KR20120073234A - 바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치 - Google Patents

바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120073234A
KR20120073234A KR1020127006977A KR20127006977A KR20120073234A KR 20120073234 A KR20120073234 A KR 20120073234A KR 1020127006977 A KR1020127006977 A KR 1020127006977A KR 20127006977 A KR20127006977 A KR 20127006977A KR 20120073234 A KR20120073234 A KR 20120073234A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluidized bed
gas
oxygen
bed reactor
porous
Prior art date
Application number
KR1020127006977A
Other languages
English (en)
Inventor
칼-하인츠 테츠라프
Original Assignee
칼-하인츠 테츠라프
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼-하인츠 테츠라프 filed Critical 칼-하인츠 테츠라프
Publication of KR20120073234A publication Critical patent/KR20120073234A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/009—Membranes, e.g. feeding or removing reactants or products to or from the catalyst bed through a membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B01J8/28—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations the one above the other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/503—Fuel charging devices for gasifiers with stationary fluidised bed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/80—Other features with arrangements for preheating the blast or the water vapour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00513—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids in the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00522—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids outside the bed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1269—Heating the gasifier by radiating device, e.g. radiant tubes
    • C10J2300/1276—Heating the gasifier by radiating device, e.g. radiant tubes by electricity, e.g. resistor heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2700/00—Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
    • F23C2700/04—Combustion apparatus using gaseous fuel
    • F23C2700/043—Combustion apparatus using gaseous fuel for surface combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

적어도 하나의 유동층 반응기에서 바이오매스의 열화학적 가스화를 위한 산소의 사용을 위한 장치가 제시하고 설명하는데, 유동층 반응기의 유동층에 히터가 배치되고, 유동층 반응기는 가연성 가스의 산소에 의한 적어도 부분적인 산화에 의해 가열될 수 있다.

Description

바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR USING OXYGEN IN THE STEAM REFORMING OF BIOMASS}
본 발명은, 고체 연료, 바람직하게는 바이오매스의 가스화 및/또는 열분해용 유동층 반응기(fluidised bed reactor)로서, 유동층 반응기의 유동층(fluidised bed)을 가열하기 위한 히터를 구비하고, 상기 히터는 적어도 하나의 공동을 구비하는 구성으로 된 유동층 반응기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유동층 반응기, 바람직하게는 상술한 방식의 유동층 반응기에서의 고체 연료, 바람직하게는 바이오매스의 가스화 및/또는 열분해 방법에 관한 것이다.
수증기 개질에 의해 바이오매스로부터 합성 가스를 생산함에 있어 첫 번째 단계는 흡열성이다. 따라서 에너지가 공정으로 투입되어야 한다. 이는 바이오매스의 부분 연소에 의해 이루어질 수 있다. 그러나 다량의 산소 공급으로 인해 국부적으로 바이오매스의 회분(ash) 성분들을 용융시킬 수 있을 정도로 온도가 높아질 수 있기 때문에 약 800℃ 이상의 온도 수준에서 산소를 반응기로 전달하는 것은 간단하지 않다. 이러한 이유 때문에, 산소는 수증기나 질소에 희석되어야 하거나 혹은 바이오매스가 작은 코크스(coke) 입자 형태의 작은 조각(small fraction)으로 불활성 층 재료 내에 마련되어 열을 층 재료로 전달해야 한다. 따라서 유동층 반응기는 일반적으로 공기로 작동된다.
이러한 유형의 산업용 설비들 중 가장 잘 알려진 것은 오스트리아의 괴싱(Guessing)에 위치되어 있다(2MWe/4.5MWth 출력의 괴싱에 있는 이층식 유동층 가스화 설비[Two-bed fluidised bed gasification in Guessing with 2MWe/4.5MWth]; 2002년 10월 18일, 스위스 취리히 ETH, 목재 에너지 심포지엄[Wood energy symposium]; 알. 라우흐(R. Rauch) 및 에이치. 호프바우어(H. Hofbauer) 참조). 이 설비는 모래 회로(sand circuit)로 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 구비한다. 버너라고 하는 반응기는 공기로 작동된다. 여기서, 코크스 입자들이 태워지고, 순환하는 모래층은 대략 950℃로 가열된다. 이러한 산화 상태 하에서 코크스 입자들의 온도는 1100℃ 이상일 수 있다. 따라서 이러한 유형의 반응기는 목재를 이용해서만 안전하게 작동될 수 있다. 작물과 같은 유형의 바이오매스를 이용하면 낮은 회분 용융점 때문에 모래가 응집될 수 있다.
수소 생산에 유리할 가압 가스화에 대해서는 이러한 유형의 반응기는 덜 적합하다.
원리적으로, 유동층 반응기는 순수한 산소를 직접 전달하는 것에 의해 자열적으로(autothermally) 작동될 수 있다. 그러나 실제로는, 이 경우에 산소가 수증기에 1/2로 희석되더라도 바이오매스의 회분 용융점을 초과하게 된다. 이에 따라 자열적 작동에는 독일 특허 공개 공보 DE 102 42 594 A1호에 개시된 바와 같은 특별한 구성의 산소 공급부와, 용융 회분의 특수 추출이 요구된다. 이 회분은 무기질 비료로 재사용될 수 없다.
순수한 산소를 이용해서는, 괴싱형과 같은 간접 가열식 작동(allothermal operation) 뿐만 아니라 순수한 산소를 분사하는 것에 의한 자열식 작동도 회분 용융점을 초과하지 않고서는 불가능하다. 21%의 산소 함량(공기)조차도 문제가 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 단점을 방지하고 유동층 반응기에서의 바이오매스의 가스화를 위해 산소를 사용할 수 있게 하는 것이다. 특히, 본 발명은 순수한 산소를 회분 용융점이 낮은 바이오매스의 수증기 개질을 위해 사용할 수 있게 하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항 및 제16항의 특징들에 의해 달성된다. 청구항 제2항 내지 제15항 및 제17항 내지 제25항은 본 발명의 다른 유리한 구성들에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 히터는 히터의 공동으로 산소를 함유한 가스를 전달하기 위한 산소 공급부를 구비하며, 상기 공동은 히터의 다공질 가스 투과성 영역에 인접해 있다. 이에 의하면, 산소를 함유한 가스의 산소에 의해 조절된 산화가 이루어질 수 있다. 산소를 함유한 가스는 예를 들어 공기일 수 있다. 그러나, 기술적으로는 순수한 산소가 바람직하다. 다공질이고 가스 투과성인 영역에 의해서는, 산소를 함유한 가스를 가연성 가스와 접촉시켜서 가연성 가스를 산화시키는 효과를 달성하는 동시에 유동층의 코크스 입자들이 산소와 직접 반응하지 않게 할 수 있다. 따라서 코크스 입자들은 어떤 경우에도 대부분은 산화 영역으로부터 멀리 떨어져 있게 된다.
히터는 매우 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 그러나, 다공질인 구성 때문에, 가격적인 이유로, 히터가 적어도 하나의 튜브, 특히 다수의 튜브를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 간략함을 위해, 이하에서는 튜브 자체로만 종종 언급할 것이다. 반복해서 언급하지 않겠지만, 튜브들에 대안으로서 단 하나의 튜브를 마련하거나 혹은 선택적으로 또는 이에 더하여 구성이 다른 히터를 마련하는 것도 가능하다.
본 발명의 방법에 따르면, 산소를 함유한 가스는 히터의 공동으로 전달되고, 산소를 함유한 가스 및/또는 가연성 가스는 히터의 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동한다. 가연성 가스는 산소를 함유한 가스에 의해 적어도 부분적으로 산화되면서 열을 방출한다. 그러면, 산화 열은 유동층 반응기의 유동층으로 전달된다.
간략함을 위해, 이하 본 발명에 따른 장치와 방법의 추가 개선점들을 함께 설명하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 개선점들의 특별한 장치적 특징들과 방법적 특징들을 각각 알아볼 수 있을 것이다.
유동층 반응기의 바람직한 제1 구성례에서는, 튜브들은 바람직하게는 유동층 반응기 내에 마련되며, 적어도 여러 가지 튜브들이 적어도 부분적으로 다공질인 가스 투과성 튜브들로서 형성된다. 이에 의해 관련된 가스들을 적절하게 안내할 수 있게 된다. 따라서, 모든 튜브가 다공성질이고 가스 투과성이어야 할 절대적인 필요는 없고, 또한 튜브들은 연속적으로 다공질이고 가스 투과성일 필요도 없다.
특히 바람직한 유동층 반응기에서는, 히터는 서로 동심으로 배치된 다수의 튜브를 포함한다. 이에 따라 다수의, 적어도 두 개의 튜브로 이루어진 그룹이 마련되고, 각각의 경우에서 상기 적어도 두 개의 튜브는 서로 동심으로 마련된다. 물론, 여기서, 그러한 상호 배치가 반드시 정확하게 동심이어야 하는 것은 아니다. 내부 튜브와 외부 튜브가 각 튜브 그룹에 마련되고, 적어도 내부 튜브 또는 외부 튜브는 다공질이고 가스 투과성이도록 형성된다. 이렇게 해서, 추가적인 고정 장치(fixture)가 마련될 수 있는 환형 공간이 내부 튜브와 외부 튜브 사이에 얻어진다. 환형 공간은 관련된 가스들을 적절하게 안내하기 위한 추가 유동 채널로서 사용될 수 있다.
이렇게 튜브를 배치함으로써, 산소를 함유한 가스를 내부 튜브로 전달하도록 산소 공급부가 형성될 수 있다. 그러면, 코크스 입자들은 환형 공간으로 들어갈 수 없기 때문에 환형 공간에서 코크스 입자들 없이 가연성 가스의 산화가 일어날 수 있다. 또한, 외부 튜브는 환형 공간 내의 선택적으로 매우 상승된 온도에 대한 차폐물(shielding)의 역할을 할 수도 있고, 이에 따라 유동층에서 코크스 입자들의 회분 용융점을 초과하지 않게 된다.
가연성 가스가 유동층으로부터 내부 튜브에 상응하게 다공질이고 가스 투과성인 외부 튜브를 통해 환형 공간으로 들어가지 않고, 외부로부터 환형 갭으로 직접 전달되면, 산소를 함유한 가스도 역시 외부 튜브와 내부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달될 수 있다. 그러면, 산소는 외부 튜브로부터 더 멀리 떨어져 있을 수 있고, 이에 따라 소망하지 않는 반응들을 방지할 수 있게 되거나 혹은 적어도 감소시킬 수 있게 된다.
가연성 가스를 전달하기 위한 가연성 가스 공급부는 가연성 가스가 내부 튜브로 또는 외부 튜브 및/또는 내부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달되도록 마련될 수 있다. 이렇게 해서, 가연성 가스가 바람직한 공정 관리에 따라 히터로 전달될 수 있는 것을 보장할 수 있게 된다.
예를 들어 가연성 가스를 유동층으로부터 히터로 전달할 수 있게 하기 위하여 혹은 산소 함유 가스 또는 산화된 가스를 히터로부터 유동층으로 전달할 수 있게 하기 위하여, 각각의 내부 튜브와 각각의 외부 튜브 둘 다 다공질이고 가스 투과성이도록 형성될 수 있다.
적어도 하나의, 바람직하게는 다공질이고 가스 투과성인, 추가 튜브 및/또는 적어도 하나의 선택적으로 가스 투과성인 방열 차폐막이 선택적으로 외부 튜브와 내부 튜브 사이에 마련될 수 있다. 이는 예를 들어 유동층에서의 코크스 입자들과 관련한 열 차폐용으로 사용될 수 있다.
히터의 가스가 유동층의 가스와 혼합되는 것을 피하고자 하는 경우, 외부 튜브는 적어도 하나의 가스 불투과성 케이싱으로 둘러싸일 수 있다. 그러면, 케이싱은 가연성 가스의 산화에 의해, 이른바, 내부에서부터 가열되고, 이에 상응하는 열을 유동층으로 전달한다. 케이싱은 그 자체가 동심 튜브로서 형성될 수 있다.
구성적인 측면에서 단순하게 형성된 유동층 반응기에서는, 산소 공급부는 산소를 함유한 가스를 공동으로 전달하고 동시에 유동화 가스를 유동층 반응기의 유동층으로 전달하기 위한 노즐 바닥을 포함할 수 있다.
마찬가지로, 산소를 함유한 가스와 가연성 가스를 히터의 공동으로 그리고 유동화 가스를 유동층 반응기의 유동층으로 동시에 전달하기 위하여, 가연성 가스 공급부가 노즐 바닥에 일체화될 수 있다.
히터는 바람직하게는 정지 유동층 및/또는 순환 유동층에 마련된다. 그곳에서, 열 전달은 특히 양호하며 유동층 외부에서보다 상당히 우수하다. 유동층은 불활성 층 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 유동층이 코크스 입자들로 형성되도록 불활성 층 재료가 배제될 수도 있다. 이를 코크스 구름(coke cloud)이라 한다. 예를 들어 수증기 개질용의 히터에 의해서 코크스 입자들에 열이 잘 공급될 수 있다.
만일 히터의 다공질 가스 투과성 영역, 바람직하게는 적어도 하나의 다공질 가스 투과성 튜브가 적어도 국부적으로 촉매 재료를 포함하고 그리고/또는 촉매 재료로 만들어지면, 타르의 촉매 전환이 일어날 수 있다. 이를 위해, 바람직하게는 타르를 함유한 열분해 가스가 가연성 가스로 사용되는데, 이 타르를 함유한 열분해 가스는 유동층 반응기의 상류에서 이루어지는 공정 단계에서 형성된다. 가연성 가스는, 바람직하게는 부분적인 산화 후에, 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동하고, 이에 의해 촉매와 접촉되게 된다.
다공질 가스 투과성 영역, 특히 다공질 가스 투과성 튜브가 전기적으로 가열될 수 있게 형성되면, 위에서 설명한 장점을 잃지 않으면서도 히터의 효과는 증가될 수 있다. 이 경우, 다공질 가스 투과성 영역, 특히 다공질 가스 투과성 튜브는 가열 저항기로서 선택적으로 사용될 수 있다. 다공질 가스 투과성 영역, 특히 다공질 가스 투과성 튜브가 금속으로 된 도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 모든 다공질 가스 투과성 영역 또는 모든 다공질 가스 투과성 튜브가 전기적으로 가열될 수 있어야 할 필요는 없다. 특히 서로 동심으로 배치된 튜브의 경우에는, 내부 튜브 및/또는 외부 튜브가 전기적으로 가열될 수 있으면 충분하다.
가열 저항기가 유동층 반응기의 높이를 따라 세그먼트들로 분할되고, 이에 따라 히터의 가열 전력이 상응하는 세그먼트들에서 서로 독립적으로 조정되고 그리고/또는 제어될 수도 있다. 분할된 히터들은 유동층 반응기가 예를 들어 천공된 판금을 이용하여 각기 다른 영역들로 세분화되는 경우에 특히 편리하다. 천공된 판금은 예를 들어 히터의 개별 전기 세그먼트들의 전압 공급용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 특히 바람직한 예시적인 실시예에서는, 산소를 함유한 가스는 유동층 반응기의 유동층의 방향으로 히터의 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동하고, 다공질 가스 투과성 영역에서 그리고/또는 유동층을 마주보는 다공질 가스 투과성 영역의 측부 바로 옆에서 유동층 내의 가연성 가스를 산화시킨다. 이에 따라 산화부와 코크스 입자들을 공간적으로 분리시킬 수 있게 되어, 회분 용융 온도를 초과하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 히터의 다공질 가스 투과성 영역은 산화에 의해 계획적으로 가열되고 나서, 그에 상응하는 열을 예를 들어 열 복사에 의해 유동층, 특히 코크스 입자들로 전달한다.
하나의 선택적인 실시예로서, 유동층 반응기의 유동층의 가연성 가스는 히터의 공동의 방향으로 히터의 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동하고, 히터의 다공질 가스 투과성 영역 내에서 그리고/또는 히터의 공동에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화될 수 있다. 이 경우에도 역시 위에서 설명한 장점들을 달성할 수 있다.
다른 선택적인 실시예의 방법에서는, 산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며, 산소를 함유한 가스는 내부 튜브와 다공질이고 가스 투과성인 외부 튜브 사이의 환형 공간에서 내부 튜브의 기공계를 통해 유동하며, 가연성 가스는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달된다. 가연성 가스는 마지막으로 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며, 그런 다음 적어도 부분적으로 산화된 가스는 외부 튜브의 기공계를 통해 히터로부터 빠져나간다. 적어도 부분적으로 산화된 가스는 바람직하게는 유동층 반응기를 가열하기 위하여 유동층 반응기로 유동한다. 특히 적어도 부분적으로 산화된 가스는 유동층 반응기의 유동층으로 유동하고, 그곳에서 적어도 부분적으로 산화된 가스의 은이 코크스 입자들로 전달된다.
이와 관련하여, 적어도 부분적으로 산화된 가스는 다공질 가스 투과성 튜브 및/또는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 방열 차폐막을 통해 바람직하게는 유동층 반응기, 더욱 바람직하게는 유동층 반응기의 유동층으로 유동한다. 이렇게 해서 코크스 입자들에 대한 차폐가 더욱 우수하게 이루어진다. 이에 따라 코크스 입자들에 포함된 회분의 용융을 야기하는 과도한 온도 상승을 방지할 수 있다.
바람직한 선택적인 실시예의 방법에서는, 산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되고, 그곳에서부터 내부 튜브의 기공계를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 유동한다. 환형 공간에는 가연성 가스도 공급되고, 가연성 가스는 그곳에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화된다. 이렇게 해서 적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출되고, 유동층 반응기의 유동층으로 직접 도입되지 않는다. 이렇게 해서 산화된 가스가 유동층의 코크스 입자들과 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
선택적인 실시예로서, 가연성 가스가 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되고 내부 튜브의 기공계를 통해, 산소를 함유한 가스가 전달되는, 내부 튜브와 외부 튜브 사이의, 환형 공간으로 유동할 수 있다. 이에 따라 가연성 가스는 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화된다. 그리고 나서 적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출된다.
적어도 일부 선택적인 실시예의 방법들에서는, 유동층 반응기 상류의 열분해 반응기로부터 나온, 바람직하게는 타르를 함유한, 열분해 가스가 가연성 가스로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 결과적으로 그러한 가스가 마련되어 쉽게 이용될 수 있다. 또한, 열분해 가스를 사용하면 열분해 가스에 함유된 타르를 제거할 수 있게 된다.
다른 변형적인 방법에 따르면, 산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며, 이어서 내부 튜브의 기공 계를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 유동한다. 다른 한편으로, 가연성 가스는 유동층 반응기의 유동층으로부터 다공질이고 가스 투과성인 외부 튜브를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간의 방향으로 유동한다. 가연성 가스는 마지막으로 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며, 적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출된다.
구성적인 측면에서 간단한 방식으로 그리고 용이한 공정 관리를 위해, 가연성 가스 및/또는 산소를 함유한 가스는 유동층의 노즐 바닥을 거쳐서 전달될 수 있고, 유동층 반응기의 유동화 가스는 노즐 바닥을 통해 유동층으로 전달된다.
본 발명에 의하면, 산소가 바이오매스로부터 형성된 코크스 입자들과 직접 접촉되는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 간접 가열식 작동 또는 자열식 작동 둘 다 가능하다. 여기서, 산소는 산소를 함유한 가스를 의미하지만, 바람직하게는 기술적으로 순수한 산소이다.
여기서 유동층은 바이오매스로 형성된 부동 코크스 입자들을 구비한 임의의 형태의 반응 구역을 의미한다. 유동층은 모래와 같은 불활성 층 재료를 함유할 수 있다. 본 발명은 모래가 있거나 혹은 없는 통상의 정지 유동층, 순환 유동층 또는 코크스 구름용으로 채용될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 코크스 구름은 매우 많은 코크스 입자들이 가스 유동 내에 분포되도록 마련된 것을 의미하며, 입자 크기는 코크스 입자들이 예를 들어 열분해 가스의 형태인 공정 가스에 의해 적어도 서스펜션(suspension)으로 유지되고 특히 상기 가스에 의해 추가로 이송될 정도로 작다.
바람직하게는 표면적이 크고 적어도 부분적으로 가스 투과성인 히터를 형성하는 구조물은 유동층 반응기의 유동층 내에 배치된다.
산소는, 가스의 산화 또는 부분적인 산화에 의해, 열전도, 대류 및 열복사에 의해 열을 유동층으로 전달하는 구조물을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 산업적 응용을 위한 구조물은 바람직하게는 본질적으로 다수(plurality)의 그리고/또는 여러 가지(multiplicity)인 튜브로 형성된다. 튜브들은 유동층 반응기의 유동층에 다수가 배치될 수 있다. 공정 관리에 따라, 어떤 튜브들은 가스 투과성이고 다른 튜브들은 기밀성일 수 있다. 예를 들어, 기공 공간이 연결된 소결된 튜브, 직물 또는 천공된 튜브들은 가스 투과성일 수 있다.
유리한 공정 관리는 카트리지 필터로부터 공지된 바와 같은 다공질 구조를 갖는 튜브들을 이용하여 달성할 수 있다. 세라믹 재료와 금속 재료가 적합하다. 튜브들은 역시 가스 투과성 구조를 갖거나 혹은 가스 불투과성이도록 구성된 추가 튜브들을 포함할 수 있다.
구조물들, 특히 구조물의 외부 튜브들의 가열은 예를 들어 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다.
(a) 구조물, 특히 튜브들로 전달된 산소는, 유동층 반응기의 반응 공간의 압력이 다공질 구조물에서보다 작은 충분한 양의 압력차를 인가함으로써, 상응하는 라인들을 통해 유동층 반응기의 반응 공간의 방향으로 가스 투과성 외부 튜브 벽을 통해 내부로부터 외부를 향해 유동한다. 유동층 반응기에 함유된 가스는 구조물의 외부층의 기공들에서 혹은 구조물 바로 옆에서 산화된다. 이러한 산화로 인해 구조물은 가열된다. 매우 작은 기공들 또는 미세한 천공 구멍을 갖는 구조물에서는, 산화는 벽에 바로 인접해서 일어나고, 대부분의 에너지는 튜브를 가열하는 데 사용된다. 따라서 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스는 유동층 내에 남아있게 된다. 이에 따라 이 경우에는 가스화는 자열적이다.
(b) 유동층 반응기의 반응 공간의 압력이 다공질 구조물에서보다 큰 부의 압력차를 인가함으로써, 유동층 반응기의 가스는 구조물의 내부 방향으로 유동한다. 벽의 기공들에서 혹은 구조물에서, 가스는 구조물로 전달된 산소와 반응하고, 구체적으로는 압력차의 함수로서 반응한다. 산화는 바람직하게는 경우 (a)에서와 유사하게 내부 벽상에서 일어난다. 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스, 즉 반응 생성물은 추가 용도를 위해 튜브로부터 추출된다. 이 추가 용도는 예를 들어 전체 공정을 위해 사용될 수 있는 현열을 만드는 것일 수 있다. 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스는 압력 수준이 더욱 높아질 수 있고 유동층 반응기의 반응 공간으로 전달될 수 있다.
(c) 특히 구조물이 다수의 다공질 층, 바람직하게는 다수의 동심 다공질 튜브로 구성된 경우, 구조물을 가열하기 위해 임의의 바람직한 가연성 가스가 사용될 수 있다. 구조물은 바람직하게는 적어도 두 개의 동심인 다공질 튜브를 포함한다. 가연성 가스는 구조물의 다공질 층들의 중간 공간, 특히 동심인 튜브들 사이의 환형 공간으로 혹은 구조물의 내부 또는 각각의 내부 동심 튜브의 내부로 도입될 수 있다. 산소는 그와는 다른 각각의 공간, 중간 공간, 환형 공간 혹은 내부로 도입되고, 이에 따라 가연성 가스와 산소는 처음에는 적어도 하나의 층 또는 벽에 의해 서로 분리된다.
예를 들어 산소는 가스 투과성인 내부 튜브로 도입되고 가스는 환형 갭으로 도입되면, 양의 압력차에 의해 산소는 환형 공간으로 유동하며 이 환형 공간에서 가스는 적어도 부분적으로 산화된다. 따라서 내부 튜브는 뜨거워져 외부 튜브로 열을 전달하며, 외부 튜브는 그 열을 다시 유동층 반응기의 유동층으로 전달한다. 가스로 타르를 함유한 열분해 가스가 선택되면, 내부 튜브는 가능한 한 고온이 되는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들어 말려있는 천공성 판금 형태로 된 추가 방열 차폐막을 환형 공간에 배치하고, 이에 따라 반응 공간 내의 고온이 회분 용융이 일어날 만큼 크게 증가하지 않으면서 상기 고온이 상응하는 중간 공간에 도달하게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 방열 차폐막은 반응 구역과 최외곽에 있는 동심의 다공질 튜브 사이에 마련된다. 방열 차폐막을 형성하기 위한 판금은 가능한 최고로 센 난류가 발생되도록 구성될 수 있고, 이에 따라 가스 분자는 고온의 튜브 벽과 가능한 한 자주 접촉되게 된다. 타르 분해를 돕기 위하여, 적어도 내부 튜브를 촉매 코팅하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 예를 들어, 암모니아에 의해 분해될 수 있는, 주기율표의 제8족으로부터 나온 니켈계 촉매가 적당하다. 니켈계 촉매를 MgO, ZrO2 또는 ZrO2-Al2O3로 도핑시키는 것도 또한 바람직하다. 고온에서의 열분해 가스의 촉매 타르 분해 때문에, 실질적으로 타르가 없는 합성 가스가 얻어진다.
외부 튜브가 가스 투과성이면, 함유된 타르(tar content)가 촉매적으로 그리고/또는 열적으로 실질적으로 반응된, 부분적으로 산화된 열분해 가스는 상응하는 압력차의 인가로 인해서 유동층 반응기로 유동할 수 있다. 그러나 실질적으로 타르가 없는 열분해 가스는 추가 용도를 위한 환형 공간으로부터 나오는 합성 가스로서 추출될 수도 있다. 이 경우, 외부 튜브는 기밀성일 수 있다.
(d) 가스의 산소에 의한 적어도 부분적인 산화는 구조물 외부에서 일어날 수도 있다. 가장 단순한 경우에서는, 적어도 부분적으로 산화된 가스는 구조물을 통해 유동할 때 구조물을 가열한다. 그러면 구조물은 열을 유동층 반응기의 유동층으로 전달한다. 가스의 적어도 부분적인 산화는 전적으로 유동층 반응기의 외부 또는 구조물, 특히 튜브들 바로 아래에서 일어날 수도 있다. 가연성 가스와 산소의 결합은 구조물 내부, 특히 튜브 내부에서 일어날 수도 있다. 이 경우에도, 가스 투과성 튜브는 축 방향 온도차가 감소될 수 있기 때문에 바람직할 수 있다.
타르를 함유한 열분해 가스가 가연성 가스로 이용되면, 구조물, 특히 적어도 하나의 내부 튜브에 촉매를 마련하는 것이 바람직하다. 또한 구조물 또는 적어도 하나의 튜브는 촉매 재료로 만들어질 수 있다. 그러면, 부분적으로 산화된 열분해 가스 전부가 적어도 하나의 촉매 활성 구조물을 통해 유동해야 하고, 이에 따라 열분해 가스의 타르 함량은 항목 (c)의 경우에서보다 더욱 크게 감소될 수 있다.
가연성 가스가 상응하는 압력차의 인가로 인해 가스 투과성 튜브를 통해 유동층 반응기로 유동하면, 그곳에서 산화되기 위하여 이 튜브 역시 촉매를 구비할 수 있다. 촉매 공정을 반드시 구조물 내부에서 행해야 할 필요는 없다. 이 공정은 유동층 반응기 외부에 있는 장치에서 수행될 수도 있다.
열분해 가스를 생성하기 위한 초기 단계(primary stage)는 독일 특허 공개 공보 DE 198 07 988 A1호에 개시되어 있다. 독일 특허 공개 공보 DE 10 2008 014 799 A1과 DE 10 2008 032 166 A1에도 타르를 함유한 열분해 가스를 생성하는 초기 단계를 사용하는 것이 개시되어 있다.
가연성 가스, 예를 들어 타르를 함유한 열분해 가스가 유동층 반응기용의 유동화 가스로 사용되지 않거나 혹은 전부 사용되지 않고, 대신에 적어도 부분적인 산화를 위해 적어도 부분적으로 구조물로 전달되면, 유동층 반응기의 작동을 위해 충분한 유동화 가스를 제공하기 위하여 유동층 반응기의 가스 중 일부가 재활용되어 유동화 가스로 사용될 수 있다. 이 경우, 합성 가스 또는 열분해 가스를 유동층 반응기의 출구로부터 입구로 복귀시키는 재순환용 송풍기가 필요할 수도 있다.
열분해 가스가 구조물을 가열하는 데 사용될 경우에는, 우선 이 가스를 세정하고 선택적으로 이 가스에서 황과 같은 촉매 독성을 제거하는 것이 바람직하다. 일반적으로 고온 가스 탈황으로 충분하고, 이는 그 자체로 공지되어 있다. 필터 카트리지의 경우에서는 일반적인 것처럼 압력 임펄스(pressure impulse)에 의해 튜브에서 분진이 분리될 수 있지만, 황 화합물에 의해 용융점이 낮은 회분이 형성될 수 있고, 형성된 회분은 튜브에 침착된다.
도입된 가스가 기술적으로 순수한 산소로 완전히 산화될 경우, 이는 재활용 송풍기에 의해서만 행해질 수 있다. 발생되는 온도는 부분적으로 산화된 가스의 재활용에 의해 제한되고, 이에 따라 구조물은 과도하게 높은 온도로부터 보호된다. 이 생성물들을 전환하고 정화시킬 때, 종종 가연성 가스와 수증기가 형성되는데, 이들은 유동층 반응기의 구조물을 가열하는 데 사용될 수 있고 위에서 설명한 바와 같은 가연성 가스로서 사용될 수 있다. 이들은 또한 완전 산화에 의해서 전체 공정을 위해 매우 유용할 수 있는 수증기가 얻어지는 수소 성분이 높은 부분일 수도 있다. 예를 들어, 수증기는 균일한 수증기 반응(시프트(shift))을 위해 또는 메탄화를 위해 여기서 설명하는 유동층 반응기용의 유동화 가스로서 용이하게 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치와 본 발명에 따른 방법은 가압 공정 관리용으로 그리고 비가압 공정용으로 적합하다. 순수한 산소를 소량 생성하는 것은 비교적 비용이 많이 들기 때문에, 대규모 가압 설비용으로는 바람직하게는 순수한 산소가 사용되고 공기는 소형 비가압 설비용으로 유리하다.
이상에서 설명한 방법에서는, 코크스 입자들과 산소 간의 직접 접촉은 방지되거나 혹은 적어도 크게 감소된다. 대신, 열은 복사, 대류 및 열 전도에 의해 코크스 입자들로 전달된다. 코크스 전환의 흡열 반응으로 인해, 코크스 입자들은 바람직하게는 구조물, 주변 가스 또는, 만일 있다면, 이웃한 모래 입자보다 항상 더 차다. 코크스 입자들과 구조물 간의 온도차는 구조물 표면의 크기를 통해 제어될 수 있고, 이에 따라 20 내지 300℃의 온도차가 설정될 수 있다. 따라서 본 발명은 용융점이 낮은 바이오매스용으로 적합하다. 본 발명은 다수의 가치있는 작물(crop) 종류의 바이오매스에 적용된다. 산소를 사용함에도 불구하고, 개질 공정은 간접 가열식으로 수행될 수 있다. 이에 따라 합성 가스의 생성물 품질이 향상된다. 또한 본 발명에서는 함유된 타르의 열 촉매 환원이 이루어질 수 있다.
유동층 반응기는 바이오매스와 같은 고형 연료의 열분해용으로 구성될 수 있다. 유동층 반응기는 고형 연료로부터의, 바람직하게는 상술한 열분해의 열분해 가스로부터의 합성 가스 생성용으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 유동층 반응기는 제1 반응기부(열분해 반응기)에서의 열분해와 제2 반응기부(합성 가스 반응기)에서의 합성 가스 생성을 포함하는 수증기 개질용으로 구성될 수 있다.
이하, 단지 예시적인 실시예들을 나타낸 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 다공질 벽을 구비한 튜브를 통해 산소가 도입되는 고정 유동층(stationary fluidised bed)을 구비한 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 다공질 튜브들 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 1의 다공질 튜브들 도시한 횡단면도이다.
도 4는 다공질 벽을 구비한 튜브를 통해 산소가 도입되는 순환 유동층(circulating fluidised bed)을 구비한 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 5는 산화부가 외부에 위치된 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 6은 두 개의 동심으로 배치된 가스 투과성 튜브를 구비한 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 가스 투과성 튜브를 도시한 종단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 가스 투과성 튜브를 도시한 횡단면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 가스 투과성 튜브를 방열 차폐막(heat protection shield)을 구비한 상태로 도시한 횡단면도이다.
도 10은 두 개의 동심으로 배치된 가스 투과성 튜브를 구비하되, 내부 튜브만이 가스 투과성인, 다단 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 다공질 튜브를 도시한 종단면도이다.
도 12는 도 9의 다공질 튜브를 도시한 횡단면도이다.
도 13은 다공질 튜브의 내부에서 가스의 산화가 일어나는 유동층 반응기를 도시한 도면이다.
도 1에는 노즐 바닥(12)과 상측 단부(16) 사이에 정지 유동층(10)을 구비한 유동층 반응기(9a)가 도시되어 있다. 바이오매스의 크기 축소를 돕기 위하여, 유동층은 모래를 포함할 수 있다. 유동층은 예를 들어 수증기 및/또는 열분해 가스와 같은 유동화 가스(13)에 의해 유동화된다. 바이오매스(14)는 공급 부품을 거쳐서 유동층으로 전달된다. 유동층(9a)에서 생성된 합성 가스(15)는 유동층 위의 공간(11)(자유공간(freeboard))을 통해 상측 단부에서 유동층 반응기(9a)를 빠져나간다. 유동층은 라인(5) 형태의 산소 공급부(30)를 거쳐서 산소(6)가 전달되는 공동(29)을 구비한 다수의 다공질 튜브(1a)를 포함하는 히터(28)를 담고 있다. 산소는 유동층(10) 방향으로, 다공질 튜브(1a)로 형성된, 히터(28)의 다공질 가스 투과성 영역(31)을 통해 유동한다.
유동층(10)으로부터 나온 가연성 가스는 확산과 대류에 의해 다공질 튜브(1a)들의 외부층으로 침투한다. 따라서 튜브(1a)는 가열되고, 그 열을 열전달에 의해 유동층(10)으로 전달한다. 유동층 내의 코크스 입자들은 대부분 모래와 가스로부터의 열 전도에 의해 간접 가열된다. 코크스의 가스화가 흡열성이기 때문에, 코크스 입자들은 유동층(10)에서 가장 차가운 입자들이다. 튜브(1a)의 공극률과 기공(pore) 크기는 편의상 산소의 압력 손실이 유동층(10)의 상측 단부와 하측 단부의 압력차보다 훨씬 크도록 선택된다. 이에 의해 대략 균일한 가열이 이루어진다. 동시에, 튜브(1a)의 공극률과 기공 크기는, 코크스 입자들이 튜브(1a)의 기공계로 들어가지 못하고 이에 따라 튜브의 기공계에서 산소(6)와 접촉하지 못하도록 선택된다.
도 4에는 순환 유동층을 구비한 유동층 반응기(9b)가 도시되어 있다. 이 유형의 반응기에서는, 가스 속도는 고정 유동층이 설치되지 않을 정도로 높다. 유동층(10)의 층 재료는 사이클론(27)과 사이펀 가스(8)로 작동되는 사이펀에 의해 그 자체는 공지된 방식으로 끊임없이 순환된다. 따라서, 다공질 튜브(1a)는 반응 공간 전체를 거의 채울 수 있다. 노즐 바닥(12)은 플레이트(17, 18)들로 형성된 이중 바닥으로 이루어진다. 또한, 산소(6)는 다른 방식으로 분배될 수 있다.
경험에 의하면, 튜브(1a)로 전되는 열은 노즐 바닥 위의 첫 번째 수 센티미터에서는 유동층 반응기(9b)의 중앙부에서처럼 많지 않다. 이러한 이유로, 저부 구역에서 튜브(1a)를 가열하지 않고 그곳의 튜브를 다공질로 만들지 않는 것이 편하다. 이는 짧은 기밀성 튜브의 형태로 된 보호 튜브(4)로 튜브(1a)를 삽입하거나 혹은 둘러싸는 것에 의해 행할 수 있다. 이중 바닥 때문에, 유동화 가스(13)는 플레이트(17, 18)로 형성된 이중 바닥을 통해 연장되는 다수의 튜브 노즐(20)을 통해 공급된다. 튜브(1a)들 외에도, 유동화 가스는 유동층 반응기(9a)로 공급된다.
도 5에는 정지 유동층(10)을 구비한 유동층 반응기(9a)가 도시되어 있는데, 이 유동층 반응기에서는 가연성 가스 공급부(32)를 통해 외부로부터 전달된 임의의 소망하는 가연성 가스(7)가 연소용으로 마련된 장치(22)에서 산소(6)에 의해 적어도 부분적으로 산화된다. 가열되어 부분적으로 산화된 가스는 도 4에 도시된 바와 같은 이중 바닥 및 다수의 다공질 튜브(1a)를 통해 유동층(10)으로 유동한다. 튜브의 수가 많으면, 열은 대부분 복사, 열 전도 및 대류에 의해 유동층으로 전달된다. 튜브(1a)의 수가 적으면, 열은 부분적으로 산화된 가스 자체에 의해 전달된다. 두 경우 모두, 코크스 입자들은 산소와 접촉하지 않는다.
이러한 구성은, 바람직하게는 산화되기 전에 제진(de-dust)이 이루어져야 하는, 타르를 함유한 열분해 가스의 산화 또는 부분적인 산화용으로 특히 적합하다. 부분적으로 산화된 열분해 가스의 상승된 온도는 타르의 촉매 분해를 위해 사용될 수 있다. 이는 튜브(1a)에 촉매를 구비시키거나 혹은 유동층 반응기 외부에 촉매 반응기를 배치하는 것에 의해 행해질 수 있다. 부분적인 산화 또는 촉매 반응에 의한 가스의 강력한 과열이 일어나는 경우, 예를 들어 다수의 튜브(1a)에 의해서, 튜브(1a)들의 온도가 유동층(10) 내의 회분이 용융될 정도로 높지 않을 것이 보장되어야 한다.
도 6에는 정지 유동층(10)을 구비한 유동층 반응기(9a)가 도시되어 있는데, 이 유동층 반응기에서는, 튜브(1a)들이, 동심으로 배치되고 코크스 입자들이 튜브들의 기공계에 들어가지 못하거나 혹은 적어도 튜브를 통과하지 못하도록 그 공극률이 선택된 추가의 다공질 튜브(2a)를 담고 있다. 동심으로 배치된 튜브(1a, 2a)들은 환형 공간(33)을 형성하는데, 산소(6)를 이용한 산화 또는 부분적인 산화가 내부 튜브(2a)에서 일어나고 내부 튜브에서 발생된 열은 대부분 복사로서 외부 튜브(1a)로 전달되기 때문에 가연성 가스(7)는 더욱 강력하게 과열될 수 있게 된다. 부가적인 가스 투과성 튜브(3)가 환형 공간에 배치되는 경우 온도는 더욱 강력하게 상승될 수 있다. 튜브(3)는 예를 들어 말려있는 판금으로 형성될 수 있고, 이 경우 판금의 러그(lug)가 판금 상에서 유동 배플로서 유지되도록 구멍이 압인(stamping)될 수 있다. 이러한 구성은 타르의 열/촉매 분해용으로 특히 적합하다. 바람직하게는, 적어도 내부 튜브(2a)는 촉매 활성 층을 구비하거나 혹은 전적으로 촉매 재료로 만들어져야 한다. 보호 튜브(4)는 이 경우에는, 바람직하게는, 튜브(3)의 입구에서, 아직 차고 이에 따라 타르를 함유하고 있는 열분해 가스가 유동층(9a)에 도달하지 못하도록 더욱 길어야 한다. 오히려, 타르 분자들은 고온의 내부 튜브(2a)로 접촉하는 기회가 주어져야 한다. 이 경우, 방열 차폐막(3)은 판금 대신 타르 분해용 촉매 활성 층을 구비한 다공질 튜브로 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스(7)는 유동층(10)으로 방출될 수 있다. 여기서, 가스(7)와 산소(6)의 전달은 플레이트(17, 18, 19)에 의해 형성된 두 개의 챔버를 구비한 노즐 바닥(12)에서 일어난다.
도 10에는 모래와 같은 불활성 층 재료를 담고 있는 정지 유동층(10)과 두 개의 추가 유동층(23)을 구비한 다단 유동층 반응기(9c)가 도시되어 있다. 이들 유동층(23)은 유동층(10)으로부터 상승하는 코크스 구름(coke clouds)으로만 이루어져 있다. 추가 유동층(23)과 정지 유동층(10) 사이에는 반응 공간(11)이 있다. 도 6에서와 같이, 구조물은 다수의 튜브(1b)에 의해 형성되며, 튜브들 각각은 동심으로 배치된 추가 내부 튜브(2a 또는 2b)를 구비한다. 가연성 가스(7)는 두 개의 튜브에 의해 형성된 환형 공간으로 도입된다. 산소(6)는 내부 튜브(2a)로 전달된다. 모래를 담고 있는 유동층(10)의 구역에서는 내부 튜브(2a)는 다공질 튜브(2a)로 이루어지고, 추가 유동층(23)들과 반응 공간(11)의 구역에서는 내부 튜브는 정지 유동층(10)의 다공질 튜브보다 산소를 덜 통과시키는 천공 튜브(perforated tube)(2a) 또는 유동 저항이 더 높은 튜브(2b)로 이루어진다. 이는 정지 유동층(10)에서의 열 전달이 추가 유동층(23)들과 반응 공간(11)에서보다 훨씬 더 많기 때문에 편리하다. 따라서 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스(24)는 중간 바닥(25)에 의해 형성된 공간(26)으로 방출되어야만 한다. 이 공간에서부터, 상기 가스는 전체 공정에서의 사용을 위해 이동된다.
도 13에는 유동층(10)의 구역에 유동층 위의 공간에서 기밀성 튜브(1b)와 합쳐지는 다수의 다공질 튜브(1a)를 구비한 유동층 반응기(9a)가 도시되어 있다. 각 튜브(1a)는 튜브(1a)와 동심으로 배치되어 산소를 환형 공간으로 유동시키는 추가 다공질 튜브(2a)를 담고 있다. 산소(6)는 플레이트(17, 18)들에 의해 형성된 이중 바닥을 통해 튜브(2a)들까지 유동한다. 이 경우 가연성 가스(7)는 감압(reduced pressure)을 가하는 것에 의해 유동층(10)으로부터 추출된다. 산화되거나 혹은 부분적으로 산화된 가스(24)는 전체 공정에서의 추가적인 사용을 위해 이동된다. 공정은 간접 가열식 가스화 방법으로 분류될 수 있는데, 이는 합성 가스가 형성되는 이산화탄소로만 이루어져 있지 않기 때문이다. 산화된 수소와 산화된 일산화탄소는 유동층에서 계속 다시 형성되는데, 이는 반응이 평형 반응이기 때문이다.
1a: 가열 가능한 다공질 튜브 혹은 천공 튜브
1b: 가열 가능한 튜브
2a: 다공질 내부 튜브
2b: 천공 내부 튜브
3: 방열 차폐막
4: 유입 구역을 밀봉하기 위한 보호 튜브
5: 공급 튜브
6: 산소
7: 가연성 가스
8: 사이펀 가스
9a: 정지 유동층을 구비한 유동층 반응기
9b: 순환 유동층을 구비한 유동층 반응기
9c: 다단 유동층 반응기
10: 정지 유동층
11: 유동층 위의 공간(자유공간)
12: 노즐 바닥
13: 유동화 가스
14: 바이오매스 또는 코크스(잔류 코크스)
15: 합성 가스 또는 생성 가스
16: 정지 유동층의 상한
17: 노즐 바닥의 상부 플레이트
18: 노즐 바닥의 하부 플레이트
19: 노즐 바닥의 중앙 플레이트
20: 노즐 바닥의 노즐
21: 노즐 위의 일방향 밸브
22: 버너
23: 코크스용 유동화 스테이지
24: 전체 공정에서의 추가 용도를 위한 가스
25: 중간 바닥
26: 가스 수집 공간
27: 사이클론
28: 히터
29: 공동
30: 산소 공급부
31: 다공질 가스 투과성 영역
32: 가연성 가스 공급부
33: 환형 공간

Claims (25)

  1. 고형 연료, 바람직하게는 바이오매스(14)의 가스화 및/또는 열분해용 유동층 반응기(9a, 9b)로서, 상기 유동층 반응기의 유동층(10)을 가열하기 위한 히터(28)를 구비하고, 상기 히터는 적어도 하나의 공동(29)을 구비하는 유동층 반응기에 있어서,
    히터(28)는 히터(28)의 공동(29)으로 산소를 함유한 가스(6)를 전달하기 위한 산소 공급부(29)를 구비하며, 공동(29)은 히터(28)의 다공질 가스 투과성 영역(31)에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    히터(28)는 상기 유동층 반응기(9a, 90b)에 마련되는 다수의 튜브(1a, 1b, 2a, 3b)를 포함하며, 적어도 여러 개의 튜브(1a, 2a)가 적어도 부분적으로 다공질인 가스 투과성 튜브(1a, 2a)로 형성된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    히터(28)는 서로에 대해, 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b) 및 외부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)에 대해 각각 동심으로 배치된 다수의 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)를 포함하며, 적어도 내부 튜브(1a, 2a) 또는 외부 튜브(1a, 2a)는 다공질이고 가스 투과성이도록 형성된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산소 공급부(30)는 산소를 함유한 가스(6)를 외부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)와 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b) 사이의 환형 공간(33)으로 전달하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 공급부(30)는 산소를 함유한 가스(6)를 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)로 전달하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    가연성 가스(7)를 전달하기 위한 가연성 가스 공급부(32)가 가연성 가스(7)를 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)로 또는 외부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b) 및/또는 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b) 사이의 환형 공간(33)으로 전달하기 위하여 마련된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 내부 튜브(1a, 2a)와 각각의 외부 튜브(1a, 2a)는 다공질이고 가스 투과성이도록 형성된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 선택적으로 다공질이고 가스 투과성인 추가 튜브 및/또는 적어도 하나의 선택적으로 가스 투과성인 방열 차폐막(3)이 외부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b)와 내부 튜브(1a, 1b, 2a, 2b) 사이의 환형 공간(33)에 마련된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 튜브(2a)는, 바람직하게는 튜브(1b)의 형태로 된 적어도 하나의 기밀성 케이싱으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    산소 공급부(30)는 산소를 함유한 가스(6)를 공동(29)으로 전달하고 동시에 유동화 가스를 유동층 반응기(9a, 9b)의 유동층(10)으로 전달하기 위한 노즐 바닥(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  11. 제10항에 있어서,
    가연성 가스 공급부(32)는, 산소를 함유한 가스(7)와 가연성 가스(7)를 공동(29)으로 그리고 유동화 가스를 유동층 반응기(9a, 9b)의 유동층(10)으로 동시에 전달하기 위하여, 노즐 바닥에 일체화된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    히터(28)는 불활성 층 재료가 있거나 혹은 없는 정지 유동층(10) 및/또는 순환 유동층에 마련된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    히터(28)는 불활성 층 재료가 없는 코크스 구름 층에 마련된 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    히터(28)의 다공질 가스 투과성 영역(31), 바람직하게는 적어도 하나의 다공질 가스 투과성 튜브(1a, 2a)는 적어도 국부적으로 촉매 재료를 포함하고 그리고/또는 촉매 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공질 가스 투과성 영역, 특히 다공질 가스 투과성 튜브(1a, 2a)는 전기로 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 유동층 반응기.
  16. 유동층 반응기, 바람직하게는 제1항 내지 제15항에 따른 유동층 반응기에서의 고형 연료, 바람직하게는 바이오매스의 가스화 및/또는 열분해 방법으로서,
    산소를 함유한 가스가 히터의 공동으로 전달되며,
    산소를 함유한 가스 및/또는 가연성 가스는 히터의 다공질 가스 투과 영역을 통해 유동하며,
    가연성 가스는 산소를 함유한 가스에 의해 적어도 부분적으로 산화되면서 열을 방출하며,
    상기 적어도 부분적인 산화에 의해 방출되는 열은 유동층 반응기의 유동층으로 전달되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    산소를 함유한 가스는 유동층 반응기의 유동층의 방향으로 히터의 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동하고, 다공질 가스 투과성 영역에서 그리고/또는 유동층을 마주보는 다공질 가스 투과성 영역의 측부 바로 옆에서 유동층 내의 가연성 가스를 산화시키는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    유동층 반응기의 유동층의 가연성 가스는 히터의 공동의 방향으로 히터의 다공질 가스 투과성 영역을 통해 유동하고, 히터의 다공질 가스 투과성 영역 내에서 그리고/또는 히터의 공동에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며,
    산소를 함유한 가스는 내부 튜브와 다공질이고 가스 투과성인 외부 튜브 사이의 환형 공간에서 내부 튜브의 기공계를 통해 유동하며,
    가연성 가스는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달되며,
    가연성 가스는 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며,
    적어도 부분적으로 산화된 가스는 외부 튜브의 기공계를 통해 바람직하게는 유동층 반응기로, 더욱 바람직하게는 유동층 반응기의 유동층으로 유동하는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    적어도 부분적으로 산화된 가스는 다공질 가스 투과성 튜브 및/또는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 방열 차폐막을 통해 바람직하게는 유동층 반응기, 더욱 바람직하게는 유동층 반응기의 유동층으로 유동하는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며,
    산소를 함유한 가스는 내부 튜브의 기공계를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 유동하며,
    가연성 가스는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달되며,
    가연성 가스는 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며,
    적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며,
    가연성 가스는 내부 튜브의 기공계를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 유동하며,
    산소를 함유한 가스는 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 전달되며,
    가연성 가스는 환형 공간에서 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며,
    적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동층 상류의 열분해 반응기로부터 나온 열분해 가스, 바람직하게는 타르를 함유한 열분해 가스가 가연성 가스로 사용되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  24. 제16항에 있어서,
    산소를 함유한 가스는 적어도 하나의 다공질이고 가스 투과성인 내부 튜브로 전달되며,
    산소를 함유한 가스는 내부 튜브의 기공계를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 환형 공간으로 유동하며,
    가연성 가스는 유동층 반응기의 유동층으로부터 다공질이고 가스 투과성인 외부 튜브를 통해 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 중간 공간의 방향으로 유동하며,
    가연성 가스는 산소를 함유한 가스에 의해 산화되며,
    적어도 부분적으로 산화된 가스는 배출구를 거쳐서 유동층 반응기로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    가연성 가스 및/또는 산소를 함유한 가스는 이중 바닥을 거쳐서 유동층 반응기로 전달되며,
    유동층 반응기의 유동화 가스는 이중 바닥을 통해 유동층으로 전달되는 것을 특징으로 하는 가스화 및/또는 열분해 방법.
KR1020127006977A 2009-09-03 2010-09-03 바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치 KR20120073234A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009039920A DE102009039920A1 (de) 2009-09-03 2009-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sauerstoff bei der Dampfreformierung von Biomasse
DE102009039920.8 2009-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120073234A true KR20120073234A (ko) 2012-07-04

Family

ID=43536051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127006977A KR20120073234A (ko) 2009-09-03 2010-09-03 바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치

Country Status (13)

Country Link
US (2) US8932373B2 (ko)
EP (1) EP2473581A2 (ko)
JP (1) JP5827230B2 (ko)
KR (1) KR20120073234A (ko)
CN (1) CN102625821B (ko)
BR (1) BR112012004825A2 (ko)
CA (1) CA2772981A1 (ko)
DE (1) DE102009039920A1 (ko)
RU (1) RU2555889C2 (ko)
SG (2) SG10201405442VA (ko)
TW (1) TW201113479A (ko)
UA (1) UA107359C2 (ko)
WO (1) WO2011026630A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180032264A (ko) 2016-09-22 2018-03-30 한국에너지기술연구원 가스화 반응 및 혼합 효율을 향상시키기 위한 바이오매스 내부순환 유동층 가스화 장치

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012065272A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Highbury Biofuel Technologies Inc. Freeboard tar destruction unit
CN102517078B (zh) * 2011-11-23 2013-12-18 任杰 一种制取可燃气体的气化器
FR2996786B1 (fr) * 2012-10-17 2015-10-16 IFP Energies Nouvelles Systeme pneumatique de chargement dense de catalyseur dans des tubes a baionnette pour reacteur echangeur de vaporeformage faisant appel a un tube auxiliaire pour l'introduction des particules solides
WO2014070857A2 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Thermochem Recovery International, Inc. System and method for processing raw gas with in-situ catalyst regeneration
DE102013101368B4 (de) * 2013-02-12 2023-04-27 Gidara Energy B.V. Wirbelschichtvergaser
CN103193202A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 南京理工大学 一种生物质链式循环制氢装置及其工艺
CN107110492A (zh) * 2014-09-11 2017-08-29 科罗拉多州立大学研究基金会 侧面给料强制通风式生物质燃烧烹饪炉
CN108794294B (zh) * 2017-04-27 2020-12-11 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108786669B (zh) 2017-04-27 2021-01-12 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
NL2021739B1 (en) * 2018-10-01 2020-05-07 Milena Olga Joint Innovation Assets B V Reactor for producing a synthesis gas from a fuel
CN112517621A (zh) * 2020-11-18 2021-03-19 吉林大学 一种用于污染土壤原位热脱附加热装置中的加热管

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3341648A (en) * 1966-07-18 1967-09-12 Exxon Research Engineering Co Electrode installation
JPS533913A (en) 1976-07-01 1978-01-14 Kiyuuroku Kk Method of heatttreating with laser beams
SE8004352L (sv) * 1979-06-14 1980-12-15 Atomic Energy Authority Uk Vermeoverforingselement och -system
JPS6347691Y2 (ko) * 1985-03-07 1988-12-08
US5059404A (en) * 1989-02-14 1991-10-22 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Indirectly heated thermochemical reactor apparatus and processes
US5117482A (en) 1990-01-16 1992-05-26 Automated Dynamics Corporation Porous ceramic body electrical resistance fluid heater
JP2711371B2 (ja) * 1991-07-31 1998-02-10 日本鋼管株式会社 筒型表面燃焼バーナのガス拡散機構
JP3316550B2 (ja) 1993-06-11 2002-08-19 株式会社ニコン 自動焦点調節カメラ
US5455011A (en) * 1994-02-28 1995-10-03 The Babcock & Wilcox Company System and method for heating and gasification of residual waste liquor
DE4415678A1 (de) 1994-05-04 1995-11-09 Hoechst Ag Elektrochemische Zelle
AU725988C (en) * 1996-05-20 2007-11-15 Dynamotive Energy Systems Corporation Energy efficient liquefaction of biomaterials by thermolysis
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
DE19807988B4 (de) 1998-02-26 2007-11-08 Wolf, Bodo, Dr.-Ing. Verfahren zur Abtrennung von flüchtigen Bestandteilen aus festen Brennstoffen
DE19827879C1 (de) 1998-06-23 2000-04-13 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Wasserdampfreformierungsreaktor, insbesondere mit autothermer Prozeßführung
DE19948332B4 (de) * 1999-10-07 2005-09-22 Steer, Thomas, Dr.-Ing. Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen heizwertreicher Brennstoffe
JP2001165408A (ja) 1999-12-08 2001-06-22 Tokyo Gas Co Ltd 表面燃焼バーナを備えたラジアントチューブ
JP2001235129A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 循環流動層炉
US6830596B1 (en) 2000-06-29 2004-12-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Electric power generation with heat exchanged membrane reactor (law 917)
US7267804B2 (en) * 2000-07-07 2007-09-11 Buxbaum Robert E Membrane reactor for gas extraction
DE10222604A1 (de) * 2001-07-20 2003-02-06 Bu Bioenergie & Umwelttechnik Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Gas
CN2499385Y (zh) 2001-08-24 2002-07-10 中国石油天然气股份有限公司 部分氧化制备合成气的径向反应器
DE10242594B4 (de) 2002-09-13 2005-10-06 Sekundärrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Vergasungsmittel in druckaufgeladene Vergasungsräume
US20040185398A1 (en) 2002-12-20 2004-09-23 Fina Technology, Inc. Method for reducing the formation of nitrogen oxides in steam generation
JP2005330370A (ja) 2004-05-19 2005-12-02 Takuma Co Ltd 間接加熱式流動床ガス化装置
DE102005060171A1 (de) 2005-12-14 2007-06-21 Uhde Gmbh Oxidationsreaktor und Oxidationsverfahren
RU2436015C2 (ru) 2006-06-26 2011-12-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Печка, работающая на твердом топливе, с улучшенным сгоранием
CN201203144Y (zh) 2007-12-21 2009-03-04 刘伟奇 生物质高效气化反应桶
JP4436424B2 (ja) 2007-12-27 2010-03-24 新日本製鐵株式会社 タール含有ガスの改質方法
DE102008014799A1 (de) 2008-03-18 2009-09-24 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus Biomasse
DE102008032166A1 (de) 2008-07-08 2010-01-14 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von teerfreiem Synthesgas aus Biomasse

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180032264A (ko) 2016-09-22 2018-03-30 한국에너지기술연구원 가스화 반응 및 혼합 효율을 향상시키기 위한 바이오매스 내부순환 유동층 가스화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP5827230B2 (ja) 2015-12-02
US8932373B2 (en) 2015-01-13
DE102009039920A1 (de) 2011-03-10
CN102625821B (zh) 2015-09-16
EP2473581A2 (de) 2012-07-11
RU2555889C2 (ru) 2015-07-10
US20120217440A1 (en) 2012-08-30
WO2011026630A3 (de) 2011-12-01
WO2011026630A2 (de) 2011-03-10
RU2012112833A (ru) 2013-10-10
SG178614A1 (en) 2012-04-27
SG10201405442VA (en) 2014-10-30
JP2013503923A (ja) 2013-02-04
US9404651B2 (en) 2016-08-02
US20150079525A1 (en) 2015-03-19
UA107359C2 (ru) 2014-12-25
CN102625821A (zh) 2012-08-01
BR112012004825A2 (pt) 2016-03-15
TW201113479A (en) 2011-04-16
CA2772981A1 (en) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120073234A (ko) 바이오매스의 수증기 개질에서의 산소 사용 방법 및 장치
JP4314488B2 (ja) 固体燃料のガス化方法及び該方法を用いたガス化装置
EP3083008B1 (en) Process and apparatus for cleaning raw product gas
MX2008011770A (es) Reactor intercambiador de combustion interna para reaccion endotermica en lecho fijo.
PL192012B1 (pl) Urządzenie do zgazowywania zawierających węgiel substancji wsadowych
US11660591B2 (en) Catalyst regenerator and catalyst regeneration method
JP4478627B2 (ja) ガス化装置
JP4998551B2 (ja) 流動層ガス化設備
US9499753B2 (en) Gasification process and system using dryer integrated with water-gas shift catalyst
TWI522453B (zh) 用於製造合成氣之設施及方法
JP4549918B2 (ja) バイオマスのガス化方法
JP2010047719A (ja) タール除去装置及びタール除去方法
EP2927305A1 (en) A fluidized bed gasifier system with freeboard tar removal
US3989481A (en) Continuous catalytic gasification of heavy hydrocarbon oils with recirculated fluidized catalyst
KR101617392B1 (ko) 산업용 고온 개질기 및 개질 방법
CN113150832A (zh) 一种自热三段式生物质低焦油炭气联产调控装置
KR20200006832A (ko) 다단 연소 방식의 촉매 재생기 및 그 재생방법
TW201113478A (en) Electric heater for a fluidised bed reactor for the production of synthesis gas
US20120159848A1 (en) Method of Operating a Reactor Module for Endothermic Reactions and a Reactor Having a Plurality of Such Reactor Modules
ITTO20121122A1 (it) Reattore di piro-gassificazione.
JP6135265B2 (ja) 改質装置
KR101895891B1 (ko) 가스화 반응 및 혼합 효율을 향상시키기 위한 바이오매스 내부순환 유동층 가스화 장치
JPH01290502A (ja) 流動床型改質炉
JP5624738B2 (ja) ガス化設備
JP5998778B2 (ja) チャー固定床改質装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application