KR20110050098A - 2 stages pyrolysis and gasification hybrid system of high viscosity oilsand bitumen for synthetic liquid fuel and syngas production method using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 점도가 높은 오일샌드 역청(Bitumen)을 동시에 열분해 및 가스화하여 액체상태의 연료유와 수소 및 일산화탄소로 구성된 합성가스를 생산하는 열분해 및 가스화 복합 장치 및 생산방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 오일샌드 역청을 유동층 열분해챔버의 상부로 공급해 열분해시켜 열분해된 기체성분을 냉각하여 액체 연료유를 수취하고, 상기 열분해과정에서 남은 코크스는 하부에 설치된 분류층 방식의 가스화챔버에서 산소 및 증기에 의해 가스화되어 합성가스를 수취하게 함으로써 연료유와 합성가스를 동시에 생산하며, 특히 열분해챔버에서 배출되는 황 성분이 다량 포함된 코크스를 가스화하여 청정 연료로 사용되는 합성가스를 생산함으로써 오염물 배출을 최저화 하면서 청정 에너지를 생산할 수 있는 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 복합 장치 및 이를 이용한 합성가스와 연료유 동시 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pyrolysis and gasification complex apparatus and a production method for producing a syngas consisting of liquid fuel oil, hydrogen and carbon monoxide by pyrolyzing and gasifying a high viscosity oil sand bitumen (Bitumen), more specifically The oil sands bitumen is supplied to the upper part of the fluidized bed pyrolysis chamber to pyrolyze to cool the pyrolyzed gas component to receive liquid fuel oil, and the remaining coke is gasified by oxygen and steam in the fractionation layer type gasification chamber installed at the lower part. It produces fuel oil and syngas at the same time by receiving the syngas, and in particular, it produces gaseous coke containing a large amount of sulfur emitted from the pyrolysis chamber to produce syngas used as a clean fuel, thereby minimizing pollutant emission. 2-stage heat using oil sands bitumen to produce energy The present invention relates to a cracking gasification complex apparatus and a method for simultaneously producing syngas and fuel oil using the same.
오일샌드(Oil Sands) 역청(bitumen)이란 석유를 대체할 수 있는 자원으로 동일한 기원을 가지나 석유와는 다른 지질 환경으로 인하여 대개 75~85%의 무기물질(모래, 점토, 미네랄 등)과 3~5%의 물과 1~18%의 역청으로 이루어진 오일샌드로부터 생산된 고점도의 액체 연료 자원이다. 상기 오일샌드 역청은 일반적으로 검은색, 고중량, 고점도의 특성을 가진 원유와 유사하나 원유와는 다르게 물과 비슷한 비중을 가지고 황성분이 5% 이상이 포함되어 있다. 또한, 상기 오일샌드 역청은 일반적으로 관을 통해서 흐르지 않기 때문에 열을 가하거나 경질유 등의 희석제와 혼합하여 점성을 낮춘 후에 이송시킨다는 특징을 갖고 있으며 캐나다, 몽고 등의 일부 지역에서만 채굴할 수 있다.Oil Sands Bitumen is an alternative to petroleum and has the same origin, but due to the geological environment different from petroleum, it is usually 75-85% of inorganic materials (sand, clay, minerals) and 3 ~ It is a highly viscous liquid fuel source from oil sands consisting of 5% water and 1-18% bitumen. The oil sands bitumen is generally similar to crude oil having black, high weight, and high viscosity characteristics, but unlike crude oil, it has a specific gravity similar to water and contains 5% or more sulfur. In addition, since the oil sand bitumen does not generally flow through the pipe, it is characterized by lowering the viscosity after being heated or mixed with a diluent such as light oil, and can be mined only in some regions such as Canada and Mongolia.
지역적 편재와 이송의 어려움, 높은 황함유량 등의 단점으로 인하여 원유 가격이 저렴한 시기에는 큰 관심을 확보하지 못했으나 원유 가격의 급격한 변동과 대체 자원 개발 수요 증가에 따라서 폭발적으로 증가하고 있다. 따라서 오일샌드에서 생산되는 역청을 활용하고자 하였으나 고유의 단점으로 인해서 기존의 석유화학 정제 공정에 적용하기 어려웠다. 또한 상기 오일샌드 역청은 채굴된 그대로 연료로 사용하기도 어렵기 때문에 이를 연료로써 사용할 수 있게 하는 새로운 전환 기술이 필요하다. Due to local ubiquity, difficulties in transportation, and high sulfur content, we have not received much attention during the low oil prices, but are exploding due to the rapid fluctuations in oil prices and the demand for alternative resource development. Therefore, they tried to utilize bitumen produced in oil sands, but due to its inherent disadvantages, it was difficult to apply to existing petrochemical refining processes. In addition, since the oil sands bitumen is difficult to use as a fuel as it is mined, there is a need for a new conversion technology that can be used as a fuel.
종래 역청의 사용분야를 살펴보면, 특허출원 제2008-0110441호의 '합성가스 생산을 위한 고점도 역청의 가스화장치'에 제시된 바와같이 고체 연료의 에너지 전환으로 널리 이용되는 가스화 공정을 통하여 오일샌드 역청을 수소, 일산화탄소로 구성된 합성가스, 즉 가스 연료를 생산하는 방법이 있다. 또한 특허출원 제2000-0029593호인 '역청 유화액, 및 그것의 물질과 도로 포장재료를 제조하기 위한 용도'와, 특허출원 제1998-7003757호인 '역청 조성물 및 그의 제조 방법'에서는 석유정제공정에서 발생된 역청을 에너지자원으로 활용하지 않고 아스팔트 혼합물로 사용하는 도로 포장재로 활용하는 기술이 기재되어 있다.Looking at the field of use of conventional bitumen, oil, sand and bitumen through a gasification process widely used in the conversion of solid fuel energy, as shown in the patent application 2008-0110441 'gasifier of high viscosity bitumen for synthesis gas production' There is a method of producing a syngas composed of carbon monoxide, that is, a gaseous fuel. In addition, Patent Application No. 2000-0029593, "Bitumen emulsion, and its use for the manufacture of its materials and road pavement materials" and Patent Application No. 1998-7003757, "Bitumen composition and its manufacturing method," It describes a technique that utilizes bitumen as an asphalt pavement rather than as an energy resource.
이와 같이 종래 오일샌드 역청의 활용방안은 도로 포장재나 가스 연료, 액체 연료유 생산에만 한정되어 있어 경제성 확보가 어려워 오일샌드 역청으로부터 동시에 다양한 연료 자원을 생산함으로써 경제성을 향상시키는 새로운 전환 방법의 개발이 매우 필요하다.As such, the use of conventional oil sands bitumen is limited to the production of road pavement, gas fuel, and liquid fuel oil. Therefore, it is difficult to secure economic feasibility. Therefore, it is very difficult to develop a new conversion method to improve economics by producing various fuel resources from oil sands bitumen at the same time. need.
이에 본 발명에 따른 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 복합 장치 및 이를 이용한 합성가스와 연료유 동시 생산 방법은,The two-stage pyrolysis gasification complex apparatus using the oil sands bitumen according to the present invention and the syngas and fuel oil production method using the same,
역청의 코크스를 유동매체로 이용하는 열분해챔버와 열분해챔버 하부에 연계된 분류층 코크스 가스화챔버에서 산소 및 증기에 의해서 가스화가 이루어지도록 하여 오일샌드 역청으로부터 연료유 생산과 합성가스 생산을 동시에 하는 장치 및 방법의 제공을 목적으로 한다. Apparatus and method for simultaneously producing fuel oil and syngas from oil sands bitumen by gasification by oxygen and steam in a pyrolysis chamber using bitumen coke as a fluid medium and a fractionation layer coke gasification chamber connected to the bottom of the pyrolysis chamber. For the purpose of providing
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 복합 장치는, The two-stage pyrolysis gasification composite device using the oil sands bitumen of the present invention for solving the above problems,
오일샌드 역청으로부터 연료유와 합성가스를 동시에 생산하는 장치에 있어서, 저장된 오일샌드 역청을 가열하여 정량공급하는 공급기와; 상기 공급부로부터 역청을 상부로 공급받아 열분해가 이루어지고 열분해된 코크스를 유동화가스에 의해 유동화시키는 유동층 열분해챔버와, 상기 열분해챔버의 하단에 설치되어 열분해되고 남은 코크르를 공급받아 분류층 가스화반응을 수행하고 가스화되고 남은 슬래그를 저장하는 포집부가 하부에 형성된 가스화챔버로 구성된 복합반응기와; 상기 열분해챔버에서 열분해된 열분해가스를 급냉시켜 열분해가스에 포함된 오일성분을 액상의 연료유로 수취하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에서 오일을 분리하고 남은 열분해가스에 포함된 가연성분을 연소시켜 열분해에 필요한 열과 열분해챔버의 유동화가스로 사용되는 이산화탄소를 생산하는 열분해가스 연소기와; 상기 가스화챔버에서 가스화된 합성가스를 급냉시키는 합성가스 열교환기와; 상기 급냉된 합성가스에 포함된 오염물질을 필터링하여 합성가스를 수취하는 합성가스저장조;를 포함하여 구성된다. An apparatus for producing fuel oil and syngas from oil sands bitumen simultaneously, comprising: a feeder for heating a fixed amount of oil sands bitumen by supplying a fixed amount; A fluidized bed pyrolysis chamber for pyrolysis and fluidization of the pyrolyzed coke by fluidization gas is supplied from the supply unit to the upper portion, and a fractionated bed gasification reaction is performed by receiving pyrolysis and remaining coke installed at the bottom of the pyrolysis chamber. A composite reactor comprising a gasification chamber formed at a lower portion of the collecting portion for storing the remaining slag; A gas-liquid separator for quenching the pyrolysis gas pyrolyzed in the pyrolysis chamber to receive oil components contained in the pyrolysis gas as liquid fuel oil; A pyrolysis gas combustor for generating heat required for pyrolysis and carbon dioxide used as a fluidizing gas of the pyrolysis chamber by burning combustible components included in the remaining pyrolysis gas after separating oil from the gas-liquid separator; A syngas heat exchanger for quenching syngas gasified in the gasification chamber; And a synthesis gas storage tank for filtering the contaminants contained in the quenched synthesis gas to receive the synthesis gas.
본 발명의 2단 열분해 가스화 복합 장치를 이용한 연료유 생산방법은, Fuel oil production method using a two-stage pyrolysis gasification complex device of the present invention,
본 발명의 2단 열분해 가스화 복합 장치를 이용한 연료유 생산방법에 있어서, 오일샌드를 가열하여 복합반응기의 열분해챔버로 정량 공급하는 역청 공급단계와; 상기 공급된 역청을 무산소 분위기에서 열분해하여 열분해가스와 코크스가 생성되도록 하고, 하부로부터 공급되는 유동화가스에 의해 코크스를 유동화시켜 역청 으로의 열전달을 향상시키는 유동층열분해단계와; 상기 열분해된 열분해가스를 냉각하는 기액분리기를 통해 열분해가스에 포함되어 있는 오일성분을 응축시켜 포집하는 열교환오일포집단계와; 상기 오일성분을 분리하고 남은 열분해가스를 연소시켜 유동층열분해단계에서 사용되는 열분해 열과 유동화가스인 이산화탄소를 생산하는 열분해가스 연소단계와; 상기 열분래된 코크스를 공급받아 산소와 스팀으로 가스화하여 합성가스를 생산하는 분류층 코크스 가스화 단계와; 상기 고온상태 합성가스를 급냉시키고 필터링에 의해 이물질을 제거하여 합성가스를 포집하는 합성가스정제포집단계;를 포함하여 이루어진다.A fuel oil production method using a two-stage pyrolysis gasification complex apparatus of the present invention, comprising: a bitumen supplying step of heating an oil sand and quantitatively supplying it to a pyrolysis chamber of a complex reactor; A fluidized bed pyrolysis step of pyrolyzing the supplied bitumen in an oxygen-free atmosphere to produce pyrolysis gas and coke, and fluidizing coke by fluidizing gas supplied from the bottom to improve heat transfer to bitumen; A heat exchange oil collecting step of condensing and collecting the oil component included in the pyrolysis gas through a gas-liquid separator for cooling the pyrolyzed pyrolysis gas; A pyrolysis gas combustion step of separating the oil component and burning the remaining pyrolysis gas to produce pyrolysis heat and fluidized gas carbon dioxide used in the fluidized bed pyrolysis step; A fractionation layer coke gasification step of receiving the thermally separated coke and gasifying it with oxygen and steam to produce a synthesis gas; It comprises a; syngas purification step of quenching the high-temperature synthesis gas and collecting foreign matter by removing foreign matter by filtering.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 복합 장치 및 이를 이용한 합성가스와 연료유 동시 생산 방법은,As described in detail above, the two-stage pyrolysis gasification complex apparatus using the oil sands bitumen of the present invention and the syngas and fuel oil production method using the same,
고점도를 갖는 오일샌드 역청을 무산소 상태에서 열분해하며 동시에 코크스를 분류층 가스화 반응챔버에서 합성가스로 전환시킴으로써 액체 연료유와 합성가스를 동시에 회수하여 석유 정제 공정의 혼합, 열병합 발전 설비의 연료, 수소 및 메탄올 등의 기초 화학 원료 제품 생산 등의 이용을 가능케 하였다. Pyrolysis of high viscosity oil sands bitumen in anoxic state and at the same time convert coke to syngas in the fractionation layer gasification reaction chamber to recover liquid fuel oil and syngas simultaneously to mix petroleum refining process, fuel, hydrogen and The production of basic chemical raw materials such as methanol is made possible.
또한, 1, 2단계의 공정의 운전 비율을 조정함으로써 연료유 및 합성가스 생산량을 변화시킬 수 있으며 촉매의 이용을 통해서 액체 연료유의 품질을 변화시킬 수 있으며, 화학산업에 사용되는 기초 원료의 전환도 가능하고, 수소 분리기를 사용하여 연료전지로의 직접 이용도 가능하다.In addition, by adjusting the operation ratio of the first and second stages of the process, the fuel oil and syngas production can be changed, the quality of the liquid fuel oil can be changed through the use of a catalyst, and the conversion of basic raw materials used in the chemical industry It is also possible to use the hydrogen separator directly to the fuel cell.
또한, 열분해 반응과 가스화 반응이 1기의 반응기에서 동시에 이루어짐으로써 장치규모에 비해 생산량을 증대시킬 수 있어 설비비를 절감시킬 수 있는 유용한 장치 및 방법의 제공이 가능하게 되었다. In addition, since the pyrolysis reaction and the gasification reaction are simultaneously performed in one reactor, it is possible to increase the output compared to the scale of the apparatus, thereby providing a useful apparatus and method for reducing the equipment cost.
이하에서는 본 발명에 따른 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 복합 장치 및 이를 이용한 합성가스와 연료유 동시 생산 방법을 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a two-stage pyrolysis gasification complex apparatus using the oil sands bitumen according to the present invention and a syngas and fuel oil simultaneous production method using the same will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 2단 열분해 가스화 복합장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 합성가스와 연료유를 동시 생산하는 방법의 블록도이다.1 is a schematic diagram showing a two-stage pyrolysis gasification complex apparatus according to the present invention, Figure 2 is a block diagram of a method for simultaneously producing a syngas and fuel oil according to the present invention.
도시된 바와같이 본 발명의 복합장치(10)는 공급기를 구비한다. 상기 공급기(20)는 오일샌드 역청을 저장하는 오일샌드저장조와, 상기 오일샌드저장조에 저장된 오일샌드 역청을 약 150℃로 가열하고 이를 펌프 및 정량공급피더를 이용하여 복합반응기(30)로 정량공급하는 장치이다. 상기 오일샌드 역청은 점성이 강함으로 오일샌드저장조로부터 복합반응기에 투입되기까지 열을 가하여 이송도중에 응고되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.As shown, the
상기 공급기(20)에서 정량투입되는 오일샌드 역청은 상하가 열분해챔버(40)와 가스화챔버(50)로 이루어진 복합반응기(30)에서 상측의 열분해챔버(40) 상부로 공급된다. 상기 열분해챔버는 상부에 역청을 공급받는 유입구가 형성되고, 측면 상측에는 열분해된 가스를 배출하는 배출구가 형성되고, 열분해챔버 하측에는 하부측 면에서 공급되는 유동화가스를 챔버 상부 반응공간으로 분사하여 열분해된 코크스를 유동화시키는 분산판(41)이 형성된다. 또한, 상기 코크스의 유동화영역에는 노즐(42)이 위치하게 되고, 상기 노즐은 가스화챔버와 연통된 코크스주입관(43)과 연통되어, 노즐로 유입된 코크스를 가스화챔버(50)로 공급한다. The oil sand bitumen metered in the
이와같은 열분해챔버(40)는 고온 무산소 분위기에서 공급된 역청을 건조 및 열분해시킨다. 상기 열분해과정으로 생성된 열분해 가스는 열분해챔버 상측의 배출구를 통해 배출되고, 코크스는 유동화되면서 노즐(42)과 코크스주입관(43)을 통해 하부의 가스화챔버(50)로 공급된다.This
상기 배출구를 통해 배출된 열분해가스는 사이클론(44)을 통과하여 열분해가스에 포함되어 있는 기체성분을 분리제거하도록 한다.The pyrolysis gas discharged through the outlet passes through the
상기 고체이물질을 제거한 열분해가스는 기액분리기(60)에서 연료유를 수취한다. 상기 기액분리기는 열분해가스를 열교환기(61)를 통과시켜 열분해가스에 포함되어 있는 오일성분이 응축되도록 하여, 응축된 액상의 오일성분을 열교환기 하부의 오일포집기(62)에 포집하여 수취하도록 한 것이다. 이러한 기액분리기(60)는 단독으로 사용할 수 있으나, 도시된 바와같이 복수로 설치 또는 그 이상으로 설치하여 다단 응축에 의해 열분해가스에 포함되어 있는 오일성분의 수취가 이루어지도록 할 수 있다. The pyrolysis gas from which the solid foreign matter is removed receives the fuel oil from the gas-
또한, 기액분리기에서 오일성분을 분리하고 남은 열분해가스는 연소기(70)로 공급된다. 상기 연소기에서는 열분해가스를 연소시켜 열분해에 필요한 열과 이산화 탄소를 생성한다. 따라서, 상기 연소기에서 뜨겁게 달구어진 배출 가스의 일부분은 열분해챔버(40)의 분산판(41) 하부로 공급하여 코크스의 유동화가스로 사용되고 나머지는 외부로 배출된다. In addition, the pyrolysis gas remaining after the oil component is separated from the gas-liquid separator is supplied to the
아울러, 열분해챔버(40)에서 생성된 코크스를 코크스주입관을 통해 공급받는 가스화챔버(50)에는 가스화반응이 이루어지고, 반응 후 남은 슬래그를 하부 포집부(54)에 용이하게 포집될 수 있도록 포집부와 가스화반응공간 사이에 하부가 점진적으로 작은 직경을 갖는 원뿔대 형상의 경사면(51)이 형성되었다. In addition, a gasification reaction is performed in the
상기 경사면(51)에는 챔버 상측을 향하도록 산소유입구(52) 및 스팀유입구(53)가 각각 형성된다. 이러한 산소유입구 및 스팀유입구는 경사면 이외에 가스화챔버의 측면에서 상향분사가 이루어지도록 설치되거나, 별도의 분사관을 챔버내부로 유입하여 분사관을 통한 분사가 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 미도시 되었지만 상기 가스화챔버의 외면에는 가열로를 형성하여 가스화챔버 내의 온도를 고온으로 형성 및 유지되도록 할 수 있다. 이와같은 가스화챔버로 투입된 코크스, 산소 및 스팀은 고온에서 가스화반응이 이루어져 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스를 생산하게 되며, 생산된 합성가스는 가스화챔버(50)의 상부측면에 형성된 합성가스배출구를 통해 배출된다.An
상기 배출된 합성가스는 합성가스저장조(90)로 저장 또는 임시저장되도록 하며, 이 과정에서는 고온의 합성가스를 열교환기(80)를 통해 급냉시키고, 필터부재 를 통과시켜 합성가스에 포함된 오염물질을 제거하도록 필터링하거나 별도의 정제과정을 통해 오염물질을 제거하여 순수한 합성가스를 수취하도록 할 수 있다.The discharged syngas is to be stored or temporarily stored in the
한편, 본 발명에 따른 연료유와 합성가스 동시 생산을 위한 오일샌드 역청을 이용한 2단 열분해 가스화 융합 장치를 이용한 연료유 생산방법은,On the other hand, the fuel oil production method using a two-stage pyrolysis gasification fusion device using the oil sand bitumen for the simultaneous production of fuel oil and syngas according to the present invention,
오일샌드를 가열하여 복합반응기의 열분해챔버로 정량 공급하는 역청 공급단계(S1)가 이루어진다.Bitumen feeding step (S1) of heating the oil sand in a quantitative supply to the pyrolysis chamber of the complex reactor is made.
또한, 상기 단계에서 공급된 역청을 무산소 분위기에서 열분해하여 열분해가스와 코크스가 생성되도록 하고, 하부로부터 공급되는 유동화가스에 의해 코크스를 유동화시켜 역청으로의 열전달을 향상시키는 유동층열분해단계(S2)가 수행된다. 상기 단계에서의 코크스 유동화에 의해 공급되는 역청에 열분해열을 더 잘 전달하여 열분해효율을 증대시킬 수 있다.In addition, the fluidized bed pyrolysis step (S2) is performed to pyrolyze the bitumen supplied in the above step in an oxygen-free atmosphere to produce pyrolysis gas and coke, and to improve the heat transfer to the bitumen by fluidizing the coke by the fluidizing gas supplied from the bottom. do. The pyrolysis heat can be better transferred to the bitumen supplied by the coke fluidization in this step to increase the pyrolysis efficiency.
상기 열분해된 열분해가스는 사이클론을 통해 열분해가스에 포함되어 있는 고체성분을 제거하고, 단독 또는 다단의 기액분리기를 통해 냉각시켜 열분해가스에 포함되어 있는 오일성분을 응축해 포집하는 열교환오일포집단계(S3)가 수행된다. The pyrolyzed pyrolysis gas is a heat exchange oil collection step of removing solid components contained in pyrolysis gas through a cyclone, and cooling them through a single or multiple stage gas-liquid separator to condense and collect oil components included in the pyrolysis gas (S3). ) Is performed.
또한, 상기 오일성분을 분리하고 남은 열분해가스는 연소기로 연소시켜 유동층열분해단계에서 사용되는 열분해 열과 유동화가스인 이산화탄소를 생산하여 열분해챔버로 공급하는 열분해가스 연소단계(S4)가 이루어진다.In addition, the pyrolysis gas remaining after the oil component is separated is burned by a combustor to produce a pyrolysis heat used in the fluidized bed pyrolysis step and carbon dioxide, which is a fluidizing gas, to be supplied to a pyrolysis chamber (S4).
그리고, 상기 열분해되고 남은 코크스를 공급받아 고온상태에서 산소와 스팀을 혼합하여 가스화반응이 이루어지도록 하여 합성가스를 생산하는 분류층 코크스 가스화 단계(S5)가 이루어진다.In addition, the fractionated layer coke gasification step (S5) of producing a synthesis gas is performed by receiving the pyrolysis and remaining coke, thereby mixing oxygen and steam in a high temperature state to produce a gasification reaction.
상기 생성된 합성가스는 합성가스정제포집단계(S6)를 통해 고온상태 합성가스를 급냉시키고 필터링에 의해 이물질을 제거하여 합성가스를 포집하도록 한다.The generated synthesis gas is quenched at a high temperature state synthesis gas through the synthesis gas tablet collecting step (S6) to remove the foreign matter by filtering to collect the synthesis gas.
이하 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.The present invention will be described through the following examples.
실시예1 - 분류층 가스화챔버에서의 코크스 가스화에 따른 합성가스 조성예Example 1 Synthesis Example of Syngas According to Coke Gasification in a Split-bed Gasification Chamber
실험에 사용된 반응기는 본 발명에서 사용한 분류층 가스화챔버(ID 25cm)를 사용하였으며 반응온도는 1,400℃ 이상이었으며 산소를 가스화제로 이용하였다. 반응 시간은 6시간 이상 지속되었으며 40-50kg의 코크스를 주입하였다. [도 3]에서 보듯이 코크스 가스화에 따른 합성가스 조성이 H2 20∼25%, CO 28∼33%, CO2 38∼42% 이며 산소/연료 비율에 따라서 크게 변하지 않았다. 합성가스 생성량은 50∼70 Nm3/h, 발열량은 1,500∼1,600 kcal/Nm3 수준으로 나타났으며 냉가스 효율은 40%, 탄소전환율은 90% 이상으로 나타났다. 이와 같이 코킹 공정에서 생성되는 코크스를 이용함으로써 청정 에너지 자원인 수소를 20% 이상 확보할 수 있으며 수성가스 공정을 통해서 일산화탄소를 수소로 전환함으로써 수소 생산량을 최대 50%까지 확대시킬 수 있다. The reactor used in the experiment was a split bed gasification chamber (ID 25 cm) used in the present invention, the reaction temperature was 1,400 ℃ or more and oxygen was used as the gasifier. The reaction time lasted more than 6 hours and injected 40-50 kg of coke. As shown in FIG. 3, the syngas composition according to the coke gasification is 20 to 25% of H2, 28 to 33% of CO, and 38 to 42% of CO2, and does not change significantly depending on the oxygen / fuel ratio. The amount of syngas produced was 50 ~ 70 Nm3 / h, the calorific value was 1,500 ~ 1,600 kcal / Nm3, the cold gas efficiency was 40% and the carbon conversion was over 90%. By using the coke generated in the coking process as described above it is possible to secure more than 20% of hydrogen, a clean energy resource, and to increase the hydrogen production by up to 50% by converting carbon monoxide to hydrogen through the water gas process.
도 1은 본 발명에 따른 2단 열분해 가스화 복합장치를 도시한 개략도.1 is a schematic view showing a two-stage pyrolysis gasification complex apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 합성가스와 연료유를 동시 생산하는 방법의 블록도.2 is a block diagram of a method for simultaneously producing syngas and fuel oil in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 코크스 가스화챔버에서의 합성가스 조성 예. 3 is a synthesis gas composition example in a coke gasification chamber according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 복합장치10: composite device
20 : 공급기20: feeder
30 : 복합반응기30: complex reactor
40 : 열분해챔버40: pyrolysis chamber
41 : 분산판 42 : 노즐41
43 : 코크스주입관 44 : 사이클론43: coke injection pipe 44: cyclone
50 : 가스화챔버50: gasification chamber
51 : 경사면 52 : 산소유입구51: inclined surface 52: oxygen inlet
53 : 스팀유입구 54 : 포집부53: steam inlet 54: collecting part
60 : 기액분리기60: gas-liquid separator
61 : 열교환기 62 : 오일포집기61: heat exchanger 62: oil collector
70 : 연소기70: burner
80 : 합성가스열교환기80: syngas heat exchanger
90 : 합성가스저장조90: syngas storage tank
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