KR20230091229A - Methane Thermal Decomposition Method Using Triple Thermal Plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 메탄을 효율적으로 수소 및 아세틸렌으로 분해할 수 있는 열 분해 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 주입하고, 열 분해시켜 수소와 아세틸렌을 제조하는 단계; 및 수소와 아세틸렌을 냉각하고, 부산물, 미 분해된 메탄가스, 수소 및 아세틸렌을 회수하는 단계;를 포함하는 메탄 열 분해 방법이다.An object of the present invention is to provide a thermal decomposition method capable of efficiently decomposing methane into hydrogen and acetylene. The present invention includes the steps of generating a plasma jet by injecting a plasma forming gas into a triple torch type plasma jet device; injecting methane gas into the plasma jet and thermally decomposing it to produce hydrogen and acetylene; and cooling the hydrogen and acetylene and recovering by-products, undecomposed methane gas, hydrogen and acetylene.
Description
본 발명은 삼중 열 플라즈마를 이용한 메탄 열 분해 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a methane thermal decomposition method using triple thermal plasma.
메탄의 열 분해를 통한 수소 생산은 기존 습식 개질법과는 달리 지구온난화 물질인 CO2를 발생하지 않고, 수전해법에 비해서는 경제적이기에 대량의 수소 생산법으로 주목받고 있다. 또한 메탄의 열분해를 통해 나온 부산물인 고체 탄소는 여러 산업에 적용될 수 있는 장점 또한 갖는다. Unlike the conventional wet reforming method, hydrogen production through thermal decomposition of methane does not generate CO 2 , a global warming material, and is more economical than water electrolysis, so it is attracting attention as a method for producing large amounts of hydrogen. In addition, solid carbon, a by-product of methane pyrolysis, has the advantage of being applicable to various industries.
그러나 메탄의 분해되어 수소와 고체탄소가 생성되는 반응은 흡열반응으로 75.6kJ/mol의 높은 반응 엔탈피를 갖고 있어, 분해를 위한 많은 에너지가 사용되고 있는 단점이 있다.However, the reaction in which methane is decomposed to produce hydrogen and solid carbon is an endothermic reaction and has a high reaction enthalpy of 75.6 kJ/mol, which has a disadvantage in that a lot of energy is used for decomposition.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 메탄을 효율적으로 수소 및 아세틸렌으로 분해할 수 있는 열 분해 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thermal decomposition method capable of efficiently decomposing methane into hydrogen and acetylene.
본 발명의 일 실시예는 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 주입하고, 열 분해시켜 수소와 아세틸렌을 제조하는 단계; 및 수소와 아세틸렌을 냉각하고, 부산물, 미 분해된 메탄가스, 수소 및 아세틸렌을 회수하는 단계;를 포함하는 메탄 열 분해 방법이다. An embodiment of the present invention includes generating a plasma jet by injecting a plasma forming gas into a triple torch type plasma jet device; injecting methane gas into the plasma jet and thermally decomposing it to produce hydrogen and acetylene; and cooling the hydrogen and acetylene and recovering by-products, undecomposed methane gas, hydrogen and acetylene.
상기 플라즈마 형성가스는 아르곤 가스이며, 8~20 L/min의 유량으로 공급되고, 입력 전압은 6~7kW일 수 있다.The plasma forming gas is argon gas, supplied at a flow rate of 8 to 20 L/min, and the input voltage may be 6 to 7 kW.
상기 플라즈마 제트의 온도는 1,000~9,000K이고, 플라즈마 제트의 속도는 20~200m/s일 수 있다.The temperature of the plasma jet may be 1,000 to 9,000K, and the speed of the plasma jet may be 20 to 200 m/s.
상기 메탄 가스는 15 L/min 이하의 유량으로 공급될 수 있다.The methane gas may be supplied at a flow rate of 15 L/min or less.
상기 부산물은 탄소 고체 또는 다환 방향족 탄화수소(PAHs, Polycyclic aromatic hydrocarbon)일 수 있다.The by-product may be carbon solids or polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).
상기 공급된 메탄의 전환율은 25% 이상이고, 상기 생성된 수소의 선택도는 50% 이상이고, 상기 생성된 아세틸렌의 선택도는 20% 이상일 수 있다.The supplied methane conversion rate may be 25% or more, the generated hydrogen selectivity may be 50% or more, and the generated acetylene selectivity may be 20% or more.
본 발명은 본 발명은 3중 열 플라즈마를 이용함으로써, 메탄을 효율적으로 수소 및 아세틸렌으로 분해하여 수소 선택도를 높일 수 있으며, 낮은 전력으로 메탄을 효율적으로 분해할 수 있다.According to the present invention, by using triple thermal plasma, methane can be efficiently decomposed into hydrogen and acetylene to increase hydrogen selectivity, and methane can be efficiently decomposed with low power.
도 1은 본 발명에 따른 삼중 토치형 플라즈마 제트장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 플라즈마 토치에서 이격된 거리를 나타낸 도면이다.
도 3은 플라즈마 토치에서 이격된 부분의 아르곤 유량에 따른 온도 변화를 측정한 도면이다.
도 4는 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 메탄 가스 전환율을 나타낸 도면이다.
도 5는 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 수소 선택도를 나타낸 도면이다.
도 6은 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 아세틸렌 선택도를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a triple torch type plasma jet device according to the present invention.
Figure 2 is a view showing the distance separated from the plasma torch.
3 is a view of measuring a temperature change according to an argon flow rate in a part spaced apart from a plasma torch.
4 is a diagram showing the methane gas conversion rate according to the argon flow rate and the methane gas flow rate.
5 is a diagram showing hydrogen selectivity according to argon flow rate and methane gas flow rate.
6 is a diagram showing acetylene selectivity according to argon flow rate and methane gas flow rate.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Like reference numerals have been assigned to like parts throughout the specification.
본 발명의 설명에 앞서 본 발명에서 사용되는 삼중 토치형 플라즈마 장치에 대하여 먼저 설명하도록 한다.Prior to the description of the present invention, the triple torch type plasma device used in the present invention will be described first.
도 1은 본 발명에 따른 삼중 토치형 플라즈마 제트장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a triple torch type plasma jet device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 삼중 토치형 플라즈마 제트장치는, 플라즈마 제트가 형성되는 공간을 제공하며 원료 물질이 열 분해되고 냉각되는 반응관(100); 상기 반응관(100) 일측에 구비되어 공급되는 원료 물질에 열원을 공급하는 토치부(200); 상기 반응관(100)과 연결되어 공급 라인을 통해 플라즈마 방전 가스와 원료 가스를 반응관(100)에 공급하는 가스공급부(300); 상기 토치부(200)와 전기적으로 연결되어, 전원을 공급하는 전원 공급 장치(400); 상기 반응관에서 열 분해 및 냉각된 물질에서 고체를 거르는 필터부(500); 및 상기 필터부를 거친 가스를 배출하는 배출부(600);를 포함하고, 상기 토치부(200)는 다수의 토치가 등 간격으로 원료 물질이 공급되는 방향으로 배치되고, 상기 다수 개의 토치부(200)에서 발생되는 플라즈마 제트가 병합될 수 있도록 배치된다.Referring to FIG. 1 , the triple torch type plasma jet apparatus includes a reaction tube 100 in which a plasma jet is formed and a raw material is pyrolyzed and cooled; a
상기 반응관(100)은 플라즈마 제트에 의해 원료 가스가 열 분해되고, 분해된 가스가 냉각되는 공간으로써, 일측에 급냉 시스템이 구비될 수 있다.The reaction tube 100 is a space in which raw material gas is thermally decomposed by a plasma jet and the decomposed gas is cooled, and a rapid cooling system may be provided at one side.
상기 토치부(200)는 3개의 토치가 구비될 수 있으며, 등 간격으로 배치될 수 있다.The
본 발명에서 사용되는 삼중 토치형 플라즈마 제트의 발생은 비이송식(Non-Transfered)인 것이 바람직하다. Generation of the triple torch-type plasma jet used in the present invention is preferably non-transferred.
본 발명에서는 삼중 토치형 플라즈마 제트 장치는 텅스텐 봉으로 구성된 음극과 동으로 구성된 노즐 내면의 양극 사이에 직류 아크 방전을 생성시키고, 후방으로부터 플라즈마 형성 가스를 선회류로서 흘려보내어 플라즈마 제트 형성 가스가 아크에 의해 가열되며, 양극 노즐에서 격렬한 플라즈마 제트류가 분출되는 비이송식 플라즈마 제트 발생으로, 공급된 메탄을 수소와 아세틸렌으로 분해할 수 있다.In the present invention, the triple torch type plasma jet device generates a DC arc discharge between a cathode composed of a tungsten rod and an anode on the inner surface of a nozzle composed of copper, and flows the plasma forming gas from the rear as a swirling flow so that the plasma jet forming gas flows into the arc. It is heated by the anode nozzle and generates a non-transporting plasma jet in which vigorous plasma jets are ejected from the anode nozzle, and the supplied methane can be decomposed into hydrogen and acetylene.
상기 플라즈마(plasma) 제트는 직류 아크나 고주파 유도 결합 방전을 이용하여 토치부에서 발생하는 전자, 이온, 원자 및 분자로 구성된 이온화 기체로, 수천에서 수만 K에 이르는 초고온과 높은 활성을 가진 고속 제트이다.The plasma jet is an ionized gas composed of electrons, ions, atoms, and molecules generated from a torch using direct current arc or high-frequency inductively coupled discharge, and is a high-speed jet with ultra-high temperature and high activity ranging from thousands to tens of thousands of K. .
본 발명에서 사용한 삼중 플라즈마는 단일 플라즈마에 비해 더 넓은 고온장을 형성할 수 있으며, 이에 따라, 단위 시간동안 생성되는 부산물의 양을 향상시킬 수 있다. The triplex plasma used in the present invention can form a wider high-temperature field than a single plasma, and accordingly, the amount of byproducts generated per unit time can be improved.
또한 플라즈마 아크 내로 직접 메탄(CH4)을 주입하는 것은 토치의 건전성에 무리가 갈 수 있으나, 삼중 토치는 제트를 형성하고 제트로 직접 메탄(CH4)을 주입하는 형태이기에, 토치의 건전성에 유리하다. In addition, injecting methane (CH 4 ) directly into the plasma arc may put a strain on the integrity of the torch, but since the triple torch forms a jet and injects methane (CH 4 ) directly into the jet, it is advantageous to the integrity of the torch. do.
이하, 본 발명에 따른 메탄 열 분해 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the methane thermal decomposition method according to the present invention will be described in detail.
본 발명은 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 주입하고, 열 분해시켜 수소와 아세틸렌을 제조하는 단계; 및 수소와 아세틸렌을 냉각하고, 부산물, 미 분해된 메탄가스, 수소 및 아세틸렌을 회수하는 단계;를 포함하는 메탄 열 분해 방법이다.The present invention includes the steps of generating a plasma jet by injecting a plasma forming gas into a triple torch type plasma jet device; injecting methane gas into the plasma jet and thermally decomposing it to produce hydrogen and acetylene; and cooling the hydrogen and acetylene and recovering by-products, undecomposed methane gas, hydrogen and acetylene.
삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 주입하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계는, 상기 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 아르곤(Ar)을 주입하고, 입력 전압을 6~7kW로 조절하여 진행될 수 있으며, 바람직하게는 10~15L/min 유량으로 주입하고, 입력 전압을 6~7kW로 조절하여 진행될 수 있다.The step of generating a plasma jet by injecting plasma forming gas into the triple torch type plasma jet device may be performed by injecting argon (Ar) into the triple torch type plasma jet device and adjusting the input voltage to 6 to 7 kW, Preferably, injection may be performed at a flow rate of 10 to 15 L/min and the input voltage may be adjusted to 6 to 7 kW.
본 발명에서는 삼중 토치를 사용함으로써, 낮은 전력으로도 메탄을 수소와 아세틸렌으로 용이하게 분해할 수 있다. In the present invention, by using a triple torch, methane can be easily decomposed into hydrogen and acetylene even with low power.
또한, 상기 아르곤 가스를 주입하여 형성된 플라즈마 제트의 온도는 1000~9000K일 수 있고, 바람직하게는 2000~3000K일 수 있고, 속도는 20~200m/s일 수 있다. In addition, the temperature of the plasma jet formed by injecting the argon gas may be 1000 to 9000K, preferably 2000 to 3000K, and the speed may be 20 to 200m/s.
상기 범위에서 메탄 열분해가 용이하고 이에 따라 수소 및 아세틸렌을 용이하게 생성할 수 있다.Within this range, methane pyrolysis is easy, and thus hydrogen and acetylene can be easily produced.
상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 주입하고, 열 분해시켜 수소와 아세틸렌을 제조하는 단계에서, 상기 메탄 가스는 15 L/min 이하의 유량으로 공급될 수 있다. 상기 메탄 가스의 유량이 15 L/min를 초과하면, 수소 선택도, 아세틸렌 선택도 등이 저하될 수 있어, 상기 범위가 바람직하다.In the step of injecting methane gas into the plasma jet and thermally decomposing it to produce hydrogen and acetylene, the methane gas may be supplied at a flow rate of 15 L/min or less. If the flow rate of the methane gas exceeds 15 L/min, hydrogen selectivity, acetylene selectivity, and the like may decrease, so the above range is preferable.
상기 수소와 아세틸렌을 냉각하고, 부산물, 미 분해된 메탄가스, 수소 및 아세틸렌을 회수하는 단계에서, 상기 냉각은 자연 냉각일 수 있으며, 상기 부산물은 탄소 고체일 수 있으며, 다환 방향족 탄화수소(PAHs, Polycyclic aromatic hydrocarbon)가 추가로 생성될 수 있다.In the step of cooling the hydrogen and acetylene and recovering the byproducts, undecomposed methane gas, hydrogen and acetylene, the cooling may be natural cooling, the byproducts may be carbon solids, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs, Polycyclic aromatic hydrocarbons) may be additionally produced.
또한, 상기 회수 단계에서 상기 부산물인 탄소 고체는 사이클론 필터를 통해 분리될 수 있으며, 분리된 탄소 고체는 다양한 분야에 사용될 수 있다.In addition, in the recovery step, the carbon solid as a by-product may be separated through a cyclone filter, and the separated carbon solid may be used in various fields.
또한, 본 발명에서 상기 공급된 메탄의 전환율은 25% 이상이고, 상기 생성된 수소의 선택도는 50% 이상이고, 상기 생성된 아세틸렌의 선택도는 20% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 공급된 메탄의 전환율은 35% 이상이고, 상기 생성된 수소의 선택도는 65% 이상이고, 상기 생성된 아세틸렌의 선택도는 30% 이상일 수 있다.In addition, in the present invention, the conversion rate of the supplied methane may be 25% or more, the selectivity of the generated hydrogen may be 50% or more, and the selectivity of the generated acetylene may be 20% or more. The conversion rate may be 35% or more, the selectivity of the generated hydrogen may be 65% or more, and the selectivity of the generated acetylene may be 30% or more.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following Examples and Experimental Examples.
실시예 1 및 2Examples 1 and 2
도 1에 나타낸 삼중 토치형 플라즈마 제트 장치의 토치부에 플라즈마 형성 가스로 아르곤을 공급하고 하기 표 1의 운전조건으로 플라즈마 제트를 발생시켰으며, 이때, 상기 플라즈마 제트의 온도는 1,000~9,000K이고, 플라즈마 제트의 속도는 20~200m/s였다.Argon was supplied as a plasma forming gas to the torch part of the triple torch type plasma jet device shown in FIG. 1 and a plasma jet was generated under the operating conditions shown in Table 1 below. At this time, the temperature of the plasma jet was 1,000 to 9,000K, The speed of the plasma jet was 20-200 m/s.
다음으로, 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 메탄을 공급하여 수소와 아세틸렌으로 열 분해하였고, 마지막으로, 수소, 아세틸렌 및 메탄을 자연 냉각시키고, 사이클론 필터를 통해 탄소 고체를 제거한 후, 수소, 아세틸렌 및 메탄을 회수하였다.Next, methane was supplied to a triple torch type plasma jet device for thermal decomposition into hydrogen and acetylene, and finally, hydrogen, acetylene and methane were naturally cooled, carbon solids were removed through a cyclone filter, and hydrogen, acetylene and methane recovered.
여기서, 메탄(99.95%, 화승가스테크, Korea)은 시판되는 것을 사용하였으며, 운전 시간은 10분이였다. Here, commercially available methane (99.95%, Hwaseung Gas Tech, Korea) was used, and the driving time was 10 minutes.
(플라즈마 형성 가스)Plasma forming gas
(plasma forming gas)
(플라즈마 형성 가스 유량)Forming gas flow rate [L/min]
(plasma forming gas flow rate)
(메탄 가스 유량)CH 4 Flow rate [L/min]
(methane gas flow rate)
(압력)Pressure [kPa]
(enter)
실험예 1 : 거리 및 아르콘 가스 유량에 따른 온도 변화 확인Experimental Example 1: Confirmation of temperature change according to distance and argon gas flow rate
토치에서 이격된 거리와, 아르곤 가스 유량에 따른 온도 변화를 측정하였으며, 이에 대한 결과를 도 3에 나타내었다.The distance away from the torch and the temperature change according to the argon gas flow rate were measured, and the results thereof are shown in FIG. 3 .
도 2는 플라즈마 토치에서 이격된 부분을 나타낸 도면, 도 3은 플라즈마 토치에서 이격된 부분의 아르곤 유량에 따른 온도 변화를 측정한 도면이다.Figure 2 is a view showing a spaced apart from the plasma torch, Figure 3 is a view measuring the temperature change according to the argon flow rate of the spaced apart from the plasma torch.
도 2 및 3을 참조하면, 아르곤의 유량은 공정 내부의 온도에는 큰 영향을 미치지 못하나, 공정 기체들의 속도를 증가시켜 빠른 냉각속도와 고온에서의 적은 체류시간을 야기시키고, 플라즈마 토치에서 15cm 이격된 부분의 온도가 약 900K인 것으로부터, 플라즈마 토치 중심(약 4000K)에서 멀어질수록 온도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the flow rate of argon does not have a significant effect on the temperature inside the process, but increases the speed of the process gases to cause a fast cooling rate and a short residence time at high temperatures, and From the fact that the temperature of the part is about 900K, it can be seen that the temperature rapidly decreases as the distance from the center of the plasma torch (about 4000K) increases.
실험예 2 : 메탄 전환율 측정Experimental Example 2: Measurement of methane conversion rate
상기 실시예 1 및 2에 따른 메탄 가스 전환율을 하기 수학식 1에 따라 계산하였으며, 이에 대한 결과를 도 4에 나타내었다.The methane gas conversion rate according to Examples 1 and 2 was calculated according to
도 4는 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 메탄 가스 전환율을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the methane gas conversion rate according to the argon flow rate and the methane gas flow rate.
[수학식 1 : 메탄 전환율][Equation 1: methane conversion rate]
도 4를 참조하면, 메탄 가스의 전환율이 최대 40%인 것을 확인할 수 있으며, 아르곤 가스 함량이 낮고, 메탄가스 함량이 낮을수록 메탄가스의 전환율이 높은 것을 확인할 수 있으며, 아르곤 유량이 10~15L/min이고, 메탄가스의 유량이 10~15L/min일 때, 전환율이 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the conversion rate of methane gas is up to 40%, the argon gas content is low, and the lower the methane gas content, the higher the conversion rate of methane gas, and the argon flow rate is 10 to 15 L/ min, and when the flow rate of methane gas is 10 to 15 L/min, it can be seen that the conversion rate is excellent.
실험예 3 : 수소 선택도 및 아세틸렌 선택도 측정Experimental Example 3: Measurement of hydrogen selectivity and acetylene selectivity
상기 실시예 1 및 2에 따른 수소 선택도 및 아세틸렌 선택도를 하기 수학식 2 및 3에 따라 계산하였으며, 이에 대한 결과를 도 5 및 6에 나타내었다.Hydrogen selectivity and acetylene selectivity according to Examples 1 and 2 were calculated according to
도 5는 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 수소 선택도를 나타낸 도면이고, 도 6은 아르곤 유량 및 메탄 가스 유량에 따른 아세틸렌 선택도를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing hydrogen selectivity according to argon flow rate and methane gas flow rate, and FIG. 6 is a diagram showing acetylene selectivity according to argon flow rate and methane gas flow rate.
[수학식 2 : 수소 선택도][Equation 2: Hydrogen selectivity]
[수학식 3 : 아세틸렌 선택도][Equation 3: Acetylene selectivity]
도 5 및 도 6을 참조하면, 아르곤 가스 함량이 높고, 메탄가스 함량이 낮을수록 수소 선택도 및 아세틸렌 선택도가 높은 것을 확인할 수 있으며, 아르곤 유량이 10~15L/min이고, 메탄가스의 유량이 10~15L/min일 때, 수소 선택도 및 아세틸렌 선택도가 우수한 것을 확인할 수 있다.5 and 6, it can be seen that the higher the argon gas content and the lower the methane gas content, the higher the hydrogen selectivity and acetylene selectivity, the argon flow rate is 10 to 15 L / min, and the methane gas flow rate At 10 to 15 L/min, it can be seen that the hydrogen selectivity and the acetylene selectivity are excellent.
이와 같이, 본 발명은 본 발명은 3중 열 플라즈마를 이용함으로써, 메탄을 효율적으로 수소 및 아세틸렌으로 분해하여 수소 선택도를 높일 수 있으며, 낮은 전력으로 메탄을 효율적으로 분해할 수 있다.As such, the present invention can efficiently decompose methane into hydrogen and acetylene to increase hydrogen selectivity and efficiently decompose methane with low power by using triple thermal plasma.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of
100: 반응관 200: 토치부
300: 가스공급부 400: 전원 공급 장치
500: 사이클론필터 600: 배출부 100: reaction tube 200: torch part
300: gas supply unit 400: power supply unit
500: cyclone filter 600: discharge unit
Claims (6)
상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 주입하고, 열 분해시켜 수소와 아세틸렌을 제조하는 단계; 및
수소와 아세틸렌을 냉각하고, 부산물, 미 분해된 메탄가스, 수소 및 아세틸렌을 회수하는 단계;
를 포함하는
메탄 열 분해 방법.
generating a plasma jet by injecting a plasma forming gas into a triple torch type plasma jet device;
injecting methane gas into the plasma jet and thermally decomposing it to produce hydrogen and acetylene; and
cooling hydrogen and acetylene and recovering by-products, undecomposed methane gas, hydrogen and acetylene;
containing
Methane thermal decomposition method.
상기 플라즈마 형성가스는 아르곤 가스이며, 8~20 L/min의 유량으로 공급되고, 입력 전압은 6~7kW인 것을 특징으로 하는 메탄 열 분해 방법.
According to claim 1,
The plasma forming gas is argon gas, supplied at a flow rate of 8 to 20 L/min, and the input voltage is 6 to 7 kW.
상기 플라즈마 제트의 온도는 1,000~9,000K이고, 입력 전압은 6~7kW이고, 플라즈마 제트의 속도는 20~200m/s인 것을 특징으로 하는 메탄 열 분해 방법.
According to claim 1,
Methane thermal decomposition method, characterized in that the temperature of the plasma jet is 1,000 ~ 9,000K, the input voltage is 6 ~ 7kW, and the speed of the plasma jet is 20 ~ 200m / s.
상기 메탄 가스는 15 L/min 이하의 유량으로 공급되는 것을 특징으로 하는 메탄 열 분해 방법.
According to claim 1,
The methane thermal decomposition method, characterized in that the methane gas is supplied at a flow rate of 15 L / min or less.
상기 부산물은 탄소 고체인 것을 특징으로 하는 메탄 열 분해 방법.
According to claim 1,
The method of thermal decomposition of methane, characterized in that the by-product is a carbon solid.
상기 공급된 메탄의 전환율은 25% 이상이고,
상기 생성된 수소의 선택도는 50% 이상이고,
상기 생성된 아세틸렌의 선택도는 20% 이상인 것을 특징으로 하는 메탄 열 분해 방법. According to claim 1,
The conversion rate of the supplied methane is 25% or more,
The selectivity of the generated hydrogen is 50% or more,
Methane thermal decomposition method, characterized in that the selectivity of the produced acetylene is 20% or more.
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