KR100208654B1 - 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기 - Google Patents

하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR100208654B1
KR100208654B1 KR1019960061208A KR19960061208A KR100208654B1 KR 100208654 B1 KR100208654 B1 KR 100208654B1 KR 1019960061208 A KR1019960061208 A KR 1019960061208A KR 19960061208 A KR19960061208 A KR 19960061208A KR 100208654 B1 KR100208654 B1 KR 100208654B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
draft tube
fluidized bed
bottom
gasifier
gas
Prior art date
Application number
KR1019960061208A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980043364A (ko
Inventor
김상돈
이종민
김용전
Original Assignee
윤덕용
한국과학기술원
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 윤덕용, 한국과학기술원 filed Critical 윤덕용
Priority to KR1019960061208A priority Critical patent/KR100208654B1/ko
Publication of KR19980043364A publication Critical patent/KR19980043364A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100208654B1 publication Critical patent/KR100208654B1/ko

Links

Abstract

본 발명은 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 구멍이 하단에 형성된 드래프트관을 반응기체 주입분산판과 밀착설치하여 높은 발열량의 가스를 생성하며, 동시에 경사진 수증기 주입분산판을 반응기 하단에 설치하여 애뉼러스 부분의 고체입자 움직임을 원활케 하는 내부순환유동층 가스화 반응기에 관한 것이다. 본 발명의 가스화기를 사용하면, 유동층 입자의 순환특성을 유지하면서, 높은 발열량의 가스를 생성할 수 있다.

Description

하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기

본 발명은 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 구멍이 하단에 형성된 드래프트관을 반응기체 주입분산판과 밀착설치하여 높은 발열량의 가스를 생성하며, 동시에 경사진 수증기 주입분산판을 반응기 하단에 설치하여 애뉼러스 부분의 고체입자 움직임을 원활케 하는 내부순환유동층 가스화 반응기에 관한 것이다.

일반적으로, 유동층 가스화기는 대체 에너지 개발 및 폐기물 처리 등의 여러 화학공정분야에서, 석탄이나 슬럿지 또는 폐고분자 및 폐타이어 등의 가스화와 관련된 에너지 전환공정 및 에너지 회수공정에서 사용되어 왔으며, 이에 대한 광범위한 연구가 진행되고 있다. 유동층 가스화기는 다른 여러 종류의 가스화기에 비하여 우수한 열전달 특성 및 반응기내의 균일한 온도 분포로 인하여 가스화 생성가스의 수율 및 조성이 일정하며, 고체 반응물의 반응기내 체류시간이 길뿐만 아니라, 고체가 유체와 같은 흐름을 갖고 있어 고체 처리가 용이하는 등 여러가지 장점을 지닌다.

이러한 유동층을 이용한 가스화 반응기는 고체 처리의 생성물로서 열량 가스를 얻는 것을 주 목적으로 하며, 이러한 열량 가스의 고열량화 및 수율 증대를 위하여 내부순환유동층 가스화 반응기 및 촉매를 이용한 유동층 가스화 반응기와 같은 여러 종류의 가스화 반응기 및 공정이 등이 연구, 개발되었다.

그 중에서, 내부순환유동층을 이용한 가스화 반응기 및 그를 이용한 가스화 공정은 남아프리카공화국 특허 제857,717호 상세히 개시되어 있다. 즉, 내부순환 유동층 가스화 반응기는 유동층 안에 드래프트관을 삽입함으로써 유동층을 두 부분으로 나누고, 각각 유동화 기체속도를 달리하여 주입함으로써 드래프트관안에서는 유동매체 물질이 위쪽으로, 바깥부분(애뉼러스)에서는 유동매체 물질이 아래쪽으로의 흐름을 갖게 함으로써 유동층 내에서 내부 순환을 가능하게 하였다.

종래의 이러한 내부순환유동층 가스화기를 첨부한 제1도에 따라 설명하면, 종래의 내부순환유동층 가스화기는 크게 내부순환 흐름을 유도하기 위한 드래프트관(11), 드래프트관으로의 공기 또는 산소 주입부(24), 애뉼러스 부분으로의 수증기 주입부(14) 및 드래프트관과 애뉼러스 부분의 기체를 분리하기 위한 후드(22)로 구성되어 있다.

그러나, 종래의 내부순환유동층 가스화 반응기는 고체 순환의 원활함을 유도하기 위해 드래프트관과 반응기 밑부분의 반응기체 주입부를 서로 멀리 분리시켰는데, 이로 인하여 드래프트관으로 주입되는 공기 또는 산소의 일부가 애뉼러스 부분으로 유입됨에 따라, 가스화 생성가스의 발열량이 저하되는 단점을 가지고 있었다. 또한, 종래의 내부순환유동층 가스화 반응기는 수증기의 주입이 반응기 밑부분에서부터 주입되는 것이 아니라, 어느 정도 윗부분에서 주입되고 있어 주입하단부에서는 고체 입자의 원활한 움직임이 제약을 받게 되는 단점을 지니고 있어, 산업적 규모로 이용되기에는 한계가 있었다.

따라서, 전술한 관련기술의 문제점을 해결하기 위해서는 내부순환특성이 개선된 가스화기의 개발이 필연적으로 요구되었다.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 구멍이 하단에 형성된 드래프트관을 내부순환유동층의 내부에서 반응기체 주입분산판과 밀착설치함으로써, 반응기체인 공기 또는 산소의 애뉼러스 부분으로의 흐름을 차단하여 높은 발열량의 가스를 생성하며, 동시에 경사진 수증기 주입분산판을 반응기 하단에 설치함으로써, 유동층 입자의 순환특성을 유지하면서 애뉼러스 부분의 고체입자 움직임이 원활함을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

결국, 본 발명의 목적은 반응가스인 공기 또는 산소 및 수증기의 흐름이 개선된 내부순환유동층 가스화기를 제공하는 것이다.

제1도는 종래의 내부순환유동층 가스화기를 모식적으로 나타낸 개략도이다.

제2도는 본 발명의 내부순환유동층 가스화기를 모식적으로 나타낸 개략도이다.

제3도는 본 발명의 내부순환유동층 가스화기와 종래의 내부순환유동층 가스화기의 고체순환 속도를 비교하여 나타낸 그래프이다.

제4도는 본 발명의 내부순환유동층 가스화기, 일반적인 유동층 가스화기 및 종래의 내부순환유동층 가스화기의 생성가스 발열량을 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 내부순환유동층 가스화기 11, 12 : 드래프트관

14 : 수증기 주입부 15 : 수증기 주입분산판

22 : 생성가스 분리후드 24 : 공기 또는 산소 주입부

25 : 공기 또는 산소 주입분산판 26 : 층물질

30 : 수증기 발생기 40 : 공기 또는 산소 발생기

50 : 고체시료 투입기

이하, 본 발명의 내부순환유동층 가스화기를 첨부한 제2도에 따라 상세히 설명하고자 한다. 제2도에서 보듯이, 본 발명의 내부순환유동층 가스화기(10)는 드래프트관(12), 수증기 주입분산판(15), 공기 또는 산소 주입분산판(25) 및 생성기체 분리기인 후드(22)를 구비한 내부순환유동층 가스화기에 있어서, 내부순환유동층의 반응기체 흐름특성을 향상시키기 위한 하단 천공된 드래프트관(12) 및 고체입자의 원활한 움직임을 제공하기 위한 경사진 수증기 주입분산판(15)을 포함한다.

상기에서, 하단 천공된 드래프트관은 공기 또는 산소의 애뉼러스 부분으로의 흐름을 차단하기 위해 반응기체 주입분산판과 밀착 설치하며, 그에 천공된 구멍은 직경이 드래프트관 직경의 15 내지 40% 정도에 해당하는 크기로서, 4개 내지 8개 정도인 것이 바람직하다. 또한, 경사진 수증기 주입분산판은 반응기 하단에 밑면에 대하여 45 내지 60°경사지도록 설치하는 것이 바람직하다.

상술한 분산판 형태를 사용함으로써 드래프트관으로 주입되는 공기 또는 산소의 애뉼러스로의 흐름을 차단하는 효과를 나타내고, 또한 수증기의 주입라인이 애뉼러스 부분에 필요하지 않으므로 고체순환에 방해를 주지 않으며 동시에 장치가 간단하게 된다.

본 반응기를 가스화 반응에 적용할 경우, 드래프트관으로는 기포층이나 슬래깅층이 형성되는 유속으로 공기 또는 산소를 주입하고, 애뉼러스 부분으로는 최소 유동화 속도 부근의 유속으로 수증기를 주입하여, 이동층이 형성되어 내부순환을 일으키도록 한다. 또한, 드래프트관에서는 발열반응인 연소 반응이 일어나 애뉼러스 부분에서의 흡열반응인 수증기 가스화 반응의 소모열을 공급함으로써, 가스화 반응의 필요열을 공급한다. 가스화 생성물은 애뉼러스 부분의 후두로 분리되며, 이러한 생성가스 분리장치는 드래프트관에서의 연소반응 생성물과의 분리를 도모함으로써, 가스화 생성가스의 질을 향상시켜 증열량 가스를 수득케 한다. 생성가스 분리후드는 드래프트관 혹은 애뉼러스 부분의 상단에 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명 가스화기의 사용에 따른 효과를 설명한다.

본 발명에 의한 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화기의 고체 순환속도와 반응가스의 드래프트관 및 애뉼러스로의 흐름 정도를 비교하기 위하여, 300 마이크로 입자크기의 모래를 층물질로 사용하여 고체 순환속도를 측정하였으며(참조 : 제3도), 반응기체로 사용된 공기중에 일정농도의 이산화탄소를 혼합하여 그 반응기체가 드래프트관 및 애뉼러스로 유입되는 정도를 이산화탄소의 농도를 측정함으로써 조사하였다(참조 : 제4도)

제3도에서 보듯이, 본 발명의 내부순환유동층 가스화기에서는 적절한 조업조건의 조절로 종래의 내부순환유동층 가스화기와 동일한 고체 순환속도를 얻을 수 있었다. 이때, 드래프트관으로 주입되는 반응기체의 애뉼러스의 흐름은 종래의 6내지 11%정도에서 1%정도로 감소하는 효과를 나타내었다. 이러한 현상을 석탄 가스화 반응에 직접 적용하여 확인한 결과, 제4도에서 보듯이 동일한 실험조건에서 본 발명의 내부순환유동층 가스화기는 일반적인 유동층 가스화기 또는 드래프트관 형태를 갖는 종래의 내부순환유동층 가스화기(참조 : 남아프리카공화국 특허 제 857,717 호)보다 생성가스의 발열량이 월등히 높음을 알 수 있었다.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명의 내부순환유동층 가스화기는 반응기체 주입분산판과 밀착된 하단 천공의 드래프트관 및 반응기 하단에 설치된 경사진 수증기 주입분산판을 도입함으로써, 유동층 입자의 순환특성을 유지하면서, 애뉼러스 부분의 반응기체의 흐름을 향상시켜 높은 발열량의 가스를 생성케 한다.

Claims (4)

  1. 드래프트관, 수증기 주입분산판, 공기 또는 산소 주입분산판 및 생성기체 분리기인 후드를 구비한 내부순환유동층 가스화기에 있어서, 내부순환유등층의 반응기체 흐름특성을 향상시키기 위한 하단 천공된 드래프트관 및 고체입자의 원활한 움직임을 제공하기 위한 경사진 수증기 주입 분산판을 포함하는 내부순환유동층 가스화기.
  2. 제1항에 있어서, 하단 천공된 드래프트관은 공기 또는 산소 주입분산판과 밀착 설치되는 것을 특징으로 하는 내부순환유동층 가스화기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 드래프트관에 천공된 구멍은 직경이 드래프트관 직경의 15 내지 40%에 해당하는 크기로서, 4개 내지 8개인 것을 특징으로 하는 내부순환유동층 가스화기.
  4. 제1항에 있어서, 경사진 수증기 주입분산판은 가스화기 하단에 밑면에 대하여 45내지 60°경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 내부순환유동층 가스화기.
KR1019960061208A 1996-12-03 1996-12-03 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기 KR100208654B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960061208A KR100208654B1 (ko) 1996-12-03 1996-12-03 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960061208A KR100208654B1 (ko) 1996-12-03 1996-12-03 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980043364A KR19980043364A (ko) 1998-09-05
KR100208654B1 true KR100208654B1 (ko) 1999-07-15

Family

ID=19485503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960061208A KR100208654B1 (ko) 1996-12-03 1996-12-03 하단 천공된 드래프트관을 갖는 내부순환유동층 가스화 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100208654B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102773048A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 波利玛利欧洲股份公司 生产环己酮肟的氨肟化反应器
KR101602219B1 (ko) 2014-11-19 2016-03-10 한국에너지기술연구원 중열량 합성가스 및 실리카 동시 생산을 위한 바이오매스 유동층 가스화 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102574937B (zh) 2010-04-30 2014-08-13 大林产业株式会社 α-烯烃的气相聚合
KR100981612B1 (ko) * 2010-04-30 2010-09-10 대림산업 주식회사 내부순환 유동층 중합반응기 및 이를 이용한 폴리올레핀의 중합 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102773048A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 波利玛利欧洲股份公司 生产环己酮肟的氨肟化反应器
KR101602219B1 (ko) 2014-11-19 2016-03-10 한국에너지기술연구원 중열량 합성가스 및 실리카 동시 생산을 위한 바이오매스 유동층 가스화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980043364A (ko) 1998-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3544291A (en) Coal gasification process
US3306236A (en) Burner for waste materials and method of burning waste materials
US5064444A (en) Process for the allothermic gasification of coal
AU2006255456B2 (en) Apparatus and process for the pyrolysis of agricultural biomass
CN1944593B (zh) 用于高功率飞流气化器的方法和设备
CN1255515C (zh) 多面体气化器
EP1278813B1 (en) A method and a system for decomposition of moist fuel or other carbonaceous materials
US4397656A (en) Process for the combined coking and gasification of coal
EP0061326B1 (en) Apparatus for converting a fuel into combustible gas
US4828581A (en) Low inlet gas velocity high throughput biomass gasifier
AU754147B2 (en) Method and device for producing combustible gas, synthesis gas and reducing gas from solid fuels
CA2429512C (en) Small scale high throughput biomass gasification system and method
CA1057584A (en) Process for burning carbonaceous material
EP0550401A1 (en) Processes and apparatus for endothermic reactions
US9890341B2 (en) Gasification reactor and process for entrained-flow gasification
EP0127878A2 (en) Method of cooling hot synthesis gas and synthesis gas cooler
US7229483B2 (en) Generation of an ultra-superheated steam composition and gasification therewith
AU2002220288B2 (en) Process and gas generator for generating fuel gas
EP0013590B1 (en) Method of converting liquid and/or solid fuel to a substantially inerts-free gas
FI85909C (fi) Anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.
SU959632A3 (ru) Способ газификации твердого топлива с различной величиной зерен и устройство дл его осуществлени
EP0027280A1 (en) Process and apparatus for the conversion of agglomerating hydrocarbonaceous solid material to a more valuable gaseous product
US3847563A (en) Multi-stage fluidized bed coal gasification apparatus and process
US4002438A (en) Organic conversion system
US6534689B1 (en) Process for the conversion of waste plastics to produce hydrocarbon oils

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100401

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee