KR20230033796A - Apparatus and method of synthetic gas production from reforming of bio-oil by microwave plasma torch - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to the mass-production of synthetic gas by reforming bio-oil using an electromagnetic plasma torch, and more specifically, to a device and method for producing synthetic gas in large quantities by reforming, with high efficiency, bio-oil flowing into a reforming chamber with active particles, such as hydrogen atoms, oxygen atoms, hydrogen oxide molecule, and the like, and active particles self-generated within the high-temperature reforming chamber. Synthetic gas generated through reforming in the reforming chamber is mainly carbon monoxide and hydrogen and is a high-quality energy source that can efficiently produce electricity through fuel cells and the like and can also produce hydrogen through aqueous reaction and purification. In addition, synthetic gas produced from bio-oil is considered a carbon-neutral fuel and is excluded from carbon dioxide emissions, so no carbon tax is paid.

Description

바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치와 방법 {Apparatus and method of synthetic gas production from reforming of bio-oil by microwave plasma torch}Apparatus and method of synthetic gas production from reforming of bio-oil by microwave plasma torch}

본 발명은 전자파 플라즈마 토치를 이용하여 바이오 오일을 개질 하여 합성가스를 대량 생산하는 장치와 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자파 플라즈마 토치를 통해서 유입되는 수증기 또는 이산화탄소 속에 발생되는 수소원자 산소원자 또는 산화수소 분자들을 이용하여 바이오 오이를 개질 함으로써 합성가스를 대량으로 생산하는 장치와 방법에 관한 것이다. 바이오 오일에서 발생한 합성가스는 탄소 중립으로 간주되어 이산화탄소 배출문제에서 자유롭다.The present invention relates to an apparatus and method for mass-producing syngas by reforming bio-oil using an electromagnetic wave plasma torch, and more particularly, to an apparatus and method for mass-producing syngas using an electromagnetic wave plasma torch. It relates to an apparatus and method for mass-producing syngas by reforming biocucumber using hydrogen molecules. Syngas from bio-oil is considered carbon-neutral and free from carbon dioxide emissions.

우리가 살고 있는 지구공간은 대기층을 포함해서 한정되어 있다. 그럼에도 불구하고 우리 인간의 무분별한 대기층 오염으로 지구 온난화 현상이 가속화하면서 인류의 존속이 위협받고 있는 실정이다. 18세기 말에 산업혁명이 시작되면서 인류는 새로운 에너지 원을 찾게 되고 필경 땅속에 저장되어 있는 화석연료에 손을 대면서 이로 인하여 발생되는 이산화탄소는 지구 온난화현상의 주범이 되었다. 화석연료를 사용하면 사용한 만큼 대기층의 이산화탄소 농도는 증가하게 되고 이로서 온난화가 가속화하여 온갖 기상이변이 일어나고 있는 것이다. The Earth's space in which we live is limited, including the atmosphere. Nevertheless, as the global warming phenomenon accelerates due to our indiscriminate atmospheric layer pollution, the survival of mankind is threatened. As the industrial revolution began at the end of the 18th century, mankind sought a new energy source and eventually touched fossil fuels stored underground, and carbon dioxide generated thereby became the main culprit of global warming. When fossil fuels are used, the concentration of carbon dioxide in the atmospheric layer increases as much as it is used, and as a result, warming is accelerated, and all kinds of extreme weather events occur.

만일 우리가 좀더 현명하여 화석연료 대신 우리가 살고 있는 공간내에서 에너지 원을 찾을 수만 있다면 더 이상 이산화탄소를 대기층으로 방출하는 어리석은 일은 하지 않을 것이다. 지표상에 존재하는 탄화수소 화합물은 식물이 대기중의 이산화탄소와 땅속의 물을 흡수하여 햇빛을 이용한 탄소동화작용으로 합성한 것이다. 이러한 탄화수소 화합물을 우리는 통상 바이오 (bio) 연료라고 한다. 대기중의 이산화탄소가 바이오 연료로 변환했다가 이를 사용하면 다시 대기층으로 돌아가기 때문에 실질적인 이산화탄소 증가는 일어나지 않는다. 단지 이산화탄소가 우리가 살고 있는 공간내에서 형태를 바꾸어 가면서 순환하는 것이다. 그래서 우리는 화석연료를 더 이상 사용하지 말고 바이오 연료를 사용하여야 하겠다. 다시 말해서 바이오 연료는 대기층의 이산화탄소 량을 증가시키지 않는다.If we were smarter and could find a source of energy within the space we live in instead of fossil fuels, we would no longer do the stupid thing of releasing carbon dioxide into the atmosphere. Hydrocarbon compounds present on the surface are synthesized by carbon assimilation using sunlight by plants absorbing carbon dioxide in the atmosphere and water in the ground. These hydrocarbon compounds are commonly referred to as biofuels. Since carbon dioxide in the atmosphere is converted into biofuel and then returned to the atmospheric layer when used, no substantial increase in carbon dioxide occurs. It's just that carbon dioxide circulates in the space we live in, changing its form. So we should stop using fossil fuels and use biofuels. In other words, biofuels do not increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere.

기상이변으로 몸살을 앓고 있은 인류는 2050년에는 이산화탄소의 추가 방출을 Zero로 하겠다는 각오를 하였다. 그래서 통상 탄소 배출권이라는 제도를 도입하여 탄소세를 부과할 방침이다. 도 1에서 보는 것처럼, 탄소 배출권은 작년말 이산화탄소 톤당 30유로에서 현재 49유로로 가파르게 상승하고 있어 2021년 9월 현 시점에서 약 50달러다. 대기층에서의 이산화탄소 1톤의 부피는 약 5백10입방미터이다. 이 수치에서 보는 것처럼 톤당 이산화탄소의 대기층에 미치는 독성은 심각하다. 그래서 탄소세가 도입되니 이 세금이 우리 경제생활에 미치는 영향을 수치로 고찰해보자. Humanity, suffering from extreme climate change, has made a resolution to reduce the additional emission of carbon dioxide to zero by 2050. Therefore, it is a policy to impose a carbon tax by introducing a system called carbon credits. As shown in Figure 1, carbon credits are rising steeply from 30 euros per ton of carbon dioxide at the end of last year to 49 euros at present, which is about $50 as of September 2021. The volume of one ton of carbon dioxide in the atmosphere is about 510 cubic meters. As can be seen from these figures, the toxicity of the atmospheric layer of carbon dioxide per ton is serious. So, with the introduction of the carbon tax, let's examine the numerical impact of this tax on our economic life.

화학기호 C로 기술되는 탄소는 석탄의 주성분이며, 만일 석탄을 수증기로 개질 하여 일산화탄소와 수소의 합성가스로 전환하고 이를 연료전지를 통해서 전기를 생산한다면 그 화학식은 C + H2O → CO + H2 로서 필요한 개질 에너지는 탄소 1 몰 당 175.3kJ이다. 그리고 이 합성가스 1 몰이 함유하고 있는 에너지는 568.8kJ이다. 연료전지의 효율이 55%라고 한다면 탄소 1몰 당 생산되는 전기에너지는 312.8kJ이지만 개질 에너지를 차감하면 실제 사용가능한 에너지는 137.5kJ이다. 이는 탄소 1몰이 갖은 에너지의 35%에 불과하다. 물론 현실적으로 개질 에너지 175.3kJ를 고가의 전기를 사용할 필요는 없다. 이점은 나중에 더욱 상세히 설명하겠다. 그래서 석탄을 사용하여 1 MW의 전력을 생산하려면 초당 (1000kJ/137.5kJ) = 7.27 mole의 탄소가 유입된다. 이 탄소가 모두 이산화탄소로 변하므로 초당 발생하는 이산화탄소양은 320g이다. 그래서 이 석탄 화력발전에서 1년간 발생하는 이산화탄소 량은 (320g)(3600)(24)(365)/106 = 10,092톤이다. 이는 현재 탄소배출권으로 연 50만5천달러다. 이를 현환율로 계산하면 5억 8천만원이다. 1kWh의 전기세를 100원이라 할 때 1 MW의 화력발전으로 받는 전기료는 연 8억 7천6백만원이다. 이 석탄화력 발전에서 얻은 전기료 대부분이 탄소세로 나가버린다. 만일 탄소 배출권이 100달러가 된다면 거두어 드린 전기료는 탄소세지불에도 못 미친다. Carbon, described by the chemical symbol C, is the main component of coal, and if coal is reformed into steam and converted into syngas of carbon monoxide and hydrogen and electricity is produced through a fuel cell, the chemical formula is C + H 2 O → CO + H 2 , the required reforming energy is 175.3 kJ per mole of carbon. And the energy contained in 1 mole of this syngas is 568.8 kJ. If the efficiency of the fuel cell is 55%, the electrical energy produced per 1 mole of carbon is 312.8 kJ, but the actual usable energy is 137.5 kJ after deducting the reforming energy. This is only 35% of the energy of one mole of carbon. Of course, in reality, it is not necessary to use expensive electricity for reforming energy of 175.3 kJ. This advantage will be explained in more detail later. So, to generate 1 MW of electricity using coal, (1000 kJ/137.5 kJ) = 7.27 moles of carbon per second. Since all of this carbon is converted into carbon dioxide, the amount of carbon dioxide produced per second is 320 g. So, the amount of carbon dioxide generated from this coal-fired power plant for one year is (320g) (3600) (24) (365)/10 6 = 10,092 tons. This is currently $505,000 per year in carbon credits. Calculating this at the current exchange rate is 580 million won. If the electricity bill of 1kWh is 100 won, the electricity bill received from thermal power generation of 1 MW is 876 million won a year. Most of the electricity bills from these coal-fired power plants go to carbon tax. If the carbon credits reach $100, the electricity bill collected is not even enough to pay the carbon tax.

그럼 화석연료의 하나인 CH4로 기술되는 도시가스를 수증기로 개질 하여 일산화탄소와 수소의 합성가스로 전환하고 이를 연료전지를 통해서 전기를 생산한다면 어떨까? 이 경우 화학 반응식은 CH4 + H2O → CO + 3H2 로서 필요한 개질 에너지는 메탄 1 몰 당 250.1kJ이다. 그리고 이 합성가스 1 몰이 함유하고 있는 에너지는 1140.4kJ이다. 연료전지의 효율이 55%라고 하면 메탄 1몰 당 생산되는 전기에너지는 627.2kJ이지만 개질 에너지를 차감하면 실제 사용가능한 에너지는 377.1kJ이다. 효율은 42%다. 도시가스로 1MW의 전력을 생산하려면 초당 (1000kJ/377.1kJ) = 2.65 mole의 메탄이 유입된다. 메탄의 탄소가 CO2로 변하므로 초당 발생하는 CO2량은 116.7g이다. 도시가스발전에서 1년간 발생하는 이산화탄소 량은 (116.7g)(3600)(24)(365)/106 = 3,680톤이다. 그래서 탄소세는 연 18만 4천달러이다. 석탄에 비해서는 한결 개선되었다. 그렇지만 앞으로 인상될 탄소세를 고려한다면 화석연료는 역시 사용하지 않는 것이 바람직하다. 도시가스를 수증기 대신 CO2로 개질 하여도 결과는 거의 유사하다. Then, what if city gas, which is described as CH 4 , one of the fossil fuels, is reformed into water vapor, converted into syngas of carbon monoxide and hydrogen, and produced electricity through a fuel cell? In this case, the chemical reaction equation is CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 and the required reforming energy is 250.1 kJ per mole of methane. And the energy contained in 1 mole of this syngas is 1140.4 kJ. If the efficiency of the fuel cell is 55%, the electrical energy produced per mol of methane is 627.2 kJ, but the actual usable energy is 377.1 kJ after deducting the reforming energy. The efficiency is 42%. To produce 1 MW of electricity from city gas, (1000 kJ/377.1 kJ) = 2.65 moles of methane flow per second. Since carbon in methane is converted into CO 2 , the amount of CO 2 produced per second is 116.7 g. The amount of carbon dioxide generated from city gas power generation for one year is (116.7g) (3600) (24) (365)/10 6 = 3,680 tons. So the carbon tax is $184,000 a year. Compared to coal, it is much improved. However, considering the future increase in the carbon tax, it is also desirable not to use fossil fuels. Even if city gas is reformed with CO 2 instead of steam, the result is almost the same.

이러한 상황에서 경쟁력 측면으로 볼 때, 바이오 연료를 사용하여 이산화탄소 추가 발생을 억제하는 것은 국가나 기업의 생존에 직결되게 되었다. 그래서 화석연료대신 바이오 연료를 사용하고 이를 더욱 효율적으로 사용할 수 있는 한 방법으로 바이오 연료를 합성가스로 전환함으로써 대기 오염물질의 배출을 최소화하고 연료효율을 개선하여 이산화탄소 배출을 감소하려고 한다. In this situation, in terms of competitiveness, suppressing additional carbon dioxide generation by using biofuels has become directly related to the survival of a country or a company. So, by using biofuel instead of fossil fuel and converting biofuel into syngas as a way to use it more efficiently, we are trying to reduce carbon dioxide emissions by minimizing emissions of air pollutants and improving fuel efficiency.

본 발명은 위에서 언급한 필요성을 충족하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 바이오 오일을 개질 하여 합성가스를 생산하는 것이다. 바이오 오일에서 생산된 합성가스는 탄소중립으로 이산화탄소 배출문제에서 자유롭다. The present invention is to meet the above-mentioned needs, and an object of the present invention is to produce syngas by reforming bio-oil. Syngas produced from bio-oil is carbon-neutral, free from carbon dioxide emissions.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 먼저 여러 가지 바이오 오일에 관해서 고찰해 보고자 한다. 현재 대량으로 생산되는 바이오 오일 중의 하나가 캐쉬어스 너트 껍질 (Cashews nut shell)에서 추출되는 팜 오일이다. 베트남 등지의 아열대 지방에서 많이 생산되는데 정제되지 않은 Crude Oil은 현재 톤당 약 400 달러로 알려지고 있다. 현재 베트남에 집산되고 있는 캐쉬어스 너트 껍질의 극히 일부에서만 팜 오일이 생산되고 있는데 하루 생산되는 그 양이 약 4천톤 정도로 보고되고 있다. In order to achieve this object, the present invention will first consider various bio-oils. One of the currently mass-produced bio-oils is palm oil extracted from cashews nut shells. It is produced a lot in subtropical regions such as Vietnam, and unrefined crude oil is currently known to be about 400 dollars per ton. Currently, palm oil is produced only in a small part of cashew nut shells collected in Vietnam, and the amount produced per day is reported to be about 4,000 tons.

우리가 매일 배출하는 음식물 쓰레기에서 수분을 제거하여 건조 바이오매스 (수분 10%)를 다단건조 탄화장치로 처리하면 섭씨 250도에서 400도 사이에서 고분자 가스가 발생되는데 이것을 응축시키면 바이오 오일이 생성된다. 음식물 쓰레기에서 발생한 오일에는 미량의 질소가 포함되어 있다. 환경오염인 폐플라스틱 액화도 바이오 오일로 간주된다. 아열대 지방에서 재배되고 있는 고무나무 폐기물에서도 다량의 바이오 오일이 추출될 수 있으며 인도에서 엄청나게 배출되는 왕겨 (벼 정미소) 등에서도 많은 량의 바이오 오일이 생산될 수 있다. 이런 모든 것들을 고려하면 굳이 중동에서 원유 (화석연료)를 수입할 필요없이 아열대 지방에서 바이오 오일을 수입하여 바이오 연료로 사용할 수도 있다. When water is removed from food waste that we discharge every day and dried biomass (moisture 10%) is treated with a multi-stage drying carbonization device, polymer gas is generated between 250 and 400 degrees Celsius, which is condensed to produce bio-oil. Oil from food waste contains trace amounts of nitrogen. The liquefaction of waste plastic, which is an environmental pollutant, is also considered as bio-oil. A large amount of bio-oil can be extracted from waste rubber trees grown in the subtropics, and a large amount of bio-oil can be produced from rice hulls (rice mills) that are massively discharged in India. Considering all these things, it is possible to import bio-oil from subtropical regions and use it as biofuel without having to import crude oil (fossil fuel) from the Middle East.

일반적으로 전자파 플라즈마 토치 속의 불꽃 (Flame) 온도는 대단히 높다. 중심부는 섭씨 6천5백도이나 불꽃 끝으로 가면서 온도가 떨어진다. 대한민국 특허등록 제10-0864695는 수증기 전자파 플라즈마 불꽃의 성질이 기술되어 있다. 수증기 전자파 플라즈마 토치 불꽃에는 다량의 산소원자 수소 원자와 산화수소(OH)분자들이 발생한다. 고온의 개질 챔버 내에서 이러한 활성입자를 이용하여 바이오 오일 분자를 개질 하여 일산화탄소와 수소분자로 구성된 합성가스를 생산한다. In general, the flame temperature in an electromagnetic wave plasma torch is very high. The center is 6,500 degrees Celsius, but the temperature drops towards the end of the flame. Korean Patent Registration No. 10-0864695 describes the properties of a water vapor electromagnetic wave plasma flame. A large amount of oxygen atoms, hydrogen atoms and hydrogen oxide (OH) molecules are generated in the water vapor electromagnetic wave plasma torch flame. In a high-temperature reforming chamber, bio-oil molecules are reformed using these active particles to produce syngas composed of carbon monoxide and hydrogen molecules.

대한민국 특허등록 제10-1166444는 이산화탄소 전자파 플라즈마 토치를 기술하고 있다. 이산화탄소로 만든 전자파 플라즈마 토치 불꽃에서 산소원자가 다량으로 발생한다. 고온 개질 챔버에 유입된 바이오 오일 분자를 산소원자로 공격하여 분해하고 개질 해서 일산화탄소와 수소의 합성가스를 생산한다. Korean Patent Registration No. 10-1166444 describes a carbon dioxide electromagnetic wave plasma torch. Oxygen atoms are generated in large quantities in the electromagnetic wave plasma torch flame made of carbon dioxide. The bio-oil molecules introduced into the high-temperature reforming chamber are attacked with oxygen atoms to decompose and reform to produce syngas of carbon monoxide and hydrogen.

따라서 고온의 개질 챔버에 수증기나 이산화탄소 가스를 이용하여 만든 전자파 플라즈마 토치를 주입하면 아주 용이하게 바이오 오일 분자를 개질 하여 일산화탄소와 수소로 된 합성가스를 대량으로 생산할 수 있다. Therefore, by injecting an electromagnetic wave plasma torch made using steam or carbon dioxide gas into a high-temperature reforming chamber, it is possible to very easily reform bio-oil molecules to produce a large amount of syngas of carbon monoxide and hydrogen.

본 발명은 상술한 바와 같이 전자파 토치를 이용하여 대량의 산소원자 수소원자 산화수소 분자 등의 활성입자를 발생하고 이를 통하여 바이오 오일을 개질 하여 고품격 에너지로 전환함으로써 에너지 효율을 증대한다. As described above, the present invention increases energy efficiency by generating a large amount of active particles such as oxygen atoms, hydrogen atoms, and hydrogen oxide molecules using an electromagnetic torch, reforming bio-oil and converting it into high-quality energy.

본 발명은 대량으로 발생된 산소원자 수소원자 산화수소 분자 등의 활성입자들을 이용하여 바이오 오일을 개질 하여 사용함으로써 미세먼지와 같은 환경유해 물질 방출을 억제함으로써 지구 대기질을 개선한다. The present invention improves global air quality by suppressing the emission of environmentally harmful substances such as fine dust by modifying bio-oil using active particles such as oxygen atoms, hydrogen atoms, and hydrogen oxide molecules generated in large quantities.

본 발명은 바이오 오일을 개질 하여 에너지를 더욱 효율적으로 사용함으로써 이산화탄소 배출 문제에서 벗어 남으로서 지구 온난화에 긍정적 효과를 기대한다. The present invention is expected to have a positive effect on global warming by reforming bio-oil and using energy more efficiently, thereby avoiding the problem of carbon dioxide emission.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이산화탄소 톤당 탄소 배출권을 도식화한 것으로 작년말에 비하여 탄소 배출권이 가파르게 상승하는 것을 보이고 있다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치와 방법에 관한 블록도.
1 is a schematic diagram of carbon credits per ton of carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, and shows a steep rise in carbon credits compared to the end of last year.
Figure 2 is a block diagram of an apparatus and method for producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 2을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. 2 . However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어 들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다. The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following examples are only one means for efficiently explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention belongs.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치와 방법에 관한 블록도이다.2 is a block diagram of an apparatus and method for producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치와 방법은 바이오 오일 공급부(10), 개질 챔버(20), 전자파토치 시스템(30), 산소 공급부(40), 열 교환기(50)와 합성가스 응용(60)으로 구성된다.As shown, the apparatus and method for producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch according to an embodiment of the present invention include a bio-oil supply unit 10, a reforming chamber 20, an electromagnetic wave torch system 30, It consists of an oxygen supply unit (40), a heat exchanger (50) and a syngas application (60).

바이오 오일 공급부(10)는 어느정도 정제된 바이오 오일을 액체상태로 개질 챔버(20)에 공급한다.The bio-oil supply unit 10 supplies somewhat purified bio-oil to the reforming chamber 20 in a liquid state.

바이오 오일 공급부(10)에서 공급되는 정제된 바이오 오일이 고온의 개질 챔버(20)에서 기화하면서 빠르게 저 분자 화합물로 자발적으로 분해할 수 있도록 개질 챔버(20)은 고온환경을 유지하며 전자파토치 시스템(30)에서 유입되는 수증기 또는 이산화탄소 속에 발생된 활성입자들에 의해서 저 분자로 분해된 화합물이 개질 될 수 있는 환경을 조성한다. 개질 챔버(20) 내부 벽은 고온에서 장시간 (1개월 이상) 견딜 수 있는 물질로 이루어진다. 예를 들어 내부표면은 섭씨 1800도까지 견딜 수 있는 열에 강한 HACT180이라는 세라믹 물질을 입히고 그 다음 층은 INCT120이라는 단열재 세라믹을 사용할 수도 있다. 융점이 섭씨 3550도인 흑연도 열 저항체로서 적합하다.The reforming chamber 20 maintains a high-temperature environment so that the purified bio-oil supplied from the bio-oil supply unit 10 can be spontaneously decomposed into low-molecular compounds while vaporizing in the high-temperature reforming chamber 20, and the electromagnetic torch system ( 30) creates an environment in which compounds decomposed into low molecules can be reformed by active particles generated in the inflowing water vapor or carbon dioxide. The inner wall of the reforming chamber 20 is made of a material that can withstand high temperatures for a long time (more than one month). For example, the inner surface may be coated with a heat-resistant ceramic material called HACT180 that can withstand up to 1800 degrees Celsius, and the next layer may use an insulating ceramic called INCT120. Graphite, which has a melting point of 3550 degrees Celsius, is also suitable as a heat resistor.

전자파토치 시스템(30)은 수증기 또는 이산화탄소를 이용하여 플라즈마 토치 불꽃을 발생하고 이 불꽃속에 산소원자 수소원자들과 산화수소(OH)분자 같은 다량의 활성입자들이 발생된 토치 불꽃을 개질 챔버(20)에 공급한다. 전자파토치 시스템(30)은 마그네트론과, 전원공급부와, 순환기와, 방향성 결합기와, 스터브 튜너와, 도파관과, 방전관으로 구성되어 있으며 마그네트론에서 발생된 전자파가 방전관에서 토치 불꽃을 발생하여 다량의 활성입자들을 생산하며 또한 토치가 품고 있는 고온의 열에너지를 개질 챔버(20)에 전달한다. 최근에 개발 성숙되어 가는 전자파 발진 반도체 소자가 마그네토론을 대치할 수도 있다.The electromagnetic wave torch system 30 generates a plasma torch flame using water vapor or carbon dioxide, and in this flame, a large amount of active particles such as oxygen atoms, hydrogen atoms, and hydrogen oxide (OH) molecules are generated. The torch flame is converted into a reforming chamber 20 supply to The electromagnetic wave torch system 30 is composed of a magnetron, a power supply unit, a circulator, a directional coupler, a stub tuner, a waveguide, and a discharge tube. and transfers the high-temperature thermal energy of the torch to the reforming chamber 20. An electromagnetic wave oscillation semiconductor device that has recently been developed and matured may replace the magnetoron.

전자파토치 시스템(30)에서는 고가의 전기에너지를 사용하여 토치 불꽃을 발생하고 이를 개질 챔버(20)에 제공한다. 그래서 개질에 필요한 모든 에너지를 전기에너지로 제공하기에는 경제적 어려움이 있을 수 있다. 그에 반해서 에너지를 많이 함유하고 있는 바이오 오일 일부를 연소하여 그것으로 개질 에너지 일부를 제공할 수도 있다. 그런 맥락에서 산소 공급부(40)는 산소를 개질 챔버(20)에 공급하여 바이오 오일을 부분 산화하여 개질에 필요한 에너지 일부를 조달하기도 한다. The electromagnetic wave torch system 30 uses expensive electrical energy to generate a torch flame and provides it to the reforming chamber 20 . Therefore, it may be economically difficult to provide all the energy required for reforming as electrical energy. In contrast, some of the energy-rich bio-oil can be burned to provide some of the reforming energy. In this context, the oxygen supplier 40 supplies oxygen to the reforming chamber 20 to partially oxidize the bio-oil, thereby providing some of the energy required for reforming.

바이오 오일이 개질 챔버(20)에서 개질된 합성가스는 주로 수소와 일산화탄소의 혼합 가스인데 합성가스가 개질 챔버(20)에서 배출될 때 온도는 일반적으로 섭씨 1천도에 육박하게 된다. 그런데 다음 응용 과정들은 상대적으로 낮은 온도에서 실시되기 때문에 합성가스 온도를 열 교환기(50)를 통하여 냉각을 할 필요가 있을 수 있다. 합성가스가 냉각되는 과정에서 고온의 수증기가 발생하게 되는데 이 수증기는 전자파토치 시스템(30)에서 수증기 토치를 발생할 때에 사용하게 된다. The syngas obtained by reforming bio-oil in the reforming chamber 20 is mainly a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide. When the syngas is discharged from the reforming chamber 20, the temperature generally approaches 1,000 degrees Celsius. However, since the following application processes are performed at a relatively low temperature, it may be necessary to cool the syngas temperature through the heat exchanger 50. In the process of cooling the synthesis gas, high-temperature steam is generated. This steam is used when generating a steam torch in the electromagnetic torch system 30.

열 교환기(50)에서 적절히 냉각된 합성가스는 합성가스 응용(60) 시스템으로 이송된다. 합성가스는 많은 분야에 이용될 수 있다. 예를 들어 고온의 수소와 일산화탄소로 된 합성가스를 고체산화물 연료전지 (SOFC)에 투입하여 전기를 생산할 수도 있는데 연료전지의 연료전극 (Fuel Electrode)에서 수증기와 이산화탄소가 배출되고 그 중 이산화탄소는 포집하여 전자파토치 시스템(30)에서 이산화탄소 토치를 발생할 때에 사용될 수도 있다. 또는 냉각된 합성가스를 수성가스 반응 (Water-shift Reaction)과 정제과정 (PSA: Pressure Swing Adsorption)을 통하여 정제된 수소를 생산할 수도 있다. The properly cooled syngas in the heat exchanger (50) is delivered to the syngas application (60) system. Syngas can be used in many fields. For example, electricity can be produced by injecting syngas of high-temperature hydrogen and carbon monoxide into a solid oxide fuel cell (SOFC). Water vapor and carbon dioxide are emitted from the fuel electrode of the fuel cell, and carbon dioxide is captured and It may also be used when generating a carbon dioxide torch in the electromagnetic wave torch system 30 . Alternatively, purified hydrogen may be produced from the cooled syngas through a water-shift reaction and a purification process (PSA: Pressure Swing Adsorption).

<실시 예1><Example 1>

한 실시예로서 베트남에서 생산되는 캐쉬어스 너트 껍질 (Cashews nut shell)에서 추출된 팜 오일을 개질 하려고 한다. 이 팜 오일 Sample의 원소분석은 Cardanol content (C12H31-n:n = 0.2.4.6)이고 약간의 잡다한 것들로 형성하며 에너지 함량은 9,400kcal/kg으로 대단히 좋은 연료이다. 그래서 이 조건을 가장 잘 대표할 수 있는 가상적인 화합물로서는 C15H29O3가 적합하게 보이며 이 가상 화합물의 분자랑은 257g이며 1몰당 에너지는 2392kcal/mole로서 에너지 함량은 9307kcal/kg으로 측정된 값과 유사하다. 나머지 93kcal는 다른 불순물에서 나올 가능성이 있다. 이 가상화합물에 근사한 화합물이 화학 Table에서 찾을 수 있는 것이 C15H30O2로서 Pentadecanoic acid의 엔탈피는 -811.7kJ/mole이고 Methyl tetradecanoste의 엔탈피는 -734.9kJ/mole이다. 그래서 우리 가상화합물의 엔탈피는 -800kJ/mole로 가정한다. As an example, we intend to reform palm oil extracted from Cashews nut shell produced in Vietnam. The elemental analysis of this palm oil sample is Cardanol content (C 12 H 31-n : n = 0.2.4.6), and it is formed with a few miscellaneous things, and the energy content is 9,400 kcal/kg, which is a very good fuel. So, as a hypothetical compound that can best represent this condition, C 15 H 29 O 3 seems suitable, and the molecular weight of this hypothetical compound is 257g, and the energy per mole is 2392kcal/mole, and the energy content is 9307kcal/kg. similar to the value The remaining 93 kcal may come from other impurities. A compound similar to this virtual compound can be found in the chemical table as C 15 H 30 O 2 . The enthalpy of pentadecanoic acid is -811.7kJ/mole and the enthalpy of methyl tetradecanoste is -734.9kJ/mole. Therefore, the enthalpy of our virtual compound is assumed to be -800kJ/mole.

그럼 수증기 개질에서 이 가상화합물의 탄소는 일반적으로 일산화탄소로 개질 되므로 개질 식은 Then, in steam reforming, the carbon of this virtual compound is generally reformed to carbon monoxide, so the reforming equation is

C15H29O3 + 12H2O → 15CO + 26.5H2 (1)C 15 H 29 O 3 + 12H 2 O → 15CO + 26.5H 2 (1)

이다. 이 반응의 엔탈피 변화는 H = 2044.1kJ/mole이다. 다시 말해서 가상화합물이 일산화탄소와 수소로 개질 되는데 가상화합물 1 mole 개질에 2044.1kJ의 에너지가 필요한 것이다. am. The enthalpy change for this reaction is H = 2044.1 kJ/mole. In other words, the virtual compound is reformed into carbon monoxide and hydrogen, and 2044.1 kJ of energy is required to reform 1 mole of the virtual compound.

전기 사용량을 줄일 목적으로 산소를 투입하여 가상화합물을 산화하여 개질에 필요한 에너지 일부를 조달할 수 있다. 그때 산화 반응식은 For the purpose of reducing electricity consumption, it is possible to procure some of the energy required for reforming by oxidizing the virtual compound by introducing oxygen. Then the oxidation reaction equation is

C15H29O3 + 20.75O2 → 15CO2 + 14.5H2O (2) C 15 H 29 O 3 + 20.75 O 2 → 15 CO 2 + 14.5 H 2 O (2)

이며 이 반응의 엔탈피 변화는 H = - 8608.6kJ/mole이다. 가상화합물 1 mole이 산화하면 많은 양의 에너지가 발생하는 것을 볼 수 있다. 식 (1)에서 개질은 에너지를 흡수하며 식 (2)에서 산화 반응은 에너지를 발생한다. 그래서 가상화합물의 적절한 양의 산화 반응을 통해서 에너지 수급의 적정성을 유지하려 한다. 그 값을 찾기 위하여 x mole의 가상화합물을 산화하여 식(1)과 (2)을 합친다. 그럼 총괄적 반응식은 and the enthalpy change of this reaction is H = - 8608.6 kJ/mole. It can be seen that a large amount of energy is generated when 1 mole of the virtual compound is oxidized. In Equation (1), reforming absorbs energy, and in Equation (2), oxidation generates energy. Therefore, we try to maintain the appropriateness of energy supply and demand through the oxidation reaction of an appropriate amount of virtual compounds. In order to find the value, x mole of the virtual compound is oxidized and equations (1) and (2) are combined. Then the overall reaction formula is

(1+x)C15H29O3+(12-14.5x)H2O+20.75xO2→15CO+15xCO2+26.5H2 (3)(1+x)C 15 H 29 O 3 +(12-14.5x)H 2 O+20.75xO 2 →15CO+15xCO 2 +26.5H 2 (3)

이며 이 반응의 엔탈피 변화는 and the enthalpy change of this reaction is

H = (2044.1 - 8608.6x) kJ/mole (4)H = (2044.1 - 8608.6x) kJ/mole (4)

이다. am.

식 3의 우변 합성가스가 함유한 에너지는 11818.7kJ인데 전기 전환효율이 55%라고 하면 전기 생산량은 6500.3kJ이다. 1MW의 전력생산에는 (1+x)C15H29O3의 가상화합물이 초당 0.154 mole이 투입되어야 한다. 이 숫자를 식 (4)에 곱하면 (314-1326x)kW 된다. 1 MW 전력을 생산하면 그것에 걸맞은 개질기 크기는 약 3입방미터이고 개질을 하는 과정에서 손실되는 에너지가 약 242kW가 된다. 그래서 총체적으로 개질기에 투입되는 에너지는 (556-1326x)kW가 된다. 이 에너지 일부를 수증기 토치로 투입하려 하며 그 양을 90kW로 하려 한다. 그러면 556-1326x = 90에서 x는 x = 0.35이다. 가상화합물 C15H29O3의 분자량은 257g이다. 시간당 투입되는 가상화합물의 양은 (1.35)(257g/mole)(0.154mole/s)(3600s) = 192kg/hr이다. The energy contained in the syngas on the right side of Equation 3 is 11818.7 kJ, and if the electricity conversion efficiency is 55%, the electricity production is 6500.3 kJ. To produce 1MW of electricity, 0.154 mole of (1+x)C 15 H 29 O 3 virtual compound must be input per second. Multiplying this number by Equation (4) gives (314-1326x)kW. If 1 MW of electricity is produced, the appropriate size of the reformer is about 3 cubic meters, and the energy lost in the process of reforming is about 242 kW. So, the total energy input to the reformer is (556-1326x) kW. We want to put some of this energy into a steam torch, and we want the amount to be 90 kW. Then at 556-1326x = 90 x is x = 0.35. The molecular weight of the virtual compound C 15 H 29 O 3 is 257 g. The amount of virtual compound injected per hour is (1.35) (257g/mole) (0.154mole/s) (3600s) = 192kg/hr.

필요한 산소량은 (0.35)(25.75)(0.154)= 1.39mole/s이며 이것은 분당 1864ℓ의 산소가 필요한 것이다. 한편 수증기량은 (12-0.35×14.5)(0.154) = 1.07 mole/s이며 이것은 수증기가 시간당 69kg이 필요하다. 화학적 반응을 사용하지 않고 Zeolite 흡착제를 사용한 PSA (Pressure Swing Adsorption) 방식으로 공기 중에서 연속적으로 질소와 산소를 분리하여 물리적으로 고순도 산소를 발생하는 기술이 최근에 현실화하였다. 이미 오존 발생 등을 포함한 저용량 산소가 필요한 여러 분야에서 사용되어 그 유용성이 입증되었다. 고순도 산소를 분당 1864ℓ 발생하는데 150kW의 전력이 사용될 것이다. 그럼 개질에 사용되는 전기 에너지는 90+150 = 240kW가 된다. 그래서 자치 사용한 전력 240kW를 차감한 실제 외부에서 사용할 수 있는 전력은 760kW가 된다. 가상화합물 1 몰이 가진 에너지는 식 2에서 보는 것처럼 8608.6kJ인데 초당 (1.35)(0.154) mole이 투입되므로 이 투입연료를 전력으로 환산하면 1.79MW이다. 이중 760kW만 외부에서 사용되므로 발전효율은 42%이다. 발명의 배경에서 기술했던 도시가스 전력효율과 비슷하다. 그러나 바이오 오일을 연료로 사용하기 때문에 이산화탄소 발생량은 Zero로 간주되어 탄소세는 없다. The amount of oxygen required is (0.35) (25.75) (0.154) = 1.39 mole/s, which is 1864 liters of oxygen per minute. Meanwhile, the amount of water vapor is (12-0.35×14.5)(0.154) = 1.07 mole/s, which requires 69 kg of water vapor per hour. A technology that physically generates high-purity oxygen by continuously separating nitrogen and oxygen from the air using the PSA (Pressure Swing Adsorption) method using a zeolite adsorbent without using a chemical reaction has recently been realized. It has already been used in various fields requiring low-capacity oxygen, including ozone generation, and its usefulness has been proven. 150 kW of electricity will be used to generate 1864 liters of high-purity oxygen per minute. Then the electrical energy used for reforming is 90+150 = 240kW. So, the actual power that can be used outside after subtracting the 240 kW of autonomously used power becomes 760 kW. As shown in Equation 2, the energy of 1 mole of the virtual compound is 8608.6 kJ, and since (1.35) (0.154) mole is input per second, this input fuel is converted into electricity, which is 1.79 MW. Of these, only 760kW is used externally, so the power generation efficiency is 42%. It is similar to the city gas power efficiency described in the background of the invention. However, since bio-oil is used as fuel, the amount of carbon dioxide generated is considered zero, so there is no carbon tax.

<실시 예2><Example 2>

이 실시예에서는 가상적인 화합물(C15H29O3)을 이산화탄소 개질을 하여 전력을 생산하기로 한다. 이산화탄소 개질에서 개질 식은 In this embodiment, a hypothetical compound (C 15 H 29 O 3 ) is reformed with carbon dioxide to generate electricity. In carbon dioxide reforming, the reforming equation is

C15H29O3 + 12CO2 → 27CO + 14.5H2 (5)C 15 H 29 O 3 + 12CO 2 → 27CO + 14.5H 2 (5)

이다. 이 반응의 엔탈피 변화는 H = 2538.5kJ/mole이다. 다시 말해서 가상화합물이 일산화탄소와 수소로 개질 되는데 가상화합물 1 mole 개질에 2538.5kJ의 에너지가 필요한 것이다. 식 2에 x를 곱하여 식 5와 합하면, 이산화탄소 개질의 총괄적 반응식은 am. The enthalpy change for this reaction is H = 2538.5 kJ/mole. In other words, the virtual compound is reformed into carbon monoxide and hydrogen, and 2538.5 kJ of energy is required to reform 1 mole of the virtual compound. If equation 2 is multiplied by x and combined with equation 5, the overall reaction equation for carbon dioxide reforming is

(1+x)C15H29O3+(12-15x)CO2+20.75xO2→27CO+14.5H2+14.5H2O (6)(1+x)C 15 H 29 O 3 +(12-15x)CO 2 +20.75xO 2 →27CO+14.5H 2 +14.5H 2 O (6)

이며 이 반응의 엔탈피 변화는 and the enthalpy change of this reaction is

H = (2538.5 - 8608.6x) kJ/mole (7)H = (2538.5 - 8608.6x) kJ/mole (7)

이다. am.

식 6의 우변 합성가스가 함유한 에너지는 11785.1kJ인데 전기 전환효율이 55%라고 하면 전기 생산량은 6418.8kJ이다. 1MW의 전력생산에는 (1+x)C15H29O3의 가상화합물이 초당 0.154 mole이 투입되어야 한다. 이 숫자를 식 (7)에 곱하면 (391-1326x)kW가 된다. 1 MW 전력을 생산하면 그것에 걸맞은 개질기 크기는 약 3입방미터이고 개질하는 과정에서 손실되는 에너지가 약 242kW가 된다. 그래서 개질기에 투입되는 총체적 에너지는 (633-1326x)kW가 된다. 이 에너지 일부를 CO2 토치로 투입하려 하며 그 양을 90kW로 하려 한다. 그러면 633-1326x = 90에서 x는 x = 0.4이다. 가상화합물 C15H29O3의 분자량은 257g이다. 시간당 투입되는 가상화합물의 양은 (1.4)(257g/mole)(0.154mole/s)(3600s) = 199kg/hr이다. The energy contained in syngas on the right side of Equation 6 is 11785.1 kJ, and if the electricity conversion efficiency is 55%, the electricity production is 6418.8 kJ. To produce 1MW of electricity, 0.154 mole of (1+x)C 15 H 29 O 3 virtual compound must be input per second. Multiplying this number by Equation (7) gives (391-1326x)kW. If 1 MW of electricity is produced, the size of the reformer suitable for it is about 3 cubic meters, and the energy lost in the process of reforming is about 242 kW. So the total energy input to the reformer is (633-1326x) kW. We want to put some of this energy into a CO 2 torch, and we want the amount to be 90 kW. Then at 633-1326x = 90, x equals x = 0.4. The molecular weight of the virtual compound C 15 H 29 O 3 is 257 g. The amount of virtual compound injected per hour is (1.4) (257g/mole) (0.154mole/s) (3600s) = 199kg/hr.

필요한 산소량은 (0.4)(25.75)(0.154)= 1.59mole/s이며 이것은 분당 2135ℓ의 산소가 필요한 것이다. 한편 CO2 량은 (12-0.4×15)(0.154) = 0.92 mole/s이며 이것은 이산화탄소가 시간당 146kg이 필요하다. 고순도 산소를 분당 2135ℓ 발생하는데 150kW의 전력이 사용될 것이다. 그럼 개질에 사용되는 전기 에너지는 90+150 = 240kW가 된다. 그래서 자치 사용한 전력 240kW를 차감한 실제 외부에서 사용할 수 있는 전력은 760kW가 된다. 가상화합물 1 몰이 가진 에너지는 식 2에서 보는 것처럼 8608.6kJ인데 초당 (1.4)(0.154) mole이 투입되므로 이 투입연료를 전력으로 환산하면 1.86MW이다. 이중 760kW만 외부에서 사용되므로 발전효율은 41%이다. 이산화탄소 개질에 의한 전력생산이 수증기 개질에 비하여 약간 저조하나 이산화탄소 플라즈마 토치 발생의 수월성 때문에 이산화탄소 토치가 계속 언급되는 것이다. The amount of oxygen required is (0.4) (25.75) (0.154) = 1.59 mole/s, which is 2135 liters of oxygen per minute. On the other hand, the amount of CO2 is (12-0.4×15)(0.154) = 0.92 mole/s, which requires 146kg of CO2 per hour. 150 kW of electricity will be used to generate 2135 liters of high-purity oxygen per minute. Then the electrical energy used for reforming is 90+150 = 240kW. So, the actual power that can be used outside after subtracting the 240 kW of autonomously used power becomes 760 kW. As shown in Equation 2, the energy of 1 mole of virtual compound is 8608.6 kJ, and (1.4) (0.154) mole per second is input, so if this input fuel is converted into electricity, it is 1.86 MW. Of these, only 760kW is used externally, so the power generation efficiency is 41%. Although the power generation by carbon dioxide reforming is slightly lower than that of steam reforming, the carbon dioxide torch continues to be mentioned because of the superiority of generating the carbon dioxide plasma torch.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. Although the present invention has been described in detail through representative examples above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will understand

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.

C: 탄소
H2O: 물 분자
CO: 일산화탄소
H2: 수소 분자
CH4: 메탄 분자
CO2: 이산화탄소
SOFC: 고체산화물 연료전지
C15H29O3: 캐쉬어스 너트 껍질에서 추출한 팜 오일 분자식
C15H30O2: Pentadecanoic acid
H: 엔탈피 변화
O2: 산소 분자
ℓ: 리터
C: carbon
H 2 O: water molecule
CO: carbon monoxide
H 2 : hydrogen molecule
CH 4 : methane molecule
CO2 : carbon dioxide
SOFC: solid oxide fuel cell
C 15 H 29 O 3 : Molecular formula of palm oil extracted from cashew nut shell
C 15 H 30 O 2 : Pentadecanoic acid
H: enthalpy change
O 2 : Oxygen molecule
ℓ: liter

Claims (9)

바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산함에 있어 정제된 바이오 오일을 액체 상태로 개질 챔버에 공급하는 바이오 오일 공급부;
상기 바이오 오일 공급부에서 공급되는 액체 바이오 오일을 수증기 또는 이산화탄소로 개질 하기에 적합한 고온 환경을 유지하는 개질 챔버;
수증기 또는 이산화탄소를 이용하여 플라즈마 토치 불꽃을 발생하고 활성입자들이 다량으로 포함된 상기 토치 불꽃을 상기 개질 챔버에 공급하는 전자파토치 시스템;
개질 에너지 일부를 제공하기 위하여 바이오 오일 일부를 연소하는데 필요한 산소를 상기 개질 챔버에 공급하는 산소 공급부;
상기 개질 챔버에서 고온으로 배출되는 개질 합성가스를 적정온도로 냉각하는 열 교환기; 및
냉각된 상기 합성가스를 응용하는 합성가스 응용부위를 포함하는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
A bio-oil supply unit for supplying purified bio-oil in a liquid state to a reforming chamber in producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch;
a reforming chamber maintaining a high-temperature environment suitable for reforming the liquid bio-oil supplied from the bio-oil supply unit into steam or carbon dioxide;
an electromagnetic wave torch system for generating a plasma torch flame using water vapor or carbon dioxide and supplying the torch flame containing a large amount of active particles to the reforming chamber;
an oxygen supplier supplying oxygen necessary for burning a portion of the bio-oil to the reforming chamber to provide a portion of the reforming energy;
a heat exchanger for cooling the reformed syngas discharged from the reforming chamber to an appropriate temperature; and
A device for producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch, including a syngas application part for applying the cooled syngas
제1항에 있어서,
상기 적합한 고온 환경은 상기 개질 챔버 내부온도가 섭씨 1천도 이상을 유지되도록 하는 환경을 의미하는 것을 특징으로 하는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
According to claim 1,
The suitable high-temperature environment means an environment in which the internal temperature of the reforming chamber is maintained at 1,000 degrees Celsius or more, a device for producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch
제1항에 있어서,
상기 활성입자들은 수증기 토치 불꽃일 때는 산소원자 수소원자 그리고 산화수소 분자들을 의미하고 이산화탄소 토치 불꽃일 때는 산소원자와 일산화탄소 분자들을 의미하는 것을 특징으로 하는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
According to claim 1,
The active particles mean oxygen atoms, hydrogen atoms, and hydrogen oxide molecules in the case of a steam torch flame, and oxygen atoms and carbon monoxide molecules in the case of a carbon dioxide torch flame. Producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic plasma torch device to
제1항에 있어서,
상기 전자파토치 시스템은 상기 개질에 필요로 활성입자들과 에너지를 토치 불꽃으로 상기 개질 챔버에 공급하는 시스템으로서 마그네트론과, 전원공급부와, 순환기와, 방향성 결합기와, 스터브 튜너와, 도파관과, 방전관으로 구성되어 있으며 상기 마그네트론에서 발생된 전자파가 방전관에서 토치 불꽃을 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
According to claim 1,
The electronic wave torch system is a system that supplies active particles and energy required for the reforming to the reforming chamber as a torch flame, and includes a magnetron, a power supply unit, a circulator, a directional coupler, a stub tuner, a waveguide, and a discharge tube. A device for producing synthesis gas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch, characterized in that it is configured and the electromagnetic waves generated from the magnetron generate a torch flame in the discharge tube
제1항에 있어서,
상기 적정온도로 냉각은 상기 합성가스 응용부위에 적합한 온도로 냉각하는 것을 특징으로 하는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
According to claim 1,
The cooling to the appropriate temperature is a device for producing synthesis gas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch, characterized in that cooling to a temperature suitable for the synthesis gas application part
제4항에 있어서,
상기 마그네트론은 전자파 발진 반도체 소자로 대치될 수도 있는, 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 장치
According to claim 4,
The magnetron is a device for producing synthesis gas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch, which may be replaced by an electromagnetic wave oscillation semiconductor device
정제된 바이오 오일을 액체상태로 개질 챔버에 주입하는 과정;
전자파토치 시스템에 수증기나 이산화탄소 가스를 주입하는 과정;
상기 전자파토치 시스템에서 방전관에 토치 불꽃을 발생하는 과정;
상기 토치 불꽃속에 다량의 활성입자들을 발생하는 과정;
상기 다량의 활성입자들을 이용하여 바이오 오일을 개질 하여 합성가스를 생산하는 과정; 및
고온의 상기 합성가스를 냉각하는 과정으로 이루어진 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 방법
Injecting the purified bio-oil in a liquid state into the reforming chamber;
Injecting water vapor or carbon dioxide gas into the electromagnetic torch system;
generating a torch flame in a discharge tube in the electromagnetic wave torch system;
generating a large amount of active particles in the flame of the torch;
Producing syngas by reforming bio-oil using the large amount of active particles; and
A method of producing syngas by reforming bio-oil, which consists of cooling the high-temperature syngas, with an electromagnetic wave plasma torch
제7항에 있어서,
상기 다량의 활성입자들은 수증기 토치 불꽃일 때는 산소원자 수소원자 그리고 산화수소 분자들을 의미하고 이산화탄소 토치 불꽃일 때는 산소원자와 일산화탄소 분자들을 의미하는 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 수소를 생산하는 방법
According to claim 7,
The large amount of active particles means oxygen atoms, hydrogen atoms, and hydrogen oxide molecules in the case of a steam torch flame, and oxygen atoms and carbon monoxide molecules in the case of a carbon dioxide torch flame. Method for producing hydrogen by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch
제7항에 있어서,
합성가스를 냉각하는 과정에서 전반적인 시스템 에너지 효율 증대를 위하여 고온 열에너지를 수거하는 과정으로 바이오 오일을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 합성가스를 생산하는 방법

According to claim 7,
A method of producing syngas by reforming bio-oil with an electromagnetic wave plasma torch in the process of collecting high-temperature thermal energy to increase overall system energy efficiency in the process of cooling syngas.

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