KR102327490B1 - 일체형수소생성장치 - Google Patents

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정우현
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Abstract

본 발명은 일체형수소생성장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 공급받아 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 혼합가스를 합성가스로 생성하는 개질유닛; 유체를 상기 수증기로 변환하는데 필요한 열 및 상기 수증기메탄개질반응에 필요한 열을 공급하도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 하부에 결합되며 상기 개질유닛에 열을 공급하는 연소유닛; 및 상기 혼합가스를 상기 개질유닛에 공급하고, 상기 개질유닛의 수증기메탄개질반응 후 생성된 상기 합성가스를 공급 받아 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 상부에 결합되는 전환유닛을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.

Description

일체형수소생성장치{INTEGRAL DEVICE FOR HYDROGEN GENERATION}
본 발명은 일체형수소생성장치에 대한 발명이다.
일반적인 수증기메탄개질반응장치는 흡열반응인 개질반응에 요구되는 열을 공급하기 위하여 개질촉매에 직접적으로 고온의 연소열을 가하므로, 개질촉매 및 수증기메탄개질반응장치가 손상되는 문제점이 있다.
또한, 개질반응에 요구되는 700~850도 중 어느 하나의 온도를 일정하게 가열 및 유지하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 개질반응 전 개질반응에 필요한 수증기를 생성하기 위하여 별도의 가열장치를 구비해야 하는 문제점이 있다.
일반적인 수성가스전환장치는 수성가스전환반응 과정에서 발생하는 발열 문제를 해결하기 위하여 장치 내부의 쿨러(cooler)와 같은 별도의 냉각장치를 이용하여 국부적으로 온도의 상승을 방지하거나 냉각기능을 하는 별도의 유체를 따로 구비하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 위와 같이, 냉각 후 배출되는 유체를 재활용 또는 처리하기 위한 별도의 장치가 구비되어야 하는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 수증기메탄개질반응장치 및 수성가스전환장치는 각각 별개로 구비되어 있거나, 일체형으로 형성되었다 하더라도 각 장치가 상호작용될 수 없는 구성상 문제점이 있다.
또한, 일반적인 수증기메탄개질반응장치나 수성가스전환장치는 구성 간의 분리 또는 결합이 어렵고, 이로 인하여 장치 내부에 촉매를 장입 또는 제거하거나 장치 자체의 유지 및 보수가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 개질반응 전 별도의 가열장치 필요 없이 유체를 수증기로 변환할 수 있고, 별도의 냉각장치 필요 없이 발열반응인 수성가스전환반응에 의한 발열 문제를 해결하도록 위 발열을 이용하여 유체를 수증기로 변환하며, 혼합가스를 개질반응에 필요한 일정 온도로 가열 및 유지하며, 개질반응 및 수성가스전환 반응을 단계적으로 진행하여 수소의 순도를 높일 수 있고, 구성간 분리 또는 결합이 용이한 일체형수소생성장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 공급받아 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 혼합가스를 합성가스로 생성하는 개질유닛; 유체를 상기 수증기로 변환하는데 필요한 열 및 상기 수증기메탄개질반응에 필요한 열을 공급하도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 하부에 결합되며 상기 개질유닛에 열을 공급하는 연소유닛; 및 상기 혼합가스를 상기 개질유닛에 공급하고, 상기 개질유닛의 수증기메탄개질반응 후 생성된 상기 합성가스를 공급 받아 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 상부에 결합되는 전환유닛을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 개질유닛은 내부에 수용공간이 형성되는 벽체; 상기 벽체의 수용공간에 구비되며, 상기 연소유닛으로부터 열을 공급받는 연소챔버; 상기 연소챔버 내부에 구비되며, 상기 전환유닛으로부터 공급받은 혼합가스가 하부로 이동되면서 타겟 온도 범위로 가열되도록 코일 형태로 상하 방향으로 연장 형성되는 예열관; 상기 연소챔버의 외주연 외측에 배치되고, 상기 예열관으로부터 배출된 상기 타겟 온도 범위의 혼합가스를 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 합성가스로 생성하는 개질촉매부; 및 상기 개질촉매부의 상단과 연통되며, 상기 합성가스가 수용된 후 상기 전환유닛으로 공급되도록 일정 공간을 형성하는 합성가스매니폴드를 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 개질촉매부는 내부에 개질촉매가 수용되는 수용공간이 형성되며, 상기 연소챔버의 열이 상기 수용공간에 전달될 수 있도록 상기 연소챔버의 외주연으로부터 외측방향으로 소정 거리 이격되도록 형성되는 관체; 및 상기 관체의 상단 및 상기 합성가스매니폴드를 연통시키도록 상기 관체의 상단 및 상기 합성가스매니폴드에 연결되는 복수 개의 합성가스관을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 연소챔버의 하단에는 상기 개질촉매부의 관체의 일측 하단 및 상기 예열관의 하단을 연통시키는 유출로가 형성되는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 개질유닛은 상기 연소챔버의 내부에 공기를 공급하여 상기 연소챔버 내부의 온도를 상기 타겟 온도 범위로 유지 조절하도록 상기 벽체를 관통하여 상기 연소챔버 내부와 연통되도록 형성되는 공기공급부를 더 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 개질유닛은 열전달부를 더 포함하며, 상기 열전달부는 상기 연소챔버의 상부와 연통되며, 상기 연소유닛으로부터 상기 연소챔버로 공급된 연소열이 수용되는 연소열매니폴드; 상기 연소열매니폴드와 상부가 연통되며, 상기 개질촉매부의 관체의 외주연을 따라 상기 연소열이 하측으로 이동되면서 상기 연소열이 재전달되도록 상기 벽체의 내주연과 상기 개질촉매부의 외주연 사이에서 일정 공간을 형성하는 연소열전달룸; 및 상기 재전달된 연소열이 외부로 배출되도록 상기 벽체를 관통하여 상기 연소열전달룸의 하측 및 외부를 연통시키도록 형성되는 연소열배출관을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛은 내부에 수용공간이 형성되는 몸체; 상기 개질유닛에 의해 생성된 합성가스를 공급 받아 상기 합성가스를 전환촉매가 이용되는 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 하는 전환촉매부; 및 외부로부터 공급되는 유체가 상기 연소유닛으로부터 공급되는 열에 의해 상기 개질반응에 필요한 수증기로 변환되도록 또는 상기 외부로부터 공급되는 유체가 발열반응인 상기 전환촉매부의 발열에 의해 상기 개질반응에 필요한 수증기로 변환되도록 하는 수증기변환부를 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛의 수증기변환부는 외부로부터 공급 받는 유체를 수용하는 일정 공간이 형성되도록 상기 몸체의 수용공간 내부에서 상기 전환촉매부의 하부에 구비되는 유체매니폴드; 상기 유체매니폴드에 상기 유체가 공급되도록 상기 몸체를 관통하여 외부와 상기 유체매니폴드의 일측을 연통시키도록 형성되는 유체공급관; 및 상기 유체매니폴드에 수용된 유체가 하측에서 상측으로 이동되면서 상기 연소유닛으로부터 공급되는 열에 의해 수증기로 변환되도록 또는 발열반응인 상기 전환촉매부의 수성가스전환반응의 발열에 의해 수증기로 변환되도록 상기 전환촉매부의 전환촉매와 접촉하여 배치되며 하단이 상기 유체매니폴드와 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성되는 복수 개의 수증기이동관을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛의 전환촉매부는 내부에 상기 전환촉매가 수용되는 수용공간이 형성되는 원통체; 상기 개질유닛의 개질촉매부에 의해 생성된 합성가스가 상기 원통체로 이동되도록 상기 유체매니폴드를 관통하여 상기 원통체의 하단 및 상기 합성가스매니폴드를 연통시키도록 형성되는 복수 개의 합성가스이동관; 및 상기 수성가스전환반응된 합성가스가 배출되도록 상기 원통체의 상단과 연통되도록 형성되는 복수 개의 배출관을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛은 원료공급부를 더 포함하고, 상기 원료공급부는 메인원료공급관 및 상기 메인원료공급관으로부터 분기되는 서브원료공급관을 포함하고 상기 메인원료공급관은 외부로부터 상기 수증기이동관에서 배출된 상기 수증기에 상기 탄화수소계 원료가 공급되도록 외부와 상기 수증기이동관의 상단을 연통시키도록 형성되고, 상기 서브원료공급관은 상기 개질유닛의 개질촉매부에 탄화수소계 원료가 공급되도록 상기 벽체 및 상기 개질촉매부의 관체를 관통시키도록 형성되는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛은 상기 수증기이동관으로부터 배출된 상기 수증기와 상기 원료공급부로부터 공급된 상기 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스가 수용되는 일정 공간이 형성되도록, 상기 몸체 내부에서 상기 전환촉매부의 상부에 위치하며, 상기 수증기이동관의 상단 및 상기 원료공급부의 출구와 연통되는 혼합매니폴드; 및 상기 혼합매니폴드에 수용된 상기 혼합가스가 상기 개질유닛의 예열관 내부로 이동되도록, 상단이 상기 혼합매니폴드와 연통되고 하단이 상기 유체매니폴드를 관통하여 상기 개질유닛의 예열관까지 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성되는 혼합가스이동관을 더 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛은 상기 몸체의 상단에 형성되는 제1 플랜지; 및 상기 몸체의 하단에 형성되는 제2 플랜지를 더 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 전환유닛은 상기 몸체의 상단을 커버하며 상기 몸체의 상단과 분리가능하도록 결합되는 캡부를 더 포함하고, 상기 캡부는 내측에 상기 배출관과 연통되는 일정 공간을 형성하며, 상기 제1 플랜지의 상단과 분리가능하도록 결합되는 캡플랜지; 및 상기 배출관과 연통되며, 상기 수성가스전환반응된 가스를 배출하는 분출관을 포함하는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
또한, 개질유닛은 상기 벽체의 상단에 형성되는 상부플랜지를 더 포함하고, 상기 상부플랜지는 상기 캡부의 제2 플랜지의 하단과 분리가능하게 결합되는, 일체형수소생성장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들은, 개질반응 전 단계에서 개질반응에 필요한 수증기를 생성하는데 있어서 별도의 가열장치를 구비할 필요 없이 유체를 수증기로 변환할 수 있는 효과가 있다.
또한, 개질반응 이후 단계에서 발열반응인 수성가스전환반응의 발열 문제를 해결하는데 있어서 별도의 냉각장치를 구비할 필요 없이 위 발열을 이용하여 유체를 수증기로 변환함으로써 발열로 인한 촉매나 장치 손상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 혼합가스를 개질반응에 필요한 일정 온도로 가열 및 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 개질반응에 필요한 열을 재전달 받을 수 있는 효과가 있다.
또한, 개질반응 및 수성가스전환 반응을 단계적으로 진행하여 수소의 순도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 개질반응 및 수성가스전환반응이 수행되는 구성을 각각 분리가능하도록 형성하여 촉매의 장입 및 장치의 유지 보수를 수월하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치의 개질유닛 및 전환유닛에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치의 개질유닛에 대한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치의 개질유닛 및 전환유닛에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치의 전환유닛의 캡부에 대한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치의 개질유닛 및 전환유닛에 대한 분해 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 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.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형수소생성장치(1) 의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2 참조하면, 본 실시예에서 일체형수소생성장치(1)는 개질유닛(100), 연소유닛(200) 및 전환유닛(300)을 포함할 수 있다.
개질유닛(100)은 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 전환유닛(300)으로부터 공급 받아 촉매가 이용되는 흡열반응인 수증기메탄개질(steam methane reforming, SMR)반응에 의해 CO 및 H2 를 포함하는 합성가스를 생성할 수 있다. 개질유닛(100)이 전환유닛(300)으로부터 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 공급 받는 구성 및 과정에 대해서는 후술한다.
개질유닛(100)은 벽체(110), 연소챔버(120), 예열관(140), 개질촉매부(150) 및 합성가스매니폴드(160)를 포함할 수 있다.
벽체(110)는 내부에 수용공간을 형성하며, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
연소챔버(120)는 벽체(110)의 수용공간에 구비되며, 상부와 하부가 개방된 원통 형상의 열 전도성 부재로 형성될 수 있다. 연소챔버(120)는 연소유닛(200)으로부터 타겟 온도 범위의 열, 일 예로 700~850도 범위의 온도의 열을 공급받을 수 있다. 연소유닛(200)에 대한 구성은 후술한다.
예열관(140)은 연소챔버(120) 내부에 구비되며, 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 전환유닛(300)으로부터 공급받아, 위 혼합가스가 하부로 이동되면서 타겟 온도 범위의 온도로 가열될 수 있도록 코일 형태로 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다. 연소챔버(120)와 연소챔버(120) 내부에 구비된 예열관(140)은 연소유닛(200)으로부터 열을 공급 받게 되고, 혼합가스는 코일 형태로 상하 방향으로 연장 형성되는 예열관(140) 내부에서 상측에서 하측으로 원을 그리며 이동되면서 타겟 온도 범위의 온도, 일 예로, 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 요구되는 700~850도 범위의 온도 중 어느 하나의 온도로 가열될 수 있다.
개질유닛(100)은 합성가스매니폴드(160)와 연소열매니폴드(171)를 구획하는 일정의 수용공간을 형성하는 커버부(190)를 더 포함할 수 있다. 커버부(190)의 수용공간은 후술할 혼합가스이동관(350)의 하단 및 예열관(140)의 상단과 연통된다(도 3 참조).
예열관(140)은 상단에 혼합가스이동관(350)의 하단 및 커버부(190)와 연통되는 입구(141)가 형성될 수 있으며, 예열관(140)은 커버부(190) 및 입구(141)를 통해 혼합가스이동관(350)으로부터 혼합가스를 공급받을 수 있다. 예열관(140)의 하단에는 출구(143)가 형성될 수 있으며, 출구(143)는 후술할 유출로(122) 및 개질촉매부(150)의 관체(151) 내부와 연통될 수 있다.
개질촉매부(150)는 관체(151) 및 합성가스관(155)을 포함할 수 있다.
관체(151)는 내부에 개질촉매(C1)가 수용될 수 있는 일정의 수용공간이 형성되며, 연소챔버(120)의 외주연으로부터 외측방향으로 소정 거리 이격되어 연소챔버(120)의 외주연과 대응되는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
연소챔버(120)의 하단에는 개질촉매부(150)의 관체(151)의 일측 하단 및 예열관(140)의 하단 출구(143)와 연통되는 유출로(122)가 형성될 수 있다. 따라서, 예열관(140)의 출구(143)로부터 배출된 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스가 유출로(122)를 통해 개질촉매부(150)의 관체(151) 내부로 유입될 수 있다. 그리고, 관체(151) 내부의 개질촉매(C1) 및 관체(151) 내부로 유입된 혼합가스는 연소챔버(120)의 외주연과 접하게 되어 700~850도 범위 중 어느 하나인 타겟온도의 연소챔버(120)의 열이 개질촉매(C1) 및 혼합가스에 전달될 수 있다.
개질촉매(C1)는 관체(151)의 수용공간에 구비될 수 있으며, 수증기메탄개질반응에 주로 사용되는 전이금속인 니켈(Ni) 계열의 촉매를 포함할 수 있다.
예열관(140) 내부에서 원을 그리며 상측에서 하측으로 이동되는 700~850도 범위의 온도 중 어느 하나인 타겟 온도를 가지는 혼합가스는 예열관(140)의 출구(143)로 배출되어 유출로(122)로 유출되고, 위 혼합가스가 관체(151) 내부로 유입되어 관체(151) 내부에서 개질촉매(C1)가 이용되는 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 CO 및 H2를 포함하는 합성가스로 생성된다. 수증기메탄개질반응은 다음과 같다.
CH4 + H2O → 3H2 + CO, △H= +206 KJ/mol
합성가스관(155)은 복수 개가 관체(151)의 상단 및 후술할 합성가스매니폴드(160)를 연통시키도록 연결될 수 있다. 따라서, 관체(151) 내부에서 수증기메탄개질반응이 완료된 CO 및 H2를 포함하는 합성가스는 복수 개의 합성가스관(155)을 통해 합성가스매니폴드(160)로 이동될 수 있다.
도 3을 참조하면, 개질유닛(100)은 열전달부(170)를 더 포함할 수 있다.
열전달부(170)는 연소열매니폴드(171), 연소열전달룸(173) 및 연소열배출관(175)을 포함할 수 있다.
연소열매니폴드(171)는 연소챔버(120)의 상부와 연통되며, 연소열, 예를 들어, 연소유닛(200)으로부터 연소챔버(120)에 공급된 연소열의 폐열이 수용되는 일정 공간이 형성될 수 있다.
연소열전달룸(173)은 연소열매니폴드(171)와 상부가 연통되며, 벽체(110)와 개질촉매부(150) 관체(151)의 외측 외주연 사이에서 일정 공간을 형성할 수 있다. 연소열전달룸(173)은 연소열이 하측으로 이동되면서 개질촉매부(150) 관체(151)의 외측 외주연에 연소열을 재전달하는 기능을 한다. 따라서, 관체(151) 내부의 개질촉매(C1) 및 혼합가스는 연소챔버(120)의 외주연에 접촉 배치되어 700~850도 중 어느 하나인 타겟온도의 연소챔버(120)의 열을 전달 받을 수 있을 뿐만 아니라, 관체(151)의 외측 외주연도 연소열전달룸(173)에 의해 연소열을 재전달 받을 수 있게 된다.
개질유닛(100)은 공기공급부(130)를 더 포함할 수 있다.
공기공급부(130)는 벽체(110)를 관통하여 연소챔버(120)의 내부와 연통되도록 형성될 수 있으며, 연소챔버(120) 내부에 저온의 공기를 공급하여 연소챔버(120) 내부의 온도를 타겟 온도 범위로 일정하게 유지 조절하는 기능을 한다. 만약 연소챔버(120)의 온도가 700~850도를 초과하게 되면 고온의 연소열에 의해 연소챔버(120)나 개질촉매부(150)가 손상될 수 있기 때문이다.
개질유닛(100)은 온도측정부(180)를 더 포함할 수 있다. 온도측정부(180)는 외부로부터 벽체(110) 및 개질촉매부(150) 관체(151)의 외벽에 관통되도록 형성될 수 있다. 온도측정부(180)는 개질촉매(C1) 및 혼합가스가 수용된 관체(151)의 내부의 온도를 측정하는 기능을 한다. 따라서, 온도측정부(180)로 관체(151) 내부의 온도를 측정하면서 연소유닛(200)의 열을 조절하거나 후술할 원료공급부(330) 및 밸브(V1, V2)를 조절하여 탄화수소계 원료가 공급되는 양을 조절할 수 있다.
연소유닛(200)은 개질유닛(100)의 연소챔버(120)와 연통되도록 개질유닛(100)의 하부에 결합될 수 있다. 연소유닛(200)은 열을 공급하는 버너(230) 및 연료를 공급하는 연료공급부(210)를 포함할 수 있다.
연소유닛(200)은 수증기메탄개질반응이 진행되는 단계에서는, 개질유닛(100) 개질촉매부(150)의 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 필요한 열을 연소챔버(120)에 공급하는 기능을 한다. 그리고, 최초의 개질반응 전 단계에서는, 전환유닛(300)의 내부에서 유체를 개질반응에 필요한 수증기로 변환하는데 필요한 열을 공급하는 기능을 한다.
도 4를 참조하면, 전환유닛(300)은 몸체(310), 전환촉매부(370) 및 수증기변환부(320)를 포함할 수 있다. 전환유닛(300)은 개질유닛(100)과 연통되며, 개질유닛(100)의 상부에 분리가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 전환유닛(300), 개질유닛(100) 및 연소유닛(200)은 모두 연통되도록 일체형으로 형성될 수 있다.
몸체(310)는 내부에 수용공간을 형성하며, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
전환촉매부(370)는 원통체(371), 합성가스이동관(373) 및 배출관(375)을 포함할 수 있다.
원통체(371)는 내부에 전환촉매(C2)가 수용되는 수용공간을 형성하며 원통 형상으로 형성될 수 있다. 원통체(371)의 하단은 합성가스이동관(373)과 연통되도록 연결될 수 있고, 원통체(371)의 상단은 배출관(375)과 연통되도록 연결될 수 있다.
전환촉매(C2)는 Cu/Zn, Cu/Zn/Al, Fe/Cr 등의 촉매를 포함할 수 있다.
합성가스이동관(373)은 원통체(371)의 하단에 복수 개가 구비될 수 있으며, 후술할 유체매니폴드(323)를 관통하여 원통체(371) 및 합성가스매니폴드(160)를 연통시키도록 원통체(371) 및 합성가스매니폴드(160)를 연결시킬 수 있다. 합성가스이동관(373)을 통해 개질유닛(100)의 개질촉매부(150)가 생성한 합성가스가 원통체(371) 내부로 이동될 수 있다.
원통체(371) 내부에서는 개질유닛(100)의 개질촉매부(150)가 생성한 합성가스를 합성가스매니폴드(160) 및 합성가스이동관(373)을 통해 공급 받아 촉매가 이용되는 발열반응인 수성가스전환(water gas shift, WGS)반응이 일어날 수 있다. 구체적으로, 합성가스는 원통체(371) 내부의 전환촉매(C2)와 함께 발열반응인 수성가스전환반응에 의해 200~350도 중 어느 하나의 일정 온도 하에서 CO가 감소되고 H2의 순도가 증가된다. 수성가스전환반응은 다음과 같다.
CO + H20 → CO2 + H2, △H = -40.5 KJ/mol
개질유닛(100) 개질촉매부(150)의 700~850도 중 어느 하나의 온도 하에서의 개질반응 후 생성된 합성가스가 합성가스매니폴드(160) 및 합성가스이동관(373)을 통해 전환촉매부(370)로 이동된다. 이 경우, 합성가스이동관(373)은 유체매니폴드(323)를 관통하므로, 유체매니폴드(323)에 수용되는 상온의 유체의 온도와 열 교환이 이루어져, 위 700~850도의 합성가스의 온도가 감소하게 되고 수성가스전환반응에 필요한 200~350도로 온도가 조절될 수 있다. 한편, 전환촉매부(370)의 수성가스전환반응에 요구되는 위 200~350도의 온도를 보다 더 용이하게 조절 및 유지하기 위해 합성가스매니폴드(160)에 외부로부터 연통되는 별도의 저온공기 공급장치(미도시)나 온도유지 장치(미도시)가 추가될 수 있다.
배출관(375)은 하단이 원통체(371)의 상단과 연통되도록 복수 개가 구비될 수 있다. 배출관(375)의 상단은 후술할 혼합매니폴드(340)를 관통하여 후술할 캡부(390)의 수용공간과 연통될 수 있다. 전환촉매부(370)에 의해 생성된 H2의 순도가 증가된 합성가스가 배출관(375)을 통해 캡부(390) 내측의 수용공간으로 배출될 수 있다.
수증기변환부(320)는 외부로부터 공급되는 유체를 전환촉매부(370)의 발열반응을 이용하여 개질반응에 필요한 수증기로 변환한 후 위 수증기를 혼합매니폴드(340)에 공급하는 기능을 한다. 한편, 최초의 개질반응 전 단계에서는 연소유닛(200)으로부터 열을 공급 받아 유체가 개질반응에 필요한 수증기로 변환될 수 있다.
수증기변환부(320)는 유체매니폴드(323), 유체공급관(321) 및 수증기이동관(325)을 포함할 수 있다.
유체매니폴드(323)는, 몸체(310)의 수용공간 내부에서 전환촉매부(370)의 하부에 구비되며, 유체공급관(321)으로부터 공급 받는 유체를 수용하도록 일정 공간이 형성될 수 있다. 한편, 유체매니폴드(323)에 합성가스이동관(373)이 관통되도록 형성된다는 구성은 전술하였다.
유체공급관(321)은 유체매니폴드(323)에 유체를 공급하도록 몸체(310)를 관통하여 외부와 유체매니폴드(323)의 일측을 연통시키도록 형성될 수 있다.
수증기이동관(325)은 복수 개가 전환촉매부(370)의 전환촉매(C2)와 접촉하여 배치되며, 하단이 유체매니폴드(323)와 연통되며, 상단이 혼합매니폴드(340)와 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다.
유체공급관(321)을 통해 유입된 유체는 수증기이동관(325)을 통해 상측으로 이동되고, 위 유체는 전환촉매부(370)의 발열반응인 수성가스전환반응의 발열을 이용하여 수증기로 변환될 수 있다. 한편, 최초의 개질반응 전 단계에서는 연소유닛(200)으로부터 열을 공급 받아 유체가 수증기로 변환될 수 있다.
전환유닛(300)은 원료공급부(330)를 더 포함할 수 있다.
원료공급부(330)는 메인원료공급관(331) 및 서브원료공급관(332)을 포함할 수 있다. 메인원료공급관(331)의 출구는 수증기이동관(325)의 상단 및 혼합매니폴드(340)와 연통될 수 있다.
원료공급부(330)는 메인원료공급관(331)을 통해 혼합매니폴드(340) 내부에 수용된 수증기에 탄화수소계 원료를 공급하는 기능을 한다. 위 메인원료공급관(331)은 제1 밸브(V1)와 연결되며, 제1 밸브(V1)를 조절함으로써 혼합매니폴드(340)에 공급되는 탄화수소계 원료의 양을 조절할 수 있다.
서브원료공급관(332)은 메인원료공급관(331)으로부터 분기(分岐)되도록 형성되며, 개질촉매부(150)의 관체(151) 내부와 연통되도록 형성될 수 있다. 서브원료공급관(332)은 제2 밸브(V2)와 연결되며, 개질촉매부(150)에서 개질반응이 일어날 때 제2 밸브(V2)를 조절하여 부족할 수 있는 탄화수소계 원료를 개질촉매부(150)의 관체(151) 내부에 직접적으로 공급할 수 있다. 또한, 온도측정부(180)로 개질촉매부(150)의 온도를 측정하면서 제2 밸브(V2)를 조절하여 탄화수소계 원료의 공급량을 조절할 수도 있다.
전환유닛(300)은 혼합매니폴드(340) 및 혼합가스이동관(350)을 포함할 수 있다.
혼합매니폴드(340)는 몸체(310) 내부에서 전환촉매부(370)의 상부에 위치하며, 수증기이동관(325)의 상단 및 원료공급부(330) 메인원료공급관(331)의 출구와 연통되며, 수증기이동관(325)으로부터 공급된 수증기와 원료공급부(330)로부터 메인원료공급관(331)을 통해 공급된 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스가 수용되는 일정 공간을 형성할 수 있다. 배출관(375)이 혼합매니폴드(340)를 관통하도록 형성된다는 구성은 전술하였다.
혼합가스이동관(350)은 혼합매니폴드(340)에 수용된 혼합가스가 개질유닛(100)의 커버부(190)를 통해 예열관(140)의 입구(141)로 이동되도록, 상단이 혼합매니폴드(340)와 연통되고 하단이 유체매니폴드(323)를 관통하여 개질유닛(100)의 커버부(190)까지 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다. 혼합가스이동관(350)을 통하여 혼합가스가 혼합매니폴드(340)로부터 개질유닛(100)의 커버부(190)를 통해 예열관(140) 내부로 이동되고, 전술한 바와 같이, 혼합가스는 유출로(122)를 통해 개질촉매부(150)로 유입되고, 개질반응이 일어나게 된다.
한편, 본 실시예에서, 예열관(140)의 상단 입구(141)가 혼합가스이동관(350)의 하단과 직접 연결되도록 형성할 수도 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전환유닛(300)은 몸체(310)의 상단에 제1 플랜지(flange, 311)가 형성될 수 있으며, 몸체(310)의 하단에 제2 플랜지(312)가 형성될 수 있다.
전환유닛(300)은 몸체(310)의 상단을 커버하며 몸체(310)의 상단과 분리가능하도록 결합되는 캡부(390)를 더 포함할 수 있다. 캡부(390)는 내측에 배출관(375)과 연통되는 일정 공간을 형성하며, 상판(391), 캡플랜지(392) 및 분출관(396)을 포함할 수 있다.
캡플랜지(392)는 몸체(310)의 제1 플랜지(311)의 상단과 볼트 등의 결합부재(미도시)에 의해 분리가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 전환유닛(300)은 몸체(310)와 캡부(390)가 분리가능하도록 형성될 수 있다.
사용자는 제1 플랜지(311)로부터 캡플랜지(392)를 분리하고 전환촉매부(370)의 배출관(375)을 통해 원통체(371) 내부에 전환촉매(C2)를 장입할 수 있다. 전환촉매(C2) 장입 후에는 다시 캡플랜지(392)를 제1 플랜지(311)에 결합시키면 된다.
한편, 제1 플랜지(311)와 캡플랜지(392) 사이에는 수성가스전환반응된 합성가스의 누출을 막기 위한 고무링(315)이 더 구비될 수 있다.
분출관(396)은 배출관(375)과 연통되며, 수성가스전환반응된 합성가스를 외부로 배출하는 기능을 한다. 분출관(396)의 출구에는 위 합성가스를 저장하는 저장탱크(미도시)와 연결될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 개질유닛(100)의 벽체(110)의 상단에는 상부플랜지(113)가 형성될 수 있으며, 위 상부플랜지(113)는 전환유닛(300) 몸체(310)의 하단에 형성된 제2 플랜지(312)와 분리가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 개질유닛(100)과 전환유닛(300)은 분리가능하도록 결합될 수 있다.
사용자는 상부플랜지(113)로부터 제2 플랜지(312)를 분리하고 개질촉매부(150)의 합성가스관(155)을 통해 관체(151) 내부에 개질촉매(C1)를 장입할 수 있다. 개질촉매(C1) 장입 후에는 다시 제2 플랜지(312)를 상부플랜지(113)에 결합시키면 된다.
한편, 상부플랜지(113)와 제2 플랜지(312) 사이에는 합성가스의 누출을 막기 위한 고무링(115)이 더 구비될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 다시 참조하여, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 일체형수소생성장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
최초의 개질반응 전(前) 단계에서는, 연소유닛(200)의 연소열로 연소챔버(120)를 예열한 후 전환유닛(300) 수증기변환부(320)의 유체공급관(321)을 통하여 유체(일 예로, 물)를 공급한다. 유체는 유체매니폴드(323)에 수용된 후 수증기이동관(325)을 따라 하측에서 상측으로 이동되면서 연소챔버(120)의 열을 전달 받아 수증기로 변환된다. 전환유닛(300), 개질유닛(100) 및 연소유닛(200)이 모두 일체형으로 연통되어 있으므로, 위와 같이, 최초의 개질반응 전 단계에서 개질반응에 필요한 수증기를 생성하는데 있어서, 유체를 수증기로 변환하는데 필요한 별도의 가열장치를 구비할 필요 없이 수증기이동관(325)을 따라 하측에서 상측으로 이동되는 유체를 수증기로 변환할 수 있는 효과가 있다.
개질촉매부(150)의 개질반응 및 전환촉매부(370)의 수성가스전환반응 이후의 수증기이동관(325) 내부에서의 수증기 변환 과정은, 수증기이동관(325)을 따라 하측에서 상측으로 이동되는 유체가 수증기이동관(325)과 접촉 배치된 전환촉매부(370)의 발열반응인 수성가스전환반응의 발열을 이용하여 수증기로 변환된다. 이와 같이 위 발열반응에 의한 발열을 이용하여 수증기이동관(325)을 따라 하측에서 상측으로 이동하는 유체를 수증기로 변환함으로써, 별도의 냉각장치를 구비할 필요 없이 전환촉매부(370)의 발열반응인 수성가스전환반응에 의한 발열 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
유체로부터 변환된 수증기는 혼합매니폴드(340)에 수용되고, 원료공급부(330)에서 메인원료공급관(331)을 통해 혼합매니폴드(340)에 탄화수소계 원료를 공급하여 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스가 생성된다.
혼합매니폴드(340)에서 혼합된 혼합가스는 혼합가스이동관(350)을 통해 개질유닛(100)의 커버부(190)를 거쳐 예열관(140) 내부로 이동된다. 혼합가스는 연소챔버(120) 내부에 배치된 코일 형태의 예열관(140)을 통해 상측에서 하측으로 원을 그리며 이동되면서 개질반응의 타겟온도인 700~850도 중 어느 하나의 일정 온도로 가열된다. 이와 같이, 코일 형태의 예열관(140)을 통해 혼합가스를 상측에서 하측으로 이동시키면서 혼합가스를 개질반응에 필요한 700~850도 중 어느 하나의 일정 온도로 유지할 수 있는 효과가 있다.
가열된 혼합가스는 유출로(122)를 통해 개질촉매부(150)의 관체(151) 내부로 유입되고 흡열반응인 수증기메탄개질반응이 일어난다.
한편, 개질촉매부(150)는 열전달부(170)에 의해 개질반응에 필요한 열을 재전달 받을 수 있는 효과가 있다.
개질반응 후 생성된 합성가스는 합성가스매니폴드(160)에 수용된 후 전환유닛(300)의 합성가스이동관(373)을 통해 전환촉매부(370)로 이동된다. 여기서, 합성가스이동관(373)은 유체매니폴드(323)를 관통하므로, 유체매니폴드(323)에 수용되는 상온의 유체의 온도와 열교환이 이루어져, 위 700~850도의 합성가스의 온도가 감소하게 되고 수성가스전환반응에 필요한 200~350도로 온도가 조절된다.
전환촉매부(370)로 이동된 합성가스는 수성가스전환반응 되어 CO가 감소되고 H2의 순도가 증가하게 된다. 이후, 위 H2의 순도가 증가된 합성가스는 배출관(375) 및 분출관(396)을 통해 배출된다.
한편, 개질촉매부(150)의 개질반응 및 전환촉매부(370)의 수성가스전환반응 이후의 단계에서는, 전환촉매부(370)의 수성가스전환반응의 발열을 이용하여 수증기이동관(325)을 따라 하측에서 상측으로 이동되는 수증기가 유체로 변환된다는 구성 및 작용은 전술하였다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 일체형수소생성장치 100: 개질유닛
110: 벽체 113: 상부플랜지
120: 연소챔버 130: 공기공급부
140: 예열관 150: 개질촉매부
151: 관체 155: 합성가스관
160: 합성가스매니폴드 170: 열전달부
171: 연소열매니폴드 173: 연소열전달룸
175: 연소열배출관 180: 온도측정부
190: 커버부 200: 연소유닛
210: 연료공급부 230: 버너
300: 전환유닛 310: 몸체
311: 제1 플랜지 312: 제2 플랜지
320: 수증기변환부 321: 유체공급관
323: 유체매니폴드 325: 수증기이동관
330: 원료공급부 331: 메인원료공급관
332: 서브원료공급관 340: 혼합매니폴드
350: 혼합가스이동관 370: 전환촉매부
371: 원통체 373: 합성가스이동관
375: 배출관 390: 캡부
391: 상판 392: 캡플랜지
396: 분출관 C1: 개질촉매
C2: 전환촉매

Claims (14)

  1. 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 공급받아 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 혼합가스를 합성가스로 생성하는 개질유닛;
    유체를 상기 수증기로 변환하는데 필요한 열 및 상기 수증기메탄개질반응에 필요한 열을 공급하도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 하부에 결합되며 상기 개질유닛에 열을 공급하는 연소유닛; 및
    상기 혼합가스를 상기 개질유닛에 공급하고, 상기 개질유닛의 수증기메탄개질반응 후 생성된 상기 합성가스를 공급 받아 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 상부에 결합되는 전환유닛을 포함하고,
    상기 개질유닛은
    내부에 수용공간이 형성되는 벽체;
    상기 벽체의 수용공간에 구비되며, 상기 연소유닛으로부터 열을 공급받는 연소챔버;
    상기 연소챔버 내부에 구비되며, 상기 전환유닛으로부터 공급받은 혼합가스가 하부로 이동되면서 타겟 온도 범위로 가열되도록 코일 형태로 상하 방향으로 연장 형성되는 예열관;
    상기 연소챔버의 외주연 외측에 배치되고, 상기 예열관으로부터 배출된 상기 타겟 온도 범위의 혼합가스를 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 합성가스로 생성하는 개질촉매부; 및
    상기 개질촉매부의 상단과 연통되며, 상기 합성가스가 수용된 후 상기 전환유닛으로 공급되도록 일정 공간을 형성하는 합성가스매니폴드를 포함하며,
    상기 개질촉매부는
    내부에 개질촉매가 수용되는 수용공간이 형성되며, 상기 연소챔버의 열이 상기 수용공간에 전달될 수 있도록 상기 연소챔버의 외주연으로부터 외측방향으로 소정 거리 이격되도록 형성되는 관체; 및
    상기 관체의 상단 및 상기 합성가스매니폴드를 연통시키도록 상기 관체의 상단 및 상기 합성가스매니폴드에 연결되는 복수 개의 합성가스관을 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소챔버의 하단에는 상기 개질촉매부의 관체의 일측 하단 및 상기 예열관의 하단을 연통시키는 유출로가 형성되는,
    일체형수소생성장치.
  5. 수증기와 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스를 공급받아 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 혼합가스를 합성가스로 생성하는 개질유닛;
    유체를 상기 수증기로 변환하는데 필요한 열 및 상기 수증기메탄개질반응에 필요한 열을 공급하도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 하부에 결합되며 상기 개질유닛에 열을 공급하는 연소유닛; 및
    상기 혼합가스를 상기 개질유닛에 공급하고, 상기 개질유닛의 수증기메탄개질반응 후 생성된 상기 합성가스를 공급 받아 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 상기 개질유닛과 연통되어 상기 개질유닛의 상부에 결합되는 전환유닛을 포함하고,
    상기 개질유닛은
    내부에 수용공간이 형성되는 벽체;
    상기 벽체의 수용공간에 구비되며, 상기 연소유닛으로부터 열을 공급받는 연소챔버;
    상기 연소챔버 내부에 구비되며, 상기 전환유닛으로부터 공급받은 혼합가스가 하부로 이동되면서 타겟 온도 범위로 가열되도록 코일 형태로 상하 방향으로 연장 형성되는 예열관;
    상기 연소챔버의 외주연 외측에 배치되고, 상기 예열관으로부터 배출된 상기 타겟 온도 범위의 혼합가스를 흡열반응인 수증기메탄개질반응에 의해 상기 합성가스로 생성하는 개질촉매부; 및
    상기 개질촉매부의 상단과 연통되며, 상기 합성가스가 수용된 후 상기 전환유닛으로 공급되도록 일정 공간을 형성하는 합성가스매니폴드를 포함하며,
    상기 개질유닛은
    상기 연소챔버의 내부에 공기를 공급하여 상기 연소챔버 내부의 온도를 상기 타겟 온도 범위로 유지 조절하도록 상기 벽체를 관통하여 상기 연소챔버 내부와 연통되도록 형성되는 공기공급부를 더 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질유닛은 열전달부를 더 포함하며,
    상기 열전달부는
    상기 연소챔버의 상부와 연통되며, 상기 연소유닛으로부터 상기 연소챔버로 공급된 연소열이 수용되는 연소열매니폴드;
    상기 연소열매니폴드와 상부가 연통되며, 상기 개질촉매부의 관체의 외주연을 따라 상기 연소열이 하측으로 이동되면서 상기 연소열이 재전달되도록 상기 벽체의 내주연과 상기 개질촉매부의 외주연 사이에서 일정 공간을 형성하는 연소열전달룸; 및
    상기 재전달된 연소열이 외부로 배출되도록 상기 벽체를 관통하여 상기 연소열전달룸의 하측 및 외부를 연통시키도록 형성되는 연소열배출관을 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환유닛은
    내부에 수용공간이 형성되는 몸체;
    상기 개질유닛에 의해 생성된 합성가스를 공급 받아 상기 합성가스를 전환촉매가 이용되는 발열반응인 수성가스전환반응 되도록 하는 전환촉매부; 및
    외부로부터 공급되는 유체가 상기 연소유닛으로부터 공급되는 열에 의해 상기 개질반응에 필요한 수증기로 변환되도록 또는 상기 외부로부터 공급되는 유체가 발열반응인 상기 전환촉매부의 발열에 의해 상기 개질반응에 필요한 수증기로 변환되도록 하는 수증기변환부를 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전환유닛의 수증기변환부는
    외부로부터 공급 받는 유체를 수용하는 일정 공간이 형성되도록 상기 몸체의 수용공간 내부에서 상기 전환촉매부의 하부에 구비되는 유체매니폴드;
    상기 유체매니폴드에 상기 유체가 공급되도록 상기 몸체를 관통하여 외부와 상기 유체매니폴드의 일측을 연통시키도록 형성되는 유체공급관; 및
    상기 유체매니폴드에 수용된 유체가 하측에서 상측으로 이동되면서 상기 연소유닛으로부터 공급되는 열에 의해 수증기로 변환되도록 또는 발열반응인 상기 전환촉매부의 수성가스전환반응의 발열에 의해 수증기로 변환되도록 상기 전환촉매부의 전환촉매와 접촉하여 배치되며 하단이 상기 유체매니폴드와 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성되는 복수 개의 수증기이동관을 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전환유닛의 전환촉매부는
    내부에 상기 전환촉매가 수용되는 수용공간이 형성되는 원통체;
    상기 개질유닛의 개질촉매부에 의해 생성된 합성가스가 상기 원통체로 이동되도록 상기 유체매니폴드를 관통하여 상기 원통체의 하단 및 상기 합성가스매니폴드를 연통시키도록 형성되는 복수 개의 합성가스이동관; 및
    상기 수성가스전환반응된 합성가스가 배출되도록 상기 원통체의 상단과 연통되도록 형성되는 복수 개의 배출관을 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전환유닛은 원료공급부를 더 포함하고,
    상기 원료공급부는 메인원료공급관 및 상기 메인원료공급관으로부터 분기되는 서브원료공급관을 포함하고,
    상기 메인원료공급관은 외부로부터 상기 수증기이동관에서 배출된 상기 수증기에 상기 탄화수소계 원료가 공급되도록 외부와 상기 수증기이동관의 상단을 연통시키도록 형성되고,
    상기 서브원료공급관은 상기 개질유닛의 개질촉매부에 탄화수소계 원료가 공급되도록 상기 벽체 및 상기 개질촉매부의 관체를 관통시키도록 형성되는,
    일체형수소생성장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전환유닛은
    상기 수증기이동관으로부터 배출된 상기 수증기와 상기 원료공급부로부터 공급된 상기 탄화수소계 원료가 혼합된 혼합가스가 수용되는 일정 공간이 형성되도록, 상기 몸체 내부에서 상기 전환촉매부의 상부에 위치하며, 상기 수증기이동관의 상단 및 상기 원료공급부의 출구와 연통되는 혼합매니폴드; 및
    상기 혼합매니폴드에 수용된 상기 혼합가스가 상기 개질유닛의 예열관 내부로 이동되도록, 상단이 상기 혼합매니폴드와 연통되고 하단이 상기 유체매니폴드를 관통하여 상기 개질유닛의 예열관까지 연통되도록 상하 방향으로 연장 형성되는 혼합가스이동관을 더 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전환유닛은
    상기 몸체의 상단에 형성되는 제1 플랜지; 및
    상기 몸체의 하단에 형성되는 제2 플랜지를 더 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전환유닛은
    상기 몸체의 상단을 커버하며 상기 몸체의 상단과 분리가능하도록 결합되는 캡부를 더 포함하고,
    상기 캡부는
    내측에 상기 배출관과 연통되는 일정 공간을 형성하며,
    상기 제1 플랜지의 상단과 분리가능하도록 결합되는 캡플랜지; 및
    상기 배출관과 연통되며, 상기 수성가스전환반응된 가스를 배출하는 분출관을 포함하는,
    일체형수소생성장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 개질유닛은 상기 벽체의 상단에 형성되는 상부플랜지를 더 포함하고,
    상기 상부플랜지는 상기 캡부의 제2 플랜지의 하단과 분리가능하게 결합되는,
    일체형수소생성장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001187327A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Shimadzu Corp 二酸化炭素固定化反応槽
KR20060111068A (ko) * 2005-04-22 2006-10-26 (주)오선텍 금속단일체형 촉매체가 내장된 수증기 개질장치
JP2016141590A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 株式会社ティラド 水蒸気改質器
KR20210000640A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 비비에이치 주식회사 개질기

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