KR100948323B1 - Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein - Google Patents
Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein Download PDFInfo
- Publication number
- KR100948323B1 KR100948323B1 KR1020070111713A KR20070111713A KR100948323B1 KR 100948323 B1 KR100948323 B1 KR 100948323B1 KR 1020070111713 A KR1020070111713 A KR 1020070111713A KR 20070111713 A KR20070111713 A KR 20070111713A KR 100948323 B1 KR100948323 B1 KR 100948323B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dimethyl ether
- hydrocarbons
- water vapor
- gas
- hydrocarbon
- Prior art date
Links
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 169
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 65
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 61
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 24
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 9
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 10
- -1 heavy oil Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000010702 ether synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 abstract description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N methanediol Chemical compound OCO CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
- C07C41/01—Preparation of ethers
- C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/123—Ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
- C07C41/48—Preparation of compounds having groups
- C07C41/58—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
- C07C43/02—Ethers
- C07C43/03—Ethers having all ether-oxygen atoms bound to acyclic carbon atoms
- C07C43/04—Saturated ethers
- C07C43/043—Dimethyl ether
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 광해리 반응을 이용하여 연료로부터의 탄화수소류, 특히 중유로부터 디메틸에테르를 합성하는 방법 및 이에 이용되는 디메틸에테르 합성 반응장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중유와 물을 감압 증발시켜 기상의 탄화수소 및 수증기로 전환시키는 공정; 기상의 탄화수소 및 수증기에 각각 302.85~357.09㎚ 및 150~238.9㎚의 자외선을 조사하여 광해리 반응에 의해 각각 C1계열 탄화수소 이온화 가스 및 수소 및 산소 이온화 가스를 생성하는 공정; 상기 각각의 C1계열 탄화수소 이온화 가스와 수소 및 산소 이온화 가스를 촉매의 존재하에 혼합반응시키는 공정; 상기 혼합반응된 기체를 감압시켜 디메틸에테르를 액화시키는 공정; 및 액화 디메틸에테르를 분리하는 공정에 의하여 디메틸에테르를 합성하는 방법 및 이에 이용되는 합성 반응장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for synthesizing dimethyl ether from hydrocarbons, particularly heavy oil, from fuel using photodissociation reaction, and more particularly, to a dimethyl ether synthesis reaction apparatus used for the same. Conversion to hydrocarbons and water vapor; Irradiating ultraviolet rays of 302.85 to 357.09 nm and 150 to 238.9 nm in gaseous hydrocarbons and water vapor, respectively, to generate C1 series hydrocarbon ionization gas and hydrogen and oxygen ionization gas by photodissociation reactions, respectively; Mixing each of the C1-based hydrocarbon ionization gases with hydrogen and oxygen ionization gases in the presence of a catalyst; Decompressing the mixed reaction gas to liquefy dimethyl ether; And a method for synthesizing dimethyl ether by a step of separating liquefied dimethyl ether, and a synthesis reactor used therein.
화석연료, 탄화수소, 분자해리, 광화학, 중공형 무전극 엑시머 램프, 디메틸에테르 Fossil fuel, hydrocarbon, molecular dissociation, photochemistry, hollow electrodeless excimer lamp, dimethyl ether
Description
본 발명은 광해리 반응을 이용하여 연료로부터의 탄화수소류, 특히 중유로부터 디메틸에테르를 합성하는 방법 및 이에 이용되는 디메틸에테르 합성 반응장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for synthesizing dimethyl ether from hydrocarbons, in particular heavy oil, from fuels using photodissociation reactions, and a dimethyl ether synthesis reactor used therein.
디메틸에테르(Dimethyl ether)는 기존의 디젤연료와 상응하는 열효율을 나타내면서도 기존의 가솔린과 디젤연료에 비해 질소산화물 방출이 훨씬 낮으며, 스모그 생성이 거의 없고 엔진 소음도 작은 등 물리적, 화학적 특성이 LPG와 유사하거나 오히려 여러 면에서 우수하여 에어로졸 추진제, 디젤 연료, LPG, LPG-혼합 연료의 대체물질 및 화학반응의 중간체로 사용할 수 있어 최근 주목받고 있고, 따라서, 디메틸에테르를 효율적이고 안정적으로 대량 생산할 수 있는 시스템 구축에 관심이 모아지고 있다.Dimethyl ether has the same thermal efficiency as conventional diesel fuel, but emits much less nitrogen oxide than conventional gasoline and diesel fuel. It has almost no smog and low engine noise. Similar or rather superior in many respects, it can be used as a substitute for aerosol propellants, diesel fuels, LPG, LPG-mixed fuels and intermediates of chemical reactions, and thus has recently been attracting attention, thus enabling efficient and stable mass production of dimethyl ether. There is a growing interest in building systems.
종래 이러한 디메틸에테르를 제조하는 방법으로는 반응원료로부터 수증기개 질공정(steam reforming), 촉매 부분 산화공정(catalystic partial oxidation), 이산화탄소 개질공정(CO2 reforming)에 의해 일산화탄소(CO)와 수소(H)의 합성가스를 생산한 후, 메탄올 합성 촉매를 사용하여 합성가스로부터 메탄올을 합성하고, 다시 메탄올 탈수촉매를 사용하여 최종 반응생성물인 디메틸에테르를 제조하는 간접법과, 하나의 반응기에 일산화탄소와 수소의 합성가스, 메탄올 합성 촉매 및 산 촉매를 같이 혼용하여 반응시켜, 두 반응을 동시에 수행함으로써 바로 디메틸에테르를 제조하는 직접법이 있다. Conventional such dimethyl the method for producing the ether is water vapor more quality step from the reaction raw material (steam reforming), catalytic partial oxidation process (catalystic partial oxidation), carbon monoxide (CO) by the carbon dioxide reforming process (CO 2 reforming) and hydrogen (H ), After synthesis gas is synthesized using a methanol synthesis catalyst, methanol is further synthesized, and a methanol dehydration catalyst is used to prepare dimethyl ether, the final reaction product, and carbon monoxide and hydrogen in one reactor. Synthesis gas, methanol synthesis catalyst and acid catalyst are mixed and reacted together, and there is a direct method for preparing dimethyl ether by performing both reactions simultaneously.
그러나, 종래 DME 제조방법은 반응원료에 열에너지를 가하여 원료내의 결합을 해리시켜 일산화탄소와 수소의 합성가스를 합성한 후, 이 합성가스를 사용하여 디메틸에테르를 제조하는 것으로, 사용된 열에너지는 특정결합만을 해리시키는 기능이 떨어져 선택성을 가질 수 없고, 에너지 소모도 큰 반면에 분리정도가 낮은 문제점이 있었다. However, the conventional DME manufacturing method dissociates the bond in the raw material by applying thermal energy to the reaction raw material to synthesize a synthesis gas of carbon monoxide and hydrogen, and then prepares dimethyl ether using the synthesis gas. There is a problem that the dissociation function is poor, not selectivity, energy consumption is also large, while the separation degree is low.
또한, 합성가스 생성 및 디메틸에테르 제조와 같이 반응을 2단계로 수행하기 때문에 시설이 방대해지고 제조원가도 높아지며, 합성가스 합성시 일산화탄소의 유출로 인하여 환경도 오염되는 문제점이 있었다.In addition, since the reaction is carried out in two stages, such as synthesis gas production and dimethyl ether production, the facility is enormous and manufacturing costs are high, and the environment is also polluted due to the carbon monoxide outflow during synthesis gas synthesis.
더구나, 디메틸에테르가 가장 주목받고 있는 용도인 디젤연료의 대체물질로 사용되기 위해서는 보다 싼값으로 공급할 수 있는 새로운 방법의 개발이 필요하였다.Moreover, in order to be used as a substitute for diesel fuel, which is the most noticeable use of dimethyl ether, it was necessary to develop a new method that can be supplied at a lower cost.
이에, 본 발명자들은 특정결합만을 선택적으로 해리시켜 고수율로 디메틸에테르를 제조할 수 있고, 반응공정도 단순하며, 제조원가도 종래의 방법보다 낮아 보다 경제적인 비용으로 디메틸에테르를 제공할 수 있는 디메틸에테르 합성방법을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 연료로 사용되는 탄화수소류, 특히 원유정제 공정에서 생산되는 막대한 양의 중유로부터 광화학 반응을 이용하여 직접 디메틸에테르를 합성한다면 별도의 일산화탄소와 수소의 합성가스 생성단계 없이 합성이 가능하기 때문에 반응 공정을 단순화할 수 있고, 또한 광화학 반응에 의하여 원하는 원자간 결합을 선택적으로 해리시킬 수 있기 때문에 고효율로 디메틸에테르를 합성할 수 있으며, 아울러, 저질 연료로부터 고부가가치의 디메틸에테르를 합성하고, 반응중간 단계에서 발생한 열에너지를 반응에 재이용하므로 에너지 소모가 적기 때문에 경제적임을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors can selectively dissociate only specific bonds to produce dimethyl ether in high yield, the reaction process is simple, and the production cost is lower than that of the conventional method, so that the dimethyl ether can be provided at a more economical cost. As a result of diligent research to develop a synthesis method, if a dimethyl ether is synthesized by photochemical reaction from hydrocarbons used as fuel, especially a large amount of heavy oil produced in a crude oil refining process, a separate synthesis gas generation step of carbon monoxide and hydrogen Synthesis is possible without the simplification of the reaction process, and because it can selectively dissociate the desired interatomic bonds by photochemical reaction, it is possible to synthesize dimethyl ether with high efficiency and high value-added dimethyl from low quality fuel. Synthesize ether, and in the middle of reaction Since the thermal energy generated in the reaction is reused in the reaction, it is economical because the energy consumption is low, and the present invention has been completed.
따라서 본 발명의 목적은 광화학 반응을 이용하여 연료로 사용되는 탄화수소류로부터 간단하고, 경제적이며, 고효율로 디메틸에테르를 합성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for synthesizing dimethyl ether simply, economically and with high efficiency from hydrocarbons used as fuel by using photochemical reaction.
본 발명의 다른 목적은 상기한 방법에 의해 합성되는 디메틸에테르를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a dimethyl ether synthesized by the above method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 디메틸에테르에 이용되는 디메틸에테르 합성 반응장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a dimethyl ether synthesis reactor for use in the dimethyl ether.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디메틸에테르 합성방법은 (1) 중유와 물을 감압 증발시켜 기상의 탄화수소 및 수증기로 전환시키는 공정; (2) 기상의 탄화수소 및 수증기에 각각 302.85~357.09㎚ 및 150~238.9㎚의 자외선을 조사하여 광해리 반응에 의해 각각 C1계열 탄화수소 이온화 가스 및 수소 및 산소 이온화 가스를 생성하는 공정; (3) 상기 각각의 C1계열 탄화수소 이온화 가스와 수소 및 산소 이온화 가스를 촉매의 존재하에 혼합반응시키는 공정; (4) 상기 혼합반응된 기체를 감압시켜 디메틸에테르를 액화시키는 공정; 및 (5) 액화 디메틸에테르를 분리하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the dimethyl ether synthesis method according to the present invention comprises the steps of (1) converting heavy oil and water under reduced pressure to convert gaseous hydrocarbons and water vapor; (2) irradiating gaseous hydrocarbons and water vapor with ultraviolet rays of 302.85 to 357.09 nm and 150 to 238.9 nm, respectively, to generate C1 series hydrocarbon ionization gas and hydrogen and oxygen ionization gas by photodissociation reactions, respectively; (3) mixing and reacting each of said C1 series hydrocarbon ionization gases with hydrogen and oxygen ionization gases in the presence of a catalyst; (4) liquefying dimethyl ether by depressurizing the mixed reaction gas; And (5) separating the liquefied dimethyl ether.
또한, 본 발명의 디메틸에테르 합성 방법을 수행하는데 이용되는 디메틸에테르 합성 반응장치는 제조하려고 하는 디메틸에테르의 원료인 중유와 물을 각각 공급하는 유입부;상기 유입부로부터 공급된 탄화수소와 물을 감압 증발시켜 기상의 탄화수소와 수증기를 각각 생성하기 위한 증발조; 상기 각각의 증발조와 연결되며 상기 기상의 탄화수소류와 수증기를 각각 C1계열 탄화수소, 수소 및 산소 이온화 가스로 광해리시키기 위한 광화학 반응기; 상기 광화학 반응기에 연결되어 있고, 반응기로부터 생성된 각각의 C1계열 탄화수소, 수소 및 산소 이온화 가스가 통과되면서 혼합 및 반응이 이루어지는 필터부; 상기 필터부를 통과한 토출가스를 가압하여 디메틸에테르를 액화시키는 가압부; 및 액화된 디메틸에테르를 회수하기 위한 회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the dimethyl ether synthesis reaction apparatus used to perform the dimethyl ether synthesis method of the present invention is an inlet for supplying heavy oil and water, which are raw materials of the dimethyl ether to be prepared, respectively; the hydrocarbon and water supplied from the inlet under reduced pressure evaporation Evaporation tank for producing gaseous hydrocarbons and water vapor respectively; A photochemical reactor connected to each of the evaporation tanks and configured to photodissociate the hydrocarbons and the water vapor into C 1 -based hydrocarbons, hydrogen and oxygen ionization gas, respectively; A filter unit connected to the photochemical reactor and mixing and reacting with each C 1 -based hydrocarbon, hydrogen, and oxygen ionization gas generated from the reactor; A pressurizing unit for pressurizing the discharged gas passing through the filter unit to liquefy dimethyl ether; And a recovery section for recovering the liquefied dimethyl ether.
본 발명의 디메틸에테르 합성 방법을 본 발명의 디메틸에테르 합성 반응장치를 이용하여 수행하면 합성가스의 제조 없이 간단한 공정에 의하여 디메틸에테르를 제공할 수 있고, 또한, 반응 단계에서 생성되는 열을 다시 반응에 이용하므로 경제적이다. When the dimethyl ether synthesis method of the present invention is carried out using the dimethyl ether synthesis reactor of the present invention, dimethyl ether can be provided by a simple process without preparing a synthesis gas, and the heat generated in the reaction step is again added to the reaction. It is economical by use.
또한, 화석 연료, 특히 중유를 원료로 하여 직접 디메틸에테르를 합성하기 때문에 저질 연료의 고급화 및 부가가치 창출과 더불어 환경오염을 감소시킬 수 있다. In addition, since dimethyl ether is directly synthesized using fossil fuels, especially heavy oil, it is possible to reduce environmental pollution as well as to improve the quality of low quality fuels and to create added value.
또한, 본 발명의 방법 및 장치는 산소와 수소를 모두 탄화수소와 반응시키는 대신 수소만을 공급하면 메탄을 합성할 수 있으므로, 메탄의 합성방법으로도 사용될 수 있다. In addition, the method and apparatus of the present invention can be used as a method of synthesizing methane since only hydrogen can be synthesized by supplying hydrogen instead of reacting both oxygen and hydrogen with hydrocarbons.
또한, 본 발명의 방법 및 장치는 C2 이상의 다양한 형태의 탄화수소류 분자를 C1형태로 분해할 수 있으므로, 기초화학의 주된 물질들을 생성하는 방법 및 장치로 상용될 수 있다. In addition, the method and apparatus of the present invention can decompose various types of hydrocarbon molecules of C2 or more into the C1 form, and thus can be commonly used as a method and apparatus for producing main substances of basic chemistry.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 디메틸에테르 합성 방법은 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 디메틸에테르 합성 반응장치를 사용하여 수행될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 디메틸에테르 합성 반응장치를 이용하여, 액상의 탄화수소류와 물을 감압 증발시켜 기상의 탄화수소류 및 수증기로 전환시킨 후, 각각에 302.85~357.09㎚ 및 160~238.9㎚의 자외선을 조사하여 광해리 반응에 의해 각각 C1계열 탄화수소 이온화 가스 및 수소 및 산소 이온화 가스를 생성한 다음, 이들을 촉매의 존재 하에 혼합 반응시키고, 혼합 반응된 기체를 압축하여 디메틸에테르만을 액화시킴으로써 디메틸에테르를 제조할 수 있다. Dimethyl ether synthesis method according to the present invention can be carried out using a dimethyl ether synthesis reactor as shown in Figs. That is, in the present invention, by using the dimethyl ether synthesis reactor shown in Figs. 1 and 3, the liquid hydrocarbons and water are evaporated under reduced pressure to be converted to the gaseous hydrocarbons and water vapor, and then 302.85 to 357.09 nm, respectively. And irradiating ultraviolet rays of 160 to 238.9 nm to produce C1 series hydrocarbon ionization gas and hydrogen and oxygen ionization gas, respectively, by photodissociation reaction, and then mixing and reacting them in the presence of a catalyst and compressing the mixed reaction gas to dimethyl ether. Dimethyl ether can be produced by liquefying only.
이하, 본 발명의 광화학 반응을 이용하여 디메틸에테르를 합성하는 방법을 각 공정별로 나누어 설명한다. Hereinafter, a method for synthesizing dimethyl ether using the photochemical reaction of the present invention will be described by dividing each step.
제 1공정; 중유와 물을 기상으로 전환시키는 공정First step; Process of converting heavy oil and water into gas phase
본 발명의 디메틸에테르는 연료로 사용되는 탄화수소류, 즉 중유 및 물로부터 광화학 반응에 의해 합성된다. 그러나, 탄화수소 및 물에 직접 빛을 조사하여 분자간 결합을 해리시키는 경우, 투과도가 떨어지기 때문에 효과적인 해리가 이루어질 수 없다. Dimethyl ether of the present invention is synthesized by photochemical reaction from hydrocarbons used as fuels, that is, heavy oil and water. However, in the case of dissociating intermolecular bonds by directly irradiating light on hydrocarbons and water, effective dissociation cannot be achieved because of poor permeability.
즉, 연료로 사용하는 탄화수소는 탄소 골격에 수소가 결합된 것으로 탄소 숫자에 따라 C1, C2, C3, Cn으로도 표기되며 탄소의 수에 따라 증발온도, 밀도, 점도, 발화점 등 물리적 특성과 연소시의 산소 소모량, 연소 속도, 환경오염정도 등이 달라지기 때문에, 상온상압 하에서 가스형태로 존재하는 C1∼C4의 탄화수소는 압축가스 또는 액화가스로 사용되고, 액체상태로 존재하는 C5이상의 탄화수소는 C값에 따라 휘발유, 나프타, 석유, 경유, 중유, 아스팔트로 분류되어 사용되고 있으므로, C5 이상의 탄화수소는 여러가지 화합물의 혼합물이고, 따라서 투과도를 높이기 위해서 탄화수소를 기상으로 전환시켜 해리를 시키는 것이 바람직하다.In other words, hydrocarbons used as fuels are hydrogen bonded to the carbon skeleton and are also labeled as C1, C2, C3, Cn according to the number of carbons, and physical properties such as evaporation temperature, density, viscosity, flash point, etc. The oxygen consumption, combustion rate, and environmental pollution degree of C1 to C4 hydrocarbons in the form of gas under normal temperature and pressure are used as compressed gas or liquefied gas. Since gasoline, naphtha, petroleum, diesel, heavy oil, and asphalt are classified and used, hydrocarbons of C5 or higher are a mixture of various compounds, and therefore, in order to increase permeability, it is preferable to dissociate the hydrocarbon to the gas phase to dissociate it.
한편, 중유 및 물을 기상으로 전환시키는데 있어서, 낮은 에너지를 사용하고 빠르게 전환시키기 위해 증발조(10, 20) 내부를 진공에 가까운 상태로 감압한다. On the other hand, in converting heavy oil and water into a gaseous phase, the inside of the
이때 압력은 진공에 가까도록 낮추는 것이 바람직하지만, 약 0.15bar(650mmHg) 이하로 설정하는 것이 장치설비 면에서 효과적이다. At this time, the pressure is preferably lowered to close to the vacuum, but setting it to about 0.15 bar (650 mmHg) or less is effective in terms of equipment.
중유 및 물을 기상으로 전환시키데 있어 증발조(10, 20) 내부의 압력을 일정하게 하면 증발량은 온도에 따라 변화한다. 따라서, 증발조 내부의 히터(71, 72)의 온도는 증발량을 모니터링하며 조절한다.In converting heavy oil and water into the gas phase, if the pressure inside the
상기 중유 및 물의 기상으로의 전환은 본 발명의 디메틸에테르 합성 반응장치의 증발조(10, 20)에서 감압하에 수행된다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 합성반응장치의 유입부, 예를 들면, 각각의 탄화수소 및 물의 저장탱크로부터 배관(11, 21)과 고압펌프(12, 22)를 이용하여 탄화수소와 물을 각각의 증발조(10, 20)에 공급하게 되면, 레벨센서(13, 23)에 의하여 지속적으로 수위가 조절되는 상태에서 루츠 브로워(60)에 의해 증발조(10, 20) 내부가 감압되고, 히터(71, 72)에 의해 승온되어 각각 기상의 탄화수소(25) 및 수증기(16)로 전환된다. 이때, 루츠 브로워(60)에 의한 압력은 압력센서(14, 24)에 의해 조절된다. The conversion of the heavy oil and water to the gas phase is carried out under reduced pressure in the
한편, 물 증발조(10)와 다음 공정의 광화학 반응기(40B) 사이에는 제어벨브(15)를 두어, 탄화수소 증발조(20)에서 증발된 유증기인 기상의 탄화수소(25)와 물 증발조(10)에서 증발된 수증기(16)의 몰비가 제어되도록 하여 최종 생성되는 디메틸에테르의 수율이 최대가 되도록 한다. On the other hand, a
제 2공정: 기상의 탄화수소 및 수증기를 해리시켜 각각 C1계열 탄화수소 이온화 가스 및 수소 및 산소 이온화 가스를 생성하는 공정Second step: dissociation of gaseous hydrocarbons and water vapor to produce C1 series hydrocarbon ionization gas and hydrogen and oxygen ionization gas, respectively
상기 제 1공정에서 탄화수소 및 물로부터 전환된 기상의 탄화수소(25) 및 수증기(16)는 각각의 증발조(10, 20)와 연결된 광화학 반응기(40A, 40B)에서 각각 C1계열 탄화수소 이온화가스, 수소 이온화 가스, 산소 이온화 가스로 해리된다.The gaseous hydrocarbons 25 and
광화학 반응기의 구조 및 원리는 다음과 같다. The structure and principle of the photochemical reactor are as follows.
일반적으로 연료에 포함되어 있는 탄화수소류에는 탄소와 탄소(C-C), 탄소와 수소(C-H)의 단일 결합이 존재하므로, 디메틸에테르를 합성하기 위해서는 다양한 탄화수소류로부터 C-H 간의 결합은 그대로 유지시키면서 C-C간의 결합만을 해리시켜야 하고, 이를 위해서는 C-C간의 결합 에너지보다 조금 높은 에너지를 인가하여야 한다. 즉, 광화학적 에너지는 파장이 짧을수록 증가하게 되므로, 탄화수소류에 302.85~357.09㎚의 파장을 갖는 자외선을 조사하여 C-C간의 결합만을 해리시킨다. 이는 하기 표1에서와 같이 자외선의 파장이 302.85㎚보다 짧아지면 C-H의 결합을 해리시키게 되며, 357.09㎚보다 길어지면 C-C의 결합을 해리할 수 없게 되기 때문이다. In general, hydrocarbons included in the fuel have a single bond of carbon and carbon (CC) and carbon and hydrogen (CH). Therefore, in order to synthesize dimethyl ether, the bond between CCs is maintained while maintaining the bond between CHs from various hydrocarbons. Bay must be dissociated and a little higher energy than the combined energy between CCs must be applied. That is, since the photochemical energy increases with shorter wavelength, hydrocarbons are irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 302.85 to 357.09 nm to dissociate only the bond between C and C. This is because when the wavelength of the ultraviolet ray is shorter than 302.85 nm, as shown in Table 1, the bond of C-H is dissociated, and when it is longer than 357.09 nm, the bond of C-C cannot be dissociated.
한편, 상기 C-C간 결합만을 해리시키기 위한 파장을 도출하기 위한 탄화수소류의 C-C간, C-H간 결합 에너지 및 해리 파장 값은 다음 표 1과 같다. On the other hand, C-C, C-H bond energy and dissociation wavelength values of hydrocarbons for deriving the wavelength for dissociating only the C-C bonds are shown in Table 1 below.
또한, 본 발명의 디메틸에테르를 생성하기 위한 C1계열 탄화수소 이외의 다른 성분인 산소와 수소는 물의 광해리를 통해 준비한다. 즉, 238.9㎚ 이하의 파장을 갖는 자외선을 조사하여 H-0간의 결합을 해리시켜 산소와 수소를 제공한다. 239.8㎚보다 짧은 자외선은 H-OH의 결합은 물론 O-H의 결합을 해리할 수 있기 때문에, 239.8㎚이하의 파장이 바람직하다. 다만, 자외선의 파장이 150nm 이하이면 공기중 감쇄가 커져서, 공기중에서 실용화되기 어렵기 때문에 150nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 바람직하다. 한편, 상기 H-O간 결합만을 해리시키기 위한 파장을 도출하기 위한 물의 H-O간 결합 에너지 및 해리 파장 값은 다음 표 2와 같다.In addition, oxygen and hydrogen, which are components other than the C1 series hydrocarbons for producing dimethyl ether of the present invention, are prepared through photodissociation of water. That is, ultraviolet rays having a wavelength of 238.9 nm or less are irradiated to dissociate the bond between H-0 to provide oxygen and hydrogen. Since ultraviolet rays shorter than 239.8 nm can disassociate not only H-OH bonds but also O-H bonds, a wavelength of 239.8 nm or less is preferable. However, when the wavelength of the ultraviolet rays is 150 nm or less, the attenuation in the air is large and it is difficult to be practically used in the air. On the other hand, the H-O bond energy and dissociation wavelength values of water for deriving the wavelength for dissociating only the H-O bonds are shown in Table 2 below.
따라서, 본 발명의 디메틸에테르 생성을 위한 반응장치의 광화학 반응기에는 각각 상기한 파장의 자외선을 조사할 수 있는 자외선 램프가 구비되어야 한다.Therefore, the photochemical reactor of the reaction apparatus for producing dimethyl ether of the present invention should be provided with an ultraviolet lamp capable of irradiating ultraviolet rays of the above-mentioned wavelengths, respectively.
한편, 종래의 자외선 램프는 수은의 스펙트럼을 이용하고 있어 184nm, 254nm, 313nm, 435nm 등의 자외선도 방출하기 때문에 목적하는 해리반응 이외의 부반응도 발생할 수 있기 때문에 해리 반응을 고효율로 이루기 위해서는 고출력 단일 파장만의 자외선을 방출하여야 하고, 아울러, 전극이 설치된 기존방식으로는 출력의 증대에 따라 수명이 짧아지는 취약점이 있으므로, 이를 해결하기 위해서는 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 램프여야 한다. On the other hand, the conventional UV lamp uses a spectrum of mercury and emits ultraviolet rays such as 184 nm, 254 nm, 313 nm, and 435 nm, so that side reactions other than the target dissociation reactions may occur. Only the ultraviolet light must be emitted, and in addition, the existing method in which the electrode is installed has a vulnerability of shortening the lifespan according to the increase in the output, so to solve this problem, it must be an electrodeless lamp excited with a microwave.
따라서, 본 발명의 광화학 반응기의 자외선 램프로는 실용화된 자외서 램프중, XeCl을 충진하여 308nm 파장의 자외선을 방출하는 무전극 엑시머 램프를 사용하여 탄소간의 골격을 해리시키고, KrCl을 충진하여 222nm 파장을 방출하는 무전극 엑시머 램프로는 수증기의 광해리시키는 것이 바람직하다.Therefore, as an ultraviolet lamp of the photochemical reactor of the present invention, among the practical ultraviolet lamps, an electrodeless excimer lamp which fills XeCl and emits ultraviolet rays of 308 nm wavelength is dissociated, and the skeleton between carbons is dissociated, and KrCl is charged to 222 nm wavelength. As an electrodeless excimer lamp which emits light, it is preferable to dissociate water vapor.
더욱이, 램프의 중앙부에 축방향으로 중공부위(hollow)를 형성하고, 이 중공부위로 자외선이 집중 조사되도록 한 후, 이곳으로 해리시킬 기체를 주입하면, 광원으로부터 멀어짐에 따라 조사강도가 줄어드는 현상과 다른 분자의 그림자 현상으로 인한 사각지역 약점이 해결되므로, 중공형 무전극 엑시머 램프가 더욱 바람직하다. Furthermore, if a hollow portion is formed in the center of the lamp in the axial direction, and the ultraviolet rays are concentrated to the hollow portion, and the gas to be dissociated therein is injected, the intensity of irradiation decreases as it moves away from the light source. Since the blind spot weakness caused by shadowing of other molecules is solved, a hollow electrodeless excimer lamp is more preferable.
또한, 램프는 인가된 단파장 초고주파 자외선의 투과율을 높이기 위하여 합성실리카(fused silica) 재질(42)을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the lamp preferably uses a fused
한편, 광화학 반응기를 구성하는 램프를 효율적으로 구동시키기 위해서는 중공부위를 제외한 엑시머 가스를 충진한 부분에만 초고주파 에너지를 인가시킬 필요가 있다. 따라서, 공진체를 원통형 구조로 하고, TE31n 또는 TE41n 모드(n은 1에서 10까지의 정수임.)로 공진되는 체적을 갖도록 하여 전자계 패턴이 외곽부분으로만 형성되어 중공부위에는 고주파 전계가 전달되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 전자계 패턴이 형성되지 않는 부위가 램프의 중공부위가 되도록 하여 초고주파 전계에너지가 램프의 구동에 사용되고, 중공부위에 유입되는 탄화수소류 및 수증기에는 영향을 주지 않도록 한다. On the other hand, in order to drive the lamp constituting the photochemical reactor efficiently, it is necessary to apply the ultra-high frequency energy only to the portion filled with the excimer gas except the hollow portion. Therefore, the resonator has a cylindrical structure and has a volume that resonates in the TE 31n or TE 41n mode (n is an integer from 1 to 10.) so that an electromagnetic pattern is formed only at the outer portion, and a high frequency electric field is transmitted to the hollow portion. It is desirable not to. That is, the portion where the electromagnetic field pattern is not formed becomes a hollow portion of the lamp so that ultra-high frequency electric field energy is used to drive the lamp and does not affect the hydrocarbons and water vapor flowing into the hollow portion.
도 2는 TE31n모드가 되도록 공진체(40)의 체적을 설정하였을 때의 전자계 패턴(46)으로, 공진체에 인가된 초고주파가 원주형 공진체의 외각면을 따라 6개의 패턴을 이루며 공진되고, 중앙에는 전계를 형성하지 않는다는 것을 나타낸다. 동일하게, TE41n 모드의 경우에는 8개의 패턴을 이루며 공진된다. 2 is an
상기와 같은 특성을 갖는 공진체는 예를 들면, 2.45㎓의 주파수를 TE311 모드로 사용할 경우에는 직경은 175~200㎜, 길이는 105~165㎜의 정수배로 하여 설계되고, 915㎒의 주파수를 TE311 모드로 사용할 경우에는 직경은 180~500㎜, 길이는 340㎜의 정수배로 하여 설계된다. The resonator having the above characteristics is designed to be an integer multiple of 175 to 200 mm in diameter and 105 to 165 mm in length when using a frequency of 2.45 GHz in TE 311 mode, for example. When used in TE 311 mode, the diameter is designed to be an integral multiple of 180 to 500 mm and length to 340 mm.
중공형 무전극 엑시머 램프(46)가 내부에 위치한 원주형 공진체(40)에 인가되는 초고주파는 초고주파 발생장치(48)에 의해 발생되며, 도파관(49)을 통하여 인가된다. The ultra-high frequency applied to the
이중, 초고주파 발생장치(48)는 그 종류가 특별히 한정되지 않지만, 마그네트론을 사용하는 것이 바람직하다. The type of the ultra-high
한편, 공진체(40)의 내벽은 램프에서 외각방향으로 발산된 자외선을 반사하여 중공부에서 다시 집속이 이루어지도록 고효율의 반사체(41)를 원주형(44)으로 장착하는 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the inner wall of the
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 초고주파 발생장치(48), 도파관(49) 및 중공형 무전극 엑시머 램프(46)가 내부에 위치한 원주형 공진체(40)로 구성된 본 발명의 광화학 반응기(40A, 40B)는 초고주파 발생장치의 출력에 따라 광량이 결정되기 때문에 처리하고자 하는 물질의 해리에 필요한 광량과 목적하는 디메틸에테르의 생산 용량에 따라 직렬 또는 병열접속이 가능하도록 유입측과 출구측을 동일한 클램프 또는 프렌지를 접속하여 구성의 가변성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the photochemical reactor 40A according to the present invention includes a
상기 광화학 반응기(40A, 40B)를 통과한 기상의 탄화수소류 및 수증기는 각각 C1계열의 탄화수소(27), 수소 및 산소 이온화가스(19)로 해리된다.Gas phase hydrocarbons and water vapor passing through the photochemical reactors 40A and 40B are dissociated into
제 3공정: 해리된 Third Process: Dissociated C1C1 계열 탄화수소 이온화 가스, 수소 이온화가스 및 산소 이온화 가스를 촉매의 존재하에 혼합반응시키는 공정Process for mixing and reacting hydrocarbon hydrocarbon ionization gas, hydrogen ionization gas and oxygen ionization gas in the presence of a catalyst
광화학 반응기 출구의 근접 위치에 촉매를 함유하는 2중 필터(18)를 배치하여, 광화학 반응기를 통과하여 해리된 C1계열 탄화수소, 예를 들면, 메틸기, 메틸렌기를 포함하는 이온화 가스(17), 산소 이온화 가스(19), 수소 이온화가스(19)들이 필터에서 혼합, 반응하도록 한다. By placing a
이때, 이온화된 가스들이 균일한 밀도를 유지하면서 결합되도록 필터는 하니컴 형태의 2중 필터(18)를 사용한다.At this time, the filter uses a honeycomb-type
또한, 촉매로는 광화학 반응에서 해리된 산소원자가 메틸기 또는 메틸렌기와 결합하도록 산소원자의 상태가 유지되도록 하는 것과 생성된 일부의 메탄올로부터 탈수반응이 일어나는 것을 목적으로 감마-알루미나(γ-Al2O3)를, 산소원자의 흡수와 방출을 목적으로 산화은(AgO)을 사용한다. 이들 촉매는 상기 목적으로 디메틸에테르 합성시 사용되는 일반적인 다른 촉매로 대체할 수도 있다. In addition, as a catalyst, gamma-alumina (γ-Al 2 O 3) is used for the purpose of maintaining the state of the oxygen atom so that the oxygen atom dissociated in the photochemical reaction is bonded to the methyl group or the methylene group and dehydration reaction occurs from some methanol produced. ) And silver oxide (AgO) is used for the absorption and release of oxygen atoms. These catalysts may be replaced by other common catalysts used in the synthesis of dimethylether for this purpose.
한편, 필터(18)는 감마-알루미나로 제조한 하니컴 표면에 산화분말을 코팅하여 준비한다. On the other hand, the
이온화 가스(19, 27)들은 필터에서 혼합 반응하여, 즉 하기 반응식 1에서와 같이 반응하여, 디메틸에테르, 메탄, 메탄디올, 메탄올을 생성하고, 생성물중 메탄올, 메탄디올은 다시 촉매에 의한 탈수 반응에 의해 디메틸에테르를 생성한다. The
제 4공정; 상기 혼합반응된 기체를 감압시켜 디메틸에테르를 액화시키는 공정;Fourth process; Decompressing the mixed reaction gas to liquefy dimethyl ether;
디메틸에테르는 다른 탄화수소류의 가스에 비하여 낮은 온도와 낮은 압력으로 액화가 되는 물리적 특성이 있다. 본 발명에서는 이러한 특성을 이용하여, 상기 제3공정에서 생성된 메탄, 메탄디올로부터 디메틸에테르만을 분리한다. Dimethyl ether has a physical property of liquefying at low temperature and low pressure compared to other hydrocarbon gases. In the present invention, using this property, only dimethyl ether is separated from methane and methanediol produced in the third step.
즉, 디메틸에테르는 온도를 영하 25도씨로 낮추거나 압력을 6기압 이상으로 하면 액화되기 때문에, 필터를 통과한 기체(63)를 스크류 콤프레서(61)를 사용하여 약 6기압 하에서 압축하면 메탄, 메탄디올, 디메틸에테르 등의 혼합기체로부터 디메틸에테르만 액화가 된다. That is, since dimethyl ether is liquefied when the temperature is lowered to minus 25 degrees Celsius or the pressure is 6 atm or higher, when the
제 5공정; 액화된 디메틸에테르를 분리하는 공정Fifth step; Process of separating liquefied dimethyl ether
상기 제 4공정에서 액화된 디메틸에테르는 분리탱크(30)로 이송되어 분리된 다. The dimethyl ether liquefied in the fourth process is transferred to the separation tank 30 to be separated.
즉, 분리탱크(30)에 이송되어 수집된 디메틸에테르는 상단의 레벨센서(36)에 의해 수위가 감지되어, 일정수위가 되면 압력조절 밸브(34)를 통하여 배출구(35)로 액화된 디메틸에테르를 배출하도록 구성되어 있어, 최종 디메틸에테르가 분리된다. That is, the dimethyl ether collected and transferred to the separation tank 30 is sensed by the
한편, 분리탱크(30)의 수위센서(36)보다 위에 위치한 압력조절 밸브(37)는 분리탱크의 압력을 8기압으로 제한하여 6기압에서 액화되는 디메틸에테르만을 추출하도록 한다. 디메틸에테르 이외에 공정에서 발생된 메탄가스가 토출구(38)을 통하여 배출되도록 한다. 배출된 메탄가스는 별도로 회수하여 사용할 수 있다. On the other hand, the
분리탱크(30)로 이송된 액화 디메틸에테르 및 기체는 가압에 의한 압력 증가분과 화학반응에서 발생된 열로 인하여 온도가 상승되어 있으며, 이 열은 분리탱크(30)의 외부 자켓을 통하여 증발조 내부로 재순환되어 증발열로 재이용할 수 있다. The liquefied dimethyl ether and gas transferred to the separation tank 30 are elevated in temperature due to the pressure increase due to the pressurization and the heat generated in the chemical reaction, and this heat is introduced into the evaporation tank through the outer jacket of the separation tank 30. It can be recycled and reused as heat of evaporation.
[실시예]EXAMPLE
중유 해리 광원으로 XeCl이 충진되어 308㎚의 자외선을 조사하는 엑시머 램프(1.6㎾)를, 물의 해리 광원으로 KrCl이 충진되어 222㎚의 자외선을 조사하는 엑시머 램프(2.24㎾)를 사용하고, 중유의 증발온도를 230℃로, 물의 증발온도를 65℃로, 각각의 증발조내 압력을 -650㎜Hg로 조절한 본 발명의 반응장치에 중유 1몰(333.1㏄) 및 물 8몰(144.456㏄)를 유입시킨 결과, 디메틸에테르 8몰(368.56cc)이 생성됨을 확인하였다. An excimer lamp (1.6 kW) filled with XeCl with a heavy oil dissociation light source and irradiated with 308 nm ultraviolet light, and an excimer lamp (2.24 kW) with KrCl filled with a dissociation light source of water and irradiated with 222 nm ultraviolet light are used. 1 mol (333.1 kPa) of heavy oil and 8 mol (144.456 kPa) of water were added to the reactor according to the present invention in which the evaporation temperature was adjusted to 230 ° C, the evaporation temperature of water to 65 ° C, and the pressure in each evaporation tank was adjusted to -650 mmHg. As a result, 8 mol (368.56 cc) of dimethyl ether was produced.
이상 첨부된 도면 및 실시예를 가지고 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.
도 1은 본 발명에 따라 광해리 반응을 이용하여 디메틸에테르를 합성하는 반응장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reactor for synthesizing dimethyl ether using a photodissociation reaction according to the present invention.
도 2는 상기 도 1의 디메틸에테르 합성 반응장치의 광화학 반응기 중 공진체의 공진모드는 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a view illustrating a resonance mode of a resonator in a photochemical reactor of the dimethyl ether synthesis reactor of FIG. 1.
도 3은 상기 도 1의 디메틸에테르 합성 반응장치의 광화학 반응기의 상세 구성을 나타내는 도면이다. 3 is a view showing a detailed configuration of the photochemical reactor of the dimethyl ether synthesis reactor of FIG.
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
11, 21: 배관 12, 22: 펌프11, 21: piping 12, 22: pump
10, 20: 감압증발조 13, 23, 36: 레벨 센서10, 20:
14, 24, 39: 압력 센서 15: 제어 밸브14, 24, 39: pressure sensor 15: control valve
16: 수증기 25: 기상의 탄화수소16: water vapor 25: gaseous hydrocarbons
17, 26: 광자(photon) 에너지 18: 촉매 함유 2중 필터 17, 26: photon energy 18: double filter containing catalyst
19, 27: 이온화 가스 30: 분리 탱크19, 27: ionization gas 30: separation tank
31: 순환 펌프 34, 37: 압력조절 밸브31: circulating
35, 38: 배출구 40: 공진체35, 38: outlet 40: resonator
40A, 40B: 광화학 반응기 43: 자외선 램프40A, 40B: Photochemical reactor 43: UV lamp
46: 전자계 패턴 48: 초고주파 발생장치46: electromagnetic pattern 48: ultra-high frequency generator
49: 도파관 60: 루츠 브로워(Roots Blower) 49: Waveguide 60: Roots Blower
61 : 스크류 콤프레서 63 : 토출가스61
71, 72: 스팀 히터71, 72: steam heater
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070111713A KR100948323B1 (en) | 2007-11-02 | 2007-11-02 | Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070111713A KR100948323B1 (en) | 2007-11-02 | 2007-11-02 | Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090045741A KR20090045741A (en) | 2009-05-08 |
| KR100948323B1 true KR100948323B1 (en) | 2010-03-18 |
Family
ID=40855794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070111713A KR100948323B1 (en) | 2007-11-02 | 2007-11-02 | Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100948323B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002338510A (en) * | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Life Design C & M Systems:Kk | Method for producing-supplying dimethyl ether in high efficiency, apparatus for the same and fuel-supplying facility or base installed with the same apparatus |
| KR20060132446A (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | 한국가스공사 | Process for the production of dimethylether from hydrocarbon |
| US20070254969A1 (en) | 2005-04-15 | 2007-11-01 | Olah George A | Efficient and selective chemical recycling of carbon dioxide to methanol, dimethyl ether and derived products |
-
2007
- 2007-11-02 KR KR1020070111713A patent/KR100948323B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002338510A (en) * | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Life Design C & M Systems:Kk | Method for producing-supplying dimethyl ether in high efficiency, apparatus for the same and fuel-supplying facility or base installed with the same apparatus |
| US20070254969A1 (en) | 2005-04-15 | 2007-11-01 | Olah George A | Efficient and selective chemical recycling of carbon dioxide to methanol, dimethyl ether and derived products |
| KR20060132446A (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | 한국가스공사 | Process for the production of dimethylether from hydrocarbon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090045741A (en) | 2009-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| George et al. | A Review of Non-Thermal Plasma Technology: A novel solution for CO2 conversion and utilization | |
| US6783632B2 (en) | Process for efficient microwave hydrogen production | |
| US6375832B1 (en) | Fuel synthesis | |
| EP3841079A1 (en) | Systems and methods for processing gases | |
| US20230211311A1 (en) | Systems and methods for processing gases | |
| US10240815B2 (en) | Efficient dissociation of water vapor in arrays of microchannel plasma devices | |
| US7744728B2 (en) | Apparatus for and method of producing hydrogen using microwaves | |
| RU2257337C2 (en) | Method and apparatus for a liquid phase reforming of hydrocarbons or oxygen-containing compositions | |
| KR20060118766A (en) | Apparatus and method for producing hydrogen gas by microwave plasma discharge | |
| US5770785A (en) | Apparatus and method for removing carbon dioxide contained in exhaust gas | |
| CN107250324A (en) | Natural gas is directly incorporated into hydrocarbon liquid fuel | |
| AU2021210948A1 (en) | Systems and methods for processing gases | |
| CN105669343A (en) | Method for preparing aromatic hydrocarbons by methane-plasma-activated oxygen-free aromatization | |
| Ray et al. | Recent progress in plasma-catalytic conversion of CO2 to chemicals and fuels | |
| KR20240042518A (en) | Apparatus, system and method for producing hydrogen peroxide, hydrocarbon(s) and syngas | |
| CN102993053A (en) | Electronegative plasma assisted carbon dioxide emission reduction processing method and device thereof | |
| CN1181717A (en) | Process and device for the conversion of a greenhouse gas | |
| KR100948323B1 (en) | Synthetic process of dimethyl ether from hydrocarbons using the photodissociation reaction and apparatus being used therein | |
| EP1106788A1 (en) | Co-generation of electricity and hydrocarbons | |
| EP1154973A1 (en) | Process for the production of aromatic hydrocarbons from c1-4 hydrocarbons | |
| US20230234017A1 (en) | Plasma conversion reactor of c02 with c1 to c4 hydrocarbon to c1 to c5 oxygenate and method thereof | |
| Kim et al. | Methane conversion over nanostructured Pt/γAl 2 O 3 catalysts in dielectric-barrier discharge | |
| EP1038855A1 (en) | Fuel synthesis by electric barrier discharge process | |
| EP1038856A1 (en) | Fuel synthesis by electric barrier discharge process | |
| AU2022409339A1 (en) | Systems and methods for carbon dioxide conversion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |