KR101520920B1 - 액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치 - Google Patents

액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스를 열분해하여 가스화함에 있어서 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 및 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매를 적용하여, 반응 동안 생성되는 타르를 효율적으로 분해시킬 뿐만 아니라 특정 위치에 따른 특정 반응을 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Description

액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치{Pyrolysis and gasifier apparatus using catalyst support in molten metal bed}
본 발명은 액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스를 열분해하여 가스화함에 있어서 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 및 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매를 적용하여, 반응 동안 생성되는 타르를 효율적으로 분해시킬 뿐만 아니라 특정 위치에 따른 특정 반응을 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 생활폐기물은 물론 각종 산업폐기물이 급증하고 있다. 특히, 일회용 제품이 많이 사용되어 그 폐기량이 날로 증가하고 있다.
종래, 이러한 폐기물 내지 폐자원을 처리하는 방법으로 주로 소각로에서 산소를 공급하여 900℃ 이상의 고온에서 직화 방식으로 소각 처리하는 방법이 있다. 그러나 위와 같은 소각방식으로 처리하는 경우 대기오염의 주범인 매연, 악취 등의 각종 공해물질이 다량 발생되고, 소각 후 남은 소각재는 잔류 공해물질이 남아 있는 문제점이 있다. 또한, 근래에는 폐기물 내지 폐자원을 처리함에 있어서 무산소 상태에서 가열하여 탄소 이외의 성분을 열분해시켜 처리하는 기술이 제시되고 있다.
산업폐자원과 관련하여, 이의 일례로 바이오매스를 들 수 있다. 상기 바이오매스란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의하여 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 지칭하는 용어이다. 따라서 바이오매스는 곡물 등의 전분질계 자원과 임목 및 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀롤로오스계의 자원, 사탕수수, 사탕무우와 같은 당질계의 자원 및 음식폐기물에 이르기까지 포괄적인 의미를 갖는다. 바이오매스는 고부가 가치의 합성가스를 생성시킬 수 있고, 나아가 이를 전력 생산, 바이오 디젤유 합성 등의 다양한 후속공정에 적용시킬 수 있기 때문에 폐자원 에너지화 기술로 각광받고 있다. 바이오매스를 이용한 에너지화 기술에는 바이오매스를 열분해하는 가스화 과정이 선행되어 이루어지며, 이때 발생되는 합성가스는 대략 H2, CO, CH4, N2, CO2, O2, 타르(tar), 기타 미반응물질로 이루어진다. 여기서 상기 타르는 구성성분이 매우 다양한 액상 생성물로, 고분자 화합물이 포함되어 있어 분해시키는데 어려움이 있다. 따라서 생성된 타르는 가스화 과정에서 탄소전환율을 낮추는 요인으로 작용하며, 나아가 배관 및 열 교환기 등에 고착되어 운전효율을 저감시키는 문제가 있다. 또한, 회분이 용융되어 슬래깅(slagging), 파울링(fouling)을 일으키는 문제가 있고, 유동사와 반응하여 층상 응집(bed agglomeration)을 일으키는 문제가 있다.
현재 개발되고 있는 바이오매스 가스화 시스템으로는 고정층, 유동층, 순환유동층을 이용한 가스화 공정이 있다. 바이오매스 가스화 시스템과 관련하여, 미국 등록특허 제6,808,543호에는 열전달매체로서 유동사를 사용하는, 순환 유동층(CFB) 가스화기 시스템을 이용한 가스화 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 산화마그네슘(MgO)을 반응기 내 유동사에 첨가하여 회분의 융점을 상승시켜, 가스화/연소에서 유동사의 응집을 최소화하는 방법이 개시되어 있다. 또 다른 바이오매스 가스화 공정으로 대한민국 등록특허 제10-0742159호에는 가스화기, 개질기, 타르 회수조, 목초액 회수조, 스크러버 등으로 구성되는 가스화 시스템이 개시되어 있다. 또한 대한민국 등록특허 제10-0659497호에는 비교적 저온(500-900℃)에서도 운전되는, 유동층 가스화기, 싸이클론, 열교환기 등으로 구성되는 유동층 바이오매스 열분해 장치가 개시되어 있다. 나아가 대한민국 등록특허 제10-1123389호와 관련하여, 바이오매스 가스화 공정에 추가적인 타르 제거 시스템을 설치하여 순도를 향상시키려는 시도가 있었다.
그러나, 상기 종래기술들은 바이오매스 가스화 시스템에서 발생하는 타르의 효율적인 분해 및 회분에 의한 문제점들을 해결하기 어렵고, 나아가 바이오매스 가스화를 위한 다양한 촉매 및 반응을 적용시키기 어렵다는 문제가 존재한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 바이오매스의 열분해 및 가스화 반응에서 생성되는 타르를 효율적으로 분해시킬 뿐만 아니라 특정 위치에 따른 특정 반응을 수행할 수 있는, 액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치를 제공하는 것이다.
또한, 2 이상의 서로 다른 액체금속이 비중차이로 인하여 서로 구획되어 별개의 유동층을 이루고, 촉매 담지체의 비중이 조절되어 유동층 내에서 촉매의 위치가 조절되며, 이에 따라 타르 분해 및 생성가스 촉매 반응과 같은 다수의 반응을 하나의 반응로 내에서 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 나아가 상기 촉매 담지체는 담지되는 활성성분의 상(phase)에 따라 형상이 다양하게 변경될 수 있으며, 또한 표면적을 향상시킬 수 있는 형상을 취할 수 있다. 이로써 반응물과의 반응성을 향상시킬 수 있다.
또한, 촉매를 회수하여 촉매 재생기에서 촉매를 재생하고, 산화된 일부 액체금속을 회수하여 환원 반응기에서 재생하고, 재생된 촉매 및 액체금속이 함께 재순환됨으로써, 촉매와 액체금속을 반영구적으로 사용할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
또한, 반응로 내의 액체금속으로 산화제를 공급하여 산화제와 타르 및 미반응물 등을 반응시켜 산화열을 얻고, 이를 액체금속 반응로의 반응열로 이용할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치는, 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속이 수용되고, 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매를 포함하는 반응로, 상기 반응로에 연결되어 반응로에서 회수된 액체금속과 촉매를 분리하는 분리기, 상기 분리기에 연결되어 분리된 액체금속을 순환시키는 순환 펌프, 상기 분리기에 연결되어 분리된 촉매를 재생하는 촉매 재생기, 상기 순환 펌프 및 상기 촉매 재생기에 연결되어 상기 순환 펌프로부터 전송받은 액체금속 및 상기 촉매 재생기에서 재생된 촉매를 혼합하는 혼합기 및 상기 혼합기에 연결되어 상기 혼합기에서 혼합된 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물을 반응로 내부로 투입하는 혼합물 투입구를 포함하며, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속은, 비중 차이로 인하여 상기 반응로 내에서 서로 구획되며, 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매는, 구획된 다른 액체금속과 상이한 비중을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 중 어느 하나의 액체금속 내에 부유하는 촉매는, 상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중보다 크거나, 상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중보다 작거나, 또는 상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중과 상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중 사이의 비중을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
상기 촉매는 활성성분 및 상기 활성성분이 담지된 담지체를 포함하고, 상기 담지체의 비중이 조절될 수 있어, 상기 촉매가, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 중 기 설정된 어느 하나의 액체금속 내에 부유하고, 및 상기 촉매가 상기 기 설정된 액체금속 내에 기 설정된 위치에서 부유하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속은 Ga, In, Sn, Pb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 2 이상의 서로 다른 액체금속인 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 반응로 하부에 연결되어 상기 반응로 내의 액체금속으로 산화제를 공급하는 산화제 공급원을 더 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 산화제는 산소, 상기 산소를 함유하는 공기 및 스팀으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 반응로와 상기 분리기 사이에 위치하는 열교환기를 더 포함하며, 상기 열교환기는 반응로에서 회수된 액체금속 및 촉매와 열교환매체와의 열교환이 이루어짐이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 반응로에 연결되어 액체금속 및 촉매를 회수하는 2 이상의 회수 관로를 더 포함하며, 상기 2 이상의 회수 관로는 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속에 각각 대응하게 위치하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 반응로에 결합되는 슬래그 배출구를 더 포함하며, 상기 슬래그 배출구를 통해 상기 반응로 내의 액체금속에 용융된 슬래그가 상기 반응로의 외부로 배출되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 반응로 하부에 연결되어 상기 반응로 내의 액체금속으로 원료를 투입하는 입구부를 더 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 분리기와 상기 순환 펌프 사이에 위치하여 상기 분리기에서 분리된 액체금속을 환원시키는 환원 반응기;를 더 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열분해 및 가스화 장치는, 상기 순환 펌프, 상기 열교환기 및 상기 슬래그 배출구에 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 순환 펌프의 펌핑 속도, 상기 열교환기의 열 공급량 및 상기 슬래그 배출구에서 슬래그의 배출량 중 하나 이상을 조절할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
상기 반응로에 유입되는 원료는 바이오매스, 석탄, 폐플라스틱 및 폐PCB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 반응로에 유입되는 원료는 재생된 촉매와 함께 상기 혼합기에 함께 투입하며, 상기 혼합물 투입구는 상기 산화제 공급원과 일체화되어, 반응로 하부로 상기 혼합기에서 혼합된 혼합물 및 상기 산화제를 반응로 내부로 투입하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 반응로에서 생성된 가스는 수소 및 일산화탄소를 함유하는 합성가스인 것이 바람직할 수 있다.
상기 액체금속 베드 내의 촉매 담지체는 담지되는 활성성분의 상(phase)에 따라 구 형태, 별 형태, 스모그 형태, 8자 형태, 중공 형태 및 홈 형성 형태로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치는 바이오매스 가스화 반응에서 생성되는 타르를 효율적으로 분해시킬 뿐만 아니라 회분에 의한 문제점 방지 및 특정 위치에 따른 특정 반응을 수행할 수 있다. 구체적으로 서로 다른 액체금속으로 이루어진 유동층 내에서 촉매의 위치가 조절되며, 이에 따라 타르 분해 및 생성가스 촉매 반응과 같은 다수의 반응을 하나의 반응로 내에서 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 촉매의 재생 및 촉매와 액체금속 재순환을 이용하여 촉매와 액체금속을 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 및 가스화 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열분해 및 가스화 장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 및 가스화 장치의 작동 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 담지체의 각종 형상을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시 예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)를 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 바람직한 실시 예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 구성설명
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)는 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속이 수용되고, 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매를 포함하는 반응로(10), 상기 반응로(10)에 연결되어 반응로(10)에서 회수된 액체금속과 촉매를 분리하는 분리기(20), 상기 분리기(20)에 연결되어 분리된 액체금속을 순환시키는 순환 펌프(30), 상기 분리기(20)에 연결되어 분리된 촉매를 재생하는 촉매 재생기(40), 상기 순환 펌프(30) 및 상기 촉매 재생기(40)에 연결되어 상기 순환 펌프(30)로부터 전송받은 액체금속 및 상기 촉매 재생기(40)에서 재생된 촉매를 혼합하는 혼합기(50) 및 상기 혼합기(50)에 연결되어 상기 혼합기(50)에서 혼합된 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물을 반응로(10) 내부로 투입하는 혼합물 투입구(60)를 포함한다.
반응로(10)는 용융 상태의 액체금속과 바이오매스의 열분해로 발생된 합성가스(13)가 위치하는 곳으로, 액체금속으로 투입되는 산화제와 타르 및 미반응물 등이 반응하여 얻어지는 산화열을 통해 용융상태로 유지될 수 있다. 또한, 히터와 같은 별도의 가열수단에 의해 외부의 열원으로부터 열공급이 추가로 이루어질 수 있다. 이로써 액체금속은 계속하여 용융상태로 유지될 수 있으며, 바이오매스 열분해에 필요한 반응열을 공급받을 수 있다.
반응로(10) 내에는 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속(111, 112, 113, 114)이 수용되고, 이들은 비중 차이로 인하여 상기 반응로(10) 내에서 서로 구획되어 별개의 층을 형성할 수 있다. 한편, 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매(121, 122, 123, 124)가 2 이상의 서로 다른 액체금속 층에 각각 대응하여 부유할 수 있다. 예를 들어, 액체금속(112) 내에서 부유하는 촉매(122)는, 구획된 다른 액체금속(111, 113, 114)와 상이한 비중을 가짐으로써, 상기 액체금속(112) 내에서 부유할 수 있다.
본 발명에서, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속은 Ga, In, Sn, Pb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 2 이상의 서로 다른 액체금속일 수 있다. 상기 Ga, In, Sn, Pb 및 Bi는 각각 서로 다른 물성, 특히 비중을 가지며, 이들의 물성을 아래의 표 1에 나타내었다.
액체금속 녹는점
(℃)		 끓는점
(℃)		 비중
(g/cm3)		 점도
(cP)		 열전도율
(W/m·K)		 가격
(＄/ton)		 독성
갈륨(Ga) 29.8 2,204 5.94 0.6
(743K)		 40.8
(550K)		 300,000 X
인듐(In) 156.6 2,072 7.31 1.3
(773K)		 47.8
(750K)		 591,250 X
주석(Sn) 231.9 2,602 7.30 1.1
(773K)		 32.7
(771K)		 21,875 X
납(Pb) 327.5 1,749 11.34 2.6
(729K)		 15.5
(773K)		 2,224 O
비스무트
(Bi)		 271.5 1,564 9.80 1.2
(762K)		 15.5
(773K)		 19,000 X
상기 표 1에 나타난 액화금속들의 비중은 5.9 내지 11.3 g/cm3범위에서 서로 다르게 분포되어 있으며, 이들을 적절히 혼합할 경우, 다양한 비중 및 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, Ga, Sn, Pb 및 Bi의 혼합 액체금속을 반응로(10) 내에 적용할 경우, 반응로(10) 하부에서 상부 순서로 Pb-Bi-Sn-Ga 순으로 액체금속 유동층이 형성될 수 있다. 상기 각각의 유동층의 높이를 고려하여 촉매의 비중을 조절하면, 유동층 위치에 따른 특정 반응을 유도할 수 있다. 즉, 하나의 반응로(10) 내에서 다수의 화학반응을 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 촉매는 활성성분 및 상기 활성성분이 담지된 담지체를 포함할 수 있다. 상기 활성성분으로는 백금, 루테늄, 니켈, 지르코니아, 팔라듐, 구리, 망간 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 담지체로는 알루미나, 실리카, 백운석, 감람석 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 바이오매스 가스화 및 타르 제거에 통상적으로 사용되는 촉매가 사용될 수 있고 특별히 제한되는 것은 아니다. 특히, 상기 담지체에는 촉매의 비중을 조절하기 위해서 추가적인 비중조절물질이 포함될 수 있다. 나아가 상기 담지체는 촉매와 반응하는 매체(합성가스, 타르 등)와의 반응성을 향상시키기 위해 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 구, 별, 스모그, 8자 등의 다양한 담지체 형태를 적용할 수 있다(도 1의 121, 122, 123, 124; 및 도 4; 참조).
상기 촉매 담지체의 형상에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 상기 촉매 담지체는 연료 및/또는 활성성분을 담지할 수 있으며, 특히 담지 대상인 연료 및/또는 활성성분의 상(phase)이 기체, 액체 또는 고체인지 여부에 따라 이에 적합한 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 기체 상태의 연료 및/또는 활성성분의 경우에는 담지체를 도 4 (d)와 같은 형태로 할 수 있다. 즉, 담지체 표면에 홀이 형성되고 담지체 내에 중공이 있으며, 홀과 중공은 연통되고, 상기 중공 내에 기체를 포집 내지 담지할 수 있다. 이로써 반응물이 기체 활성성분과 용이하게 접촉하여 반응성이 향상될 수 있다. 액체 상태 또는 고체 상태의 성분을 담지하는 경우에는 담지체의 형상이 특별히 제한되는 것은 아니나, 표면적을 넓히기 위해 도 4(c)와 같은 8자모양, 또는 도 4(b) 및 도 4(e)와 같은 별모양을 취할 수 있다. 이로써 반응물이 담지체에 담지된 활성성분과 용이하게 접촉하여 반응성이 향상될 수 있다. 나아가 도 4(f)와 같이 담지체에 특정 깊이의 홈 등을 1개 이상 형성하여 표면적을 향상시킬 수 있다.
상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 중 어느 하나의 액체금속 내에 부유하는 촉매는 상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중보다 클 수 있다. 예를 들어, 액체금속(111) 내에서 부유하는 촉매(121)는 이의 상부에 위치하는 액체금속(112)의 비중보다 크기 때문에, 상기 상부에 위치하는 액체금속(112)으로 상승하여 부유하지 않고 대응하는 액체금속(111) 내에서 부유할 수 있다. 한편, 어느 하나의 액체금속 내에 부유하는 촉매는 상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중보다 작을 수 있다. 예를 들어, 액체금속(114) 내에서 부유하는 촉매(124)는 이의 하부에 위치하는 액체금속(113)의 비중보다 작기 때문에, 상기 하부에 위치하는 액체금속(113)으로 침전하여 부유하지 않고 대응하는 액체금속(114) 내에서 부유할 수 있다. 또는, 어느 하나의 액체금속 내에 부유하는 촉매는 상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중과 상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중 사이의 비중을 가질 수 있다. 예를 들어, 액체금속(112) 내에서 부유하는 촉매(122)는 이의 상부에 위치하는 액체금속(113)의 비중보다 크고 이의 하부에 위치하는 액체금속(111)의 비중보다 작기 때문에, 상기 상부 또는 하부에 위치하는 액체금속(113, 111)에 부유하지 않고 대응하는 액체금속(112) 내에서 부유할 수 있다.
또한 상기 촉매는 활성성분 및 상기 활성성분이 담지된 담지체를 포함하고, 상기 담지체의 비중이 조절되어 촉매 전체의 비중이 조절될 수 있다. 이로써 특정 촉매가 기 설정된 어느 하나의 특정 액체금속 내에 부유하도록 할 수 있다. 나아가 상기 촉매는 특정 액체금속 내에서도, 특정 액체금속의 비중과 약간의 비중 차이를 둠으로써 특정 액체금속 내에 기 설정된 위치에서 부유하도록 할 수 있다. 예를 들어, 특정 액체금속의 비중보다 비중이 다소 크게 조절되면 특정 액체금속의 하부에서 부유하게 되고, 비중이 다소 작게 조절되면 특정 액체금속의 상부에서 부유하게 된다.
반응로(10) 내의 액체금속과 합성가스(13)는 그 비중 차이에 의해 상하로 분리된다. 구체적으로 액체금속은 반응로(10) 내의 하부에 위치하고, 생성된 합성가스(13)는 반응로(10) 내에서 액체금속의 상부에 위치한다.
반응로(10)는 원료가 투입되는 입구부(14)와 가스가 배출되는 출구부(15)를 다수 포함할 수 있다. 반응로(10) 내부로는 입구부(14)를 통해 원료가 투입된다. 바람직하기로, 상기 입구부(14)는 반응로(10) 하부에 연결되어, 원료를 반응로(10) 하부에 위치하는 액체금속으로 투입할 수 있다. 특히 원료가 반응로(10) 하부로 투입됨으로써, 원료가 분해되어 발생하는 타르, 회분, 합성가스 등이 비중차이로 상부로 이동하면서 구획된 액체금속층 및 이에 부유하는 다양한 촉매들과 순차적으로 반응할 수 있다. 이로써 타르가 효율적으로 제거되며 다양한 화학반응이 위치에 따라 발생하여 효율적인 반응 공정이 가능하다. 반응로(10)에 유입되는 원료는 바이오매스, 석탄, 폐플라스틱 및 폐PCB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
투입된 원료는 액체금속 및 촉매를 통해 액체금속의 열에 의하여 열분해되고, 액체금속과의 비중차이에 의하여 합성가스, 타르, 미반응물인 탄화수소, 차(Char) 및 기타 불순물로 분리된다. 상기 합성가스(13)는 휘발성분과 다양한 가스화 생성물로 이루어진 것으로 본 발명에 의한 추출 대상이다. 상기 합성가스(13), 타르 및 잔량 미반응물 등은 비중차이로 반응로(10) 상부로 이동하면서 반응로(10) 내 2 이상의 분획된 액체금속 유동층 및 촉매에 의해 개질되어 고순도의 가연성 가스를 수취할 수 있다. 나아가 상기 타르는 합성가스에 내포된 산소, 또는 추가로 공급되는 산화제(산소)와 촉매반응하여 효율적으로 산화제거될 수 있다. 한편, 차는 산화제 공급원(18)으로부터의 산화제와 반응하여 산화 연소됨으로써 액체금속에 반응열을 제공할 수 있다. 기타 불순물인 슬래그는 슬래그 배출구(16)로 액체금속과 함께 배출될 수 있으며, 비중차이에 의한 분리가 가능하다. 원료를 열분해한 결과 반응로(10) 내의 상부에 모이는 합성가스(13)는 출구부(15)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
반응로(10)는 슬래그를 외부로 배출하는 슬래그 배출구(16)를 더 포함할 수 있다. 원료가 반응로(10)에서 열분해되어 액체금속에 용융된 불순물인 슬래그는 반응로(10)에서 액체금속과의 비중 차이로 최상부에 위치한 액체금속(114)의 표면에 떠오른다. 따라서, 상기 슬래그가 위치하는 지점에 대응하여 슬래그 배출부를 도입함으로써 슬래그만을 선택적으로 외부로 배출할 수 있다.
반응로(10)는 이에 연결되어 액체금속 및 촉매를 회수하는 2 이상의 회수 관로(17)를 더 포함할 수 있다. 상기 2 이상의 회수 관로(17)는 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속에 각각 대응하게 위치하여, 2 이상의 구획된 액체금속층 및 이에 부유하는 촉매를 각각 회수할 수 있다. 회수된 액체금속과 촉매는 재순환되어 다시 상기 반응로(10)에 투입되며, 이때 촉매는 촉매 재생기(40)를 통해 재생되어 연속적으로 사용할 수 있다.
상기 반응로(10)는 이의 하부에 연결되어 액체금속으로 산화제를 공급하는 산화제 공급원(18)을 더 포함할 수 있다. 상기 산화제 공급원(18)을 통해 공급되는 산화제는 앞서 설명한 반응로(10) 내에서 일어나는 각종 화학반응에 사용될 수 있다. 나아가 앞서 하부로 투입하는 원료와 같이, 산화제 역시 하부로 투입함으로써 비중 차이로 반응로(10) 상부로 이동함과 동시에 구획된 액체금속 층에서 각기 다른 화학반응이 이루어질 수 있다. 나아가, 이때 발생하는 산화열로 인해 액체금속이 용융 상태로 유지될 수 있으며, 반응에 필요한 반응열을 제공할 수 있다. 또한, 상기 산화제 공급원(18)은 링 형태의 기포 발생기(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 기포 발생기는 산화제 공급원(18)으로부터 기체상태의 산화제를 반응로(10) 내의 액체금속 상에 방사상으로 분사할 수 있다. 상기 산화제는 산소, 상기 산소를 함유하는 공기 및 스팀으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
분리기(20)는 반응로(10)에 연결되어 반응로(10)에서 회수된 액체금속과 촉매를 분리할 수 있다. 구체적으로, 상기 분리기(20)는 상기 회수 관로(17)의 일측 말단과 연결되어, 반응로(10) 내의 개별 액체금속층에서 회수된 액체금속과 촉매를 전송받을 수 있으며, 이들을 일괄적으로 혼합 액체금속과 혼합 촉매로 분리할 수 있다. 다만, 선택적으로 회수 관로(17)와 분리기(20) 사이에 열교환기(70)가 위치할 수 있으며, 이 경우 회수 관로(17)의 일측 말단은 열교환기(70)에 연결되고, 이어서 열교환기(70)는 분리기(20)에 연결될 수 있다.
순환 펌프(30)는 분리기(20) 및 혼합기(50)와 연결되어, 분리기(20)에서 분리된 액체금속이 순환되도록 한다. 즉, 분리기(20)와 연결된 관로(31)를 통해 분리된 액체금속을 전송받고, 순환 펌프(30)에서 이를 가압하여 혼합기(50)와 연결된 관로(32)를 통해 혼합기(50)로 가압된 액체금속을 전송할 수 있다. 또한, 순환 펌프(30)는 불순물을 제거하는 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 반응로(10)에 연결된 슬래그 배출구(16)를 통해 불순물을 제거하더라도 액체금속에는 분리되지 않은 불순물이 용융되어 있을 수 있기 때문에, 필터는 이를 제거하기 위해 펌프에 부가될 수 있다.
도 2에 나타난 열분해 및 가스화 장치(2000)에 있어서, 환원 반응기(90)는 분리기(20)와 상기 순환 펌프(30) 사이에 위치하여 상기 분리기에서 분리된 액체금속을 환원시킨다. 환원 반응기(90)에서 환원된 액체금속은 순환 펌프(30)를 통해 다시 반응로(10) 내부로 재투입되며, 이로써 연속적인 공정 구현이 가능하다. 다만, 상기 환원 반응기(90)는 상기 분리기(20)와 일체화되어, 액체금속의 분리와 동시에 환원시킬 수 있다.
촉매 재생기(40)는 분리기(20) 및 혼합기(50)와 연결되어, 분리기(20)에서 분리된 촉매를 재생되도록 한다. 예를 들어, 반응로(10) 내의 촉매는 각종 화학반응을 수행하면서 산화되어 촉매 활성이 떨어지게 되는데, 이를 촉매 재생기(40)에서 환원가스(예를 들어, 수소) 하에서 환원시켜 다시 재생시킬 수 있다. 이를 재차 반응로(10)로 순환시킴으로써 공정을 연속적으로 운전함과 동시에 촉매를 반영구적으로 사용할 수 있다. 촉매 재생기(40)는 분리기(20)와 연결된 관로(41)를 통해 분리된 촉매를 전송받고, 이를 재생하여 혼합기(50)와 연결된 관로(42)를 통해 혼합기(50)로 재생된 촉매를 전송할 수 있다.
혼합기(50)는 순환 펌프(30) 및 상기 촉매 재생기(40)에 연결되어 상기 순환 펌프(30)로부터 전송받은 액체금속 및 상기 촉매 재생기(40)에서 재생된 촉매를 혼합하도록 한다. 이로써 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물이 혼합기(50) 내에서 준비될 수 있고, 상기 혼합물을 혼합물 투입구(60)와 연결된 관로(51)를 통하여 혼합물 투입구(60)로 전송할 수 있다. 혼합기(50)와 촉매 재생기(40) 사이에는 추가적인 원료/촉매 혼합기(80)가 위치할 수 있다. 원료/촉매 혼합기(80)로 관로(42)를 통하여 재생된 촉매가 유입되고, 또한 다른 원료 관로(81)를 통하여 원료가 유입된다. 원료/촉매 혼합기(80)는 유입된 촉매와 원료를 혼합하여 혼합기(50)와 연결된 관로(82)를 통해 혼합기(50)로 촉매와 원료의 혼합물을 전송할 수 있다. 이 경우, 혼합기(50)에서는 원료, 촉매 및 액체금속이 혼합됨으로써, 원료인 바이오매스에 대한 각종 화학반응이 반응로(10) 투입 전에 먼저 일어날 수 있다.
혼합물 투입구(60)는 반응로(10) 상부에 위치하거나(도 1에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000)), 또는 반응로(10) 하부에 위치할 수 있다(도 2에 따른 열분해 및 가스화 장치(2000)). 혼합물 투입구(60)는 혼합기(50)와 연결되어, 상기 혼합기(50)에서 혼합된 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물을 반응로(10) 내부로 투입한다. 투입되는 혼합물은 2 이상의 액체금속과 2 이상의 촉매가 혼합되어 있는 상태이나, 이들 각각의 비중은 상이하므로 반응로(10) 내에 투입된 후 비중에 따라 분리 및 구획되어 나뉘어질 수 있다. 나아가, 도 2에 따른 열분해 및 가스화 장치(2000)에 있어서, 원료가 관로(81)로 유입되는 경우 혼합기(50)에서는 액체금속, 촉매 및 원료가 함께 혼합된다. 이때, 원료는 반응로(10) 하부로 투입됨이 바람직하므로, 혼합물 투입구(60)는 산화제 공급원(18)과 일체화되어, 반응로(10) 하부로 상기 혼합물을 산화제와 함께 투입할 수 있다.
열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)는 열교환기(70)를 더 포함할 수 있다. 열교환기(70)는 반응로(10)와 분리기(20) 사이에 위치하며, 반응로(10)에서 회수된 액체금속과 촉매로부터 열을 전달받아 열에너지를 재생(regeneration)할 수 있다. 구체적으로, 회수된 액체금속으로부터 별도의 열교환매체를 통해 폐열의 재활용이 이루어질 수 있다.
또한, 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)에는 순환 펌프(30), 열교환기(70) 및 상기 슬래그 배출구(16)에 연결되는 제어부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 제어부는 순환 펌프(30)의 펌핑 속도를 제어하여 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)에서 액체금속이 순환되는 속도와 순환량을 제어할 수 있고, 열교환기(70)를 제어하여 반응로(10) 내 액체금속의 온도를 제어하여 액체금속이 용융된 정도 및 액체금속의 점도를 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 슬래그 배출구(16)를 제어하여 반응로(10)에서 배출되는 슬래그의 양을 조절할 수 있다.
본 발명에서 열을 순환시키는 액체금속은 기존 열교환에 주로 사용되는 공기 및 물에 비하여 열용량이 커 적절한 공정 설계가 수반될 경우 열 이동량이 높아 효과적인 바이오매스 열분해에 적절하다. 또한 점성이 낮아 이동이 편리하므로 바이오매스 가스화 공정 및 매체 재순환에 적합하다.
또한 본 발명에서 열을 순환시키는 액체금속은 비중이 서로 다른 2 이상의 금속으로 이루어져 있어 반응로(10) 내에서 다수의 분획된 유동층을 형성할 수 있으며, 이에 비중이 서로 다른 2 이상의 촉매가 각각 부유하면서 위치에 따른 다양한 화학반응을 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서 바이오매스 가스화 공정에 있어 타르를 효율적으로 제거하고 고품질의 합성가스(13)를 생성할 수 있다.
또한 본 발명에서 열을 순환시키는 액체금속은 혼합가스와 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 각종 불순물(회재, 미연 연료, 수분)과 비중차이가 크므로 필터 및 비중차에 의한 분리에 효과적이다.
또한 본 발명에서 열을 순환시키는 액체금속은 본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 작동에 따라 용융되어 액상을 유지하며, 또한 끓는점이 높아 본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 작동 중에도 증발에 의한 손실이 없는 장점이 있다. 또한, 상기 액체금속(11)은 미반응 차와 같은 물질에 의해 환원되어 연속적인 재사용이 가능하다.
본 발명에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 작동방법
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 및 가스화 장치(1000, 2000)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 혼합물 투입구(60)를 통해 혼합된 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물을 반응로(10) 내부로 투입한다(S10). 혼합기(50)에서 혼합되는 혼합물 중 원료가 포함되어 있는 경우, 산화제 공급원(18)과 일체화된 혼합물 투입구(60)를 통해 상기 혼합물을 반응로(10) 하부로 투입한다.
S10 단계 이후, 투입된 혼합물이 비중 차이에 의해 2 이상의 액체금속층 및 이에 부유하는 2 이상의 촉매로 구획된다(S20). 투입되는 혼합물은 2 이상의 액체금속과 2 이상의 촉매가 혼합되어 있는 상태이나, 이들 각각의 비중은 상이하므로 반응로(10) 내에 투입된 후 비중에 따라 자발적으로 분리 및 구획되어 나뉘어질 수 있다.
S20 단계 이후, 원료의 열분해를 통해 합성가스가 생성됨과 동시에 타르, 차 및 미반응물 등이 제거된다(S30). 반응로(10)의 하부로 투입된 원료는 액체금속 및 촉매를 통해 액체금속의 열에 의하여 열분해되고, 액체금속과의 비중차이에 의하여 합성가스, 타르, 미반응물인 탄화수소, 차(Char) 및 기타 불순물로 분리된다. 상기 합성가스, 타르 및 잔량 미반응물 등은 비중차이로 반응로(10) 하부에서 상부로 이동하면서 반응로(10) 내 2 이상의 분획된 액체금속 유동층 및 촉매에 의해 산화 제거되어 고순도의 가연성 가스를 수취할 수 있다. 구체적으로, 생성된 합성가스에는 추가적으로 타르와 미반응물 등이 포함되어 있을 수 있는데, 이들이 분획된 액체금속층마다 비중차이로 나뉘어져 위치하는 각각 다른 촉매층을 통과하면서, 합성가스에 내포된 산소 및 추가로 공급되는 산화제와 다양한 촉매반응을 일으켜 산화 제거된다. 이때, 산화제 공급으로 활성화에너지를 낮추어 발열반응을 유도하기 때문에 추가적인 열공급없이 타르의 제거가 가능한 이점이 있다. 또한, 위치에 따른 촉매의 반응 선택성을 이용하여 합성가스 내 가연성 가스의 산화 없이 타르와 같은 불순물을 산화 제거함으로써 가연성 합성가스(13)의 순도를 높일 수 있고, 발열반응으로 생성된 열에너지를 이용하여 액체금속의 용융상태를 유지시킬 수 있다.
S30 단계 이후, 구획된 2 이상의 액체금속 및 이에 부유하는 2 이상의 촉매를 회수하여 분리한다(S40). 2 이상의 액체금속과 촉매는 비중의 차이로 인해 서로 구획되어 있기 때문에, 이들 각각의 위치에 대응하게 위치하는 회수 관로(17)를 통해 개별적으로 회수할 수 있다. 회수된 액체금속 및 촉매는 분리기(20)로 전송되어 액체금속과 촉매가 분리된다. 회수된 액체금속 및 촉매를 분리기(20)에 투입하기 전에 열교환기(70)를 통과시킨 후 분리기(20)에 투입할 수 있다. 열교환기(70)에서는 고온의 액체금속으로부터 열교환매체로 열을 전달시켜 폐열의 재활용이 가능하다.
S40 단계 이후, 분리된 액체금속을 순환 펌프(30)를 통해 가압하여 혼합기(50)로 전송한다(S50). 순환 펌프(30)를 통해 분리기(20)에서 분리된 액체금속을 혼합기(50)로 전송하여, 결과적으로 액체금속이 순환되도록 한다. 이때, 분리기(20)와 순환 펌프(30) 사이에 환원 반응기(90)를 연결하여 분리된 액체금속이 환원되도록 할 수 있다.
S40 단계 이후, S50단계와는 별도로, 분리된 촉매를 촉매 재생기(40)를 통해 재생하여 혼합기(50)로 전송한다(S60). 촉매 재생기(40)에서 촉매는 재생되어 연속적 및 반영구적으로 사용할 수 있다.
S50 단계 및 S60 단계 이후, 순환 펌프(30)로부터 전송받은 액체금속 및 촉매 재생기(40)에서 재생된 촉매를 혼합기(50)를 통해 혼합한다(S70). 이때, 추가적으로 원료가 투입되어 함께 혼합될 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다. 각종 액체금속 및 촉매가 혼합된 혼합물은 재차 반응로(10) 내로 투입되면서 상기 단계들이 재차 반복되는 연속적인 공정이 이루어진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000, 2000 : 열분해 및 가스화 장치
10 : 반응로
111, 112, 113, 114 : 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속
121, 122, 123, 124 : 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매
13 : 합성가스
14 : 입구부
15 : 출구부
16 : 슬래그 배출구
17 : 회수 관로
18 : 산화제 공급원
20 : 분리기
30 : 순환 펌프
40 : 촉매 재생기
50 : 혼합기
60 : 혼합물 투입구
70 : 열교환기
80 : 원료/촉매 혼합기
90 : 환원 반응기

Claims (15)

  1. 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속이 수용되고, 상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매를 포함하는 반응로;
    상기 반응로에 연결되어 반응로에서 회수된 액체금속과 촉매를 분리하는 분리기;
    상기 분리기에 연결되어 분리된 액체금속을 순환시키는 순환 펌프;
    상기 분리기에 연결되어 분리된 촉매를 재생하는 촉매 재생기;
    상기 순환 펌프 및 상기 촉매 재생기에 연결되어 상기 순환 펌프로부터 전송받은 액체금속 및 상기 촉매 재생기에서 재생된 촉매를 혼합하는 혼합기; 및
    상기 혼합기에 연결되어 상기 혼합기에서 혼합된 액체금속 및 재생된 촉매를 포함하는 혼합물을 반응로 내부로 투입하는 혼합물 투입구;
    를 포함하며,
    상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속은, 비중 차이로 인하여 상기 반응로 내에서 서로 구획되며,
    상기 서로 다른 액체금속 내에 부유하는 2 이상의 비중이 서로 다른 촉매는, 구획된 다른 액체금속과 상이한 비중을 가지는 것을 특징으로 하는,
    액체금속 베드 내에서 촉매 담지체를 이용한 열분해 및 가스화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 중 어느 하나의 액체금속 내에 부유하는 촉매는,
    상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중보다 크거나,
    상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중보다 작거나, 또는
    상기 액체금속 상부에 위치하는 액체금속의 비중과 상기 액체금속 하부에 위치하는 액체금속의 비중 사이의 비중을 가지는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 활성성분 및 상기 활성성분이 담지된 담지체를 포함하고,
    상기 담지체의 비중이 조절될 수 있어, 상기 촉매가, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속 중 기 설정된 어느 하나의 액체금속 내에 부유하고, 및
    상기 촉매가 상기 기 설정된 액체금속 내에 기 설정된 위치에서 부유하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속은 Ga, In, Sn, Pb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택된 2 이상의 서로 다른 액체금속인 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 반응로 하부에 연결되어 상기 반응로 내의 액체금속으로 산화제를 공급하는 산화제 공급원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 산화제는 산소, 상기 산소를 함유하는 공기 및 스팀으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 반응로와 상기 분리기 사이에 위치하는 열교환기;를 더 포함하며,
    상기 열교환기는 반응로에서 회수된 액체금속 및 촉매와 열교환매체와의 열교환이 이루어짐을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 반응로에 연결되어 액체금속 및 촉매를 회수하는 2 이상의 회수 관로;를 더 포함하며,
    상기 2 이상의 회수 관로는 2 이상의 비중이 서로 다른 액체금속에 각각 대응하게 위치하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 반응로에 결합되는 슬래그 배출구;를 더 포함하며,
    상기 슬래그 배출구를 통해 상기 반응로 내의 액체금속에 용융된 슬래그가 상기 반응로의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 반응로 하부에 연결되어 상기 반응로 내의 액체금속으로 원료를 투입하는 입구부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열분해 및 가스화 장치는,
    상기 분리기와 상기 순환 펌프 사이에 위치하여 상기 분리기에서 분리된 액체금속을 환원시키는 환원 반응기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반응로에 유입되는 원료는 바이오매스, 석탄, 폐플라스틱 및 폐PCB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  13. 제5항에 있어서, 상기 반응로에 유입되는 원료는 재생된 촉매와 함께 상기 혼합기에 함께 투입하며,
    상기 혼합물 투입구는 상기 산화제 공급원과 일체화되어, 반응로 하부로 상기 혼합기에서 혼합된 혼합물 및 상기 산화제를 반응로 내부로 투입하는 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 반응로에서 생성된 가스는 수소 및 일산화탄소를 함유하는 합성가스인 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 촉매 담지체는 담지되는 활성성분의 상(phase)에 따라 구 형태, 별 형태, 스모그 형태, 8자 형태, 중공 형태 및 홈 형성 형태로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는,
    열분해 및 가스화 장치.
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