KR20210046470A - Operating condition test system and method of fluidized bed reactor - Google Patents

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KR20210046470A
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a system for testing the operating condition of a fluidized bed reactor, including: a fluidized reactor in which a flowable material is circulated; a measuring unit positioned at least partially inside of the flowable material to measure the internal temperature of the fluidized reactor depending on the height thereof and the concentration of methane gas in the flowable material in the fluidized reactor; a controlling unit linked to the measuring unit so that the measuring unit may move longitudinally; an analyzing unit linked electrically to the controlling unit to receive the information of the internal temperature measured by the measuring unit and to analyze the internal temperature; a programming unit linked electrically to the measuring unit and the analyzing unit and configured to program the internal temperature depending on the height of the fluidized reactor, received from the analyzing unit, and the concentration of methane gas received from the measuring unit in the operating condition of the fluidized reactor; a mass flow controlling unit for producing a gas mixture mixed with a flow-controlling gas depending on a change in methane gas; and a preheating unit for heating the gas mixture to supply the same to the fluidized reactor.

Description

유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템 및 방법{Operating condition test system and method of fluidized bed reactor}Operating condition test system and method of fluidized bed reactor

본 발명은 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유동층 반응기의 최적 운전조건을 보다 쉽게 확인할 수 있는 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for testing operating conditions of a fluidized bed reactor, and more particularly, to a system and method for testing operating conditions of a fluidized bed reactor that can more easily determine the optimum operating conditions of the fluidized bed reactor.

석유가격이 상승하면서 천연가스 가격도 상당히 상승하여 주요 에너지원으로 부상된 LNG의 소비자 부담이 가중되고 있다. 한편 최근 비교적 저렴하고 가채년수가 긴 석탄의 청정연료화가 뜨거운 관심을 받고 있다. 석탄가스화의 기술이 발달하면서 이때 발생한 합성가스의 경제성 있는 활용방안으로 주목받고 있는 합성천연가스(SNG)의 생산은 미국, 중국 등지에서 활발하게 검토 및 상업화 추진이 진행되고 있는 상황이다.As petroleum prices rise, natural gas prices have risen considerably, increasing the burden on consumers of LNG, which has emerged as a major energy source. Meanwhile, the use of relatively cheap and long-lasting coal as a clean fuel has attracted a lot of attention. With the development of coal gasification technology, the production of synthetic natural gas (SNG), which is attracting attention as an economically effective method of utilizing synthetic gas generated at this time, is under active review and commercialization in the United States and China.

합성가스를 정제한 후 수소와 CO를 3:1로 조성비를 만들어 메탄화 반응(methanation)을 수행하면, 메탄이 98% 이상인 합성천연가스를 만들 수 있는데, 몰당 206kJ이라는 엄청난 발열 때문에 단일 반응기로는 해결하지 못하고, 3~5단계의 단열 충진(Adiabatic Packed) 반응기를 시리즈로 연결한 후, 각 반응기 사이에는 열교환기를 설치하여 전체 공정을 이루고 있는 것이 현재 상용화된 메탄화 공정이다. 추가적으로 메탄화 공정은 CO뿐만 아니라 CO2를 이용해서도 가능하다.After purification of the synthesis gas, by making a composition ratio of 3:1 hydrogen and CO to perform methanation, synthetic natural gas with more than 98% methane can be produced. The current commercialized methanation process is that the entire process is achieved by connecting adiabatic packed reactors of 3 to 5 stages in series, and then installing a heat exchanger between each reactor. Additionally, the methanation process is possible using CO as well as CO 2.

또한, 기존 상용공정에서는 첫번째 메탄화 반응기에서의 반응온도 급상승을 막기 위하여, 생산된 메탄 포함 가스를 일부 리사이클하여 원료의 메탄농도를 높이는 방법을 일반적으로 사용하고 있는데, 이를 위하여 리사이클 압축기가 필요하게 되어 투자비가 증가하는 문제점이 있었다.In addition, in the existing commercial process, in order to prevent a rapid increase in the reaction temperature in the first methanation reactor, a method of increasing the methane concentration of raw materials by recycling some of the produced methane-containing gas is generally used. For this purpose, a recycling compressor is required. There was a problem that the investment cost increased.

한편, 기존의 반응기 시스템은 운전자가 초기 운전조건을 설정하고 반응기의 높이 방향으로 샘플링 프로브(sampling probe)를 수동으로 이동시켜 반응성능(반응온도와 생성물의 농도)을 높이별로 일일이 확인하였다.Meanwhile, in the existing reactor system, the operator sets the initial operating conditions and manually moves the sampling probe in the height direction of the reactor to check the reactivity (reaction temperature and product concentration) by height.

이에 따라 운전자는 다른 초기 조건으로 변경한 뒤 이러한 조작을 반복하는 등 최적의 조건을 도출하는데 많은 시간과 인력 투입이 요구되는 문제점이 있었다.Accordingly, there is a problem that a lot of time and manpower are required for the driver to derive the optimum conditions, such as repeating these operations after changing to a different initial condition.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1241527호(2013.03.04.)(Patent Document 1) Registered Patent Publication No. 10-1241527 (2013.03.04.)

(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2016-0061405호(2016.05.30.)(Patent Document 2) Unexamined Patent Publication No. 10-2016-0061405 (2016.05.30.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 측정부에서 측정한 유동층 반응기 내부의 메탄가스의 온도 및 농도에 따라 메탄가스의 최적 유속 및 최대 메탄가스 농도를 선정한 후 이를 기반으로 최적 운전조건을 판단하여 작업자가 보다 쉽게 최적 운전조건을 확인할 수 있는 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to select the optimum flow rate and maximum methane gas concentration of methane gas according to the temperature and concentration of methane gas inside the fluidized bed reactor measured by the measurement unit, and then determine the optimum operating conditions based on this. It is to provide a system and method for testing the operating conditions of a fluidized bed reactor in which an operator can more easily check the optimum operating conditions by judging.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유동물질이 순환하는 유동층 반응기; 적어도 일부가 상기 유동물질의 내부에 위치하여 상기 유동층 반응기의 높이에 따른 상기 유동층 반응기의 내부온도 및 상기 유동층 반응기에서 유동물질 중 메탄가스의 농도를 측정하는 측정부; 상기 측정부와 연결되어 상기 측정부를 상하방향으로 이동시키는 조절부; 상기 조절부와 전기적으로 연결되어 상기 측정부에서 측정된 상기 내부온도에 대한 정보를 수신한 후 상기 내부온도를 분석하는 분석부; 상기 측정부 및 상기 분석부와 전기적으로 연결되고 상기 유동층 반응기의 운전조건 내에서 상기 유동층 반응기의 높이에 따른 상기 분석부로부터 수신한 상기 내부온도와 상기 측정부로부터 수신한 상기 메탄가스의 농도를 프로그래밍하는 프로그램부; 상기 메탄가스의 농도변화에 따라 상기 메탄가스에 유량조절기체를 혼합한 혼합기체를 생성하는 질량 유량 제어부; 및 상기 혼합기체를 가열하여 상기 유동층 반응기로 공급하는 예열부를 포함하는 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a fluidized bed reactor in which a fluid material is circulated; A measuring unit that measures an internal temperature of the fluidized bed reactor according to a height of the fluidized bed reactor and a concentration of methane gas in the fluidized material in the fluidized bed reactor, at least partially located inside the fluidized material; An adjustment unit connected to the measurement unit to move the measurement unit in a vertical direction; An analysis unit electrically connected to the control unit to analyze the internal temperature after receiving information on the internal temperature measured by the measurement unit; Programming the internal temperature received from the analysis unit and the concentration of the methane gas received from the measurement unit according to the height of the fluidized bed reactor, which is electrically connected to the measurement unit and the analysis unit and is electrically connected to the fluidized bed reactor. A program unit to do; A mass flow control unit for generating a mixed gas obtained by mixing a flow control gas with the methane gas according to a change in the concentration of the methane gas; And a preheating unit for heating the mixed gas and supplying the mixed gas to the fluidized bed reactor.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유동층 반응기는, 상기 유동물질이 내부에 위치하여 순환하는 가스 챔버부; 상기 가스 챔버부의 측부의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치하여 상기 가스 챔버부를 가열하는 가열부; 상기 가스 챔버부와 연통하여 외부로 노출되는 유로에 형성되어 상기 생성물이 외부로 배출되도록 개폐 가능한 밸브부; 및 상기 밸브부와 인접하고 상기 유로의 일단에 형성되어 벤트부를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fluidized bed reactor includes: a gas chamber unit in which the fluid material is located and circulated; A heating unit positioned to surround at least a portion of a side portion of the gas chamber unit to heat the gas chamber unit; A valve part which is formed in a flow path that communicates with the gas chamber part and is exposed to the outside, so that the product is discharged to the outside; And a vent part adjacent to the valve part and formed at one end of the flow path.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 측정부는, 적어도 일부가 상기 유동물질로 삽입되어 상기 메탄가스의 농도를 측정한 후 상기 메탄가스의 농도에 대한 정보를 상기 분석부로 전송하는 가스측정부재; 및 상기 가스측정부재의 내부에 위치하여 상기 내부온도를 측정한 후 상기 내부온도에 대한 정보를 상기 프로그램부로 전송하는 온도측정부재를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the measuring unit may include a gas measuring member that measures the concentration of the methane gas by inserting at least a part into the flowing material and transmits information on the concentration of the methane gas to the analysis unit; And a temperature measuring member positioned inside the gas measuring member to measure the internal temperature and then transmit information on the internal temperature to the program unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 운전조건은 반응온도, 반응압력, H2/CO2 농도 비율, 유동화 가스 속도 비율(Uo/Umf), 상기 유동층 반응기의 높이 및 상기 생성물의 입자크기 및 밀도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. (Uo: 유동화 가스 속도, Umf: 최소 유동화 가스 속도)In an embodiment of the present invention, the operating conditions include reaction temperature, reaction pressure, H 2 /CO 2 concentration ratio, fluidized gas velocity ratio (Uo/Umf), height of the fluidized bed reactor, and particle size and density of the product. It may include at least any one. (Uo: fluidized gas velocity, Umf: minimum fluidized gas velocity)

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분석부 및 상기 프로그램부와 전기적으로 연결되어 기설정된 온도 및 기설정된 농도에 따라 상기 유동화 가스 속도 비율 및 상기 H2/CO2 농도 비율을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, further comprising a control unit electrically connected to the analysis unit and the program unit to adjust the fluidization gas velocity ratio and the H 2 /CO 2 concentration ratio according to a preset temperature and a preset concentration. can do.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내부온도의 최대값에서 상기 내부온도의 최소값을 뺀 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°C보다 작으면, 상기 제어부는 상기 메탄가스의 유체속도가 최적 유체속도인 것으로 판단하여 상기 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5로 설정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the change value obtained by subtracting the minimum value of the internal temperature from the maximum value of the internal temperature is less than the preset temperature of 5°C, the controller determines that the fluid velocity of the methane gas is the optimum fluid velocity. It is determined that the H 2 /CO 2 concentration ratio may be set to 3.5 to 4.5.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내부온도의 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°보다 크면, 상기 제어부는 상기 유동화 가스 속도 비율을 1만큼 증가시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the change value of the internal temperature is greater than the preset temperature of 5°, the controller may increase the fluidized gas velocity ratio by 1.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지 적용될 수 있도록 설정하고, 상기 내부온도의 최소값은 5°C보다 작도록 설정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control unit may set the fluidized gas velocity ratio to be applied up to a maximum of 10, and the minimum value of the internal temperature may be set to be less than 5°C.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탄가스의 농도가 변화하면, 상기 제어부는 상기 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the concentration of the methane gas changes, the control unit may determine that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 상기 질량 유량 제어부는 상기 유량조절기체를 투입하고, 상기 제어부는 상기 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단할 수 있다.In an embodiment of the present invention, if the concentration of the methane gas does not change, the mass flow control unit may input the flow control gas, and the control unit may determine that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration. .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량조절기체는 이산화탄소, 수소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow rate control gas may include at least one of carbon dioxide, hydrogen, and nitrogen.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 (a) 유동층 반응기의 운전조건을 설정하는 단계; (b) 최적 유속을 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계; (c) 측정부에 의해 측정된 상기 유동층 반응기의 내부온도 변화값에 따라 최적 유속을 판단하는 단계; (d) 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계; 및 (e) 상기 측정부에 의해 측정된 상기 유동층 반응기에서 유동물질 중 메탄가스의 농도 변화값에 따라 최대 메탄가스 농도를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 최적 유속 및 상기 최대 메탄가스 농도를 기반으로 최적 운전조건을 판단하는 유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법을 제공한다.On the other hand, the configuration of the present invention for achieving the above object comprises the steps of (a) setting the operating conditions of the fluidized bed reactor; (b) setting conditions for selecting an optimum flow rate; (c) determining an optimum flow rate according to the internal temperature change value of the fluidized bed reactor measured by a measuring unit; (d) setting conditions for selecting the maximum methane gas concentration; And (e) determining a maximum methane gas concentration according to a change in concentration of methane gas in a fluid in the fluidized bed reactor measured by the measuring unit, and based on the optimum flow rate and the maximum methane gas concentration It provides a method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor to determine the optimum operating conditions.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (b1) 유동화 가스 속도 비율(Uo/Umf)을 1만큼 증가시키는 단계; (b2) 상기 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지로 설정하는 단계; 및 (b3) 상기 내부온도의 최소값이 5°C보다 작도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step (b) includes: (b1) increasing the fluidized gas velocity ratio (Uo/Umf) by 1; (b2) setting the fluidized gas velocity ratio to a maximum of 10; And (b3) setting the minimum value of the internal temperature to be less than 5°C.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 내부온도의 변화값이 기설정된 온도인 5°보다 작으면, 제어부가 메탄가스의 유체속도를 최적 유체속도인 것으로 판단한 후 상기 (d) 단계를 수행하는 단계; 및 (c2) 상기 내부온도의 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°보다 크면, 상기 (b) 단계로 복귀하는 단계를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, in the step (c), (c1) when the change value of the internal temperature is less than 5°, which is a preset temperature, the controller determines that the fluid velocity of the methane gas is the optimum fluid velocity. Performing the step (d); And (c2) when the change value of the internal temperature is greater than the preset temperature of 5°, returning to the step (b).

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서, 상기 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건은 상기 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the step (d), the condition for selecting the maximum methane gas concentration may be the H 2 /CO 2 concentration ratio of 3.5 to 4.5.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (e) 단계는, (e1) 상기 메탄가스의 농도가 변화하면, 상기 제어부가 상기 메탄가스의 농도를 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단하는 단계; 및 (e2) 상기 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 상기 제어부에서 H2/CO2 농도 비율을 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step (e) includes: (e1) when the concentration of the methane gas changes, the control unit determines that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration; And (e2) if the concentration of the methane gas does not change, changing the H 2 /CO 2 concentration ratio in the control unit.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 측정부에서 측정한 유동층 반응기 내부의 메탄가스의 온도 및 농도에 따라 메탄가스의 최적 유속 및 최대 메탄가스 농도를 선정한 후 이를 기반으로 최적 운전조건을 판단하여 작업자가 보다 쉽게 최적 운전조건을 확인할 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is to determine the optimum operating conditions based on the selection of the optimum flow rate and maximum methane gas concentration of the methane gas according to the temperature and concentration of the methane gas inside the fluidized bed reactor measured by the measurement unit. Thus, the operator can more easily check the optimum operating conditions.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing an operating condition test system of a fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided, not excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being excluded.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

1. 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템의 설명1. Description of the operating condition test system of the fluidized bed reactor

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing an operating condition test system of a fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템은 유동층 반응기(100), 측정부(200), 조절부(300), 분석부(400), 프로그램부(500), 질량 유량 제어부(600), 예열부(700) 및 제어부(800)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a system for testing the operating conditions of a fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention includes a fluidized bed reactor 100, a measurement unit 200, a control unit 300, an analysis unit 400, and a program unit 500. ), a mass flow control unit 600, a preheating unit 700, and a control unit 800.

본 발명은 메탄가스의 온도 및 농도에 따라 메탄가스의 최적 유속 및 최대 메탄가스 농도를 선정한 후 이를 기반으로 최적 운전조건을 판단한다.According to the present invention, the optimum flow rate and maximum methane gas concentration of methane gas are selected according to the temperature and concentration of methane gas, and the optimum operating conditions are determined based on the selection.

이때, 운전조건은 유동층 반응기(100) 내에서 고려할 운전변수로서, 반응온도, 반응압력, H2/CO2 농도 비율, 유동화 가스 속도 비율(Uo, superficial gas velocity: 유동화 가스 속도, Umf, minimum fluidizing gas velocity: 최소 유동화 가스 속도), 유동층 반응기(100)의 높이 및 유동층 반응기(100)에서 유동물질의 입자크기 및 밀도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.At this time, the operating conditions are operating variables to be considered in the fluidized bed reactor 100, such as reaction temperature, reaction pressure, H 2 /CO 2 concentration ratio, fluidized gas velocity ratio (Uo, superficial gas velocity: fluidized gas velocity, Umf, minimum fluidizing). gas velocity: minimum fluidized gas velocity), the height of the fluidized bed reactor 100, and at least one of the particle size and density of the fluid in the fluidized bed reactor 100.

유동층 반응기(100)는 유동물질(F)이 순환한다. 유동물질(F)은 촉매층을 포함할 수 있으며, 이러한 유동층 반응기(100)는 가스 챔버부(110), 가열부(120), 밸브부(130) 및 벤트부(140)를 포함한다.In the fluidized bed reactor 100, the fluid F is circulated. The fluidized material F may include a catalyst layer, and the fluidized bed reactor 100 includes a gas chamber unit 110, a heating unit 120, a valve unit 130, and a vent unit 140.

가스 챔버부(110)는 유동물질(F)이 내부에 위치하여 순환한다. 가스 챔버부(110)는 원통형 또는 다각형일 수 있고, 가스 챔버부(110)의 하부는 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다.In the gas chamber unit 110, the flowing material F is located therein and circulates. The gas chamber unit 110 may have a cylindrical shape or a polygonal shape, and the lower portion of the gas chamber unit 110 is formed to have a narrower width toward the bottom.

가스 챔버부(110)의 하부는 예열부(700)와 연통하고, 그에 따라 예열부(700)에서 미리 가열된 혼압기체가 가스 챔버부(110)의 하부로 유입된다.The lower part of the gas chamber part 110 communicates with the preheating part 700, and accordingly, the mixed pressure gas previously heated in the preheating part 700 flows into the lower part of the gas chamber part 110.

가열부(120)는 가스 챔버부(110)의 측부의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치하여 가스 챔버부(110)를 가열한다.The heating unit 120 is positioned to surround at least a portion of the side of the gas chamber unit 110 to heat the gas chamber unit 110.

밸브부(130)는 가스 챔버부(110)와 연통하여 외부로 노출되는 유로에 형성되어 유동층 반응기(100)에서 생성되는 생성물이 외부로 배출되도록 개폐 가능하다. The valve unit 130 is formed in a flow path that communicates with the gas chamber unit 110 and is exposed to the outside, and can be opened and closed so that the product generated in the fluidized bed reactor 100 is discharged to the outside.

벤트부(140)는 밸브부(130)와 인접하고 유로의 일단에 형성된다. 이러한 벤트부(140)는 유로를 따라 이동하는 생성물이 외부로 배출될 수 있도록 한다.The vent part 140 is adjacent to the valve part 130 and is formed at one end of the flow path. The vent part 140 allows the product moving along the flow path to be discharged to the outside.

측정부(200)는 적어도 일부가 유동물질(F)의 내부에 위치하여 유동층 반응기(100)의 높이에 따른 유동층 반응기(100)의 내부온도 및 유동층 반응기(100)에서 유동물질 중 메탄가스의 농도를 측정한다. 이러한 측정부(200)는 가스측정부재(210) 및 온도측정부재(220)를 포함한다.The measuring unit 200 is at least partially located inside the fluidized material (F), the internal temperature of the fluidized bed reactor 100 according to the height of the fluidized bed reactor 100 and the concentration of methane gas in the fluidized material in the fluidized bed reactor 100 Measure The measuring unit 200 includes a gas measuring member 210 and a temperature measuring member 220.

가스측정부재(210)는 가스 챔버부(110)의 내부에 위치하고, 적어도 일부는 외부로 노출된다. 또한, 가스 측정부재(210)는 관형상으로 적어도 일부가 유동물질(F)로 삽입되어 메탄가스의 농도를 측정한 후 메탄가스의 농도에 대한 정보를 분석부로 전송한다. 이때, 측정되는 메탄가스의 농도는 실시간으로 이루어지고, 그에 따른 메탄가스의 농도에 대한 정보가 분석부(400)로 저장된다. 메탄가스의 농도에 대한 정보는 실시간으로 이루어지므로 다수 개로 분석부(400)에 저장된다.The gas measuring member 210 is located inside the gas chamber unit 110, and at least a portion is exposed to the outside. In addition, the gas measuring member 210 is at least partially inserted into the flowing material F in a tubular shape, measures the concentration of methane gas, and then transmits information on the concentration of the methane gas to the analysis unit. At this time, the measured concentration of methane gas is performed in real time, and information on the concentration of methane gas accordingly is stored in the analysis unit 400. Since information on the concentration of methane gas is made in real time, a plurality of pieces of information on the concentration of methane gas are stored in the analysis unit 400.

온도측정부재(220)는 가스측정부재(210)의 내부에 위치하여 가스 챔버부(110)의 내부온도를 측정한 후 가스 챔버부(110)의 내부온도에 대한 정보를 프로그램부(500)로 전송한다. 이때, 측정되는 내부온도는 실시간으로 이루어지게 되므로 다수 개로 프로그램부(500)에 저장된다.The temperature measuring member 220 is located inside the gas measuring member 210 to measure the internal temperature of the gas chamber unit 110, and then transmits information on the internal temperature of the gas chamber unit 110 to the program unit 500. send. At this time, since the measured internal temperature is made in real time, a plurality of internal temperatures are stored in the program unit 500.

조절부(300)는 측정부(200)와 연결되어 측정부(200)를 상하방향으로 이동시킨다. 예시적으로 조절부(300)는 스텝모터일 수 있다. 따라서, 조절부(300)가 동작하면, 측정부(200)를 상하방향으로 이동시킬 수 있고, 그에 따라 측정부(200)는 가스 챔버부(110)의 높이에 따른 메탄가스의 온도 및 농도를 측정할 수 있다.The adjustment unit 300 is connected to the measurement unit 200 to move the measurement unit 200 in the vertical direction. Exemplarily, the adjustment unit 300 may be a step motor. Therefore, when the control unit 300 operates, the measurement unit 200 can be moved vertically, and accordingly, the measurement unit 200 adjusts the temperature and concentration of the methane gas according to the height of the gas chamber unit 110. Can be measured.

분석부(400)는 조절부(300)와 전기적으로 연결되어 측정부(200)에서 측정된 가스 챔버부(110)의 내부온도에 대한 정보를 수신한 후 가스 챔버부(110)의 내부온도를 분석한다. 이를 위한 분석부(400)는 적외선 가스 분석기(IR: Infrared gas analyzer) 또는 가스 크레마토그래피(GC: Gas chromatography) 분석기일 수 있다.The analysis unit 400 is electrically connected to the control unit 300 to receive information on the internal temperature of the gas chamber unit 110 measured by the measurement unit 200 and then adjusts the internal temperature of the gas chamber unit 110. Analyze. The analysis unit 400 for this may be an infrared gas analyzer (IR) or a gas chromatography (GC) analyzer.

프로그램부(500)는 측정부(200) 및 분석부(400)와 전기적으로 연결되고 유동층 반응기(100)의 운전조건 내에서 유동층 반응기(100)의 높이에 따른 분석부(400)로부터 수신한 내부온도와 측정부(200)로부터 수신한 메탄가스의 농도를 프로그래밍한다. 일례로서, 프로그램부(500)는 프로그램 가능 논리 제어 장치(PLC: programmable logic controller)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The program unit 500 is electrically connected to the measurement unit 200 and the analysis unit 400 and received from the analysis unit 400 according to the height of the fluidized bed reactor 100 within the operating conditions of the fluidized bed reactor 100. The temperature and the concentration of the methane gas received from the measuring unit 200 are programmed. As an example, the program unit 500 may be a programmable logic controller (PLC), but is not limited thereto.

질량 유량 제어부(600)는 메탄가스의 농도변화에 따라 메탄가스에 유량조절기체를 혼합한 혼합기체를 생성한다. 예시적으로 질량 유량 제어부(600)는 유체 및 가스, 유속의 특정 영역에서 유체의 특정 유형을 제어하도록 조정하는 질량 유량 제어기(MFC)일 수 있다.The mass flow control unit 600 generates a mixed gas obtained by mixing the flow control gas with the methane gas according to the change in the concentration of the methane gas. For example, the mass flow controller 600 may be a mass flow controller (MFC) that adjusts to control a specific type of fluid in a specific region of fluid and gas, and flow velocity.

이러한 질량 유량 제어부(600)는 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 유량조절기체를 투입함에 따라 혼합기체를 만든다. 여기서, 유량조절기체는 이산화탄소(CO2), 질소(N2) 및 수소(H2) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예시적으로 유량조절기체는 이산화탄소(CO2) 뿐만 아니라 일산화탄소도 포함할 수 있다.If the concentration of the methane gas does not change, the mass flow control unit 600 creates a mixed gas by injecting the flow control gas. Here, the flow rate control gas may include at least one of carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and hydrogen (H 2 ). Exemplarily, the flow control gas may include carbon monoxide as well as carbon dioxide (CO 2 ).

예열부(700)는 가스 챔버부(110)의 하부와 연통하고, 혼합기체를 가열하여 유동층 반응기(100)로 공급하는 역할을 한다.The preheating unit 700 communicates with the lower portion of the gas chamber unit 110 and serves to heat the mixed gas and supply it to the fluidized bed reactor 100.

제어부(800)는 분석부(400) 및 프로그램부(500)와 전기적으로 연결되어 기설정된 온도 및 기설정된 농도에 따라 유동화 가스 속도 비율 및 H2/CO2 농도 비율을 조절한다.The control unit 800 is electrically connected to the analysis unit 400 and the program unit 500 to adjust the fluidization gas velocity ratio and the H 2 /CO 2 concentration ratio according to a preset temperature and a preset concentration.

우선, 유동화 가스 속도 비율과 관련하여 설명하면, 가스 챔버부(110)의 내부온도의 최대값에서 가스 챔버부(110)의 내부온도의 최소값을 뺀 변화값이 기설정된 온도인 5°C보다 작으면, 제어부(800)는 메탄가스의 유체속도가 최적 유체속도인 것으로 판단하여 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5로 설정한다.First, in relation to the fluidized gas velocity ratio, the change value obtained by subtracting the minimum value of the internal temperature of the gas chamber unit 110 from the maximum value of the internal temperature of the gas chamber unit 110 is less than a preset temperature of 5°C. If so, the controller 800 determines that the fluid velocity of the methane gas is the optimum fluid velocity and sets the H 2 /CO 2 concentration ratio to 3.5 to 4.5.

반면, 가스 챔버부(110)의 내부온도의 변화값이 기설정된 온도인 5°보다 크면, 제어부(800)는 유동화 가스 속도 비율을 1만큼 증가시킨다. 또한, 제어부(800)는 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지 적용할 수 있도록 설정하고, 가스 챔버부(110)의 내부온도의 최소값은 5°C보다 작도록 설정한다.On the other hand, when the change value of the internal temperature of the gas chamber unit 110 is greater than the preset temperature of 5°, the controller 800 increases the fluidized gas velocity ratio by 1. In addition, the controller 800 sets the fluidized gas velocity ratio to a maximum of 10, and the minimum value of the internal temperature of the gas chamber 110 is set to be less than 5°C.

다음, H2/CO2 농도 비율과 관련하여 설명하면, 메탄가스의 농도가 변화하면, 제어부(800)는 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단한다.Next, referring to the H 2 /CO 2 concentration ratio, when the concentration of methane gas changes, the control unit 800 determines that the concentration of methane gas is the maximum methane gas concentration.

반면, 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 질량 유량 제어부(600)는 유량조절기체를 투입하고, 그에 따라 제어부(800)는 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스의 농도인 것으로 판단한다.On the other hand, if the concentration of methane gas does not change, the mass flow control unit 600 inputs the flow control gas, and accordingly, the control unit 800 determines that the concentration of the methane gas is the maximum concentration of the methane gas.

2. 유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법의 설명2. Explanation of the test method for operating conditions of the fluidized bed reactor

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flow chart showing a method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법은 (a) 유동층 반응기(100)의 운전조건을 설정하는 단계(S100), (b) 최적 유속을 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계(S200), (c) 측정부(200)에 의해 측정된 유동층 반응기(100)의 내부온도 변화값에 따라 최적 유속을 판단하는 단계(S300), (d) 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계(S400) 및 (e) 측정부(200)에 의해 측정된 유동층 반응기(100)에서 유동물질 중 메탄가스의 농도 변화값에 따라 최대 메탄가스 농도를 판단하는 단계(S500)를 포함한다.The method for testing the operating conditions of the fluidized bed reactor according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) setting the operating conditions of the fluidized bed reactor 100 (S100), (b) setting the conditions for selecting the optimum flow rate ( S200), (c) determining the optimum flow rate according to the internal temperature change value of the fluidized bed reactor 100 measured by the measurement unit 200 (S300), (d) a condition for selecting the maximum methane gas concentration. Steps of setting (S400) and (e) in the fluidized bed reactor 100 measured by the measurement unit 200, including the step of determining the maximum methane gas concentration according to the change value of the concentration of methane gas in the fluid (S500). .

앞서 언급한 바와 같이 본 발명은 메탄가스의 온도 및 농도에 따라 메탄가스의 최적 유속 및 최대 메탄가스 농도를 선정한 후 이를 기반으로 최적 운전조건을 판단한다.As mentioned above, the present invention selects the optimum flow rate and maximum methane gas concentration of methane gas according to the temperature and concentration of the methane gas, and then determines the optimum operating conditions based on this.

상기 (a) 단계에서, 운전조건은 반응온도, 반응압력, H2/CO2 농도 비율, 유동화 가스 속도 비율(Uo, superficial gas velocity: 유동화 가스 속도, Umf, minimum fluidizing gas velocity: 최소 유동화 가스 속도), 유동층 반응기(100)의 높이 및 유동층 반응기(100)에서 유동물질의 입자크기 및 밀도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. In step (a), the operating conditions are reaction temperature, reaction pressure, H 2 /CO 2 concentration ratio, fluidizing gas velocity ratio (Uo, superficial gas velocity: fluidizing gas velocity, Umf, minimum fluidizing gas velocity: minimum fluidizing gas velocity) ), the height of the fluidized bed reactor 100 and the particle size and density of the fluid in the fluidized bed reactor 100 may be included.

상기 (b) 단계는, 상기 (c) 단계를 위한 사전 준비단계로서, (b1) 유동화 가스 속도 비율(Uo/Umf)을 1만큼 증가시키는 단계, (b2) 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지로 설정하는 단계 및 (b3) 상기 내부온도의 최소값이 5°C보다 작도록 설정하는 단계를 포함한다.The (b) step is a preliminary preparation step for the (c) step, wherein (b1) increasing the fluidized gas velocity ratio (Uo/Umf) by 1, (b2) increasing the fluidized gas velocity ratio to a maximum of 10. And (b3) setting the minimum value of the internal temperature to be less than 5°C.

상기 (c) 단계는, (c1) 내부온도의 변화값이 기설정된 온도인 5°보다 작으면, 제어부(800)가 메탄가스의 유체속도를 최적 유체속도인 것으로 판단한 후 상기 (d) 단계를 수행하는 단계 및 (c2) 내부온도의 변화값이 기설정된 온도인 5°보다 크면, 상기 (b) 단계로 복귀하는 단계를 포함한다.In the step (c), if the change value of the internal temperature (c1) is less than the preset temperature of 5°, the controller 800 determines that the fluid velocity of the methane gas is the optimum fluid velocity, and then the step (d) is performed. And (c2) returning to the step (b) when the change value of the internal temperature is greater than 5°, which is a preset temperature.

상기 (d) 단계는 상기 (e) 단계를 위한 사전 준비단계이다. 상기 (d) 단계에서, 상기 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건은 상기 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5이다.Step (d) is a preliminary preparation step for step (e). In the step (d), the condition for selecting the maximum methane gas concentration is the H 2 /CO 2 concentration ratio of 3.5 to 4.5.

상기 (e) 단계는, (e1) 메탄가스의 농도가 변화하면, 제어부(800)가 메탄가스의 농도를 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단하는 단계 및 (e2) 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 제어부(800)에서 H2/CO2 농도 비율을 변화시키는 단계(S600)를 포함한다.In the step (e), (e1) when the concentration of methane gas changes, the control unit 800 determines that the concentration of methane gas is the maximum methane gas concentration, and (e2) if the concentration of methane gas does not change, The control unit 800 includes a step (S600) of changing the concentration ratio of H 2 /CO 2.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 유동층 반응기
110: 가스 챔버부
120: 가열부
130: 밸브부
140: 벤트부
200: 측정부
210: 가스측정부재
220: 온도측정부재
300: 조절부
400: 분석부
500: 프로그램부
600: 질량 유량 제어부
700: 예열부
800: 제어부100: fluidized bed reactor
110: gas chamber part
120: heating part
130: valve part
140: vent part
200: measurement unit
210: gas measuring member
220: temperature measuring member
300: control unit
400: analysis unit
500: program section
600: mass flow control
700: preheating unit
800: control unit

Claims (16)

유동물질이 순환하는 유동층 반응기;
적어도 일부가 상기 유동물질의 내부에 위치하여 상기 유동층 반응기의 높이에 따른 상기 유동층 반응기의 내부온도 및 상기 유동층 반응기에서 상기 유동물질 중 메탄가스의 농도를 측정하는 측정부;
상기 측정부와 연결되어 상기 측정부를 상하방향으로 이동시키는 조절부;
상기 조절부와 전기적으로 연결되어 상기 측정부에서 측정된 상기 내부온도에 대한 정보를 수신한 후 상기 내부온도를 분석하는 분석부;
상기 측정부 및 상기 분석부와 전기적으로 연결되고 상기 유동층 반응기의 운전조건 내에서 상기 유동층 반응기의 높이에 따른 상기 분석부로부터 수신한 상기 내부온도와 상기 측정부로부터 수신한 상기 메탄가스의 농도를 프로그래밍하는 프로그램부;
상기 메탄가스의 농도변화에 따라 유량조절기체를 혼합한 혼합기체를 생성하는 질량 유량 제어부; 및
상기 혼합기체를 가열하여 상기 유동층 반응기로 공급하는 예열부를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
A fluidized bed reactor through which a fluid material is circulated;
A measuring unit that measures an internal temperature of the fluidized bed reactor according to a height of the fluidized bed reactor and a concentration of methane gas in the fluidized material in the fluidized bed reactor, at least partly located inside the fluidized material;
An adjustment unit connected to the measurement unit to move the measurement unit in a vertical direction;
An analysis unit electrically connected to the control unit to analyze the internal temperature after receiving information on the internal temperature measured by the measurement unit;
Programming the internal temperature received from the analysis unit and the concentration of the methane gas received from the measurement unit according to the height of the fluidized bed reactor, which is electrically connected to the measurement unit and the analysis unit and is electrically connected to the fluidized bed reactor. A program unit to do;
A mass flow control unit generating a mixed gas obtained by mixing a flow rate control gas according to a change in the concentration of the methane gas; And
Comprising a preheating unit for heating the mixed gas and supplying it to the fluidized bed reactor,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제1 항에 있어서,
상기 유동층 반응기는,
상기 유동물질이 내부에 위치하여 순환하는 가스 챔버부;
상기 가스 챔버부의 측부의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치하여 상기 가스 챔버부를 가열하는 가열부;
상기 가스 챔버부와 연통하여 외부로 노출되는 유로에 형성되어 상기 생성물이 외부로 배출되도록 개폐 가능한 밸브부; 및
상기 밸브부와 인접하고 상기 유로의 일단에 형성되어 벤트부를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 1,
The fluidized bed reactor,
A gas chamber part in which the flowing material is located and circulates;
A heating unit positioned to surround at least a portion of a side portion of the gas chamber unit to heat the gas chamber unit;
A valve part which is formed in a flow path that communicates with the gas chamber part and is exposed to the outside, so that the product is discharged to the outside; And
Adjacent to the valve part and formed at one end of the flow path, including a vent part,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제1 항에 있어서,
상기 측정부는,
적어도 일부가 상기 유동물질로 삽입되어 상기 메탄가스의 농도를 측정한 후 상기 메탄가스의 농도에 대한 정보를 상기 분석부로 전송하는 가스측정부재; 및
상기 가스측정부재의 내부에 위치하여 상기 내부온도를 측정한 후 상기 내부온도에 대한 정보를 상기 프로그램부로 전송하는 온도측정부재를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 1,
The measuring unit,
A gas measuring member having at least a part inserted into the flowing material to measure the concentration of the methane gas and then transmitting information on the concentration of the methane gas to the analysis unit; And
A temperature measuring member positioned inside the gas measuring member to measure the internal temperature and then transmit information on the internal temperature to the program unit,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제1 항에 있어서,
상기 운전조건은 반응온도, 반응압력, H2/CO2 농도 비율, 유동화 가스 속도 비율(Uo/Umf), 상기 유동층 반응기의 높이 및 상기 생성물의 입자크기 및 밀도 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
(Uo: 유동화 가스 속도, Umf: 최소 유동화 가스 속도)
The method of claim 1,
The operating conditions include at least one of reaction temperature, reaction pressure, H 2 /CO 2 concentration ratio, fluidized gas velocity ratio (Uo/Umf), height of the fluidized bed reactor, and particle size and density of the product,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
(Uo: fluidized gas velocity, Umf: minimum fluidized gas velocity)
 제4 항에 있어서,
상기 분석부 및 상기 프로그램부와 전기적으로 연결되어 기설정된 온도 및 기설정된 농도에 따라 상기 유동화 가스 속도 비율 및 상기 H2/CO2 농도 비율을 조절하는 제어부를 더 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 4,
Further comprising a control unit electrically connected to the analysis unit and the program unit to adjust the fluidized gas velocity ratio and the H 2 /CO 2 concentration ratio according to a preset temperature and a preset concentration,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제5 항에 있어서,
상기 내부온도의 최대값에서 상기 내부온도의 최소값을 뺀 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°C보다 작으면,
상기 제어부는 상기 메탄가스의 유체속도가 최적 유체속도인 것으로 판단하여 상기 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5로 설정하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 5,
If the change value obtained by subtracting the minimum value of the internal temperature from the maximum value of the internal temperature is less than the preset temperature of 5°C,
The control unit determines that the fluid velocity of the methane gas is the optimum fluid velocity and sets the H 2 /CO 2 concentration ratio to 3.5 to 4.5,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제5 항에 있어서,
상기 내부온도의 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°보다 크면,
상기 제어부는 상기 유동화 가스 속도 비율을 1만큼 증가시키는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 5,
If the change value of the internal temperature is greater than the preset temperature of 5°,
The control unit increases the fluidized gas velocity ratio by 1,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제7 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지 적용될 수 있도록 설정하고,
상기 내부온도의 최소값은 5°C보다 작도록 설정하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 7,
The control unit sets the fluidized gas velocity ratio to be applied up to a maximum of 10,
The minimum value of the internal temperature is set to be less than 5 °C,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제6 항에 있어서,
상기 메탄가스의 농도가 변화하면,
상기 제어부는 상기 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 6,
When the concentration of the methane gas changes,
The control unit determines that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제6 항에 있어서,
상기 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면,
상기 질량 유량 제어부는 상기 유량조절기체를 투입하고,
상기 제어부는 상기 메탄가스의 농도가 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 6,
If the concentration of the methane gas does not change,
The mass flow control unit inputs the flow control gas,
The control unit determines that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 제10 항에 있어서,
상기 유량조절기체는 이산화탄소, 수소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 시스템.
The method of claim 10,
The flow rate control gas contains at least one of carbon dioxide, hydrogen and nitrogen,
Fluidized bed reactor operating condition test system.
 (a) 유동층 반응기의 운전조건을 설정하는 단계;
(b) 최적 유속을 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계;
(c) 측정부에 의해 측정된 상기 유동층 반응기의 내부온도 변화값에 따라 최적 유속을 판단하는 단계;
(d) 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건을 설정하는 단계; 및
(e) 상기 측정부에 의해 측정된 상기 유동층 반응기에서 유동물질 중 메탄가스의 농도 변화값에 따라 최대 메탄가스 농도를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 최적 유속 및 상기 최대 메탄가스 농도를 기반으로 최적 운전조건을 판단하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법.
(a) setting operating conditions of the fluidized bed reactor;
(b) setting conditions for selecting an optimum flow rate;
(c) determining an optimum flow rate according to the change in internal temperature of the fluidized bed reactor measured by a measuring unit;
(d) setting conditions for selecting the maximum methane gas concentration; And
(e) determining the maximum methane gas concentration according to the change in concentration of methane gas in the fluid in the fluidized bed reactor measured by the measuring unit,
Determining an optimal operating condition based on the optimal flow rate and the maximum methane gas concentration,
A method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor.
 제12 항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
(b1) 유동화 가스 속도 비율(Uo/Umf)을 1만큼 증가시키는 단계;
(b2) 상기 유동화 가스 속도 비율을 최대 10까지로 설정하는 단계; 및
(b3) 상기 내부온도의 최소값이 5°C보다 작도록 설정하는 단계를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법.
The method of claim 12,
The step (b),
(b1) increasing the fluidized gas velocity ratio (Uo/Umf) by 1;
(b2) setting the fluidized gas velocity ratio to a maximum of 10; And
(b3) comprising the step of setting the minimum value of the internal temperature to be less than 5 °C,
A method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor.
 제13 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 내부온도의 변화값이 기설정된 온도인 5°보다 작으면, 제어부가 메탄가스의 유체속도를 최적 유체속도인 것으로 판단한 후 상기 (d) 단계를 수행하는 단계; 및
(c2) 상기 내부온도의 변화값이 상기 기설정된 온도인 5°보다 크면, 상기 (b) 단계로 복귀하는 단계를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법.
The method of claim 13,
The step (c),
(c1) if the change value of the internal temperature is less than 5°, which is a preset temperature, the controller determines that the fluid velocity of methane gas is the optimum fluid velocity, and then performs step (d); And
(c2) comprising the step of returning to the step (b) when the change value of the internal temperature is greater than the preset temperature of 5°,
A method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor.
 제12 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 최대 메탄가스 농도를 선정하기 위한 조건은 상기 H2/CO2 농도 비율을 3.5 내지 4.5인,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법.
The method of claim 12,
In step (d),
The condition for selecting the maximum methane gas concentration is the H 2 /CO 2 concentration ratio of 3.5 to 4.5,
A method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor.
 제13 항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e1) 상기 메탄가스의 농도가 변화하면, 상기 제어부가 상기 메탄가스의 농도를 최대 메탄가스 농도인 것으로 판단하는 단계; 및
(e2) 상기 메탄가스의 농도가 변화하지 않으면, 상기 제어부에서 H2/CO2 농도 비율을 변화시키는 단계를 포함하는,
유동층 반응기의 운전조건 테스트 방법.The method of claim 13,
The step (e),
(e1) when the concentration of the methane gas changes, determining, by the control unit, that the concentration of the methane gas is the maximum methane gas concentration; And
(e2) If the concentration of the methane gas does not change, comprising the step of changing the H 2 /CO 2 concentration ratio in the control unit,
A method of testing the operating conditions of a fluidized bed reactor.
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JPH06170217A (en) * 1992-12-04 1994-06-21 Asahi Chem Ind Co Ltd Method for simulating reaction and device therefor
CN102125815A (en) * 2010-12-31 2011-07-20 中国科学院广州能源研究所 High-pressure experimental system for simulating leakage type natural gas hydrate formation/decomposition
KR101152774B1 (en) * 2012-02-08 2012-06-11 한국기계연구원 For reduction Adsorbent particle of Optimal condition Experimental setup
KR20190082755A (en) * 2016-09-13 2019-07-10 케타건 리미티드 Test system with recirculating fluid reactor

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