KR102536204B1 - 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 기술 - Google Patents

무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 기술 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화석연료와 바이오매스, SRF 등 탄소성분을 원료로 사용하는 산업체 및 발전소 등 온실가스를 배출하는 공정에서 발생하는 배가스에 포함된 저농도의 이산화탄소를 포집하지 않는 온실가스 저감 합성가스 생산 공정에 관한 것으로, 더 상세하게는 산업공정 배기가스의 저농도 이산화탄소를 전환하여 무포집형 이산화탄소 화학전환을 통한 파일럿 실증(연간 20톤) 규모의 합성가스를 생산하고, 연간 10,000톤 규모 이산화탄소 전환공정을 구현하기 위한 이산화탄소 무포집 온실가스 저감 합성가스 생산 공정에 관한 것이다.

Description

무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 기술{ Synthesis gas production device and process capable of reducing greenhouse gases that do not capture carbon dioxide}
본 발명은 화석연료와 바이오매스, SRF 등 탄소성분을 원료로 사용하는 산업체 및 발전소 등 온실가스를 배출하는 공정에서 발생하는 배가스에 포함된 저농도의 이산화탄소를 포집하지 않고 활용하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 배출원으로부터 이산화탄소를 포집하지 않고, 저농도 이산화탄소와 바이오메탄 반응으로 건식자열개질 공정을 적용하여 설비 단순화 및 기존공정 경제성 제고하고, 온실가스 감축효과를 향상시키는 산업공정 배기가스의 저농도 이산화탄소를 전환하여 무포집형 이산화탄소 화학전환을 통한 파일럿 실증(연간 20톤) 규모의 합성가스를 생산하고, 연간 10,000톤 규모 이산화탄소 전환공정을 구현하기 위한 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템에 관한 것이다.
국제적인 기후변화 대응의 일환으로 진행되고 있는 온실가스 감축 노력이 더욱 강화되면서 탄소중립에서 나아가 탈탄소를 향한 넷제로(net-zero) 정책으로 이행되면서 CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage) 기술*이 2050년 탄소중립 실현을 위한 핵심기술로 부상하고 있으며, 주요 선진국을 중심으로 기술개발과 시설투자, 실증이 확대되면서 새로운 기후 관련 유망산업으로 주목받고 있다.
탄소포집·활용·저장기술(CCUS)은 말 그대로 탄소를 포집(Capture), 활용(Utilization) 또는 저장/격리(Storage/Sequestration)하는 기술로, 포집한 이산화탄소를 '자원화'하는 것을 의미한다.
‘20년 10월 대한민국 국가 비전으로 2050년 탄소중립 선언 및 후속대응으로「2050 탄소중립 시나리오」(2021) 수립 추진. 국내 순배출량을 0으로 하는 2개의 시나리오를 구성함. 1) 화석발전 전면 중단 등 배출 자체를 최대한 줄이는 A안 2) 화력발전이 잔존하는 대신 CCUS 등 제거기술을 적극적으로 활용하는 B안을 발표하였다.
이처럼 CCUS 개발에 이목이 다시 집중되는 이유는 다음과 같음. 파리기후협정(Paris Climate Agreement)에서 약속한 대로 2050년까지 지구 온도 상승 폭을 1.5
Figure 112023017138650-pat00001
까지 낮추려면 재생에너지 사용의 증가와 에너지 효율화 그리고 에너지사용의 전기화(electrification) 등이 필수적이나 이는 산업 구조를 근본적으로 개편해야 가능한 것인데, 당장은 불가능하므로 단계적으로 개편하기 과정에서 CCUS 기술이 효과적인 방안으로 사용될 수 있기 때문이다.
탄소배출량이 높은 산업군을 가지면서 수출에 의존하는 나라일수록 유럽이나 미국에서 도입 과정에 있는 탄소국경세(Carbon border tax)의 부담을 질 뿐 아니라, 국내적으로도 탄소세가 도입되며 이에 대한 큰 경제적인 부담을 지기에 CCUS 기술에 대한 투자와 전략적인 대책이 불가피하다.
만약 CCUS 기술로 탄소 배출을 어느 정도 상쇄시킬 수 있거나 탄소 배출권 (Carbon Credit)을 획득하여 거래할 수 있게 된다면, 제2의 수입을 창출할 뿐 아니라 기업이 CCUS기술을 도입하게 하는 유인책이 될 수 있다.
탄소배출이 높은 산업군은 철강(25%), 시멘트(25%), 화학 및 석유화학 제품(30%) 순으로 이들은 우리나라가 모두 보유하면서 선도하고 있는 산업군이다.
특히 연소 배가스내 CO2 및 O2 활용 화합물 생산 기술 개발 필요하고, 배가스에서 배출되는 저농도의 이산화탄소와 산소를 활용하여 이산화탄소 배출을 최소화하는 혁신 기술 개발이 필요한 시점이다.
기존 이산화탄소 개질 반응에서는 Pt, Pd, Ir 등의 다양한 귀금속 촉매가 개발됨. 경제적인 관점에서 Ni계 촉매 연구가 활발히 진행. 이산화탄소 개질 방법의 경우 메탄과 이산화탄소가 매우 안정적인 물질이이지만, 강한 흡열 반응이기 때문에 높은 반응열을 필요하다.
기존기술은 포집된 이산화탄소를 촉매 전환 반응을 통해 일산화탄소(CO) 및 합성가스를 제조하는 기술은 대규모 파일럿 규모의 실증사업이 추진되고 있으며, DMC, 개미산 등의 화학 원료 생산 기술 역시 파일럿 규모 수준의 실증사업이 이미 추진되었거나, 추진 중에 있어 그 외 대부분의 연구는 아직까지 기초연구 단계에 있으며, 통합 공정연계 및 기술 실증 등의 추가적인 기술 개발이 필요한 상황이다.
또한, 황화물에 의한 피독으로 촉매가 비활성화 되므로, Dry Autothermal Reforming(DAR) 반응 전에 황산화물 제거는 필수적이다.
또한, 건식 자열 개잘을 통해 생성된 합성가스를 이용하여 디메틸에테르, 메틸 아세테이트, 에탄올 및/또는 초산을 생산하기 위한 반응에서는 촉매가 필수적으로 필요하다.
한국 공개특허공보 제2016-0061766호는 고체산 및 철의 혼합물을 포함하는, 메탄의 이산화탄소 개질 반응에 의한 합성가스 제조방법이 개시되어 있다.
한국 공개특허공보 제2016-0107539호는 메탄가스의 이산화탄소 개질에 의한 합성가스 생산용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 합성가스 생산 방법을 개시하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2009-0004395호에서는 무수 조건하에서 모데나이트 및/또는 페리에라이트, 선택적으로 갈륨, 붕소 및/또는 철 등의 프레임워크 금속을 포함하는 촉매의 존재하에 저급 알킬 에터를 일산화탄소와 반응하는 단계를 포함하는 저급 지방족 카복실산의 저급 알킬 에스터를 포함하는 생성물을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
한국 공개특허공보 제10-2014-0065151호에서는 합성가스로부터 DME생성, 냉각, 분리, 정제하는 공정이 개시되어 있다.
그러나 본원 발명의 산업공정의 배가스와 바이오메탄을 원료로 활용한 건식 자열 개질 반응을 이용한 합성가스를 생산하기 위한 산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하고 생성된 합성가스를 이용하여 디메틸에테르, 메틸 아세테이트, 에탄올 및/또는 초산을 생산하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템 기술은 개시된 바 없다.
따라서, 산업공정 배기가스의 저농도 이산화탄소를 전환하여 무포집형 이산화탄소 화학전환을 통한 파일럿 실증(연간 20톤) 규모의 합성가스를 생산하고, 연간 10,000톤 규모 이산화탄소 전환공정을 구현하기 위한 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템에 대한 기술에 대한 개발이 요구된다.
한국 공개특허공보 제2016-0061766호 한국 공개특허공보 제2016-0107539호 한국 공개특허공보 제10-2009-0004395호 한국 공개특허공보 제10-2014-0065151호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 산업공정 배기가스의 저농도 이산화탄소를 전환하여 무포집형 이산화탄소 화학전환을 통한 파일럿 실증(연간 20톤) 규모의 합성가스를 생산하고, 연간 10,000톤 규모 이산화탄소 전환공정을 구현하기 위하여 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 저농도 무포집 CO2·CH4 건식자열개질(Dry Authothermal Reforming, DAR) 기술은 배가스에서 배출되는 이산화탄소를 바이오메탄과 배가스에 포함되어 있는 산소와 반응하는 건식자열개질 반응 시스템을 개발하는 것을 목적으로 한다.
또한, DAR기술로 생성된 합성가스를 이용하여 카르보닐화 반응, 수소화 반응 및 가수분해 반응 중 어느 한 반응을 포함하는 촉매 반응을 통해 생성된 합성가스를 이용하여 디메틸에테르, 메틸 아세테이트, 에탄올 및/또는 초산을 생산하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템 기술을 개발하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템은 배가스내 이산화탄소의 농도는 10vol% 이상 내지 25vol% 이하인 저농도 이산화탄소를 전처리 없이 직접 활용하여 합성가스를 생산하기 위한 건식 자열 개질 장치(500); 상기 건식 자열 개질장치에서 생성되는 합성가스(Syngas)의 제1합성가스는 제1합성배관을 통해 제1합성반응기(900);에 공급되고, 상기 제1합성가스를 제외한 제2합성가스는 제2합성배관을 통해 압력변동흡착(PSA, Pressure Swing Adsorption)장치(1000);에 공급되며, 상기 제1합성가스는 상기 제1합성반응기를 통해 디메틸에테르(Dimethyl Ether)를 합성하고, 상기 디메틸에테르는 제2합성반응기(1100);을 통해 메틸아세테이트(Methyl Acetate)를 합성하며, 상기 메틸아세테이트는 최종적으로 제3합성반응기(1200);을 통해 에탄올(Ethanol) 및/또는 아세트산(Acetic acid)을 생성하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템을 제공한다.
또한, 상기 디메틸에테르, 상기 메틸아세테이트, 상기 에탄올 및 상기 아세트산 중 어느 하나의 합성에는 촉매반응이 적용될 수 있다.
또한, 상기 압력변동흡착장치는 상기 제1합성가스 중 일산화탄소를 분리하는 제1분리기(1010); 상기 제1합성가스 중 수소를 분리하는 제2분리기(1020);을 포함하고, 상기 일산화탄소는 상기 제2합성반응기 전단으로 공급되고, 상기 수소는 상기 제3합성반응기 전단으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질장치 후단에서 상기 제1합성가스 및 상기 제2합성가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기(1300);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1합성반응기 전단에는 상기 제1합성가스의 압력을 조절하기 위한 압축기(1400);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 열교환기에서 냉각매체로 공급된 물은 열교환을 통해 스팀으로 상변환된 후, 상기 건식 자열 개질장치 전단의 열원으로 활용될 수 있다.
또한, 탄소성분을 포함하는 연료의 연소 과정을 통해 생성되는 상기 배가스(Flue gas); 메탄; 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되어 상기 건식 자열 개질장치의 건식 자열 개질(Dry autothermal reforming)을 통해 상기 합성가스(Syngas)를 생산할 수 있다.
또한, 상기 배가스내 산소와 상기 메탄의 산화반응열을 자열로 활용한, 합성가스를 생산할 수 있다.
또한, 상기 메탄은 바이오매스 혐기소화 공정에서 생성되는 바이오메탄인 합성가스를 생산할 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질의 반응온도는 700℃ 내지 1000℃이며, 반응압력은 0bar 초과 내지 0.2bar 이하의 게이지압일 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질 장치의 반응 촉매는 8족 전이 금속 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 건식 자열 개질 장치는 고정층 또는 유동층 반응기일 수 있다.
또한, 상기 배가스에 포함된 황산화물은 상기 건식 자열 개질 장치에 투입되기 전에 제거할 수 있다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 활성이 낮은 상기 촉매를 배치하고, 유출구 쪽에 활성이 높은 촉매를 배치할 수 있다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 고정층 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 밀도가 낮은 상기 촉매 층을 형성하고, 유출구 쪽에 밀도가 높은 상기 촉매 층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 산화반응열 이외에 추가 열원을 통해 상기 반응 온도를 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
본 발명의 이산화탄소 무포집 온실가스 저감 합성가스 생산 공정은 화석연료와 바이오매스, SRF 등 탄소성분을 원료로 사용하는 산업체 및 발전소 등 온실가스를 배출하는 공정에서 발생하는 배가스를 연계하여 배가스에서 배출되는 이산화탄소를 바이오메탄과 배가스에 포함되어 있는 산소와 반응하는 건식자열개질 반응을 이용함으로써 건식개질의 흡열 반응에 대비 반응온도 유지성이 높으며 coke 형성을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배가스 배출 후단에서 황화물 제거 후 개질 반응을 이용하기 때문에 황화물에 의한 피독 현상 제어가 가능하다.
또한, 배기가스에 포함된 이산화탄소를 이용하여 생산이 가능한 합성가스(CO2 + CH4 → 2H2)는 온실가스 감축 효과와 함께 다단계 반응을 통하여 디메틸에테르(DME) / 메틸아세테이트(MA) / 에탄올(EtOH) / 초산(AA)으로 전환이 가능하며, 이를 통하여 유용한 플랫폼 화학물질 개발이 가능하다.
또한, 생성된 합성가스를 이용하여 디메틸에테르, 메틸 아세테이트, 에탄올 및/또는 초산을 생산 시스템의 높은 에탄올 전환수율을 얻을 수 있다.
또한, DME, MA, 에탄올 및/또는 전환과정 중의 우수한 촉매 안정성 및 비활성속도(<0.5%/hr)를 얻을 수 있다.
또한, 저압의 반탄화열원을 이용한 공정으로 짧은 시간, 바람직하게는 7분 이내에 바이오매스를 반탄화 시키는 것이다. 이러한 공정을 거쳐 바이오매스의 수산기를 감소시켜 소수성 성질을 갖게 하여 낮은 함수율을 유지할 수 있다. 이러한 공정을 통하여 바이오매스의 저장이나 이동에서 흡습으로 인하여 발생하는 문제점을 해결할 수 있고 발열량을 향상시키고 분쇄성도 개선할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템의 합성가스 생산 공정의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템에 산업공정 배가스와 반탄화 배가스가 공급되어 합성가스 생산을 위한 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어벨트부를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이버벨트부의 돌출부를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스크래퍼를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건식 자열 개질 장치에서 반탄화 장치로 공급되는 열원의 일부가 선택적으로 응축기로 공급되는 산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 시스템 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 상용촉매를 이용한 건식 개질 TCD결과이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 사용촉매를 이용한 건식 개질 XDR결과이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 합성가스로부터 에탄올 및 아세트산 생성을 위한 공정 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공정변수에 따른 DME에서 MA전환율 상관 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 어느 실시예에 대한 한정 또는 부가사항은 특정한 실시예에 적용될 뿐 아니라, 그 외 다른 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템의 개념도이다.
배가스내 이산화탄소의 농도는 10vol% 이상 내지 25vol% 이하인 저농도 이산화탄소를 전처리 없이 직접 활용하여 합성가스를 생산하기 위한 건식 자열 개질 장치(500); 상기 건식 자열 개질장치에서 생성되는 합성가스(Syngas)의 제1합성가스는 제1합성배관을 통해 제1합성반응기(900);에 공급되고, 상기 제1합성가스를 제외한 제2합성가스는 제2합성배관을 통해 압력변동흡착(PSA, Pressure Swing Adsorption)장치(1000);에 공급되며, 상기 제1합성가스는 상기 제1합성반응기를 통해 디메틸에테르(Dimethyl Ether)를 합성하고, 상기 디메틸에테르는 제2합성반응기(1100);을 통해 메틸아세테이트(Methyl Acetate)를 합성하며, 상기 메틸아세테이트는 최종적으로 제3합성반응기(1200);을 통해 에탄올(Ethanol) 및/또는 아세트산(Acetic acid)을 생성하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템을 제공한다.
제1합성가스에서 CO: CO2: H2 mol% 조성 범위는 20~40: 10~20: 40~70 몰분율로 공급하여 메메틸에테르의 합성 효율을 최대화할 수 있다.
또한, 상기 디메틸에테르, 상기 메틸아세테이트, 상기 에탄올 및 상기 아세트산 중 어느 하나의 합성에는 촉매반응이 적용될 수 있다.
제1합성가스 전환을 통한 디메틸에테르 합성용 촉매로는 Cu-ZnO 계열의 수소화 반응용 촉매를 사용하고, 디메틸에테르의 카르보닐화에 의한 메틸아세테이트 합성 반응에서는 페리어라이트 계열의 제올라이트를 사용하며, 메틸아세테이트의 수소화 및 수화반응에 의한 에탄올 및 아세트산의 생산을 위해서는 Cu가 함유된 금속산화물 촉매를 활용할 수 있다.
또한, 상기 압력변동흡착장치는 상기 제1합성가스 중 일산화탄소를 분리하는 제1분리기(1010); 상기 제1합성가스 중 수소를 분리하는 제2분리기(1020);을 포함하고, 상기 일산화탄소는 상기 제2합성반응기 전단으로 공급되고, 상기 수소는 상기 제3합성반응기 전단으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질장치 후단에서 상기 제1합성가스 및 상기 제2합성가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기(1300);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1합성반응기 전단에는 상기 제1합성가스의 압력을 조절하기 위한 압축기(1400);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 열교환기에서 냉각매체로 공급된 물은 열교환을 통해 스팀으로 상변환된 후, 상기 건식 자열 개질장치 전단의 열원으로 활용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 합성가스로부터 에탄올 및 아세트산 생성을 위한 공정 구성도이다.
아세트산은 또한 식품 방부제, 용매 또는 다양한 제품의 중간체로 사용되는 필수 제품이다. 예를 들어, 아세트산은 비닐 아세테이트 단량체 및 아세트산 무수물의 주요 공급원입니다. 또한 특히 동남아시아에서 수요가 증가하고 있는 정제된 테레프탈산 생산에 효과적인 용매가 될 수 있다.
일반적으로 에틸렌과 탄화수소의 산화는 아세트산의 주요 합성 경로였다. 최근 친환경 경로를 통해 탄소원을 이용하여 아세트산을 생산하는 발효 공정 제안되었다. 그러나 아세트 알데하이드, 포름산 등의 부산물이 상당량 함유되어 있어 기존 공정으로는 아세트산을 제품에서 분리하기 어렵다. 최근의 생산 경로에서는 스케일업이 여전히 제한되어 있어 동역학 모델을 기반으로 한 공정 시뮬레이션을 사용하여 경제적 분석을 하고 있다.
메틸 아세테이트(MA)는 복잡하지 않은 합성 경로 때문에 에탄올과 아세트산 생산에 유용한 중간체가 될 수 있다. MA의 수소화 및 가수분해는 각각 에탄올 및 아세트산을 생성하며, 적합한 촉매 및 동역학을 개발하기 위해 많은 연구가 수행되었다. Cu/CeO2 및 Cu/SiO2 코어-쉘 촉매는 MA의 수소화 반응에서 뛰어난 활성과 안정성을 보여주는 손쉬운 졸겔 방법을 사용하여 제조되었다.
또한, MA 수소화를 위한 Cu/ZnO 촉매의 활성은 촉매에 MgO 촉진제를 첨가함으로써 향상될 수 있다. MA 수소화의 또 다른 생성물인 메탄올은 다공성 배위 중합체의 사용, 막을 통한 침투 증발 또는 이온성 액체를 이용한 증류와 같은 다양한 방법으로 쉽게 분리될 수 있다. 아세트산을 얻기 위한 MA의 가수분해의 경우, 동역학적 표현이 MA의 균질 및 불균일 반응 모두에 대한 대규모 데이터베이스에 맞춰진 매개변수와 함께 조사되었다. Amberlyst 15 이온 교환 수지에 대한 MA의 가수분해에 대해 흡착 평형 상수, 분산 계수 및 동역학 매개변수가 얻어졌다.
디메틸 에테르(DME)의 카르보닐화(Carbonlyation)는 MA의 주요 합성 경로로 간주되어 그 효율을 높이기 위한 많은 연구가 수행되었다. 그러나 일부 전통적인 카르보닐화 촉매는 촉매 수명이 짧고 비용이 많이 들고 환경 문제와 같은 단점이 있다. 이러한 문제를 개선한 촉매로는 페리어라이트(FER) 제올라이트 촉매를 통한 DME 카르보닐화를 고려한다.
개발된 동역학 모델은 프로세스 시뮬레이터의 반응기 모듈에 통합된다. DME 카르보닐화에서 MA가 분리된 후 직접 활용하거나 수소화(hydrogenation) 또는 가수분해(hydrolysis)를 거쳐 에탄올 또는 아세트산을 얻을 수 있습니다.
FER 제올라이트 촉매는 수열합성법을 이용하여 제조할 수 있다. 발연 실리카(Sigma Aldrich), 알루민산 나트륨(Sigma Aldrich) 및 상업용 NH4-형 FER(Zeolyst; Si/Al 비율 ~10)을 시드 물질로 사용하여 합성 겔을 제조한다. 먼저, NaOH와 탈이온수(DIW)를 혼합하여 염기성 용액을 준비한 다음 발연 실리카를 첨가하고 1시간 간격으로 상업용 FER 시드를 첨가한다. FER 시드를 첨가한 후, 용액을 11시간 동안 격렬하게 교반한 다음, 혼합물에 알루민산나트륨을 첨가하고, 추가로 12시간 동안 교반한다. 생성된 합성 겔은 발연 실리카/알루민산나트륨/DIW/NaOH의 몰비가 1/0.096/36/0.15이고 종자 FER 7wt%를 함유한다. 합성 젤을 Teflon 라이너가 있는 오토클레이브에 옮기고 160℃에서 96시간 동안 텀블링하면서 열수 합성을 수행한다.
합성가스의 촉매반응을 통한 디메틸에테르 합성을 검토한다.
상기 합성가스롤부터 디메틸에테르를 합성하는 방법은 합성가스로부터 메탄올을 합성한 후, 다시 메탄올 탈수반응을 통하여 DME를 합성하는 간접법과 합성가스로부터 DME를 직접 합성하는 직접법 중 어느 하나 일 수 있다.
촉매를 통해 합성가스로부터 DME를 직접 합성하기 위한 동역학 매개변수는 CO2 및 CO 수소화의 추정된 활성화 에너지를 기반으로 전체 반응의 속도를 결정하는 단계일 수 있다. 하이브리드 촉매, 바람직하게는 하이브리드 Cu/ZnO/Al2O3(CZA/FER) 촉매는 생산된 메탄올을 DME로 즉시 전환함으로써 CO의 거의 100% 전환을 달성할 수 있는 반면, 두 개의 개별 반응인, CZA를 통한 CO2 및 CO의 수소화에 의한 메탄올 생성 및 FER을 통한 DME로의 에탄올 탈수화를 통한 CO 전환을 유도할 수 있다.
하이브리드 촉매를 통해 합성가스로부터 DME를 직접 합성하면 기존의 다단계 기반 DME 합성에 비해 분리기의 수가 줄어들어 에너지 및 장비 비용이 절감된다.
디메틸에네트의 카르보닐화 반응을 통한 메틸 아세테이트 합성을 검토한다.
DME 카르보닐화에 대한 전체 반응 메커니즘은 DME가 Brønsted 사이트와 반응하여 표면 메틸 그룹과 물을 형성한다. 메틸 그룹의 범위는 정상 상태에 도달할 때까지(촉매가 완전히 메틸화될 때까지) 계속 축적된다. 정상 상태에서 CO는 메틸기와 반응하여 표면 아세틸 종을 생성한 다음 DME와 반응하여 MA를 형성하고 메틸기를 재생한다. 이 작업에서는 100% 촉매 활성을 가정했기 때문에 MA가 준평형 반응 동안 메틸기를 차단하여 불활성 C[SiO(CH3)Al] 착물을 생성하는 부반응을 무시하고 CO와 메틸 그룹은 비가역 반응으로 간주된다.
합성가스부터 에탄올 및/또는 아세트산 합성 공정을 검토한다.
도 10은 3개의 반응기와 3개의 공급 흐름을 포함하는 전체 공정의 개략도를 볼 수 있다. 제1합성가스는 제1합성반응기에 공급되어 DME로 변환된다. 제1합성가스의 조성은 21.88mol% CO, 9.37mol% CO2 및 68.75mol% H2일 수 있다.
즉, H2/(2CO+3CO2) 몰비는 COx 수소화에 대해 0.96이다.
DME는 제1합성반응기의 유출물에서 분리된 제1분리기에서 공급되는 순수한 CO와 제2합성반응기로 공급된다. DME 카르보닐화는 R2에서 일어나고 CO/DME 비율이 반응기에 미치는 영향인 카르보닐화 속도는 디메틸에테르 및 일산화탄소의 공급 유량 및 유속에 따라 변경될 수 있다. 제3합성반응기는 각각 메틸아세테이트(MA)의 수소화 또는 가수분해에 의해 에탄올 또는 아세트산을 생성하는 데 사용된다. 제2분리기에서 공급되는 성분은 각각 에탄올 또는 아세트산 생산을 위한 순수한 수소(H2) 또는 물(H2O)로 구성된다. 상기 제1합성반응기에서 제3합성반응기에서 상기 디메틸에테르의 초과 공급으로 인한 미반응 일산화탄소의 완전한 반응 소진을 위한 재순환 루프가 구성될 수 있다.
재순환 공정이 구성되면 제2합성반응기의 유출물은 50mol% 이상의 CO를 함유하고 있는데 이는 CO/DME 비율이 1보다 훨씬 커야 카르보닐화를 충분히 수행할 수 있기 때문이다. 따라서 MA는 제2합성반응기의 유출물에서 분리되어 제3합성반응기로 공급하고 가스 스트림(미반응 CO 포함)은 전체 공정에서 더 높은 수율을 달성하기 위해 재순환될 수 있다.
제1합성반응기의 온도와 압력은 각각 250℃와 50 bar일 수 있고, 공간 속도는 모든 경우에 약 2,000 L/(kgcat·h)일 수 있다. DME 카르보닐화 반응속도 영향을 고려하면 CO/DME 비율을 10에서 30일 수 있다. 제3합성반응기에서 메틸아세테이트의 수소화 및 가수분해 반응 속도가 빠르기 때문에 평형 조건으로 가정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공정변수에 따른 DME에서 MA전환율 상관 그래프이다.
도 11은 DME 변환에 대한 작동 조건의 영향을 보여준다. 변환은 추정된 동역학 매개변수를 사용하여 계산되었으며 작동 조건 범위는 CO/DME 비율 9-20, 압력 5-20 및 온도 180-250℃의 실험을 기반으로 지정되었다. 과도한 양의 CO는 DME를 제한 반응물을 생성한다. 따라서 비율이 높을수록 DME 전환율이 높아진다. 한편, 총압력의 증가는 CO와 DME의 분압을 모두 증가시켜 DME 소모율을 증가시켰다. 반응의 비가역성, 즉 열역학적 한계가 없기 때문에 반응은 온도에 양의 의존성을 보였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 무포집 온실가스 저감 합성가스 생산 공정의 개념도이다.
탄소성분을 포함하는 연료의 연소 과정을 통해 생성되는 배가스(Flue gas); 메탄; 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되어 건식 자열 개질(Dry autothermal reforming)을 통해 합성가스(Syngas)를 생산하며, 상기 배가스내 이산화탄소의 농도는 10vol% 이상 내지 25vol% 이하인 저농도 이산화탄소를 전처리 없이 직접 활용한, 합성가스를 생산하기 위한 공정 배가스를 연계한 이산화탄소 무포집형 건식 자열 개질 장치을 제공한다.
상기 탄소성분을 포함하는 연료는 화석연료, 바이오매스, SRF 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 배가스내 산소와 상기 메탄의 산화반응열을 자열로 활용할 수 있다.
또한, 상기 메탄은 바이오매스 혐기소화 공정에서 생성되는 바이오메탄일 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질의 반응온도는 700℃ 내지 1000℃이며, 반응압력은 0bar 초과 내지 0.2bar 이하의 게이지압일 수 있다.
상기 반응온도는 바람직하게는 750℃ 내지 950℃일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 800℃ 내지 900℃일 수 있다. 상기 온도범위를 벗어나면 개질 반응이 원활이 진행되지 않을 수 있다.
800 ℃이하로 온도가 감소함에 따라 부 반응에 의하여 코크스가 형성될 가능성이 크다. 온도가 1000 ℃ 이상의 고온이 될 경우 카바이드가 형성되거나 촉매가 소결되어 비활성화 될 수 있다.
상기 반응압력 조건을 벗어나면 개질반응이 원할이 진행되지 않을 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질 장치의 반응 촉매는 8족 전이 금속 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속은 Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt 중 어느 하나 이상 수 있다.
활성물질인 Ni은 소결과 메탄의 직접분해에 의한 탄소침적으로 촉매의 비활성화가 쉽게 발생하는 문제점이 있을 수 있다. 탐소침적에 대한 저항성을 증진시키기 위해 조촉매로 알칼리금속, 알칼리토금속을 추가하여 촉매의 염기도를 높여서 이산화탄소의 흡착 및 해리 능력을 높여 탄소침적을 억제하는 산소 원자의 공급을 높일 수 있다.
탄소 침적을 억제하기 위해서 소량의 수증기를 공급할 수 있다. 수증기는 이산화탄소에 비해서 쉽게 분해, 해리되므로 수증기로부터 생성된 산소 원자가 탄소침적을 억제할 수 있다. 탄소 침적에 대한 저항성을 높이기 위해 Ni 촉매의 활성점 일부를 황으로 전처리하여 탄소침적 반응을 억제하는 SPARG(Sulfur Passivated Reforming)을 적용할 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질 장치는 고정층 또는 유동층 반응기일 수 있다.
또한, 상기 배가스에 포함된 황산화물은 상기 건식 자열 개질 장치에 투입되기 전에 제거할 수 있다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 활성이 낮은 상기 촉매를 배치하고, 유출구 쪽에 활성이 높은 촉매를 배치할 수 있다.
촉매 활성의 경우 입구단에 저활성의 촉매를 두는 것은 상기 반응은 건식 개질이 아닌 자열개질이지만, 건식 개질의 경우 고활성 촉매를 유입단에 배치하게 되면, 더 많은 에너지(강한 흡열 반응)를 요구하게 된다.
따라서, 건식 개질 반응에서 전체 에너지 효율을 고려했을 때, 저활성 촉매을 유입단에 두고, 고활성 촉매를 후단에 배치하는 것이 전체 공정으로 봤을 때 반응성 및 에너지 측면에서 유리합니다.
자열개질의 경우, 고활성 촉매를 전단에 배치할 경우, 반응 조건(CH4/CO2 ratio, CH4 인입 노즐 위치 등)에 따라 촉매단 전단 혹은 촉매층에서 산소와 메탄으로 인한 연소 반응이 발생할 수 있다.
따라서, 발생할지 모를 연소반응을 억제하고 자열 개질만으로 반응을 끌고 가고, 전체 ATR 반응에서의 높은 반응성/에너지/촉매 수명 등을 고려했을때도 유입단에는 저활성 촉매, 후단에 고활성 촉매를 두는 것이 적절하다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 고정층 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 밀도가 낮은 상기 촉매 층을 형성하고, 유출구 쪽에 밀도가 높은 상기 촉매 층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 고정층 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 밀도가 높은 상기 촉매 층을 형성하고, 유출구 쪽에 밀도가 낮은 상기 촉매 층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 고정층 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에서 유출구 쪽까지 밀도가 일정하고 벌크한 촉매 층을 형성할 수 있다.
촉매 밀도는 촉매층의 벌크정도 특히, 펠릿 또는 메탈폼 등의 형태로 차압의 문제를 갖는다.
따라서, 밀도는 가능하면 전체적으로 벌크하게 하는게 좋다.
또한, 상기 산화반응열 이외에 추가 열원을 통해 상기 반응 온도를 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 저탄소 반탄화 시스템 구성도이다.
산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 저탄소 반탄화 시스템은 공정 중에서 생성되는 제1배가스를 제1배관(110)을 통해 배출하는 플랜트(100); 상기 제1배관과 연통되어 상기 제1배가스를 반탄화 열원으로 활용하는 반탄화장치(200); 상기 반탄화장치에서 제조되는 반탄화연료를 이용하여 제2배가스를 생성하는 버너(300); 상기 반탄화장치에서 열원으로 활용 후 제2배관(120)을 통해 공급되어 상기 제1배가스내 황산화물을 제거하기 위한 SOx제거유닛(400); 및 상기 SOx제거유닛에서 제3배관을 통해 공급되는 상기 제1배가스를 포함하는 원료로 합성가스를 생성하는 건식 자열 개질 장치(500);를 포함하고, 상기 건식 자열 개질 장치는 상기 제1배가스에 포함된 이산화탄소 및 산소와 추가로 공급되는 바이오메탄이 반응하여 합성가스를 생성하는 건식자열개질(Dry Autothermal Reforming) 반응기인 산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 저탄소 반탄화 시스템을 제공한다.
상기 건식 자열 개질 장치는 개질기로 지칭할 수 있다.
이산화탄소와 메탄의 건식 자열 개질(DAR)은 배가스 내 저농도 이산화탄소 및 산소를 활용하여 산업공정의 연소배가스와 바이오메탄의 생산처의 연계를 통해 연소배가스에 포함된 이산화탄소와 산소 메탄을 Dry Autothermal Reforming(DAR) 반응을 통해 합성가스의 생산이 가능하다.
상기 바이오가스에서 분리한 메탄을 활용하기 위해 실증사이트에 바이오메탄 공급라인 확보되어 있으며, 소량의 산소는 메탄과 산소의 발열 반응을 유도하며, 발생한 열을 이산화탄소와 메탄의 개질 반응에 직접적으로 전달하여 강한 흡열 반응 형태에 대해 추가적인 열 에너지 전환 혹은 전달 과정을 거치지 않고 에너지 최적화된 공정개발을 통한 합성가스의 생산이 가능하다.
배가스 내 산소를 활용하여 자열개질을 통해 개질 반응 촉매의 비활성 문제인 탄소 침적을 일부 억제할 수 있다. 또한, 촉매 비활성화 문제는 이산화탄소 재생 공정 도입을 통한 해결이 가능하다.
본원 발명의 시스템은 배기가스 내 저농도 이산화탄소를 활용하여 별도의 이산화탄소 포집공정이 필요하지 않는다.
재생에너지인 바이오가스 중 메탄을 분리 활용하여 바이오메탄 공급라인을 확보된 사이트에서 구현하는 시스템이다.
또한, 상기 제2배가스는 제4배관(310)을 통해 상기 건식 자열 개질 장치의 강한 흡열 반응의 반응열원으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질 장치의 상기 반응열원으로 사용된 상기 제2배가스는 제5배관(510)을 통해 공급되어 수분을 제거하는 응축기(600);으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 제5배관에는 3way밸브(800b)가 설치될 수 있으며, 상기 3way밸브를 통해 건식 자열 개질 장치에서 반탄화장치로 공급되어 반탄화열원으로 사용되는 제2배가스의 일부가 선택적으로 응축기로 공급될 수 있다.
또한, 상기 응축기에서 상기 수분이 제거된 상기 제2배가스는 제6배관(610)을 통해 상기 건식 자열 개질 장치의 원료로 이산화탄소를 공급할 수 있는 버퍼탱크(700)로 공급될 수 있다.
또한, 상기 건식 자열 개질 장치는 상기 합성가스 생성 과정 중 코크스를 추가로 생성할 수 있다.
또한, 상기 반탄화장치의 반탄화온도는 250℃ 내지 350℃이며, 상기 건식 자열 개질 장치의 반응온도는 800℃ 내지 950℃일 수 있다.
발전소 배가스 조성 (30 Nm3/h)이고, 이산화탄소 10vol%, N2 85vol%, O2 5vol%일 수 있으며, 바이오메탄은 3 Nm3/h로 시스템에 공급될 수 있다.
발전소 배가스 내 황화물에 의한 피독 및 오염물질에 의한 촉매 비활성화로 인하여 이산화탄소 직접활용이 어려울 수 있다.
따라서, 기존에는 이산화탄소 분리/정제 후 활용하는 방법을 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어벨트부를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이버벨트부의 돌출부를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스크래퍼를 나타낸 것이다.
산업공정 배가스와 바이오가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 반탄화 시스템은 피건조물이 투입되는 투입부(210); 상기 투입부 하단에 위치하며, 상기 피건조물의 건조 및 반탄화를 위한 반탄화열원이 배출되는 복수의 관통공(212);을 포함하는 컨베이어벨트(220);와 상기 컨베이어벨트를 구동하는 구동롤러(214);를 포함하는 컨베이어벨트부(220); 상기 컨베이어벨트의 타면 하단의 위치하여 상기 관통공을 통해 배출되는 반탄화열원을 공급하기 위한 반탄화열원부(240);를 포함하며, 상기 컨베이어벨트의 일면은 돌출부(213);를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 일측면에 복수로 형성되어 있으며, 상기 돌출부에는 상기 복수의 관통공이 추가로 형성된 것을 포함하는 산업공정 배가스와 바이오가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 반탄화 시스템 을 제공한다.
상기 피건조물은 초본계 & 목본계 바이오매스, 유기성 폐자원 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 컨테이너벨트부에 진행방향에 따라 일부가 경사진 형태를 이루며, 상기 경사진 형태에 의해 투입되는 피건조물이 분산될 수 있다.
또한, 상기 돌출부 중심으로 전후좌우는 돌출되지 않는 수평 형태를 갖을 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 전면, 후면, 상면 및 측면에 상기 관통공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 단면이 직각삼각형 형태로 상기 직각삼각형의 빗변의 경사도는 45도 이상일 수 있다.
상기 빗변은 중간부가 안쪽으로 휘어진 라운드형태를 가질 수 있다.
상기 돌출부의 상기 빗변의 표면에는 상기 피건조물의 흐름을 제어하기 위하여 돌출된 선형돌기가 형성될 수 있다.
상기 선형돌기의 선두께는 일정하지 않을 수 있다.
또한, 상기 관통공의 단면적은 상기 컨베이어벨트 면적의 2% 내지 10%일 수 있다.
상기 관통공의 단면적이 상기 면적 범위를 벗어나면 피건조물의 건조 및 반탄화가 효과적으로 진행되지 않을 수 있다.
상기 관통공의 직경은 1mm 내지 50mm일 수 있으며, 바람직하게는 5mm 내지 40mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10mm 내지 30mm일 수 있다. 상기 관통공의 직경을 벗어나면 피건조물의 건조 및 반탄화가 효과적으로 진행되지 않을 수 있다.
또한, 상기 시스템 일측에 피건조물의 건조 및 반탄화를 위한 반탄화열원의 온도 조절을 위한 온도조절수단, 피건조물의 수분함량을 측정하기 위한 수분함량측정수단을 포함하여, 상기 온도조절수단 및 수분함량측정수단과 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부를 통해 시스템의 운전시간 조정이 가능할 수 있다.
또한, 상기 시스템은 피건조물에 위치 변화를 위하여 지속적 또는 단속적으로 상기 컨베이어벨트에 진동을 가하는 진동부(230);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 진동부는 상기 컨베이어벨트의 일면 하부에 접촉하여 승강하는 승강롤러일 수 있다.
상기 승강롤러는 지속적 또는 단속적으로 승하강하면서 상기 컨베이어벨트를 진동시킬 수 있다.
상기 진동부는 상기 구동롤러 사이에 상기 컨베이어벨트의 일면 하부에 접촉하여 상기 구동롤러 보다 돌출된 반구형 돌기일 수 있다.
또한, 상기 컨베이어벨트의 일면 상부에 형성되어 일단이 상기 피건조물에 접하면서 상기 컨베이어벨트에 균일하게 펴주는 탄성이 있는 스크레퍼(240);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 스크레퍼는 탄성이 있는 갈고리 형태로 상기 컨베이어벨트의 일면 상부 폭과 대응되게 형성될 수 있다.
상기 스크레퍼는 길이방향으로 다수의 제1갈고리가 돌출형성되고 상기 제1갈고리의 후단에 이격되어 일체로 수평형성되어 상기 제1갈고리보다 길이가 짧은 제2갈고리가 형성될 수 있다.
상기 제2갈고리의 후단에 이격되어 일체로 수평형성되어 평탄화 되지 못한 상기 피건조물을 평탄화시키는 갈고리솔이 형성될 수 있다.
상기 제1갈고리는 상기 제2갈고리 및 상기 갈고리솔보다는 탄성이 낮은 재질일 수 있다. 상기 갈고리솔은 상기 제1갈고리 및 상기 제2갈고리보다 탄성이 높은 재질일 수 있다. 상기 제1갈고리 및 상기 제2갈고리는 금속 또는 탄성과 경도가 있는 플라스틱 재질일 수 있다.
상기 제1갈고리 및 상기 제2갈고리는 끝단이 주걱형상으로 상기 컨베이어벨트의 상기 일면과 접촉하지 않고 상기 피건조물을 접촉하면서 평탄화시킬 수 있다.
상기 갈고리솔은 탄성이 높은 플라스틱 재질일 수 있다.
상기 갈고리솔은 끝단이 원추형으로 상기 컨베이어벨트의 상기 일면을 접촉하면서 상기 피건조물을 평탄화시킬 수 있다.
또한, 상기 반탄화열원은 산업 공정 플랜트에서 배출되며, 상기 컨베이어벨트에 공급되는 온도가 250℃내지 400℃이고, 조성은 이산화탄소 8vol% 내지 15vol%, 산소 3vol% 내지 8vol% 이며, 나머지 성분은 질소를 포함하는 배가스성분으로 구성될 수 있다.
상기 기타 배가스는 질소를 주성분으로 기타 3vol% 미만의 일 수 있다. 상기 질소를 제외한 기타 배가스는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물, 황산화물, 아르곤 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 질소를 제외한 기타 배가스는 수증기를 포함할 수 있다.
이러한 배가스를 열원으로 피건조물을 고형연료를 만드는 것은 공정연계를 통한 배가스를 추가활용을 통한 유용한 화합물을 생성할 수 있다.
발전소 배가스 내 황화물에 의한 피독 및 오염물질에 의한 촉매 비활성화로 인하여 CO2 직접활용이 어려움. 따라서, 기존에는 CO2 분리/정제 후 활용하는 방법을 사용하였다.
본 특허의 경우 배가스에서 배출되는 이산화탄소를 바이오메탄과 배가스에 포함되어 있는 산소와 반응하는 건식자열개질(Dry Authothermal Reforming, DAR) 반응을 이용함으로써 건식개질의 흡열 반응에 대비 반응온도 유지성이 높으며 coke 형성을 억제할 수 있음. 또한, 배가스 배출 후단에서 황화물 제거 후 개질 반응을 이용하기 때문에 황화물에 의한 피독 현상 제어가 가능하다.
상기 반탄화열원을 과열증기일 수 있다. 상기 과열증기는 재열증기일 수 있다. 상기 과열증기의 온도는 350℃내지 500℃일 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 컨베이어를 이용한 건조 및 반탄화 시스템에 있어서, 상기 피건조물이 투입되는 투입단계; 투입된 상기 피건조물의 건조 및 반탄화를 위한 상기 반탄화열원이 상기 관통공을 통해 배출되는 열원공급단계; 투입된 상기 피건조물에 진동 및/또는 평탄화를 진행하는 전처리단계; 상기 돌출부를 포함하는 상기 컨베이어벨트에서 공급되는 상기 반탄화열원을 통해 상기 피건조물이 건조 및 반탄화되는 반탄화단계;를 포함하는 고형연료 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 반탄화열원부는 상기 컨베이어벨트의 상부롤러면과 하부롤러면 사이에 위치하거나, 상기 컨베이어벨트 하단에 위치하여 직접적으로 열원을 공급할 수 있거나, 외부에 위치하여 별도의 열원을 이동시키기 위한 관을 통해 간접적으로 열을 공급할 수 있다.
또한, 상기 스크래퍼는 상기 컨베이어벨트부와 소정의 이격거리를 갖을 수 있으며, 상기 이격거리는 건조대상이 상기 컨베이어벨트 위에 위치할때의 크기보다 적을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건식 자열 개질 장치에서 반탄화 장치로 공급되는 열원의 일부가 선택적으로 응축기로 공급되는 산업공정 배가스와 반탄화 배가스를 건식 자열 개질 장치 원료로 활용하는 저탄소 반탄화 시스템 구성도이다.
상기 열교환기에서 공급받은 물은 응축기에서 제거되고 남은 이산화탄소는 버퍼탱크를 거쳐 건식 자열 개질 장치의 원료로 이용될 수 있다.
또한, 상기 제3배관에는 버퍼탱크에서 건식 자열 개질 장치가 열원으로 이용하기 위한 이산화탄소를 공급하기 위해 3way밸브(800a)가 설치될 수 있다.
또한, 반탄화를 통해 발생되는 휘발성물질(Volatile Material, VM)은 버너의 원료 및/또는 연료로 이용될 수 있다.
(실시예)
배가스 중의 저농도 이산화탄소와 바이오메탄을 이용한 상용촉매를 활용하여 건식 개질을 실시하였다.
환원 조건은 수소 4vol%, Ar 밸런스 조건에서 반응 조건: CH4:CO2=1:1.05-1.08, 피딩 CH4 기준 1000h-1, 4시간씩 900, 850, 800 ℃로 실시하였다.
사용 촉매는 Ni계 상용 촉매와 IAE-Ni 를 사용하였으며, 결과분석은 YL6000GC TCD 및 XRD로 수행하였다.
반응기 내압은 상승하지 않았으며, 본 조건을 기반으로 촉매별 비교 실험을 수행하였다.
IAE-Ni 촉매의 경우 상용 촉매(α phase)와 달리 alumina phase가 γphase에 해당된다. 반응 후 촉매의 일부 NiO가 metallic Ni로 변화함을 확인할 수 있다. 온도별 반응물의 전환율이 높았던 201, 963 촉매에서 graphitic carbon peak가 뚜렷하게 나타났다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 플랜트
110: 제1배관
120: 제2배관
130: 제3배관
200: 반탄화장치
210: 투입부
220: 컨베이어벨트부
211: 켄베이어벨트
212: 관통공
213: 돌출부
214: 구동롤러
230: 스크레퍼
240: 반탄화열원부
250: 진동부
300: 버너
310: 제4배관
400: SOx제거유닛
500: 건식 자열 개질 장치
510: 제5배관
600: 응축기
610: 제6배관
700: 버퍼탱크
800a, 800b: 3way밸브
900: 제1합성반응기
1000: 압력변동흡착장치
1010: 제1분리기
1020: 제2분리기
1100: 제2합성반응기
1200: 제3합성반응기
1300: 열교환기
1400: 압축기

Claims (16)

  1. 배가스내 이산화탄소의 농도는 10vol% 이상 내지 25vol% 이하인 저농도 이산화탄소를 전처리 없이 직접 활용하여 합성가스를 생산하기 위한 건식 자열 개질 장치(500);
    상기 건식 자열 개질장치에서 생성되는 합성가스(Syngas)의 제1합성가스는 제1합성배관을 통해 제1합성반응기(900);에 공급되고,
    상기 제1합성가스를 제외한 제2합성가스는 제2합성배관을 통해 압력변동흡착(PSA, Pressure Swing Adsorption)장치(1000);에 공급되며,
    상기 제1합성가스는 상기 제1합성반응기를 통해 디메틸에테르(Dimethyl Ether)를 합성하고,
    상기 디메틸에테르는 제2합성반응기(1100);을 통해 메틸아세테이트(Methyl Acetate)를 합성하며,
    상기 메틸아세테이트는 최종적으로 제3합성반응기(1200);을 통해 에탄올(Ethanol) 및/또는 아세트산(Acetic acid)을 생성하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디메틸에테르, 상기 메틸아세테이트, 상기 에탄올 및 상기 아세트산 중 어느 하나의 합성에는 촉매반응이 적용되는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력변동흡착장치는 상기 제1합성가스 중 일산화탄소를 분리하는 제1분리기(1010);
    상기 제1합성가스 중 수소를 분리하는 제2분리기(1020);을 포함하고,
    상기 일산화탄소는 상기 제2합성반응기 전단으로 공급되고,
    상기 수소는 상기 제3합성반응기 전단으로 공급하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 건식 자열 개질장치 후단에서 상기 제1합성가스 및 상기 제2합성가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기(1300);가 형성되는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1합성반응기 전단에는 상기 제1합성가스의 압력을 조절하기 위한 압축기(1400);가 형성되는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기에서 냉각매체로 공급된 물은 열교환을 통해 스팀으로 상변환된 후,
    상기 건식 자열 개질장치 전단의 열원으로 활용되는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    탄소성분을 포함하는 연료의 연소 과정을 통해 생성되는 상기 배가스(Flue gas);
    메탄;
    상기 배가스와 상기 메탄이 공급되어 상기 건식 자열 개질장치의 건식 자열 개질(Dry autothermal reforming)을 통해 상기 합성가스(Syngas)를 생산하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배가스내 산소와 상기 메탄의 산화반응열을 자열로 활용한, 합성가스를 생산하기 위한 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 메탄은 바이오매스 혐기소화 공정에서 생성되는 바이오메탄인 합성가스를 생산하기 위한 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 건식 자열 개질의 반응온도는 700℃ 내지 1000℃이며,
    반응압력은 0bar 초과 내지 0.2bar 이하의 게이지압인 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 건식 자열 개질 장치의 반응 촉매는 8족 전이 금속 중 어느 하나 이상을 포함하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 건식 자열 개질 장치는 고정층 또는 유동층 반응기인 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 배가스에 포함된 황산화물은 상기 건식 자열 개질 장치에 투입되기 전에 제거하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 활성이 낮은 촉매를 배치하고,
    유출구 쪽에 활성이 높은 촉매를 배치한,
    무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 배가스와 상기 메탄이 공급되는 고정층 건식 자열 개질 장치의 유입구 쪽에 밀도가 낮은 상기 촉매 층을 형성하고,
    유출구 쪽에 밀도가 높은 상기 촉매 층을 형성한,
    무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 산화반응열 이외에 추가 열원을 통해 상기 반응 온도를 유지하는 무포집형 저농도 이산화탄소 활용 플랫폼화합물 생산 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671807B1 (ko) * 2023-07-26 2024-06-04 주식회사 인피니티환경 자열개질을 이용한 수소 생산시스템 및 생산방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090004395A (ko) 2005-05-05 2009-01-12 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 알킬 에터의 카보닐화 방법
KR20100022070A (ko) * 2007-06-21 2010-02-26 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 메탄 또는 천연 가스의 이중 개질을 이용하여 이산화탄소를 디메틸 에테르로 전환시키는 방법
KR20140065151A (ko) 2012-11-21 2014-05-29 대우조선해양 주식회사 Dme 생산 공정
KR101431328B1 (ko) * 2012-10-08 2014-08-20 성균관대학교산학협력단 페리어라이트 촉매를 사용하는 합성가스로부터 에탄올의 제조방법
KR20160061766A (ko) 2014-11-24 2016-06-01 한국과학기술연구원 메탄의 이산화탄소 개질 반응에 의한 합성가스 제조용 촉매 조성물 및 이를 이용한 합성가스 제조방법
KR20160107539A (ko) 2015-03-04 2016-09-19 한국과학기술연구원 메탄가스의 이산화탄소 개질에 의한 합성가스 생산용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 합성가스 생산 방법
JP6276952B2 (ja) * 2012-09-20 2018-02-07 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ Ｐｓａの上流の改良された温度制御を伴う脱硫段階を含む、変性炭化水素供給原料から高純度の水素を製造する方法
KR20180100899A (ko) * 2017-03-02 2018-09-12 한국과학기술원 이산화탄소를 이용하는 건식 개질 반응을 이용한 아세트산의 생성 방법 및 그 시스템
KR20210043252A (ko) * 2019-10-11 2021-04-21 한국화학연구원 플라즈마에 의한 메탄의 건식 개질반응을 포함하는 이산화탄소 함유 가스자원으로부터의 메탄올 제조 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090004395A (ko) 2005-05-05 2009-01-12 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 알킬 에터의 카보닐화 방법
KR20100022070A (ko) * 2007-06-21 2010-02-26 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 메탄 또는 천연 가스의 이중 개질을 이용하여 이산화탄소를 디메틸 에테르로 전환시키는 방법
JP6276952B2 (ja) * 2012-09-20 2018-02-07 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ Ｐｓａの上流の改良された温度制御を伴う脱硫段階を含む、変性炭化水素供給原料から高純度の水素を製造する方法
KR101431328B1 (ko) * 2012-10-08 2014-08-20 성균관대학교산학협력단 페리어라이트 촉매를 사용하는 합성가스로부터 에탄올의 제조방법
KR20140065151A (ko) 2012-11-21 2014-05-29 대우조선해양 주식회사 Dme 생산 공정
KR20160061766A (ko) 2014-11-24 2016-06-01 한국과학기술연구원 메탄의 이산화탄소 개질 반응에 의한 합성가스 제조용 촉매 조성물 및 이를 이용한 합성가스 제조방법
KR20160107539A (ko) 2015-03-04 2016-09-19 한국과학기술연구원 메탄가스의 이산화탄소 개질에 의한 합성가스 생산용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 합성가스 생산 방법
KR20180100899A (ko) * 2017-03-02 2018-09-12 한국과학기술원 이산화탄소를 이용하는 건식 개질 반응을 이용한 아세트산의 생성 방법 및 그 시스템
KR20210043252A (ko) * 2019-10-11 2021-04-21 한국화학연구원 플라즈마에 의한 메탄의 건식 개질반응을 포함하는 이산화탄소 함유 가스자원으로부터의 메탄올 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671807B1 (ko) * 2023-07-26 2024-06-04 주식회사 인피니티환경 자열개질을 이용한 수소 생산시스템 및 생산방법

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