KR20140095187A - 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법 - Google Patents

피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계, 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계, 촉매 환원 반응기에 제2 합성가스를 주입시켜 상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매와 교반시키는 교반단계, 교반단계에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계를 포함한다.
이를 통해 별도의 반응기에서 촉매를 환원(활성화)시켜 피셔-트롭쉬 반응기에 투입시키기 때문에 피셔-트롭쉬 합성 반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조과정에서 추가로 촉매를 투입하기 용이하고, 활성화된 촉매를 공급하여 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물이 제조되는 시간을 단축할 수 있다.

Description

피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법{Method for preparing of hydrocarbons by Fischer-Tropsch synthesis}
본 발명은 탄화수소 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 제조방법에 관한 것이다.
산업화 이후로 석유에 대한 수요는 꾸준히 증가하고 있는 반면, 석유의 매장량은 제한되어 있기 때문에, 석유의 공급이 수요를 따라가지 못하는 시점(피크오일, peak oil)이 필연적으로 도래하게 되며, 많은 학자들이 이러한 피크오일이 이미 도래했거나 조만간 도래할 것으로 예측하고 있다. 따라서 피크오일이 도래한 이후 발생할 경제/사회적 위기 및 충격을 최소화하기 위해, 원유 의존도를 줄이는 기술의 개발과 더불어 원유의 부족한 부분을 원유 이외의 원료에서 제조하여 보충하기 위한 합성석유 제조기술의 개발에 대한 관심이 커지고 있다.
대표적인 합성석유 제조기술 중의 하나인 석탄간접액화(indirect coal liquefaction)는 석탄가스화 및 정제를 통해 얻어진 합성가스(H2+CO)를 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 액상합성석유로 전환하는 공정으로, 석탄의 청정활용이라는 측면과 고부가가치산물을 얻을 수 있다는 측면에서 매우 유망한 기술이다. 특히 석탄은 매장량이 풍부하고, 전세계적으로 고루 분포해 있을 뿐만 아니라, 가격이 싸다는 장점을 지니고 있다.
피셔-트롭쉬 합성반응은 1923년 독일의 화학자 피셔(Fischer)와 트롭쉬(Tropsch)가 석탄의 가스화에 의해 합성가스로부터 합성연료를 제조하는 기술을 개발한데서 처음 시작되었다. 피셔-트롭쉬 합성반응은 촉매를 사용하여 합성가스를 탄화수소로 전환하는 반응인데, 여기서 사용되는 촉매는 활성도가 높은 촉매일수록 일반적인 생산성의 지표인 탄소 수가 5 이상인 탄화수소의 생산성을 높이고, 전체적인 탄소 효율을 높일 수 있다.
피셔-트롭쉬 합성반응에 활성을 보이는 물질로는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru) 등의 그룹 금속물질이 보고되고 있다. 그 중에서 철(Fe)계 촉매는 낮은 제조단가, 우수한 성능, 수성-가스전환반응(WGS, Water-Gas Shift)에도 활성을 보인다는 점 때문에 석탄간접액화와 연계된 피셔-트롭쉬 합성반응에 특히 장점을 보인다.
피셔-트롭쉬 합성반응용 촉매는 일반적으로 제조된(as-prepared) 상태에서는 피셔-트롭쉬 합성반응에 활성이 없다. 따라서 반응을 수행하기 전에 적절한 조건에서 환원(활성화)처리를 수행하여 촉매를 활성을 띄는 형태로 바꿔 주어야 한다.
철계 촉매는 철계 탄화물(iron-carbide)이 주요 활성종으로 알려져 있으며, 환원처리 및 반응 중에 다양한 금속/탄화물/산화물 구조가 복잡하게 형성이 되므로, 단순히 금속상이 활성종으로 쓰이는 Co, Ni, Ru계 촉매와 비교할 경우 그 성능이 환원조건에 크게 의존한다.
피셔-트롭쉬 합성반응을 수행하기 위해 피셔-트롭쉬 합성반응에 필요한 철계 촉매와 합성가스를 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 넣어 우선적으로, 촉매 환원(활성화)반응이 수행되고 다음으로 피셔-트롭쉬 합성반응이 수행된다.
이와 같이 단일 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 촉매 환원(활성화)반응과 피셔-트롭쉬 합성반응이 수행되기 때문에 사용자는 촉매를 보충하고자 할 때, 합성반응을 중단하고 피셔-트롭쉬 반응기 내부로 투입해야 하는 문제점이 있다.
또한, 활성화 되지 않는 촉매를 보충하기 때문에 다시 피셔-트롭쉬 합성반응이 수행되기 위해선 많은 시간이 소요된다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 피셔-트롭쉬 합성과정에서 추가로 촉매를 투입하기 용이하고, 활성화된 촉매를 공급하여 피셔-트롭쉬 합성반응이 수행되는 시간을 단축할 수 있는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계, 상기 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계, 상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매를 회수하여 ex-situ 방식으로 제2 합성가스가 주입되어 있는 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계 및 상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매가 주입된 상기 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 상기 제2 합성가스를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 합성 반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법에 따르면, 별도의 반응기에서 촉매를 환원(활성화)시켜 피셔-트롭쉬 반응기에 투입시키기 때문에 피셔-트롭쉬 합성 반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조과정에서 추가로 촉매를 투입하기 용이하고, 활성화된 촉매를 공급하여 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물이 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 단계별로 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템(100)은 촉매 환원 반응기(10) 및 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)를 포함한다.
촉매 환원 반응기(10)는 철계 촉매가 장입되고, 제1 합성가스가 주입되어 철계 촉매가 환원처리된다.
철계 촉매는 철(Fe), 구리(Cu), 칼륨(K) 및 실리카 산화물(SiO2) 포함할 수 있다. 이 때, 철계 촉매는 Fe : Cu : K : SiO2 = 100 : 1 ~ 10 : 1 ~ 20 : 10 ~ 50의 중량비를 가질 수 있다. 구리는 철 100 중량에 대하여 1 ~ 10 중량비 범위로 함유하여 조촉매성분으로 사용할 수 있다. 구리 금속의 함유량이 1 중량비 미만이면 메탄 생성량이 많아지는 문제가 발생하고, 10 중량비를 초과하는 경우에는 반응 활성이 떨어지는 문제가 발생하므로 이 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 칼륨 금속은 메탄 생성을 억제시키는 역할을 하며, 질산칼륨, 탄산칼륨 등의 칼륨 함유 화합물을 전구체로 사용 할 수 있다. 칼륨의 함유량이 철 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 메탄 생성의 억제 효과를 보기 힘들 수 있고, 20 중량부를 초과하면 촉매의 안정성이 떨어질 수 있으므로 이 범위 내로 함유하고 있는 것이 바람직하다. 실리카 산화물은 지지체 또는 촉매 분산체로 사용하는데 철 100 중량부에 대하여, 10 ~ 50 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 실리카 산화물의 사용량이 10 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서, 지지체로서의 역할을 수행할 수 없는 문제가 있고, 50 중량부를 초과하면 그 사용 증대에 의한 효과 증대가 없으므로 비경제적이므로 이 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 철계 촉매는 철계 촉매는 철(Fe), 구리(Cu), 칼륨(K) 및 실리카 산화물(SiO2) 포함하고 있으며, 나트륨(Na)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 철계 촉매는 Fe : Cu : K : SiO2 : Na = 100 : 1 ~ 10 : 1 ~ 20 : 10 ~ 50 : 1 ~ 20의 중량비를 갖는 것이 바람직하다. 나트륨 금속은 메탄 생성을 억제시키는 역할을 한다. 나트륨의 함유량이 철 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 메탄 생성의 억제 효과를 보기 힘들 수 있고, 20 중량부를 초과하면, 촉매의 안정성이 떨어질 수 있으므로 범위 내로 함유하고 있는 것이 바람직하다.
제1 합성가스는 촉매 환원 반응기에 장입된 철계 촉매를 환원(활성화)시키는 물질로 천연 가스 또는 유사한 경질(light) 탄화수소 공급원료로 부터 생성 될 수 있는 가스(수소와 탄소산화물들의 혼합)을 사용한다. 즉, 제1 합성가스는 H2 또는 CO를 포함할 수 있다.
촉매 환원 반응기(10)는 교반기(15)를 포함하는데 교반기(15)는 촉매 환원 반응기(10)에서 환원 처리된 철계 촉매와 주입된 제2 합성가스를 교반한다.
제2 합성가스는 촉매 환원 반응기에 장입된 철계 촉매를 환원(활성화)시키는 물질로 천연 가스 또는 유사한 경질(light) 탄화수소 공급원료로 부터 생성 될 수 있는 가스(수소와 탄소산화물들의 혼합)를 사용한다. 즉, 제1 합성가스는 H2 또는 CO를 포함할 수 있다. 또한, 제2 합성가스는 N2, CO2 및 CH4 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
촉매 환원 반응기(10)는 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)와 관을 통해 연결된다. 즉, 촉매 환원 반응기(10)의 교반기(15)에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 관을 통해 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)로 이동시킨다.
피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)는 관을 통해 온라인(online)으로 이동한 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조한다.
종래에는 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 탄화수소 화합물을 제조할 때, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 촉매 환원(활성화)반응과 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조반응을 in-situ 방식으로 수행했기 때문에 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단하고 촉매를 투입하여야 하는 문제점이 있었다.
하지만 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템은 촉매 환원 반응기(10)를 구비하여 촉매 환원 반응기(10)에서 철계 촉매를 환원(활성화)시키고, 교반기(15)에 제2 합성가스를 주입시켜 환원처리된 철계 촉매와 교반시키고 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)로 주입시켜 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)에서 탄화수소 화합물 제조반응이 수행되기 때문에, 피셔- 트롭쉬 합성 반응기(20)에서 탄화수소 화합물 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단할 필요없이 촉매 환원 반응기(10)에 촉매를 투입하여 환원시켜, 환원된 촉매를 바로 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)에 주입시킬 수 있다.
또한, 피셔-트롭쉬 합성 반응기(20)에 주입되는 촉매는 환원된 촉매이기 때문에 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
이와 같이 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템(100)에서 탄화수소 화합물의 제조하는 방법은 도 2와 같다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조방법은 장입단계(S10), 환원단계(S20), 교반단계(S30), 주입단계(S35) 및 제조단계(S40)를 포함한다.
장입단계(S10)는 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입한다.
환원단계(S20)는 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리한다.
교반단계(S30)는 촉매 환원 반응기의 교반기에 제2 합성가스와 환원단계에서 환원 처리한 철계 촉매를 주입시켜 교반시키고, 주입단계(S35)는 교반단계(S30)에서 교반된 제2 합성가스 및 환원 처리된 철계 촉매를 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성반응기로 주입한다.
제조단계(S40)는 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조한다.
앞서 언급했듯이, 종래에는 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 탄화수소 화합물을 제조할 때, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 촉매 환원(활성화)반응과 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조반응을 in-situ 방식으로 수행했기 때문에 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단하고 촉매를 투입하여야 하는 문제점이 있었다.
하지만 본 발명의 제1 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은 별도의 촉매 환원 반응기를 구비하여 촉매 환원 반응기에서 철계 촉매를 환원(활성화)시키고, 촉매 환원 반응기에 제2 합성가스를 주입시켜 환원처리된 철계 촉매와 교반시키고 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입시켜 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조반응이 수행되기 때문에, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단할 필요없이 촉매 환원 반응기에 촉매를 투입하여 환원시켜, 환원된 촉매를 바로 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입시킬 수 있다.
또한, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입되는 촉매는 환원된 촉매이기 때문에 피셔- 트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조방법은 장입단계(S10), 환원단계(S20), 교반단계(S30), 주입단계(S35) 및 제조단계(S40)를 포함한다. 도 2에 있어서, 장입단계(S10), 환원단계(S20), 교반단계(S30) 및 제조단계(S40)는 각각 도 1의 장입단계(S10), 환원단계(S20), 교반단계(S30) 및 제조단계(S40)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 주입단계(S25)를 위주로 설명한다.
주입단계(S35)는 교반단계(S30)에서 교반된 제2 합성가스 및 환원 처리된 철계 촉매를 촉매 환원 반응기에서 회수하여 ex-situ 방식으로 피셔-트롭쉬 합성반응기로 주입한다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은 별도의 촉매 환원 반응기를 구비하여 촉매 환원 반응기에서 철계 촉매를 환원(활성화)시키고, 촉매 환원 반응기의 교반기에 제2 합성가스및 환원처리된 철계 촉매를 주입하여 교반시키고 회수한 후, 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입시켜 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조반응이 수행된다.
이로써 피셔- 트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단할 필요없이 촉매 환원 반응기에 촉매를 투입하여 환원시켜, 환원된 촉매를 바로 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입시킬 수 있다.
또한, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입되는 촉매는 환원된 촉매이기 때문에 피셔- 트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조방법은 장입단계(S10), 환원단계(S20), 주입단계(S30) 및 제조단계(S40)를 포함한다.
도 4에 있어서, 장입단계(S10), 환원단계(S20)는 각각 도 1의 장입단계(S10), 환원단계(S20)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 주입단계(S30) 및 제조단계(S40)를 위주로 설명한다.
주입단계(S30)는 환원단계(S20)에서 환원처리한 철계 촉매를 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 제2 합성가스가 주입되어 있는 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입한다.
제조단계(S40)는 환원단계(S30)에서 환원처리한 철계 촉매가 주입된 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 제2 합성가스를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조한다.
즉, 제조단계(S40)에서 환원처리된 철계 촉매와 제2 합성가스가 반응하여 탄화수소 화합물이 제조되는 것이다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은 별도의 촉매 환원 반응기를 구비하여 촉매 환원 반응기에서 철계 촉매를 환원(활성화)시키고, 환원처리된 철계 촉매를 연결된 관을 통하여 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입시켜 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조반응이 수행된다.
이로써, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단할 필요없이 촉매 환원 반응기에 촉매를 투입하여 환원시켜, 환원된 촉매를 바로 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입시킬 수 있다.
또한, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입되는 촉매는 환원된 촉매이기 때문에 피셔- 트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물 제조방법은 장입단계(S10), 환원단계(S20), 주입단계(S30) 및 제조단계(S40)를 포함한다. 도 5에 있어서, 장입단계(S10), 환원단계(S20) 및 제조단계(S40)는 각각 도 4의 장입단계(S10), 환원단계(S20) 및 제조단계(S40)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 주입단계(S30)를 위주로 설명한다.
주입단계(S30)는 환원단계(S20)에서 환원처리한 철계 촉매를 회수하여 ex-situ 방식으로 제2 합성가스가 주입되어 있는 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입한다.
따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은 별도의 촉매 환원 반응기를 구비하여 촉매 환원 반응기에서 철계 촉매를 환원(활성화)시키고, 환원처리된 철계 촉매를 회수한 후 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입시켜 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조반응이 수행된다.
이로써, 피셔- 트롭쉬 합성 반응기에서 탄화수소 화합물 제조공정 중 촉매 보충이 필요할 시에 공정자체를 중단할 필요없이 촉매 환원 반응기에 촉매를 투입하여 환원시켜, 환원된 촉매를 바로 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입시킬 수 있다.
또한, 피셔-트롭쉬 합성 반응기에 주입되는 촉매는 환원된 촉매이기 때문에 피셔- 트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 촉매 환원 반응기
15 : 교반기
20 : 피셔-트롭쉬 합성 반응기
100 : 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템

Claims (4)

  1. 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 제2 합성가스를 주입시켜 상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매와 교반시키는 교반단계;
    상기 교반단계에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계;
    상기 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법.
  2. 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 제2 합성가스를 주입시켜 상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매와 교반시키는 교반단계;
    상기 교반단계에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 상기 촉매 환원 반응기에서 회수하여 ex-situ 방식으로 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계;
    상기 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법.
  3. 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계;
    상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매를 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 제2 합성가스가 주입되어 있는 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계;
    상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매가 주입된 상기 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 상기 제2 합성가스를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법.
  4. 촉매 환원 반응기에 철계 촉매를 장입하는 장입단계;
    상기 촉매 환원 반응기에 촉매 활성화를 위한 제1 합성가스를 주입하여 환원처리하는 환원단계;
    상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매를 회수하여 ex-situ 방식으로 제2 합성가스가 주입되어 있는 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 주입하는 주입단계;
    상기 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매가 주입된 상기 피셔-트롭쉬 합성 반응기에서 상기 제2 합성가스를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4544671A (en) * 1983-12-14 1985-10-01 Exxon Research And Engineering Co. Process for preparing high surface area iron/cobalt Fischer-Tropsch slurry catalysts
US20050182145A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Conocophillips Company Methods of reducing and loading a metal-based catalyst into a reactor
JP4747339B2 (ja) * 2006-06-30 2011-08-17 電源開発株式会社 フィッシャートロプシュ合成反応用鉄系触媒及びその製造方法ならびにそれを使用した炭化水素の製造方法
KR101087165B1 (ko) * 2009-07-20 2011-11-25 (주)시너지 피셔-트롭쉬 합성반응에 사용되는 철계 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 액체탄화수소의 제조방법
KR101272082B1 (ko) * 2011-07-07 2013-06-07 한국에너지기술연구원 철-코발트 복합 촉매 및 그 제조 방법과 이를 촉매로 이용한 피셔-트롭쉬 합성 반응에서의 수성가스전환반응 활성구현과 고선택적 액체 연료 제조방법

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