KR20160053146A - Hydrocarbon Reforming System Using Steamplasma - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 스팀플라즈마와 탄화수소체를 개질반응시켜 합성가스를 생성하는 탄화수소체 개질시스템에 있어서, 스팀을 생성하여 공급하는 스팀제너레이터(310); 탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급부(320); 상기 스팀제너레이터(310) 및 탄화수소체 공급부(320)로부터 스팀과 탄화수소체를 공급받으며, 전자파를 이용하여 내부에서 스팀플라즈마(P)를 생성하면서 개질반응을 통한 합성가스를 생성하는 플라즈마개질기(100,200); 및 상기 플라즈마개질기(100,200)의 가스배출단에 위치하여 생성된 합성가스에 포함된 수분을 정제하는 열교환기(330);를 포함하는 탄화수소체 개질시스템을 개시한다.According to the present invention, there is provided a hydrocarbon reforming system for producing a synthesis gas by reforming a steam plasma and a hydrocarbon body, the steam reforming system comprising: a steam generator (310) for generating and supplying steam; A hydrocarbon-based supply unit 320 for supplying a hydrocarbon-based product; Plasma reformers 100 and 200 that receive steam and hydrocarbon bodies from the steam generator 310 and the hydrocarbon body feeder 320 and generate synthesis gas through a reforming reaction while generating steam plasma P using electromagnetic waves, ; And a heat exchanger (330) for purifying the moisture contained in the synthesis gas, which is located at a gas discharge end of the plasma reformer (100, 200).

Description

스팀플라즈마를 이용한 탄화수소체 개질시스템{Hydrocarbon Reforming System Using Steamplasma}[0001] The present invention relates to a hydrocarbon reforming system using Steam Plasma,

본 발명은 스팀플라즈마를 이용한 탄화수소체 개질시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스팀플라즈마와 탄화수소체를 개질반응시켜 합성가스를 생성하는 탄화수소체 개질시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hydrocarbon reforming system using steam plasma, and more particularly, to a hydrocarbon reforming system for reforming a steam plasma and a hydrocarbon body to produce synthesis gas.

일반적으로 메탄 등의 탄화수소체를 개질반응시켜 수소 및 일산화탄소 등의 합성가스를 생성하는 개질방식 중 습식 개질반응(Steam Reforming Reaction) 방식은 다른 개질반응 방식과 비교하여 높은 수소 생성효율을 제공하기 때문에 널리 이용되고 있다.Generally, a steam reforming reaction, which is a reforming method in which a hydrocarbon such as methane is reformed to produce a synthesis gas such as hydrogen and carbon monoxide, provides a high hydrogen generation efficiency as compared with other reforming reactions, .

그러나, 종래의 습식 개질반응 방식의 경우에는 열관리가 부실해질 경우 고온형성시 촉매의 열화현상이 발생하여 성능이 저하되고 카본이 다량으로 발생되어 촉매에 흡착되면서 촉매성능이 저하될 수 있는데, 이와 같이 흡열반응으로 인한 촉매활성 온도 유지를 위한 엄격한 열 유지 및 관리를 필요로 하기 때문에 시스템이 복잡해지는 문제점이 있었다.However, in the case of the conventional wet reforming method, in the case of poor thermal management, deterioration of the catalyst occurs at the time of formation of the high temperature, so that the performance is deteriorated and a large amount of carbon is generated and adsorbed on the catalyst, There is a problem that the system becomes complicated because it requires strict heat maintenance and management for maintaining the catalyst activation temperature due to the endothermic reaction.

더욱이, 비귀금속 재질의 촉매를 사용할 경우에는 장치비용을 절감할 수 있으나 별도의 환원공정이 필요하며, 귀금속 재질의 촉매를 사용할 경우에는 상기의 환원공정을 생략할 수 있으나 고가의 비용이 발생하여 장치비용이 증대되는 문제점이 있었다. 또한, 연료에 황 등의 불순물이 포함되어 주입되는 경우 촉매 피독현상으로 인해 활성면적이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.
Further, when a catalyst of a non-noble metal material is used, the cost of the device can be reduced, but a separate reduction process is required. In the case of using a noble metal catalyst, the reduction process can be omitted, The cost is increased. In addition, when the fuel contains impurities such as sulfur, the active area is drastically lowered due to the poisoning of the catalyst.

등록특허공보 제10-1401423호(2014.05.23), 마이크로웨이브 플라즈마-촉매 하이브리드 공정을 이용한 이산화탄소로부터 가연성 합성가스 제조 장치 및 방법Patent Document 10-1401423 (Apr. 25, 2013), Apparatus and Method for Producing Combustible Gas from Carbon Dioxide Using Microwave Plasma-Catalytic Hybrid Process

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 스팀플라즈마를 이용하여 탄화수소체를 개질반응시켜 촉매 이용에 따라 탄소침적 현상이 발생하거나 시스템 구축비용이 증대되는 것을 방지하며, 탄화수소체가 개질반응되는 노즐부의 내부에 확장공간부를 마련하거나 스팀플라즈마의 열을 이용하여 탄화수소체를 예열시킴으로써 탄화수소체의 개질반응 효율을 극대화한 스팀플라즈마를 이용한 탄화수소체 개질시스템을 제공하는 것에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a reforming catalyst for reforming a hydrocarbon body by using steam plasma to prevent carbon deposition phenomenon or increase in system construction cost, The present invention provides a hydrocarbon body reforming system using steam plasma which maximizes the reforming reaction efficiency of a hydrocarbon body by providing an enlarged space portion in a nozzle portion in which a hydrocarbon body is reformed or preheating a hydrocarbon body using heat of a steam plasma.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄화수소체 개질시스템은, 스팀플라즈마와 탄화수소체를 개질반응시켜 합성가스를 생성하는 탄화수소체 개질시스템에 있어서, 스팀을 생성하여 공급하는 스팀제너레이터(310); 탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급부(320); 상기 스팀제너레이터(310) 및 탄화수소체 공급부(320)로부터 스팀과 탄화수소체를 공급받으며, 전자파를 이용하여 내부에서 스팀플라즈마(P)를 생성하면서 개질반응을 통한 합성가스를 생성하는 플라즈마개질기(100,200); 및 상기 플라즈마개질기(100,200)의 가스배출단에 위치하여 생성된 합성가스에 포함된 수분을 정제하는 열교환기(330);를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hydrocarbon reforming system for reforming a steam plasma and a hydrocarbon material to produce a synthesis gas, comprising: a steam generator for generating and supplying steam; A hydrocarbon-based supply unit 320 for supplying a hydrocarbon-based product; Plasma reformers 100 and 200 that receive steam and hydrocarbon bodies from the steam generator 310 and the hydrocarbon body feeder 320 and generate synthesis gas through a reforming reaction while generating steam plasma P using electromagnetic waves, ; And a heat exchanger (330) for purifying moisture contained in the syngas generated by the gas reformer (100, 200).

여기서, 상기 플라즈마개질기(100)는, 기설정된 주파수의 전자파를 발진하는 전자파공급부(110)와, 상기 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 방전관(120)과, 상기 방전관(120)의 둘레에 장착되며, 상기 방전관(120)의 내부로 스팀을 주입하기 위한 스팀주입부(131)와 탄화수소체를 주입하기 위한 제1탄화수소체 주입부(132)가 각각 마련된 지지체(130) 및, 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 내부가 상기 방전관(120)과 연통되도록 상기 지지체(130)의 상부 위치에 배치되고, 내부에는 점차적으로 내경이 확장되는 형태의 확장공간부(141)가 마련되며, 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하는 제2탄화수소체 주입부(142)가 마련된 노즐부(140)를 포함할 수 있다.The plasma reformer 100 includes an electromagnetic wave supply unit 110 for generating an electromagnetic wave having a predetermined frequency, a discharge tube 120 for generating a steam plasma P from the electromagnetic wave, steam, and hydrocarbon substances, A support body 130 provided around the discharge tube 120 and provided with a steam injector 131 for injecting steam into the discharge tube 120 and a first hydrocarbon injector 132 for injecting a hydrocarbon body, And an enlarged space portion 141 which is formed at an upper position of the support body 130 so as to communicate with the discharge tube 120 and has an inner diameter gradually expanded inside thereof, And a nozzle unit 140 having a second hydrocarbon injecting unit 142 injecting a hydrocarbon material for reforming reaction with the steam plasma P into the expansion space 141 can do.

또한, 상기 노즐부(140)는 벽체 내부에 둘레를 따라 연장된 고리 형상의 와류챔버(143)가 마련되고, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 상기 와류챔버(143)의 일측과 연통되어 챔버 내부에 탄화수소체를 주입하며, 상기 와류챔버(143)의 타측에는 내부를 선회하는 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하기 위한 복수 개의 주입구(144)가 일정간격 이격되어 형성될 수 있다.The nozzle unit 140 is provided with an annular vortex chamber 143 extending along the circumference of the wall and the second hydrocarbon injection unit 142 is connected to one side of the vortex chamber 143 A plurality of injection openings 144 for injecting the hydrocarbon bodies pivoting inward into the expansion space 141 are spaced apart from each other by a predetermined distance at the other side of the vortex chamber 143 .

또한, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 상기 노즐부(140)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성되어 상기 탄화수소체가 상기 와류챔버(143)의 내부를 따라 선회하도록 주입하며, 상기 주입구(144)는, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)와 동일한 경사방향으로 경사지게 형성되어 주입되는 탄화수소체가 상기 확장공간부(141)의 내부를 따라 선회하면서 주입되도록 구비될 수 있다.The second hydrocarbon injecting unit 142 is inclined at a predetermined angle with respect to the wall surface of the nozzle unit 140 so that the hydrocarbon injected into the swirl chamber 143 rotates along the inside of the swirl chamber 143, The second hydrocarbon body injecting part 142 may be formed so as to be inclined in the same direction as the second hydrocarbon body injecting part 142 so that the injected hydrocarbon body is injected while being swirled along the inside of the extended hollow part 141.

또한, 상기 플라즈마개질기(200)는, 기설정된 주파수의 전자파를 발진하는 전자파공급부(210)와, 상기 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 방전관(220)과, 상기 방전관(220)의 둘레에 장착되며, 상기 방전관(220)의 내부로 스팀을 주입하기 위한 스팀주입부(231)와 탄화수소체를 주입하기 위한 제1탄화수소체 주입부(232)가 마련된 지지체(230) 및. 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 지지체(230)의 상부 위치에 배치되고 상부 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 내부로 주입하기 위한 제2탄화수소체 주입부(242)가 마련된 외관부(241)와, 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 방전관(220)과 연통되도록 상기 외관부(241)의 내부에 직립배치되는 내관부(243) 및, 상기 외관부(241)의 내경과 내관부(243)의 외경 차에 의해 외관부(241)와 내관부(243) 사이에 형성되며 상단은 상기 제2탄화수소체 주입부(242)와 연통되고 하단에는 상기 내관부(243)의 내부와 연통되는 주입구(245)가 형성된 예열관로(244)를 포함하는 노즐부(240)를 포함할 수 있다.The plasma reformer 200 includes an electromagnetic wave supply unit 210 for generating an electromagnetic wave having a predetermined frequency, a discharge tube 220 for generating a steam plasma P from the electromagnetic wave, steam, and hydrocarbon substances, A support 230 provided around the discharge tube 220 and equipped with a steam injector 231 for injecting steam into the discharge tube 220 and a first hydrocarbon injector 232 for injecting the hydrocarbon injected into the discharge tube 220, . And a second hydrocarbon body injecting unit for injecting a hydrocarbon body for reforming reaction with the steam plasma P is disposed at an upper position on the upper side of the support body 230, An inner tube portion 243 formed in a vertically opened tubular shape so as to be vertically disposed inside the outer tube portion 241 so as to communicate with the discharge tube 220, (241) and the inner tube portion (243) by an inner diameter of the inner tube portion (241) and an outer diameter of the inner tube portion (243), and an upper end is communicated with the second hydrocarbon injecting portion (242) And a nozzle section 240 including a preheating conduit 244 formed with an injection port 245 communicating with the inside of the tube section 243.

한편, 상기 내관부(243)는, 열전도 재질로 이루어져 상기 스팀플라즈마(P)에 의해 가열되면서 상기 예열관로(244)를 통과하는 탄화수소체를 일정온도로 예열시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
Wherein the inner tube portion (243) is made of a thermally conductive material and is heated by the steam plasma (P) to preheat the hydrocarbon body passing through the preheating conduit (244) to a predetermined temperature.

본 발명에 따른 스팀플라즈마를 이용한 탄화수소체 개질시스템에 의하면,According to the hydrocarbon reforming system using steam plasma according to the present invention,

첫째, 스팀플라즈마(P)를 이용하여 탄화수소체를 개질반응시킴으로써 종래의 촉매를 이용한 습식 개질반응 방식과 비교하여 탄소침적 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 귀금속 재질의 촉매나 별도의 환원공정이 불필요하기 때문에 시스템 구축비용을 절감할 수 있다.First, the hydrocarbon reforming reaction using the steam plasma (P) does not cause the carbon deposition phenomenon as compared with the wet reforming reaction method using the conventional catalyst, and the catalyst of the noble metal material or the separate reduction process is not necessary Therefore, the system construction cost can be reduced.

둘째, 스팀플라즈마(P)가 생성되는 방전관(120)의 상부 위치에 배치된 노즐부(140)의 내부에는 점차적으로 내경이 확장되는 형태의 확장공간부(141)가 마련되고, 상기 확장공간부(141)의 내부로 탄화수소체를 주입함으로써 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체 간의 반응면적을 상대적으로 증가시킬 수 있으며 스팀플라즈마(P)의 화염을 더욱 길게 형성하여 개질반응을 향상시킬 수 있다.Second, the nozzle unit 140 disposed at an upper position of the discharge tube 120 in which the steam plasma P is generated is provided with an extended space portion 141 having an inner diameter gradually expanded. The reaction area between the steam plasma P and the hydrocarbon body can be relatively increased by injecting the hydrocarbon material into the inside of the steam reformer 141 and the reforming reaction can be improved by forming the flame of the steam plasma P longer.

셋째, 상기 노즐부(140)의 벽체 내부에는 둘레를 따라 연장된 고리 형상으로 형성되어 내부로 탄화수소체가 주입되는 와류챔버(143)가 마련되고, 상기 와류챔버(143)에는 주입되어 내부를 선회하는 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하기 위한 복수 개의 주입구(144)가 일정간격 이격되어 형성됨으로써, 상기 확장공간부(141)의 내부에 생성되는 스팀플라즈마(P)의 둘레를 따라 균일하게 탄화수소체를 공급하여 개질반응을 더욱 향상시킬 수 있다.Third, in the wall of the nozzle unit 140, a vortex chamber 143 is formed which is formed in a ring shape extending along the circumference and into which the hydrocarbon material is injected. The vortex chamber 143 is injected into the vortex chamber 143, A plurality of injection openings 144 for injecting the hydrocarbon bodies into the expansion space 141 are formed at a predetermined interval so that the periphery of the steam plasma P generated in the expansion space 141 The reforming reaction can be further improved by uniformly supplying the hydrocarbon bodies.

넷째, 상기 와류챔버(143)에 탄화수소체를 공급하는 제2탄화수소체 주입부(142)는 상기 노즐부(140)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성되어 탄화수소체가 와류챔버(143)의 내부를 따라 선회하도록 주입하며, 상기 주입구(144)는 제2탄화수소체 주입부(142)와 동일한 경사방향으로 경사지게 형성되어 주입되는 탄화수소체가 확장공간부(141)의 내부를 따라 선회하면서 주입되도록 구비됨으로써, 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체를 균일하게 혼합할 수 있으며 고활성 라디칼을 발생시켜 개질반응 효율 및 화학적 반응 속도를 증대시킬 수 있다.Fourth, the second hydrocarbon injecting unit 142 for supplying the hydrocarbon bodies to the vortex chamber 143 is inclined at a predetermined angle with respect to the wall surface of the nozzle unit 140 so that the hydrocarbon bodies are injected into the vortex chamber 143 And the injection port 144 is inclined in the same direction as the second hydrocarbon injecting part 142 so that the injected hydrocarbon body is injected while being swirled along the inside of the expansion space part 141 , It is possible to uniformly mix the steam plasma (P) and the hydrocarbon body and generate a highly active radical, thereby increasing the reforming reaction efficiency and the chemical reaction rate.

다섯째, 스팀플라즈마(P)가 생성되는 방전관(220)의 상부 위치에 배치된 노즐부(240)는 상하로 개구되어 관형상으로 형성된 외관부(241)와 내관부(243)가 동심축선 상에 배치되고, 상기 외관부(241)와 내관부(243) 사이에는 스팀플라즈마(P)의 열을 이용하여 주입되는 탄화수소체를 일정온도로 예열시키는 예열관로(244)가 형성됨으로써 개질반응에 필요한 열량을 확보한 상태로 탄화수소체를 스팀플라즈마(P)와 혼합시킬 수 있으므로 스팀플라즈마(P)의 안정성을 확보할 수 있으며 이로 인해 개질반응 효율을 극대화할 수 있다.
Fifthly, the nozzle unit 240 disposed at the upper position of the discharge tube 220 in which the steam plasma P is generated has an outer tube unit 241 and a tube tube unit 243, And a preheating conduit 244 is formed between the outer tube portion 241 and the inner tube portion 243 to preheat the hydrocarbon body injected using the heat of the steam plasma P to a predetermined temperature. It is possible to mix the hydrocarbon material with the steam plasma P so that the stability of the steam plasma P can be ensured and the efficiency of the reforming reaction can be maximized.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화수소체 개질시스템의 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자파공급부의 구성을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 플라즈마개질기의 구성을 나타낸 측단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 플라즈마개질기의 구성을 나타낸 측단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a hydrocarbon reforming system according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of an electromagnetic wave supply unit according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a side cross-sectional view showing a configuration of a plasma reformer according to a first preferred embodiment of the present invention,
4 is a side cross-sectional view showing a configuration of a plasma reformer according to a second preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스팀플라즈마를 이용한 탄화수소체 개질시스템은, 스팀플라즈마(P)를 이용하여 탄화수소체를 개질반응시켜 촉매 이용에 따라 탄소침적 현상이 발생하거나 시스템 구축비용이 증대되는 것을 방지하며, 탄화수소체가 개질반응되는 노즐부(140,240)의 내부에 확장공간부(141)를 마련하거나 스팀플라즈마(P)의 고열을 이용하여 탄화수소체를 예열시킴으로써 탄화수소체의 개질반응 효율을 극대화한 탄화수소체 개질시스템으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 스팀을 생성하여 공급하는 스팀제너레이터(310)와, 탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급부(320)와, 상기 스팀제너레이터(310) 및 탄화수소체 공급부(320)로부터 스팀과 탄화수소체를 공급받으며 전자파를 이용하여 내부에서 스팀플라즈마(P)를 생성하면서 개질반응을 통한 합성가스를 생성하는 플라즈마개질기(100,200) 및, 상기 플라즈마개질기(100,200)의 가스배출단에 위치하여 생성된 합성가스에 포함된 수분을 정제하는 열교환기(330)를 포함하여 구비된다.The hydrocarbon reforming system using the steam plasma according to the preferred embodiment of the present invention prevents the carbon deposition phenomenon or the system construction cost from increasing due to the reforming reaction of the hydrocarbon by using the steam plasma (P) A hydrocarbon substance which maximizes the reforming reaction efficiency of the hydrocarbon substance by providing the extended space portion 141 in the nozzle units 140 and 240 where the hydrocarbon substance is reformed or preheating the hydrocarbon substance using the high temperature of the steam plasma P, The reforming system includes a steam generator 310 for generating and supplying steam as shown in FIG. 1, a hydrocarbon body supplier 320 for supplying a hydrocarbon body, a steam generator 310 and a hydrocarbon body supplier 320, (P) is generated from the inside of the reactor by using the electromagnetic wave and the reforming reaction is performed through the steam plasma It is provided, including the heat exchanger 330 for purifying the water contained in the synthesis gas produced by the reformer is located in the plasma (100,200) and the gas discharge end of the plasma reformer (100,200) for generating a synthesis gas.

여기서, 상기 스팀제너레이터(310)와 플라즈마개질기(100,200) 사이의 스팀 공급라인 또는 탄화수소체 공급부(320)와 플라즈마개질기(100,200) 사이의 탄화수소체 공급라인에는 플라즈마개질기(100,200)로 공급되는 스팀 또는 탄화수소체의 유량을 정교하게 제어하여 공급하기 위한 유량공급장치(311,321)가 배치되는 것이 바람직하다.The hydrocarbon supply line between the steam generator 310 and the plasma reformers 100 and 200 and between the hydrocarbon feeder 320 and the plasma reformers 100 and 200 is supplied with steam or hydrocarbons supplied to the plasma reformers 100 and 200, It is preferable that the flow rate supply devices 311 and 321 for precisely controlling and supplying the flow rate of the sieve are disposed.

또한, 상기 유량공급장치(311,321)는 기설정된 설정치나 제어신호에 따라 자동적으로 개폐되면서 유량을 조절하는 전자식 자동밸브 방식으로 구축될 수 있으며, 이 밖에 관리자의 조작에 의해 개폐되는 정도가 제어되면서 유량조절되는 수동밸브 방식으로 구축될 수 있다.In addition, the flow rate supply devices 311 and 321 can be constructed by an electronic automatic valve system that automatically opens and closes in accordance with a predetermined set value or a control signal and controls the flow rate. In addition, Can be constructed in a controlled manual valve manner.

더불어, 도시된 바와 같이 유량공급장치(311)와 플라즈마개질기(100,200) 사이의 스팀 공급라인 상에는 스팀제너레이터(310)로부터 공급되는 스팀의 공급압력을 표시하는 스팀압계기판(312)이 구비되어 과잉된 압력의 스팀이 공급되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In addition, as shown in the figure, a steam pressure gauge board 312 is provided on the steam supply line between the flow rate supplying device 311 and the plasma reformers 100 and 200 to indicate a supply pressure of steam supplied from the steam generator 310, It is possible to prevent the supply of steam at a pressure in advance.

따라서, 상기 스팀제너레이터(310)와 탄화수소체 공급부(320)로부터 공급되는 스팀 및 탄화수소체는 각 유량공급장치(311,321)에 의해 공급되는 유량이 조절된 상태로 플라즈마개질기(100,200)에 주입되며, 플라즈마개질기(100,200) 내에서 생성되는 스팀플라즈마(P)에 의해 개질반응하면서 수소나 일산화탄소 등의 합성가스를 생성할 수 있다.The steam and hydrocarbon supplied from the steam generator 310 and the hydrocarbon feeder 320 are injected into the plasma reformers 100 and 200 while the flow rates supplied by the respective flow rate feeders 311 and 321 are adjusted. A synthesis gas such as hydrogen or carbon monoxide can be produced while performing a reforming reaction with the steam plasma P generated in the reformers 100 and 200.

여기서, 상기 합성가스는 주입되는 탄화수소체의 재료에 따라 상기 수소나 일산화탄소 이외에 다른 기체성분으로 생성될 수 있다.Here, the synthesis gas may be generated as gas components other than hydrogen or carbon monoxide depending on the material of the hydrocarbon material to be injected.

또한, 플라즈마개질기(100,200)를 통해 생성되어 배출되는 합성가스는 열교환기(330)를 거치면서 개질반응에서 함유된 수분이 정제되며 정제된 수분은 열교환기(330)의 일측에 배치된 응축수버퍼(340)로 배출됨으로써 건조한 상태의 합성가스만 생산할 수 있다.The syngas generated and discharged through the plasma reformers 100 and 200 is purified through the heat exchanger 330 while the moisture contained in the reforming reaction is purified. The purified water is supplied to the condenser buffer (not shown) disposed at one side of the heat exchanger 330 340), so that only the dry synthesis gas can be produced.

이와 같이, 스팀플라즈마(P)를 이용하여 탄화수소체를 개질반응시킴으로써 종래의 촉매를 이용한 습식 개질반응 방식과 비교하여 탄소침적 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 귀금속 재질의 촉매나 별도의 환원공정이 불필요하기 때문에 시스템 구축비용을 절감할 수 있다.As described above, the hydrocarbon reforming reaction using the steam plasma (P) does not cause the carbon deposition phenomenon as compared with the wet reforming reaction system using the conventional catalyst, and does not require a noble metal catalyst or a separate reduction process The system construction cost can be reduced.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 스팀플라즈마(P)를 생성하여 탄화수소체를 개질반응시키는 플라즈마개질기(100,200)에 대하여 개질반응을 증대시키기 위한 구조에 따라 실시예를 구분하여 기능 및 특징을 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to FIG. 2 to FIG. 4, description will be given of functions and characteristics of the plasma reformers 100 and 200 according to the structure for enhancing the reforming reaction of the plasma reformers 100 and 200 that generate steam plasma P to reform the hydrocarbon bodies. .

먼저, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 플라즈마개질기(100)는 탄화수소체가 주입되어 개질반응하는 공간을 확장시켜 개질효율을 증대시킨 플라즈마개질기(100)로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전자파공급부(110), 방전관(120), 지지체(130) 및 노즐부(140)를 포함하여 구비된다.First, a plasma reformer 100 according to a first preferred embodiment of the present invention is a plasma reformer 100 that expands a space where a hydrocarbon material is injected to carry out a reforming reaction to increase the reforming efficiency. As shown in FIGS. 2 and 3 An electromagnetic wave supplying unit 110, a discharge tube 120, a supporting body 130, and a nozzle unit 140.

먼저, 전자파공급부(110)는, 상기 플라즈마개질기(100)에서 스팀플라즈마(P)를 생성하는데 필요한 전자파를 공급하며, 이를 위해 전원부(111), 전자파발진기(112), 순환기(113), 토너(114) 및 도파관(115)을 포함하여 구비된다.First, the electromagnetic wave supplier 110 supplies the electromagnetic waves required to generate the steam plasma P in the plasma reformer 100. The electromagnetic wave supplier 110 supplies the electromagnetic waves required to generate the steam plasma P to the plasma reformer 100. The electric power supplier 111, the electromagnetic wave oscillator 112, the circulator 113, 114, and a waveguide 115. [

상기 전원부(111)는 외부로부터 구동전력을 인가받아 전자파공급부(110)의 구동에 필요한 전력을 공급하며, 상기 전자파발진기(112)는 전원부(111)와 연결되며 전원부(111)로부터 전력을 공급받아 전자파를 발진한다.The power supply unit 111 receives drive power from the outside and supplies power required for driving the electromagnetic wave supply unit 110. The electromagnetic wave oscillator 112 is connected to the power supply unit 111 and receives power from the power supply unit 111 The electromagnetic wave is oscillated.

여기서, 본 실시예에서는 상용주파수의 전자파발진기(마그네트론)를 이용한다. 예를 들어 2.45GHz의 주파수를 갖는 전자파발진기, 또는 902 내지 928MHz((915MHz 마그네트론) 또는 886 내지 896MHz(896MHz 마그네트론)의 주파수 범위를 갖는 전자파를 발진하는 전자파발진기를 사용할 수 있다.Here, in this embodiment, a microwave oscillator (magnetron) having a commercial frequency is used. For example, an electromagnetic wave oscillator having a frequency of 2.45 GHz or an electromagnetic wave oscillator capable of oscillating electromagnetic waves having a frequency range of 902 to 928 MHz ((915 MHz magnetron) or 886 to 896 MHz (896 MHz magnetron) can be used.

상기 순환기(113)는 상기 전자파발진기(112)와 연결되어 전자파발진기(112)에서 발진된 전자파를 출력함과 동시에 임피던스 부정합으로 반사되는 전자파 에너지를 소멸시켜 전자파발진기(113)를 보호한다.The circulator 113 is connected to the electromagnetic wave oscillator 112 to output an electromagnetic wave oscillated by the electromagnetic wave oscillator 112 and to protect the electromagnetic wave oscillator 113 by extinguishing the electromagnetic wave energy reflected by the impedance mismatch.

상기 튜너(114)는 순환기(113)와 연결되어 순환기(113)로부터 출력된 전자파의 입사파와 반사파의 세기를 조절하여 임피던스 정합을 유도함으로써 상기 전자파로 유도된 전기장이 방전관(120) 내에서 최대가 되도록 하며, 상기 도파관(115)은 상기 튜너(114)와 방전관(120) 사이에 연결되어 튜너(114)로부터 입력되는 전자파를 방전관(120)으로 전송하는 기능을 수행한다.The tuner 114 is connected to the circulator 113 and adjusts the intensity of the incident wave and the reflected wave of the electromagnetic wave outputted from the circulator 113 to induce impedance matching so that the electric field induced by the electromagnetic wave is maximized within the discharge tube 120 And the waveguide 115 is connected between the tuner 114 and the discharge tube 120 to transmit the electromagnetic wave inputted from the tuner 114 to the discharge tube 120.

상기 방전관(120)은, 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 수단으로서, 일측 둘레에는 상기 도파관(115)이 연결되어 전자파공급부(110)으로부터 발진된 전자파를 전달받으며, 후술되는 제1탄화수소체 주입부(132)로부터 주입되는 탄화수소체를 연료원으로 하여 함께 주입된 스팀을 이용하여 내부에서 스팀플라즈마(P)를 생성한다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 방전관(120)의 하부 위치에는 상기 탄화수소체를 발화시키기 위한 점화기가 마련된다.The discharge tube 120 is a means for generating a steam plasma P from electromagnetic waves, steam, and hydrocarbon substances. The wave tube 115 is connected to one side of the discharge tube 120 to receive electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave supply unit 110, The steam is injected from the first hydrocarbon injecting unit 132 as a fuel source, and steam plasma P is generated from the injected steam. Although not shown in the drawing, an igniter is provided at a lower portion of the discharge tube 120 to ignite the hydrocarbon body.

또한, 상기 연료원이 되는 탄화수소체로는 기체 또는 액체 상태의 탄화수소 연료를 이용할 수 있으며, 이러한 탄화수소 연료의 재료로는 기체상태의 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 등이 이용될 수 있고 액체상태의 가솔린, 경유, 등유, 벙커C유 및 정제된 폐유 등이 이용될 수 있다.As a hydrocarbon material to be used as the fuel source, a gaseous or liquid hydrocarbon fuel may be used. As the material of the hydrocarbon fuel, gaseous methane, ethane, propane, butane, etc. may be used. Light oil, kerosene, Bunker C oil, refined waste oil, and the like may be used.

상기 지지체(130)는, 방전관(120)이 장착될 수 있도록 지지함과 동시에 상기 방전관(120)의 내부로 스팀 및 연료원이 되는 탄화수소체를 공급하는 지지구조물로서, 상기 방전관(120)의 둘레에 장착되고 둘레 일측에는 방전관(120)의 내부로 스팀을 주입하기 위한 스팀주입부(131)가 마련되며 하부에는 스팀플라즈마(P)를 생성하는데 필요한 연료원이 되는 탄화수소체를 주입하기 위한 제1탄화수소체 주입부(132)가 마련된다.The support 130 supports the discharge tube 120 so that the discharge tube 120 can be mounted on the support tube 130 and the hydrocarbon body that serves as a source of steam and fuel is supplied into the discharge tube 120. The periphery of the discharge tube 120 A steam injector 131 for injecting steam into the discharge tube 120 is provided at one side of the discharge tube 120 and a first injector 131 for injecting a hydrocarbon material that is a fuel source required to generate the steam plasma P And a hydrocarbon body injecting section 132 is provided.

여기서, 상기 제1탄화수소체 주입부(132)는 도면에서와 같이 스팀플라즈마(P)가 생성되는 방향 즉, 합성가스가 배출되는 방향으로 상향 경사진 각도로 개구되어 형성됨으로써 보다 안정적으로 스팀을 주입할 수 있으며, 도시되지 않았으나 상기 제1탄화수소체 주입부(132)는 지지체(130)의 둘레를 따라 복수 개가 일정간격 이격되어 형성되되 지지체(130)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성되어 주입되는 탄화수소체가 지지체(130)의 내부를 따라 선회하도록 공급할 수 있다. 이로 인해 점화된 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체가 균일하게 혼합되도록 할 수 있으며 동시에 고온의 스팀플라즈마(P)의 화염으로부터 지지체(130) 및 방전관(120) 내벽을 보호할수 있다.As shown in the figure, the first hydrocarbon injecting unit 132 is formed at an angle inclined upwards in a direction in which the steam plasma P is generated, that is, in a direction in which the synthesis gas is discharged, Although not shown, a plurality of first hydrocarbon body injecting parts 132 are formed at predetermined intervals along the periphery of the supporting body 130 and are inclined at an angle to the wall surface of the supporting body 130, So as to pivot along the inside of the support body 130. This makes it possible to uniformly mix the ignited steam plasma P and the hydrocarbon body and to protect the support 130 and the inner wall of the discharge tube 120 from the flame of the high temperature steam plasma P. [

상기 노즐부(140)는, 방전관(120)에 의해 생성된 스팀플라즈마(P)에 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 공급하며 생성된 합성가스를 배출구(145)를 통해 배출하는 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 내부가 상기 방전관(120)과 연통되도록 상기 지지체(130)의 상부에 배치되고, 내부에는 점차적으로 내경이 확장되는 형태의 확장공간부(141)가 마련되며, 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 내부로 주입하는 제2탄화수소체 주입부(142)가 각각 마련된다.The nozzle unit 140 supplies the hydrocarbon gas for reforming reaction to the steam plasma P generated by the discharge tube 120 and discharges the generated synthesis gas through the discharge port 145, As shown in the figure, the support member 130 is formed in a vertically open tubular shape and is disposed on the support 130 so that the inner portion thereof communicates with the discharge tube 120. The expanded space portion 141 has an inner diameter gradually expanded. And a second hydrocarbon injecting unit 142 injecting a hydrocarbon material into the steam plasma P for reforming reaction is provided at a peripheral side thereof.

이와 같이, 스팀플라즈마(P)가 생성되는 방전관(120)의 상부 위치에 배치된 노즐부(140)의 내부에는 점차적으로 내경이 확장되는 형태의 확장공간부(141)가 마련되고, 상기 확장공간부(141)의 내부로 탄화수소체를 주입함으로써 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체 간의 반응면적을 상대적으로 증가시킬 수 있으며 스팀플라즈마(P)의 화염을 더욱 길게 형성하여 개질반응을 향상시킬 수 있다.The nozzle unit 140 disposed at the upper position of the discharge tube 120 in which the steam plasma P is generated is provided with an extended space portion 141 having an inner diameter gradually expanded. The reaction area between the steam plasma P and the hydrocarbon substance can be relatively increased by injecting the hydrocarbon substance into the interior of the reaction zone 141 and the reforming reaction can be improved by forming the flame of the steam plasma P longer.

여기서, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)를 통해 주입되는 탄화수소체는 상술한 제1탄화수소체 주입부(132)를 통해 주입되는 탄화수소체와 같이 기체상태의 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 등이 이용될 수 있고 액체상태의 가솔린, 경유, 등유, 벙커C유 및 정제된 폐유 등이 이용될 수 있다.Here, the hydrocarbon material injected through the second hydrocarbon injecting unit 142 may be a gaseous hydrocarbon such as methane, ethane, propane, butane or the like, which is injected through the first hydrocarbon injecting unit 132 Gasoline, diesel, kerosene, bunker C oil and refined waste oil which can be used and are in a liquid state can be used.

또한, 도면에서와 같이 확장공간부(141)의 상부는 확장된 내경이 점차적으로 축소되는 형태로 형성되어 배출구(145)를 통해 배출되는 합성가스의 배출압력이 증대되도록 구비되는 것이 바람직하다.Also, as shown in the drawing, the upper portion of the extended space portion 141 may be formed so that the expanded inner diameter gradually decreases to increase the discharge pressure of the syngas discharged through the discharge port 145.

더불어, 노즐부(140)는 벽체 내부에 둘레를 따라 연장된 고리 형상의 와류챔버(143)가 마련되고, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 와류챔버(143)의 일측과 연통되어 챔버 내부에 탄화수소체를 주입하며, 상기 와류챔버(143)의 타측에는 내부를 선회하는 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하기 위한 복수 개의 주입구(144)가 일정간격 이격되어 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해 상기 확장공간부(141)의 내부에 생성되는 스팀플라즈마(P)의 둘레를 따라 균일하게 탄화수소체를 공급하여 개질반응을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, the nozzle unit 140 is provided with an annular vortex chamber 143 extending along the circumference of the wall, and the second hydrocarbon injection unit 142 is communicated with one side of the vortex chamber 143, A plurality of injection openings 144 for injecting the hydrocarbon bodies pivoting inward into the expansion space 141 are formed at a predetermined distance from the other side of the vortex chamber 143 . With this configuration, the reforming reaction can be further improved by uniformly supplying the hydrocarbon material along the periphery of the steam plasma P generated in the expansion space portion 141.

그리고, 도 3의 확대도에 도시된 바와 같이 상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 노즐부(140)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성되어 화살표의 방향과 같이 탄화수소체가 와류챔버(143)의 내부를 따라 선회하도록 주입하며, 상기 주입구(144)는 제2탄화수소체 주입부(142)와 동일한 경사방향으로 경사지게 형성되어 탄화수소체가 확장공간부(141)의 내부를 따라 선회하면서 주입되도록 구비되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체를 균일하게 혼합할 수 있으며 고활성 라디칼을 발생시켜 개질반응 효율 및 화학적 반응 속도를 증대시킬 수 있다.
3, the second hydrocarbon injecting unit 142 is inclined at a predetermined angle with respect to the wall surface of the nozzle unit 140 so that the hydrocarbon body is injected into the vortex chamber 143 The injection port 144 is inclined in the same direction as the second hydrocarbon injecting part 142 so that the hydrocarbon injected into the expansion space 141 is injected along the inside of the extension space 141 . Accordingly, the steam plasma (P) and the hydrocarbon body can be uniformly mixed, and highly active radicals can be generated to increase the reforming reaction efficiency and the chemical reaction rate.

다음으로는, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 플라즈마개질기(200)의 구성 및 기능을 설명하기로 한다.Next, the configuration and function of the plasma reactor 200 according to the second preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 플라즈마개질기(200)는, 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 예열시켜 스팀플라즈마(P)에 주입함으로써 개질효율을 증대시킨 플라즈마개질기(100)로서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 전자파공급부(210), 방전관(220), 지지체(230) 및 노즐부(240)를 포함하여 구비된다.The plasma reformer 200 according to the second preferred embodiment of the present invention is a plasma reformer 100 in which a reforming efficiency is increased by preheating a hydrocarbon material for reforming reaction and injecting the reformed gas into a steam plasma P, 4, an electromagnetic wave supply unit 210, a discharge tube 220, a support 230, and a nozzle unit 240 are provided.

먼저, 상기 전자파공급부(210)는 상기 플라즈마개질기(200)에서 스팀플라즈마(P)를 생성하는데 필요한 전자파를 공급하는 수단으로서, 전원부(211), 전자파발진기(212), 순환기(213), 토너(214) 및 도파관(215)을 포함하여 구비된다.The electromagnetic wave supplying unit 210 supplies the electromagnetic waves required to generate the steam plasma P in the plasma reformer 200 and includes a power source unit 211, an electromagnetic wave oscillator 212, a circulator 213, a toner 214, and a waveguide 215. [

상기 방전관(220)은 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 수단이며, 상기 지지체(230)는 방전관(220)이 장착될 수 있도록 지지함과 동시에 상기 방전관(220)의 내부로 스팀 및 연료원이 되는 탄화수소체를 공급하는 지지구조물이다.The discharge tube 220 is a means for generating a steam plasma P from electromagnetic waves, steam and hydrocarbon bodies. The support body 230 supports the discharge tube 220 so that the discharge tube 220 can be mounted thereon, Which is a support structure for supplying steam and a hydrocarbon body as a fuel source.

여기서, 상기 전자파공급부(210), 방전관(220) 및 지지체(230)는 상술한 제1실시예에서의 전자파공급부(110), 방전관(120) 및 지지체(130)와 비교하여 동일한 기능을 수행하며 구비되는 구성 역시 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The electromagnetic wave supplying unit 210, the discharge tube 220 and the supporting body 230 perform the same function as the electromagnetic wave supplying unit 110, the discharge tube 120 and the supporting body 130 in the first embodiment Since the constitution is also the same, a duplicate description will be omitted.

상기 노즐부(240)는, 방전관(220)에 의해 생성된 스팀플라즈마(P)에 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 공급하며 생성된 합성가스를 배출구(247)로 배출하는 수단으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 외관부(241), 내관부(243) 및 예열관로(244)를 포함하여 구비된다.The nozzle unit 240 supplies the hydrocarbon gas for reforming reaction to the steam plasma P generated by the discharge tube 220 and discharges the generated synthesis gas to the discharge port 247, And includes an outer tube portion 241, an inner tube portion 243, and a preheating tube 244 as shown.

여기서, 상기 외관부(241)는 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 지지체(230)의 상부에 배치되고 상부 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 내부로 주입하기 위한 제2탄화수소체 주입부(242)가 마련된다.The outer tube portion 241 is formed in a vertically opened tubular shape and is disposed on the upper portion of the supporter 230. A hydrocarbon substance for reforming reaction with the steam plasma P is injected into the upper portion of the outer tube portion 241, The second hydrocarbon body injecting section 242 is provided.

상기 내관부(243)는 외관부(241)와 마찬가지로 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 방전관(220)과 연통되도록 상기 외관부(241)의 내부에 직립배치되며, 열전도 재질로 이루어져 스팀플라즈마(P)에 의해 가열되면서 상기 예열관로(244)를 통과하는 탄화수소체를 일정온도로 예열할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.The inner tube portion 243 is formed in the shape of a tube that opens upward and downward like the outer tube portion 241 and is disposed upright inside the outer tube portion 241 so as to communicate with the discharge tube 220. The inner tube portion 243 is made of a heat conductive material, It is preferable to preheat the hydrocarbon body passing through the preheating conduit 244 to a predetermined temperature while being heated by the preheating conduit P.

상기 예열관로(244)는 외관부(241)의 내경과 내관부(243)의 외경 차에 의해 외관부(241)와 내관부(243) 사이에 형성되며 상단은 상기 제2탄화수소체 주입부(242)와 연통되고 하단에는 상기 내관부(243)의 내부와 연통되는 주입구(245)가 형성된다.The preheating conduit 244 is formed between the outer tube portion 241 and the inner tube portion 243 by an inner diameter of the outer tube portion 241 and a difference in outer diameter of the inner tube portion 243, And an injection port 245 communicating with the inside of the inner tube portion 243 is formed at a lower end thereof.

따라서, 외관부(241)의 상단에 배치된 제2탄화수소체 주입부(142)로부터 예열관로(244)의 내부로 주입된 탄화수소체는 스팀플라즈마(P)의 생성방향 즉, 합성가스의 배출방향과 반대방향으로 역류하면서 예열관로(244)의 내부를 유동하게 되며, 이 과정에서 스팀플라즈마(P)에 고열에 의해 가열된 내관부(243)와 접촉하여 열을 전달받아 가열되면서 소정의 온도로 가열된다.Therefore, the hydrocarbon material injected into the interior of the preheating conduit 244 from the second hydrocarbon injecting portion 142 disposed at the upper end of the outer tubular portion 241 flows in the direction of generating the steam plasma P, that is, The steam plasma P contacts the inner tube portion 243 heated by the high temperature to receive heat and is heated to a predetermined temperature And heated.

또한, 가열된 상태에서 상기 예열관로(244)의 하단에 배치된 주입구(245)를 통해 스팀플라즈마(P)를 향해 배출된다.And is discharged toward the steam plasma P through the inlet 245 disposed at the lower end of the preheating conduit 244 in a heated state.

이와 같이, 스팀플라즈마(P)가 생성되는 방전관(220)의 상부 위치에 배치된 노즐부(240)는 상하로 개구되어 관형상으로 형성된 외관부(241)와 내관부(243)가 동심축선 상에 배치되고, 상기 외관부(241)와 내관부(243) 사이에는 스팀플라즈마(P)의 열을 이용하여 주입되는 탄화수소체를 일정온도로 예열시키는 예열관로(244)가 형성됨으로써 개질반응에 필요한 열량을 확보한 상태로 탄화수소체를 스팀플라즈마(P)와 혼합시킬 수 있으므로 스팀플라즈마(P)의 안정성을 확보할 수 있으며 이로 인해 개질반응 효율을 극대화할 수 있다.The nozzle unit 240 disposed at the upper position of the discharge tube 220 in which the steam plasma P is generated has an outer tubular portion 241 and a tubular inner tubular portion 243, And a preheating conduit 244 is formed between the outer tube portion 241 and the inner tube portion 243 to preheat the hydrocarbon body injected using the heat of the steam plasma P to a predetermined temperature. Since the hydrocarbon material can be mixed with the steam plasma P in a state where the heat amount is secured, the stability of the steam plasma P can be ensured and the efficiency of the reforming reaction can be maximized.

더불어, 도시되지 않았으나 상기 예열관로(244)의 내부로 탄화수소체를 공급하는 제2탄화수소체 주입부(242)는 노즐부(240)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성된 탄화수소체가 예열관로(244)의 내부를 따라 선회도록 주입하며, 상기 주입구(245)는 제2탄화수소체 주입부(242)와 동일한 경사방향으로 경사지게 형성되어 주입되는 탄화수소체가 내관부(243)의 내부를 따라 선회하면서 주입되도록 구비됨으로써, 스팀플라즈마(P)와 탄화수소체를 균일하게 혼합할 수 있으며 고활성 라디칼을 발생시켜 개질반응 효율 및 화학적 반응속도를 증대시킬 수 있다.In addition, although not shown, the second hydrocarbon injection unit 242 for supplying the hydrocarbon material to the interior of the preheating duct 244 has a structure in which the hydrocarbon material formed at an angle to the wall surface of the nozzle unit 240 is preheated by the preheating duct 244 The injection port 245 is inclined in the same direction as that of the second hydrocarbon injecting part 242 so that the injected hydrocarbon body is injected while being rotated around the inside of the inner tube part 243 The steam plasma P and the hydrocarbon body can be uniformly mixed and highly active radicals can be generated to increase the reforming reaction efficiency and the chemical reaction rate.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

100,200...플라즈마개질기 110,210...전자파공급부
120,210...방전관 130,230...지지체
131,231...스팀주입부 132,232...제1탄화수소체 주입부
140,240...노즐부 142,242...제2탄화수소체 주입부
143...와류챔버 144,245...주입구
241...외관부 242...주입부
243...내관부 244...예열관로
P...스팀플라즈마
100, 200 ... Plasma reformer 110, 210 ... Electromagnetic wave supply unit
120, 210 ... discharge tube 130, 230 ... support
131, 231 ... Steam injecting part 132, 232 ... First hydrocarbon injecting part
140, 240 ... Nozzle parts 142, 242 ... Second hydrocarbon body injection part
143 ... vortex chamber 144, 245 ... inlet
241 ... exterior part 242 ... injection part
243 ... inner tube 244 ... preheated tube
P ... Steam plasma

Claims (6)

스팀플라즈마와 탄화수소체를 개질반응시켜 합성가스를 생성하는 탄화수소체 개질시스템에 있어서,
스팀을 생성하여 공급하는 스팀제너레이터(310);
탄화수소체를 공급하는 탄화수소체 공급부(320);
상기 스팀제너레이터(310) 및 탄화수소체 공급부(320)로부터 스팀과 탄화수소체를 공급받으며, 전자파를 이용하여 내부에서 스팀플라즈마(P)를 생성하면서 개질반응을 통한 합성가스를 생성하는 플라즈마개질기(100,200); 및
상기 플라즈마개질기(100,200)의 가스배출단에 위치하여 생성된 합성가스에 포함된 수분을 정제하는 열교환기(330);를 포함하는 탄화수소체 개질시스템.
A hydrocarbon reforming system for producing a synthesis gas by reforming a steam plasma and a hydrocarbon material,
A steam generator 310 for generating and supplying steam;
A hydrocarbon-based supply unit 320 for supplying a hydrocarbon-based product;
Plasma reformers 100 and 200 that receive steam and hydrocarbon bodies from the steam generator 310 and the hydrocarbon body feeder 320 and generate synthesis gas through a reforming reaction while generating steam plasma P using electromagnetic waves, ; And
And a heat exchanger (330) for purifying moisture contained in the produced syngas located at a gas discharge end of the plasma reformer (100, 200).
제 1항에 있어서,
상기 플라즈마개질기(100)는,
기설정된 주파수의 전자파를 발진하는 전자파공급부(110)와,
상기 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 방전관(120)과,
상기 방전관(120)의 둘레에 장착되며, 상기 방전관(120)의 내부로 스팀을 주입하기 위한 스팀주입부(131)와 탄화수소체를 주입하기 위한 제1탄화수소체 주입부(132)가 각각 마련된 지지체(130) 및,
상하로 개구된 관형상으로 형성되어 내부가 상기 방전관(120)과 연통되도록 상기 지지체(130)의 상부 위치에 배치되고, 내부에는 점차적으로 내경이 확장되는 형태의 확장공간부(141)가 마련되며, 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하는 제2탄화수소체 주입부(142)가 마련된 노즐부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
The method according to claim 1,
The plasma reformer (100)
An electromagnetic wave supply unit 110 for generating electromagnetic waves of a predetermined frequency,
A discharge tube 120 for generating a steam plasma P from the electromagnetic wave, the steam, and the hydrocarbon body,
A steam injector 131 for injecting steam into the discharge tube 120 and a first hydrocarbon injector 132 for injecting the hydrocarbon injected into the discharge tube 120 are installed around the discharge tube 120, (130)
And is formed at an upper position of the support 130 so that the inside thereof communicates with the discharge tube 120. An expanded space portion 141 having an inner diameter gradually expanded is provided in the inside of the support body 130 And a nozzle unit 140 having a second hydrocarbon injecting unit 142 injecting a hydrocarbon species for reforming reaction with the steam plasma P into the expansion space 141 at one side thereof Wherein the hydrocarbon reforming system comprises:
제 2항에 있어서,
상기 노즐부(140)는 벽체 내부에 둘레를 따라 연장된 고리 형상의 와류챔버(143)가 마련되고,
상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 상기 와류챔버(143)의 일측과 연통되어 챔버 내부에 탄화수소체를 주입하며,
상기 와류챔버(143)의 타측에는 내부를 선회하는 탄화수소체를 상기 확장공간부(141)의 내부로 주입하기 위한 복수 개의 주입구(144)가 일정간격 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
3. The method of claim 2,
The nozzle unit 140 is provided with an annular vortex chamber 143 extending around the inside of the wall,
The second hydrocarbon injecting unit 142 communicates with one side of the vortex chamber 143 to inject the hydrocarbon into the chamber,
Wherein a plurality of injection ports (144) for injecting a hydrocarbon material pivoting inward into the expansion space (141) are formed at a predetermined distance from the other side of the vortex chamber (143).
제 3항에 있어서,
상기 제2탄화수소체 주입부(142)는 상기 노즐부(140)의 벽체면에 대하여 일정각도로 경사지게 형성되어 상기 탄화수소체가 상기 와류챔버(143)의 내부를 따라 선회하도록 주입하며,
상기 주입구(144)는, 상기 제2탄화수소체 주입부(142)와 동일한 경사방향으로 경사지게 형성되어 주입되는 탄화수소체가 상기 확장공간부(141)의 내부를 따라 선회하면서 주입되도록 구비된 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
The method of claim 3,
The second hydrocarbon injecting unit 142 is inclined at a predetermined angle with respect to the wall surface of the nozzle unit 140 so that the hydrocarbon injected into the vortex chamber 143 rotates along the inside of the vortex chamber 143,
The injection port 144 is formed so as to be inclined in the same direction as the second hydrocarbon injector 142 so that the injected hydrocarbon may be injected while being swirled along the interior of the extension space 141 Hydrocarbon body reforming system.
제 1항에 있어서,
상기 플라즈마개질기(200)는,
기설정된 주파수의 전자파를 발진하는 전자파공급부(210)와,
상기 전자파, 스팀 및 탄화수소체로부터 스팀플라즈마(P)를 생성시키는 방전관(220)과,
상기 방전관(220)의 둘레에 장착되며, 상기 방전관(220)의 내부로 스팀을 주입하기 위한 스팀주입부(231)와 탄화수소체를 주입하기 위한 제1탄화수소체 주입부(232)가 마련된 지지체(230) 및.
상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 지지체(230)의 상부 위치에 배치되고 상부 둘레 일측에는 상기 스팀플라즈마(P)와 개질반응시키기 위한 탄화수소체를 내부로 주입하기 위한 제2탄화수소체 주입부(242)가 마련된 외관부(241)와, 상하로 개구된 관형상으로 형성되어 상기 방전관(220)과 연통되도록 상기 외관부(241)의 내부에 직립배치되는 내관부(243) 및, 상기 외관부(241)의 내경과 내관부(243)의 외경 차에 의해 외관부(241)와 내관부(243) 사이에 형성되며 상단은 상기 제2탄화수소체 주입부(242)와 연통되고 하단에는 상기 내관부(243)의 내부와 연통되는 주입구(245)가 형성된 예열관로(244)를 포함하는 노즐부(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
The method according to claim 1,
The plasma reformer 200 includes:
An electromagnetic wave supply unit 210 for generating electromagnetic waves of a predetermined frequency,
A discharge tube 220 for generating a steam plasma P from the electromagnetic wave, steam, and hydrocarbon material,
A steam injector 231 for injecting steam into the discharge tube 220 and a first hydrocarbon injector 232 for injecting the hydrocarbon injected into the discharge tube 220, 230) and.
And a second hydrocarbon body injecting unit for injecting a hydrocarbon body for reforming reaction with the steam plasma P is disposed at an upper position on the upper side of the support body 230, An inner tube portion 243 formed in a vertically opened tubular shape so as to be vertically disposed inside the outer tube portion 241 so as to communicate with the discharge tube 220, (241) and the inner tube portion (243) by an inner diameter of the inner tube portion (241) and an outer diameter of the inner tube portion (243), and an upper end is communicated with the second hydrocarbon injecting portion (242) And a nozzle section (240) including a preheating conduit (244) having an inlet (245) communicating with the interior of the conduit (243).
제 5항에 있어서,
상기 내관부(243)는,
열전도 재질로 이루어져 상기 스팀플라즈마(P)에 의해 가열되면서 상기 예열관로(244)를 통과하는 탄화수소체를 일정온도로 예열시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소체 개질시스템.
6. The method of claim 5,
The inner tube portion (243)
Wherein the hydrocarbon body is heated by the steam plasma (P) and is preheated to a predetermined temperature through the preheating conduit (244).
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