KR101067419B1

KR101067419B1 - 합성가스 전환장치 및 방법

Info

Publication number: KR101067419B1
Application number: KR1020090089220A
Authority: KR
Inventors: 황상연; 정석우
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-09-27
Also published as: KR20110031811A

Abstract

여기에서는 촉매 반응에 의해 합성가스를 전환하기 위한 합성가스의 전환장치가 개시된다. 개시된 전환장치는, 입구 및 출구를 포함하는 단일의 반응 용기와, 상기 반응 용기 내 상류 영역에 위치하며, 상기 합성가스의 발열 반응에 참여하는 제1 촉매부와, 상기 발열 반응에 의해 발생한 열이 이용되는 흡열 반응에 참여하도록, 상기 반응 용기 내 하류 영역에 위치하는 제2 촉매부를 포함한다.

합성가스, 전환장치, 반응 용기, 상류 영역, 하부 영역, 촉매부

Description

합성가스 전환장치 및 방법{SYNTHESIS GAS CONVERSION APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 합성가스 전환장치 및 방법 관한 것으로서, 특히, 합성가스로부터 천연가스와 같은 대체 연료를 만들어내는 기술에서, 합성가스의 전처리 공정에 유용하게 이용되는 합성가스 전환장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 하나의 반응기 내에서 수성가스 전환 반응과 COS 가수분해 반응이 함께 그리고 효율적으로 이루어지는 것을 가능하게 한 하이브리드형 합성가스 전환장치에 관한 것이다.

합성가스로부터 연료용 천연가스 등과 같은 대체 연료를 만들어내는 기술이 알려져 있다. 합성가스는 다양한 가스화 공정 등에 의해 불가피하게 생성된다. 생성된 합성가스는, 처리가 이루어지 전에는, 쓸모없고, 더 나아가, 환경에 유해한 것이 일반적이다.

도 1은 종래 합성가스 전환 시스템의 일 예를 보여주는 블록 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 종래의 시스템은, 가스화 반응기로부터 발생하고 CO와 H₂ 를 주성분으로 포함하는 합성가스를 대체 연료로 만들기 적합한 상태로 전환시키는 것으로서, 집진 설비, 수성가스 전환설비, COS 가수분해 설비 및 H₂S 정제설비들을 차례대로 포함한다.

집진 설비는 합성가스 중에 포함된 수트(soot) 및/또는 미연소 반응물의 입자 성분 등을 분리 및 제거한다. 수성가스 전환설비는, 수성가스 전환 반응에 의해, 합성가스 내 CO/H₂비율을 조절한다. COS 가수분해 설비는 합성가스 내 오염물질인 COS를 가수분해 반응을 통해 H₂S로 형태로 전환한다. 다음, H₂S 정제설비들이 H₂S를 제거한다.

종래의 시스템은, 전술한 것과 같은 설비들이 각각 단위 별로 그리고 단계적으로 운전된다. 이에 따라, 각 설비 마다 해당 공정을 위한 별개의 열원들 및 별개의 유체 공급 설비들이 독립적으로 요구된다.

한편, 촉매를 이용하는 설비들, 특히, 수성가스 전환설비와, COS 가수분해 설비는, 운전 상황에, 따라서, 해당 촉매의 활성 온도를 고려하여 반응기 내부 온도를 제어하는 방식이 채택되고 있다. 하지만, 일반적인 고정층 촉매 반응기의 경우, 운전 시 반응기 내부의 온도 편차가 심하여 전환 효율이 낮고, 국부적인 반응이 진행되는 경우 충진된 촉매의 손상이 불가피한 문제점을 가지고 있다.

또한, 촉매 반응기의 경우, 일정기간 운전 후 활성이 저하된 촉매의 교환 작업이 필연적이나, 협소한 반응기 내부에 촉매가 충진되므로 교체 작업이 용이하지 않은 문제점을 가지고 있으며, 제작이 복잡하게 되고 이에 따른 반응기의 제작비용 및 에너지 비용이 증가하게 된다.

당해 기술분야에서는 합성가스의 전처리에 필수적인 반응들을 그대로 유지하되, 그 반응들에 필요한 반응 용기의 개수 및 그 반응 용기에 부속되는 열원 및/또는 유체 공급 설비의 개수를 줄일 필요성이 존재한다.

본 발명의 목적은, 합성가스가 단일 반응 용기 내를 흐르면서, 서로 다른 종류의 촉매에 의해 발열 화학 반응과 흡열 화학 반응을 차례로 하되, 선행하는 발열 화학 반응에서 발생한 열을 후행하는 흡열 화학 반응에서 이용하도록 한 합성가스 전화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단일 반응 용기 내에서 선행하는 촉매 반응에서 생긴 열을 이용하여 후행하는 촉매 반응을 수행하는 합성가스 전환방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 반응 용기 내에서 H₂와 CO를 주성분으로 하는 합성가스의 H₂/CO 비를 수성가스 전환 반응에 의해 적절히 조절하는 한편, 수성가스 전환 반응으로 발생한 열을 적어도 부분적으로 이용해, COS를 H₂S로 전환시키는 COS 가수분해 반응을 행하는 합성가스 전환장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 촉매 반응에 의해 합성가스를 전환하기 위한 합 성가스 전환장치가 제공된다. 상기 합성가스 전환장치는, 입구 및 출구를 포함하는 단일의 반응 용기와, 상기 반응 용기 내 상류 영역에 위치하며, 상기 합성가스의 발열 반응에 참여하는 제1 촉매부와, 상기 발열 반응에 의해 발생한 열이 이용되는 흡열 반응에 참여하도록, 상기 반응 용기 내 하류 영역에 위치하는 제2 촉매부를 포함한다.

바람직한 실시예에 따라, 상기 합성가스는 CO와 H₂를 주성분으로 하되, 상기 제1 촉매부가 참여하는 상기 발열 반응은 CO/H₂의 비를 조절하기 위한 수성가스 전환 반응이고, 상기 제2 촉매부가 참여하는 상기 흡열 반응은 COS를 H₂S로 전환시키기 위한 가수분해 반응일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 전환장치는, 상기 상류 영역 및 상기 하류 영역에 스팀을 공급하는 스팀공급장치를 더 포함한다. 이때, 상기 스팀공급장치는 스팀 제조를 위한 보일러 및 상기 보일러에서 발생된 스팀을 더 가열하는 고온 스팀 히터를 포함하되, 상기 수성가스 전환 반응을 위해, 상기 고온 스팀 히터와 상기 상류 영역이 연결되고, 상기 가수분해 반응을 위해, 상기 보일러와 상기 하류 영역이 연결된 것이 바람직하다.

더 바람직하게는, 상기 보일러와 상기 하류 영역의 상부가 주 라인에 의해 연결되되, 상기 주 라인으로부터 보조 라인이 분기되어, 그 보조 라인이 상기 하류 영역에 연결되며, 상기 보조 라인을 통한 추가의 스팀 공급은 밸브 세트에 의해 선택적으로 이루어진다.

일 실시예에 따라, 상기 상류 영역에는 상기 합성가스와 함께 스팀이 공급되되, 상기 합성가스와 상기 스팀의 균일한 공급을 위해, 상기 제1 촉매부 위로는 메쉬형 또는 다공성의 플레이트가 설치된다.

일 실시예에 따라, 상기 하류 영역에는 상기 합성가스와 함께 스팀이 공급되되, 상기 합성가스와 상기 스팀의 균일한 공급을 위해, 상기 제2 촉매부 위로는 메쉬형 또는 다공성의 플레이트가 설치된다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 촉매부는 촉매물질들이 메쉬형 또는 다공성의 제1 및 제2 바스켓에 각각 담겨져 형성된다.

일 실시예에 따라, 상기 반응 용기의 하부와 상부는 플랜지에 의해 분리가능하게 결합된다. 이때, 상기 하부, 상부 및 그 상부와 하부를 연결하는 예를 들면, 관 형태의 플랜지는 상기 반응 용기의 일부분인 것으로 간주한다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 촉매 반응에 의해 합성가스를 전환하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 단일의 반응 용기 내 상류측에서, 제1 촉매부를 이용해 발열을 수반하는 제1 전환 반응이 이루어지게 하고, 상기 반응 용기 내 하류측에서, 제2 촉매부를 이용해 흡열을 수반하는 제2 전환 반응을 이루어지게 한다. 이때, 상기 제1 전환 반응은 CO/H₂의 비를 조절하기 위한 수성가스 전환 반응이고, 상기 제2 전환 반응은 COS를 H₂S로 전환시키기 위한 가수분해 반응인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 단일 반응 용기 내에서 합성가스를 전환하는 적 어도 2 이상의 반응을 일으킬 수 있고, 반응 용기 내 상류 영역에서 이루어지는 발열 전환 반응으로부터 생긴 열을 반응 용기 내 하류 영역에서의 흡열 전환 반응에 이용하므로, 반응기의 개수를 줄일 수 있고, 더 나아가, 반응기에 부속되는 열원 및 유체 공급장치의 개수도 크게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단일 반응 용기 내에서 수성가스 전환 반응 및 COS 가수분해 반응을 동시에 진행함으로써, 시스템의 단일화를 이룰 수 있고, 이에 따른 제작비를 절감할 수 있으며, 유입되는 합성가스의 조성을 원하는 화학원료 전환공정 등에 적합하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 합성가스 및 스팀 균일 공급을 위한 다공 성 또는 메쉬형 플레이트를 이용함으로써, 유입되는 합성가스와 전환반응에 사용되는 스팀이 자연스럽게 혼합되어, 반응 용기 내부로 균일하게 유입될 수 있으며, 반응 용기 내부에 다공형 또는 메쉬형 바스켓을 두어 각 촉매재의 교체 작업이 원활히 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 촉매의 화학적 반응을 이용함으로써, 촉매의 활성 온도를 유지하기 위하여, 별도의 히터를 사용하지 않으므로 장치의 구동부가 적어 구조가 간단하며, 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 합성가스 전환장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 합성가스 전환장치(1)는, 다양한 가스화 공정에서 발생되는 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 이용하여 대체연료 및 대체천연가스 등을 제조하기 위해 필요한 공정들 중 적어도 2개 이상의 공정을 수행하도록 구성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 합성가스 전환장치(1)는, 단일의 반응 용기(10) 내에서 수성가스 전환반응 및 COS 가수분해 반응이 동시에 진행되도록 함으로써, 반응 용기(10) 후단에서 일정한 CO/H₂ 비를 가지도록 조절할 수 있으며, 또한, 전환된 합성가스 내 포함된 오염물질인 황 화합물, 즉, COS를 후행하는 다른 공정에서 제거가 용이한 H₂S 형태로 전환시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 합성가스 전환장치(1)는, 이하 더 자세히 설명되는 바와 같이, 반응 용기(10) 내 합성가스 흐름의 상류 영역인 상부에 수성가스 전환반응(Water gas shift reaction)을 위한 제1 촉매부(20)를 포함하고, 상기 반응 용기(10) 내 합성가스 흐름의 하류 영역인 하부에 COS 가수분해 반응(Hydrolysis reaction)을 위한 제2 촉매부(30)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 제1 촉매부(20)는 수성가스 전환 반응용 촉매물질(22)들과, 그 촉매물질(22)들을 담고 있는 메쉬(mesh)형 또는 다공성의 제1 바스켓(21)을 포함한다. 또한, 상기 제2 촉매부(30)는 COS 가스분해 반응용 촉매물질(32)들과, 그 촉매물질(32)들을 담고 있는 메쉬형 또는 다공성의 제2 바스켓(31)을 포함한다. 바스켓(21, 31)들에 각각 담긴 촉매물질(22, 23)들의 종류에 따라, 반응 온도가 달라질 수 있지만, 반응 용기(10) 내 상부에서는, 제1 촉매부(20)의 존재하에, 발열을 수반하는 수성가스 전환 반응이 이루어지고, 반응 용기(10) 내 하부에서는, 상기 수성가스 전환 반응에 의해 전환된 가스의 현열을 이용하는 흡열 반응을 수반한 COS 가수분해 반응이 이루어진다. 상기 제1 및 제2 바스켓(21, 31)은 전체적으로 메쉬형 또는 다공형 구조로 형성될 수 있으며, 대안적으로, 바닥부만이 메쉬형 또는 다공형인 구조로 형성될 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 두 가지 전환 공정이 동시에 진행될 수 있으며, 제1 촉매부(20)의 화학적 촉매 작용에 의한 반응열을 제2 촉매부(30)의 화학적 촉매 작용에 의한 다른 반응에 이용함으로써, 전체 시스템의 열효율을 극대화할 수 있다. 또한, 그와 같은 열효율의 극대화를 통해, 장치 전반을 구동하기 위한 구동 부품의 수가 적어져, 구조가 간단한 합성가스 전환장치를 구현할 수 있고, 적은 에너지 소비에도 불구하고, 높은 전환 효율을 얻을 수 있다.

또한, 기존에는 활성 성능이 저하된 촉매의 교체 작업이 어렵고 많은 시간이 소요되었지만, 본 실시예에 따르면, 촉매물질(22, 32)들을 바스켓(31, 32)에 담아 반응 용기(10) 내에 배치하는 구조에 의해, 활성 성능이 떨어진 촉매물질(22, 32) 들의 교체가 용이하다. 더 나아가, 반응 용기(10)의 상부, 즉, 제1 촉매부(20)가 배치된 부분과, 반응 용기(10)의 하부, 즉, 제2 촉매부(30)가 배치된 부분을 플랜지(17)에 의해 분리가능하게 결합한 구조로 함으로써, 촉매물질(22, 32)들의 교체가 더 쉽게 이루어질 수 있다. 입구(11)가 있는 반응 용기(10)의 상단과 출구(12)가 있는 반응 용기(10)의 하단에도 플랜지 또는 그와 유사한 결합 구조를 채택하면 좋다.

본 실시예에 따른 합성가스 전환장치(1)는, 제1 및 제2 다공성 플레이트(14, 16)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 다공성 플레이트(14, 16)는, 도 3의 (a) 및 (b)에 잘 도시된 바와 같이, 일정 크기의 구멍들(142, 162)이 일정 배열로 형성된 구조로 되어 있다. 대안적으로, 다공성 플레이트 대신에 메쉬형 플레이트가 이용될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 제1 다공성 플레이트(14) 아래에는 제1 촉매부(20)가 배치된다. 반응 용기(10)의 입구(11)를 통해, 합성가스가 반응 용기(10) 내 상류 영역으로 유입되고, 그 반응 용기(10) 내 상부에는 통해 수성 가스 전환 반응에 쓰이는 스팀도 공급된다. 상기 합성가스와 상기 스팀은 상기 제1 다공성 플레이트(14)를 거쳐 상기 반응 용기(10) 내 상류 영역에 있는 제1 촉매부(20)로 균일하게 공급된다.

또한, 상기 제2 다공성 플레이트(16) 아래에는 제2 촉매부(30)가 배치된다. 상기 반응 용기(10) 내 상류 영역에서 수성 가스 전환 반응을 거친 합성가스는 상기 제2 촉매부(30)가 있는 하류 영역으로 흐른다. 이때, 상기 제2 촉매부(30)의 위 로 스팀이 COS 가수분해 반응에 쓰이는 스팀이 공급된다. 상기 합성가스와 상기 스팀은 상기 제2 다공성 플레이트(16)를 거쳐 상기 반응 용기(10) 내 하류 영역에 있는 제2 촉매부(30)로 균일하게 공급된다.

본 실시예에 따른 합성가스 전환장치(1)는, 상기 반응 용기(10)를 예열하기 위한 예열 히터(18)를 포함한다. 상기 예열 히터(18)는 수성가스 전환 반응, 즉, 발열 반응이 일어나는, 상기 반응 용기(10)의 상부를 예열하도록 설치된다. 즉, 상기 예열 히터(18)는 제1 촉매부(20)가 배치되는 영역, 즉, 상류 영역에 상응하게 제한적으로 설치된다. 상기 반응 용기(10)의 하부, 즉, 제2 촉매부(30)가 배치되는 영역에는 예열 히터가 생략될 수 있는데, 이는 상기 제2 촉매부(30)에 의한 가수분해 반응이 수성가스 전환 반응을 거친 가스의 현열을 이용하는 흡열 반응으로 이루어지기 때문에 가능하다.

본 실시예에 따른 합성가스 전환장치(1)는 전술한 것과 같은 상류 영역 및 상기 하류 영역에 스팀을 공급하는 스팀공급장치(50)를 더 포함한다. 본 실시예에서, 상기 스팀공급장치(50)는, 급수탱크(51)와, 펌프(52)와, 스팀 제조용 보일러(53)와, 고온 스팀 히터(54) 등을 포함한다.

상기 급수탱크(51)는 스팀 제조에 쓰이는 물을 저장한다. 상기 펌프(51)는, 상기 급수탱크(51)와 관로에 의해 연결되어, 상기 급수탱크(51)의 물을 보일러(53)로 펌핑한다. 고온 스팀 히터(54)는 보일러(53)와 연결되며, 보일러(53)에서 만들어진 스팀을 더 가열하여 온도를 높인다. 상기 반응 용기(10) 내 상류 영역과 상기 고온 스팀 히터(54)가 연결되며, 이에 의해, 상기 스팀공급장치(50)는 상대적으로 높은 온도에서 수성가스 전환 반응이 이루어지는 상기 반응 용기(10) 내 상류 영역으로 고온의 스팀을 공급할 수 있다.

그와 달리, 상기 보일러(53)는, 상기 고온 스팀 히터(54)를 경유하지 않은 관로에 의해, 상기 반응 용기(10) 내 하류 영역된다. 상기 보일러(53)와 상기 하류 영역의 상부는 주 라인(55a)에 의해 연결된다. 특허청구범위 및 상세한 설명에서 '하부 영역의 상부'는 제2 다공성 플레이트(16)의 상부에 위치한 영역을 의미하는 것으로 쓰였다. 본 실시예에서, 상기 주 라인(55a)으로부터 보조 라인(55b)이 분기되어, 그 보조 라인(55b)은 상기 하류 영역의 하부에 연결된다.

상기 보조 라인(55b)을 통한 추가의 스팀 공급은 밸브세트에 의해 선택적으로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서, 밸브 세트는 주 라인(55a)에 설치된 제1 밸브(56a)와, 보조 라인(55b)에 설치된 제2 밸브(56b)를 포함한다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 합성가스 전환장치(1)는, 다양한 가스화 공정 등에서 발생하는 합성가스를 이용하여 대체연료 및 대체 천연가스 등을 제조하는 전처리 공정들에 이용된다. 반응 용기(10)의 상부에서는, 수성가스 전환 반응 촉매물질를 포함하는 제1 촉매부(20)를 이용하여, 이용하여 합성가스의 조성을 후단 공정에 적합한 CO/H₂ 비율로 조절하고, 반응 용기(10)의 하부에서는 COS 가수분해 반응 촉매물질를 포함하는 제2 촉매부(30)를 이용해, 수성가스 전환 반응을 마친 합성가스 내 오염물질인 COS를 H₂S 형태로 전환한다.

반응 용기(10)는 형태로 연결 플랜지(17)를 이용하여, 고온전이 공정이 이 루어지는 상부와 저온 전이 공정이 이루어지는 하부가 연속적으로 연결된 2단 구조로 구성된다. 반응 용기(10)의 상부 및 하부에 배치되는 촉매물질(22, 32)의 종류나 활성 온도의 영향 등에 따라, 다양한 형태의 배치 및 다종의 촉매 적용이 가능하다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예에 따르면, 반응 용기 상부의 제1 촉매부(20)에는 수성 가스 전환 촉매물질(22)이 충전되고, 반응 용기 하부의 제2 촉매부(30)에는 COS 가수분해 촉매물질(32)을 충전되었다. 이는 수성가스 전환 촉매물질의 경우 HTS(high temperature shift) 촉매 이용 시, 활성온도가 350℃ 부근에서 운전되며, 합성가스와 수성가스 전환 촉매물질와의 반응이 발열 반응으로서 단일의 단열 촉매 반응 용기의 경우, 반응이 진행됨에 따라서 반응열이 발생하여 운전 온도가 상승하게 되므로 평형 전환율이 낮아지게 된다.

그러나, COS 가수분해 촉매물질의 경우, 활성온도가 250℃ 부근인 흡열 반응으로서, 상부 수성가스 전환반응을 통해 공급되는 전환가스 온도에 의해, 촉매 반응을 위한 외부 열원이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 운전 중에는, 공급되는 스팀에 의해 반응 용기(10) 내 온도 조절을 보조하여 촉매와 외부간의 온도 편차를 최소화 할 수 있어 전환 효율을 증대시킬 수 있다. 그리고, 구성된 반응 용기 외부에는 자켓형의 예열 히터(18)를 설치하고, 스팀이나 열매유체를 사용하여 순환시킴으로써 설비 운전 중 합성가스의 조성이 변화하더라도 상황에 따라서 반응기 온도 조절을 보조할 수 있도록 하였다.

도 1은 종래의 합성가스 전환 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 전환장치를 설명하기 위한 도면.

도 3의 (a) 및 (b)는 합성가스 전환장치의 반응 용기 내에 설치되는 제1 및 제2 다공성 플레이트를 각각 도시한 도면들.

Claims

촉매 반응에 의해 합성가스를 전환하기 위한 합성가스의 전환장치에 있어서,

입구 및 출구를 포함하는 단일의 반응 용기;

상기 반응 용기 내 상류 영역에 위치하며, 상기 합성가스의 발열 반응에 참여하는 제1 촉매부; 및

상기 발열 반응에 의해 발생한 열이 이용되는 흡열 반응에 참여하도록, 상기 반응 용기 내 하류 영역에 위치하는 제2 촉매부를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 합성가스는 CO와 H₂를 주 성분으로 하되,

상기 제1 촉매부가 참여하는 상기 발열 반응은 CO/H₂의 비를 조절하기 위한 수성가스 전환 반응이고,

상기 제2 촉매부가 참여하는 상기 흡열 반응은 COS를 H₂S로 전환시키기 위한 가수분해 반응인 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 2에 있어서, 상기 상류 영역 및 상기 하류 영역에 스팀을 공급하는 스팀공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 3에 있어서, 상기 스팀공급장치는 스팀 제조를 위한 보일러 및 상기 보일러에서 발생된 스팀을 더 가열하는 고온 스팀 히터를 포함하되,

상기 수성가스 전환 반응을 위해, 상기 고온 스팀 히터와 상기 상류 영역이 연결되고,

상기 가수분해 반응을 위해, 상기 보일러와 상기 하류 영역이 연결된 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 4에 있어서, 상기 보일러와 상기 하류 영역의 상부가 주 라인에 의해 연결되되,

상기 주 라인으로부터 보조 라인이 분기되어, 그 보조 라인이 상기 하류 영역에 연결되며,

상기 보조 라인을 통한 추가의 스팀 공급은 밸브 세트에 의해 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상류 영역에는 상기 합성가스와 함께 스팀이 공급되되, 상기 합성가스와 상기 스팀의 균일한 공급을 위해, 상기 제1 촉매부 위로는 메쉬형 또는 다공성의 플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 하류 영역에는 상기 합성가스와 함께 스팀이 공급 되되, 상기 합성가스와 상기 스팀의 균일한 공급을 위해, 상기 제2 촉매부 위로는 메쉬형 또는 다공성의 플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 촉매부는 촉매물질들이 메쉬형 또는 다공성의 제1 및 제2 바스켓에 각각 담겨져 형성된 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 반응 용기에는 예열 히터가 설치되되, 상기 예열 히터는 상기 발열 반응이 일어나는 상기 상류 영역에 제한적으로 마련되는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
청구항 1에 있어서, 상기 반응 용기의 하부와 상부는 플랜지에 의해 분리가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환장치.
촉매 반응에 의해 합성가스를 전환하는 방법으로서,

단일의 반응 용기 내 상류측에서, 제1 촉매부를 이용해 발열을 수반하는 제1 전환 반응이 이루어지게 하고,

상기 반응 용기 내 하류측에서, 제2 촉매부를 이용해 흡열을 수반하는 제2 전환 반응을 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환방법.
청구항 11에 이어서, 상기 제1 전환 반응은 CO/H₂의 비를 조절하기 위한 수성가스 전환 반응이고, 상기 제2 전환 반응은 COS를 H₂S로 전환시키기 위한 가수분해 반응인 것을 특징으로 하는 합성가스의 전환방법.