KR102368688B1 - Biological methanation reactor using multiple distributor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탄화 반응 속도를 향상시키기 위한 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 배양액이 수용되며, 이산화탄소 및 수소 사이에 생물학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련된 반응부; 상기 반응부의 하부에 마련되며, 상기 반응부에 이산화탄소 및 수소를 공급하도록 마련된 윈드박스부; 및 상기 반응부의 내부에 마련되어 이산화탄소와 수소가 반응하면서 생성되어 상승하는 기체를 분산시키도록 마련된 분산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기를 제공한다.The present invention relates to a biological methanation reactor using multiple dispersion plates, and more particularly, to a biological methanation reactor using multiple dispersion plates for improving the methanation reaction rate. The present invention for achieving the above object includes a reaction unit in which a culture solution is accommodated therein, and provided to generate methane by inducing a biological reaction between carbon dioxide and hydrogen; a windbox unit provided under the reaction unit and provided to supply carbon dioxide and hydrogen to the reaction unit; And it provides a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that it is provided inside the reaction unit comprises a dispersing unit provided to disperse a gas generated and rising while carbon dioxide and hydrogen react.
Description
본 발명은 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탄화 반응기 성능을 향상시키기 위한 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a biological methanation reactor using multiple dispersion plates, and more particularly to a biological methanation reactor using multiple dispersion plates to improve methanation reactor performance.
세계적으로 재생 에너지원의 설비 용량이 크게 늘어나면서 시간과 계절에 따른 에너지 사용의 불균형과 재생 에너지의 출력 변동성에 따른 에너지 생산의 불균일성을 해소할 수 있는 대용량의 장기간 에너지 저장 시스템이 필요하다는 공감대가 확산되고 있다. 현재 대부분의 에너지 저장 시스템은 단기간 및 소규모인 ESS에 집중되어 있으나 계절별 생산 및 수요 변동 등에 적극적으로 대응할 수 있는 형태인 대용량(1 GWh 이상) 장기간(1 개월 이상)의 에너지 저장 시스템 개발이 필요하다. As the facility capacity of renewable energy sources increases significantly around the world, there is a growing consensus that a large-capacity long-term energy storage system that can resolve the imbalance in energy use according to time and season and the non-uniformity in energy production caused by the output fluctuation of renewable energy is spreading is becoming Currently, most energy storage systems are focused on short-term and small-scale ESS, but it is necessary to develop a large-capacity (1 GWh or more) long-term (one month or more) energy storage system that can actively respond to seasonal production and demand fluctuations.
이러한 대용량 전력의 장기간 저장을 위해서는 재생에너지원의 잉여 전력을 수전해 공정에 공급하여 수소를 생산, 활용하는 것이 가장 효율적인 문제 해결 방식 중 하나가 될 수 있다. 수전해를 통한 수소생산은 전력의 출력 변동성이 심한 경우에도 잘 기능하며 다양한 규모의 시스템이 이미 상용수준으로 활용이 가능하므로 에너지 저장 시스템으로의 융통성이 크다고 할 수 있다. For long-term storage of such large-capacity power, one of the most efficient problem solving methods is to supply surplus power from renewable energy sources to the water electrolysis process to produce and utilize hydrogen. Hydrogen production through water electrolysis functions well even when power output fluctuates greatly, and since systems of various sizes can already be used at a commercial level, it can be said to have great flexibility as an energy storage system.
특히 전력, 가스, 열, 연료 등이 융합된 미래형 에너지 시스템에서 수소에 의한 에너지 저장은 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.In particular, energy storage by hydrogen is expected to play a key role in the future energy system in which electricity, gas, heat, and fuel are fused.
이러한 수전해 관련 기술뿐만 아니라, 수소의 저장 및 운송 기술, 수소 모니터링 기술, 이를 이용한 기체 및 액체 연료 합성 기술 등 Power-to-Gas/Liquid(P2G/L) 시스템 설계 및 제어 기술 등의 핵심 요소 기술 개발에는 많은 발전의 여지가 있으며 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다.Key element technologies such as power-to-gas/liquid (P2G/L) system design and control technology, such as hydrogen storage and transportation technology, hydrogen monitoring technology, and gas and liquid fuel synthesis technology using this water electrolysis-related technology There is a lot of room for development, and active research is being conducted around the world.
이산화탄소와 수소를 원료로 하여 메탄을 생산하는 방식은 크게 '열화학적 전환 공정'과 '생물학적 전환 공정'으로 구분된다. 대용량 이산화탄소 배출사업 장에는 일반적으로 고온, 고압에서 운전하여 메탄 전환속도가 빠른 '열화학적 전환공정'이 주로 이용된다. 상온에서 운전되어 추가 에너지 공급이 없으나 메탄 전환속도는 상대적으로 낮은 '생물학적 전환공정'은 저용량 이산화탄소 배출사업장에 적용하기에 적합하다. The method of producing methane using carbon dioxide and hydrogen as raw materials is largely divided into a 'thermochemical conversion process' and a 'biological conversion process'. The 'thermochemical conversion process' is mainly used for large-capacity carbon dioxide-emitting plants, which operate at high temperature and high pressure and have a high methane conversion rate. The 'biological conversion process', which operates at room temperature and does not supply additional energy, but has a relatively low methane conversion rate, is suitable for low-capacity carbon dioxide emission sites.
생물학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 성능을 높이기 위해서는 높은 물질전달 속도, 넓은 비표면적, 높은 용해도가 필요하며, 이를 위해서 높은 교반 속도, 미세 기포 생성, 높은 압력이 필요하다.In order to improve the performance of a biological carbon dioxide methanation reactor, a high mass transfer rate, a large specific surface area, and a high solubility are required.
그러나, 기포를 깨고(breakage) 물질전달 속도를 높이고자 교반을 강하게 하면 동력손실이 크며(CSTR의 경우), 동력손실을 줄이기 위해 배양액을 순환시키면(TBR의 경우) 처리량이 작아지는 문제가 있다.However, there is a problem in that, if strong agitation is applied to break the air bubbles and increase the mass transfer rate, power loss is large (CSTR), and if the culture medium is circulated to reduce power loss (TBR), there is a problem in that the throughput is small.
따라서 적은 동력 손실로도 물질 전달 속도를 높여 메탄화 반응 속도를 향상시킬 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technology that can improve the methanation reaction rate by increasing the mass transfer rate with a small loss of power.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 메탄화 반응 속도를 향상시키기 위한 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate for improving the methanation reaction rate.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부에 배양액이 수용되며, 이산화탄소 및 수소 사이에 생물학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련된 반응부; 상기 반응부의 하부에 마련되며, 상기 반응부에 이산화탄소 및 수소를 공급하도록 마련된 윈드박스부; 및 상기 반응부의 내부에 마련되어 이산화탄소와 수소가 반응하면서 생성되어 상승하는 기체를 분산시키도록 마련된 분산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기를 제공한다.According to a configuration of the present invention for achieving the above object, the culture medium is accommodated therein, and a reaction unit provided to generate methane by inducing a biological reaction between carbon dioxide and hydrogen; a windbox unit provided under the reaction unit and provided to supply carbon dioxide and hydrogen to the reaction unit; And it provides a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that it is provided inside the reaction unit comprises a dispersing unit provided to disperse a gas generated and rising while carbon dioxide and hydrogen react.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 배양액에는 메탄화 미생물이 포함된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may be characterized in that the culture medium contains methanating microorganisms.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반응부는, 상기 분산부에 의해 나뉘어진 복수의 반응층으로 이루어지며, 각각의 상기 반응층은 상기 분산부에 의해 이웃하는 반응층과 서로 반대 방향으로 선회류가 생성되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reaction unit consists of a plurality of reaction layers divided by the dispersion unit, and each of the reaction layers has a swirling flow in the opposite direction to a neighboring reaction layer by the dispersion unit. It may be characterized in that it is provided to be generated.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분산부는, 복수의 분산판으로 이루어지며, 각각의 상기 분산판은 상부에 위치한 상기 반응층에 선회류를 생성하도록 하는 송풍구가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the dispersing unit may include a plurality of dispersing plates, and each of the dispersing plates may be characterized in that a tuyere for generating a swirling flow is formed in the reaction layer located thereon.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수의 분산판은 이웃하는 분산판과 송풍구의 방향이 반대가 되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of dispersion plates may be provided so that the directions of the neighboring dispersion plates and the tuyere are opposite to each other.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반응부는, 상기 윈드박스부의 상부에 마련되는 제1 반응층; 상기 제1 반응층의 상부에 형성되는 제2 반응층; 상기 제2 반응층의 상부에 형성되는 제3 반응층; 및 상기 제3 반응층의 상부에 형성되며 생성된 메탄을 배출하도록 마련된 메탄화층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reaction unit may include: a first reaction layer provided on the windbox unit; a second reaction layer formed on the first reaction layer; a third reaction layer formed on the second reaction layer; and a methanation layer formed on the third reaction layer and provided to discharge the generated methane.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분산부는, 상기 윈드박스부와 상기 제1 반응층 사이에 마련되는 제1 분산판; 상기 제1 반응층과 상기 제2 반응층 사이에 마련되는 제2 분산판; 및 상기 제2 반응층과 상기 제3 반응층 사이에 마련되는 제3 분산판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the dispersing unit includes: a first dispersing plate provided between the windbox unit and the first reaction layer; a second dispersion plate provided between the first reaction layer and the second reaction layer; and a third dispersion plate provided between the second reaction layer and the third reaction layer.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 분산판 및 상기 제3 분산판은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되거나, 또는, 상기 제1 분산판 및 상기 제3 분산판은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first dispersion plate and the third dispersion plate are provided so that the tuyere is inclined in a clockwise direction, and the second dispersion plate is provided so that the tuyere is inclined in a counterclockwise direction, Alternatively, the first dispersion plate and the third dispersion plate may be provided such that the air outlet has an inclined surface in a counterclockwise direction, and the second dispersion plate is provided such that the air outlet has an inclined surface formed in a clockwise direction.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 송풍구의 유로 면적은, 하부의 상기 반응층에서 형성된 기포가 상기 송풍구를 통과하면서 기설정된 크기의 미세 기포를 형성할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow passage area of the tuyere may be characterized in that it is provided so that the bubbles formed in the lower reaction layer pass through the tuyeres to form fine bubbles of a preset size.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기의 운전방법을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object provides a method of operating a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 다수의 분산판을 이용하여 미세 기포를 생성함으로 비표면적을 증대시킬 수 있으며, 회전류를 발생시켜 물질전달속도를 향상시킴으로 메탄화 반응 성능을 크게 향상시킬 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is that the specific surface area can be increased by generating fine bubbles using a plurality of dispersion plates, and the methanation reaction performance is greatly improved by generating a rotational flow to improve the mass transfer rate. can do it
분산판을 이용하여 이웃하는 반응층에 반대 반향의 선회류가 형성되도록 함으로써, 적은 에너지로도 높은 혼합 효과를 얻을 수 있다. 즉 메탄화 반응 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.By using the dispersion plate to form a swirling flow in the opposite direction in the adjacent reaction layer, a high mixing effect can be obtained even with a small amount of energy. That is, the methanation reaction rate can be further improved.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 분산판의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 분산판의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제3 분산판의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate in an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view of a first dispersion plate according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view of a second dispersion plate according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view of a third dispersion plate according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate in an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 것처럼, 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기(100)는 반응부(110), 윈드박스부(120) 및 분산부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the
상기 반응부(110)는 내부에 배양액이 수용되며, 이산화탄소 및 수소 사이에 생물학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련될 수 있다.The
여기서, 상기 배양액에는 메탄화 미생물이 포함될 수 있다. 일 예로, 상기 배양액에는 메테인 세균(Methanogen)이 포함될 수 있다.Here, the culture medium may contain methanating microorganisms. For example, the culture medium may contain methane bacteria (Methanogen).
상기 반응부(110)는, 상기 분산부(130)에 의해 나뉘어진 복수의 반응층으로 이루어지며, 각각의 상기 반응층은 상기 분산부에 의해 이웃하는 반응층과 서로 반대 방향으로 선회류가 생성되도록 마련될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 상기 반응부(110)는, 제1 반응층(111), 제2 반응층(112), 제3 반응층(113) 및 메탄화층(114)을 포함한다.According to an embodiment, the
상기 제1 반응층(111)은 상기 윈드박스부(120)의 상부에 마련되어 상기 윈드박스부(120)에 의해 이산화탄소 및 수소가 공급될 수 있다.The
상기 제2 반응층(112)은 상기 제1 반응층(111)의 상부에 형성될 수 있다The
상기 제3 반응층(113)은 상기 제2 반응층(112)의 상부에 형성될 수 있다.The
상기 메탄화층(114)은 상기 제3 반응층(113)의 상부에 마련되며 상기 제1 반응층(111), 상기 제2 반응층(112) 및 상기 제3 반응층(113)에서 생물학적 반응에 의해 생성된 메탄이 포집되고 포집된 메탄을 외부로 배출하도록 마련될 수 있다.The
또한, 배양액은 상기 반응부(110)의 상부에서 유입되어 상기 반응부(110)에 채워지도록 마련될 수 있다.In addition, the culture medium may be provided to be introduced from the upper portion of the
상기 윈드박스부(120)는 상기 반응부(110)의 하부에 마련되며, 상기 반응부(110)에 이산화탄소 및 수소를 공급하도록 마련될 수 있다.The
이때, 상기 윈드박스부(120)는 상기 이산화탄소 및 수소를 공급하는 속도 및 압력을 제어하도록 마련될 수 있다.In this case, the
상기 분산부(130)는 상기 반응부(110)의 내부에 마련되어 이산화탄소와 수소가 반응하면서 생성되어 상승하는 기체를 분산시키도록 마련될 수 있다.The
그리고, 상기 분산부(130)는, 복수의 분산판으로 이루어지며, 각각의 상기 분산판은 상부에 위치한 상기 반응층에 선회류를 생성하도록 하는 송풍구가 형성될 수 있다.In addition, the dispersing
상기 복수의 분산판은 이웃하는 분산판과 송풍구의 방향이 반대가 되도록 마련될 수 있다.The plurality of dispersing plates may be provided such that directions of neighboring dispersing plates and the tuyere are opposite to each other.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 분산판의 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 분산판의 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제3 분산판의 예시도이다.2 is an exemplary view of a first dispersion plate according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exemplary diagram of a second dispersion plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exemplary view of the present invention It is an exemplary diagram of the third dispersion plate according to the present invention.
도 2 내지 도 4를 더 참조하면, 상기 분산부(130)는 제1 분산판(131), 제2 분산판(132) 및 제3 분산판(133)을 포함한다.2 to 4 , the
상기 제1 분산판(131)은 상기 윈드박스부(120)와 상기 제1 반응층(111) 사이에 마련될 수 있다.The
상기 제1 분산판(131)은 상기 윈드박스부(120)에 의해 상기 제1 반응층(111)에 공급되는 상기 이산화탄소와 수소가 송풍구 방향에 따라 일정한 방향으로 공급되도록 함으로써, 상기 제1 반응층(111) 내부 배양액에 선회류가 생성되도록 할 수 있다.The
상기 제2 분산판(132)은 상기 제1 반응층(111)과 상기 제2 반응층(112) 사이에 마련될 수 있다.The
상기 제2 분산판(132)은 상기 제1 반응층(111)의 배양액 및 기체가 통과하면서 송풍구 방향에 따라 제2 반응층(112)에 제1 반응층(111)과 반대 방향의 선회류가 생성되도록 할 수 있다.The
상기 제3 분산판(133)은 상기 제2 반응층(112)과 상기 제3 반응층(113) 사이에 마련될 수 있다.The
상기 제3 분산판(133)은 상기 제2 반응층(112)의 배양액 및 기체가 통과하면서 송풍구 방향에 따라 제3 반응층(113)에 제2 반응층(112)과 반대 방향의 선회류가 생성되도록 할 수 있다.The
일 예로, 상기 제1 분산판(131) 및 상기 제3 분산판(133)은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판(132)은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련될 수 있다.As an example, the
또는, 상기 제1 분산판(131) 및 상기 제3 분산판(133)은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판(132)은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련될 수 있다. Alternatively, the
이처럼 상기 분산판들에 의해 이웃하는 반응층간에 선회류가 반대 방향으로 생성됨에 따라 적은 에너지로도 혼합 효과가 극대화될 수 있다.As such, as swirling flows are generated in opposite directions between adjacent reaction layers by the dispersion plates, the mixing effect can be maximized even with a small amount of energy.
또한, 상기 송풍구의 유로 면적은, 하부의 상기 반응층에서 형성된 기포가 상기 송풍구를 통과하면서 기설정된 크기의 미세 기포를 형성할 수 있도록 마련될 수 있다.In addition, the flow passage area of the tuyere may be provided so that the bubbles formed in the lower reaction layer pass through the tuyere to form microbubbles of a preset size.
구체적으로, 상기 제1 반응층(111)의 하측에서 공급된 수소와 이산화탄소, 배양액에 의해 생물학적 반응으로 인해 생성되는 메탄 등의 기체는 기포 형태로 상승하게 된다.Specifically, gas such as hydrogen and carbon dioxide supplied from the lower side of the
그리고, 생성된 기포는 상부를 향해 이동하면서 점점 크기가 커지게 된다.Then, the generated bubbles gradually increase in size while moving upward.
이처럼 기포가 상부를 향해 이동하면서 계속 커지게 되면 비표면적이 감소하여 메탄화 속도가 감소하게 된다.As the bubble continues to grow while moving upward, the specific surface area decreases and the methanation rate decreases.
따라서, 상기 분산부(130)는 각각의 분산판에 선회류를 형성하기 위한 송풍구를 형성하되, 이의 송풍구의 유로 면적을 조절하여 미세 기포를 형성하도록 할 수 있다.Accordingly, the dispersing
즉, 상기 송풍구의 유로 면적은 상승하는 기포가 분산되어 복수의 미세 기포들로 분산되도록 할 수 있도록 마련될 수 있다.That is, the flow path area of the tuyere may be provided so that rising bubbles are dispersed and dispersed into a plurality of fine bubbles.
이처럼 마련된 본 발명에 따른 분산부(130)에 의해 다수의 미세기포들이 형성되어 비표면적이 증가하게 되며, 이처럼 비표면적이 증가하게 되면, 배양액과 수소, 이산화탄소의 반응 면적이 증가하여 메탄화 반응 속도가 향상될 수 있다.A number of microbubbles are formed by the
또한, 종래에는 이러한 기포를 깨기 위해 교반 속도를 크게 상승시켜야 했고, 이에 따라 많은 에너지를 사용하였지만, 본 발명에 따르면 적은 에너지로도 기포의 크기를 감소시켜 비표면적을 향상시킴으로 에너지 효율이 높아질 수 있다.In addition, in the prior art, it was necessary to significantly increase the stirring speed to break these bubbles, and thus a lot of energy was used. .
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 3개의 반응층과 3개의 분산판을 개시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 반응층과 분산판의 개수는 상황에 따라 적절히 변경될 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, three reaction layers and three dispersion plates have been disclosed, but the present invention is not limited thereto, and the number of reaction layers and dispersion plates may be appropriately changed according to circumstances.
또한, 상기 분산부(130)의 각각의 분산판은 송풍구의 경사각을 조절할 수 있도록 마련됨으로 상기 유로 면적을 조절하거나 선회류 형성 방향을 조절할 수 있도록 마련될 수 있다.In addition, since each of the distribution plates of the
전술한 바와 같이 마련된 본 발명은, 다수의 분산판을 이용하여 미세 기포를 생성함으로 비표면적을 증대시킬 수 있으며, 회전류를 발생시켜 물질전달속도를 향상시킴으로 메탄화 반응 성능을 크게 향상시킬 수 있다.In the present invention prepared as described above, it is possible to increase the specific surface area by generating microbubbles using a plurality of dispersion plates, and by generating a rotational flow to improve the mass transfer rate, the methanation reaction performance can be greatly improved. .
또한, 분산판을 이용하여 이웃하는 반응층에 반대 반향의 선회류가 형성되도록 함으로써, 적은 에너지로도 높은 혼합 효과를 얻을 수 있다. 즉 본 발명은 메탄화 반응 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, a high mixing effect can be obtained even with a small amount of energy by using the dispersion plate to form a swirling flow in the opposite direction in the adjacent reaction layer. That is, the present invention can further improve the methanation reaction rate.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기
110: 반응부
111: 제1 반응층
112: 제2 반응층
113: 제3 반응층
114: 메탄화층
120: 윈드박스부
130: 분산부
131: 제1 분산판
132: 제2 분산판
133: 제3 분산판100: Biological Methanation Reactor Using Multiple Dispersion Plates
110: reaction unit
111: first reaction layer
112: second reaction layer
113: third reaction layer
114: methanation layer
120: wind box unit
130: dispersion unit
131: first dispersion plate
132: second dispersion plate
133: third dispersion plate
Claims (10)
상기 반응부의 하부에 마련되며, 상기 반응부에 이산화탄소 및 수소를 공급하도록 마련된 윈드박스부; 및
상기 반응부의 내부에 마련되어 이산화탄소와 수소가 반응하면서 생성되어 상승하는 기체를 분산시키도록 마련된 분산부를 포함하고,
상기 반응부는, 상기 분산부에 의해 나뉘어진 복수의 반응층으로 이루어지며, 각각의 상기 반응층은 상기 분산부에 의해 이웃하는 반응층과 서로 반대 방향으로 선회류가 생성되도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
The culture medium is accommodated therein, the reaction unit is provided to generate methane by inducing a biological reaction between carbon dioxide and hydrogen;
a windbox unit provided under the reaction unit and provided to supply carbon dioxide and hydrogen to the reaction unit; and
It includes a dispersing unit provided inside the reaction unit to disperse the gas that is generated and rises while carbon dioxide and hydrogen react,
The reaction unit is composed of a plurality of reaction layers divided by the dispersing unit, and each of the reaction layers is provided such that a swirling flow is generated in opposite directions to the neighboring reaction layers by the dispersing unit. A biological methanation reactor using a dispersion plate.
상기 배양액에는 메탄화 미생물이 포함된 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
The method of claim 1,
Biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that the culture medium contains methanation microorganisms.
상기 분산부는,
복수의 분산판으로 이루어지며,
각각의 상기 분산판은 상부에 위치한 상기 반응층에 선회류를 생성하도록 하는 송풍구가 형성된 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
The method of claim 1,
The dispersion unit,
It consists of a plurality of dispersion plates,
Each of the dispersion plates is a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that a tuyere is formed to generate a swirling flow in the reaction bed located thereon.
상기 복수의 분산판은 이웃하는 분산판과 송풍구의 방향이 반대가 되도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
5. The method of claim 4,
The plurality of dispersion plates is a biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that the adjacent dispersion plate and the direction of the tuyere are provided to be opposite to each other.
상기 반응부는,
상기 윈드박스부의 상부에 마련되는 제1 반응층;
상기 제1 반응층의 상부에 형성되는 제2 반응층;
상기 제2 반응층의 상부에 형성되는 제3 반응층; 및
상기 제3 반응층의 상부에 형성되며 생성된 메탄을 배출하도록 마련된 메탄화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
The method of claim 1,
The reaction unit,
a first reaction layer provided on the windbox unit;
a second reaction layer formed on the first reaction layer;
a third reaction layer formed on the second reaction layer; and
A biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that it comprises a methanation layer formed on the third reaction layer and provided to discharge the produced methane.
상기 분산부는,
상기 윈드박스부와 상기 제1 반응층 사이에 마련되는 제1 분산판;
상기 제1 반응층과 상기 제2 반응층 사이에 마련되는 제2 분산판; 및
상기 제2 반응층과 상기 제3 반응층 사이에 마련되는 제3 분산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
7. The method of claim 6,
The dispersion unit,
a first dispersion plate provided between the windbox unit and the first reaction layer;
a second dispersion plate provided between the first reaction layer and the second reaction layer; and
A biological methanation reactor using multiple dispersion plates, characterized in that it comprises a third dispersion plate provided between the second reaction layer and the third reaction layer.
상기 제1 분산판 및 상기 제3 분산판은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되거나,
또는, 상기 제1 분산판 및 상기 제3 분산판은 송풍구가 반시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되고 상기 제2 분산판은 송풍구가 시계 방향으로 경사면이 형성되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
8. The method of claim 7,
The first dispersion plate and the third dispersion plate are provided so that the tuyere is inclined in a clockwise direction, and the second dispersion plate is provided so that the tuyere is inclined in a counterclockwise direction,
Alternatively, the first dispersion plate and the third dispersion plate are provided so that the tuyere is inclined in a counterclockwise direction, and the second dispersion plate is provided so that the tuyere is inclined in a clockwise direction. A biological methanation reactor using
상기 송풍구의 유로 면적은,
하부의 상기 반응층에서 형성된 기포가 상기 송풍구를 통과하면서 기설정된 크기의 미세 기포를 형성할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 분산판을 사용하는 생물학적 메탄화 반응기.
5. The method of claim 4,
The flow path area of the tuyere is,
A biological methanation reactor using a multi-dispersion plate, characterized in that it is provided so that the bubbles formed in the lower reaction layer pass through the tuyeres to form fine bubbles of a predetermined size.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000325070A (en) | 1999-03-12 | 2000-11-28 | Maeda Corp | Bubble tower and reactor device using the same |
| KR100827351B1 (en) | 2006-12-29 | 2008-05-06 | 한국과학기술연구원 | Biologic production method of methane from carbon dioxide using anaerobic biofilm and apparatus using the same |
| KR101190842B1 (en) | 2012-02-13 | 2012-10-15 | 한국해양연구원 | A method of producing hydrogen using anaerobic microorganism |
| JP2018537532A (en) | 2015-12-01 | 2018-12-20 | クリストフ・インターナショナル・マネージメント・ゲー・エム・ベー・ハーＣｈｒｉｓｔｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｇｍｂｈ | Method and equipment for catalytic methanation of reaction gases |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100909273B1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-07-27 | 주식회사 지앤지인텍 | High efficiency biological methane production method using hydrogen and carbon dioxide |
| KR101255015B1 (en) * | 2010-10-07 | 2013-04-17 | 한경대학교 산학협력단 | Rotating Disk Reactor for Synthesis Gas Fermentation and Method for Running the Same |
| KR101377935B1 (en) | 2012-05-31 | 2014-03-28 | (주)유성 | Method for manufacturing methane and hydrogen from biogas |
| US9327251B2 (en) * | 2013-01-29 | 2016-05-03 | Lanzatech New Zealand Limited | System and method for improved gas dissolution |
-
2020
- 2020-01-31 KR KR1020200011648A patent/KR102368688B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000325070A (en) | 1999-03-12 | 2000-11-28 | Maeda Corp | Bubble tower and reactor device using the same |
| KR100827351B1 (en) | 2006-12-29 | 2008-05-06 | 한국과학기술연구원 | Biologic production method of methane from carbon dioxide using anaerobic biofilm and apparatus using the same |
| KR101190842B1 (en) | 2012-02-13 | 2012-10-15 | 한국해양연구원 | A method of producing hydrogen using anaerobic microorganism |
| JP2018537532A (en) | 2015-12-01 | 2018-12-20 | クリストフ・インターナショナル・マネージメント・ゲー・エム・ベー・ハーＣｈｒｉｓｔｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｇｍｂｈ | Method and equipment for catalytic methanation of reaction gases |
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