KR100209989B1 - 천연가스형 수소발생장치 - Google Patents

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한재성
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Abstract

본 발명은 천연가스형 수소발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가스 및 물을 원료로 하여 고순도 수소를 자체에서 천연가스로부터 직접 생산하여 사용할 수 있도록 한 천연가스형 수소발생장치에 관한 것으로, 그 구성은 탈황장치와 리포머와 CO전환기와 피.에스.에이를 구비하는 천연가스형 수소발생장치에 있어서, 리포머(100)로부터 배출되는 고온의 연소가스를 탈황장치(200)에 공급하여 탈황장치(200)를 직접 예열시키기 위해 리포머(100)와 탈황장치(200)를 연통되게 연결시키는 파이프라인(26)과; 상기 리포머(100)에 공기를 공급하기 위한 파이프라인(23)상에 설치되어 리포머(100)로 공급되는 공기의 량을 조절하기 위한 밸브수단(302)과; 상기 밸브수단(302)을 사이에 두고 양단부가 각각 상기 파이프라인(23)과 연통되게 연결된 파이프라인(25)과 상기 파이프라인(25)과 리포머(100)로 부터 생산되어 배출되는 생산가스를 CO전환기(6)에 공급하기 위한 파이프라인(25)을 열교환시켜 고온의 생성가스를 냉각시키기 위한 열교환기(300)와; 상기 파이프라인(25)의 소정위치에 장착되 파이프라인(25)에 공급되는 공기량을 조절하기 위한 밸브수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천연가스형 수소발생장치
본 발명은 천연가스형 수소발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가스 및 물을 원료로 하여 고순도 수소를 외부의 공급없이 천연가스로부터 자체적으로 직접 생산하여 사용할 수 있도록 한 천연가스형 수소발생장치에 관한 것이다. 일반적으로, 천연가스로부터 수소를 생산하는 방식은 수증기개질법(Steam Reforming)과 부분산화법(Partial Oxidation)과 오토더머개질법(Autothermal Reforming) 등이 있다.
상기와 같은 종래의 수소생산방식중 상기 부분산화법과 오토더머개질법는 별도의 산소를 공급해야 하는 제약조건 등으로 인하여 경제성면에서 상기 수증기개질법에 비하여 뒤떨어지므로 수증기개질법이 널리 사용되고 있다.
따라서, 본 명세서에서는 수증기개질법을 이용한 수소발생장치에 한정하여 서술된다는 것을 양지하기 바란다.
상기 종래의 수증기개질공정은 탄화수소와 과열수증기를 반응시키는 개질부문과 개질생성가스로부터 수소를 회수하는 정제회수 부분으로 구분되며, 탄화수소의 원료로는 천연가스, 프로판, 부탄 또는 나프타 등을 사용하고 있으며, 천연가스를 원료로 사용하는 수증기개질법을 구체적으로 살펴보면, 천연가스의 주성분은 메탄이며 천연가스 수증기개질반응은 다음과 같다.
상기 (1)의 반응은 천연가스가 수증기와 개질촉매(보통 닉켈계 촉매)반응하여 수소 및 일산화탄소가 발생되는 반응이다. 이 반응은 강한 흡열반응으로 외부로부터 열공급을 받아야 하며 반응압력은 상압~20기압, 반응온도 500~1,000℃정도를 유지한다. 또한 역반응인 메탄반응 및 촉매상에서의 코크형성 억제를 위하여 수증기를 과량으로 공급하게 되는데 천연가스의 경우 수증기/탄화수소의 몰(Mole)비는 3~3.5정도를 유지한다.
통상적으로 대형 수소플랜트의 리포머는 대형 노(爐)내에 다수의 촉매튜브를 설치하여 상기 반응을 수행하는데 운전온도가 900~1,000℃정도되는 고온에도 불구하고 열효율이 60~70%정도로 낮은 편이다.
한편, 반응(1)과 더불어 일산화탄소가 수소로 전환하는 반응이 일어나는데 그 반응은 다음과 같다.
상기 반응(2)는 워터가스전환반응(Water Gas Shift Reaction)으로 불리는데 반응온도가 낮을수록 일산화탄소의 전환율이 높게되며, 반응압력은 상압~20기압, 반응온도는 180~300℃정도를 유지한다. 특히 리포머는 고온으로 운전되므로 리포머의 출구에서의 일산화탄소의 농도가 상당히 높게 되는데 일반적으로 리포머의 후단에 열교환기를 설치하여 가스의 온도를 낮추고 전환반응기(보통 Cu계 촉매가 충진됨)를 통과하여 일산화탄소의 농도를 낮추면서 수소의 수율을 높히게 된다.
또한, 천연가스중에는 누설감지 목적으로 황화합물의 부취제가 미량 포함되어 있는데 이 황성분은 리포머촉매를 피독시켜 성능을 저하시키므로 반드시 탈황장치를 통하여 전처리하여야 한다. 이를 위하여 수첨탈황촉매 및 황화수소(H2S) 흡수촉매가 충진된 탈황반응기가 리포머의 전단에 설치되는데 통상적으로 150~350℃의 반응온도를 유지한다.
상기와 같은 탈황반응기의 운전조건도달이 전체시스템의 스타트-업(Start-up)시간을 주로 좌우하게 되는데 탈황반응기를 전기히터로 예열하거나 질소를 흘리면서 공정의 열을 열교환하여 간접적으로 예열하였으며, 원료인 물을 수증기로 전환시키기 위하여 가스보일러를 별도로 설치하였으며 탈황반응기를 예열하기 위하여 반응기내에 전기히터를 설치하였다.
그러나, 상기와 같은 공정 및 구조를 갖는 종래의 천연가스형 수소발생장치는 탈황반응기를 예열하기 위해 전기히터를 사용하므로서 히터코일 주변에 국부적으로 고온이 발생하여 탈황촉매에 악영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라 전기소모량이 과다하여 유지비용이 비쌀 뿐만 아니라 수증기를 발생시키기 위해 별도의 가스보일러를 설치하여야 하므로 설비가 과대해짐은 물론 탈황반응기내에 전기히터를 설치하기가 까다로워 조립생산성이 현저히 저하되며, 리포머에서 배출되는 고온의 수소포함 생산가스가 전환반응기에 도달할 때까지 열회수 및 활용이 되지 않아 전체 열효율이 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다.
제1도는 본 발명에 의한 수소발생장치의 공정개통도.
제2도는 본 발명에 따른 리포머의 일 실시예의 구조를 도시하는 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 리포머의 다른 실시예의 구조를 도시하는 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 탈황장치의 구조를 도시하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 리포머 101 : 케이싱
102 : 개질관 103 : 개질관분리판
104 : 연소관 105 : 수증기 발생코일
106, 107, 150 : 연소촉매 108 : 천연가스연료주입구
109 : 연료분사관 110 : 리포머촉매
200 : 탈황장치 201 : 케이싱
202 : 핀드 튜브 203 : 수첨탈황촉매
204 : 황화수소흡수촉매 300 : 열교환기
301, 302 : 밸브수단
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 수증기개질방식을 이용한 수소발생장치에 있어서, 장치의 설비부품점수를 대폭 삭제하여 콤팩트화하므로서 제작단가를 현저히 절감하고 설치공간을 최소화시키므로서 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 탈황반응기내에 전기히터를 제거하므로서 조립생산성을 향상시킴은 물론 시스템의 스타트-업시간을 단축하고 열효율을 극대화할 수 있는 천연가스형 수소발생장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 탈황장치와 리포머와 CO전환기와 피.에스.에이를 구비하는 천연가스형 수소발생장치에 있어서, 리포머로부터 배출되는 고온의 연소가스를 탈황장치에 공급하여 탈황장치를 직접 예열시키기 위해 리포머와 탈황장치를 연통되게 연결시키는 파이프라인과; 상기 리포머에 공기를 공급하기 위한 파이프라인상에 설치되어 리포머로 공급되는 공기의 량을 조절하기 위한 밸브수단과; 상기 밸브수단을 사이에 두고 양단부가 각각 상기 파이프라인과 연동되게 연결되는 파이프라인과 상기 파이프라인과 리포머로부터 생산되어 배출되는 생산가스를 CO전환기에 공급하기 위한 파이프라인을 열교환시켜 고온의 생상가스를 냉각시키기 위한 열교환기와; 상기 파이프라인의 소정위치에 장착되어 파이프라인에 공급되는 공기량을 조절하기 위한 밸브수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 천연가스형 수소발생장치의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 의한 천연가스형 수소발생장치의 공정개통도이며, 제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 리포머의 제1 및 제2 실시예의 구조를 도시하는 단면도이고, 제4도는 본 발명에 따른 탈황장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
제1도 내지 제4도를 참조하면, 본 발명에 따른 천연가스형 수소발생장치는 리포머(100)와 탈황장치(200)를 갖고, 열교환기(300)와 복수의 에어밸브(301, 302)를 추가적으로 포함한다.
제1도는 본 발명에 따른 천연가스형 수소발생장치의 계통도를 도시하고 있다. 이에 따르면, 급수탱크(1) 파이프라인(2)에 의해 열교환기(4)를 거쳐 리포머(100)의 물공급구(105a)와 연통되게 연결되고, 급수탱크(1)내에 저장되어 있는 물은 펌프(2)에 의해 승압되어 상기 파이프라인(2)을 통하여 리포머(100)에 공급된다.
상기 리포머(100)의 생산가스출구(101c)는 리포머(100)에서 생산되는 고온의 생산가스가 CO전환기(6)로 공급되도록 파이프라인(5)에 의해 열교환기(300)를 거쳐 CO전환기(6)의 입구와 연통되게 연결된다.
상기 CO전환기(6)의 출구는 파이프라인(7)에 의해 열교환기(8)를 거쳐 분리기(9)와 연통되게 연결된다.
상기 파이프라인(7)은 상기 열교환기(8)를 거치면서 찬물이 공급되는 파이프라인(10)과 열교환하여 파이프라인(7)을 통과하여 분리기(9)로 보내지는 생산가스를 상온으로 냉각시킨다.
상기 분리기(9)에서는 생산가스와 함께 공급된 미반응 물이 분리되어 배수된 후 생산가스중 미량은 탈황반응용 수소공급을 위해 파이프라인(11)을 통하여 압축기(12)의 입구측에 공급되고 나머지 대부분의 생산가스는 파이프라인(13)을 통하여 PSA장치(14)에 공급되어 PSA장치(14)에 의하여 고순도 수소로 정제된다.
상기 PSA장치(14)에서는 수소를 제외한 CO, CO2, CH4, H2O를 흡착제거하기 위한 분자체(Molecular Sieve)가 충진되어 있으며, 2기압운전, 진공재생 단계가 베드(Bed)별로 번갈아 진행되면서 고순도수소가 연속적으로 생산되며, 진공재생시 발생되는 오프 가스(Off Gas)는 파이프라인(15)을 통과하여 진공펌프(16)에 의해 탱크에 저장되며 상기 리포머(100)의 연료로 사용되고, PSA장치(14)에서 생산된 고순도 수소는 파이프라인(17)을 통해 압축기(18)에 의하여 승압되어 생산가스탱크(19)에 저장된다.
또한, 천연가스는 파이프라인(20)에 통해 압축기(12)에 의하여 승압된 후 천연가스탱크(21)에 저장되며, 상기 천연가스탱크(21)는 파이프라인(22)에 의해 탈황장치(200)와 연결된다.
상기 리포머(100)에 주입되는 공기는 파이프라인(23)를 통하여 히터(24)를 거쳐 예열된 후 리포머(100)의 에어입구(101d)를 통해 공급되며, 상기 파이프라인(22)으로부터 분기된 천연가스연료파이프(108)는 상기 에어입구(101d)와 연통되게 연결되어 리포머(100)에 공기혼합연료가 공급도록 구성되어 있다.
상기 파이프라인(23)의 소정위치에는 밸브수단(302)가 장착되어 히터(24)로 공급되는 공기량을 조절할 수 있도록 되며, 상기 파이프라인(23)에는 상기 히터(24)와 밸브수단(302) 사이 즉 파이프라인(23)의 좌측 소정위치에 일단부가 분기되어 연통되게 연결되고 상기 열교환기(300)를 거쳐 밸브수단(302) 우측의 파이프라인(23) 소정위치에 연통되게 연결되는 파이프라인(25)가 형상되며, 상기 파이프라인(25)의 열교환기(300)와 파이프라인(23) 사이에는 밸브수단(301)이 장착되어 상기 열교환기(300)에서 파이프라인(5)을 통과하는 리포머(100)에서 생산된 고온의 생산가스와 열교환하는 공기량을 조절하도록 구성된다.
상기 탈황장치(200)는 상기 리포머(100)에서 발생되는 고온의 연소열이 파이프라인(26)을 통하여 탈황장치(200)로 공급되므로서 예열된다.
상기 파이프라인(26)은 일단부의 상기 탈황장치(200)에 연통되게 연결되고 타단부는 상기 열교환기(4)를 거쳐 파이프라인(3)을 따라 리포머(100)로 공급되는 물과 열교환하여 공급되는 물을 예열시키고 상기 리포머(100)의 연소가스출구(101b)에 연통되게 연결된다. 상기 탈황장치(200)에 의해 황이 제거된 연료는 상기 리포머(100)에 파이프라인(27)에 의해 공급된다.
상기 파이프라인(27)는 일단부가 상기 탈황장치(200)의 출구와 연통되게 연결되고 타단부는 리포머(100)의 천연가스원료주입구(101a)와 연통되게 연결된다.
제2도는 본 발명에 따른 리포머의 제1 실시예의 구조를 도시하는 단면도로서 상기 리포머(100)는 개략적으로 케이싱(101)과, 개질관(102)과, 개질관분리판(103)과 연소관(104)과 수증기생산용코일(105)을 구비한다.
상기 케이싱(101)은 내부에 중공을 갖고 소정직경 및 길이를 갖도록 형성되며, 상면부, 측면부 및 하면부에 천연가스원료주입구(101a)와, 연소가스출구(101b)와, 생산가스출구(101c), 에어입구(101d)를 갖으며, 단열재(101f)에 의해 단열처리된다.
상기 천연가스원료주입구(101a)는 상기 케이싱(101)의 상면 중앙부에 내부중공과 연통되어 상방으로 연장형성되고, 상기 연소가스출구(101b)와 생산가스출구(101c)는 외주면 상부 소정위치에 내부중공과 연통되어 외향으로 연장형성된다.
상기 에어입구(101d)는 상기 케이싱(101)의 하면부 중앙부에 하방으로 연장 형성된다.
상기 케이싱(101)의 내부 중공에는 상기 개질관(102)과, 개질관분리판(103)과 연소실(104)과 수증기생산용코일(105)이 각각 고정설치된다.
상기 연소관(104)은 소정직경과 길이를 갖는 원통형상으로서 하단부가 케이싱(101)의 내부중공의 바닥면에 밀착되어 수직으로 고정설치되며, 상기 케이싱(101)의 에어입구(101d)는 상기 연소관(104)과 연통되게 형성되며, 연소관(104)의 상, 하부에는 연소촉매(106, 107)가 각각 소정설치된다.
상기 연소촉매(106, 107)는 원통구조를 갖으며, 파라미움(Palladium) 및 귀금속을 첨가시켜 제작한 촉매를 사용한다.
상기 케이싱(101)의 에어입구(101d) 소정위치에는 천연가스연료파이프(108)이 연통되게 연결되고, 상기 천연가스연료파이프(108)의 소정위치에는 연소분사관(109)이 분지되어 상기 케이싱(101)의 하면을 관통하여 상기 연소관(104)내측 공간의 중앙부에 소정길이를 갖고 수직으로 고정설치되고 상단부측 외주면에 다수개의 분사공(109a)가 관통형성되며, 하단부에는 밸브(109b)가 장착된다.
상기 개질관(102)은 단면이 역 모자형상을 갖으며 하방 돌출부에 상기 연소관(104)에 소정간격을 갖고 소정직경과 길이를 갖고 상방으로 요부지게 절곡형성되는 요부(102a)를 갖고 상단부는 상기 케이싱(101)의 내부중공의 하부 내주면을 따라 밀봉되게 접합되어 케이싱(101)의 내부중공을 분할하고, 하면부는 케이싱(101)의 내부중공 바닥면과 소정간격져서 연소가스의 흐름통로를 형성시킨다.
상기 개질관분리판(103)은 소정직경과 길이를 갖는 원통형상으로서 상단부가 깔대기형상으로 소정각도를 갖고 외향으로 절곡형성되어 상기 케이싱(101)의 내부중공의 상단부측 내주면을 따라 밍보오디게 접합되고, 하단부는 개질관(102)의 바닥면과 고정간격져서 개질관(102)의 내부공간을 구획하도록 고정설치된다.
상기 수증기생산용코일(105)은 소정직경을 갖는 관형상을 갖고 상기 개질관(102)의 외주면에 나선형으로 밀착되게 권취되며, 일단부는 상기 케이싱(101)의 외주면 소정위치에 외부로 관통되어 연장되는 물공급구(105a)이며, 타단부는 상기 케이싱(101)의 외주면 소정위치에 외부로 관통되어 연장되어 수증기출구(105b)이다.
상기 수증기출구(105b)는 상기 케이싱(101)의 천연가스원료주입구(101a)와 연통되게 연결된다.
상기 개질관(102)과 개질관분리판(103) 사이의 내측공간에는 리포머촉매(110)가 충진되며, 리포머촉매(110)는 니켈(Nickel)계 촉매를 사용한다.
제3도는 본 발명에 따른 리포머의 제1 실시예의 구조를 도시하는 단면도이다. 이에 따르면, 전체적인 구조는 상기 리포머(100)의 제1 실시예와 동일하며, 단지 연소관(104)에 설치되는 연소촉매(150)가 다르다는 것과 상기 연소촉매(150)의 특성에 의해 연료분사관이 제거된 것이다.
상기 연소촉매(150)는 금속제의 원통형구조물에 파라디움계 금속을 입힌 연소촉매(150b)와 수 매의 원형 와이어 망(Wire Mesh)에 파라디움 등을 입힌 연소촉매(150a)로 구성되어 상기 연소관(104)의 하부에 고정설치되며, 연료와 에어의 혼합물이 연소촉매(150b)와 연소관(104) 사이의 좁은 공간을 통과하면서 약 40%의 일차연소가 일어나고, 나머지 미연소연료는 연소촉매(150a)통과하면서 완전연소되도록 구성된다.
제4도는 본 발명에 따른 탈황장치(200)의 구조를 도시하는 단면도이다. 이에 따른 본 발명에 따른 탈황장치(200)는 개략적으로 케이싱(201)과 다수개의 핀드 튜브(202)로 구성된다.
상기 케이싱(201)은 내부에 중공을 갖는 상하면이 대향되는 돔형상을 갖는 통형상으로서 상면에 천연가스입구(201a)가 상기 내부중공과 연통되게 형성되고 하면에는 천연가스출구(201b)가 상기 내부중공과 연통되게 형성되며, 외주면 소정위치에 각각 내부중공과 연통되게 형성되는 연소가스출구(201c) 및 연소가스입구(201d)를 일체로 갖으며, 내부중공에는 다수개의 상기 핀드 튜브(202)가 수직으로 고정설치된다.
상기 핀드 튜브(202)는 내부하부에 황화수소(H2S)흡수촉매(204)가 충진되고, 상기 황화수소흡수촉매(204)의 상측에는 수첨탈황촉매(203)가 충진된다.
상기 탈황장치(200)의 천연가스입구(201a)는 파이프라인(22)에 의해 천연가스저장탱크(21)에 연통되게 연결되어 천연가스를 공급받는다.
상기 천연가스출구(201b)는 파이프라인(27)에 의해 상기 리포머(100)의 천연가스원료주입구(101a)와 연통되게 연결되어 탈황처리된 천연가스를 리포머(100)에 공급한다.
상기 연소가스입구(201d)는 상기 파이프라인(26)에 의해 상기 리포머(100)의 연소가스출구(101b)와 연통되게 연결되어 상기 리포머(100)로부터 배출되는 고온의 연소가스를 공급받아 예열되고, 상기 연소가스입구(201c)을 통하여 중공내에 유입된 연소가스를 배출하도록 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 천연가스형 수소발생장치는 에어공급용 파이프라인(23)상에 히터(24)로 공급되는 공기량을 조절하기 위한 밸브수단(302)설치하고, 상기 밸브수단(302)을 사이에 두고 양단부가 상기 파이프라인(23)과 연통되게 연결되고 소정위치에 공기량 조절을 위한 밸브수단(301)이 설치된 파이프라인(25)을 형성시키고, 상기 파이프라인(25)과 파이프라인(5)을 열교환시켜 리포머(100)에서 생산된 고온의 생산가스를 냉각시키기 위한 열교환기(300)을 추가하고, 상기와 같은 구조를 갖는 리포머(100)와 탈황장치(200)의 연소가스출구(101b)와 연소가스입구(201d)를 상기 파이프라인(26)에 의해 연통되게 연결시켜 탈황장치(200)를 예열하기 위한 별도의 보일러설비나 전기히터를 설치하지 않고 리포머(100)로부터 발생되는 고온의 연소가스로 탈황장치(200)를 전체적으로 균일하게 직접 예열시키므로서 전체 스타트-업 시간을 단축시키고, CO전환기(6)의 초기 운전 도달시간을 단축시켜 최적온도조건의 유지 및 열효율을 현저히 향상시킬 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 천연가스형 수소발생장치는 리포머(100) 및 탈황장치(200)의 구조를 변경하고 상호 연통되게 연결시켜 리포머(100)의 작동시 발생되는 고온의 연소가스를 상기 탈황장치(200)에 공급하여 직접예열되도록 하여 전체적인 스타트-업 시간을 단축시키고, 에어공급용 파이프라인(23)상에 공기량조절용 밸브수단(302)과 파이프라인(25)과 상기 파이프라인(25)상에 설치되어 공기량을 조절하기 위한 밸브수단(302)과 상기 파이프라인(25)과 파이프라인(5)을 열교환시켜 리포머(100)로부터 생산되어 배출되는 생산가스를 냉각시키기 위한 열교환기(300)를 추가적으로 구비시키므로서 상기 CO전환기(6)의 초기 운전도달시간을 단축시키고 최적온도조건 유지 및 열효율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기와 같은 구조 및 상호작용에 의해 별도의 탈황장치의 예열설비가 삭제되므로서 제작단가는 물론 설치 및 유지관리비가 매우 저렴하고, 수소발생장치를 소형화시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (11)

  1. 탈황장치와 리포머와 CO전환기와 피.에스.에이를 구비하는 천연가스형 수소발생장치에 있어서, 리포머(100)로부터 배출되고 고온의 연소가스를 탈황장치(200)에 공급하여 탈황장치(200)를 직접 예열시키기 위해 리포머(100)와탈황장치(200)를 연통되게 연결시키는 파이프라인(26)과; 상기 리포머(100)에 공기를 공급하기 위한 파이프라인(23)상에 설치되어 리포머(100)로 공급되는 공기의 량을 조절하기 위한 밸브수단(302)과; 상기 밸브수단(302)을 사이에 두고 양단부가 각각 상기 파이프라인(23)과 연동되게 연결되는 파이프라인(25)과 상기 파이프라인(25)과 리포머(100)로부터 생산되어 배출되는 생산가스를 CO전환기(6)에 공급하기 위한 파이프라인(25)을 열교환시켜 고온의 생상가스를 냉각시키기 위한 열교환기(300)와; 상기 파이프라인(25)의 소정위치에 장착되어 파이프라인(25)에 공급되는 공기량을 조절하기 위한 밸브수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리포머(100)는 내부에 중공을 갖는 통형상의 케이싱(101)과; 상기 케이싱(101)의 공중의 종심방향으로 소정직경과 길이를 갖고 고정설치되는 연소관(104)과; 상기 연소관(104)과 소정간격져서 연소관(104)을 에워싸고 내측공간에 수직으로 고정설치되는 개질관(102)과; 상기 개질관(102)의 내측공간에 개질관(102)의 바닥면으로부터 소정간격지게 수직으로 고정설치되어 개질관(102)의 내부공간을 분리하는 개질관분리판(103)과; 상기 개질관(102)의 외주면에 코일형상으로 귄취되어 양단부가 상기 케이싱(101)를 관통하여 외부로 연장되는 수증기생산용 코일(105)과; 상기 케이싱(101)의 정부 중앙부에 케이싱(101)의 중공과 연통되게 연결되고 상기 수증기생산용코일(105)의 일단부와 연통되게 연결되는 천연가스원료주입구(101a)와; 상기 개질관(102)의 내측면과 상기 개질관분리판(103)의 내측면 사이에 충진되는 리포머촉매(110)와; 상기 연소관(104)의 내측 상하부 소정위치에 각각 고정설치되는 연소촉매와; 상기 케이싱(101)의 하면부 중앙부에 내부중공과 연통되게 하방으로 연장형성되어 히터(24)와 연결되는 에어주입구(101d)와; 상기 에어주입구(101d)의 소정위치에 연통되게 분지되는 천연가스연료주입구(108)와; 상기 케이싱(101)의 소정위치에 개질관(102)의 외측면과 케이싱(101)의 내측면 사이의 공간과 연통되게 연결형성되는 연소가스배출구(101b)와; 상기 케이싱(101)의 소정위치에 상기 개질관(102)의 내측공간과; 연통되게 연결형성되는 생산가스배출구(101c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탈황장치(200)는 내부에 중공을 갖고 정부 및 하부 소정위치에 각각 천연가스입구(201a) 및 천연가스출구(201b)가 각각 내부중공과 연통되게 연결형성되고 외주면 소정위치에 각각 연소가스주입(201d) 및 연소가스출구(201c)가 내부 중공과 연통되게 각각 연결형성되는 케이싱(201)과; 소정길이를 갖고 내측공간의 상부측으로부터 수첨탈황촉매층(203) 및 황화수소흡수촉매층(204)이 순차적으로 충진되고 상기 케이싱(201)의 내부중공에 수직으로 고정설치되는 다수개의 핀드 튜브(202)를 구비하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 파이프라인(26)은 일단부가 상기 탈황장치(200)의 연소가스입구(201d)와 연통되게 연결되고, 타단부가 상기 리포머(100)의 연소가스출구(101b)와 연통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 연소촉매는 소정직경 및 길이를 갖는 원통형상을 갖고 상기 연소관(104)의 내측 상부와 하부에 각각 소정설치되고 파라디움 및 귀금속을 첨가가해 제작되는 복수의 연소촉매(106, 107)를 사용하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 연소촉매는 소정직경과 길이를 갖는 원통형상을 파라니움계 금속으로 피복되어 상기 연소관(104)의 하부에 고정설치되는 촉매(150b)와, 수매이 원형와이어망으로 형성되어 파라니움으로 피복되어 상기 촉매(105b)의 상측에 고정설치되는 촉매(150a)로 구성되는 연소촉매(150)를 사용하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  7. 제2항에 있어서 상기 수증기생산용코일(105)은 일단부가 상기 케이싱(101)의 외주면 소정위치에 관통되어 외부로 연장되어 물입구(105a)를 형성하고, 타단부가 상기 케이싱(101)의 외주면 소정위치에 관통되어 외부로 연장되어 수증기출구(105b)를 형성하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  8. 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 수증기출구9105b)는 상기 천연가스원료주입구(101a)와 연통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 핀드 튜브(202)는 3개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  10. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 복수의 연소촉매(106, 107)를 사용하는 경우에 상기 천연가스연료주입구(108)는 소정위치에 연통되게 분기되어 상기 연소관(104)의 내측으로 소정높이를 갖고 수직으로 연장형성되고 상부 외주면에 다수개의 분사공(109a)이 관통형성되어 연소촉매에 연료를 분사하는 연료분사관(109)을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 연료분사관(109)은 소정위치에 연료공급의 단속 및 연료량 조절을 위한 밸브수단(109b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 천연가스형 수소발생장치.
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