KR102593782B1 - 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 가스 및 스팀을 포함하는 반응가스를 공급하여 고온촉매 및/또는 저온촉매와 반응시켜 수소로 전환시킨 합성가스를 고농도의 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 가스 및 스팀을 포함하는 반응가스를 공급하여 고온촉매 및/또는 저온촉매와 반응시켜 수소로 전환시킨 합성가스를 고농도의 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템에 관한 것이다.
21세기 주요 에너지원은 천연가스, 전기, 초청정 연료유와 더불어 수소가 대세로서 재생가능에너지원 전기와 CO2의 고부가가치 가스화/연료화가 부각되고 있고 청정하면서 사용이 용이한 가스/액체연료유 사용 확대가 예상되며 특히 수소 에너지원을 저렴하게 확보하여야 할 필요성이 크지만 아직 경제성 미확보로 기술개발과 실증이 요구되고 있다.
특히, 수소의 생산방향 측면에서 화석연료인 중유, 천연가스를 개질하거나 제철소 또는 정유화학 공정중에서 발생하는 부생수소를 에너지원으로 하는 그레이(Gray) 수소 기술, 미활용에너지원인 저급석탄, 석유코크스, 바이오매스, 폐기물등을 이용하여 합성가스를 생산하고 이를 개질하여 수소를 생산하는 블루(Blue) 수소 기술 및 재생가능한 에너지원을 이용하여 물이 전기분해를 통해 수소를 생산하는 그린(Green) 수소 기술로 통상적으로 분류할 수 있다.
이에 실증화 단계가 아닌 그린 수소 기술로 진입하기 전에 시장에서 요구하는 수소생산을 위한 블루수소 기술의 개발은 필요할 것으로 판단되며, 수소생산 플랜트 및 합성가스 플랜트 시장의 지속 성장이 예상되고 장기적으로는 수소 플랜트, 단기적으로는 청정합성가스 플랜트가 해외수출 플랜트 시장에서 핵심분야로 판단되며 국내의 경우 자체 합성가스 시장도 크고 수소도시, 수소연료전지자동차 등 수소시장이 급속 성장할 것으로 예상되고 있으므로 실증, 사업화, 해외수출, 국부창출의 플랜트 기술투자 정책에 적합한 분야로 판단된다.
가스화를 통한 합성가스를 이용하여 수소 생산은 가스화에서 생산되는 합성가스 중 일산화탄소(CO)가 스팀(H2O)과 수성가스전환반응을 진행하여 수소(H2)와 이산화탄소(CO2)를 생산한다.
이와 같은 수성가스전환(WGS, water gas shift reaction) 반응식은 다음과 같다.
수성가스 전환반응은 일반적으로 고온 수성가스전환(High Temperature Shift, HTS) 반응과 저온 수성가스전환(Low Temperature Shift, LTS) 반응의 두 단계를 거쳐 일산화탄소로부터 수소를 생산한다. 보통의 경우, 상용공정에서 고온 수성가스전환 반응은 300~450℃부근에서 수행되며, 다량의 일산화탄소 전환에 이용되고, 저온 수성가스전환 반응은 200~300℃부근에서 수행되며, 고온 수성가스 전환에서 반응 후 잔여의 일산화탄소를 전환하여 고순도화에 이용된다.
수성가스전환(WGS) 반응은 평형전환율의 영향을 받아 온도에 민감하게 작동하며, 이에 따라 생성물의 조성이 결정된다. 이의 의미는 상기 서술과 같이 수성가스 전환 반응은 발열반응으로 고온에서는 역반응이 진행되어 H2와 CO2가 반응하여 CO를 생성하는 반응이 일어나게 된다는 것이다. 따라서, 상기 수성가스 전환반응에 있어서는 온도 조건을 저온으로 유지하는 것이 H2 생성 측면에서 보다 유리하다.
또한, 일반적으로 CO 분율 대비 2.5~3.0배의 스팀을 투입하여 반응 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 수성가스전환 공정에서 공급되는 스팀의 안정적인 온도는 수성가스전환 반응 효율에 영향을 미치는 중요한 운전조건이다.
따라서, 일산화탄소의 전환율을 99%이상 달성할 수 있는 합성가스의 수성가스전환 기술 개발이 필요한 시점이다.
본 발명의 발명자의 선출원인 한국 등록특허공보 제10-2292411호에서는 석유코크스 가스화 및 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 석유코크스 가스화공정에서 생산된 합성가스를 공급하는 원료가스 공급부; 공급수를 공급하는 워터 공급부; 상기 워터 공급부에 공급된 공급수를 이용하여 과열스팀을 안정적으로 생산하는 스팀발생기; 상기 공급부에서 공급되는 원료가스와 상기 스팀발생기에서 생산되는 스팀을 이용하여 제1온도조건에서 수소를 포함하는 제1가스를 생성하고, 이를 배출하는 고온반응기; 상기 고온반응기(210)에서 배출되는 중간 생산물과 상기 스팀발생기에서 생산되는 스팀을 이용하여 제2온도조건에서 고농도 H2를 포함하는 제2가스를 생성하고 이를 배출하는 저온반응기; 및 상기 제2가스 내 수소를 분리하는 수소분리기;를 포함하고, 상기 스팀발생기는 다단 스팀생산부를 포함하여, 과열 스팀을 안정적으로 생산하는 것을 특징으로 하는 고순도 수소생산 시스템이 개시되어 있다.
그러나 상기 시스템은 합성가스와 스팀을 이용한 합성가스내 일산화탄소의 전환율을 99%이상 달성할 수 있는 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템은 개시된 바 없다.
따라서, 상기 선행기술들은 본원 발명의 석유코크스의 가스화 공정을 통하여 생산된 합성가스의 일산화탄소를 스팀을 이용하여 수성가스전환 반응기로 스팀의 안정적인 공급을 통하여 고온반응기와 저온반응기의 온도를 제어하고 이를 통하여 전체시스템의 효율적인 일산화탄소 전환율과 합성가스와 반응가스의 순환을 통해서 품질이 안정적인 수소생산이 가능한 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템의 개발이 필요하다.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 합성가스와 수성가스전환반응을 하는 품질이 균일한 스팀을 안정적으로 공급하여 고농도 수소 생산 효율을 향상시킬 수 있는 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 일산화탄소 전환율 99% 이상의 고순도 수소생산 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수성가스전환반응 시스템에서 발생하는 폐열들을 이용하여 수성가스전환반응의 원료로 사용되는 합성가스를 예열하고, 공급수를 예열하여 상기 합성가스 및 반응가스의 시스템 내 순환을 통해 반응온도를 제어하여 품질이 안정적인 수소를 생산함으로써 수성가스전환반응 효율을 향상시킬 수 있는 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템은 석유코크스 가스화공정에서 생산된 합성가스를 공급하는 원료가스 공급부(100); 스팀을 공급하는 스팀공급부(200); 시스템 제어를 위한 제어가스 공급부(300); 상기 합성가스와 상기 스팀을 이용하여 제1온도조건에서 수소를 포함하는 제1가스를 생성하고, 이를 배출하는 고온반응기(400); 상기 제1가스와 상기 스팀을 이용하여 제2온도조건에서 수소를 포함하는 제2가스를 생성하고, 이를 배출하는 저온반응기(500); 및 상기 제2가스내 수분을 제거하는 응축기(600);를 포함하고, 상기 제1온도조건은 300℃ 내지 400℃이며, 상기 제2온도조건은 100℃ 내지 250℃인 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템일 수 있다.
또한, 상기 고온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 60% 내지 70%이며, 상기 저온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 98% 이상일 수 있다.
또한, 상기 합성가스 공급부에서 상기 고온반응기를 연통하는 제1배관(110); 상기 제1배관상에 상기 합성가스의 승온을 위한 승온유닛(120);을 포함하고, 상기 승온유닛과 상기 고온반응기 사이 상기 제1배관상에 상기 제어가스가 공급될 수 있는 제2배관(310);이 연통될 수 있다.
또한, 상기 고온반응기와 상기 저온반응기를 연결하는 제3배관(410); 및 상기 저온반응기와 상기 응축기를 연결하는 제4배관(510);을 포함하고, 상기 제3배관에는 소정양의 상기 제1가스를 상기 제1배관으로 공급할 수 있는 제3회수배관(420); 상기 제4배관에는 소정양의 상기 제2가스를 상기 제2배관으로 공급할 수 있는 제4회수배관(520);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 상기 고온반응기에 상기 합성가스를 간접 열교환을 위해 순환시킬 수 있는 제1순환배관(130);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스팀 공급부의 스팀을 상기 시스템에 공급하기 위한 제5배관(210);을 포함하고, 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 공급하기 위한 제5-1배관(211); 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 후단에 공급하기 위한 제5-2배관(212); 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제3배관으로 공급하기 위한 제5-3배관(213);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 응축기를 통과한 상기 제2가스를 수소와 이산화탄소를 분리하기 위한 PSA(Pressure swing adsorption)유닛으로 공급하는 제6배관(610);을 포함하고, 상기 제2가스의 온도는 30℃ 내지 50℃일 수 있다.
또한, 상기 제어가스는 상기 제2배관을 통해 상기 제3배관에 공급될 수 있고, 상기 제어가스는 상기 제3배관, 상기 제4배관, 상기 제6배관 중 어느 하나 이상으로 배출될 수 있다.
또한, 상기 제1가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제3배관에 형성된 제1냉각유닛(430); 및 상기 제2가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제4배관에 형성된 제2냉각유닛(530);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1배관, 상기 제3배관, 상기 제4배관 및 상기 제6배관 중 어느 하나 이상에 하나 이상의 플레어 스택(Flare stack)이 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
본 발명의 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템은 수소생산을 위한 수성가스전환반응에 온도가 안정적인 스팀을 연속적으로 공급할 수 있어, 수성가스 환반응 효율을 향상시켜, 고농도의 수소를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시스템에서 발생되는 폐열을 회수하여, 수성가스전환반응의 원료물질 스팀을 생산함으로써, 전체 시스템 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
수성가스전환반응의 효율 향상으로 고농도의 수소를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 후단 CO2를 고농도로 분리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템의 개요도이다.
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 석유코크스 합성가스화 공정 중 수성가스전환반응을 통한 고순도 수소생산 시스템의 개요도이다.
석유코크스 가스화공정에서 생산된 합성가스를 공급하는 원료가스 공급부(100); 스팀을 공급하는 스팀공급부(200); 시스템 제어를 위한 제어가스 공급부(300); 상기 합성가스와 상기 스팀을 이용하여 제1온도조건에서 수소를 포함하는 제1가스를 생성하고, 이를 배출하는 고온반응기(400); 상기 제1가스와 상기 스팀을 이용하여 제2온도조건에서 수소를 포함하는 제2가스를 생성하고, 이를 배출하는 저온반응기(500); 및 상기 제2가스내 수분을 제거하는 응축기(600);를 포함하고, 상기 제1온도조건은 300℃ 내지 400℃이며, 상기 제2온도조건은 100℃ 내지 250℃인 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템일 수 있다.
상기 고온반응기의 고온촉매층의 촉매 장입량이 증가하면 일산화탄소 전환율이 증가할 수 있다.
상기 고온촉매층에 장입되는 촉매는 활성성분으로 철(Fe) 또는 크롬(Cr)을 포함한 화합물 일 수 있다.
또한, 상기 고온촉매층의 1차온도는 300℃ 내지 500℃로 유지되며, 상기 합성가스에 일산화탄소의 1차일산화탄소전환율 0%이상 내지 40%미만이며, 상기 1차일산화탄소전환율은 상기 1차온도를 유지할 수 있다.
상기 저온반응기의 저온촉매층의 촉매 장입량이 증가하면 일산화탄소 전환율이 증가할 수 있다.
고온촉매층, 바람직하게는 1차 WGS 촉매층(350->450℃)일 수 있다. 고온용 WGS 촉매가 장입되는 부분으로 열역학적 평형에 의하여 고온에서의 WGS 반응에서 일산화탄소 전환율이 감소하므로 반응에 따른 발열량 또한 감소된다. 이를 이용하여 1차 WGS 촉매층의 반응온도 상승을 열역학적으로 억제한다.
상기 저온촉매층에 장입되는 촉매는 활성성분으로 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 포함한 화합물 일 수 있다.
상기 저온반응기의 저온촉매층은 바람직하게 2차 WGS 촉매층(250->350℃)일 수 있다. 2차 WGS 촉매층으로 인입되는 제1가스는 1차 WGS 촉매층을 지나며 반응물 중 일산화탄소가 일정량 반응에 소모된 상태이므로 상대적으로 낮은 농도의 일산화탄소 장입이 가능하며, WGS 쿨러를 통하여 냉각되어 저온 WGS 반응이 가능하다.
저온 WGS는 열역학적 반응평형에 있어서 고온 WGS 더 높은 전환율을 가질 수 있으므로, 한 반응기 내에서 HT-WGS(고온 WGS), LT-WGS(저온 WGS)이 모두 가능하며, 고농도 CO에 대하여 최대한의 전환이 가능, 또한 부가적으로 스팀생산이 가능한 반응기이다.
또한, 상기 고온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 60% 내지 70%이며, 상기 저온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 98% 이상일 수 있다.
1차일산화탄소전환율 정의
또한, 상기 합성가스 공급부에서 상기 고온반응기를 연통하는 제1배관(110); 상기 제1배관상에 상기 합성가스의 승온을 위한 승온유닛(120);을 포함하고, 상기 승온유닛과 상기 고온반응기 사이 상기 제1배관상에 상기 제어가스가 공급될 수 있는 제2배관(310);이 연통될 수 있다.
또한, 상기 고온반응기와 상기 저온반응기를 연결하는 제3배관(410); 및 상기 저온반응기와 상기 응축기를 연결하는 제4배관(510);을 포함하고, 상기 제3배관에는 소정양의 상기 제1가스를 상기 제1배관으로 공급할 수 있는 제3회수배관(420); 상기 제4배관에는 소정양의 상기 제2가스를 상기 제2배관으로 공급할 수 있는 제4회수배관(520);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 상기 고온반응기에 상기 합성가스를 간접 열교환을 위해 순환시킬 수 있는 제1순환배관(130);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고온반응기의 일측면에 형성된 제1순환배관과 연통된 온도제어 주입구; 상기 고온반응기의 타측면에 형성된 상기 온도제어 배출구; 상기 온도재오 주입구부터 상기 온도재오 배출구를 연결시키는 냉각코일; 및 상기 냉각코일이 복수 회 관통하는 복수의 방열판;을 포함할 수 있다.
상기 냉각매체는 합성가스일 수 있다.
상기 온도제어를 위한 합성가스 주입량이 증가하면 반응온도는 하강하고 에너지효율은 향상될 수 있다.
상기 고온반응기 및/또는 상기 저온반응기의 특정 섹션에는 바람직하게는 WGS 쿨러(450->250℃)가 형성될 수 있다. 인입온도 보다 높아진 1차 WGS 촉매층 배출가스를 내장된 코일형의 열교환관을 통하여 간접열교환을 통해 냉각시킬 수 있다.
또한 이때 열교환을 통하여 추가로 스팀생산이 가능하다.
또한, 상기 스팀 공급부의 스팀을 상기 시스템에 공급하기 위한 제5배관(210);을 포함하고, 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 공급하기 위한 제5-1배관(211); 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 후단에 공급하기 위한 제5-2배관(212); 상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제3배관으로 공급하기 위한 제5-3배관(213);을 포함할 수 있다.
상기 승온유닛은 전기히터일 수 있다.
상기 합성가스는 상온에 12bar로 상기 원료가스 공급부로 공급될 수 있다.
상기 제어가스는 질소일 수 있다.
상기 제어가스는 상기 시스템의 퍼징 및 예열 등에 이용될 수 있다.
또한, 상기 응축기를 통과한 상기 제2가스를 수소와 이산화탄소를 분리하기 위한 PSA(Pressure swing adsorption)유닛으로 공급하는 제6배관(610);을 포함하고, 상기 제2가스의 온도는 30℃ 내지 50℃일 수 있다.
또한, 상기 제어가스는 상기 제2배관을 통해 상기 제3배관에 공급될 수 있고, 상기 제어가스는 상기 제3배관, 상기 제4배관, 상기 제6배관 중 어느 하나 이상으로 배출될 수 있다.
또한, 상기 제1가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제3배관에 형성된 제1냉각유닛(430); 및 상기 제2가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제4배관에 형성된 제2냉각유닛(530);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1배관, 상기 제3배관, 상기 제4배관 및 상기 제6배관 중 어느 하나 이상에 하나 이상의 플레어 스택(Flare stack)이 형성될 수 있다.
상기 고온반응기의 후단의 제1가스의 온도는 바람직하게는 350℃ 내지 450℃일 수 있다. 더욱 바람직하게는 400℃ 일 수 있다.
상기 저온반응기의 후단의 제2가스의 온도는 바람직하게는 200℃ 내지 260℃일 수 있다. 더욱 바람직하게는 230℃ 일 수 있다.
상기 응축기 후단의 제2가스의 온도는 바람직하게는 30℃ 내지 60℃일 수 있다. 더욱 바람직하게는 40℃ 일 수 있다.
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 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 원료가스 공급부
110: 제1배관
120: 승온유닛
130: 제1순환배관
200: 스팀 공급부
210: 제5배관
211: 제5-1배관
212: 제5-2배관
213: 제5-3배관
300: 제어가스 공급부
310: 제2배관
400: 고온반응기
410: 제3배관
420: 제3회수배관
430: 제1냉각유닛
500: 저온반응기
510: 제4배관
520: 제4회수배관
530: 제2냉각유닛
600: 응축기
610: 제6배관
110: 제1배관
120: 승온유닛
130: 제1순환배관
200: 스팀 공급부
210: 제5배관
211: 제5-1배관
212: 제5-2배관
213: 제5-3배관
300: 제어가스 공급부
310: 제2배관
400: 고온반응기
410: 제3배관
420: 제3회수배관
430: 제1냉각유닛
500: 저온반응기
510: 제4배관
520: 제4회수배관
530: 제2냉각유닛
600: 응축기
610: 제6배관
Claims (10)
- 석유코크스 가스화공정에서 생산된 합성가스를 공급하는 원료가스 공급부(100);
스팀을 공급하는 스팀공급부(200);
시스템 제어를 위한 제어가스 공급부(300);
상기 합성가스와 상기 스팀을 이용하여 제1온도조건에서 수소를 포함하는 제1가스를 생성하고, 이를 배출하는 고온반응기(400);
상기 제1가스와 상기 스팀을 이용하여 제2온도조건에서 수소를 포함하는 제2가스를 생성하고, 이를 배출하는 저온반응기(500); 및
상기 제2가스내 수분을 제거하는 응축기(600);를 포함하고,
상기 제1온도조건은 300℃ 내지 400℃이며,
상기 제2온도조건은 100℃ 내지 250℃이며,
상기 고온반응기와 상기 저온반응기를 연결하는 제3배관(410); 및
상기 저온반응기와 상기 응축기를 연결하는 제4배관(510);을 포함하고,
상기 제3배관에는 소정양의 상기 제1가스를 제1배관으로 공급할 수 있는 제3회수배관(420);
상기 제4배관에는 소정양의 상기 제2가스를 제2배관으로 공급할 수 있는 제4회수배관(520);을 포함하고,
상기 응축기를 통과한 상기 제2가스를 수소와 이산화탄소를 분리하기 위한 PSA(Pressure swing adsorption)유닛으로 공급하는 제6배관(610);을 포함하고,
상기 제2가스의 온도는 30℃ 내지 50℃이며,
상기 제어가스는 상기 제2배관을 통해 상기 제3배관에 공급될 수 있고,
상기 제어가스는 상기 제3배관, 상기 제4배관, 상기 제6배관 중 어느 하나 이상으로 배출될 수 있고,
상기 제어가스는 질소이며,
상기 시스템의 퍼징 및 예열에 이용되는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 고온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 60% 내지 70%이며,
상기 저온반응기에서 상기 합성가스내 일산화탄소 전환율은 98% 이상인 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 합성가스 공급부에서 상기 고온반응기를 연통하는 제1배관(110);
상기 제1배관상에 상기 합성가스의 승온을 위한 승온유닛(120);을 포함하고,
상기 승온유닛과 상기 고온반응기 사이 상기 제1배관상에 상기 제어가스가 공급될 수 있는 제2배관(310);이 연통되는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 상기 고온반응기에 상기 합성가스를 간접 열교환을 위해 순환시킬 수 있는 제1순환배관(130);을 포함하는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 스팀 공급부의 스팀을 상기 시스템에 공급하기 위한 제5배관(210);을 포함하고,
상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 전단에 공급하기 위한 제5-1배관(211);
상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제1배관의 상기 승온유닛 후단에 공급하기 위한 제5-2배관(212);
상기 스팀은 상기 제5배관에서 상기 제3배관으로 공급하기 위한 제5-3배관(213);을 포함하는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제3배관에 형성된 제1냉각유닛(430); 및
상기 제2가스의 온도를 조절하기 위하여 상기 제4배관에 형성된 제2냉각유닛(530);을 포함하는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 제1배관, 상기 제3배관, 상기 제4배관 및 상기 제6배관 중 어느 하나 이상에 하나 이상의 플레어 스택(Flare stack)이 형성될 수 있는 석유코크스를 활용한 합성가스로부터 고농도 수소 생산 시스템.
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