KR20080008657A - 탄소나노튜브제조장치에 사용되는 연속생산형 수소추출장치 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 암모니아로부터 탄소나노튜브 제조장치에 공급하기 위한 수소를 추출하는 수소추출장치에 있어서,상기 암모니아를 가열하여 상기 암모니아를 상기 수소와 질소로 분해하여 수소혼합물을 생성하는 반응장치와;상기 수소혼합물을 온도변환흡착(Thermal Swing Adsorption)을 통해 상기 수소혼합물에 함유된 수분을 제거하는 온도변환흡착장치와;상기 온도변환흡착장치에 의해 수분이 제거된 상기 수소혼합물로부터 상기 압력변환흡착(Pressure Swing Adsorption)을 통해 상기 질소를 제거하여 상기 수소를 추출하는 압력변환흡착장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제1항에 있어서,상기 반응장치는상기 암모니아가 통과하는 복수의 반응관과;공급되는 상기 암모니아를 상기 복수의 반응관으로 분배하는 분배기와;상기 반응관을 통과하는 상기 암모니아를 가열하여 상기 수소혼합물을 생성하는 제1 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1 가열기는상기 반응관과 인접하게 상기 반응관을 따라 배치되어 상기 반응관에 열을 전달하기 위한 적어도 하나의 열전달부와;상기 열전달부를 발열시키는 열공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제1항에 있어서,상기 온도변환흡착장치는상기 수소혼합물을 냉각하는 수소혼합물냉각기와;상기 수소혼합물냉각기에 의해 냉각된 상기 수소혼합물로부터 상기 수분을 흡착 제거하기 위한 온도흡착제를 갖는 적어도 하나의 온도변환흡착탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제4항에 있어서,상기 온도변환흡착장치는상기 수분을 흡착하는 흡착모드와 상기 온도흡착제에 흡착된 상기 수분을 배출하는 재생모드 중 어느 하나도 동작 가능하며;상기 흡착모드로 동작시 상기 온도변환흡착탑에 의해 수분이 제거된 상기 수소혼합물이 상기 압력변환흡착장치로 공급되도록 개방되는 제1 TSA밸브와,상기 재생모드로 동작시 상기 수분이 흡착된 온도흡착제를 가열하는 제2 가 열기와;상기 재생모드로 동작시 상기 제2 가열기에 의해 가열된 상기 수분 및 상기 수소혼합물이 외부로 배출되도록 개방되는 제2 TSA밸브와;상기 제2 TSA밸브를 통해 외부로 배출되는 상기 수소혼합물을 연소시키는 연소장치를 더 포함하며,상기 흡착모드로 동작시 상기 제2 TSA밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제1 TSA밸브가 개방되고, 상기 재생모드로 동작시 상기 제1 TSA밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제2 TSA밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제4항에 있어서,상기 암모니아가 상기 반응장치로 공급되는 제1 공급관과;상기 수소혼합물이 상기 반응장치에서 상기 온도변환흡착장치로 공급되는 제2 공급관을 더 포함하고,상기 수소혼합물냉각기는상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관이 상호 인접하게 배치되어, 상기 제1 공급관을 통과하는 상기 암모니아과 상기 제2 공급관을 통과하는 상기 수소혼합물 간의 열교환이 발생하는 열교환부와;상기 열교환부를 통과한 상기 수소혼합물을 냉각시키는 제1 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제6항에 있어서,상기 온도변환흡착장치는상기 온도변환흡착탑과 상기 압력변환흡착장치 사이에 마련되어, 상기 온도변환흡착탑에 의해 상기 수분이 제거된 상기 수소혼합물을 저장하기 위한 제1 저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제1항에 있어서,상기 압력변환흡착장치는상기 온도변환흡착장치에 의해 수분이 제거된 상기 수소혼합물을 압축하는 압축기와;상기 압축기에 의해 압축된 상기 수소혼합물을 냉각하는 제2 냉각기와;상기 제2 냉각기에 의해 냉각된 상기 수소혼합물로부터 상기 질소를 흡착 제거하기 위한 적어도 하나의 압력흡착제를 갖는 압력변환흡착탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제8항에 있어서,상기 압력변환흡착장치는상기 제2 냉각기에 의해 냉각된 상기 수소혼합물의 상기 압력변환흡착탑으로의 공급 여부를 단속하기 위한 제1 PSA밸브와,상기 압력변환흡착탑에 의해 상기 질소가 흡착되어 추출된 상기 수소의 배출 을 단속하기 위한 제2 PSA밸브와,상기 압력변환흡착탑으로부터 상기 압력흡착제에 흡착된 상기 질소의 배출을 단속하기 위한 제3 PSA밸브와,상기 제2 PSA밸브를 통과한 상기 수소 중 소정량을 추출하기 위한 제1 유량조절기와,상기 제2 PSA밸브를 통과한 상기 수소 중 상기 제1 유량조절기에 의해 추출된 상기 수소의 량과 상이한 량을 추출하기 위한 제2 유량조절기와,상기 제1 유량조절기에 의해 추출된 상기 수소의 상기 압축변환흡착탑으로의 공급 여부를 단속하기 위한 제4 PSA밸브와,상기 제2 유량조절기에 의해 추출된 상기 수소의 상기 압축변환흡착탑으로의 공급 여부를 단속하기 위한 제5 PSA밸브와,상기 압력변환흡착탑 내의 상기 수소혼합물의 다른 압축변환흡착탑으로의 공급 여부를 단속하기 위한 제6 PSA밸브를 포함하며;상기 제3 PSA밸브, 상기 제4 PSA밸브, 상기 제5 PSA밸브 및 상기 제6 PSA밸브가 폐쇄되고 상기 제1 PSA밸브 및 상기 제2 PSA밸브를 개방된 상태에서, 상기 압력변환흡착탑이 상기 수소를 추출하는 공정과,상기 제1 PSA밸브, 상기 제2 PSA밸브, 상기 제3 PSA밸브, 상기 제4 PSA밸브 및 상기 제5 PSA밸브가 폐쇄되고 상기 제6 PSA밸브가 개방된 상태에서, 상기 압력변환흡착탑의 내부가 감압되어 상기 압력흡착제에 흡착된 상기 질소가 탈착되고 상기 다른 압력변환흡착탑의 내부가 증압되도록 상기 압력변환흡착탑으로부터 상기 다른 압력변환흡착탑으로 상기 수소를 공급하는 공정과,상기 제1 PSA밸브, 상기 제2 PSA밸브, 상기 제4 PSA밸브, 상기 제5 PSA밸브 및 상기 제6 PSA밸브가 폐쇄되고 상기 제3 PSA밸브가 개방된 상태에서, 상기 증압되도록 상기 수소를 공급하는 공정에 의해 탈착된 상기 질소가 배출되는 공정과,상기 제1 PSA밸브, 상기 제2 PSA밸브, 상기 제5 PSA밸브 및 상기 제6 PSA밸브가 폐쇄되고 상기 제3 PSA밸브 및 상기 제4 밸브가 개방된 상태에서 상기 압력변환흡착탑의 내부를 세정하는 공정과,상기 제1 PSA밸브, 상기 제2 PSA밸브, 상기 제3 PSA밸브, 상기 제4 PSA밸브 및 상기 제6 PSA밸브가 폐쇄되고 상기 제5 밸브가 개방된 상태에서 상기 압력변환흡착탑의 내부를 증압하는 공정을 순차적으로 반복수행하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
- 제9항에 있어서,상기 압력변환흡착장치는상기 제2 냉각기와 상기 압력변환흡착장치 사이에 마련되어, 상기 제2 냉각기에 의해 냉각된 상기 수분이 제거된 상기 수소혼합물을 저장하기 위한 제2 저장탱크와;상기 압력변환흡착탑으로부터 추출된 상기 수소를 저장하기 위한 수소저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소추출장치.
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