KR102091085B1 - Module type reforming reactor - Google Patents

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Abstract

모듈형 개질 반응 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 개질 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 반응물과 상기 개질 촉매의 화학 반응에 의해 합성가스를 생성하는 개질 반응부; 및 내부에 연소 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 연료와 상기 연소 촉매의 화학 반응에 의해 연소가스를 생성하며, 생성된 상기 연소가스의 열이 상기 개질 반응부에 전달되도록 상기 개질 반응부를 사이에 두고 그 양 측면에 면 접촉하도록 구성되는 연소 반응부를 포함하는, 모듈형 개질 반응 장치가 제공될 수 있다.A modular reforming reaction device is disclosed.
According to an embodiment of the present invention, a reforming reaction unit in which a reforming catalyst is charged, and a synthesis gas is generated by chemical reaction between the reactant provided from the outside and the reforming catalyst; And a combustion catalyst loaded therein, generating combustion gas by a chemical reaction between the fuel provided from the outside and the combustion catalyst, and between the reforming reaction unit such that heat of the generated combustion gas is transferred to the reforming reaction unit. A modular reforming reaction device can be provided, which comprises a combustion reaction unit which is placed and is in surface contact with both sides thereof.

Description

모듈형 개질 반응 장치{MODULE TYPE REFORMING REACTOR}Modular reforming reaction device {MODULE TYPE REFORMING REACTOR}

본 발명은 모듈형 개질 반응 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a modular reforming reaction device.

일반적으로, 수소를 생산하기 위한 촉매 개질 반응의 경우, 강력한 흡열반응으로써 반응이 정반응으로 원활하게 진행되기 위해서는 외부 열원에서 계속 열을 공급해 주어야 한다.In general, in the case of a catalytic reforming reaction for producing hydrogen, heat must be continuously supplied from an external heat source in order to proceed smoothly as a positive reaction as a strong endothermic reaction.

따라서, 개질 반응기의 경우 shell & tube 방식의 다중관 반응기를 사용하여 뜨거운 연소 배가스를 shell 측에 공급하여 간접 가열을 통해 연소 배가스의 열을 개질 반응기내로 전달한다.Therefore, in the case of the reforming reactor, the hot combustion flue gas is supplied to the shell side using the shell & tube type multi-tube reactor to transfer the heat of the combustion flue gas into the reforming reactor through indirect heating.

이러한 열전달은 촉매중 전체에 걸쳐 거의 균등하게 일어나는 반면, 개질 반응기 내의 촉매층은 반응물이 공급되는 상부의 온도 하강이 크게 나타나므로 실질적으로 온도 하강이 크게 일어나는 개질 촉매층 상부의 온도를 올리기 위해서 열을 공급하면 촉매층 하부는 과열되어 촉매의 변형 및 활성 저하를 야기하는 문제가 발생할 수 있다. While this heat transfer occurs almost evenly throughout the catalyst, the catalyst layer in the reforming reactor exhibits a large temperature drop at the upper portion of the reactant supply, so if heat is supplied to raise the temperature at the top of the reformed catalyst layer where the temperature drop substantially occurs, The lower portion of the catalyst layer may overheat, which may cause problems of deforming the catalyst and deteriorating activity.

자열개질반응(Autothermal reforming)의 경우 촉매내에서 흡열 반응인 개질반응과 발열 반응인 부분 산화반응이 동시에 일어나므로 정상 상태에서 추가적인 외부의 열원 공급 없이 반응이 진행될 수 있다는 장점이 있으나, 자열개질반응 역시 약 700℃ 이상의 반응 온도까지 예열이 필수적이며, 반응온도 유지를 위하여 반응물의 steam/carbon 비율(s/c ratio)을 높게 유지할 수 없다.In the case of autothermal reforming, since the reforming reaction, which is an endothermic reaction and the partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, occur simultaneously in the catalyst, there is an advantage that the reaction can proceed without additional external heat source supply under normal conditions. Preheating is essential to a reaction temperature of about 700 ° C or higher, and the steam / carbon ratio (s / c ratio) of the reactant cannot be maintained high to maintain the reaction temperature.

또한, 자열개질반응은 낮은 s/c ratio 조건에서 반응물의 탄화수소가 증가할수록 탄소 침적의 위험성이 높아지므로 방향족 탄화수소 등의 개질 반응에 있어서 탄소 침적 조건을 회피하기 위하여 s/c ratio를 높이게 되고 추가적으로 외부 열원을 필요로 하는 구조적인 문제점을 가지고 있다.In addition, the autothermal reforming reaction increases the s / c ratio in order to avoid the carbon deposition conditions in the reforming reaction of aromatic hydrocarbons because the risk of carbon deposition increases as the hydrocarbon of the reactant increases in a low s / c ratio condition. It has a structural problem that requires a heat source.

한국공개특허 제10-2008-60871호 (2008. 07. 02. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2008-60871 (published on Jul. 02, 2008)

본 발명의 일 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 연소 반응부의 열을 개질 반응부로 전도시켜 흡열 반응을 수행하는 개질 반응부에 열을 공급하고 개질 반응부의 국부 온도 저하를 예방하여 개질 반응부의 전체 온도를 균일하게 유지할 수 있는 모듈형 개질 반응기를 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is proposed to solve the above problems, by conducting the heat of the combustion reaction unit to the reforming reaction unit to supply heat to the reforming reaction unit to perform an endothermic reaction, and prevent the local temperature drop of the reforming reaction unit It is an object of the present invention to provide a modular reforming reactor capable of maintaining the entire temperature of the reforming reaction unit uniformly.

또한 본 발명의 일 실시예는 연소가스의 폐열을 이용하여 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하고 이 기화 탄화수소를 개질 반응부 및 연소 반응부에 공급함으로써 촉매 반응 효율을 증대할 수 있는 모듈형 개질 반응기를 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention converts a liquid hydrocarbon into a vaporized hydrocarbon using waste heat of combustion gas and supplies the vaporized hydrocarbon to a reforming reaction unit and a combustion reaction unit, thereby providing a modular reforming reactor capable of increasing catalytic reaction efficiency. I want to provide.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 개질 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 반응물과 상기 개질 촉매의 화학 반응에 의해 합성가스를 생성하는 개질 반응부; 및 내부에 연소 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 연료와 상기 연소 촉매의 화학 반응에 의해 연소가스를 생성하며, 생성된 상기 연소가스의 열이 상기 개질 반응부에 전달되도록 상기 개질 반응부와 면 접촉하도록 배치되는 연소 반응부를 포함하는, 모듈형 개질 반응 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a reforming reaction unit in which a reforming catalyst is charged, and a synthesis gas is generated by chemical reaction between the reactant provided from the outside and the reforming catalyst; And a combustion catalyst loaded therein to generate combustion gas by a chemical reaction between the fuel provided from the outside and the combustion catalyst, and the reforming reaction unit faces the heat so that heat of the generated combustion gas is transferred to the reforming reaction unit. A modular reforming reaction device can be provided, which comprises a combustion reaction unit arranged to contact.

여기서 상기 개질 반응부는, 내부에 수용공간이 형성되고, 그 수용공간에 상기 개질 촉매가 장입되는 육면체 구조의 개질 본체; 상기 개질 본체의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 상기 개질 본체를 관통하여 배치되며, 상기 개질 본체의 길이 방향을 따라 간격을 두고 이격되며, 일단으로 연료를 공급하고 타단으로 공기를 공급하는 연료 공급관; 상기 연료 공급관에 길이 방향을 따라 이격 형성되어 상기 연료 및 공기가 상기 개질 본체의 내부로 공급되도록 하는 개구부; 상기 개질 본체의 일측면에 상기 개질 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 상기 연료 공급관에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 상기 개질 본체 내부에 스팀을 공급하는 스팀 공급관; 및 상기 개질 본체의 타측면에 상기 수용공간과 연통하도록 제공되며, 상기 개질 본체에서 생성된 합성가스를 배출하는 합성가스 배출관을 포함할 수 있다.Here, the reforming reaction unit, a reforming body having a hexahedral structure in which an accommodating space is formed and the reforming catalyst is loaded in the accommodating space; A fuel supply pipe disposed through the reforming body in a direction intersecting with respect to the longitudinal direction of the reforming body, spaced apart at intervals along the longitudinal direction of the reforming body, and supplying fuel to one end and supplying air to the other end; An opening formed to be spaced apart along the longitudinal direction in the fuel supply pipe to supply the fuel and air into the reforming body; A steam supply pipe provided on one side of the reforming body to communicate with the interior of the reforming body, and disposed in a direction crossing the fuel supply pipe to supply steam to the reforming body; And it is provided to communicate with the receiving space on the other side of the reforming body, it may include a synthesis gas discharge pipe for discharging the synthesis gas generated in the reforming body.

또한 상기 연소 반응부는, 내부에 수용공간이 형성되며, 그 수용공간에 상기 연소 촉매가 장입되는 육면체 구조로 이루어지며, 어느 하나의 면이 상기 개질 본체의 한 면과 면 접촉하는 연소 본체; 상기 연소 본체의 일측면에 상기 연소 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 연소에 필요한 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 상기 연소 본체의 내부에 공급하는 혼합기 공급관; 및 상기 연소 본체의 타측면에 상기 연소 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 상기 연소 본체 내부에서의 연소 반응에 의해 생성된 연소가스를 배출하는 연소가스 배출관을 포함할 수 있다. In addition, the combustion reaction unit, the interior of the receiving space is formed, the combustion space is made of a hexahedral structure in which the combustion catalyst is loaded, any one side of the combustion main body in contact with the surface of the reforming body; A mixer supply pipe provided on one side of the combustion body to communicate with the interior of the combustion body and supplying a mixture of fuel and air required for combustion to the interior of the combustion body; And a combustion gas discharge pipe provided on the other side of the combustion body to communicate with the interior of the combustion body and to discharge combustion gas generated by a combustion reaction inside the combustion body.

또한 상기 개구부는 상기 연료 공급관의 하부가 일부 절개된 슬릿(slit) 구조로 이루어질 수 있다. In addition, the opening may be formed of a slit structure in which a lower portion of the fuel supply pipe is partially cut.

또한 상기 개질 본체와 상기 연소 본체 사이에는 격판이 제공될 수 있다. In addition, a plate may be provided between the reforming body and the combustion body.

또한 상기 연소 반응부에서 배출되는 연소가스를 제공받아 액상 탄화수소와 열교환하여 상기 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하여 상기 개질 반응부 및 상기 연소 반응부에 공급하는 열교환부를 더 포함할 수 있다. In addition, by receiving the combustion gas discharged from the combustion reaction unit may further include a heat exchange unit for heat exchange with the liquid hydrocarbon to convert the liquid hydrocarbon into vaporized hydrocarbon to supply the reforming reaction unit and the combustion reaction unit.

또한 상기 개질 반응부에 제공되는 반응물은 스팀, 연료, 공기로 구성되고, 상기 합성가스는 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 이루어질 수 있다. In addition, the reactants provided to the reforming reaction unit are composed of steam, fuel, and air, and the synthesis gas may be composed of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO).

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 연소 반응부의 열을 개질 반응부로 전도시켜 흡열 반응을 수행하는 개질 반응부에 열을 공급하고 개질 반응부의 국부 온도 저하를 예방하여 개질 반응부의 전체 온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment according to the present invention, the heat of the combustion reaction unit is conducted to the reforming reaction unit to supply heat to the reforming reaction unit that performs an endothermic reaction, and prevents a decrease in the local temperature of the reforming reaction unit to maintain a uniform temperature of the reforming reaction unit. It has the effect.

또한 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 연소가스의 폐열을 이용하여 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하고 이 기화 탄화수소를 개질 반응부 및 연소 반응부에 공급함으로써 촉매 반응 효율을 증대할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, there is an advantage of increasing the catalytic reaction efficiency by converting liquid hydrocarbons into vaporized hydrocarbons using waste heat of combustion gas and supplying the vaporized hydrocarbons to a reforming reaction unit and a combustion reaction unit. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 개질 반응장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 개질 반응장치에서 개질 반응부 및 연료 공급관을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 개질 반응장치에서 열교환기에 의해 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하고 이를 개질 반응부 및 연소 반응부에 공급하는 것을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a modular reforming reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.
3 is a view showing a reforming reaction unit and a fuel supply pipe in a modular reforming reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing that a liquid hydrocarbon is converted into vaporized hydrocarbon by a heat exchanger in a modular reforming reaction apparatus according to an embodiment of the present invention and supplied to the reforming reaction unit and the combustion reaction unit.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.Hereinafter, a configuration and operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the present invention that can be patented, and the following description may form part of the detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.However, in describing the present invention, detailed descriptions of known configurations or functions may be omitted to clarify the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and may include various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the corresponding components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be 'connected' or 'connected' to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 개질 반응 장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a modular reforming reaction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 개질 반응 장치(10)는 개질 반응부(100) 및 연소 반응부(200)를 포함할 수 있다.1 and 2, the modular reforming reaction apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may include a reforming reaction unit 100 and a combustion reaction unit 200.

개질 반응부(100)는 그 내부에 개질 촉매(미도시)가 장입되고, 외부로부터 반응물을 공급받아 상기 개질 촉매와의 화학 반응(개질 반응)에 의해 소정의 합성 가스를 생성할 수 있다. The reforming reaction unit 100 is charged with a reforming catalyst (not shown) therein, and receives a reactant from the outside to generate a predetermined synthesis gas by chemical reaction (reforming reaction) with the reforming catalyst.

즉, 개질 반응부(100)는 외부로부터 반응물을 제공받아서 내부에 장입된 개질 촉매와의 반응에 의해 고온(대략 800℃ 이상)의 합성 가스를 생성하게 된다.That is, the reforming reaction unit 100 receives a reactant from the outside and generates a high temperature (approximately 800 ° C. or more) synthetic gas by reaction with a reforming catalyst loaded therein.

또한, 연소 반응부(200)는 그 내부에 연소 촉매(미도시)가 장입되고, 외부로부터 연료(예컨대, 기화 탄화수소) 및 공기(산소)를 제공받아 상기 연소 촉매와 접촉시키면 연소 촉매와의 화학 반응(연소 반응)에 의해 반응열이 발생하면서 화학 반응의 생성물로 고온의 연소가스가 생성될 수 있다. In addition, the combustion reaction unit 200 is loaded with a combustion catalyst (not shown) therein, and receives fuel (eg, vaporized hydrocarbons) and air (oxygen) from the outside, and when in contact with the combustion catalyst, chemicals with the combustion catalyst As the reaction heat is generated by the reaction (combustion reaction), high-temperature combustion gas may be generated as a product of the chemical reaction.

이렇게 생성된 연소가스의 열이 개질 반응부(100)에 전달되도록 연소 반응부(200)는 개질 반응부(100)를 사이에 두고 그 양 측면에 개질 반응부(100)와 면 접촉하도록 구성될 수 있다. The combustion reaction unit 200 is configured to face the reforming reaction unit 100 on both sides thereof with the reforming reaction unit 100 interposed therebetween so that the heat of the generated combustion gas is transferred to the reforming reaction unit 100. Can.

참고로, 수소를 생산하기 위한 촉매 개질 반응은 강력한 열을 흡수해야 하는 흡열 반응으로써 이러한 개질 반응이 원활하게 수행되기 위해서는 외부 열원에서 열을 계속적으로 공급받아야 하는바, 연소 반응부(200)에서 생성된 고온의 연소가스의 열이 전도를 통해 개질 반응부(100)에 전달됨으로써 개질 반응부(100)는 흡열 반응인 개질 반응을 원활하게 수행할 수 있게 된다.For reference, the catalytic reforming reaction for producing hydrogen is an endothermic reaction in which strong heat must be absorbed, and heat must be continuously supplied from an external heat source in order to smoothly perform the reforming reaction. The heat of the high-temperature combustion gas is transferred to the reforming reaction unit 100 through conduction, so that the reforming reaction unit 100 can smoothly perform an endothermic reaction.

이하, 도 2를 참조하여 개질 반응부(100) 및 연소 반응부(200)에 대해 좀 더 자세하게 설명한다.Hereinafter, the reforming reaction unit 100 and the combustion reaction unit 200 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

구체적으로, 개질 반응부(100)는 개질 본체(110), 연료 공급관(120), 개구부(130), 스팀 공급관(140) 및 합성가스 배출관(150)을 포함하여 구성될 수 있다. Specifically, the reforming reaction unit 100 may include a reforming body 110, a fuel supply pipe 120, an opening 130, a steam supply pipe 140 and a synthesis gas discharge pipe 150.

개질 본체(110)는 개질 반응부(100)의 전체적인 외관을 이루는 것으로서 내부에 개질 촉매가 장입되고 개질 반응이 일어날 수 있도록 소정의 수용공간이 형성될 수 있다. The reforming main body 110 forms the overall appearance of the reforming reaction unit 100, and a predetermined receiving space can be formed so that a reforming catalyst is loaded therein and a reforming reaction can occur.

개질 본체(110)는 대략 육면체로 이루어질 수 있으며, 이러한 육면체 구조에서 가장 넓은 면을 이루는 어느 일측 면이 개방되도록 구성될 수 있다. 이때 개방된 면과 마주보는 타측 면에는 격판(d)이 착탈 가능하게 설치되거나 개질 본체(110)와 일체로 형성될 수 있다. The modified body 110 may be formed of a substantially hexahedron, and may be configured such that any one side that forms the widest surface in the hexahedral structure is opened. At this time, the plate (d) is detachably installed on the other side facing the open surface or may be integrally formed with the modified body (110).

또한, 연료 공급관(120)은 개질 본체(110)의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향(도면상 수평 방향)으로 길게 연장되도록 배치되는데, 이때 연료 공급관(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 개질 본체(110)를 관통하도록 설치될 수 있다.In addition, the fuel supply pipe 120 is arranged to extend long in a direction crossing with respect to the longitudinal direction of the reforming body 110 (horizontal in the drawing), wherein the fuel supply pipe 120 is reformed body as shown in FIG. It may be installed to penetrate the (110).

또한, 연료 공급관(120)은 복수 개가 마련되어 개질 본체(110)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 이때 연료 공급관(120)은 개질 본체(110)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치되면, 개질 촉매에 의한 흡열 반응이 개질 반응부(100) 전체에 걸쳐 균일하게 일어나기 때문에 개질 반응부(100)의 국부적인 온도 저하를 예방하여 개질 반응부(100)의 전체 온도를 균일하게 유지하는데 유리하다.In addition, a plurality of fuel supply pipes 120 may be provided and spaced apart at intervals along the longitudinal direction of the reforming body 110. At this time, when the fuel supply pipe 120 is spaced apart at regular intervals along the length direction of the reforming body 110, the endothermic reaction by the reforming catalyst occurs uniformly throughout the reforming reaction unit 100, so that the reforming reaction unit 100 It is advantageous to maintain the entire temperature of the reforming reaction unit 100 by preventing the local temperature drop.

이렇게 개질 본체(110)에 배치된 연료 공급관(120)은 그 일단으로 연료(예컨대, 기화 탄화수소)가 공급되고 그 타단으로 공기(산소)가 공급될 수 있다.The fuel supply pipe 120 disposed in the reforming body 110 may be supplied with fuel (eg, vaporized hydrocarbon) at one end and air (oxygen) at the other end.

또한 개구부(130)는 연료 공급관(120)으로 공급된 연료 및 공기가 연료 공급관(120)을 통해 개질 본체(110)의 내부로 배출될 수 있도록 연료 공급관(120)의 길이 방향을 따라 이격되게 복수 개로 형성될 수 있다. In addition, the opening 130 is a plurality of spaced apart along the longitudinal direction of the fuel supply pipe 120 so that the fuel and air supplied to the fuel supply pipe 120 can be discharged through the fuel supply pipe 120 into the interior of the reforming body 110 Can be formed into dogs.

여기서, 개구부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 연료 공급관(120)의 하부가 일정 부분 절개되어 연료 공급관(120)의 내외부가 서로 연통할 수 있는 슬릿(slit) 구조로 구성될 수 있다.Here, as shown in FIG. 3, the opening 130 may be configured with a slit structure in which a lower portion of the fuel supply pipe 120 is partially cut so that the inside and outside of the fuel supply pipe 120 can communicate with each other.

또한 스팀 공급관(140)은 개질 본체(110)의 일측면(도면상 상부면)에 개질 본체(110)의 내부와 연통하도록 제공되는 구성으로서, 개질 본체(110) 내부에 개질 반응에 필요한 스팀(H2O)를 공급할 수 있다. In addition, the steam supply pipe 140 is a configuration provided to communicate with the interior of the reforming body 110 on one side (top surface in the drawing) of the reforming body 110, the steam required for the reforming reaction inside the reforming body 110 ( H 2 O).

이때 스팀 공급관(140)은 연료 공급관(120)에 대하여 교차하는 방향(도면상 수직 방향)으로 배치되어 개질 본체(110) 내부에 스팀을 공급하는바, 이에 따라 스팀 공급관(140)에서 공급되는 스팀은 연료 공급관(120)에서 공급되는 연료 및 공기와 용이하게 혼합되어 개질 반응 효율이 증대될 수 있다. At this time, the steam supply pipe 140 is disposed in a crossing direction (vertical direction in the drawing) with respect to the fuel supply pipe 120 to supply steam inside the reforming body 110, and accordingly, the steam supplied from the steam supply pipe 140 Silver can be easily mixed with fuel and air supplied from the fuel supply pipe 120 to increase the efficiency of the reforming reaction.

합성가스 배출관(150)은 개질 본체(110)의 타측면(도면상 하부면)에 개질 본체(110)의 내부와 연통하도록 제공되는 구성으로서, 개질 본체(110) 내부에서 개질 반응에 의해 생성된 합성가스는 합성가스 배출관(150)을 통해 개질 본체(110) 외부로 배출될 수 있다. Syngas discharge pipe 150 is a configuration provided to communicate with the inside of the reforming body 110 on the other side (lower surface in the drawing) of the reforming body 110, generated by the reforming reaction inside the reforming body 110 The synthesis gas may be discharged to the outside of the reforming body 110 through the synthesis gas discharge pipe 150.

여기서, 외부로부터 개질 반응부(100)에 제공되는 반응물은 스팀(H2O),연료(예컨대, 기화 탄화수소) 및 공기(산소)가 될 수 있는바, 이에 따라 개질 반응부(100)에서 생성된 합성가스는 수소(H2)와 일산화탄소(CO)가 될 수 있다. 따라서, 이러한 개질 반응에 의해 수소를 생산할 수 있다.Here, the reactants provided to the reforming reaction unit 100 from the outside may be steam (H 2 O), fuel (for example, vaporized hydrocarbon) and air (oxygen), and thus generated in the reforming reaction unit 100 The synthesized gas may be hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). Therefore, hydrogen can be produced by this reforming reaction.

한편, 연소 반응부(200)는 연소 본체(210), 혼합기 공급관(220) 및 연소가스 배출관(230)을 포함하여 구성될 수 있다. Meanwhile, the combustion reaction unit 200 may include a combustion body 210, a mixer supply pipe 220, and a combustion gas discharge pipe 230.

연소 본체(210)는 연소 반응부(200)의 전체적인 외관을 이루는 것으로서, 내부에 소정의 수용공간이 형성되고, 그 수용공간에는 연소 촉매가 장입될 수 있다. The combustion main body 210 forms the overall appearance of the combustion reaction unit 200, in which a predetermined receiving space is formed inside, and a combustion catalyst may be loaded in the receiving space.

연소 본체(210) 역시 대략 육면체 형상으로 이루어질 수 있으며, 이러한 육면체 구조에서 가장 넓은 면을 이루는 어느 일측 면이 개방되도록 구성될 수 있다. 이때 개방된 면과 마주보는 타측 면에는 격판(d)이 착탈 가능하게 설치되거나 연소 본체(210)와 일체로 형성될 수 있다. The combustion body 210 may also be formed in a substantially hexahedral shape, and may be configured such that any one side that forms the widest surface in the hexahedral structure is opened. At this time, the plate (d) is detachably installed on the other side facing the open surface or may be integrally formed with the combustion body (210).

여기서, 격판(d)은 개질 본체(110)와 연소 본체(210) 사이에 배치될 수 있으며, 연소 본체(210)에서 연소 가스에 의한 고온의 열이 상기 격판(d)을 통해 개질 본체(110) 쪽으로 전도될 수 있는바, 개질 본체(110)는 격판(d)을 통해 연소 본체(210)의 열을 흡수할 수 있다. Here, the plate (d) may be disposed between the reforming body 110 and the combustion body 210, the high temperature heat by the combustion gas in the combustion body 210 through the reforming body (110) ), The reforming body 110 can absorb the heat of the combustion body 210 through the plate d.

이때, 제일 가장 자리에 배치되는 연소 본체(210)에는 개방된 어느 일측면을 폐쇄하기 위한 커버부(c)가 설치될 수 있으며, 이 커버부(c)는 격판(d)과 동일한 구조 및 구성으로 이루어질 수 있다.At this time, the combustion body 210 disposed at the edge may be provided with a cover part (c) for closing any one open side, and the cover part (c) has the same structure and configuration as the plate (d). It can be made.

한편, 혼합기 공급관(220)은 연소 본체(210)의 일측면(도면상 상부면)에 연소 본체(210)의 내부와 연통하도록 제공되는 것으로서, 연소 반응에 필요한 연료(예컨대, 기화 탄화수소)와 공기(산소)가 혼합된 혼합기를 연소 본체(210)의 내부에 공급할 수 있다.On the other hand, the mixer supply pipe 220 is provided to communicate with the interior of the combustion body 210 on one side (top surface in the drawing) of the combustion body 210, fuel (for example, vaporized hydrocarbon) and air required for the combustion reaction A mixer in which (oxygen) is mixed may be supplied to the interior of the combustion body 210.

또한, 연소가스 배출관(230)은 연소 본체(210)의 타측면(도면상 하부면)에 연소 본체(210)의 내부와 연통하도록 제공되는 것으로서, 연소 본체(210) 내부로 공급된 혼합기가 연소 본체(210)에 장입된 연소 촉매와의 연소 반응에 의해 생성된 연소가스를 연소 본체(210) 외부로 배출할 수 있다. In addition, the combustion gas discharge pipe 230 is provided to communicate with the interior of the combustion body 210 on the other side (lower surface in the drawing) of the combustion body 210, the mixer supplied into the combustion body 210 is burned The combustion gas generated by the combustion reaction with the combustion catalyst loaded in the main body 210 may be discharged outside the combustion main body 210.

한편, 본 발명의 일 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 열교환부(300)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, an embodiment of the present invention may further include a heat exchanger 300 as shown in FIG. 4.

열교환부(300)는 연소 반응부(200)에서 배출되는 고온의 연소가스를 제공받아 액상의 탄화수소와 열교환함으로써 액상의 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환할 수 있다. 이 기화 탄화수소는 개질 반응부(100) 및 연소 반응부(200)에 공급되어 화학 반응에 사용될 수 있다. The heat exchanger 300 may convert the liquid hydrocarbons into vaporized hydrocarbons by receiving high temperature combustion gas discharged from the combustion reaction unit 200 and exchanging heat with the liquid hydrocarbons. This vaporized hydrocarbon is supplied to the reforming reaction unit 100 and the combustion reaction unit 200 and can be used for a chemical reaction.

연소 반응부(200)에서 배출되는 연소가스는 일반적으로 폐기되지만, 본 발명의 일 실시예는 열교환부(300)를 통해 고온 상태에서 배출되는 연소가스의 폐열을 재활용하는 바, 이에 따라 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하여 이 기화 탄화수소를 개질 반응부(100) 및 연소 반응부(200)에 공급함으로써 연료로 공급되는 탄화수소의 혼합율을 높여 촉매에 의한 반응 효율을 증대시킬 수 있다. The combustion gas discharged from the combustion reaction unit 200 is generally discarded, but an embodiment of the present invention recycles the waste heat of the combustion gas discharged at a high temperature through the heat exchanger 300, and thus liquid hydrocarbon is used. By converting to vaporized hydrocarbons and supplying the vaporized hydrocarbons to the reforming reaction unit 100 and the combustion reaction unit 200, the mixing ratio of hydrocarbons supplied as fuel can be increased to increase the reaction efficiency by the catalyst.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.As described above, the present invention has been described using preferred embodiments, but the scope of rights of the present invention is not limited to the specific embodiments described, and any person having ordinary knowledge in the art may be within the scope of the present invention. Substitution and modification of components are possible, and this also belongs to the rights of the present invention.

10 : 모듈형 개질 반응 장치
100 : 개질 반응부 110 : 개질 본체
120 : 연료 공급관 130 : 개구부
140 : 스팀 공급관 150 : 합성가스 배출관
200 : 연소 반응부 210 : 연소 본체
220 : 혼합기 공급관 230 : 연소가스 배출관
300 : 열교환부 c : 커버부
d : 격판10: Modular reforming reaction device
100: reforming reaction unit 110: reforming body
120: fuel supply pipe 130: opening
140: steam supply pipe 150: syngas discharge pipe
200: combustion reaction unit 210: combustion body
220: mixer supply pipe 230: combustion gas discharge pipe
300: heat exchanger c: cover
d: plate

Claims (7)

내부에 개질 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 반응물과 상기 개질 촉매의 화학 반응에 의해 합성가스를 생성하는 개질 반응부; 및
내부에 연소 촉매가 장입되고, 외부로부터 제공되는 연료와 상기 연소 촉매의 화학 반응에 의해 연소가스를 생성하며, 생성된 상기 연소가스의 열이 상기 개질 반응부에 전달되도록 상기 개질 반응부와 면 접촉하도록 배치되는 연소 반응부;를 포함하고,
상기 개질 반응부는,
내부에 수용공간이 형성되고, 그 수용공간에 상기 개질 촉매가 장입되는 육면체 구조의 개질 본체;
상기 개질 본체의 길이 방향에 대하여 교차하는 방향으로 상기 개질 본체를 관통하여 배치되며, 상기 개질 본체의 길이 방향을 따라 간격을 두고 이격되며, 일단으로 연료를 공급하고 타단으로 공기를 공급하는 연료 공급관;
상기 연료 공급관에 길이 방향을 따라 이격 형성되어 상기 연료 및 공기가 상기 개질 본체의 내부로 공급되도록 하는 개구부;
상기 개질 본체의 일측면에 상기 개질 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 상기 연료 공급관에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 상기 개질 본체 내부에 스팀을 공급하는 스팀 공급관; 및
상기 개질 본체의 타측면에 상기 수용공간과 연통하도록 제공되며, 상기 개질 본체에서 생성된 합성가스를 배출하는 합성가스 배출관;을 포함하는,
모듈형 개질 반응 장치.A reforming reaction unit in which a reforming catalyst is charged, and a synthesis gas is generated by chemical reaction between the reactant provided from the outside and the reforming catalyst; And
A combustion catalyst is charged inside, and a combustion gas is generated by a chemical reaction between the fuel provided from the outside and the combustion catalyst, and surface contact with the reforming reaction unit so that heat of the generated combustion gas is transferred to the reforming reaction unit It includes; a combustion reaction unit disposed so as to include,
The reforming reaction unit,
A reforming body having a hexahedral structure in which an accommodating space is formed, and the reforming catalyst is loaded in the accommodating space;
A fuel supply pipe disposed through the reforming body in a direction crossing the longitudinal direction of the reforming body, spaced apart at intervals along the longitudinal direction of the reforming body, and supplying fuel to one end and supplying air to the other end;
An opening formed to be spaced apart along the longitudinal direction in the fuel supply pipe so that the fuel and air are supplied into the reforming body;
A steam supply pipe provided on one side of the reforming body to communicate with the interior of the reforming body, and disposed in a direction intersecting the fuel supply pipe to supply steam to the reforming body; And
Included on the other side of the reforming body is provided to communicate with the receiving space, the syngas discharge pipe for discharging the synthesis gas generated in the reforming body; containing,
Modular reforming reaction device. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 연소 반응부는,
내부에 수용공간이 형성되며, 그 수용공간에 상기 연소 촉매가 장입되는 육면체 구조로 이루어지며, 어느 하나의 면이 상기 개질 본체의 한 면과 면 접촉하는 연소 본체;
상기 연소 본체의 일측면에 상기 연소 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 연소에 필요한 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 상기 연소 본체의 내부에 공급하는 혼합기 공급관; 및
상기 연소 본체의 타측면에 상기 연소 본체의 내부와 연통하도록 제공되며, 상기 연소 본체 내부에서의 연소 반응에 의해 생성된 연소가스를 배출하는 연소가스 배출관;
을 포함하는, 모듈형 개질 반응 장치.According to claim 1,
The combustion reaction unit,
The combustion space is formed inside, the combustion space is made of a hexahedral structure in which the combustion catalyst is loaded, any one of the combustion main body in contact with one surface of the reforming body;
A mixer supply pipe provided on one side of the combustion body to communicate with the interior of the combustion body and supplying a mixture of fuel and air required for combustion to the interior of the combustion body; And
A combustion gas discharge pipe provided on the other side of the combustion body to communicate with the interior of the combustion body, and to discharge combustion gas generated by a combustion reaction inside the combustion body;
Modular reforming reaction device comprising a. 제1 항에 있어서,
상기 개구부는 상기 연료 공급관의 하부가 일부 절개된 슬릿(slit) 구조로 이루어진, 모듈형 개질 반응 장치.According to claim 1,
The opening is a modular reforming reaction device made of a slit structure in which a lower portion of the fuel supply pipe is partially cut. 제3 항에 있어서,
상기 개질 본체와 상기 연소 본체 사이에는 격판이 제공되는, 모듈형 개질 반응 장치.According to claim 3,
A modular reforming reaction device, wherein a diaphragm is provided between the reforming body and the combustion body. 제1 항에 있어서,
상기 연소 반응부에서 배출되는 연소가스를 제공받아 액상 탄화수소와 열교환하여 상기 액상 탄화수소를 기화 탄화수소로 전환하여 상기 개질 반응부 및 상기 연소 반응부에 공급하는 열교환부를 더 포함하는, 모듈형 개질 반응 장치.According to claim 1,
A modular reforming reaction device further comprising a heat exchanger that receives the combustion gas discharged from the combustion reaction unit and exchanges it with liquid hydrocarbon to convert the liquid hydrocarbon into vaporized hydrocarbon to supply the reforming reaction unit and the combustion reaction unit. 제1 항에 있어서,
상기 개질 반응부에 제공되는 반응물은 스팀, 연료, 공기로 이루어지고,
상기 합성가스는 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 이루어지는, 모듈형 개질 반응 장치.According to claim 1,
The reactant provided in the reforming reaction unit is composed of steam, fuel, and air,
The syngas is composed of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), modular reforming reaction device.
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