가 버너에 공급되고, 버너의 연소열 및 연소가스가 각 ATR 반응기에 공급되어서 ATR 공정용 촉매와 발열 반응을 일으킴에 따라, 수소를 포함한 합성가스의 발열흐름이 발생되는 것으로서, 역시 설명의 용이성을 위하여 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 제 2 반응기로 호칭될 수 있다.The ATR reactor used in this embodiment is disposed between the first reactors, where hydrocarbons, vapors and gases (e.g., oxygen or air) are supplied to the burners, the combustion heat of the burners and the combustion gases are supplied to each ATR reactor As the exothermic reaction with the ATR process catalyst occurs, an exothermic stream of the synthesis gas including hydrogen is generated, which can also be referred to as a second reactor in the following description and claims for ease of explanation.

제 1 1st 실시예Example

제 1 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치는 수소 플랜트, 연료전지용 수소 공급원, 수소자동차 등과 같이, 석유계 화합물인 탄화수소(예: 메탄)를 개질하여 에너지원으로 활용하려는 관련 장치 또는 설비에 적용될 수 있으므로, 이하의 설명으로 한정되지 않을 수 있다.The hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to the first embodiment can be applied to a related apparatus or facility for modifying a hydrocarbon (e.g., methane), which is a petroleum compound, such as a hydrogen plant, a hydrogen supply source for a fuel cell, , But may not be limited to the following description.

다만, 설명의 용이성을 위해서, 제 1 실시예를 비롯한 이하의 실시예들에서는 수소 플랜트를 기준으로 설명이 이루어질 수 있다.However, for ease of explanation, in the following embodiments including the first embodiment, explanations can be made based on the hydrogen plant.

제 1 실시예는 하이브리드챔버(99), 버너(410), 제 1 반응기(500), 제 2 반응기(600), 탄화수소공급부(100), 기체공급부(200), 증기공급부(300), 제 1 유입배관망, 제 2 유입배관망, 합성가스 회수배관망, 연소가스 배출배관망, 연소가스배출부(700), 합성가스저장부(800)를 포함할 수 있다. The first embodiment includes a hybrid chamber 99, a burner 410, a first reactor 500, a second reactor 600, a hydrocarbon feeder 100, a gas feeder 200, a steam feeder 300, A syngas recovery pipe network, a flue gas discharge pipe network, a flue gas discharge unit 700, and a syngas storage unit 800. The syngas recovery pipe network may include a syngas discharge pipe network, a second inlet pipe network, a syngas recovery pipe network,

하이브리드챔버(99)는 적어도 하나의 버너(410), 적어도 하나의 제 1 반응기(500), 적어도 하나의 제 2 반응기(600)를 설치할 수 있는 내부 공간을 갖는 용기 또는 챔버와 유사한 구조물일 수 있다.The hybrid chamber 99 may be a vessel or chamber-like structure having an interior space in which at least one burner 410, at least one first reactor 500, and at least one second reactor 600 may be installed .

하이브리드챔버(99)의 구조물은 외형을 이루는 하우징 프레임과, 하우징 프레임의 길이 방향을 따라 이격 배치되어 구조적 안정성을 제공하는 격벽 프레임을 포함할 수 있고, 하우징 프레임 또는 격벽 프레임에 부설 가능한 단열재(미 도시) 및 단열재의 열화소멸을 방지하기 위한 냉각수단(미 도시)을 더 구비할 수 있다.The structure of the hybrid chamber 99 may include a housing frame constituting an outer shape and a partition wall spaced apart along the longitudinal direction of the housing frame to provide structural stability and may include a heat insulating material And a cooling means (not shown) for preventing deterioration and extinction of the heat insulating material.

하이브리드챔버(99)의 구조물은 미 도시 되어 있지만, 각종 배관, 연결라인, 센서 연결용 전선 등을 설치하기 위한 관통 구멍 또는 배관 연결 구멍 등을 더 가지고 있을 수 있다.Although the structure of the hybrid chamber 99 is not shown, it may further include a through hole or a pipe connection hole for installing various pipes, connection lines, wires for sensor connection, and the like.

하이브리드챔버(99)는 후술할 제 1 유입배관망, 제 2 유입배관망, 합성가스 회수배관망, 연소가스 배출배관망을 통해서 산소 또는 공기를 포함한 기체, 탄화수소, 증기 중 어느 하나를 공급받거나, 물(수분), 이산화탄소 등을 포함한 연소가스, 혹은 수소를 포함한 합성가스를 배출시킬 수 있도록 구성될 수 있다.The hybrid chamber 99 is supplied with one of gas, hydrocarbon, and steam including oxygen or air through a first inflow pipe network, a second inflow pipe network, a synthesis gas recovery pipe network, and a combustion gas discharge pipe network, , A combustion gas containing carbon dioxide or the like, or a synthesis gas containing hydrogen.

버너(410)는 하이브리드챔버(99)의 일측에 다수로 마련되어서 이격 배치될 수 있다. A plurality of burners 410 may be provided on one side of the hybrid chamber 99 and may be spaced apart from each other.

예컨대, 버너(410)의 옆에 표시한 다수의 점(419)은 다수의 버너 배치를 의미할 수 있다.For example, a plurality of points 419 displayed next to the burner 410 may mean a plurality of burner arrangements.

또한, 버너(410)는 하이브리드챔버(99)의 일측, 즉 챔버 천정에 버너 몸체를 설치하여, 하향으로 연소 화염이 발생될 수 있다. 이에 한정되지 않고, 버너(410)는 버너 본체를 챔버 천정의 내부 또는 외부에 설치된 후, 화염 출구인 버너 노즐만을 챔버 천정에 다수로 배치시킬 수 있다.In addition, the burner 410 may be provided with a burner body at one side of the hybrid chamber 99, that is, the chamber ceiling, and a combustion flame can be generated downward. However, the present invention is not limited to this. The burner 410 may be disposed inside or outside the chamber ceiling, and then only a plurality of burner nozzles, which are flame outlets, may be disposed in the chamber ceiling.

이러한 버너(410)는 공급받은 탄화수소, 산소 또는 공기인 유체, 증기를 연소시켜서, 연소열(Q1) 및 연소가스(Q2)를 발생시키고, 발생된 연소열(Q1) 및 연소가스(Q2)를 하이브리드챔버(99)의 내부에 공급하는 역할을 담당할 수 있다.The burner 410 generates combustion heat Q1 and combustion gas Q2 by burning supplied hydrocarbons, oxygen or air fluids and steam and supplies the generated combustion heat Q1 and combustion gas Q2 to the hybrid chamber To the inside of the battery pack (99).

버너(410)는 세라믹 버너 등과 같이, 노(furnace)에 사용되는 각종 버너 중 어느 하나가 사용될 수 있고, 버너(410)의 개수는 하이브리드챔버(99)에서 필요로 하는 버너 하중 또는 용량에 대응하게 정해질 수 있으므로, 특정 개수로 한정되지 않을 수 있다.The burner 410 can be any one of various burners used in a furnace such as a ceramic burner or the like and the number of the burners 410 corresponds to the burner load or capacity required in the hybrid chamber 99 And may not be limited to a specific number.

제 1 반응기(500)는 하이브리드챔버(99)의 내부에서 버너(410)의 사이에 배치 또는 제공될 수 있다.The first reactor 500 may be disposed or provided between the burners 410 inside the hybrid chamber 99.

제 1 반응기(500)도 다수로 구비될 수 있다. 예컨대, 제 1 반응기(500)의 옆에 표시한 다수의 점(509)은 다수의 제 1 반응기 배치를 의미할 수 있다.A plurality of first reactors 500 may also be provided. For example, a plurality of points 509 displayed next to the first reactor 500 may mean a plurality of first reactor arrangements.

적어도 하나의 제 1 반응기(500)는 탄화수소, 증기, 연소열(Q1), 발열 반응열(Q3)과 SMR(Steam Methane Reformer) 공정용 촉매간 흡열 반응에 의해 합성가스의 흡열흐름(R1)을 발생시켜 수소를 생성하는 역할을 담당할 수 있다.At least one first reactor 500 generates a heat absorbing flow R1 of the synthesis gas by endothermic reaction between hydrocarbon, steam, combustion heat (Q1), exothermic reaction heat (Q3) and SMR (Steam Methane Reformer) It can play a role of generating hydrogen.

이를 위해 제 1 반응기(500)는 입구(510)와 출구(520)를 양단에 마련하고 내부에 SMR 공정용 촉매(502)(예: NiAl2O2)를 충진하고 있는 반응용기(501)를 가지고 있을 수 있다.To this end, the first reactor 500 is provided with an inlet 510 and an outlet 520 at both ends and a reaction vessel 501 in which an SMR process catalyst 502 (for example, NiAl 2 O 2 ) is filled You can have it.

제 1 반응기(500)는 반응기 설치용 지지브래킷(156)에 의해 지지될 수 있다. The first reactor 500 may be supported by a support bracket 156 for installing a reactor.

제 1 반응기(500)는 버너(410)의 주변에서 이격된 상태로 벽체 구조물이 되고, 버너(410)의 화염이 제 2 반응기(600) 쪽으로 향하도록 가이드하는 역할을 담당할 수 있으므로, 제 2 반응기(600)용 연소 챔버를 별도로 구비하지 않아도 됨에 따라 하이브리드챔버(99)를 콤팩트하게 구성시킬 수 있다.The first reactor 500 may be a wall structure spaced apart from the periphery of the burner 410 and may serve to guide the flame of the burner 410 toward the second reactor 600, Since the combustion chamber for the reactor 600 is not provided separately, the hybrid chamber 99 can be compactly constructed.

적어도 하나의 제 2 반응기(600)는 하이브리드챔버(99)의 내부에서 제 1 반응기(500)의 사이 위치인 하이브리드챔버(99)의 타측에 배치되거나, 또는 제 1 반응기(500)에 인접하게 배치될 수 있다.The at least one second reactor 600 may be disposed on the other side of the hybrid chamber 99 within the hybrid chamber 99 or between the first reactor 500 and the first reactor 500, .

예컨대, 제 2 반응기(600)도 다수로 구비될 수 있는데, 제 2 반응기(600)의 옆에 표시한 다수의 점(609)은 다수의 제 2 반응기 배치를 의미할 수 있다.For example, a second reactor 600 may also be provided, wherein a plurality of points 609 adjacent to the second reactor 600 may denote a plurality of second reactor arrangements.

제 1 실시예에서는 제 2 반응기(600)도 각각의 버너(410)의 아래쪽에서 이격 배치될 수 있고, 역시 지지브래킷(156)에 의해 설치되어 있을 수 있다.In the first embodiment, the second reactor 600 may be spaced apart from the bottom of each burner 410, and may also be provided by a support bracket 156.

이러한 제 2 반응기(600)는 버너(410)의 화염으로부터 발생된 연소열(Q1) 및 상기 연소가스(Q2)와 ATR(AutoThermal Reformer) 공정용 촉매간 발열 반응에 의해 합성가스의 발열흐름(R2)을 발생시킴에 따라 수소를 생성함과 함께, 이때 추가적으로 발생되는 발열 반응열(Q3)을 상기 제 1 반응기(500)에 공급하는 역할을 담당할 수 있다.The second reactor 600 includes a combustion heat Q1 generated from the flame of the burner 410 and an exothermic flow R2 of the synthesis gas by the exothermic reaction between the combustion gas Q2 and the catalyst for the ATR process, To generate hydrogen and to supply the exothermic reaction heat (Q3) generated to the first reactor (500) at this time.

즉, 제 1 반응기(500)는 버너(410)의 연소열(Q1)과 제 2 반응기(600)의 발열 반응열(Q3)을 동시에 공급받아 수소를 포함한 합성가스를 생산할 수 있다. 이때, 합성가스는 수소 순도 70% 이상이고, 버너(410)에 투입한 열 에너지 대비 상대적으로 많은 열원, 즉 버너(410)의 연소열(Q1) 및 제 2 반응기(600)의 발열 반응열(Q3)에 의해 흡열 반응을 진행함으로써, 공정 열의 효율적 활용이 가능하고, 상대적으로 버너의 용량을 감소시킬 수 있다.That is, the first reactor 500 may simultaneously supply the combustion heat Q1 of the burner 410 and the heat of the exothermic reaction Q3 of the second reactor 600 to produce a synthesis gas including hydrogen. At this time, the synthesis gas has a hydrogen purity of 70% or more and a relatively large heat source, that is, a combustion heat Q1 of the burner 410 and an exothermic reaction heat Q3 of the second reactor 600 relative to the heat energy applied to the burner 410, The process heat can be efficiently utilized and the capacity of the burner can be relatively reduced.

위와 같은 역할을 담당할 수 있도록, 제 2 반응기(600)는 연소가스(Q2)가 유입될 수 있는 입구(606)를 갖는 반응용기(601)와, 반응용기(601)의 상부 섹션(603)에 충진된 ATR 공정용 촉매(602)(예: Ni)와, 반응용기(601)의 상부 섹션(603)과 하부 섹션(605)을 구획하는 다공성 구획벽(604)과, 반응용기(601)의 하부에 관통하게 마련된 출구(620)를 포함할 수 있다. 위에 언급된 촉매(502, 602)는 촉매 베드 형식으로 준비될 수 있다.The second reactor 600 includes a reaction vessel 601 having an inlet 606 through which the combustion gas Q2 can be introduced and an upper section 603 of the reaction vessel 601, A porous partition wall 604 for partitioning the upper section 603 and the lower section 605 of the reaction vessel 601 and a porous partition wall 604 for the ATR process catalyst 602 And an outlet 620 provided to penetrate the lower portion of the housing 610. [ The above-mentioned catalysts 502 and 602 can be prepared in the form of a catalyst bed.

여기서, 제 2 반응기(600)에서 발열 반응에 의해 생성된 합성가스는 반응용기(601)의 하부 섹션(605)의 내부 공간에 모인 후, 출구(620)를 통해 반응용기(601)의 외부로 유동될 수 있다.The synthesis gas generated by the exothermic reaction in the second reactor 600 is collected in the inner space of the lower section 605 of the reaction vessel 601 and then discharged to the outside of the reaction vessel 601 through the outlet 620 Can flow.

탄화수소공급부(100)에는 탄화수소 처리 설비 또는 저장탱크가 구비되어 있어서, 하이브리드챔버(99)에 공급할 탄화수소가 저장되거나, 공급 가능한 상태로 유지될 수 있다.The hydrocarbon supply unit 100 is provided with a hydrocarbon treatment facility or a storage tank so that the hydrocarbon to be supplied to the hybrid chamber 99 can be stored or maintained in a supplyable state.

기체공급부(200)에는 공기 포집 및 필터링 장치, 혹은 산소 생산 설비, 또는 저장탱크가 구비되어 있어서, 하이브리드챔버(99)에 공급할 유체, 즉 산소 또는 공기가 저장되거나, 공급 가능한 상태로 유지될 수 있다.The gas supply unit 200 is provided with an air collection and filtering device or an oxygen production facility or a storage tank so that the fluid to be supplied to the hybrid chamber 99, that is, oxygen or air, .

기체공급부(200)는 일종의 ASU(Air Separation Unit)로서 구성될 수 있고, 이 경우, 고순도의 산소를 제공할 수 있다. 또한, 기체공급부(200)는 질소와 산소로 이루어진 공기(Air)를 제공할 수도 있다.The gas supply unit 200 may be configured as a kind of ASU (Air Separation Unit), and in this case, oxygen of high purity can be provided. Also, the gas supply unit 200 may provide air consisting of nitrogen and oxygen.

증기공급부(300)에는 증기 생산 설비 또는 저장탱크가 구비되어 있어서, 하이브리드챔버(99)에 공급할 증기가 저장되거나, 공급 가능한 상태로 유지될 수 있다.The steam supply unit 300 is provided with a steam production facility or a storage tank so that the steam to be supplied to the hybrid chamber 99 can be stored or maintained in a supplyable state.

제 1 유입배관망은 탄화수소공급부(100), 기체공급부(200), 증기공급부(300)를 버너(410)에 연결하는 역할을 수행할 수 있다.The first inflow pipe network may serve to connect the hydrocarbon supply unit 100, the gas supply unit 200, and the steam supply unit 300 to the burner 410.

제 1 유입배관망은 탄화수소공급부(100)로부터 제 1 라인연결부재(400)까지 연결된 제 1 유입라인(102)과, 제 1 유입라인(102)에 설치된 제 1 밸브(101)를 포함할 수 있다.The first inlet pipe network may include a first inlet line 102 connected from the hydrocarbon feeder 100 to the first line connecting member 400 and a first valve 101 installed in the first inlet line 102 .

위와 같은 방식 또는 연결 구조로, 제 1 유입배관망은 기체공급부(200)와 제 1 라인연결부재(400) 사이의 제 2 유입라인(202) 및 제 2 밸브(201)를 포함할 수 있고, 또한, 증기공급부(300)와 제 1 라인연결부재(400) 사이의 제 3 유입라인(302) 및 제 3 밸브(301)를 포함할 수 있다.The first inlet pipe network may include a second inlet line 202 and a second valve 201 between the gas supply unit 200 and the first line connecting member 400, A third inflow line 302 and a third valve 301 between the steam supply unit 300 and the first line connecting member 400.

탄화수소, 기체, 증기는 제 1 내지 제 3 유입라인(102, 202, 302)을 통해 제 1 라인연결부재(400)에서 혼합된 후, 제 1 라인연결부재(400)의 제 1 메인라인(401) 쪽으로 이동할 수 있다. 이후, 제 1 메인라인(401)의 제 1 분기부재(402)에서 분기된 각각의 제 1 분배라인(403, 404)을 통해서 해당 버너(410)에 공급될 수 있다.The hydrocarbons, gases and vapors are mixed in the first line connecting member 400 through the first to third inlet lines 102, 202 and 302 and then mixed with the first main connecting line 400 of the first line connecting member 400 ). It may be supplied to the corresponding burner 410 through each of the first distribution lines 403 and 404 branched from the first branch member 402 of the first main line 401.

제 2 유입배관망은 탄화수소공급부(100), 증기공급부(300)를 제 1 반응기(500)의 입구(510)에 연결하는 역할을 수행할 수 있다.The second inlet pipe network may serve to connect the hydrocarbon feeder 100 and the steam feeder 300 to the inlet 510 of the first reactor 500.

제 2 유입배관망은 탄화수소공급부(100)로부터 제 2 라인연결부재(430)까지 연결된 제 4 유입라인(104)과, 제 4 유입라인(104)에 설치된 제 4 밸브(103)를 포함할 수 있다.The second inflow pipe network may include a fourth inflow line 104 connected from the hydrocarbon feeder 100 to the second line connecting member 430 and a fourth valve 103 installed in the fourth inflow line 104 .

위와 같은 방식 또는 연결 구조로, 제 2 유입배관망은 증기공급부(300)와 제 2 라인연결부재(430) 사이의 제 5 유입라인(304) 및 제 5 밸브(303)를 포함할 수 있다.The second inflow pipe network may include a fifth inflow line 304 and a fifth valve 303 between the steam supply unit 300 and the second line connecting member 430. In this case,

탄화수소, 증기는 제 4 내지 제 5 유입라인(104, 304)을 통해 제 2 라인연결부재(430)에서 혼합된 후, 제 2 라인연결부재(430)의 제 2 메인라인(430a) 쪽으로 이동할 수 있다. 이후, 제 2 메인라인(430a)의 제 2 분기부재(431)에서 분기된 각각의 제 2 분배라인(432, 433, 434)을 통해서 해당 제 1 반응기(500)의 입구(510)에 공급될 수 있다.Hydrocarbons and steam are mixed in the second line connecting member 430 through the fourth to fifth inlet lines 104 and 304 and then moved toward the second main line 430a of the second line connecting member 430 have. And then supplied to the inlet 510 of the first reactor 500 through each of the second distribution lines 432, 433, and 434 branched from the second branch member 431 of the second main line 430a .

일측의 합성가스 회수배관망은 제 1 반응기(500)의 출구(520)와, 그 출구(520)로부터 각각 연장된 제 1 회수라인(530)과, 제 1 회수라인(530)이 배관된 제 3 라인연결부재(550) 및 제 1 저장라인(560)을 통해서 합성가스저장부(800)에 연결될 수 있다.The syngas recovery pipe network on one side includes an outlet 520 of the first reactor 500 and a first recovery line 530 extending from the outlet 520 of the first reactor 500 and a third recovery line 530 extending from the outlet 520 of the third recovery line 530, Line connection member 550 and the first storage line 560 to the synthesis gas storage unit 800. [

타측의 합성가스 회수배관망은 제 2 반응기(600)의 출구(620)와, 그 출구(620)로부터 각각 연장된 제 2 회수라인(630)과, 제 2 회수라인(630)이 배관된 제 4 라인연결부재(650) 및 제 2 저장라인(660)을 통해서 합성가스저장부(800)에 연결될 수 있다.The other side of the synthesis gas recovery pipe network includes an outlet 620 of the second reactor 600 and a second recovery line 630 extending from the outlet 620 of the second reactor 600 and a fourth recovery line 630 extending from the outlet 620 of the fourth recovery pipe 630, Line connection member 650 and the second storage line 660 to the syngas storage unit 800. [0033]

또한, 연소가스배출부(700)와 하이브리드챔버(99)의 사이에는 서로를 관통하게 연결하는 연소가스 배출배관망(730)이 마련되어 있으므로, 반응을 끝낸 연소가스, 물(수분) 및 이산화탄소가 하이브리드챔버(99)의 외부로 배출될 수 있다.Since the combustion gas discharge piping network 730 is provided between the combustion gas discharge unit 700 and the hybrid chamber 99 so as to pass through each other, the combustion gas, water (water) and carbon dioxide, Can be discharged to the outside of the casing (99).

이때, 하이브리드챔버(99)의 내부에서는 흡열흐름(R1)과 발열흐름(R2)이 동일한 흐름(Co-Current Flow)으로 이루어질 수 있다.At this time, in the hybrid chamber 99, the heat absorbing flow R1 and the heat generating flow R2 can be made to be the same flow (Co-Current Flow).

이와 함께, 버너(410)의 화염 근처에 제 1 반응기(500) 및 제 2 반응기(600)의 초입 부위가 위치함으로써, 연소열(Q1) 및 연소가스(Q2)가 제 1 반응기(500) 및 제 2 반응기(600)에 빠르게 전달될 수 있다.The combustion heat Q1 and the combustion gas Q2 are supplied to the first reactor 500 and the second reactor 600 due to the position of the inlet of the first reactor 500 and the second reactor 600 near the flame of the burner 410, 2 < / RTI >

이하, 본 실시예의 작동에 관하여 설명하고자 한다.Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.

탄화수소와 증기는 해당 탄화수소공급부(100)의 제 4 유입라인(104) 또는 증기공급부(300)의 제 2 라인연결부재(430)를 시작으로 유동하여서, 제 2 라인연결부재(430), 제 2 메인라인(430a), 제 2 분기부재(431), 제 2 분배라인(432, 433, 434)을 통해서 해당 제 1 반응기(500)의 입구(510)에 공급될 수 있다.The hydrocarbon and the steam flow from the fourth inlet line 104 of the hydrocarbon feeder 100 or the second line connecting member 430 of the steam feeder 300 to the second line connecting member 430, May be supplied to the inlet 510 of the first reactor 500 through the main line 430a, the second branch member 431, and the second distribution lines 432, 433, and 434.

또한, 탄화수소, 기체(산소 또는 공기) 및 증기는 해당 탄화수소공급부(100)의 제 1 내지 제 3 유입라인(102, 202, 302) 중 하나를 시작으로 유동하여서, 제 1 라인연결부재(400), 제 1 메인라인(401), 제 1 분기부재(402), 제 1 분배라인(403, 404)을 경유하여 해당 버너(410)에 공급될 수 있다.In addition, the hydrocarbon, gas (oxygen or air) and steam flow from one of the first to third inlet lines 102, 202, 302 of the corresponding hydrocarbon feeder 100 to the first line connecting member 400, The first main line 401, the first branch member 402 and the first distribution lines 403 and 404 to the corresponding burner 410. In this case,

또한, 버너(410)의 연소에 따라 발생된 연소열(Q1) 또는 연소가스(Q2)에 해당하는 열에너지는 제 1 반응기(500) 또는 제 2 반응기(600)에 전달되고, 결과적으로 해당 반응기(500, 600)에 맞게 흡열 반응 또는 발열 반응이 일어날 수 있다.The heat energy corresponding to the combustion heat Q1 or the combustion gas Q2 generated in accordance with the burning of the burner 410 is transferred to the first reactor 500 or the second reactor 600, , 600), an endothermic reaction or an exothermic reaction may occur.

특히, 제 2 반응기(600)의 발열 반응에 따른 발열 반응열(Q3)은 제 2 반응기(600)에 인접한 위치의 제 1 반응기(500)의 입열원으로 작용한다.In particular, the exothermic reaction heat (Q3) due to the exothermic reaction of the second reactor (600) acts as a heat source of the first reactor (500) at a position adjacent to the second reactor (600).

즉, 제 1 반응기(500)는 버너(410)의 연소열(Q1)과 제 2 반응기(600)의 발열 반응열(Q3) 함께 이용하여 흡열 반응을 수행함으로써, 흡열흐름(R1)이 수소를 포함한 합성가스로 변환될 수 있다.That is, the first reactor 500 performs an endothermic reaction by using the combustion heat Q1 of the burner 410 and the heat of the exothermic reaction Q3 of the second reactor 600, so that the endothermic stream R1 is synthesized Gas.

이와 같이, 제 1 실시예는 제 2 반응기(600)가 제 1 반응기(500)의 반응 효율을 극대화시킬 수 있고, 풍부한 열원의 사용에 따라 스타트업(start-up) 시간을 감소시킬 수 있는 반면, 종래의 단독적인 SMR 공정만을 행하는 장치에 비하여, 버너(410)의 탄화수소 소비량을 상대적으로 줄일 수 있고, 반응에 필요한 온도 도달 시간을 단축할 수 있다.As such, the first embodiment can maximize the reaction efficiency of the first reactor 500 and reduce the start-up time according to the use of the abundant heat source, while the second reactor 600 can maximize the reaction efficiency of the first reactor 500 , It is possible to relatively reduce the consumption amount of hydrocarbon of the burner 410 and to shorten the temperature reaching time required for the reaction as compared with the conventional device performing only the single SMR process.

또한, 제 2 반응기(600)도 발열 반응을 수행함으로써, 발열흐름(R2)이 수소를 포함한 합성가스로 변환될 수 있다. 즉, 즉, 투입되는 에너지에 대비 순도 70%이상의 수소를 포함한 합성가스가 생성됨으로써, 탄화수소로부터의 수소 회수 비율을 증가시킬 수 있다.In addition, the second reactor 600 also performs an exothermic reaction so that the exothermic stream R2 can be converted to a synthesis gas containing hydrogen. That is, a synthesis gas containing hydrogen having a purity of 70% or more is produced with respect to the input energy, so that the hydrogen recovery ratio from the hydrocarbon can be increased.

한편, 위 또는 하기의 실시예들에 있어서, 제 2 반응기(600)는 촉매를 사용하지 않을 수 있다. 다만, 이 경우, 촉매를 사용할 때보다 더 높은 온도 조건을 유지하는 것이 필요하고, 이에 따라 버너(410)의 로드 또는 용량도 더 커질 수 있다.On the other hand, in the above or the following embodiments, the second reactor 600 may not use a catalyst. However, in this case, it is necessary to maintain a higher temperature condition than when the catalyst is used, so that the load or the capacity of the burner 410 may be larger.

제 2 Second 실시예Example

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 하이브리드 탄화수소 개질 장치는 버너가 하이브리드챔버의 천장에 배치되고, 제 1 반응기의 흡열흐름과 제 2 반응기의 발열흐름이 서로 반대로 이루어지는 것을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 2에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.The hybrid hydrocarbon reforming apparatus of the present invention described in this embodiment is different from the first embodiment except that the burner is disposed in the ceiling of the hybrid chamber and the endothermic flow of the first reactor and the exothermic flow of the second reactor are opposite to each other same. Therefore, the same or corresponding components in FIGS. 1 and 2 will be given the same or similar reference numerals, and a description thereof will be omitted here.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a configuration of a hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제 2 실시예의 특징은 제 1 반응기(500)의 흡열흐름(R1)과 제 2 반응기(600)의 발열흐름(R2)이 서로 반대의 흐름(Counter-Current Flow)을 가질 수 있다.2, the feature of the second embodiment is that the heat absorbing flow R1 of the first reactor 500 and the exothermic flow R2 of the second reactor 600 have a counter-current flow .

이를 위해, 버너(410)는 하이브리드챔버(99)의 타측, 즉 바닥면에 버너 몸체를 설치하여, 상향으로 연소 화염이 발생될 수 있도록 구성된다. 이에 한정되지 않고, 버너(410)는 버너 본체를 하이브리드챔버(99)의 바닥의 내부 또는 하이브리드챔버(99)의 기저면 바깥쪽에 설치된 후, 화염 출구인 버너 노즐만을 하이브리드챔버(99)의 바닥면에 다수로 배치시킬 수 있다.To this end, the burner 410 is configured such that a combustion flame can be generated upward by providing a burner body on the other side of the hybrid chamber 99, that is, on the bottom surface. The present invention is not limited to this and the burner 410 may be constructed so that the burner main body is installed inside the bottom of the hybrid chamber 99 or outside the base of the hybrid chamber 99 and then only the burner nozzle as the flame outlet is placed on the bottom surface of the hybrid chamber 99 It can be arranged in a plurality.

이런 버너(410) 위치의 변경에 따라서, 관련 배관망 및 라인 및 부재들도 역시 버너(410)에 탄화수소, 유체 및 증기를 공급할 수 있도록 변경될 수 있고, 아울러, 제 2 반응기(600)의 합성가스 회수 방향도 제 1 실시예에 비해 반대쪽(예: 하이브리드챔버 상측)에서 이루어질 수 있다.In accordance with such changes in the position of the burner 410, the associated piping network and lines and members can also be modified to provide hydrocarbon, fluid and steam to the burner 410, as well as the syngas of the second reactor 600 The recovery direction can also be made on the opposite side (for example, on the upper side of the hybrid chamber) as compared with the first embodiment.

또한, 제 2 반응기(600)도 하이브리드챔버(99)의 천정쪽에 위치됨에 따라, 제 2 실시예에서는 제 2 반응기(600)가 행거 구조물(157)에 의해 하이브리드챔버(99)의 내부에 설치될 수도 있다.As the second reactor 600 is located on the ceiling side of the hybrid chamber 99 as well, the second reactor 600 is installed inside the hybrid chamber 99 by the hanger structure 157 in the second embodiment It is possible.

제 3 Third 실시예Example

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 하이브리드 탄화수소 개질 장치는 SMR 반응기와 ATR 반응기의 사이에 열전달부가 상호 연결되어 있는 것을 제외하고는 제 1 또는 제 2 실시예와 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 3에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.The hybrid hydrocarbon reforming apparatus of the present invention described in this embodiment is the same as the first or second embodiment except that the heat transfer section is interconnected between the SMR reactor and the ATR reactor. Therefore, the same or corresponding components in Figs. 1 to 3 will be given the same or similar reference numerals, and a description thereof will be omitted here.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하이브리드 탄화수소 개질 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing a configuration of a hybrid hydrocarbon reforming apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제 3 실시예의 특징은 제 1 반응기(500)와 제 2 반응기(600)를 서로 연결하여서, 제 2 반응기(600)에서 발생된 발열 반응열(Q3)을 제 1 반응기(500) 쪽으로 직접 전도시키는 열전달부(900)를 더 포함한다는 점이다.Referring to FIG. 3, the third embodiment is characterized in that the first reactor 500 and the second reactor 600 are connected to each other so that the exothermic reaction heat Q3 generated in the second reactor 600 is supplied to the first reactor 500 And the heat transfer portion 900 directly conducts heat to the heat transfer portion 900.

예컨대, 열전달부(900)는 열전달부(900)의 외표면에 다수의 돌출핀 또는 디스크를 돌출되게 구비한 봉상의 몸체를 포함하고, 그 몸체의 일측 단부가 제 1 반응기(500)의 반응용기(501)의 표면에 용접 등의 방식으로 고정되고, 그 몸체의 타측 단부가 제 2 반응기(600)의 반응용기(601)의 표면에 역시 같은 방식으로 고정되어, 열전달 수단으로서의 역할을 수행할 수 있다.For example, the heat transfer part 900 includes a rod-like body having a plurality of protruding fins or discs protruding from the outer surface of the heat transfer part 900, And the other end of the body is fixed to the surface of the reaction vessel 601 of the second reactor 600 in the same manner so as to serve as a heat transfer means have.

열전달부(900)는 위의 예에 국한되지 않고, 열을 직접적으로 전달하거나, 대류, 전도 및 복사를 동시에 수행할 수 있는 다양한 형상의 연결부재, 바(bar), 판(plate), 메시(mesh), 열전달 물질을 충진한 박스형 열전달 구조물 등이 될 수 있다.The heat transfer part 900 is not limited to the above example and may be formed of various shapes of connecting members, bars, plates, meshes (or the like), which can directly transmit heat, or can simultaneously perform convection, mesh, a box-type heat transfer structure filled with a heat transfer material, and the like.

이상에서 설명한 것은 본 발명의 바람직한 실시예들로서 단지 발명 원리의 적용을 예시하는 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.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, but, on the contrary, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 탄화수소공급부 200: 기체공급부
300 : 증기공급부 500 : 제 1 반응기
600 : 제 2 반응기 700 : 연소가스배출부
800 : 합성가스저장부 900 : 열전달부100: hydrocarbon feeder 200: gas feeder
300: steam supply part 500: first reactor
600: Second reactor 700: Combustion gas outlet
800: Syngas storage part 900: Heat transfer part

Claims (5)

산소 또는 공기를 포함한 기체, 탄화수소, 증기 중 어느 하나를 공급받는 하이브리드챔버;
상기 하이브리드챔버의 일측에 배치되고, 상기 탄화수소, 상기 기체, 상기 증기를 연소시켜 연소열 및 연소가스를 상기 하이브리드챔버의 내부에 공급하는 버너;
상기 하이브리드챔버의 내부에 제공되고, 상기 탄화수소, 상기 증기, 상기 연소열, 발열 반응열과 SMR(Steam Methane Reformer) 공정용 촉매간 흡열 반응에 의해 합성가스의 흡열흐름을 발생시켜 수소를 생성하는 적어도 하나의 제 1 반응기; 및
상기 하이브리드챔버의 내부에서 상기 제 1 반응기에 인접하게 배치되고, 상기 연소열 및 상기 연소가스와 ATR(AutoThermal Reformer) 공정용 촉매간 발열 반응에 의해 합성가스의 발열흐름을 발생시켜 수소를 생성하고, 상기 발열 반응열을 상기 제 1 반응기에 공급하는 제 2 반응기를 포함하는 하이브리드 탄화수소 개질 장치.A hybrid chamber for receiving any one of gas, hydrocarbon, and steam including oxygen or air;
A burner disposed on one side of the hybrid chamber, for burning the hydrocarbon, the gas, and the steam to supply combustion heat and combustion gas to the inside of the hybrid chamber;
At least one of which is provided in the hybrid chamber and generates a heat absorbing flow of the synthesis gas by endothermic reaction between the hydrocarbon, the steam, the combustion heat, the exothermic reaction heat and the SMR (Steam Methane Reformer) A first reactor; And
And generating a heat flow of the synthesis gas by generating an exothermic reaction between the combustion heat and the combustion gas and a catalyst for an ATR (Auto Thermal Reformer) process to generate hydrogen, And a second reactor for supplying an exothermic reaction heat to the first reactor. 제 1 항에 있어서,
상기 탄화수소가 저장된 탄화수소공급부;
상기 기체가 저장된 기체공급부;
상기 증기가 저장된 증기공급부;
상기 탄화수소공급부, 상기 기체공급부, 상기 증기공급부를 상기 버너에 연결하는 제 1 유입배관망;
상기 탄화수소공급부, 상기 증기공급부를 상기 제 1 반응기의 입구에 연결하는 제 2 유입배관망;
상기 제 1 반응기의 출구, 상기 제 2 반응기의 출구를 합성가스저장부에 연결하는 합성가스 회수배관망; 및
상기 하이브리드챔버를 연소가스배출부에 연결하는 연소가스 배출배관망을 포함하는 하이브리드 탄화수소 개질 장치.The method according to claim 1,
A hydrocarbon feeder in which the hydrocarbon is stored;
A gas supply unit in which the gas is stored;
A vapor supply unit in which the vapor is stored;
A first inlet pipe connecting the hydrocarbon feeder, the gas feeder, and the steam feeder to the burner;
A second inlet pipe connecting the hydrocarbon feed, the steam feed to the inlet of the first reactor;
A syngas recovery piping network connecting the outlet of the first reactor, the outlet of the second reactor to the syngas storage; And
And a combustion gas discharge piping network connecting the hybrid chamber to the combustion gas discharge section. 제 1 항에 있어서,
상기 발열흐름과 상기 흡열흐름이 동일한 흐름(Co-Current Flow)을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄화수소 개질 장치.The method according to claim 1,
Wherein the exothermic stream and the endothermic stream have the same flow (Co-Current Flow). 제 1 항에 있어서,
상기 발열흐름과 상기 흡열흐름이 서로 반대의 흐름(Counter-Current Flow)을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄화수소 개질 장치.The method according to claim 1,
Wherein the exothermic stream and the endothermic stream have a counter-current flow. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반응기와 상기 제 2 반응기를 서로 연결하여 상기 제 2 반응기의 발열 에너지를 상기 제 1 반응기에 전달하는 열전달부를 더 포함하는 하이브리드 탄화수소 개질 장치.The method according to claim 1,
And a heat transfer unit connecting the first reactor and the second reactor to each other to transfer heat energy of the second reactor to the first reactor.
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KR100967577B1 (en) * 2008-07-04 2010-07-05 한국에너지기술연구원 Fixed and fluidized bed water-gas shift reactor and the hydrogen production method by using syngas from waste gasification
KR101103594B1 (en) * 2009-08-07 2012-01-10 한국에너지기술연구원 Multi fluidized bed water-gas shift reactor and the hydrogen production method by using syngas from waste gasification
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