KR20210097986A - 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기 - Google Patents

분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설비를 간소화하고 촉매의 내구성을 향상시키기 위한 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부에 촉매, 이산화탄소 및 수소가 수용되며, 상기 촉매가 이산화탄소 및 수소의 열화학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련된 반응부; 및 상기 반응부에 주입되는 총 이산화탄소 및 수소의 양을 상기 반응부의 높이 별로 분할하여 공급하도록 마련된 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기를 제공한다.

Description

분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기{THERMOCHEMICAL CARBON DIOXIDE METHANATION REACTOR WITH GAS SPLIT INJECTION}
본 발명은 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설비를 간소화하고 촉매의 내구성을 향상시키기 위한 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기에 관한 것이다.
세계적으로 재생 에너지원의 설비 용량이 크게 늘어나면서 시간과 계절에 따른 에너지 사용의 불균형과 재생 에너지의 출력 변동성에 따른 에너지 생산의 불균일성을 해소할 수 있는 대용량의 장기간 에너지 저장 시스템이 필요하다는 공감대가 확산되고 있다. 현재 대부분의 에너지 저장 시스템은 단기간 및 소규모인 ESS에 집중되어 있으나 계절별 생산 및 수요 변동 등에 적극적으로 대응할 수 있는 형태인 대용량(1 GWh 이상) 장기간(1 개월 이상)의 에너지 저장 시스템 개발이 필요하다.
이러한 대용량 전력의 장기간 저장을 위해서는 재생에너지원의 잉여 전력을 수전해 공정에 공급하여 수소를 생산, 활용하는 것이 가장 효율적인 문제 해결 방식 중 하나가 될 수 있다. 수전해를 통한 수소생산은 전력의 출력 변동성이 심한 경우에도 잘 기능하며 다양한 규모의 시스템이 이미 상용수준으로 활용이 가능하므로 에너지 저장 시스템으로의 융통성이 크다고 할 수 있다.
특히 전력, 가스, 열, 연료 등이 융합된 미래형 에너지 시스템에서 수소에 의한 에너지 저장은 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.
이러한 수전해 관련 기술뿐만 아니 라, 수소의 저장 및 운송 기술, 수소 모니터링 기술, 이를 이용한 기체 및 액체 연료 합성 기술 등 Powerto-Gas/Liquid(P2G/L) 시스템 설계 및 제어 기술 등의 핵심 요소 기술 개발에는 많은 발전의 여지가 있으며 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이산화탄소와 수소를 원료로 하여 메탄을 생산하는 방식은 크게 '열화학적 전환 공정'과 '생물학적 전환 공정'으로 구분된다. 대용량 이산화탄소 배출사업 장에는 일반적으로 고온, 고압에서 운전하여 메탄 전환속도가 빠른 '열화학적 전환공정'이 주로 이용된다.
그러나, 기존의 상용 메탄화 다단 단열 반응시스템의 경우 여러 반응기가 시리즈로 연결되며, 반응기 사이에서 열교환을 통해 반응 가스의 온도를 낮추고 다음 반응기로 주입되어야 했다.
이에 따라, 가스 온도를 낮추기 위한 추가 열교환기가 필요해 설비가 많아지고, 촉매가 과열되어 내구성이 저하됨에 따라 이산화탄소의 메탄 전환율이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 설비를 간소화하고 촉매의 내구성을 향상시켜 메탄 전환율을 향상시키기 위한 기술이 필요하다.
한국등록특허 제10-1377935호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 설비를 간소화하고 촉매의 내구성을 향상시키기 위한 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기를 제공하는 것이다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부에 촉매, 이산화탄소 및 수소가 수용되며, 상기 촉매가 이산화탄소 및 수소의 열화학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련된 반응부; 및 상기 반응부에 주입되는 총 이산화탄소 및 수소의 양을 상기 반응부의 높이 별로 분할하여 공급하도록 마련된 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반응부의 높이 방향으로 상호 이격되어 복수개로 마련된 분산판을 갖고, 상기 반응부를 복수의 반응층으로 나누도록 마련된 분산부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분산부는, 상부에 위치한 반응층으로부터 전달되는 산소, 이산화탄소, 메탄을 하부에 위치한 반응층에 분산시켜 이송시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분산부는, 상기 주입부와 연결되어 상기 주입부에 의해 공급되는 이산화탄소 및 수소를 분산시켜 하부에 위치한 반응층에 주입하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반응부는, 최상부에 마련되는 제1 반응층; 상기 제1 반응층의 하부에 형성되는 제2 반응층; 및 상기 제2 반응층의 하부에 형성되는 제3 반응층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분산부는, 상기 제1 반응층의 상부에 마련되는 제1 분산판; 상기 제1 반응층과 상기 제2 반응층 사이에 마련되는 제2 분산판; 및 상기 제2 반응층과 상기 제3 반응층 사이에 마련되는 제3 분산판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 분산판, 상기 제2 분산판 및 상기 제3 분산판에는 다공홀이 형성되어 상기 이산화탄소, 상기 수소를 분산시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 주입부는, 상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제1 노즐; 상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제2 노즐; 및 상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제3 노즐을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반응부의 높이에 따른 온도를 측정하도록 마련된 측정부를 더 포함하며, 상기 주입부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 반응부의 높이 별 온도에 따라 상기 반응부의 높이에 따라 주입하는 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 측정부는, 상기 제2 분산판의 하측에 마련되며, 상기 제2 노즐과 연동된 제1 센서; 및 상기 제3 분산판의 하측에 마련되며, 상기 제3 노즐과 연동된 제2 센서를 포함하며, 상기 제2 노즐은 상기 제1 센서의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하고, 상기 제3 노즐은 상기 제2 센서의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 운전방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 총 주입가스량을 반응부 내부에서 높이 별로 분할 주입하기 때문에, 반응기 내부 온도 상승을 억제할 수 있으며 결과적으로 이산화탄소의 메탄 전환율이 상승할 수 있다.
또한, 첫번째 반응부 배출 가스의 리싸이클 공정이 필요없기 때문엔 설비가 간소화될 수 있다.
또한, 이산화탄소 및 수소의 예열 필요 없기 때문에 추가적인 열교환기가 불필요하다.
또한, 반응기를 신설하지 않고 기존 반응기를 개조하여 사용하기 용이하다.
또한, 촉매의 과열을 방지하여 촉매 내구성을 향상시킬 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 작동 상태를 나타낸 예시도이다.
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.
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.
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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 작동 상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기(100)는 반응부(110), 분산부(120), 주입부(130) 및 측정부(140)를 포함한다.
상기 반응부(110)는 내부에 촉매, 이산화탄소 및 수소가 수용되며, 상기 촉매가 이산화탄소 및 수소의 열화학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련될 수 있다.
상기 반응부(110)는 제1 반응층(111), 제2 반응층(112), 제3 반응층(113)을 포함한다.
상기 제1 반응층(111)은 상기 반응부(110)의 최상부에 마련될 수 있다.
상기 제2 반응층(112)은 상기 제1 반응층(111)의 하부에 형성될 수 있다.
상기 제3 반응층(113)은 사익 제2 반응층(112)의 하부에 형성될 수 있다.
상기 제3 반응층(113)의 하부를 통해 메탄 가스가 외부로 배출되도록 마련될 수 있다.
본 발명은 상기 반응부(110)를 3개의 층으로 나누었으나, 이는 일실시예에 불과하며, 상기 반응부(110)의 높이에 따라 복수개의 층으로 구분되도록 마련될 수 있다.
제1 반응층(111), 제2 반응층(112), 제3 반응층(113)는 연결되어 마련되며, 내부에 이산화탄소, 수소 및 열화학적 촉매가 수용되도록 마련될 수 있다.
수용된 이산화탄소, 수소는 하부로 이동하면서 상기 촉매에 의해 열화학적 반응이 일어나며 이에 따라 메탄이 생성될 수 있다.
그리고, 생성된 상기 메탄 가스도 상기 이산화탄소 및 수소와 함께 하부를 향해 이동될 수 있다.
상기 분산부(120)는 상기 반응부(110)의 높이 방향으로 상호 이격되어 복수개로 마련된 분산판을 갖고, 상기 분산판들을 통해 상기 반응부(110)를 복수의 반응층으로 나누도록 마련될 수 있다.
상기 분산부(120)는 상부에 위치한 반응층으로부터 전달되는 산소, 이산화탄소, 메탄을 하부에 위치한 반응층에 분산시켜 이송시키도록 마련될 수 있다.
특히, 상기 분산부는, 상기 주입부(130)와 연결되어 상기 주입부(130)에 의해 공급되는 이산화탄소 및 수소를 분산시켜 하부에 위치한 반응층에 주입하도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 분산부(120)는 제1 분산판(121), 제2 분산판(122) 및 제3 분산판(123)을 포함한다.
상기 제1 분산판(121)은 상기 제1 반응층(111)의 상부에 마련되어 상기 주입부(130)로부터 공급되는 이산화탄소 및 수소를 상기 제1 반응층(111)에 분산시켜 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 분산판(122)은 상기 제1 반응층(111)과 상기 제2 반응층(112) 사이에 마련되어 상기 주입부(130)로부터 공급되는 이산화탄소 및 수소를 상기 제2 반응층(112)에 분산시켜 주입하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제2 분산판(122)은 상기 제1 반응층(111)으로부터 하강하는 이산화탄소 및 수소도 하부의 제2 반응층(112)을 향해 분산시켜 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 제3 분산판(123)은 상기 제2 반응층(112)과 상기 제3 반응층(113) 사이에 마련되어 상기 주입부(130)로부터 공급되는 이산화탄소 및 수소를 상기 제3 반응층(1113)에 분산시켜 주입하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제3 분산판(123)은 상기 제2 반응층(112)으로부터 하강하는 이산화탄소 및 수소도 하부의 제3 반응층(113)을 향해 분산시켜 주입하도록 마련될 수 있다.
이를 위해, 상기 제1 분산판(121), 상기 제2 분산판(122) 및 상기 제3 분산판(123)에는 상기 이산화탄소, 상기 수소를 분산시키도록 다공홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 다공홀은 하부에 위치한 분산판일수록 면적이 더 증가하여 분산도가 더 커지게 할 수 있다.
이처럼 상기 분산부(120)는 상기 이산화탄소 및 수소를 분산시켜 상기 반응부(110)에 주입함으로 이산화탄소 및 수소와 촉매 사이에 접하는 비표면적을 증가시키고 혼합함으로 열화학적 반응이 더욱 활발하게 일어나도록 할 수 있다.
특히, 상기 제1 분산판(121), 상기 제2 분산판(122) 및 상기 제3 분산판(123)은 상기 반응부(110) 내부에 온도가 기준치 이상으로 과열되는 지점의 상측에 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 주입부(130)는 상기 반응부(110)에 주입되는 총 이산화탄소 및 수소의 양을 상기 반응부(110)의 높이 별로 분할하여 공급하도록 마련될 수 있다.
상기 주입부(130)는 상기 분산부(120)에 이산화탄소 및 수소를 제공하도록 마련될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 주입부(130)는 제1 노즐(131), 제2 노즐(132) 및 제3 노즐(133)을 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐(131)은 상기 제1 분산판(121)에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 노즐(132)은 상기 제2 분산판(122)에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 제3 노즐(133)은 상기 제3 분산판(123)에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된, 상기 주입부(130)는 반응기 내부 온도 상승을 억제하여 이산화탄소와 수소의 메탄화 속도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 종래에는 반응부에서 수소 및 이산화탄소가 메탄화 됨에 따라 반응부 내부 온도가 기준치 이상으로 상승하게 되면 이를 냉각시키기 위해 열교환을 한 다음에 반응부에 재투입해야 했다. 이에 따라, 종래에는 반응부를 연속적으로 가동하기 어려워 메탄화 속도가 저하되었으며, 온도 제어를 위한 열교환기가 추가적으로 필요했다.
그러나, 본 발명은 주입되는 총 이산화탄소 및 수소의 양을 반응부(110)의 높이 별로 분할하여 공급하고, 기준치보다 온도가 상승되는 지점마다 이산화탄소 및 수소가 공급되어 온도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 반응부(110) 내부의 온도를 제어하기 위한 별도의 설비 및 시간이 불필요하여 연속적인 공정 유지가 가능함과 동시에 설비 간소화가 가능하여 경제적이다.
그리고, 이처럼 본 발명은 이산화탄소와 수소를 이용하여 반응부(110) 내부를 냉각시키기 때문에 이산화탄소와 수소를 예열시키기 위한 종래의 설비도 필요하지 않아 경제적이다.
또한, 본 발명에 따르면 촉매가 과열되는 문제를 방지하여 촉매의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 주입부(130)가 상기 반응부(110)의 높이 별로 분할하여 상기 이산화탄소 및 수소를 주입함에 따라 운전 시작과 동시에 상기 반응부(110) 전체 영역에서 메탄화를 위한 열화학적 반응이 발생하기 때문에 운전 효율이 향상될 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 반응부(110)의 높이에 따른 온도를 측정하도록 마련될 수 있으며, 상기 분산부(120)의 분산판의 하측에 마련될 수 있다.
상기 측정부(140)는 제1 센서(141) 및 제2 센서(142)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서(141)는, 상기 제2 분산판(122)의 하측에 마련되며, 상기 제2 노즐(132)과 연동되어 상기 제2 반응층(112)의 상측의 온도를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 센서(141)는 상기 제3 분산판(123)의 하측에 마련되며, 상기 제3 노즐(133)과 연동되어 상기 제3 반응층(113)의 상측의 온도를 측정하도록 마련될 수 있다.
상기 주입부(130)는 상기 측정부(140)에 의해 측정된 상기 반응부(110)의 높이 별 온도에 따라 상기 반응부(110)의 높이에 따라 주입하는 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 노즐(132)은 상기 제1 센서(141)의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제3 노즐(133)은 상기 제2 센서(142)의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 제2 노즐(132) 및 상기 제3 노즐(133)은 측정된 온도가 기준치보다 높을 경우 산소 및 이산화탄소의 주입량을 늘리고, 측정된 온도가 기준치보다 낮을 경우 산소 및 이산화탄소의 주입량을 감소시키도록 마련될 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 본 발명에 따르면, 기존의 메탄화 반응기를 개조하여 사용할 수 있기 때문에 설비의 신설이 필요하지 않다. 즉 기존 설비에 적용이 가능하여 경제적이다.
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.
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.
100: 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기
110: 반응부
111: 제1 반응층
112: 제2 반응층
113: 제3 반응층
120: 분산부
121: 제1 분산판
122: 제2 분산판
123: 제3 분산판
130: 주입부
131: 제1 노즐
132: 제2 노즐
133: 제3 노즐
140: 측정부
141: 제1 센서
142: 제2 센서

Claims (11)

  1. 내부에 촉매, 이산화탄소 및 수소가 수용되며, 상기 촉매가 이산화탄소 및 수소의 열화학적 반응을 유도하여 메탄을 생성하도록 마련된 반응부; 및
    상기 반응부에 주입되는 총 이산화탄소 및 수소의 양을 상기 반응부의 높이 별로 분할하여 공급하도록 마련된 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부의 높이 방향으로 상호 이격되어 복수개로 마련된 분산판을 갖고, 상기 반응부를 복수의 반응층으로 나누도록 마련된 분산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분산부는,
    상부에 위치한 반응층으로부터 전달되는 산소, 이산화탄소, 메탄을 하부에 위치한 반응층에 분산시켜 이송시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분산부는,
    상기 주입부와 연결되어 상기 주입부에 의해 공급되는 이산화탄소 및 수소를 분산시켜 하부에 위치한 반응층에 주입하도록 마련된 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 반응부는,
    최상부에 마련되는 제1 반응층;
    상기 제1 반응층의 하부에 형성되는 제2 반응층; 및
    상기 제2 반응층의 하부에 형성되는 제3 반응층을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분산부는,
    상기 제1 반응층의 상부에 마련되는 제1 분산판;
    상기 제1 반응층과 상기 제2 반응층 사이에 마련되는 제2 분산판; 및
    상기 제2 반응층과 상기 제3 반응층 사이에 마련되는 제3 분산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 분산판, 상기 제2 분산판 및 상기 제3 분산판에는 다공홀이 형성되어 상기 이산화탄소, 상기 수소를 분산시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 주입부는,
    상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제1 노즐;
    상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제2 노즐; 및
    상기 제1 분산판에 이산화탄소 및 수소를 주입하도록 마련된 제3 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부의 높이에 따른 온도를 측정하도록 마련된 측정부를 더 포함하며,
    상기 주입부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 반응부의 높이 별 온도에 따라 상기 반응부의 높이에 따라 주입하는 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 제2 분산판의 하측에 마련되며, 상기 제2 노즐과 연동된 제1 센서; 및
    상기 제3 분산판의 하측에 마련되며, 상기 제3 노즐과 연동된 제2 센서를 포함하며,
    상기 제2 노즐은 상기 제1 센서의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하고, 상기 제3 노즐은 상기 제2 센서의 온도에 대응하여 이산화탄소 및 수소의 주입량을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 하는 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기.
  11. 제 1 항에 따른 분할 가스 분사 방식을 갖는 열화학적 이산화탄소 메탄화 반응기의 운전방법.
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