KR20230049361A - 복합 개질기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 본체와, 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 제1 온도에서 반응하는 하나 이상의 제1 촉매 튜브와, 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 상기 제1 촉매 튜브와 연결되며, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 하나 이상의 제2 촉매 튜브와, 상기 제1 촉매 튜브 및 상기 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부와, 상기 제1 촉매 튜브에 탄화수소가스를 공급하는 가스공급관과, 상기 제1 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제1 스팀공급관 및 상기 제2 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제2 스팀공급관을 포함하는, 일체형 개질기를 제공한다.

Description

복합 개질기{COMBINED REFORMER}
본 발명은 복합 개질기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함함에 따라 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질함과 동시에 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질할 수 있는 복합 개질기에 관한 것이다.
종래의 스팀메탄 개질기(SMR; Steam Methane Reforming)는 메탄(CH4)이 주성분이 되는 천연가스를 개질하는 설비로, 탄소수가 높은 탄화수소(CxHy)가 포함된 가스를 개질해야 하는 경우에는 예비 개질기라는 별도의 설비를 추가하여 메탄으로 전환 후 개질해야 하므로 구조 및 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2019-0112290호(2019.10.04.공개)
본 발명은 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함함에 따라 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질함과 동시에 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질할 수 있는 복합 개질기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
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.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 본체;와, 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 제1 온도에서 반응하는 하나 이상의 제1 촉매 튜브;와, 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 상기 제1 촉매 튜브와 연결되며, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 하나 이상의 제2 촉매 튜브;와, 상기 제1 촉매 튜브 및 상기 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;와, 상기 제1 촉매 튜브에 탄화수소가스를 공급하는 가스공급관;과, 상기 제1 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제1 스팀공급관; 및 상기 제2 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제2 스팀공급관;을 포함하는, 일체형 개질기를 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 제1 촉매 튜브에 공급되는 스팀의 양은 상기 탄화수소가스에 포함된 탄소수가 2 이상인 탄화수소의 함량에 의해 결정될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 탄화수소가스는 폐기물의 열분해에 의해 생성된 열분해가스일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 촉매 튜브는 유턴구간을 가질 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 촉매 튜브에 유턴 후의 가스 유동방향으로 스팀을 공급하는 제3 스팀공급관;을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 유턴구간은 상기 본체의 원주방향을 따라 연장될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2 스팀공급관은 상기 제2 촉매 튜브와 연결되되, 상기 본체의 내부에서 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 연소부에서 배출되는 연소가스는 상기 본체의 중심부로 배출되고, 상기 제2 촉매 튜브는 상기 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 촉매 튜브와 상기 제2 촉매 튜브는 복수 개로 이루어지며, 상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 본체의 원주방향을 따라 이격되어 배치되고, 상기 복수의 제1 촉매 튜브는 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2 스팀공급관은 복수 개로 이루어져 상기 복수의 제1 촉매 튜브 사이마다 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 본체 내에 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함함에 따라 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질함과 동시에 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질할 수 있다. 따라서, 예비 개질기를 별도로 설치하지 않아도 되므로 구조 및 공정이 간소화된다.
또한, 제1 촉매 튜브에 탄화수소가스와 전체 개질에 필요한 스팀을 모두 한번에 공급하지 않고, 탄화수소가스에 포함된 탄소수가 2 이상인 탄화수소의 함량에 따라 제1 촉매 튜브 내 개질에 필요한 스팀의 양만을 공급함으로써, 제1 촉매 튜브를 통과하는 가스의 유속을 감소시켜 체류시간을 증가시킴에 따라 개질 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 다량 포함하고 있는 폐기물의 열분해에 의해 생성된 열분해가스 개질에 바람직하게 이용될 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 제1 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 A-A' 단면도,
도 3은 도 1의 B-B' 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 단면도,
도 5는 도 4의 B-B' 단면도,
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 단면도,
도 7은 도 6의 A-A' 단면도이다.
이하, 본 발명의 복합 개질기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 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.
우선, 도 1 내지 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 개질기는 크게 본체(100), 제1 촉매 튜브(200), 연결 튜브(300), 제2 촉매 튜브(400), 연소부(500), 연소가스 배출부(600), 합성가스 배출부(700), 가스공급관(800), 제1 스팀공급관(920) 및 제2 스팀공급관(940)을 포함한다.
본체(100)는 복합 개질기의 외형을 형성하는 것으로 내부공간을 갖는 원통형으로 형성되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본체(100)의 내부에는 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브가 구비된다. 구체적으로, 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질하기 위한 제1 촉매 튜브(200)와, 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질하기 위한 제2 촉매 튜브(400)가 구비된다. 제1 촉매 튜브(200)는 제1 온도(T1)에서 반응하고, 제2 촉매 튜브(400)는 제1 온도(T1)보다 높은 제2 온도(T2)에서 반응한다.
제1 촉매 튜브(200)의 반응온도인 제1 온도(T1)는 약 350℃ 내지 550℃일 수 있으며, 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 개질하는 촉매가 적용된다. 예를 들어, 제1 촉매 튜브(200)에는 지지체로서 MgO 또는 Al2O3 또는 이들의 조합을 사용하는 니켈계 촉매가 적용될 수 있다. 이로 인해, 제1 촉매 튜브(200)에서는 반응식 (1) 및 (2)를 통해 에탄, 프로판, 부탄 등 탄소수가 2 이상인 고급 탄화수소들이 메탄, 일산화탄소, 수소로 전환될 수 있다.
반응식 (1) ------- CnHm + nH2O → nCO + (n+m/2)H2
반응식 (2) ------- CO + 3H2 → CH4 + H2O
제2 촉매 튜브(400)의 반응온도인 제2 온도(T2)는 약 700℃ 내지 900℃일 수 있으며, 메탄을 개질하는 촉매가 적용된다. 예를 들어, 제2 촉매 튜브(400)에도 니켈계 촉매가 적용될 수 있다. 이로 인해, 제2 촉매 튜브(400)에서는 반응식 (3)을 통해 메탄이 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스(syngas)로 전환될 수 있다.
반응식 (3) ------- CH4 + H2O → CO + 3H2
제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)는 연결 튜브(300)를 통해 연결된다. 제1 촉매 튜브(200)에 연결되는 가스공급관(800)을 통해 제1 촉매 튜브(200)로 공급되는 탄화수소가스는 제1 촉매 튜브(200)로부터 연결 튜브(300)를 통해 제2 촉매 튜브(400)로 차례로 유동될 수 있다.
이에 따라, 제1 촉매 튜브(200)에 공급되는 탄화수소가스에 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 다량 포함되어있다 하더라도, 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)를 차례로 유동하며 수증기 개질반응을 통해 합성가스로 개질될 수 있다. 즉, 제1 촉매 튜브(200)에서 탄소수가 2 이상인 고급 탄화수소들이 메탄으로 전환될 수 있으며, 제1 촉매 튜브(200)에서 전환된 메탄이 제2 촉매 튜브(400)로 유입되어 합성가스로 전환될 수 있다. 특히, 제1 촉매 튜브(200)에 공급되는 탄화수소가스는 폐기물의 열분해(pyrolysis)에 의해 생성되는 열분해가스일 수 있다. 예를 들어, 폐플라스틱의 열분해에 의해 생성된 열분해가스일 수 있으며, 이에는 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 다량 포함된다.
이때, 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에서 수증기 개질반응을 위해 필요한 스팀은 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에 각각 제1 스팀공급관(920)과 제2 스팀공급관(940)을 통해 공급된다. 즉, 제1 촉매 튜브(200)에 탄화수소가스와 함께 전체 개질에 필요한 스팀을 모두 한번에 공급하지 않고, 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에 나누어 공급하는 것이다. 이에 따라, 제1 촉매 튜브(200)를 통과하는 가스의 유속을 감소시켜 체류시간을 증가시킴에 따라 개질 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 촉매 튜브(200)에 공급되는 스팀의 양은 탄화수소가스에 포함된 탄소수가 2 이상인 탄화수소의 함량에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 1L의 탄화수소가스 내에 에탄(C2H6)의 몰 수가 1mol일 경우, 반응식 (1)에 의해 공급되어야 할 스팀의 양은 2mol로 결정될 수 있다. 또한, 1L의 탄화수소가스 내에 프로판(C3H8)의 몰 수가 1mol일 경우, 반응식 (1)에 의해 공급되어야 할 스팀의 양은 3mol로 결정될 수 있다. 이는 제1 촉매 튜브(200) 내 고탄화수소의 개질반응에 필요한 스팀의 최소 양에 해당하며 이보다 많은 양의 스팀이 공급될 수 있음은 물론이다.
본체(100)의 상측 중심에는 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급하기 위한 연소부(500)가 설치되고 있으며, 연소부(500)에서는 탄화수소가스가 연소되어 연소가스가 생성된다. 생성된 연소가스는 본체(100)의 중심부로 배출되고 있다.
제2 촉매 튜브(400)는 제1 촉매 튜브(200)보다 높은 온도에서 반응하므로, 연소부(500)에서 배출되는 연소가스는 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한 후 제1 촉매 튜브(200)에 열을 공급한다. 이를 위해, 제2 촉매 튜브(400)는 제1 촉매 튜브(200)보다 본체(100)의 반경방향 내측에 위치한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)는 복수 개로 이루어지며, 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 본체(100)의 원주방향을 따라 이격되어 배치된다. 본 실시 예에서는 8개의 제2 촉매 튜브(400)가 본체(100)의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제1 촉매 튜브(200) 또한 마찬가지로 본체(100)의 원주방향을 따라 이격되어 배치되되, 복수의 제2 촉매 튜브(400)를 둘러싸도록 배치된다. 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 각각 본체(100)의 길이방향을 따라 수직으로 연장된다.
이때, 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 동일한 개수로 이루어지며, 1개의 제1 촉매 튜브(200)와 1개의 제2 촉매 튜브(400)끼리 연결될 수 있다. 연결 튜브(300) 또한 복수의 제1 촉매 튜브(200) 및 복수의 제2 촉매 튜브(400)와 동일한 개수로 이루어진다. 즉, 본 실시 예에서는 8개의 제1 촉매 튜브(200)가 8개의 제2 촉매 튜브(400)를 둘러싸도록 배치되어, 각각의 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)끼리 연결 튜브(300)를 통해 연결되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 촉매 튜브(400)의 개수가 제1 촉매 튜브(200)의 개수보다 많게 형성되어, 하나의 제1 촉매 튜브(200)마다 복수의 제2 촉매 튜브(400)가 연결될 수도 있음은 물론이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 제1 촉매 튜브(200)는 유턴구간(220)을 가진다. 구체적으로, 복수의 제1 촉매 튜브(200) 각각은 본체(100)의 상측에서 아래를 향해 수직으로 연장된 후 유턴구간(220)을 거쳐 다시 위를 향해 수직으로 연장된다. 유턴구간(220)의 개수는 촉매의 반응 필요 시간에 따라 조절될 수 있으며, 촉매의 반응 필요 시간이 길어질수록 유턴구간(220)의 개수가 증가할 수 있다.
이때, 유턴구간(220)은 본체(100)의 원주방향을 따라 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 제1 촉매 튜브(200) 각각에서 수직으로 연장되는 부분은 본체(100)의 중심으로부터 반경방향 상 같은 거리에 위치하게 된다. 이로 인해, 촉매의 반응 필요 시간에 따라 제1 촉매 튜브(200)의 길이를 조절할 수 있음과 동시에 복합 개질기를 컴팩트하게 유지할 수 있다. 실시 예에 따라, 복수의 제2 촉매 튜브(400) 또한 유턴 구간을 가질 수도 있다.
본체(100)의 내부에는 연소부(500)에서 배출되는 연소가스의 유동을 가이드하여 제1 촉매 튜브(200) 및 제2 촉매 튜브(400)에 효과적으로 열을 공급하기 위한 제1 벽(120) 및 제2 벽(140)이 구비된다. 제1 벽(120)은 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400) 사이에 구비되며, 본체(100)의 하측으로부터 위를 향해 수직으로 연장된다. 또한, 제2 벽(140)은 제2 촉매 튜브(400)의 반경방향 내측에 구비되어 본체(100)의 상측으로부터 아래를 향해 수직으로 연장된다. 이에 따라, 연소부(500)에서 배출되는 연소가스가 제1 촉매 튜브(200) 및 제2 촉매 튜브(400)의 길이방향을 따라 지그재그로 유동하여 제1 촉매 튜브(200) 및 제2 촉매 튜브(400)에 충분히 열을 공급할 수 있으며, 반응 온도에 따른 온도 구배를 적용할 수 있다. 열전달 효율 향상을 위해 제1 촉매 튜브(200) 및/또는 제2 촉매 튜브(400)에 핀(fin)을 배치할 수도 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 연소부(500)에서 배출된 연소가스는 아래로 유동되고, 제2 벽(140) 아래의 공간을 통해 제2 촉매 튜브(400) 측으로 넘어간 후 위로 유동되면서 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한다. 이후, 온도가 일부 낮아진 연소가스는 제1 벽(120) 위의 공간을 통해 제1 촉매 튜브(200) 측으로 넘어간 후 다시 아래로 유동되면서 제1 촉매 튜브(200)에 열을 공급한다. 제1 촉매 튜브(200) 및 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한 후 연소가스는 본체(100)에 구비되는 연소가스 배출부(600)를 통해 외부로 배출된다.
상기에서 살펴본 바와 같이 탄화수소가스는 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)를 차례로 유동하며 수증기 개질반응을 통해 합성가스로 개질될 수 있다. 이때, 제2 촉매 튜브(400)에는 합성가스가 배출되기 위한 합성가스 배출부(700)가 연결된다. 합성가스 배출부(700)는 복수의 제2 촉매 튜브(400)에서 생성된 합성가스를 모아 외부로 배출할 수 있다.
다음으로, 도 4 및 5를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다.
제2 실시 예에 따른 복합 개질기는 제1 실시 예에 따른 복합 개질기를 동일하게 포함하되, 제1 촉매 튜브(200)에 유턴 후의 가스 유동방향으로 스팀을 공급하는 제3 스팀공급관(960)을 더 포함한다. 이에 따라, 제1 촉매 튜브(200)가 U자형으로 형성되는 경우 탄화수소가스의 흐름에 방해가 되지 않도록 제1 촉매 튜브(200)에 스팀을 공급할 수 있다. 이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 제3 스팀공급관(960)은 제1 촉매 튜브(200)의 유턴구간(220)의 출구 쪽에 연결될 수 있다.
마지막으로, 도 6 및 7을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다.
제3 실시 예에 따른 복합 개질기는 제1 실시 예에 따른 복합 개질기와 제2 스팀공급관을 제외하고 동일하게 형성된다. 본 실시 예에서, 제2 스팀공급관(2940)은 제2 촉매 튜브(400)와 연결되되, 본체(100)의 내부에서 길이방향을 따라 연장된다. 구체적으로, 제2 스팀공급관(2940)은 제1 촉매 튜브(200)와 나란하게 본체(100)의 길이방향을 따라 연장된 후 제2 촉매 튜브(400)의 입구쪽에 연결되고 있으며, 복수 개로 이루어져 복수의 제1 촉매 튜브(200) 사이마다 배치되고 있다. 이에 따라, 제2 촉매 튜브(400)로 공급되는 스팀이 공급되기 전 연소가스에 의해 가열됨으로써 제1 촉매 튜브(200)를 통과하여 제2 촉매 튜브(400)로 유동되는 탄화수소가스와의 온도차를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 본체(100) 내에 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브(200, 400)를 포함함에 따라 탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질함과 동시에 메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질할 수 있다. 따라서, 예비 개질기를 별도로 설치하지 않아도 되므로 구조 및 공정이 간소화된다.
또한, 제1 촉매 튜브(200)에 탄화수소가스와 전체 개질에 필요한 스팀을 모두 한번에 공급하지 않고, 탄화수소가스에 포함된 탄소수가 2 이상인 탄화수소의 함량에 따라 제1 촉매 튜브 내 개질에 필요한 스팀의 양만을 공급함으로써, 제1 촉매 튜브(200)를 통과하는 가스의 유속을 감소시켜 체류시간을 증가시킴에 따라 개질 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 다량 포함하고 있는 폐기물의 열분해에 의해 생성된 열분해가스 개질에 바람직하게 이용될 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 본체 120: 제1 벽
140: 제2 벽 200: 제1 촉매 튜브
220: 유턴구간 300: 연결 튜브
400: 제2 촉매 튜브 500: 연소부
600: 연소가스 배출부 700: 합성가스 배출부
800: 가스공급관 920: 제1 스팀공급관
940, 2940: 제2 스팀공급관 960: 제3 스팀공급관

Claims (10)

  1. 본체;
    탄소수가 2 이상인 탄화수소(CxHy)를 메탄(CH4)으로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 제1 온도에서 반응하는 하나 이상의 제1 촉매 튜브;
    메탄(CH4)을 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로 개질하기 위해, 상기 본체의 내부에 배치되고 상기 제1 촉매 튜브와 연결되며, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 하나 이상의 제2 촉매 튜브;
    상기 제1 촉매 튜브 및 상기 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;
    상기 제1 촉매 튜브에 탄화수소가스를 공급하는 가스공급관;
    상기 제1 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제1 스팀공급관; 및
    상기 제2 촉매 튜브에 스팀을 공급하는 제2 스팀공급관;을 포함하는, 일체형 개질기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촉매 튜브에 공급되는 스팀의 양은 상기 탄화수소가스에 포함된 탄소수가 2 이상인 탄화수소의 함량에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄화수소가스는 폐기물의 열분해에 의해 생성된 열분해가스인 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촉매 튜브는 유턴구간을 갖는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 촉매 튜브에 유턴 후의 가스 유동방향으로 스팀을 공급하는 제3 스팀공급관;을 더 포함하는, 일체형 개질기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유턴구간은 상기 본체의 원주방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스팀공급관은 상기 제2 촉매 튜브와 연결되되, 상기 본체의 내부에서 길이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연소부에서 배출되는 연소가스는 상기 본체의 중심부로 배출되고, 상기 제2 촉매 튜브는 상기 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 촉매 튜브와 상기 제2 촉매 튜브는 복수 개로 이루어지며,
    상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 본체의 원주방향을 따라 이격되어 배치되고,
    상기 복수의 제1 촉매 튜브는 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 스팀공급관은 복수 개로 이루어져 상기 복수의 제1 촉매 튜브 사이마다 배치되는 것을 특징으로 하는, 일체형 개질기.
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