KR20180105823A - Method for preparing synthetic natural gas having improved caloric value and application for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a synthetic natural gas having increased calorific value by manufacturing synthetic natural gas by using synthetic gas obtained from coal, biomass, solid carbon fuel, etc., and separating a part of the synthetic gas to synthesize a hydrocarbon compound such as liquefied petroleum gas or dimethyl ether having high calorific values, and mixing the compounds with the synthetic natural gas. In the present invention, carbon dioxide generated in the course of manufacturing synthetic natural gas is collected and reacted to manufacture carbon monoxide, and the carbon monoxide is mixed with a part of the synthetic gas separated for synthesizing the hydrocarbon compounds, using a raw material favorable for synthesis of a desired hydrocarbon compounds.

Description

발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법 및 제조장치{METHOD FOR PREPARING SYNTHETIC NATURAL GAS HAVING IMPROVED CALORIC VALUE AND APPLICATION FOR THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a natural gas,

본 발명은 석탄, 바이오매스 및 고체탄소 연료 등으로부터 얻어진 합성가스(syngas)를 사용하여 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric synthetic natural gas)를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 자세히는 상기 합성가스의 일부를 분리하여 발열량이 높은 액화석유가스(liquified petroleum gas, LPG), 디메틸에테르(dimethyl ether, DME) 등의 탄화수소 화합물을 합성하고, 이를 상기 합성천연가스와 혼합함으로써 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a high caloric synthetic natural gas using a syngas obtained from coal, biomass, solid carbon fuel, etc., and an apparatus used therefor A part of the syngas is separated to synthesize a hydrocarbon compound such as liquefied petroleum gas (LPG), dimethyl ether (DME) or the like having a high calorific value and mixed with the synthetic natural gas to increase the calorific value 0002] The present invention relates to a method for producing a high-caloric synthetic gas (SNG) and an apparatus used therefor.

화석연료들 중 석탄의 경우, 다른 자원에 비해 매장량이 풍부하고, 지역 편재성이 적어 최근에 전 세계적으로 석탄을 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG)로 전환하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Among the fossil fuels, coal is rich in reserves and less localized than other resources, and research has recently been actively conducted to convert coal to synthetic natural gas (SNG) in the world.

그 중 석탄가스화(Coal Gasification)는 석탄을 고열로 기체화하여 합성가스(H2, CO)를 만들어 발전 등에 사용하는 기술을 말한다. 석탄에 고열을 가하면 고체, 액체, 기체 순서로 변하는데 이렇게 만들어진 합성가스는 발전에 필요한 연료인 천연가스의 일부를 대체할 수 있다.Among them, Coal Gasification refers to the technology of making coal gas (H 2 , CO) by gasification with high heat and using it for power generation. When high heat is applied to coal, it changes in the order of solid, liquid, and gas. Syngas made in this way can replace some of the natural gas, which is fuel for power generation.

하지만 합성가스(syngas)만으로는 천연가스의 열량에 미치지 못하기 때문에 합성가스(syngas)를 메탄화 반응(Methanation reaction)시켜 합성천연가스(SNG)를 생산함으로써 부족한 열량을 보충한다. 다만 메탄의 열량은 9,400kcal/m3으로 이 역시 한국가스공사에서 공급하는 액화천연가스(liquified natural gas, LNG)의 표준 열량인 10,400kcal/m3에 미치지 못한다.However, synthesis gas (syngas) can not meet the calorific value of natural gas, so synthetic gas (syngas) is methanation reaction to produce synthetic natural gas (SNG). However, the calorific value of methane is 9,400 kcal / m 3 , which is below the standard calorific value of 10,400 kcal / m 3 of liquefied natural gas (LNG) supplied by KOGAS.

이에 액화천연가스(LNG)급의 열량을 갖는 고품질의 합성천연가스(SNG)를 제조하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.Accordingly, various attempts have been made to produce high quality synthetic natural gas (SNG) having a calorific value of LNG.

대한민국 공개특허공보 10-2014-0087254 (특허문헌1)는 고발열량의 합성천연가스 생산을 위해 메탄화 반응 및 피셔-트롭쉬 합성 반응이 동시에 진행되는 공정, 상기 공정에 사용되는 Fe, Co, Zr, Ce 및 Ga 계 촉매 및 이의 제조방법을 제시하였다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0087254 (Patent Document 1) discloses a process in which a methanation reaction and a Fischer-Tropsch synthesis reaction proceed at the same time in order to produce a high calorific value synthetic natural gas, a process in which Fe, Co, Zr , Ce and Ga based catalysts and their production methods.

대한민국 등록특허공보 10-1508263 (특허문헌2)은 저급탄 또는 고체 연료 등의 연료가 투입되어 유동층 반응로와 고정층 반응로를 조합하여 에너지를 효율적으로 사용하여 합성천연가스를 생산하기 위한 합성가스를 제조하는 열분해 가스화 시스템을 제시하였다.Korean Patent Registration No. 10-1508263 (Patent Document 2) discloses a process for producing a synthetic gas for producing synthetic natural gas by using energy efficiently by combining a fluidized bed reactor and a fixed bed reactor with a fuel such as low carbon or solid fuel, And the pyrolysis gasification system that manufactures it is proposed.

대한민국 공개특허공보 10-2010-0121423 (특허문헌3)에는 수성가스전환(WGS, Water Gas Shift)을 이용하여 메탄화 공정에 필요한 합성가스의 몰 비 (H2-CO2)/(CO+CO2)를 3.00보다 크게 조절한 뒤, 합성천연가스(SNG)를 제조하는 방법을 제시하였다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0121423 (Patent Document 3) discloses a process for producing methane by using a molar ratio (H 2 -CO 2 ) / (CO + CO 2 ) of synthesis gas required for the methanation process using water gas shift (WGS) 2 ) was adjusted to be greater than 3.00, and a method for producing synthetic natural gas (SNG) was proposed.

위와 같이 종래의 대부분의 방법은 석탄 및 고체연료로부터 합성가스를 제조하고, 상기 합성가스를 메탄화하여 고발열량의 합성천연가스를 생산하고자 하는 것이다. 그러나 석탄가스화를 통해 생성되는 합성가스는 몰 비 H2/CO가 0.5 ~ 0.8의 범위이며 이는 메탄화 반응을 위한 몰 비 H2/CO인 3.0에 한참 미치지 못한다. As described above, most conventional methods are to produce synthesis gas from coal and solid fuel, and to convert the synthesis gas into methane to produce high-heat-producing synthetic natural gas. However, the synthesis gas produced from coal gasification has a molar ratio H 2 / CO in the range of 0.5 to 0.8, which is far below the molar ratio H 2 / CO of 3.0 for the methanation reaction.

이에 따라 상기 특허문헌3과 같이 수성가스전환(WGS)반응을 통해 합성가스의 몰 비 H2/CO를 높이는 방법이 개발되었으나, 상기 수성가스전환반응은 수소를 생산함과 동시에 온실가스인 이산화탄소를 생성하므로 공정의 이산화탄소 배출량을 현저히 증가시킨다. 최근 COP21 합의로 도출된 新기후체제에 따라 2030년 온실가스 배출전망치 (BAU, Business As Usual) 대비 온실가스 배출 절감을 달성해야하는 실정상 이 역시 고발열량의 합성천연가스를 제조하는 방법으로는 적합하지 않다는 한계가 있다.Accordingly, a method of increasing the molar ratio H 2 / CO of the synthesis gas through a water gas conversion (WGS) reaction as in Patent Document 3 has been developed. However, the water gas conversion reaction produces hydrogen and carbon dioxide Thereby significantly increasing the carbon dioxide emission of the process. According to the new climate regime derived from the recent COP21 agreement, it is necessary to achieve greenhouse gas emission reduction compared to 2030 (BAU, Business As Usual), which is also a suitable method for producing high calorific synthetic natural gas There is a limitation that it is not.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 10-2014-0087254Patent Document 1: Korean Patent Publication No. 10-2014-0087254 특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 10-1508263Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-1508263 특허문헌 3: 대한민국 공개특허공보 10-2010-0121423Patent Document 3: Korean Patent Publication No. 10-2010-0121423

본 발명은 위와 같은 문제점 및 한계를 극복하기 위한 것으로서, 다음과 같은 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems and limitations, and has the following purpose.

본 발명은 석탄, 바이오매스 및 고체탄소 연료 등의 가스화를 통해 제조된 합성가스를 이용하여 발열량이 증가된 합성천연가스를 생산하는 방법을 제공하는 것을 첫 번째 목적으로 한다.It is a first object of the present invention to provide a method for producing a synthetic natural gas having an increased calorific value using a synthesis gas produced through gasification such as coal, biomass and solid carbon fuel.

또한, 본 발명은 상기 가스화를 통해 제조된 합성가스를 메탄화 공정의 원료로 사용하기 위하여 수성가스전환반응을 통해 합성가스 중 몰 비 H2/CO를 3 이상으로 전환하는 방법을 제공하는 것을 두 번째 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for converting a molar ratio of H 2 / CO to 3 or more in a synthesis gas through an aqueous gas conversion reaction in order to use a synthesis gas produced through the gasification as a raw material for a methanation process The second purpose.

또한, 본 발명은 상기 수성가스전환반응을 통해 합성가스의 몰 비 H2/CO를 3.0 이상으로 전환시킨 가스의 일부를 분리하고, 이를 수성가스전환반응에 의해 과량으로 발생하는 이산화탄소의 역부다 반응을 통해 제조된 일산화탄소와 혼합하여 고발열량의 탄화수소 화합물을 합성하기에 적합한 원료로 만듦으로써, 이산화탄소의 배출량을 현저히 저감시키면서 액화천연가스(LNG)급의 열량을 갖는 합성천연가스를 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 세 번째 목적으로 한다.In the present invention, a part of the gas in which the molar ratio H 2 / CO of the synthesis gas is converted to 3.0 or more through the above-mentioned water gas conversion reaction is separated, and this is subjected to a reverse reaction of the carbon dioxide A method of producing synthetic natural gas having a calorific value of a liquefied natural gas (LNG) level while remarkably reducing the amount of carbon dioxide emission by making it a raw material suitable for synthesizing a high-calorific hydrocarbon compound by mixing with carbon monoxide The third purpose is to provide.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object. The objects of the present invention will become more apparent from the following description, which will be realized by means of the appended claims and their combinations.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 포함하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법을 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a synthetic natural gas having an increased calorific value including the following constitution.

본 발명인 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법은 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하고, 상기 합성가스를 수성가스 전환(water gas shift)한 뒤, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하고, 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스(synthetic natural gas)를 제조하되, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하기 전, 상기 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계, 분리된 이산화탄소를 탄소물질과 역부다 반응(reverse boudouard reaction)시켜 일산화탄소를 제조하는 단계, 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, 상기 원료를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 단계 및 상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention provides a process for producing synthetic natural gas having an increased calorific value, comprising the steps of: gasifying a fuel to produce a synthesis gas; subjecting the synthesis gas to water gas shift; Separating the synthesis gas into a first stream and a second stream, and subjecting the synthesis gas of the first stream to a methanation reaction to produce a synthetic natural gas, before separating the converted synthesis gas into a first stream and a second stream, Separating the carbon dioxide from the carbon dioxide to produce carbon monoxide by a reverse boudouard reaction with the carbon material, mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow to prepare a raw material, To produce a hydrocarbon compound, and mixing the hydrocarbon compound and the synthetic natural gas.

본 발명의 바람직한 구현예는 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리할 때, 상기 제1흐름과 제2흐름의 부피비가 9:1 ~ 6:4가 되도록 분리하는 것일 수 있다.A preferred embodiment of the present invention may be such that, when separating the converted syngas into a first flow and a second flow, the volume ratio of the first flow and the second flow is 9: 1 to 6: 4.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 역부다 반응의 반응온도는 700℃ 내지 2,000℃일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the reaction temperature of the reverse-boiling reaction may be 700 ° C to 2,000 ° C.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 탄화수소 화합물은 액화석유가스(liquefied petroleum gas, LPG)이고, 상기 액화석유가스는 상기 원료를 이하의 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응(fischer-tropsch synthesis reaction)시켜 제조할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the hydrocarbon compound is a liquefied petroleum gas (LPG), and the liquefied petroleum gas is fed to a fischer-tropsch synthesis reaction ).

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

(2n+1)H2 + nCO → CnH2n +1 + nH2O(2n + 1) H 2 + nCO → C n H 2n +1 + nH 2 O

상기 n은 1 내지 20일 수 있다.And n may be from 1 to 20. [

본 발명의 바람직한 구현예는 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 몰 비 H2/CO가 2.0 이상 및 3.0 미만인 원료를 준비하고, 상기 원료를 반응시켜 액화석유가스를 제조하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow are mixed to prepare a raw material having a molar ratio H 2 / CO of 2.0 or more and less than 3.0, and reacting the raw material to produce a liquefied petroleum gas have.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 탄화수소 화합물은 디메틸에테르(dimethyl ether, DME)이고, 상기 디메틸에테르는 상기 원료를 이하의 반응식 5와 같이 반응시켜 제조할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the hydrocarbon compound is dimethyl ether (DME), and the dimethyl ether can be prepared by reacting the starting material as shown in the following reaction formula (5).

[반응식 5][Reaction Scheme 5]

3H2 + 3CO -> CH3OCH3 + CO2 3H 2 + 3CO -> CH 3 OCH 3 + CO 2

본 발명의 바람직한 구현예는 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 몰 비 H2/CO가 1.0 이상 및 2.0 미만인 원료를 준비하고, 상기 원료를 반응시켜 디메틸에테르를 제조하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow are mixed to prepare a raw material having a molar ratio H 2 / CO of 1.0 or more and less than 2.0, and reacting the raw material to produce dimethyl ether .

본 발명인 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치는 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하는 가스화유닛, 상기 합성가스에 물을 공급하여 반응시키는 수성가스전환유닛, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하는 합성가스분리유닛, 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스를 제조하는 메탄화유닛을 포함하고, 상기 분리유닛과 수성가스전환유닛 사이에 위치하여 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소분리유닛, 분리된 이산화탄소에 탄소물질을 공급하고 반응시켜 일산화탄소를 제조하는 역부다반응유닛, 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 원료준비유닛, 상기 원료준비유닛으로부터 원료를 공급받아 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 반응유닛 및 상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 혼합유닛을 포함할 수 있다.The present invention provides an apparatus for producing a synthetic natural gas having an increased calorific value, comprising a gasification unit for producing a synthesis gas by gasifying a fuel, a water gas conversion unit for supplying water to the synthesis gas, And a methanation unit for producing synthetic natural gas by methanation reaction of the syngas in the first stream, wherein the methanation unit is located between the separation unit and the water gas shift unit, A carbon dioxide separation unit for separating carbon dioxide from the gas, a reverse reaction unit for supplying carbon dioxide to the separated carbon dioxide to produce carbon monoxide, a raw material preparation unit for mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow, A reaction unit for supplying a raw material from the unit and reacting to produce a hydrocarbon compound; And the composite may comprise a mixing unit for mixing the natural gas.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 합성가스분리유닛은 제1흐름과 제2흐름의 부피비가 9:1 ~ 6:4가 되도록 전환된 합성가스를 분리할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the syngas separation unit may separate the syngas converted so that the volume ratio of the first stream and the second stream is 9: 1 to 6: 4.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 역부다반응유닛은 반응온도 700℃ 내지 2,000℃에서 이산화탄소와 탄소물질을 반응시키는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the inverse reaction unit may be a reaction of carbon dioxide with a carbon material at a reaction temperature of 700 ° C to 2,000 ° C.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 반응유닛은 상기 원료를 상기 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응시켜 액화석유가스를 제조하는 반응기일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the reaction unit may be a reactor for producing liquefied petroleum gas by subjecting the raw material to a Fischer-Tropsch reaction as shown in Reaction Scheme 4.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 원료준비유닛은 원료의 몰 비 H2/CO가 2.0 이상 및 3.0 미만이 되도록 일산화탄소와 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the feedstock preparation unit may be a mixture of carbon monoxide and a synthesis gas of the second stream such that the molar ratio H 2 / CO of the feed is at least 2.0 and less than 3.0.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 반응유닛은 상기 원료를 상기 반응식 5와 같이 반응시켜 디메틸에테르를 제조하는 반응기일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the reaction unit may be a reactor for producing the dimethyl ether by reacting the raw materials as in the reaction formula (5).

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 원료준비유닛은 원료의 몰 비 H2/CO가 1.0 이상 및 2.0 미만이 되도록 일산화탄소와 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the feedstock preparation unit may be a mixture of carbon monoxide and a syngas of the second stream such that the molar ratio H 2 / CO of the feed is at least 1.0 and less than 2.0.

본 발명은 위와 같은 구성을 포함하므로 이에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.Since the present invention includes the above-described configuration, the following effects can be obtained.

본 발명에 따르면 석탄, 바이오매스 및 고체탄소 연료(폐기물, 폐플라스틱 등)로부터 단위 부피당 열량이 10,400kcal/㎥ 이상인 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조할 수 있으므로 경제적이고 환경친화적이다.According to the present invention, synthetic natural gas having a calorific value of 10,400 kcal / m < 3 > or more can be produced from coal, biomass, and solid carbon fuel (waste, waste plastics, etc.) per unit volume, thereby making it economical and environmentally friendly.

또한 본 발명에 따르면 합성가스를 메탄화 반응시켜 제조한 합성천연가스에 외부로부터 공급된 액화석유가스(LPG) 등을 혼합하지 않아도 고발열량의 합성천연가스를 제조할 수 있으므로 유가의 변동에 영향을 거의 받지 않고 경제적이고 안정적으로 발열량이 증가된 합성천연가스를 생산할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to produce synthetic natural gas at a high heating rate without mixing liquefied petroleum gas (LPG) supplied from the outside with synthetic natural gas produced by the methanation reaction of the synthesis gas, It is possible to produce synthetic natural gas which is economically and reliably increased in calorific value without receiving it.

또한 본 발명은 합성가스의 수성가스전환반응에서 발생하는 이산화탄소를 고발열량의 탄화수소 화합물을 생산하기 위한 연료로 사용하므로 전체 공정의 이산화탄소 배출량을 현저히 저감할 수 있고, 이에 따라 신기후체제 온실가스 배출전망치의 달성에 굉장히 큰 도움을 줄 수 있다.In addition, since the present invention uses carbon dioxide generated in the water gas conversion reaction of syngas as a fuel for producing high-calorific hydrocarbon compounds, it is possible to significantly reduce carbon dioxide emissions in the entire process, It can be very helpful to achieve.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above. It should be understood that the effects of the present invention include all reasonably possible effects in the following description.

도 1은 종래의 고발열량의 합성천연가스를 제조하는 공정을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법의 일 실시 형태를 예시적으로 도시한 것이다. 자세히는 도 2의 탄화수소화 반응이 LPG 합성반응일 때의 실시 형태를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법의 다른 실시 형태를 예시적으로 도시한 것이다. 자세히는 도 2의 탄화수소화 반응이 DME 합성반응일 때의 실시 형태를 간략히 도시한 것이다.
FIG. 1 schematically shows a process for producing a conventional high-heat-amount synthetic natural gas.
FIG. 2 illustrates an exemplary method for producing synthetic natural gas having an increased calorific value according to the present invention.
Fig. 3 exemplarily illustrates an embodiment of a method for producing synthetic natural gas with an increased calorific value according to the present invention. The details of the embodiment are briefly shown in the embodiment when the hydrocarbonation reaction of FIG. 2 is an LPG synthesis reaction.
Fig. 4 exemplarily shows another embodiment of a method for producing a synthetic natural gas having an increased calorific value according to the present invention. 2 is a schematic view showing an embodiment of the DME synthesis reaction.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. The embodiments of the present invention can be modified into various forms as long as the gist of the invention is not changed. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되면 공지 구성 및 기능에 대한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention. As used herein, " comprising " means that other elements may be included unless otherwise specified.

본 발명은 석탄, 바이오매스 및 고체탄소 연료 등으로부터 얻어진 합성가스(syngas)를 사용하여 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 자세히는 상기 합성가스의 일부를 분리하여 발열량이 높은 액화석유가스, 디메틸에테르 등의 탄화수소 화합물을 합성하고 이를 합성천연가스(SNG)와 혼합하여 액화천연가스(LNG)급의 발열량을 갖는 합성천연가스(SNG)를 제조하는 방법이고, 더욱 자세히는 상기 합성가스의 일부;와 상기 합성가스의 수성가스전환(water gas shift)반응에서 발생하는 이산화탄소를 역부다 반응(reverse boudouard reaction)시켜 얻은 일산화탄소;를 혼합한 것을 원료로 하여 상기 탄화수소 화합물을 합성함으로써 이산화탄소의 배출량을 현저히 감소시키면서 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a high caloric SNG with increased calorific value using syngas obtained from coal, biomass and solid carbon fuel. More specifically, a part of the syngas is separated to synthesize a hydrocarbon compound such as liquefied petroleum gas or dimethyl ether having a high calorific value and mix it with a synthetic natural gas (SNG) to produce a synthetic natural gas having a calorific value of a liquefied natural gas (LNG) (SNG), more specifically, carbon monoxide generated by a reverse boudouard reaction of a part of the synthesis gas and carbon dioxide generated in a water gas shift reaction of the synthesis gas; The present invention relates to a method for producing a synthetic high-caloric natural gas (SNG) having an increased calorific value while significantly reducing the emission amount of carbon dioxide by synthesizing the hydrocarbon compound as a raw material.

본 발명의 기술적 특징을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 종래 기술의 실시 형태를 간략히 설명한다.Before describing the technical features of the present invention in more detail, an embodiment of the prior art will be briefly described with reference to Fig.

종래의 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조하는 방법은 석탄 등의 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하는 단계(S91), 상기 합성가스를 수성가스전환하는 단계(S92), 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하여 배출시키는 단계(S93), 이산화탄소가 분리된 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스를 제조하는 단계(S94), 상기 합성천연가스에서 물과 이산화탄소를 분리하는 단계(S95, S95')를 기초로 한다. 그 후 상용의 액화석유가스(LPG)와 같은 화합물을 외부로부터 공급받아 상기 합성천연가스와 혼합하는 단계(S96)를 거쳐 고발열량의 합성천연가스를 생산한다.A conventional method for producing synthetic natural gas with increased calorific value includes a step (S91) of producing a synthesis gas by gasifying a fuel such as coal, a step (S92) of converting the synthesis gas into an aqueous gas (S92) (S94), separating water and carbon dioxide from the synthetic natural gas (S95, S95 '), separating and discharging the synthesized natural gas, . Thereafter, a compound such as commercial liquefied petroleum gas (LPG) is supplied from the outside and mixed with the synthetic natural gas (S96), thereby producing high-caloric synthetic natural gas.

종래의 방법은 석탄 등의 연료를 가스화하여 생성된 합성가스를 천연가스 형태로 전환하여 연료로 공급할 수 있다는 장점이 있으나, 그 과정에서 발생하는 이산화탄소가 그대로 배출되어 환경친화적이지 않고, 유가에 민감한 상용의 액화석유가스(LPG) 등의 화합물을 외부로부터 공급받아 합성천연가스(SNG)와 혼합해야 발열량이 증가된 합성천연가스를 생산할 수 있으므로 경제적으로 바람직하지 못하다는 한계가 있다.
The conventional method has an advantage that it is possible to convert synthetic gas produced by gasification of coal or the like into natural gas and supply it as fuel. However, since the carbon dioxide generated in the process is discharged as it is and is not environmentally friendly, (LPG) from the outside is mixed with the synthetic natural gas (SNG) to produce synthetic natural gas having an increased calorific value, which is economically undesirable.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점 및 한계를 해소하기 위한 것으로서, 외부로부터 공급되는 상용의 액화석유가스(LPG)와의 혼합 없이, 공정 중에 발생하는 이산화탄소의 배출을 저감할 수 있으며, 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)를 제조할 수 있는 방법을 제시한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the conventional technology, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing the emission of carbon dioxide during a process without mixing with commercial liquefied petroleum gas We propose a method for the production of synthetic natural gas (high caloric SNG).

이하 도 2 내지 도 4를 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 다만 본 발명의 실시 형태는 적용에 따라 다른 방식으로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예의 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 through FIG. However, the embodiments of the present invention may be modified in other ways depending on the application, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

도 2는 본 발명에 따른 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법을 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 2 illustrates an exemplary method for producing synthetic natural gas having an increased calorific value according to the present invention.

본 발명인 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법은 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하고(S10), 상기 합성가스를 수성가스 전환(water gas shift)한 뒤(S20), 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하고(S30), 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스(synthetic natural gas)를 제조(S40)하되, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리(S30)하기 전, 상기 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계(S50), 분리된 이산화탄소를 탄소물질과 역부다 반응(reverse boudouard reaction)시켜 일산화탄소를 제조하는 단계(S60), 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 원료를 준비하는 단계(S70), 상기 원료를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 단계(S80) 및 상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 단계(S90)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for producing synthetic natural gas having increased calorific value according to the present invention includes the steps of producing a synthesis gas by gasifying fuel (S10), water gas shift the synthesis gas (S20) (S30), the synthetic gas of the first flow is subjected to a methanation reaction to produce a synthetic natural gas (S40), and the converted synthesis gas is separated into the first stream and the second stream Separating carbon dioxide from the converted syngas before separation into two streams (S30), performing a reverse boudouard reaction with the separated carbon dioxide to produce carbon monoxide (S60) Mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow to prepare a raw material (S70), reacting the raw material to produce a hydrocarbon compound (S80), and mixing the hydrocarbon compound and the synthetic natural gas S90) .

도 2를 참조하면, 본 발명인 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법은 연료를 석탄가스화(coal gasification)하여 합성가스(syngas)를 제조(S10)하는 것으로부터 시작한다.Referring to FIG. 2, the method for producing synthetic natural gas with increased calorific value according to the present invention starts with coal gasification of fuel to produce syngas (S10).

상기 연료는 석탄, 고체탄소 등일 수 있고, 바이오매스(biomass), 폐기물 등으로부터 얻은 석탄, 고체탄소 등을 사용하는 것이 경제적인 측면에서 바람직할 수 있다.The fuel may be coal, solid carbon, or the like, and coal or solid carbon obtained from biomass, waste, or the like may be used from the viewpoint of economy.

상기 석탄가스화의 방법은 특별히 제한되지 않으나, 석탄, 고체탄소 등의 연료를 열분해하여 잔존탄소(殘存炭素)로 만들고 수증기를 이용하여 잔존탄소를 일산화탄소(CO)와 수소(H2)로 전환하는 방법일 수 있다. 상기 석탄가스화에 의해 제조된 합성가스(syngas)의 몰 비 H2/CO는 약 0.6 ~ 0.95이다.The method of coal gasification is not particularly limited, but a method of converting residual carbon into carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) by making thermal decomposition of coal such as coal or solid carbon into residual carbon (residual carbon) Lt; / RTI > The molar ratio H 2 / CO of the synthesis gas (syngas) produced by the coal gasification is about 0.6-0.95.

본 발명은 상기 합성가스를 정제하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 합성가스의 정제는 집진, 산가스 제거(acid gas removal), 황 화합물 분리(sulfide separator) 등의 공정일 수 있다.The present invention may further include a step (not shown) of purifying the syngas. The purification of the synthesis gas may be a process such as dust collection, acid gas removal, sulfide separator, and the like.

본 발명에 따르면 정제된 합성가스는 수성가스전환반응(water gas shift reaction, WGSR)(S20)을 거치는데, 이를 통해 이하의 반응식 1과 같이 상기 합성가스의 일부 일산화탄소(CO)가 물(H2O)과 반응하여 수소(H2)와 이산화탄소(CO2)로 전환된다.Some carbon monoxide (CO) is the water in the purified synthesis gas according to the present invention is water gas shift reaction the synthesis gas as shown in Scheme 1 below go through a (water gas shift reaction, WGSR) (S20), through which (H 2 O) and converted to hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

CO + H2O → CO2 + H2 CO + H 2 O? CO 2 + H 2

상기 수성가스전환반응을 통해 상기 합성가스의 일부 일산화탄소(CO)를 소비함으로써 상기 합성가스의 몰 비 H2/CO를 약 3.0으로 상승시킬 수 있다.The molar ratio H 2 / CO of the syngas can be increased to about 3.0 by consuming some carbon monoxide (CO) of the synthesis gas through the water gas conversion reaction.

본 발명은 수성가스전환반응(WGSR)에 의해 생성된 이산화탄소(CO2)를 상기 합성가스로부터 분리(S50)하고, 분리된 상기 이산화탄소(CO2)를 그대로 배출하지 않고 탄화수소 화합물을 합성(S80)하는데 사용함으로써 전체 공정의 이산화탄소 배출량을 현저히 감소시킨다. 이에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.The present invention separates carbon dioxide (CO 2 ) produced by the water gas shift reaction (WGSR) from the synthesis gas (S 50), synthesizes the hydrocarbon compound (S 80) without discharging the separated carbon dioxide (CO 2 ) To significantly reduce the carbon dioxide emissions of the entire process. Details of this will be described later.

상기 이산화탄소를 분리하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 온도교대흡착(terperature swing adsorption, TSA)법, 압력교대흡착(pressure swing adsorption, PSA)법을 사용하거나, 분리막(membrane)을 이용하여 분리할 수 있다.The method for separating the carbon dioxide is not particularly limited, but it can be separated by using a temperature sweep adsorption (TSA) method, a pressure swing adsorption (PSA) method, or a membrane .

본 발명은 이산화탄소가 분리된 합성가스를 제1흐름(A)과 제2흐름(B)으로 분리(S30)하고, 상기 제1흐름(A)의 합성가스는 메탄화 반응시켜 합성천연가스(SNG)로 만들고(S40), 상기 제2흐름(B)의 합성가스는 탄화수소 화합물을 합성하기 위한 원료로 사용한다(S70).The present invention separates carbon dioxide separated synthesis gas into a first stream (A) and a second stream (B) (S30), and the synthesis gas of the first stream (A) (S40), and the synthesis gas of the second flow (B) is used as a raw material for synthesizing the hydrocarbon compound (S70).

상기 합성가스를 제1흐름(A)과 제2흐름(B)으로 분리할 때, 상기 제1흐름의 합성가스와 제2흐름의 합성가스의 부피비가 9:1 ~ 6:4가 되도록 분리하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제1흐름의 합성가스가 지나치게 많아 상기 부피비가 9:1을 초과하면 상기 제2흐름의 합성가스를 사용하여 합성되는 탄화수소 화합물의 양이 너무 적어 천연가스의 발열량을 증가시키기 어려울 수 있다. 반면에 상기 제1흐름의 합성가스가 너무 적어 상기 부피비가 5:4 미만이면 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 얻는 합성천연가스(SNG)의 양이 충분치 않아 대체천연가스로서 사용하기에 적합하지 않을 수 있다.When the synthesis gas is separated into the first stream (A) and the second stream (B), the synthesis gas of the first flow and the synthesis gas of the second flow are separated to have a volume ratio of 9: 1 to 6: 4 May be preferred. If the volume ratio is more than 9: 1, the amount of the hydrocarbon compound synthesized by using the synthesis gas of the second flow is too small to increase the calorific value of the natural gas. On the other hand, if the synthesis gas of the first flow is too small and the volume ratio is less than 5: 4, the quantity of the synthetic natural gas (SNG) obtained by the methanation reaction of the synthesis gas of the first flow is insufficient, Lt; / RTI >

본 발명은 상기 제1흐름(A)의 합성가스를 메탄화 반응(methanation reaction)시켜 합성천연가스(SNG)를 제조한다(S40). 상기 제1흐름(A)의 합성가스는 수성가스전환반응(WGSR)을 거친 것으로서, 몰 비 H2/CO가 약 3.0이므로 이하의 반응식 2와 같은 메탄화 반응을 시키기에 적합하다.In the present invention, a synthesis natural gas (SNG) is produced by methanation reaction of the synthesis gas of the first flow (A) (S40). The synthesis gas of the first stream (A) is passed through an aqueous gas conversion reaction (WGSR), and has a molar ratio H 2 / CO of about 3.0, which is suitable for carrying out the methanation reaction as shown in the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

3H2 + CO → CH4 + H2O3H 2 + CO - > CH 4 + H 2 O

상기 합성천연가스(SNG)는 메탄(methane)이 주성분인 천연가스와 성분이 비슷한 가스를 의미하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 석탄, 바이오매스 및 고체탄소 등의 연료로부터 합성가스(syngas)를 제조하고, 상기 합성가스를 상기 반응식 2와 같이 메탄화 반응시켜 메탄(methane)이 주성분인 생성물을 얻는데 본 발명에서는 상기 생성물을 합성천연가스(SNG)라 지칭한다.The synthetic natural gas (SNG) refers to a gas having a composition similar to that of natural gas whose main component is methane. As described above, the present invention provides syngas from fuels such as coal, biomass, and solid carbon. And the synthesis gas is subjected to a methanation reaction as shown in Reaction Scheme 2 to obtain a methane-based product. In the present invention, the product is referred to as a synthetic natural gas (SNG).

상기 합성천연가스(SNG)는 그 발열량이 한국가스공사가 공급하는 액화천연가스(LNG)의 표준 열량인 10,400kcal/m3에 미치지 못하므로 본 발명은 수성가스전환된 합성가스로부터 분리한 이산화탄소, 상기 제2흐름(B)의 합성가스를 사용하여 발열량이 높은 탄화수소 화합물을 합성하고, 상기 탄화수소 화합물을 상기 합성천연가스(SNG)와 혼합하여 LNG급의 발열량을 갖는 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)를 제조한다. 이하 구체적으로 설명한다.Since the calorific value of the synthetic natural gas (SNG) is less than the standard calorific value of 10,400 kcal / m 3 of the liquefied natural gas (LNG) supplied by KOGAS, the present invention can be applied to carbon dioxide, Synthesizing a hydrocarbon compound having a high calorific value using the syngas of the second flow (B), mixing the hydrocarbon compound with the synthetic natural gas (SNG) to produce a synthetic natural gas having an LNG- high caloric SNG). This will be described in detail below.

본 발명은 전술한 바와 같이 수성가스전환반응에 의해 생성된 이산화탄소를 합성가스로부터 분리한다(S50). 본 발명은 상기 이산화탄소를 그대로 배출하지 않고 탄화수소 화합물을 합성하기 위한 원료로 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention separates carbon dioxide produced by the water gas conversion reaction from the synthesis gas as described above (S50). The technical feature of the present invention is that the carbon dioxide is used as a raw material for synthesizing a hydrocarbon compound without being discharged as it is.

본 발명은 분리된 상기 이산화탄소에 탄소물질을 공급하고, 이하의 반응식 3과 같이 역부다 반응(reverse boudouard reaction)시켜 일산화탄소를 제조한다(S60).In the present invention, a carbon material is supplied to the separated carbon dioxide, and carbon monoxide is produced by a reverse boudouard reaction as shown in the following reaction formula (3) (S60).

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

C + CO2 → 2COC + CO 2 - > 2CO

상기 반응식 3의 역부다 반응의 반응온도는 700℃ 이상, 자세히는 700℃ 내지 2,000℃인 것이 바람직할 수 있다. 반응온도가 700℃ 이상이어야 역부다 반응이 부다 반응(boudouard reaction, 2CO → C + CO2)에 비해 우세하게 진행될 수 있다.The reaction temperature of the reaction of Reaction Scheme 3 may preferably be 700 ° C or higher, specifically 700 ° C to 2,000 ° C. When the reaction temperature is higher than 700 ° C, reverse reaction can proceed predominantly as compared to boudouard reaction (2CO → C + CO 2 ).

본 발명은 상기 일산화탄소(CO)와 상기 제2흐름(B)의 합성가스를 혼합하여 원료(C)를 준비하고(S70), 상기 원료(C)를 반응시켜 고발열량의 탄화수소 화합물을 제조한다(S80). 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 탄화수소 화합물을 제조하기 위한 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다.In the present invention, a raw material (C) is prepared by mixing the carbon monoxide (CO) and the syngas of the second flow (B) (S70), and the raw material (C) is reacted to produce a high heating amount of hydrocarbon compound S80). Hereinafter, embodiments of the present invention for producing the hydrocarbon compound will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 탄화수소 화합물은 액화석유가스(liquified pertoleum gas, LPG)일 수 있고, 상기 액화석유가스(LPG)는 상기 원료(C)를 이하의 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응(fischer-tropsch synthesis reaction)시켜 제조할 수 있다(S81).3, the hydrocarbon compound may be a liquefied petroleum gas (LPG), and the liquefied petroleum gas (LPG) may be obtained by reacting the raw material (C) with the following reaction formula 4 (S81) by a fischer-tropsch synthesis reaction.

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

(2n+1)H2 + nCO → CnH2n +1 + nH2O(2n + 1) H 2 + nCO → C n H 2n +1 + nH 2 O

상기 n은 1 내지 20이고, 자세히는 2 내지 5, 더욱 자세히는 3 내지 4일 수 있다.N may be from 1 to 20, more specifically from 2 to 5, still more preferably from 3 to 4.

본 발명에서 상기 액화석유가스(LPG)는 발열량이 높은 프로판(propane), 부탄(butane)을 주성분으로하는 탄화수소 화합물을 의미할 수 있다.In the present invention, the liquefied petroleum gas (LPG) may mean a hydrocarbon compound containing propane or butane as a main component having a high calorific value.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 제2흐름(B)의 합성가스에 상기 일산화탄소(CO)를 혼합하여 상기 원료(C)를 피셔-트롭쉬 반응에 적합한 몰 비 H2/CO를 가지도록 준비할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon monoxide (CO) is mixed with the syngas in the second flow (B) so that the raw material (C) has a molar ratio H 2 / CO suitable for the Fischer- You can prepare.

상기 제2흐름(B)의 합성가스는 몰 비 H2/CO가 약 3.0이므로 피셔-트롭쉬 반응을 일으킴에 있어서 상기 수소(H2)가 일산화탄소(CO)에 비해 다소 많다. 따라서 본 발명의 일 실시 형태는 상기 제2흐름(B)의 합성가스에 이산화탄소를 역부다 반응시켜 제조한 일산화탄소(CO)를 혼합하여 원료(C)의 몰 비 H2/CO를 2.0 이상 및 3.0 미만, 자세히는 2.0 이상 및 2.5 미만, 더욱 자세히는 2.0으로 조절한 뒤, 상기 피셔-트롭쉬 반응을 진행하는 것을 기술적 특징으로 한다.Since the synthesis gas of the second flow (B) has a molar ratio H 2 / CO of about 3.0, the hydrogen (H 2 ) is somewhat larger than that of carbon monoxide (CO) in the Fischer-Tropsch reaction. Therefore, an embodiment of the present invention is a process for producing a carbon monoxide solution by mixing carbon monoxide (CO) produced by reacting carbon monoxide with the synthesis gas of the second flow (B) in such a manner that the molar ratio H 2 / CO of the raw material (C) , More specifically 2.0 or more and less than 2.5, more specifically 2.0, and then the Fischer-Tropsch reaction is carried out.

도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 탄화수소 화합물은 디메틸에테르(dimethyl ether, DME)일 수 있고, 상기 디메틸에테르(DME)는 이하의 화학식 5와 같은 반응을 통해 제조할 수 있다(S82).According to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the hydrocarbon compound may be dimethyl ether (DME), and the dimethyl ether (DME) may be prepared through the following reaction: (S82).

[반응식 5][Reaction Scheme 5]

3H2 + 3CO -> CH3OCH3 + CO2 3H 2 + 3CO -> CH 3 OCH 3 + CO 2

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제2흐름(B)의 합성가스에 상기 일산화탄소(CO)를 혼합하여 상기 원료(C)가 상기 반응식 5와 같은 반응에 적합한 몰 비 H2/CO를 가지도록 준비할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the carbon monoxide (CO) is mixed with the syngas of the second flow (B), and the raw material (C) has a molar ratio H 2 / CO suitable for the reaction You can prepare for this.

상기 일 실시 형태와 같은 이유로 본 발명의 다른 실시 형태는 상기 제2흐름(B)의 합성가스에 이산화탄소를 역부다 반응시켜 제조한 일산화탄소(CO)를 혼합하여 원료(C)의 몰 비 H2/CO를 1.0 이상 및 2.0 미만, 자세히는 1.0 이상 및 1.5 미만, 더욱 자세히는 1.0으로 조절한 뒤, 상기 반응식 5의 반응을 진행하는 것을 기술적 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention for the same reason as the above-mentioned one embodiment, carbon monoxide (CO) produced by reacting the synthesis gas of the second flow (B) with carbon dioxide in reverse reaction is mixed to obtain a molar ratio H 2 / CO is adjusted to 1.0 or more and less than 2.0, specifically 1.0 or more and less than 1.5, more specifically 1.0, and the reaction of Reaction Scheme 5 is proceeded.

본 발명은 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)의 제조 과정 중 발생하는 이산화탄소를 분리 및 수집하여 역부다 반응을 통해 일산화탄소로 전환하고, 상기 일산화탄소를 상기 제2흐름의 합성가스와 혼합하여 이를 원료로 합성천연가스(SNG)의 발열량을 증가시킬 수 있는 탄화수소 화합물을 합성한다. 따라서 종래 기술과 같이 외부로부터 액화석유가스 등을 공급받지 않아도 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조할 수 있고, 이산화탄소의 배출량을 현저히 줄일 수 있다.The present invention relates to a process for separating and collecting carbon dioxide generated during a process of producing a high caloric SNG and converting the carbon dioxide into carbon monoxide through a reverse feed reaction and mixing the carbon monoxide with the syngas of the second flow A hydrocarbon compound capable of increasing the heating value of synthetic natural gas (SNG) is synthesized from the raw material. Therefore, as in the prior art, it is possible to produce a synthetic natural gas having an increased calorific value without supplying liquefied petroleum gas or the like from the outside, and the emission amount of carbon dioxide can be remarkably reduced.

본 발명은 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 제조한 합성천연가스(SNG)와 상기 액화석유가스(LPG), 디메틸에테르(DME) 등의 탄화수소 화합물을 혼합하여 단위 부피 당 열량이 9,500kcal/㎥ 이상, 바람직하게는 10,400kcal/㎥ 이상인 고발열량의 합성천연가스를 제조한다(S90).(SNG) prepared by the methanation reaction of the syngas of the first flow and a hydrocarbon compound such as liquefied petroleum gas (LPG) or dimethyl ether (DME) to obtain a heat quantity of 9,500 kcal / m < 3 > or more, preferably 10,400 kcal / m < 3 > or more (S90).

본 발명은 상기 고발열량의 합성천연가스로부터 물을 분리하고(S91), 잔존하는 미량의 이산화탄소를 분리하는 단계(S92)를 더 수행할 수 있다. 이를 통해 최종적으로 액화천연가스(LNG)급의 열량을 갖는 고품질의 합성천연가스(SNG)를 얻을 수 있다.
The present invention can further carry out a step (S91) of separating water from the high-heat-produced synthetic natural gas (S91) and a step (S92) of separating the remaining minute amount of carbon dioxide. As a result, high-quality synthetic natural gas (SNG) having a calorific value of the liquefied natural gas (LNG) level can be finally obtained.

본 발명은 상기와 같은 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법에 사용될 수 있는 제조장치를 더 제공한다.The present invention further provides a manufacturing apparatus that can be used in the above-described method for producing synthetic natural gas with an increased heating value.

본 발명에 따른 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치는 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하는 가스화유닛, 상기 합성가스에 물을 공급하여 반응시키는 수성가스전환유닛, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하는 합성가스분리유닛, 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스를 제조하는 메탄화유닛을 포함하고, 상기 분리유닛과 수성가스전환유닛 사이에 위치하여 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소분리유닛, 분리된 이산화탄소에 탄소물질을 공급하고 반응시켜 일산화탄소를 제조하는 역부다반응유닛, 상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 원료준비유닛, 상기 원료준비유닛으로부터 원료를 공급받아 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 반응유닛 및 상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 혼합유닛을 포함할 수 있다.The apparatus for producing synthetic natural gas according to the present invention comprises a gasification unit for gasifying a fuel to produce a synthesis gas, a water gas conversion unit for supplying water to the synthesis gas and reacting the synthesis gas, And a methanation unit for producing synthetic natural gas by methanation reaction of the synthesis gas of the first flow, wherein the methanation unit is located between the separation unit and the water gas conversion unit, A carbon dioxide separation unit for separating carbon dioxide from the synthesized gas, a reverse reaction unit for supplying carbon dioxide to the separated carbon dioxide to produce carbon monoxide, a raw material preparation unit for mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow, A reaction unit for supplying a raw material from a raw material preparation unit and reacting to produce a hydrocarbon compound, It may include a mixing unit to mix the compound with the synthesis gas.

구체적으로 상기 반응유닛은 상기 원료를 상기 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응시켜 액화석유가스(LPG)를 제조하는 반응기이거나, 상기 원료를 상기 반응식 5와 같이 반응시켜 디메틸에테르(DME)를 제조하는 반응기일 수 있다.Specifically, the reaction unit is a reactor for producing liquefied petroleum gas (LPG) by a Fischer-Tropsch reaction of the raw material as in the above-mentioned Reaction Scheme 4, or reacting the raw material as shown in Reaction Scheme 5 to produce dimethyl ether (DME) Lt; / RTI >

상기 각 유닛 및 반응기에서 일어나는 반응은 이와 대응하는 상술한 발열량이 증가된 합성천연가스(high caloric SNG)의 제조방법에서 언급한 바와 같으므로 통상의 기술자는 상기 제조장치를 명확하게 이해할 수 있을 것인바, 이하 설명의 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.
The reaction occurring in each of the units and the reactors is the same as described in the above-mentioned method of producing a high caloric SNG in which the amount of generated heat is increased, so that a typical engineer can clearly understand the manufacturing apparatus , And will be omitted in order to avoid redundancy in the following description.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, these examples are for illustrating the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3에 도시된 본 발명의 일 실시 형태 및 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따라 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조하였을 때, 합성천연가스의 단위부피당 열량(kcal/㎥), 단위시간당 생산량(kmol/hr) 및 공정 중 배출되는 이산화탄소의 단위시간당 배출량(kmol/hr)을 알아보기 위하여 공정 시뮬레이션 프로그램인 PROⅡ를 이용하여 공정을 모사하였다.(Kcal / m < 3 >) per unit volume of the synthetic natural gas when the synthetic natural gas having an increased calorific value according to an embodiment of the present invention shown in Fig. 3 and another embodiment of the present invention shown in Fig. The process was simulated using PRO II, a process simulation program, to find out the amount of production per unit hour (kmol / hr) and the emission per unit hour (kmol / hr) of carbon dioxide emitted during the process.

실시예1Example 1 내지  To 실시예8Example 8

도 3에 도시된 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조하는 공정을 모사하였다.The process for producing the synthetic natural gas with the increased calorific value shown in Fig. 3 was simulated.

이산화탄소를 분리한 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리할 때, 제1흐름과 제2흐름의 부피비를 각각 9:1(실시예1 및 5), 8:2(실시예2 및 6), 7:3(실시예3 및 7), 6:5(실시예4 및 8)로 설정하였다.When separating the synthesis gas from the carbon dioxide into the first flow and the second flow, the volume ratio of the first flow and the second flow is 9: 1 (Examples 1 and 5), 8: 2 (Examples 2 and 6 ), 7: 3 (Examples 3 and 7), and 6: 5 (Examples 4 and 8).

도 3에 도시된 바와 같이 제2흐름(B)의 합성가스와 역부다 반응을 통해 제조한 일산화탄소(CO)를 혼합하여 원료(C)의 몰 비 H2/CO가 2.0이 되도록 한 뒤, 상기 원료를 피셔-트롭쉬 반응시켜 액화석유가스(LPG)를 제조하였다.As shown in FIG. 3, the synthesis gas of the second flow (B) and the carbon monoxide (CO) produced through the reverse feed reaction are mixed so that the molar ratio H 2 / CO of the raw material (C) becomes 2.0, Liquefied petroleum gas (LPG) was produced by Fischer-Tropsch reaction of raw materials.

상기 피셔-트롭쉬 반응의 전환율, 선택도 등은 이하의 표 1과 같고, 상기 반응은 Qianwen Zhang, Direct synthesis of LPG fuel from syngas with the hybrid catalyst based on modified Pd/SiO2 and zeolite, Catalysis Today, 104, 30-36 (2005)에 개시되어 있는 촉매(A촉매:실시예1 내지 4, B촉매:실시예5 내지 8)를 사용하여 진행하였다.The conversion and the selectivity of the Fischer-Tropsch reaction are shown in Table 1 below. The reaction is shown in Qianwen Zhang, Direct synthesis of LPG fuel from syngas with modified catalyst based on modified Pd / SiO 2 and zeolite, Catalysis (Catalyst A: Examples 1 to 4, Catalysts for B: Examples 5 to 8) disclosed in "Catalysts", "Catalysts, Catalysts and Catalysts", Today , 104, 30-36 (2005).

구분division A촉매(실시예1~4)A catalyst (Examples 1 to 4) B촉매(실시예5~8)B catalyst (Examples 5 to 8) 일산화탄소의 전환율[%]Conversion rate of carbon monoxide [%] 43.543.5 74.174.1
생성물의 수율

Yield of product
탄화수소hydrocarbon 23.723.7 40.740.7
디메틸에테르Dimethyl ether 0.00.0 0.10.1 이산화탄소carbon dioxide 19.819.8 33.333.3

탄화수소의 조성
[C mol%]


Composition of hydrocarbons
[C mol%]
C1C1 5.25.2 7.27.2
C2C2 6.56.5 4.34.3 C3C3 41.241.2 14.214.2 C4C4 35.835.8 8.28.2 C5C5 8.88.8 1.41.4 C6+C6 + 2.52.5 0.30.3

실시예9Example 9 내지  To 실시예12Example 12

도 4에 도시된 발열량이 증가된 합성천연가스를 제조하는 공정을 모사하였다.The process for producing the synthetic natural gas with the increased calorific value shown in FIG. 4 was simulated.

이산화탄소를 분리한 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리할 때, 제1흐름과 제2흐름의 부피비를 각각 9:1(실시예9), 8:2(실시예10), 7:3(실시예11), 6:5(실시예12)로 설정하였다.(Example 9), 8: 2 (Example 10), and 7: 2 (Example 10), respectively, when the synthesis gas from which the carbon dioxide was separated into the first flow and the second flow was 9: 3 (Example 11), and 6: 5 (Example 12).

도 4에 도시된 바와 같이 제2흐름(B)의 합성가스와 역부다 반응을 통해 제조한 일산화탄소(CO)를 혼합하여 원료(C)의 몰 비 H2/CO가 1.0이 되도록 한 뒤, DME 합성 반응을 통해 디메틸에테르(DME)를 제조하였다.As shown in FIG. 4, the synthesis gas of the second flow (B) and the carbon monoxide (CO) produced through the reverse feed reaction were mixed so that the molar ratio H 2 / CO of the raw material C became 1.0, Dimethyl ether (DME) was prepared through synthesis reaction.

상기 DME 합성 반응의 전환율, 선택도 등은 이하의 표 2와 같고, 상기 반응은 Andres Garcia-Trenco, Direct synthesis of DME from syngas on hybrid CuZnAl/ZSM-5 catalysts: New insights into the role of zeolite acidity, Applied catalysis A: General, 411-412, 170-179 (2012)에 개시되어 있는 촉매(C촉매)를 사용하여 진행하였다.The conversion and selectivity of the DME synthesis reaction are shown in Table 2 below, and the reaction was performed by Andres Garcia-Trenco, Direct synthesis of DME from syngas on hybrid CuZnAl / ZSM-5 catalysts: New insights into the role of zeolite acidity, Applied catalysis A: General , 411-412, 170-179 (2012).

구분division C촉매(실시예9~12)C catalyst (Examples 9 to 12) 일산화탄소의 전환율[%]Conversion rate of carbon monoxide [%] 93.093.0
생성물의 수율


Yield of product

탄화수소hydrocarbon 0.50.5
디메틸에테르Dimethyl ether 65.065.0 이산화탄소carbon dioxide 31.031.0 메탄올Methanol 3.53.5

실험결과Experiment result

실시예1 내지 실시예12에 따른 모사 공정의 최종생성물인 합성천연가스의 단위부피당 열량(kcal/㎥), 단위시간당 생산량(kmol/hr) 및 공정 중 배출되는 이산화탄소의 단위시간당 배출량(kmol/hr)을 측정하였다. 그 결과는 이하의 표 3과 같다.(Kcal / m < 3 >), the amount of production per unit time (kmol / hr) and the amount of carbon dioxide discharged per unit time (kmol / hr) of the synthetic natural gas as the final product of the simulation process according to Examples 1 to 12 ) Were measured. The results are shown in Table 3 below.

구분division 부피비
[A:B]
Volume ratio
[A: B]
촉매catalyst 합성천연가스
단위부피당
열량
[kcal/㎥]
Synthetic natural gas
Per unit volume
calorie
[kcal / m 3]
합성천연가스
단위시간당
생산량
[kcal/hr]
Synthetic natural gas
Per hour
output
[kcal / hr]
이산화탄소
단위시간당
배출량
[kmol/hr]
carbon dioxide
Per hour
Emissions
[kmol / hr]
실시예1Example 1 9:19: 1 A촉매A catalyst 9,548.79,548.7 6,188.46,188.4 11,536.111,536.1 실시예2Example 2 8:28: 2 A촉매A catalyst 10,081.510,081.5 6,277.66,277.6 11,501.211,501.2 실시예3Example 3 7:37: 3 A촉매A catalyst 10,379.810,379.8 6,367.16,367.1 11.466.311.466.3 실시예4Example 4 6:46: 4 A촉매A catalyst 11,447.011,447.0 6,456.76,456.7 11,431.411,431.4 실시예5Example 5 9:19: 1 B촉매B catalyst 9,806.99,806.9 6,090.06,090.0 11,653.811,653.8 실시예6Example 6 8:28: 2 B촉매B catalyst 10,595.310,595.3 6,040.46,040.4 11,736.611,736.6 실시예7Example 7 7:37: 3 B촉매B catalyst 11,464.711,464.7 6,011.36,011.3 11,819.511,819.5 실시예8Example 8 6:46: 4 B촉매B catalyst 12,428.512,428.5 5,982.35,982.3 11,902.311,902.3 실시예9Example 9 9:19: 1 C촉매C catalyst 9,918.99,918.9 6,274.96,274.9 11,282.111,282.1 실시예10Example 10 8:28: 2 C촉매C catalyst 10,685.610,685.6 6,450.46,450.4 10,993.510,993.5 실시예11Example 11 7:37: 3 C촉매C catalyst 11,411.511,411.5 6,626.46,626.4 10,704.710,704.7 실시예12Example 12 6:46: 4 C촉매C catalyst 12,099.812,099.8 6,802.56,802.5 10,416.110,416.1

상기 표 3을 참조하면, 상기 실시예1 내지 실시예12는 합성천연가스 단위부피당 열량이 9,500kcal/㎥ 이상이고, 실시예1, 실시예2, 실시예5, 실시예9를 제외한 모든 실시예에서 10,400kcal/㎥ 이상임을 알 수 있다.
Referring to Table 3, in Examples 1 to 12, the heat quantity per unit volume of the synthetic natural gas was 9,500 kcal / m 3 or more, and in all the examples except for Examples 1, 2, 5, Lt; 4 > kcal / m < 3 >

이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Various modifications and improvements of those skilled in the art are also within the scope of the present invention.

Claims (14)

석탄, 바이오매스 및 고체탄소 중 어느 하나 이상의 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하고, 상기 합성가스를 수성가스 전환(water gas shift)한 뒤, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하고, 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스(synthetic natural gas)를 제조하되,
전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하기 전, 상기 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계;
분리된 이산화탄소를 탄소물질과 역부다 반응(reverse boudouard reaction)시켜 일산화탄소를 제조하는 단계;
상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 원료를 준비하는 단계;
상기 원료를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 단계; 및
상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
A process for producing a syngas by gasifying at least one of coal, biomass and solid carbon, separating the syngas converted into a first stream and a second stream after water gas shifts the synthesis gas And the synthesis gas of the first flow is subjected to a methanation reaction to produce a synthetic natural gas,
Separating carbon dioxide from the converted syngas before separating the converted syngas into a first stream and a second stream;
A step of producing carbon monoxide by reverse boudouard reaction with the separated carbon dioxide;
Mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow to prepare a raw material;
Reacting the raw material to produce a hydrocarbon compound; And
And mixing the hydrocarbon compound with the synthetic natural gas.
제1항에 있어서,
전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리할 때,
상기 제1흐름과 제2흐름의 부피비가 9:1 ~ 6:4가 되도록 분리하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
The method according to claim 1,
When separating the converted syngas into a first flow and a second flow,
Wherein a volume ratio of the first flow and the second flow is 9: 1 to 6: 4.
제1항에 있어서,
역부다 반응의 반응온도는 700℃ 내지 2,000℃인 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction temperature of the reverse-boiling reaction is 700 ° C to 2,000 ° C.
제1항에 있어서,
상기 탄화수소 화합물은 액화석유가스(liquefied petroleum gas, LPG)이고,
상기 액화석유가스는 상기 원료를 이하의 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응(fischer-tropsch synthesis reaction)시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
[반응식 4]
(2n+1)H2 + nCO → CnH2n +1 + nH2O
상기 n은 1 내지 20이다.
The method according to claim 1,
The hydrocarbon compound is liquefied petroleum gas (LPG)
Wherein the liquefied petroleum gas is produced by a fischer-tropsch synthesis reaction of the raw material as shown in the following reaction formula (4).
[Reaction Scheme 4]
(2n + 1) H 2 + nCO → C n H 2n +1 + nH 2 O
And n is 1 to 20.
제4항에 있어서,
상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 몰 비 H2/CO가 2.0 이상 및 3.0 미만인 원료를 준비하고,
상기 원료를 반응시켜 액화석유가스를 제조하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow are mixed to prepare a raw material having a molar ratio H 2 / CO of 2.0 or more and less than 3.0,
And reacting the raw material to produce a liquefied petroleum gas.
제1항에 있어서,
상기 탄화수소 화합물은 디메틸에테르(dimethyl ether, DME)이고,
상기 디메틸에테르는 상기 원료를 이하의 반응식 5와 같이 반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
[반응식 5]
3H2 + 3CO -> CH3OCH3 + CO2
The method according to claim 1,
The hydrocarbon compound is dimethyl ether (DME)
Wherein the dimethyl ether is produced by reacting the raw material as shown in the following reaction formula (5).
[Reaction Scheme 5]
3H 2 + 3CO -> CH 3 OCH 3 + CO 2
제6항에 있어서,
상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하여 몰 비 H2/CO가 1.0 이상 및 2.0 미만인 원료를 준비하고,
상기 원료를 반응시켜 디메틸에테르를 제조하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조방법.
The method according to claim 6,
The carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow are mixed to prepare a raw material having a molar ratio H 2 / CO of 1.0 or more and less than 2.0,
And then reacting the raw materials to produce dimethyl ether.
석탄, 바이오매스 및 고체탄소 중 어느 하나 이상의 연료를 가스화하여 합성가스를 제조하는 가스화유닛, 상기 합성가스에 물을 공급하여 반응시키는 수성가스전환유닛, 전환된 합성가스를 제1흐름과 제2흐름으로 분리하는 합성가스분리유닛, 상기 제1흐름의 합성가스를 메탄화 반응시켜 합성천연가스를 제조하는 메탄화유닛을 포함하고,
상기 분리유닛과 수성가스전환유닛 사이에 위치하여 전환된 합성가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소분리유닛;
분리된 이산화탄소에 탄소물질을 공급하고 반응시켜 일산화탄소를 제조하는 역부다반응유닛;
상기 일산화탄소와 상기 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 원료준비유닛;
상기 원료준비유닛으로부터 원료를 공급받아 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 반응유닛; 및
상기 탄화수소 화합물과 상기 합성천연가스를 혼합하는 혼합유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
A gasification unit for gasifying at least one of coal, biomass, and solid carbon to produce a synthesis gas, a water gas conversion unit for supplying water to the synthesis gas and reacting the synthesis gas, And a methanation unit for producing synthetic natural gas by methanation reaction of the synthesis gas of the first flow,
A carbon dioxide separation unit located between the separation unit and the water gas conversion unit for separating carbon dioxide from the syngas converted;
A reverse reaction unit for supplying carbon material to the separated carbon dioxide to produce carbon monoxide;
A raw material preparation unit for mixing the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow;
A reaction unit for supplying a raw material from the raw material preparation unit and reacting to produce a hydrocarbon compound; And
And a mixing unit for mixing the hydrocarbon compound with the synthetic natural gas.
제8항에 있어서,
상기 합성가스분리유닛은 제1흐름과 제2흐름의 부피비가 9:1 ~ 6:4가 되도록 전환된 합성가스를 분리하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the syngas separation unit separates the syngas converted so that the volume ratio of the first stream and the second stream is 9: 1 to 6: 4.
제8항에 있어서,
상기 역부다반응유닛은 반응온도 700℃ 내지 2,000℃에서 이산화탄소와 탄소물질을 반응시키는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the reverse reaction unit reacts carbon dioxide with a carbon material at a reaction temperature of 700 ° C to 2,000 ° C.
제8항에 있어서,
상기 반응유닛은 상기 원료를 이하의 반응식 4와 같이 피셔-트롭쉬 반응시켜 액화석유가스를 제조하는 반응기인 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
[반응식 4]
(2n+1)H2 + nCO → CnH2n +1 + nH2O
상기 n은 1 내지 20이다.
9. The method of claim 8,
Wherein the reaction unit is a reactor for producing liquefied petroleum gas by subjecting the raw material to a Fischer-Tropsch reaction as shown in the following reaction formula (4).
[Reaction Scheme 4]
(2n + 1) H 2 + nCO → C n H 2n +1 + nH 2 O
And n is 1 to 20.
제11항에 있어서,
상기 원료준비유닛은 원료의 몰 비 H2/CO가 2.0 이상 및 3.0 미만이 되도록 일산화탄소와 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the raw material preparation unit mixes the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow such that the molar ratio H 2 / CO of the raw material is 2.0 or more and less than 3.0.
제8항에 있어서,
상기 반응유닛은 상기 원료를 이하의 반응식 5와 같이 반응시켜 디메틸에테르를 제조하는 반응기인 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
[반응식 5]
3H2 + 3CO -> CH3OCH3 + CO2
9. The method of claim 8,
Wherein the reaction unit is a reactor for producing dimethyl ether by reacting the raw materials as shown in the following reaction formula (5).
[Reaction Scheme 5]
3H 2 + 3CO -> CH 3 OCH 3 + CO 2
제13항에 있어서,
상기 원료준비유닛은 원료의 몰 비 H2/CO가 1.0 이상 및 2.0 미만이 되도록 일산화탄소와 제2흐름의 합성가스를 혼합하는 것을 특징으로 하는 발열량이 증가된 합성천연가스의 제조장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the raw material preparing unit mixes the carbon monoxide and the synthesis gas of the second flow such that the molar ratio H 2 / CO of the raw material is 1.0 or more and less than 2.0.
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