KR100870756B1 - 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치 - Google Patents

두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100870756B1
KR100870756B1 KR1020070039406A KR20070039406A KR100870756B1 KR 100870756 B1 KR100870756 B1 KR 100870756B1 KR 1020070039406 A KR1020070039406 A KR 1020070039406A KR 20070039406 A KR20070039406 A KR 20070039406A KR 100870756 B1 KR100870756 B1 KR 100870756B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluidized bed
solid
bed reactor
gas
solids
Prior art date
Application number
KR1020070039406A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080095069A (ko
Inventor
유호정
진경태
이창근
선도원
배달희
박재현
조성호
이승용
박문희
전우철
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020070039406A priority Critical patent/KR100870756B1/ko
Publication of KR20080095069A publication Critical patent/KR20080095069A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100870756B1 publication Critical patent/KR100870756B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations

Abstract

본 발명은 두 개의 유동층 반응기 사이에서 고체분사노즐, 고체상승관, 및 고체재순환관을 포함한 고체이송순환 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체유입구멍을 갖는 고체분사노즐을 이용하여 고체를 분사시키고, 고체상승관과 고체재순환관을 통해 다른 반응기로 이송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
유동층 반응기, 고체분사노즐, 고체 상승관, 사이클론, 고체 재순환관

Description

두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SOLID CONVEYING AND CIRCULATION BETWEEN FLUIDIZED BEDS}
도 1은 종래기술에 따른 장치의 한 예에 대한 개략도
도 2는 본 발명의 구체 예에 따른 장치의 개략도
<도 1의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 제 1 유동층 반응기 2 : 제 2 유동층 반응기
3 : 고속유동층 4 : 제 1 루프실
5 : 제 2 루프실 6 : 제 1 유동층 반응기용 사이클론
7 : 제 2 유동층 반응기용 사이클론 8 : 고속유동층용 사이클론
9 : 제 1 유동층 반응기체 10: 제 2 유동층 반응기체
11: 고속유동층 수송기체 12a, 12b : 제 1 루프실 유동화 기체
13a, 13b : 제 2 루프실 유동화 기체
<도 2의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
21 : 제 1 유동층 반응기 22 : 제 2 유동층 반응기
23a, 23b : 고체 분사노즐 24a, 24b : 고체 상승관
25a, 25b : 사이클론 26a, 26b : 고체 재순환관
27 : 제 1 유동층 반응기체 28 : 제 1 유동층 반응기 고체분사용 기체
29 : 제 2 유동층 반응기체 30 : 제 2 유동층 반응기 고체분사용 기체
31: 23a, 23b의 고체유입구멍
본 발명은 두 개의 유동층 반응기 사이에서 고체분사노즐, 고체상승관, 및 고체재순환관을 포함한 고체이송순환 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체유입구멍을 갖는 고체분사노즐을 이용하여 고체를 분사시키고, 고체상승관과 고체재순환관을 통해 다른 반응기로 이송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
두 개의 유동층 반응기 사이에서 고체를 이송순환 하기위한 종래의 방법은 도 1과 같이 제 1 유동층 반응기(1), 제 2 유동층 반응기(2), 고속유동층(3), 제 1 루프실(4), 제 2 루프실(5), 제 1 유동층 반응기용 사이클론(6), 제 2 유동층 반응기용 사이클론(7), 고속유동층용 사이클론(8)으로 구성되어 있다. 제 1 유동층 반응기(1)에서 제 1 유동층 반응기체(9)에 의해 유동화된 고체는 중력에 의해 제 1 루프실(4)로 이송되며, 제 1 루프실 유동화기체(12a, 12b)에 의해 유동화된 고체는 중력에 의해 제 2 유동층 반응기(2)로 이송된다. 제 2 유동층 반응기체(10)에 의해 유동화된 고체는 다시 제 2 루프실(5)로 이송되며, 제 2 루프실 유동화 기체(13a, 13b)에 의해 유동화되고 중력에 의해 고속유동층(3)으로 이송된다. 고속유동층(3)에서는 고속유동층 수송기체(11)에 의해 고체가 상부로 분사되고 고속유동층 사이클론(8)에서 고체가 포집되어 다시 제 1 유동층 반응기(1)로 재순환 된다. 제 1 유동층 반응기(1)와 제 2 유동층 반응기(2)에서 비산된 고체는 제 1 유동층 반응기용 사이클론(6)과 제 2 유동층 반응기용 사이클론(7)에 의해 포집되어 각각의 반응기로 재순환된다.
종래의 방법에서 제 1 루프실(4)과 제 2 루프실(5)은 고체의 이송과 함께 고체역류 방지 및 두 반응기 사이의 고체혼합 방지를 위하여 사용하며 제 1 유동층 반응기체(9), 제 2 유동층 반응기체(10)와는 다른 종류의 기체를 사용하여야 한다.
상기된 바와 같이 기존의 고체 순환 방법은 반응에 필요한 두 개의 유동층 이외에 별도의 고속유동층이 필요하며, 두 개의 루프실을 사용하였기 때문에 공정이 복잡하고 공정의 부피가 크다. 또한 두 개의 루프실을 이용하므로 루프실에 별도의 고체가 채워져야 하기 때문에 고가의 촉매 또는 흡수제 입자를 이용하는 공정에서는 추가적인 촉매비용이 소요되며, 고속유동층과 루프실을 작동하기 위한 유체가 추가적으로 필요하고 두 반응기 사이의 기체누설 방지를 위해서는 반응기체가 아닌 고가의 불활성 기체 또는 수증기(스팀)를 이용하기 때문에 운전비용이 높다. 또한 두 개의 루프실을 작동하기 위한 기체의 유속을 조절하여야 하기 때문에 별도 의 유량계가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 별도의 루프실과 고속유동층 없이 두 개의 유동층 반응기 사이에서 고체순환이 가능하고, 고체순환속도를 쉽게 조절할 수 있으며, 기체누설을 감소시키고, 전체 공정을 단순화하면서 공정 부피를 감소시키고, 고속유동층과 루프실을 작동하기 위한 기체 및 유량조절장치가 필요하지 않으면서 고속유동층이 이용되던 종래기술에 비해 기체의 체류시간을 증대시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하고 있다.
상기의 문제점을 해소하기 위해서 안출된 본 발명은, 제 1 유동층 반응기(21), 제 2 유동층 반응기(22), 고체분사노즐(23a, 23b), 고체 상승관(24a, 24b), 사이클론(25a, 25b), 및 고체 재순환관(26a, 26b)으로 구성된다. 고체 분사노즐에는 고체유입구멍(31)이 뚫려있다.
본 발명은 이산화탄소 흡수 및 재생공정, 매체 순환식 가스연소기(chemical-looping combustor)의 산화-환원 공정, 흡수증진 천연가스 수증기개질(Sorption enhanced steam methane reforming of natural gas), 또는 매체 순환식 수소생산(chemical-looping hydrogen generation) 공정을 포함하는 2탑 이상의 유동층 공정에 적용되는 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유 동층 반응기로 유동층 반응기 내부의 고체를 순환시키는 방법으로서, 유동층 반응기(21, 22)의 수직 축과 평행하게 유동층 반응기를 관통하여 고체 상승관까지 연장되며 유동층 반응기 내의 위치에 고체 입자 유입구가 있는 고체분사노즐(23a, 23b)을 통해서, 고체분사노즐내로 주입된 고체분사용 기체(28, 30)에 의해 유동층 반응기내의 고체를 고체 상승관(24a, 24b)으로 수송하는 단계; 고체 상승관(24a,24b)으로부터의 고체와 고체분사용 기체를 사이클론에서 분리하는 단계; 및 사이클론에서 분리된 고체를 고체 재순환관(26a, 26b)을 통해서 유동층 반응기에 도입시키는 단계를 포함하여, 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유동층 반응기로 유동층 반응기 내부의 고체를 순환시키는 방법을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 방법에서 고체분사노즐 내의 고체입자 유입구는 하나 이상이다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 상기 방법에서 유동층 반응기내 고체재순환관의 하부 끝은 유동층 반응기내의 고체 입자 높이 보다 낮게 위치한다.
또한, 본 발명은 이산화탄소 흡수 및 재생공정, 매체 순환식 가스연소기(chemical-looping combustor)의 산화-환원 공정, 흡수증진 천연가스 수증기개질(Sorption enhanced steam methane reforming of natural gas), 또는 매체 순환식 수소생산(chemical-looping hydrogen generation) 공정을 포함하는 2탑 이상의 유동층 공정에 적용되는 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유동층 반응기로 고체를 순환시키는 유동층 반응장치로서, 유입되는 반응기체와 고체가 반응하는 유동층 반응기(21, 22); 유동층 반응기의 상부에 위치하여 유 동층 반응기로부터의 고체를 입자의 종말속도 보다 높은 유속으로 상승시키는 고체상승관(24a, 24b); 유동층 반응기의 수직축과 평행하게 유동층 반응기를 관통하여 고체상승관까지 연장되며, 유동층 반응기 내부의 위치에서 고체 유입구(31)가 있는 고체분사노즐(23a, 23b); 고체 상승관으로부터의 고체와 기체를 분리하며 기체 및 고체 출구가 있는 사이클론(25a, 25b); 사이클론으로부터의 고체를 유동층 반응기(21, 22)내로 재순환시키는 고체 재순환관(26a, 26b)을 포함하는 유동층 반응장치를 제공하고 있다.
이하, 본 발명을 구체 예 및 도면을 통하여 상세히 설명하지만, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
종래 기술의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 고체입자는 제 1 유동층 반응기(1), 제 1 루프실(4), 제 2 유동층 반응기(2), 제 2 루프실(5), 고속유동층(3), 고속유동층용 사이클론(8), 및 제 1 유동층 반응기(1)의 경로로 순환된다. 이와 같은 경로의 고체이송순환을 위해 제 1 유동층 반응기(1)와 제 2 유동층 반응기(2) 이외에 두 개의 루프실(4, 5)과 고속유동층(3)이 추가적으로 필요하며 고속유동층과 루프실을 작동하기 위한 기체(11, 12a, 12b, 13a, 13b)가 필요하고 이의 조절을 위한 유량계가 필요하다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에서는 각각의 유동층 반응기(21, 22)로 유동층 반응기체(27, 29)가 주입되어 반응기 내부의 고체를 유동화 시키면 유동층 반응기 내부의 고체의 흐름은 유체와 같이 변화되어 고체입자가 고체유입구 멍(31)을 통해 고체분사노즐(23a, 23b)로 유입된다. 유입된 고체는 고체분사용 기체(28, 30)에 의해 고체분사노즐 상부로 이동된다. 고체분사용 기체(28, 30)는 유동층 반응기체와 동일한 기체 또는 다른 기체 모두 사용할 수 있다.
제 1 및 2 유동층 반응기체(27, 29)의 유속은 기포유동층 조건의 낮은 유속으로 주입하여 기체 체류시간을 증가시킬 수 있으며, 반응기를 따라 상부로 이동된 기체는 고체 상승관 (24a, 24b)에 의해 단면적이 감소하므로 유속이 입자의 종말속도 이상으로 증가하여 고체이송에 충분한 유속을 갖게 된다. 고체 상승관에 도달한 기체는 고체분사노즐(23a, 23b)를 통해 상승된 고체입자를 고체 상승관(24a, 24b)를 통해 상승시켜 사이클론(25a, 26b)으로 이송시킨다.
사이클론(25a, 25b)으로 이송된 고체는 포집되어 유동층 반응기 안쪽으로 설치된 고체 재순환관(26a, 26b)을 통해 다른 쪽 반응기로 재순환되며 기체는 사이클론 출구로 배출된다.
제 1 유동층 반응기에서 고체입자는 제 1 유동층 반응기(21), 고체분사노즐(23a), 고체상승관(24a), 사이클론(25b), 고체 재순환관(26b), 제 2 유동층 반응기(22)의 경로로 이동되며, 제 2 유동층 반응기에서 고체입자는 제 2 유동층 반응기(22), 고체분사노즐(23b), 고체상승관(24b), 사이클론(25a), 고체 재순환관(26a), 및 제 1 유동층 반응기(21)의 경로로 이동된다.
고체분사노즐(23a, 23b)은 각각의 유동층 하부로부터 고체분사용 기체(28, 30)를 유입시켜야 하며, 고체분사노즐을 통해 상승된 고체입자의 하강을 방지하기 위해 고체분사노즐(23a, 23b)의 상부 끝은 고체 상승관(24a, 24b) 내부로 삽입되어 야 한다. 고체 분사노즐(23a, 23b)의 직경이 증가함에 따라 이송시킬 수 있는 고체량이 증가하고, 고체유입구멍(31)의 직경 및 개수가 증가함에 따라 유입되는 고체량이 증가하므로, 두 반응기 사이의 고체순환속도를 증가시킬 수 있으며 고체유입구멍(31)의 높이가 낮아짐에 따라 고체유입구멍(31) 상부에 존재하는 고체입자에 의한 압력이 증가하므로 고체순환속도를 증가시킬 수 있다. 또한 고체분사용 기체(28, 30)의 유량을 증가시켜 고체순환량을 증가시킬 수 있다.
고체상승관(24a, 24b)의 직경은 유동층 반응기에 주입된 반응기체(27, 29)의 유량에 따라 결정되며, 고체분사노즐을 통해 상승한 고체입자의 추락을 방지하기 위해 입자의 종말속도(terminal velocity) 이상의 유속을 가질 수 있도록 제 1 및 2 유동층 반응기(21, 22)의 직경에 비해 작게 설치한다.
고체 재순환관(26a, 26b)의 하부 끝은 고체입자의 원활한 배출을 위해 단면을 사선으로 마감하여 배출구의 단면적을 증가시킨다. 또한 고체 재순환관의 하부 끝은 유동층 반응기의 고체입자 높이 보다 낮게 설치하여 항상 고체 재순환관에 고체가 차 있도록 함으로써 고체 재순환관을 통한 유동층 반응기체(27, 29)의 역흐름을 방지한다.
본 발명은 고체분사노즐과 고체상승관을 이용하여 유동층 반응기 하부는 낮은 유속의 기포유동층으로, 유동층 반응기의 상부는 고체이송이 가능한 입자의 종말속도 이상의 조건으로 조업할 수 있도록 함으로써 각 반응기로 고체를 쉽게 이송할 수 있으며, 고체분사노즐의 직경, 고체유입구멍의 직경, 고체유입구멍의 높이 및 개수, 고체분사용 기체의 유량을 변화시켜 고체순환속도를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 유동층 반응기의 기체체류시간을 증가시킬 수 있고, 고체 재순환관을 유동층 내부로 삽입하여 두 반응기 사이의 기체누설을 감소시킬 수 있다. 또한 루프실과 같은 추가적인 비 기계적 밸브가 필요 없으므로 공정의 부피를 최소화할 수 있으며 루프실을 작동하기 위한 추가적인 유체가 필요하지 않고 루프실을 채우기 위한 별도의 고체가 필요하지 않다.
상기된 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 상기된 방법 및 장치는 유동층 반응기를 사용하는 다양한 공정에 적용될 수 있으며, 그러한 다양한 공정에서 공정의 필요에 따라서 유동층 반응기 내부의 고체와 반응기체 및 고체분사용 기체는 아주 다양할 수 있다.
이와 관련하여, 건식 재생흡수제를 이용한 이산화탄소 흡수 및 재생공정의 경우, 제 1 유동층 반응기체로는 이산화탄소 함유기체, 제 2 유동층 반응기체로는 질소, 아르곤, 헬륨과 같은 불활성 기체, 이산화탄소 기체 또는 수증기, 제 1 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 이산화탄소 함유기체, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 수증기, 제 2 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 기체 또는 수증기가 사용될 수 있다. 고체입자로는 건식 이산화탄소 흡수제인 K2CO3, Na2CO3 또는 이의 혼합물을 사용하거나 벤토나이트, 제올라이트, 실리카, 헥사알루미네이트, 지르코니아 또는 이의 혼합물을 지체로 이용하여 제조한 입자가 사용될 수 있다.
매체순환식 가스연소기 산화-환원 공정의 경우, 제 1 유동층 반응기체로는 산소함유기체 또는 공기, 제 2 유동층 반응기체로는 기체 연료(H2, CO, CnH2n +2, CnH2n, CnH2n -2 또는 이의 혼합물, n=1~10), 제 1 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 산소함유기체, 공기, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 수증기, 제 2 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 기체연료, 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 기체 또는 수증기가 사용될 수 있다. 고체입자로는 금속 또는 금속산화물 형태의 산소공여입자인 Fe, Ni, Co, Cu, Mn 또는 이의 산화물 또는 이의 혼합물을 사용하거나 벤토나이트, 제올라이트, 실리카, 헥사알루미네이트, 지르코니아 또는 이의 혼합물을 지지체로 이용하여 제조한 입자가 사용될 수 있다.
흡수증진 천연가스 수증기개질 공정의 경우, 제 1 유동층 반응기체로는 천연가스 또는 합성가스(CO, H2, CO2, N2의 혼합물), 제 2 유동층 반응기체로는 수증기, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 이산화탄소 기체, 제 1 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 천연가스, 합성가스, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 수증기, 제 2 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 기체 또는 수증기가 사용될 수 있다. 고체입자로는 촉매인 Fe, Ni, Co, Cu, Mn 또는 이의 산화물 또는 이의 혼합물을 사용하거나 벤토나이트, 제올라이트, 실리카, 헥사알루미네이트, 지르코니아 또는 이의 혼합물을 지지체로 이용하여 제조한 입자와 석회석, 돌로마이트, CaO, CaCO3, MgO, MgCO3 또는 이의 혼합물을 사용하거나 벤토나이트, 제올라이트, 실리 카, 헥사알루미네이트, 지르코니아 또는 이의 혼합물을 지지체로 이용하여 제조한 입자가 혼합되어 사용될 수 있다.
매체 순환식 수소생산 공정의 경우, 제 1 유동층 반응기체로는 수증기 또는 수증기함유기체, 제 2 유동층 반응기체로는 기체 연료(H2, CO, CnH2n +2, CnH2n, CnH2n -2 또는 이의 혼합물, n=1~10), 제 1 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 수증기, 수증기함유기체, 질소, 아르곤, 또는 헬륨, 제 2 유동층 반응기 고체분사용 기체로는 기체연료, 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 기체 또는 수증기가 사용될 수 있다. 고체입자로는 금속 또는 금속산화물 형태의 산소공여입자인 Fe, Ni, Co, Cu, Mn 또는 이의 산화물 또는 이의 혼합물을 사용하거나 벤토나이트, 제올라이트, 실리카, 헥사알루미네이트, 지르코니아 또는 이의 혼합물을 지지체로 이용하여 제조한 입자가 사용될 수 있다.
본 발명으로 고체 이송순환을 위해 고속유동층을 사용하던 공정에 비해 높이를 감소시킬 수 있으며, 두 개의 루프실을 사용하던 기존 공정보다 공정의 부피를 줄일 수 있다. 또한 두 반응기 모두 고속유동층에 비해 유속이 낮은 기포유동층을 사용하기 때문에 각 반응기에서 기체와 고체의 체류시간을 증가시킬 수 있어 반응속도가 낮은 고체입자의 반응에도 이용할 수 있다. 고체의 이송과 기체누설 방지를 위해 사용하던 루프실을 사용하지 않기 때문에 루프실을 채우기 위한 고체가 필 요 없고 루프실의 작동을 위해 필요한 추가적인 기체가 필요하지 않다. 두 반응기 사이의 고체순환속도는 고체 분사노즐의 직경, 고체유입구멍의 직경, 개수 및 높이, 고체분사용 기체의 유량의 변화에 의해 변화시킬 수 있어 고체순환속도의 변화가 용이하다. 또한 두 유동층 반응기 내부에 삽입된 고체 재순환관을 이용하여 두 반응기에 공급되는 기체의 누설 및 혼합을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 하나의 시스템에서 두 가지 반응이 동시에 일어나는 건식 재생흡수제를 이용한 이산화탄소 흡수 및 재생공정, 매체 순환식 가스연소기(chemical-looping combustor)의 산화-환원 공정, 흡수증진 천연가스수증기개질(Sorption enhanced steam methane reforming of natural gas) 공정, 매체 순환식 수소생산(chemical-looping hydrogen generation) 공정과 같은 2탑 유동층 공정에 적용할 수 있는 기술이다.

Claims (6)

  1. 이산화탄소 흡수 및 재생공정, 매체 순환식 가스연소기(chemical-looping combustor)의 산화-환원 공정, 흡수증진 천연가스 수증기개질(Sorption enhanced steam methane reforming of natural gas), 또는 매체 순환식 수소생산(chemical-looping hydrogen generation) 공정을 포함하는 2탑 이상의 유동층 공정에 적용되는 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유동층 반응기로 유동층 반응기 내부의 고체를 순환시키는 방법으로서,
    유동층 반응기(21, 22)의 수직 축과 평행하게 유동층 반응기를 관통하여 고체 상승관 까지 연장되며 유동층 반응기 내의 위치에 고체 입자 유입구가 있는 고체분사노즐(23a, 23b)을 통해서, 고체분사노즐내로 주입된 고체분사용 기체(28, 30)에 의해 유동층 반응기내의 고체를 고체 상승관(24a, 24b)으로 수송하는 단계;
    고체 상승관(24a,24b)으로부터의 고체와 고체분사용 기체를 사이클론에서 분리하는 단계; 및
    사이클론에서 분리된 고체를 고체 재순환관(26a, 26b)을 통해서 유동층 반응기에 도입시키는 단계를 포함하여, 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유동층 반응기로 유동층 반응기 내부의 고체를 순환시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 고체분사노즐 내의 고체입자 유입구가 하나 이상임을 특징 으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 유동층 반응기내 고체재순환관의 하부 끝이 유동층 반응기내의 고체 입자 높이 보다 낮게 위치함을 특징으로 하는 방법.
  4. 이산화탄소 흡수 및 재생공정, 매체 순환식 가스연소기(chemical-looping combustor)의 산화-환원 공정, 흡수증진 천연가스 수증기개질(Sorption enhanced steam methane reforming of natural gas), 또는 매체 순환식 수소생산(chemical-looping hydrogen generation) 공정을 포함하는 2탑 이상의 유동층 공정에 적용되는 2 이상의 유동층 반응기 사이에서 한 유동층 반응기로부터 다른 유동층 반응기로 고체를 순환시키는 유동층 반응장치로서,
    유입되는 반응기체와 고체가 반응하는 유동층 반응기(21, 22);
    유동층 반응기의 상부에 위치하여 유동층 반응기로부터의 고체를 입자의 종말속도 보다 높은 유속으로 상승시키는 고체상승관(24a, 24b);
    유동층 반응기의 수직축과 평행하게 유동층 반응기를 관통하여 고체상승관까지 연장되며, 유동층 반응기 내부의 위치에서 고체 유입구(31)가 있는 고체분사노즐(23a, 23b);
    고체 상승관으로부터의 고체와 기체를 분리하며 기체 및 고체 출구가 있는 사이클론(25a, 25b);
    사이클론으로부터의 고체를 유동층 반응기(21, 22)내로 재순환시키는 고체 재순환관(26a, 26b)을 포함하는 유동층 반응장치.
  5. 제 4항에 있어서, 고체입자 분자노즐내의 고체입자 유입구가 하나 이상임을 특징으로 하는 유동층 반응장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 유동층 반응기내 고체재순환관의 하부 끝이 유동층 반응기내의 고체 입자 높이 보다 낮게 위치함을 특징으로 하는 유동층 반응장치.
KR1020070039406A 2007-04-23 2007-04-23 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치 KR100870756B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070039406A KR100870756B1 (ko) 2007-04-23 2007-04-23 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070039406A KR100870756B1 (ko) 2007-04-23 2007-04-23 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080095069A KR20080095069A (ko) 2008-10-28
KR100870756B1 true KR100870756B1 (ko) 2008-11-26

Family

ID=40154880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070039406A KR100870756B1 (ko) 2007-04-23 2007-04-23 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100870756B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016668B1 (ko) 2009-03-04 2011-02-25 한국에너지기술연구원 두 반응기 사이의 선택적 고체순환이 가능한 유동층시스템
KR101103594B1 (ko) * 2009-08-07 2012-01-10 한국에너지기술연구원 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치 및 이를 이용한 수소생산방법
KR101214115B1 (ko) 2010-06-18 2012-12-20 한국에너지기술연구원 절곡부를 구비한 고체분사노즐을 이용한 유동층 반응장치
WO2013176464A1 (ko) * 2012-05-23 2013-11-28 한국에너지기술연구원 유속변화가 가능한 유동층 반응기
US10272408B1 (en) 2017-12-21 2019-04-30 Korea Institute Of Energy Research Fluidized bed solid circulation system using pressure and density difference, fluidized bed reaction system having the same and solid circulation method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951896B1 (ko) * 2009-10-21 2010-04-09 성균관대학교산학협력단 유동층 반응장치
KR101863967B1 (ko) * 2011-09-30 2018-06-04 한국전력공사 저에너지 소비형 이산화탄소의 회수방법
KR101381443B1 (ko) 2012-06-27 2014-04-04 한국화학연구원 이산화탄소 포집장치
US8920737B2 (en) 2012-07-27 2014-12-30 General Electric Company System for catalytic reaction
CN103387209B (zh) * 2013-08-01 2015-04-01 北京科技大学 一种连续运行的移动床化学链反应系统
KR101676180B1 (ko) 2015-08-11 2016-11-23 한국에너지기술연구원 복수의 재생반응기를 갖는 고온 건식 탈황시스템 및 그 작동방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990034665A (ko) * 1997-10-30 1999-05-15 최수현 두개의 순환장치를 이용한 고온건식탈황을 위한 유동층 황화, 재생반응기 사이의 고체순환법과 그 장치
JP2003268383A (ja) 2002-03-12 2003-09-25 Nippon Steel Corp コークス炉の石炭事前処理方法およびその装置
KR20060030929A (ko) * 2004-10-07 2006-04-12 한국에너지기술연구원 건식 재생용 co₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의고체이송순환장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990034665A (ko) * 1997-10-30 1999-05-15 최수현 두개의 순환장치를 이용한 고온건식탈황을 위한 유동층 황화, 재생반응기 사이의 고체순환법과 그 장치
JP2003268383A (ja) 2002-03-12 2003-09-25 Nippon Steel Corp コークス炉の石炭事前処理方法およびその装置
KR20060030929A (ko) * 2004-10-07 2006-04-12 한국에너지기술연구원 건식 재생용 co₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의고체이송순환장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016668B1 (ko) 2009-03-04 2011-02-25 한국에너지기술연구원 두 반응기 사이의 선택적 고체순환이 가능한 유동층시스템
KR101103594B1 (ko) * 2009-08-07 2012-01-10 한국에너지기술연구원 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치 및 이를 이용한 수소생산방법
KR101214115B1 (ko) 2010-06-18 2012-12-20 한국에너지기술연구원 절곡부를 구비한 고체분사노즐을 이용한 유동층 반응장치
WO2013176464A1 (ko) * 2012-05-23 2013-11-28 한국에너지기술연구원 유속변화가 가능한 유동층 반응기
KR101354479B1 (ko) * 2012-05-23 2014-01-27 한국에너지기술연구원 유속변화가 가능한 유동층 반응기
US10272408B1 (en) 2017-12-21 2019-04-30 Korea Institute Of Energy Research Fluidized bed solid circulation system using pressure and density difference, fluidized bed reaction system having the same and solid circulation method
KR101984542B1 (ko) 2017-12-21 2019-06-03 한국에너지기술연구원 압력과 밀도 차이를 이용하는 유동층 고체순환장치, 및 그 고체순환장치를 갖는 유동층 반응시스템 및 고체순환방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080095069A (ko) 2008-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100870756B1 (ko) 두 개의 유동층 사이에서 고체이송순환을 위한 방법 및장치
US8771549B2 (en) Chemical looping combustion method and plant with independent solid circulation control
US8916128B2 (en) Integrated oxidation, reduction and gasification method for chemical looping syngas and energy production
US20140072917A1 (en) Systems for converting fuel
US9765961B2 (en) Chemical looping combustion process with multiple fuel reaction zones and gravity feed of oxidized particles
CA2802112A1 (en) Fluidized-bed reactor system
CN101883629B (zh) 流化床以及流化方法
US10272408B1 (en) Fluidized bed solid circulation system using pressure and density difference, fluidized bed reaction system having the same and solid circulation method
US8709235B2 (en) Process for mixing in fluidized beds
US20220082249A1 (en) Flat roof chemical looping combustion reactor
AU2010219391B2 (en) In-bed solids control valve
WO2014152814A1 (en) Systems and devices for fuel conversion
CN108435105A (zh) 一种组合式气体分布器及流化床反应器
KR100951896B1 (ko) 유동층 반응장치
CN102180757A (zh) 一种循环流化床合成气直接甲烷化的方法
US10473326B2 (en) Method and plant for chemical looping oxidation-reduction combustion of a gaseous hydrocarbon feedstock with in-situ catalytic reforming of the feed
KR101214115B1 (ko) 절곡부를 구비한 고체분사노즐을 이용한 유동층 반응장치
CN109069979A (zh) 用于通过逆流吸收法和流化床吸收目标气体的方法和接触器容器
KR101035663B1 (ko) 매체 순환식 연소기 및 이를 이용한 매체 순환식 연소 방법
JP2019060538A (ja) 燃料反応塔及びこれを備えたケミカルルーピング燃焼システム
KR101016668B1 (ko) 두 반응기 사이의 선택적 고체순환이 가능한 유동층시스템
KR101022330B1 (ko) 다단유동층 고순도 수소생산 장치
CN208742512U (zh) 一种组合式气体分布器及流化床反应器
KR101808166B1 (ko) 촉매 고정 및 흡수제 분리순환 장치
CN107008211A (zh) 一种具有独立可调内外循环流率的流化床反应器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121121

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131112

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151119

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161107

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171107

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 12