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KR20240031004A - Combined reformer - Google Patents

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Publication number
KR20240031004A
KR20240031004A KR1020230079220A KR20230079220A KR20240031004A KR 20240031004 A KR20240031004 A KR 20240031004A KR 1020230079220 A KR1020230079220 A KR 1020230079220A KR 20230079220 A KR20230079220 A KR 20230079220A KR 20240031004 A KR20240031004 A KR 20240031004A
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KR
South Korea
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catalyst tubes
main body
catalyst
combustion gas
reformer
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020230079220A
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Korean (ko)
Inventor
남경모
김봉근
유수남
Original Assignee
두산에너빌리티 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산에너빌리티 주식회사 filed Critical 두산에너빌리티 주식회사
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Abstract

본 발명은 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함하고 연소가스가 2개 이상의 촉매 튜브에 순차적으로 열을 공급함에 따라 서로 다른 개질반응이 연속적으로 이루어지며, 복수의 촉매 튜브간, 그리고 각 촉매 튜브의 길이에 따른 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있는 복합 개질기를 제공한다. The present invention includes two or more catalyst tubes reacting at different temperatures, and as combustion gas sequentially supplies heat to the two or more catalyst tubes, different reforming reactions occur continuously, between a plurality of catalyst tubes, and A composite reformer capable of reducing the variation in heat absorption depending on the length of each catalyst tube is provided.

Description

복합 개질기{COMBINED REFORMER}COMBINED REFORMER}

본 발명은 복합 개질기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함하고 연소가스가 2개 이상의 촉매 튜브에 순차적으로 열을 공급함에 따라 서로 다른 개질반응이 연속적으로 이루어지며, 복수의 촉매 튜브간, 그리고 각 촉매 튜브의 길이에 따른 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있는 복합 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a composite reformer, and more specifically, to a composite reformer, which includes two or more catalyst tubes reacting at different temperatures, and that different reforming reactions occur continuously as combustion gas sequentially supplies heat to the two or more catalyst tubes. It relates to a composite reformer capable of reducing the variation in heat absorption between a plurality of catalyst tubes and along the length of each catalyst tube.

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.A conventional steam methane reformer (SMR; Steam Methane Reforming) is a facility for reforming natural gas whose main component is methane (CH4). When gas containing high carbon hydrocarbons (CxHy) needs to be reformed, a separate device called a pre-reformer is used. There is a problem in that the structure and process are complicated because additional facilities must be added to convert it to methane and then reform it.

또한, 바이오가스를 개질해야 하는 경우에도 바이오가스에 포함된 이산화탄소를 제거한 후 스팀메탄 개질기로 공급해야 하므로, 이산화탄소 제거를 위한 별도의 설비가 필요하다는 문제점이 있다.In addition, even when biogas needs to be reformed, the carbon dioxide contained in the biogas must be removed and then supplied to a steam methane reformer, so there is a problem that separate equipment for carbon dioxide removal is required.

대한민국 공개특허공보 제2019-0112290호 (2019.10.04.공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2019-0112290 (published on October 4, 2019)

본 발명은 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함하고 연소가스가 2개 이상의 촉매 튜브에 순차적으로 열을 공급함에 따라 서로 다른 개질반응이 연속적으로 이루어지며, 복수의 촉매 튜브간, 그리고 각 촉매 튜브의 길이에 따른 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있는 복합 개질기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention includes two or more catalyst tubes reacting at different temperatures, and as combustion gas sequentially supplies heat to the two or more catalyst tubes, different reforming reactions occur continuously, between a plurality of catalyst tubes, and The purpose is to provide a composite reformer that can reduce the variation in heat absorption depending on the length of each catalyst tube.

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 problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 본체;와, 상기 본체에 설치되고 제1 온도에서 반응하는 복수의 제1 촉매 튜브;와, 상기 본체에 설치되고 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 복수의 제2 촉매 튜브;와, 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 각각 연결하는 복수의 연결 튜브; 및 상기 복수의 제1 촉매 튜브 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;를 포함하며, 상기 본체에는 상기 연소부에서 공급된 연소가스가 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급한 후 배출되기 위한 복수의 연소가스 배출구가 본체의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기를 제공한다. One embodiment of the present invention for solving the above problem includes a main body; a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and reacting at a first temperature; and a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and reacting at a first temperature higher than the first temperature. a plurality of second catalyst tubes reacting at a second temperature; and a plurality of connection tubes respectively connecting the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and a combustion unit for supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes, wherein the combustion gas supplied from the combustion unit is disposed in the main body between the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes. A composite reformer is provided, wherein a plurality of combustion gas outlets for discharging heat after supplying heat to a plurality of second catalyst tubes are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the main body.

실시 예에 따라, 상기 복수의 연소가스 배출구는 상기 본체의 측면에 위치할 수 있다. Depending on the embodiment, the plurality of combustion gas outlets may be located on the side of the main body.

실시 예에 따라, 상기 복수의 연소가스 배출구는 상기 본체의 하면에 위치하며, 상기 본체를 지지하기 위한 지지부;를 더 포함할 수 있다. Depending on the embodiment, the plurality of combustion gas outlets are located on the lower surface of the main body and may further include a support part for supporting the main body.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예는, 본체;와, 상기 본체에 설치되고 제1 온도에서 반응하는 복수의 제1 촉매 튜브;와, 상기 본체에 설치되고 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 복수의 제2 촉매 튜브;와, 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 각각 연결하는 복수의 연결 튜브; 및 상기 복수의 제1 촉매 튜브 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;를 포함하며, 상기 본체에는 상기 연소부에서 공급된 연소가스가 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급한 후 모이는 배출챔버가 형성되고, 상기 배출챔버에는 상기 연소가스가 배출되기 위한 연소가스 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기를 제공한다. Another embodiment of the present invention for solving the above problem is a main body; a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and reacting at a first temperature; and a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and higher than the first temperature. a plurality of second catalyst tubes reacting at a second temperature; and a plurality of connection tubes respectively connecting the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and a combustion unit for supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes, wherein the combustion gas supplied from the combustion unit is disposed in the main body between the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes. An exhaust chamber is formed where heat is supplied to a plurality of second catalyst tubes, and the exhaust chamber is provided with a combustion gas outlet for discharging the combustion gas.

실시 예에 따라, 상기 배출챔버는 상기 본체의 하면과 이와 이격되도록 지지부에 의해 지지되는 분리벽 사이에 형성될 수 있다. Depending on the embodiment, the discharge chamber may be formed between a lower surface of the main body and a separation wall supported by a support part to be spaced apart from the lower surface of the main body.

실시 예에 따라, 상기 연소가스는 상기 본체의 중심부로 공급되며, 상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 복수의 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치하고, 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브 사이에 구비되는 제1 벽; 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브의 반경방향 내측에 구비되는 제2 벽;을 더 포함하며, 상기 제1 벽은 상기 분리벽으로부터 연장될 수 있다. Depending on the embodiment, the combustion gas is supplied to the center of the main body, the plurality of second catalyst tubes are located radially inside the main body than the plurality of first catalyst tubes, and the plurality of first catalyst tubes a first wall provided between the plurality of second catalyst tubes; and a second wall provided on a radial inner side of the plurality of second catalyst tubes, wherein the first wall may extend from the separation wall.

실시 예에 따라, 상기 복수의 제1 촉매 튜브는 U자형으로 형성되고, 상기 각 U자형 제1 촉매 튜브는 상기 본체의 길이방향 및 원주방향을 따라 연장될 수 있다. Depending on the embodiment, the plurality of first catalyst tubes are formed in a U shape, and each U-shaped first catalyst tube may extend along the longitudinal and circumferential directions of the main body.

실시 예에 따라, 상기 연소가스를 가이드하도록 상기 복수의 제1 촉매 튜브를 지나는 나선형의 가이드 플레이트;를 더 포함할 수 있다. Depending on the embodiment, it may further include a spiral guide plate passing through the plurality of first catalyst tubes to guide the combustion gas.

실시 예에 따라, 상기 복수의 제1 촉매 튜브는 상기 가이드 플레이트를 관통하여 끼워질 수 있다. Depending on the embodiment, the plurality of first catalyst tubes may be inserted through the guide plate.

실시 예에 따라, 상기 가이드 플레이트는 각각의 상기 제1 촉매 튜브를 지나는 부분마다 나뉘어진 복수의 서브 플레이트들로 이루어질 수 있다. Depending on the embodiment, the guide plate may be composed of a plurality of sub-plates divided into portions passing through each first catalyst tube.

실시 예에 따라, 상기 연소가스는 상기 본체의 중심부로 공급되며, 상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 복수의 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치하고, 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브 사이에 구비되는 제1 벽; 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브의 반경방향 내측에 구비되는 제2 벽;을 더 포함하며, 상기 제2 벽에는 연소가스가 유동하는 유동홀이 형성될 수 있다. Depending on the embodiment, the combustion gas is supplied to the center of the main body, the plurality of second catalyst tubes are located radially inside the main body than the plurality of first catalyst tubes, and the plurality of first catalyst tubes a first wall provided between the plurality of second catalyst tubes; and a second wall provided on a radial inner side of the plurality of second catalyst tubes, wherein a flow hole through which combustion gas flows may be formed in the second wall.

실시 예에 따라, 상기 유동홀은 연소가스가 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 유동하는 유동방향을 따라 복수개가 형성되되, 상기 유동방향으로 갈수록 유동방향으로 인접하는 유동홀 사이의 간격이 좁아질 수 있다. Depending on the embodiment, a plurality of flow holes are formed along the flow direction in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes, and as the flow direction increases, the gap between flow holes adjacent to the flow direction may narrow. there is.

실시 예에 따라, 상기 유동홀을 둘러싸는 상기 제2 벽의 일부에는, 연소가스가 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 유동하는 유동방향을 향해 경사지게 형성된 제1 경사부가 구비될 수 있다. Depending on the embodiment, a portion of the second wall surrounding the flow hole may be provided with a first inclined portion inclined toward a flow direction in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes.

실시 예에 따라, 상기 제1 경사부는 상기 제2 벽의 랜싱(lancing) 가공에 의해 형성될 수 있다. Depending on the embodiment, the first inclined portion may be formed by lancing the second wall.

실시 예에 따라, 상기 유동홀을 둘러싸는 상기 제2 벽의 일부에는, 상기 유동홀을 통해 유동되는 연소가스가 상기 본체의 원주방향을 향해 흐를 수 있도록, 상기 본체의 반경방향 외측을 향해 경사지게 형성된 제2 경사부가 구비될 수 있다. According to the embodiment, a portion of the second wall surrounding the flow hole is formed to be inclined outward in the radial direction of the main body so that combustion gas flowing through the flow hole can flow toward the circumferential direction of the main body. A second inclined portion may be provided.

실시 예에 따라, 상기 복수의 제1 촉매 튜브에 공급되는 탄화수소가스는 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 포함하며, 상기 복수의 제1 촉매 튜브에서는 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 스팀과 반응하여 메탄으로 개질되고, 상기 복수의 제2 촉매 튜브에서는 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질될 수 있다.Depending on the embodiment, the hydrocarbon gas supplied to the plurality of first catalyst tubes includes hydrocarbons having a carbon number of 2 or more, and in the plurality of first catalyst tubes, the hydrocarbons having a carbon number of 2 or more react with steam and are reformed into methane, In the plurality of second catalyst tubes, methane may react with steam and be reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide.

실시 예에 따라, 상기 복수의 제1 촉매 튜브에 공급되는 탄화수소가스는 메탄과 이산화탄소를 포함하며, 상기 복수의 제1 촉매 튜브에서는 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되고, 상기 복수의 제2 촉매 튜브에서는 메탄이 이산화탄소와 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질될 수 있다.Depending on the embodiment, the hydrocarbon gas supplied to the plurality of first catalyst tubes includes methane and carbon dioxide, and in the plurality of first catalyst tubes, methane reacts with steam and is reformed into a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. , methane may react with carbon dioxide in the plurality of second catalyst tubes and be reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide.

본 발명에 따르면, 하나의 본체 내에 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브를 포함하고 연소가스가 2개 이상의 촉매 튜브에 순차적으로 열을 공급함에 따라 서로 다른 개질반응이 연속적으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 열분해가스와 스팀이 공급되는 경우, 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 스팀과 반응하여 메탄으로 개질됨과 동시에 메탄이 스팀과 반응하여 합성가스로 개질될 수 있다. 이 경우에는, 예비 개질기를 별도로 설치하지 않아도 되므로 구조 및 공정이 간소화된다. 다른 예로, 바이오가스와 스팀이 공급되는 경우, 메탄이 스팀과 반응하여 합성가스로 개질(습식 개질)됨과 동시에 메탄이 이산화탄소와 반응하여 합성가스로 개질(건식 개질)될 수 있다. 이 경우에는, 바이오가스에서 별도로 이산화탄소를 제거한 후 개질기로 공급하지 않아도 되므로 이산화탄소 제거를 위한 장치가 필요하지 않다.According to the present invention, two or more catalyst tubes reacting at different temperatures are included in one body, and different reforming reactions can be performed continuously as combustion gas sequentially supplies heat to the two or more catalyst tubes. For example, when pyrolysis gas and steam are supplied, hydrocarbons with a carbon number of 2 or more may react with steam and be reformed into methane, and at the same time, methane may react with steam and be reformed into synthesis gas. In this case, the structure and process are simplified because there is no need to separately install a preliminary reformer. As another example, when biogas and steam are supplied, methane may react with steam and be reformed into synthesis gas (wet reforming), and at the same time, methane may react with carbon dioxide and be reformed into synthesis gas (dry reforming). In this case, there is no need to separately remove carbon dioxide from biogas and then supply it to a reformer, so a device for removing carbon dioxide is not needed.

또한, 복수의 연소가스 배출구가 본체의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되거나, 본체에 형성되는 별도의 배출챔버에 연소가스 배출구가 구비됨에 따라, 연소가스의 치우침을 방지할 수 있어 복수의 1차 촉매 튜브간 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있다. In addition, as a plurality of combustion gas outlets are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the main body, or a combustion gas outlet is provided in a separate exhaust chamber formed in the main body, biasing of combustion gases can be prevented, The difference in heat absorption between primary catalyst tubes can be reduced.

또한, 제2 벽에는 연소가스가 유동하는 유동홀이 형성됨에 따라, 각 2차 촉매 튜브의 길이에 따른 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있다. Additionally, as a flow hole through which combustion gas flows is formed in the second wall, the variation in heat absorption amount according to the length of each secondary catalyst tube can be reduced.

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 effects described above, 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 제1 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에서 본체 일부를 생략하고 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4는 도 3의 제2 벽의 일부를 도시한 정면도,
도 5 내지 6은 제2 벽의 다른 실시 예들을 도시한 단면도,
도 7은 제2 벽의 다른 실시 예를 도시한 평면도,
도 8은 가이드 플레이트의 다른 실시 예를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 복합 개질기를 도시한 사시도,
도 11은 도 10의 단면도이다.
1 is a perspective view showing a complex reformer according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing part of the main body in Figure 1 omitted;
Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 1;
Figure 4 is a front view showing a portion of the second wall of Figure 3;
5 to 6 are cross-sectional views showing other examples of the second wall;
7 is a plan view showing another embodiment of the second wall;
Figure 8 is a perspective view showing another embodiment of the guide plate;
Figure 9 is a perspective view showing a complex reformer according to a second embodiment of the present invention;
Figure 10 is a perspective view showing a complex reformer according to a third embodiment of the present invention;
Figure 11 is a cross-sectional view of Figure 10.

이하, 본 발명의 복합 개질기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the composite reformer of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

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.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, and the examples below do not limit the scope of the present invention, but rather define the scope of the present invention. These are merely examples of the components presented in the claims.

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.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification. Throughout the specification, when it is said that a part “includes” a certain element, this means that other elements may be further included rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

우선, 도 1 내지 4를 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다.First, let's look at the complex reformer according to the first embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 to 4.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 개질기는 크게 본체(100), 제1 촉매 튜브(200), 연결 튜브(300), 제2 촉매 튜브(400), 연소부(500) 및 연소가스 배출구(600)를 포함한다.The composite reformer according to the first embodiment of the present invention largely includes a main body 100, a first catalyst tube 200, a connecting tube 300, a second catalyst tube 400, a combustion section 500, and a combustion gas outlet ( 600).

본체(100)는 복합 개질기의 외형을 형성하는 것으로 내부공간을 갖는 원통형으로 형성되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The main body 100 forms the outer shape of the composite reformer and is formed in a cylindrical shape with an internal space, but is not limited thereto.

본체(100)에는 서로 다른 온도에서 반응하는 2개 이상의 촉매 튜브가 구비된다. 구체적으로, 제1 온도(T1)에서 반응하는 제1 촉매 튜브(200)와, 제1 온도(T1)보다 높은 제2 온도(T2)에서 반응하는 제2 촉매 튜브(400)가 구비된다. 제1 온도(T1)와 제2 온도(T2)는 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에서 이루어지는 반응에 따라 다르게 설정될 수 있다. The main body 100 is equipped with two or more catalyst tubes that react at different temperatures. Specifically, a first catalyst tube 200 reacting at a first temperature T1 and a second catalyst tube 400 reacting at a second temperature T2 higher than the first temperature T1 are provided. The first temperature T1 and the second temperature T2 may be set differently depending on the reaction occurring in the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400.

본 실시 예에서는 제1 촉매 튜브(200)에 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 포함하는 탄화수소가스와 스팀이 공급되며, 제1 촉매 튜브(200)에서 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 스팀과 반응하여 메탄으로 개질되고, 제2 촉매 튜브(400)에서 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되는 경우를 기준으로 설명하도록 한다.In this embodiment, hydrocarbon gas and steam containing hydrocarbons with a carbon number of 2 or more are supplied to the first catalyst tube 200, and in the first catalyst tube 200, hydrocarbons with a carbon number of 2 or more react with steam and are reformed into methane. , The description will be based on the case where methane reacts with steam in the second catalyst tube 400 and is reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide.

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.The first temperature T1, which is the reaction temperature of the first catalyst tube 200, may be about 350°C to 550°C, and a catalyst for reforming hydrocarbons having 2 or more carbon atoms is applied. For example, a nickel-based catalyst using MgO, Al2O3, or a combination thereof as a support may be applied to the first catalyst tube 200. Because of this, in the first catalyst tube 200, higher hydrocarbons with carbon numbers of 2 or more, such as ethane, propane, and butane, can be converted into methane, carbon monoxide, and hydrogen through reaction equations (1) and (2).

반응식 (1) ------- CnHm + nH2O → nCO + (n+m/2)H2Scheme (1) ------- CnHm + nH2O → nCO + (n+m/2)H2

반응식 (2) ------- CO + 3H2 → CH4 + H2OReaction equation (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.The second temperature T2, which is the reaction temperature of the second catalyst tube 400, may be about 700°C to 900°C, and a catalyst for reforming methane is applied. For example, a nickel-based catalyst may also be applied to the second catalyst tube 400. Because of this, in the second catalyst tube 400, methane can be converted into synthesis gas (syngas) containing hydrogen and carbon monoxide through reaction equation (3).

반응식 (3) ------- CH4 + H2O → CO + 3H2Scheme (3) ------- CH4 + H2O → CO + 3H2

여기서, 메탄의 습식 개질 반응은 제2 촉매 튜브(400)에서 이루어지는 것으로 기재하였으나, 메탄의 습식 개질 반응은 넓은 온도 범위에서 일어날 수 있으므로 제1 촉매 튜브(200)에서도 일부 이루어질 수 있을 것이다.Here, the wet reforming reaction of methane is described as taking place in the second catalyst tube 400, but since the wet reforming reaction of methane can occur in a wide temperature range, it may also partially take place in the first catalyst tube 200.

제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)는 연결 튜브(300)를 통해 연결되어, 제1 촉매 튜브(200)로 공급되는 탄화수소가스와 스팀이 제1 촉매 튜브(200)로부터 연결 튜브(300)를 통해 제2 촉매 튜브(400)로 차례로 유동될 수 있다.The first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400 are connected through a connecting tube 300, so that the hydrocarbon gas and steam supplied to the first catalyst tube 200 are connected from the first catalyst tube 200. It may sequentially flow through the tube 300 to the second catalyst tube 400.

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.Accordingly, even if the hydrocarbon gas supplied to the first catalyst tube 200 contains a large amount of hydrocarbons with a carbon number of 2 or more, the steam reforming reaction occurs by sequentially flowing through the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400. It can be reformed into synthetic gas through . That is, high-grade hydrocarbons with a carbon number of 2 or more can be converted into methane in the first catalyst tube 200, and the methane converted in the first catalyst tube 200 flows into the second catalyst tube 400 and is converted into synthesis gas. It can be. In particular, the hydrocarbon gas supplied to the first catalyst tube 200 may be a pyrolysis gas generated through pyrolysis of waste. For example, it may be pyrolysis gas generated by pyrolysis of waste plastic, and it contains a large amount of hydrocarbons with a carbon number of 2 or more.

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 공급되고 있다.A combustion unit 500 is installed at the upper center of the main body 100 to supply heat to the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400, and hydrocarbon gas is burned in the combustion unit 500. Combustion gas is produced. The generated combustion gas is supplied to the center of the main body 100.

제2 촉매 튜브(400)는 제1 촉매 튜브(200)보다 높은 온도에서 반응하므로, 연소부(500)에서 공급된 연소가스는 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한 후 제1 촉매 튜브(200)에 열을 공급하는 것이 효과적이다. 이를 위해, 제2 촉매 튜브(400)는 제1 촉매 튜브(200)보다 본체(100)의 반경방향 내측에 위치한다. 본 실시 예에서 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)는 복수개로 이루어지며, 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 본체(100)의 원주방향을 따라 이격되어 배치된다. 또한, 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 각각 본체(100)의 길이방향을 따라 수직으로 연장된다. Since the second catalyst tube 400 reacts at a higher temperature than the first catalyst tube 200, the combustion gas supplied from the combustion unit 500 supplies heat to the second catalyst tube 400 and then flows to the first catalyst tube 400. It is effective to supply heat to (200). To this end, the second catalyst tube 400 is located radially inside the main body 100 than the first catalyst tube 200. In this embodiment, the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400 are composed of a plurality, and the plurality of first catalyst tubes 200 and the plurality of second catalyst tubes 400 are connected to the main body 100. They are arranged spaced apart along the circumferential direction. In addition, the plurality of first catalyst tubes 200 and the plurality of second catalyst tubes 400 each extend vertically along the longitudinal direction of the main body 100.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 연소가스가 제1 촉매 튜브(200)에 열을 공급한 후 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급하도록, 제1 촉매 튜브(200)가 제2 촉매 튜브(400)보다 본체(100)의 반경방향 내측에 위치할 수도 있을 것이다.However, it is not limited to this, and according to the embodiment, the first catalyst tube 200 is configured so that the combustion gas supplies heat to the first catalyst tube 200 and then supplies heat to the second catalyst tube 400. 2 It may be located radially inside the main body 100 rather than the catalyst tube 400.

구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는 8개의 제2 촉매 튜브(400)가 본체(100)의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 마찬가지로 8개의 제1 촉매 튜브(200)가 본체(100)의 원주방향을 따라 이격되어 배치되되, 제2 촉매 튜브(400)들을 둘러싸도록 배치된다. 연결 튜브(300) 또한 8개로 이루어져 1개의 제1 촉매 튜브(200)와 1개의 제2 촉매 튜브(400)를 연결한다. 하지만, 촉매 튜브 및 연결 튜브의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며 개질기 크기 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, in this embodiment, eight second catalyst tubes 400 are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the main body 100. Similarly, eight first catalyst tubes 200 are arranged to be spaced apart along the circumferential direction of the main body 100, and are arranged to surround the second catalyst tubes 400. There are also eight connecting tubes 300 that connect one first catalyst tube 200 and one second catalyst tube 400. However, the number of catalyst tubes and connection tubes is not limited to this and may be formed in various ways depending on the size of the reformer, etc.

본 실시 예에서 복수의 제1 촉매 튜브(200)는 U자형으로 형성되고, 각 U자형 제1 촉매 튜브(200)는 본체(100)의 길이방향 및 원주방향을 따라 연장된다. 제1 촉매 튜브(200)가 U자형으로 형성됨에 따라 촉매의 반응시간이 길어질 수 있다. 또는 U자형 제1 촉매 튜브(200)에 탄화수소가스가 촉매 개질 전 승온되는 승온부와 촉매 개질되는 촉매 개질부가 나뉘어져 구비될 수도 있다.In this embodiment, the plurality of first catalyst tubes 200 are formed in a U shape, and each U-shaped first catalyst tube 200 extends along the longitudinal and circumferential directions of the main body 100. As the first catalyst tube 200 is formed in a U shape, the catalyst reaction time may be increased. Alternatively, the U-shaped first catalyst tube 200 may be provided with a temperature raising section in which the temperature of the hydrocarbon gas is raised before catalytic reforming and a catalytic reforming section in which the hydrocarbon gas is catalytically reformed.

또한, 복수의 제2 촉매 튜브(400)는 바요넷 튜브(bayonet tube)로 이루어진다. 즉, 제2 촉매 튜브(400) 각각은 아우터 튜브(420)와 아우터 튜브(420)의 내측에 배치되는 이너 튜브(440)로 이루어진다. 이너 튜브(440)는 아우터 튜브(420)에 고정되고, 아우터 튜브(420)의 내부에서 길이방향을 따라 연장되되 아우터 튜브(420)의 단부와 맞닿지 않고 그 사이에 일정 공간을 형성한다. 이로 인해, 아우터 튜브(420)와 이너 튜브(440)가 서로 연통될 수 있고, 연결 튜브(300)를 통해 아우터 튜브(420)와 이너 튜브(440) 사이로 유입된 가스가 이너 튜브(440)의 내부로 유동될 수 있다. 본 실시 예에서는 연결 튜브(300)가 아우터 튜브(420)에 연결되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이너 튜브(440)에 연결될 수도 있다. Additionally, the plurality of second catalyst tubes 400 are made of bayonet tubes. That is, each of the second catalyst tubes 400 consists of an outer tube 420 and an inner tube 440 disposed inside the outer tube 420. The inner tube 440 is fixed to the outer tube 420 and extends along the longitudinal direction inside the outer tube 420, but does not contact the end of the outer tube 420 and forms a certain space therebetween. Because of this, the outer tube 420 and the inner tube 440 can be communicated with each other, and the gas flowing between the outer tube 420 and the inner tube 440 through the connecting tube 300 is connected to the inner tube 440. It can flow internally. In this embodiment, the connecting tube 300 is connected to the outer tube 420, but the connection tube 300 is not limited thereto and may be connected to the inner tube 440.

궁극적으로 제1 촉매 튜브(200)로 유입되는 탄화수소가스와 스팀은 제1 촉매 튜브(200)를 거치면서 1차 개질이 이루어진 후, 연결 튜브(300)를 통해 제2 촉매 튜브(400)의 아우터 튜브(420)와 이너 튜브(440) 사이로 유입되어 2차 개질이 이루어진다. 이후 합성가스는 이너 튜브(440)의 내부로 유동된 후 합성가스 배출부(미도시)를 통해 배출될 수 있다. Ultimately, the hydrocarbon gas and steam flowing into the first catalyst tube 200 undergo primary reforming while passing through the first catalyst tube 200, and then travel to the outer part of the second catalyst tube 400 through the connection tube 300. It flows between the tube 420 and the inner tube 440 and undergoes secondary reforming. Thereafter, the synthetic gas may flow into the inner tube 440 and then be discharged through a synthetic gas outlet (not shown).

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, 도면상 본체(100)의 하측으로부터 위를 향해 수직으로 연장된다. 또한, 제2 벽(140)은 제2 촉매 튜브(400)의 반경방향 내측에 구비되며, 도면상 본체(100)의 상측으로부터 아래를 향해 수직으로 연장된다. 이에 따라, 연소부(500)에서 공급되는 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 수 있다. Inside the main body 100, there is a first wall 120 to guide the flow of combustion gas discharged from the combustion unit 500 and effectively supply heat to the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400. and a second wall 140. The first wall 120 is provided between the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400, and extends vertically upward from the bottom of the main body 100 in the drawing. Additionally, the second wall 140 is provided on the radial inner side of the second catalyst tube 400 and extends vertically downward from the upper side of the main body 100 in the drawing. Accordingly, the combustion gas supplied from the combustion unit 500 flows zigzagly along the longitudinal direction of the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400, thereby forming the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400. Sufficient heat can be supplied to (400), and a temperature gradient according to the reaction temperature can be applied. To improve heat transfer efficiency, fins may be placed on the first catalyst tube 200 and/or the second catalyst tube 400.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 연소부(500)에서 공급된 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 배출구(600)를 통해 외부로 배출된다.Specifically, as shown in FIG. 3, the combustion gas supplied from the combustion unit 500 flows downward, passes to the second catalyst tube 400 through the space below the second wall 140, and then flows upward. Heat is supplied to the second catalyst tube 400. Thereafter, the combustion gas whose temperature has been partially lowered passes through the space above the first wall 120 toward the first catalyst tube 200 and then flows downward again to supply heat to the first catalyst tube 200. After heat is supplied to the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400, combustion gas is discharged to the outside through the combustion gas outlet 600 provided in the main body 100.

이때, 연소가스 배출구가 본체(100)의 하단부 일측에 1개만 구비될 경우 연소가스의 흐름이 배출구 쪽으로 치우치면서 복수의 제1 촉매 튜브(200)간 열흡수량 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해 복수의 제1 촉매 튜브(200) 중 일부가 열흡수량이 적어 촉매 개질 반응에 적합한 온도로 상승되지 않을 경우 수소생산 효율이 감소한다는 문제가 발생한다.At this time, if only one combustion gas outlet is provided on one side of the lower part of the main body 100, the flow of combustion gas is biased toward the outlet, and a difference in heat absorption may occur between the plurality of first catalyst tubes 200. As a result, if some of the plurality of first catalyst tubes 200 have low heat absorption and are not raised to a temperature suitable for the catalytic reforming reaction, a problem occurs in which hydrogen production efficiency is reduced.

이에 따라, 본 실시 예에서는 연소부(500)에서 공급된 연소가스가 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한 후 배출되기 위한 복수의 연소가스 배출구(600)가 본체(100)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 본 실시 예에서는 4개의 연소가스 배출구(600)가 90° 간격으로 이격되어 배치되고 있다. 또한, 복수의 연소가스 배출구(600)는 본체(100)의 하단부 측면에 위치하고 있다. 이로 인해, 연소가스 배출구가 본체(100)의 하단부 일측에 1개만 구비되는 경우에 대비하여 연소가스의 치우침이 발생하지 않고, 복수의 1차 촉매 튜브(200)간 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있다. Accordingly, in this embodiment, the combustion gas supplied from the combustion unit 500 supplies heat to the plurality of first catalyst tubes 200 and the plurality of second catalyst tubes 400, and then is used as a plurality of combustion gases to be discharged. Discharge ports 600 are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the main body 100. In this embodiment, four combustion gas outlets 600 are arranged at 90° intervals. Additionally, a plurality of combustion gas outlets 600 are located on the lower side of the main body 100. As a result, in contrast to the case where only one combustion gas outlet is provided on one side of the lower part of the main body 100, bias in combustion gas does not occur, and the heat absorption variation between the plurality of primary catalyst tubes 200 can be reduced. .

더욱이, 실시 예에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 연소가스를 가이드하도록 복수의 제1 촉매 튜브(200)를 지나는 나선형의 가이드 플레이트(700)를 더 포함할 수 있다. Furthermore, depending on the embodiment, as shown in FIG. 2, a spiral guide plate 700 passing through the plurality of first catalyst tubes 200 may be further included to guide combustion gas.

가이드 플레이트(700)는 제1 벽(120)과 본체(100) 사이에서 유동하는 연소가스를 가이드하기 위해 제1 벽(120)을 감싸는 나선형의 플레이트로 형성되며, 복수의 제1 촉매 튜브(200)는 가이드 플레이트(700)를 관통하여 끼워진다. 이를 위해, 가이드 플레이트(700)에는 복수의 제1 촉매 튜브(200)가 관통하기 위한 관통홀이 구비되고, 제1 촉매 튜브(200)는 관통홀에 끼워진 후 용접을 통해 고정될 수 있다.The guide plate 700 is formed as a spiral plate surrounding the first wall 120 to guide combustion gas flowing between the first wall 120 and the main body 100, and includes a plurality of first catalyst tubes 200. ) is inserted through the guide plate 700. To this end, the guide plate 700 is provided with a through hole for the plurality of first catalyst tubes 200 to pass through, and the first catalyst tube 200 can be inserted into the through hole and then fixed through welding.

이에 따라, 연소가스가 나선형의 가이드 플레이트(700)를 따라 흐르면서 모든 제1 촉매 튜브(200)를 지나게 되어 복수의 제1 촉매 튜브(200)간 열흡수량 편차가 더욱 감소하게 되며, 연소가스가 제1 촉매 튜브(200)를 통과하는 속도가 증가되어 외부 열전달 계수가 증가함에 따라 제1 촉매 튜브의 흡열량이 커지게 된다. 또한, 제1 촉매 튜브(200)의 입구에서의 가스 온도 또는 유동 불균일을 해소할 수 있다. Accordingly, the combustion gas flows along the spiral guide plate 700 and passes through all the first catalyst tubes 200, thereby further reducing the heat absorption difference between the plurality of first catalyst tubes 200, and the combustion gas 1 As the speed of passage through the catalyst tube 200 increases and the external heat transfer coefficient increases, the heat absorption amount of the first catalyst tube increases. Additionally, gas temperature or flow unevenness at the inlet of the first catalyst tube 200 can be resolved.

다만, 본 실시 예에서는 복수의 제1 촉매 튜브(200)가 하나의 가이드 플레이트(700)에 결합되기 때문에 제1 촉매 튜브의 개별 A/S가 어렵다는 단점이 있다.However, in this embodiment, since a plurality of first catalyst tubes 200 are coupled to one guide plate 700, there is a disadvantage in that individual A/S of the first catalyst tube is difficult.

이를 해결하기 위해, 도 8에 도시된 다른 실시 예에서, 가이드 플레이트(700)는 각각의 U자형 제1 촉매 튜브(200)를 지나는 부분마다 나뉘어진 복수의 서브 플레이트(700a)들로 이루어질 수 있다. 즉, 각각의 U자형 제1 촉매 튜브(200)마다 서브 플레이트(700a)가 설치되되, 서브 플레이트(700a)들이 전체적으로 제1 벽(120)을 감싸는 나선형의 플레이트를 형성하는 것이다. 이때, 인접하는 서브 플레이트(700a) 사이의 거리는 최소화하는 것이 바람직하다. To solve this, in another embodiment shown in FIG. 8, the guide plate 700 may be composed of a plurality of sub plates 700a divided for each portion passing through each U-shaped first catalyst tube 200. . That is, a sub plate 700a is installed in each U-shaped first catalyst tube 200, and the sub plates 700a form a spiral plate that entirely surrounds the first wall 120. At this time, it is desirable to minimize the distance between adjacent subplates 700a.

실시 예에 따라 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 제2 벽(140)에는 연소가스가 유동하는 유동홀(800)이 형성될 수 있다. 유동홀(800)은 복수개가 제2 벽(140)의 길이방향과 원주방향을 따라 형성된다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 유동홀(800)이 지그재그로 형성되는 것이 바람직하다. 제2 벽(140)의 길이방향은 연소가스가 복수의 제2 촉매 튜브(400)를 유동하는 유동방향(d)에 대응한다. 유동홀(800)의 형상은 직사각형인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형, 타원형 등 다양하게 형성될 수 있다. Depending on the embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a flow hole 800 through which combustion gas flows may be formed in the second wall 140. A plurality of flow holes 800 are formed along the longitudinal and circumferential directions of the second wall 140. In particular, as shown in FIG. 4, it is preferable that the plurality of flow holes 800 are formed in a zigzag pattern. The longitudinal direction of the second wall 140 corresponds to the flow direction d in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes 400. The shape of the flow hole 800 is shown as being rectangular, but it is not limited to this and can be formed in various shapes such as circular or oval.

연소가스가 제2 벽(140) 아래의 공간을 통해 제2 촉매 튜브(400) 측으로 넘어가는 것에 더하여, 연소가스가 복수의 유동홀(800)을 통해 제2 촉매 튜브(400) 측으로 넘어갈 수 있다. 이로 인해, 제2 촉매 튜브(400)의 도면상 하측 단부에만 열흡수가 집중되는 것을 방지할 수 있으므로, 각 제2 촉매 튜브(400)의 길이에 따른 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있다. 또한, 연소가스가 유동홀(800)을 지난 후 제2 촉매 튜브(400)에 닿게 되어 충돌(impingement)에 의한 열유속 상승이 일어날 수 있다. In addition to the combustion gas passing through the space under the second wall 140 toward the second catalyst tube 400, the combustion gas may pass toward the second catalyst tube 400 through the plurality of flow holes 800. . As a result, heat absorption can be prevented from being concentrated only on the lower end of the second catalyst tube 400 as shown in the drawing, and thus the variation in heat absorption amount according to the length of each second catalyst tube 400 can be reduced. In addition, after the combustion gas passes through the flow hole 800, it may reach the second catalyst tube 400, causing an increase in heat flux due to impingement.

도 3 및 4에는 복수의 유동홀(800)이 유동방향(d)으로 동일한 간격을 갖는 것으로 도시되었으나, 도 5에는 복수의 유동홀(800)이 유동방향(d)으로 상이한 간격을 갖는 구조가 도시되고 있다. 이때, 유동방향(d)으로 갈수록, 즉 도면상 위로 올라갈수록 유동방향으로 인접하는 유동홀(800) 사이의 간격이 좁아지고 있다. 제2 촉매 튜브(400) 중 열흡수가 낮은 구간에 유동홀(800)을 더 많이 배치하여 열흡수량을 증가시키기 위함이다. 3 and 4 show a plurality of flow holes 800 having the same spacing in the flow direction (d). However, in FIG. 5, a plurality of flow holes 800 have a structure having different spacings in the flow direction (d). It is being shown. At this time, the distance between flow holes 800 adjacent to the flow direction becomes narrower as one moves upward in the flow direction d, that is, upward in the drawing. This is to increase the amount of heat absorption by placing more flow holes 800 in a section of the second catalyst tube 400 with low heat absorption.

또한, 도 6에는 유동홀(800)을 둘러싸는 제2 벽(140)의 일부에, 연소가스가 복수의 제2 촉매 튜브(400)를 유동하는 유동방향(d)을 향해 경사지게 형성된 제1 경사부(142)가 구비되는 구조가 도시되고 있다. 구체적으로, 제1 경사부(142)는 도면상 유동홀(800)을 둘러싸는 제2 벽(140)의 아래쪽에 고정되면서 위를 향해 경사지게 형성되고 있다. 이로 인해, 유동홀(800)을 통과하는 연소가스가 유동방향(d)을 향해 유동될 수 있고, 제2 벽(140) 아래의 공간을 통해 제2 촉매 튜브(400) 측으로 넘어온 후 유동방향(d)으로 유동하는 연소가스의 유동을 방해하지 않으면서 함께 유동할 수 있다. 제1 경사부(142)는 직사각형면 또는 사면체를 이루는 삼각형면 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 경사부(142)는 제2 벽(140)의 랜싱(lancing) 가공에 의해 형성될 수 있다. 즉, 제2 벽(140)에서 유동홀(800)이 형성되어야 하는 위치의 일부분(예를 들어, 직사각형의 4변 중 3변에 해당하는 부분)을 절개한 뒤, 절개된 부분을 굽혀 유동홀(800)과 함께 제1 경사부(142)를 형성할 수 있는 것이다.In addition, in FIG. 6, a first slope is formed on a portion of the second wall 140 surrounding the flow hole 800 to be inclined toward the flow direction (d) in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes 400. A structure in which the unit 142 is provided is shown. Specifically, the first inclined portion 142 is formed to be inclined upward while being fixed to the lower side of the second wall 140 surrounding the flow hole 800 in the drawing. As a result, the combustion gas passing through the flow hole 800 can flow toward the flow direction (d), and after crossing toward the second catalyst tube 400 through the space below the second wall 140, the combustion gas passes through the flow direction (d). It is possible to flow together without interfering with the flow of combustion gases flowing to d). The first inclined portion 142 may be formed in various shapes, such as a rectangular surface or a triangular surface forming a tetrahedron. At this time, the first inclined portion 142 may be formed by lancing the second wall 140. That is, after cutting a portion of the position where the flow hole 800 is to be formed in the second wall 140 (for example, a portion corresponding to three of the four sides of the rectangle), the cut portion is bent to form the flow hole. Together with 800, the first inclined portion 142 can be formed.

다음으로, 도 7에는 유동홀(800)을 둘러싸는 제2 벽(140)의 일부에, 유동홀(800)을 통해 유동되는 연소가스가 본체(100)의 원주방향을 향해 흐를 수 있도록, 본체(100)의 반경방향 외측을 향해 경사지게 형성된 제2 경사부(144)가 구비되는 구조가 도시되고 있다. 도 7은 도 5 및 6과 다르게 평면도로 도시되고 있다. 구체적으로, 제2 경사부(144)는 도면상 유동홀(800)을 둘러싸는 제2 벽(140)의 왼쪽에 고정되면서 반경방향 외측을 향해, 즉 제2 촉매 튜브(400)를 향해 경사지게 형성되고 있다. 이로 인해, 유동홀(800)을 통과하는 연소가스가 본체(100)의 원주방향을 향해 유동될 수 있고, 제2 벽(140) 아래의 공간을 통해 제2 촉매 튜브(400) 측으로 넘어온 후 유동방향(d)으로 유동하는 연소가스와 합쳐져 사선으로 흐를 수 있다. 이와 같이 연소가스가 복수의 제2 촉매 튜브(400)를 사선으로 흐름에 따라 연소가스의 이동거리와 속도를 늘려 제2 촉매 튜브(400)의 열흡수량을 늘리고, 복수의 제2 촉매 튜브(400)간 열흡수량 편차 또한 감소시킬 수 있다. 제2 경사부(144) 또한 제2 벽(140)의 랜싱(lancing) 가공에 의해 형성될 수도 있다. Next, in FIG. 7, a portion of the second wall 140 surrounding the flow hole 800 is provided so that the combustion gas flowing through the flow hole 800 can flow toward the circumferential direction of the main body 100. A structure is shown in which a second inclined portion 144 is formed to be inclined toward the radial outer side of (100). Figure 7, unlike Figures 5 and 6, is shown in a top view. Specifically, the second inclined portion 144 is fixed to the left side of the second wall 140 surrounding the flow hole 800 in the drawing and is formed to be inclined radially outward, that is, toward the second catalyst tube 400. It is becoming. As a result, the combustion gas passing through the flow hole 800 can flow toward the circumferential direction of the main body 100, and flows after passing toward the second catalyst tube 400 through the space under the second wall 140. It can combine with combustion gas flowing in direction (d) and flow diagonally. In this way, as the combustion gas flows diagonally through the plurality of second catalyst tubes 400, the moving distance and speed of the combustion gas are increased to increase the amount of heat absorption of the second catalyst tube 400, and the plurality of second catalyst tubes 400 ) can also reduce the variation in heat absorption. The second inclined portion 144 may also be formed by lancing the second wall 140.

상기 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 개질기는 복수의 연소가스 배출구(600), 가이드 플레이트(700) 및 유동홀(800)을 모두 포함하고 있으나, 이 중 어느 하나만을 포함하고 나머지는 생략될 수도 있음은 물론이다.The complex reformer according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of combustion gas outlets 600, a guide plate 700, and a flow hole 800, but only one of these is included and the rest will be omitted. Of course it is possible.

실시 예에 따라, 제1 촉매 튜브(200)에는 메탄과 이산화탄소를 포함하는 탄화수소가스(일 예로, 바이오가스)와 스팀이 공급될 수도 있다. 아래에서는 제1 촉매 튜브(200)에 바이오가스와 스팀이 공급되는 경우 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)에서 이루어지는 개질 반응에 대해 살펴보도록 한다. 개질 반응을 제외한 복합 개질기의 구조는 상기에서 설명한 바와 동일하다.Depending on the embodiment, hydrocarbon gas (eg, biogas) containing methane and carbon dioxide and steam may be supplied to the first catalyst tube 200. Below, we will look at the reforming reaction that occurs in the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400 when biogas and steam are supplied to the first catalyst tube 200. The structure of the composite reformer except for the reforming reaction is the same as described above.

제1 촉매 튜브(200)에 바이오가스와 스팀이 공급되는 경우, 제1 촉매 튜브(200)에서는 반응식 (3)을 통해 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되고(습식 개질), 제2 촉매 튜브(400)에서는 반응식 (4)를 통해 메탄이 이산화탄소와 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질될 수 있다(건식 개질).When biogas and steam are supplied to the first catalyst tube 200, methane reacts with steam in the first catalyst tube 200 through reaction equation (3) and is reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide (wet reforming), in the second catalyst tube 400, methane reacts with carbon dioxide through reaction equation (4) and can be reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide (dry reforming).

반응식 (3) ------- CH4 + H2O → CO + 3H2Scheme (3) ------- CH4 + H2O → CO + 3H2

반응식 (4) ------- CH4 + CO2 → 2CO + 2H2Reaction formula (4) ------- CH4 + CO2 → 2CO + 2H2

이 경우, 제1 촉매 튜브(200)의 반응온도인 제1 온도(T1)는 약 450℃ 내지 650℃일 수 있으며, 메탄을 습식 개질하는 촉매가 적용될 수 있다. 제2 촉매 튜브(400)의 반응온도인 제2 온도(T2)는 약 650℃ 내지 850℃일 수 있으며, 메탄을 건식 개질하는 촉매가 적용될 수 있다.In this case, the first temperature T1, which is the reaction temperature of the first catalyst tube 200, may be about 450°C to 650°C, and a catalyst for wet reforming methane may be applied. The second temperature T2, which is the reaction temperature of the second catalyst tube 400, may be about 650°C to 850°C, and a catalyst for dry reforming methane may be applied.

여기서, 메탄의 습식 개질 반응은 제1 촉매 튜브(200)에서 이루어지는 것으로 기재하였으나, 메탄의 습식 개질 반응은 넓은 온도 범위에서 일어날 수 있으므로 제2 촉매 튜브(400)에서도 일부 이루어질 수 있을 것이다.Here, the wet reforming reaction of methane is described as taking place in the first catalyst tube 200, but since the wet reforming reaction of methane can occur in a wide temperature range, it may also partially take place in the second catalyst tube 400.

이와 같이, 탄화수소가스(여기서는, 메탄과 이산화탄소를 포함하는 바이오가스)와 스팀이 제1 촉매 튜브(200)와 제2 촉매 튜브(400)를 차례로 유동하며 습식 개질 반응과 건식 개질 반응을 통해 합성가스로 개질될 수 있다. 이 경우에는, 바이오가스에서 별도로 이산화탄소를 제거한 후 개질기로 공급하지 않아도 되므로 이산화탄소 제거를 위한 장치가 필요하지 않다.In this way, hydrocarbon gas (here, biogas containing methane and carbon dioxide) and steam sequentially flow through the first catalyst tube 200 and the second catalyst tube 400 to produce synthetic gas through wet reforming reaction and dry reforming reaction. can be reformed. In this case, there is no need to separately remove carbon dioxide from biogas and then supply it to a reformer, so a device for removing carbon dioxide is not needed.

다음으로는, 도 9를 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다. Next, let's look at the complex reformer according to the second embodiment of the present invention with reference to FIG. 9.

제2 실시 예에 따른 복합 개질기는 제1 실시 예에 따른 복합 개질기와 동일한 구성을 포함하되, 복수의 연소가스 배출구(600)가 본체(100)의 하면에 위치하고, 본체(100) 아래에 복수의 연소가스 배출구(600)를 위한 공간이 형성되도록 본체(100)를 지지하기 위한 지지부(900)를 더 포함하는 것에 차이가 있다. The composite reformer according to the second embodiment has the same configuration as the composite reformer according to the first embodiment, but a plurality of combustion gas outlets 600 are located on the lower surface of the main body 100, and a plurality of combustion gas outlets 600 are located below the main body 100. The difference is that a support portion 900 for supporting the main body 100 is further included to form a space for the combustion gas outlet 600.

복수의 연소가스 배출구(600)는 마찬가지로 본체(100)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 또한, 지지부(900)는 본체(100)를 지지하여 본체(100)의 아래에 복수의 연소가스 배출구(600)가 배치되기 위한 공간을 형성한다. The plurality of combustion gas outlets 600 are similarly arranged to be spaced apart at regular intervals along the circumferential direction of the main body 100. In addition, the support portion 900 supports the main body 100 and forms a space for placing a plurality of combustion gas outlets 600 below the main body 100.

마지막으로, 도 10 및 11을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 복합 개질기를 살펴보도록 한다. Lastly, let's look at the complex reformer according to the third embodiment of the present invention with reference to FIGS. 10 and 11.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 복합 개질기는 제1 실시 예와 마찬가지로 본체(100), 제1 촉매 튜브(200), 연결 튜브(300), 제2 촉매 튜브(400) 및 연소부(500)를 포함한다. 다만, 연소가스 배출구(600)가 형성되지 않고, 본체(100)에는 별도의 배출챔버(3180)가 형성되며, 배출챔버(3180)에 연소가스 배출구(3600)가 구비된다는 차이가 있다. Like the first embodiment, the composite reformer according to the third embodiment of the present invention includes a main body 100, a first catalyst tube 200, a connecting tube 300, a second catalyst tube 400, and a combustion unit 500. Includes. However, there is a difference in that the combustion gas outlet 600 is not formed, a separate exhaust chamber 3180 is formed in the main body 100, and the combustion gas outlet 3600 is provided in the exhaust chamber 3180.

구체적으로, 본체(100)에는 연소가스가 복수의 제1 촉매 튜브(200)와 복수의 제2 촉매 튜브(400)에 열을 공급한 후 모이는 배출챔버(3180)가 형성된다. 본 실시 예에서 배출챔버(3180)는 본체(100)의 하면과 이와 이격되도록 지지부(3170)에 의해 지지되는 분리벽(3160) 사이에 형성된다. 분리벽(3160)은 본체(100)의 하면 형상에 대응하여 원형으로 형성되되 본체(100)의 하면보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 분리벽(3160)은 제1 촉매 튜브(200)의 아래쪽 단부보다, 즉 제1 촉매 튜브(200)의 유턴 구간보다 본체(100)의 하면에 가깝게 형성되는 것이 바람직하다. 지지부(3170)는 원통형, 플레이트형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. Specifically, an exhaust chamber 3180 is formed in the main body 100 where combustion gas collects after supplying heat to the plurality of first catalyst tubes 200 and the plurality of second catalyst tubes 400. In this embodiment, the discharge chamber 3180 is formed between the lower surface of the main body 100 and the separation wall 3160 supported by the support portion 3170 to be spaced apart from it. The separation wall 3160 is preferably formed in a circular shape corresponding to the shape of the lower surface of the main body 100 and has a smaller size than the lower surface of the main body 100. In addition, the separation wall 3160 is preferably formed closer to the lower surface of the main body 100 than to the lower end of the first catalyst tube 200, that is, to the U-turn section of the first catalyst tube 200. The support portion 3170 may be formed in various shapes, such as a cylindrical shape or a plate shape.

이 경우, 상기에서 살펴본 제1 벽(120)이 제1 실시 예와 같이 본체(100)의 하면으로부터 연장될 경우 배출챔버(3180)를 막기 때문에, 제1 벽(120)은 분리벽(3160)으로부터 위를 향해 수직으로 연장되고 있다. In this case, when the first wall 120 discussed above extends from the lower surface of the main body 100 as in the first embodiment, it blocks the discharge chamber 3180, so the first wall 120 is a separation wall 3160. It extends vertically from above.

연소가스 배출구(3600)는 본체(100)의 하면 중심부에 설치되어 배출챔버(3180)와 연통하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 복수의 제1 촉매 튜브(200)에 열을 공급한 후 아래로 유동된 연소가스가 배출챔버(3180)로 모인 후, 연소가스 배출구(3600)를 통해 배출될 수 있다. 결과적으로, 연소가스 배출구가 본체(100)의 하단부 일측에 1개만 구비되는 경우에 대비하여 연소가스의 치우침이 발생하지 않고, 복수의 1차 촉매 튜브(200)간 열흡수량 편차를 감소시킬 수 있다. The combustion gas outlet 3600 is preferably installed at the center of the lower surface of the main body 100 and communicates with the exhaust chamber 3180. Accordingly, after supplying heat to the plurality of first catalyst tubes 200, combustion gas flowing downward may be collected in the exhaust chamber 3180 and then discharged through the combustion gas outlet 3600. As a result, compared to the case where only one combustion gas outlet is provided on one side of the lower part of the main body 100, bias in combustion gas does not occur, and the heat absorption variation between the plurality of primary catalyst tubes 200 can be reduced. .

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.The present invention is not limited to the specific embodiments and descriptions described above, and various modifications can be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. and such modifications fall within the protection scope of the present invention.

100: 본체 120: 제1 벽
140: 제2 벽 142: 제1 경사부
144: 제2 경사부 200: 제1 촉매 튜브
300: 연결 튜브 400: 제2 촉매 튜브
420: 아우터 튜브 440: 이너 튜브
500: 연소부 600: 연소가스 배출구
700: 가이드 플레이트 700a: 서브 플레이트
800: 유동홀 900: 지지부
3160: 분리벽 3170: 지지부
3180: 배출챔버 3600: 연소가스 배출구
100: main body 120: first wall
140: second wall 142: first slope
144: second inclined portion 200: first catalyst tube
300: Connecting tube 400: Second catalyst tube
420: Outer tube 440: Inner tube
500: Combustion unit 600: Combustion gas outlet
700: Guide plate 700a: Sub plate
800: Flow hole 900: Support part
3160: separating wall 3170: support
3180: Exhaust chamber 3600: Combustion gas outlet

Claims (17)

본체;
상기 본체에 설치되고 제1 온도에서 반응하는 복수의 제1 촉매 튜브;
상기 본체에 설치되고 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 복수의 제2 촉매 튜브;
상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 각각 연결하는 복수의 연결 튜브; 및
상기 복수의 제1 촉매 튜브 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;를 포함하며,
상기 본체에는 상기 연소부에서 공급된 연소가스가 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급한 후 배출되기 위한 복수의 연소가스 배출구가 본체의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
main body;
a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and reacting at a first temperature;
a plurality of second catalyst tubes installed in the main body and reacting at a second temperature higher than the first temperature;
a plurality of connection tubes respectively connecting the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and
It includes a combustion unit for supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes,
The main body has a plurality of combustion gas outlets at regular intervals along the circumferential direction of the main body for the combustion gas supplied from the combustion unit to be discharged after supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes. A complex reformer, characterized in that it is arranged spaced apart.
제1항에 있어서,
상기 복수의 연소가스 배출구는 상기 본체의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to paragraph 1,
A composite reformer, wherein the plurality of combustion gas outlets are located on a side of the main body.
제1항에 있어서,
상기 복수의 연소가스 배출구는 상기 본체의 하면에 위치하며,
상기 본체를 지지하기 위한 지지부;를 더 포함하는, 복합 개질기.
According to paragraph 1,
The plurality of combustion gas outlets are located on the lower surface of the main body,
A composite reformer further comprising a support part for supporting the main body.
본체;
상기 본체에 설치되고 제1 온도에서 반응하는 복수의 제1 촉매 튜브;
상기 본체에 설치되고 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 반응하는 복수의 제2 촉매 튜브;
상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 각각 연결하는 복수의 연결 튜브; 및
상기 복수의 제1 촉매 튜브 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급하기 위한 연소부;를 포함하며,
상기 본체에는 상기 연소부에서 공급된 연소가스가 상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브에 열을 공급한 후 모이는 배출챔버가 형성되고,
상기 배출챔버에는 상기 연소가스가 배출되기 위한 연소가스 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
main body;
a plurality of first catalyst tubes installed in the main body and reacting at a first temperature;
a plurality of second catalyst tubes installed in the main body and reacting at a second temperature higher than the first temperature;
a plurality of connection tubes respectively connecting the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and
It includes a combustion unit for supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes,
An exhaust chamber is formed in the main body where combustion gas supplied from the combustion unit collects after supplying heat to the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes,
A composite reformer, characterized in that the discharge chamber is provided with a combustion gas outlet for discharging the combustion gas.
제4항에 있어서,
상기 배출챔버는 상기 본체의 하면과 이와 이격되도록 지지부에 의해 지지되는 분리벽 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to paragraph 4,
The discharge chamber is a composite reformer, characterized in that it is formed between a lower surface of the main body and a separation wall supported by a support part to be spaced apart from the discharge chamber.
제5항에 있어서,
상기 연소가스는 상기 본체의 중심부로 공급되며, 상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 복수의 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치하고,
상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브 사이에 구비되는 제1 벽; 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브의 반경방향 내측에 구비되는 제2 벽;을 더 포함하며,
상기 제1 벽은 상기 분리벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 5,
The combustion gas is supplied to the center of the main body, and the plurality of second catalyst tubes are located radially inside the main body than the plurality of first catalyst tubes,
a first wall provided between the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and a second wall provided on the radial inner side of the plurality of second catalyst tubes,
A composite reformer, wherein the first wall extends from the separating wall.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 복수의 제1 촉매 튜브는 U자형으로 형성되고, 상기 각 U자형 제1 촉매 튜브는 상기 본체의 길이방향 및 원주방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to claim 1 or 4,
A composite reformer, wherein the plurality of first catalyst tubes are formed in a U shape, and each U-shaped first catalyst tube extends along the longitudinal and circumferential directions of the main body.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 연소가스를 가이드하도록 상기 복수의 제1 촉매 튜브를 지나는 나선형의 가이드 플레이트;를 더 포함하는, 복합 개질기.
According to claim 1 or 4,
A composite reformer further comprising a spiral guide plate passing through the plurality of first catalyst tubes to guide the combustion gas.
제8항에 있어서,
상기 복수의 제1 촉매 튜브는 상기 가이드 플레이트를 관통하여 끼워지는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 8,
A composite reformer, characterized in that the plurality of first catalyst tubes are inserted through the guide plate.
제8항에 있어서,
상기 가이드 플레이트는 각각의 상기 제1 촉매 튜브를 지나는 부분마다 나뉘어진 복수의 서브 플레이트들로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 8,
The guide plate is a composite reformer, characterized in that it is composed of a plurality of sub plates divided for each part passing through the first catalyst tube.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 연소가스는 상기 본체의 중심부로 공급되며, 상기 복수의 제2 촉매 튜브는 상기 복수의 제1 촉매 튜브보다 상기 본체의 반경방향 내측에 위치하고,
상기 복수의 제1 촉매 튜브와 상기 복수의 제2 촉매 튜브 사이에 구비되는 제1 벽; 및 상기 복수의 제2 촉매 튜브의 반경방향 내측에 구비되는 제2 벽;을 더 포함하며,
상기 제2 벽에는 연소가스가 유동하는 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to claim 1 or 4,
The combustion gas is supplied to the center of the main body, and the plurality of second catalyst tubes are located radially inside the main body than the plurality of first catalyst tubes,
a first wall provided between the plurality of first catalyst tubes and the plurality of second catalyst tubes; and a second wall provided on the radial inner side of the plurality of second catalyst tubes,
A composite reformer, characterized in that a flow hole through which combustion gas flows is formed in the second wall.
제11항에 있어서,
상기 유동홀은 연소가스가 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 유동하는 유동방향을 따라 복수개가 형성되되, 상기 유동방향으로 갈수록 유동방향으로 인접하는 유동홀 사이의 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 11,
A plurality of flow holes are formed along the flow direction in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes, and the gap between flow holes adjacent to the flow direction becomes narrower as the combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes. Reformer.
제11항에 있어서,
상기 유동홀을 둘러싸는 상기 제2 벽의 일부에는, 연소가스가 상기 복수의 제2 촉매 튜브를 유동하는 유동방향을 향해 경사지게 형성된 제1 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 11,
A composite reformer, wherein a portion of the second wall surrounding the flow hole is provided with a first inclined portion inclined toward a flow direction in which combustion gas flows through the plurality of second catalyst tubes.
제13항에 있어서,
상기 제1 경사부는 상기 제2 벽의 랜싱(lancing) 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 13,
A composite reformer, wherein the first inclined portion is formed by lancing the second wall.
제11항에 있어서,
상기 유동홀을 둘러싸는 상기 제2 벽의 일부에는, 상기 유동홀을 통해 유동되는 연소가스가 상기 본체의 원주방향을 향해 흐를 수 있도록, 상기 본체의 반경방향 외측을 향해 경사지게 형성된 제2 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to clause 11,
A portion of the second wall surrounding the flow hole is provided with a second inclined portion formed to be inclined toward an outer radial direction of the main body so that combustion gas flowing through the flow hole can flow toward the circumferential direction of the main body. A complex reformer, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 촉매 튜브에 공급되는 탄화수소가스는 탄소수가 2 이상인 탄화수소를 포함하며,
상기 복수의 제1 촉매 튜브에서는 탄소수가 2 이상인 탄화수소가 스팀과 반응하여 메탄으로 개질되고, 상기 복수의 제2 촉매 튜브에서는 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to paragraph 1,
The hydrocarbon gas supplied to the plurality of first catalyst tubes contains hydrocarbons having a carbon number of 2 or more,
In the plurality of first catalyst tubes, hydrocarbons having a carbon number of 2 or more react with steam and are reformed into methane, and in the plurality of second catalyst tubes, methane reacts with steam and are reformed into synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. A composite reformer.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 촉매 튜브에 공급되는 탄화수소가스는 메탄과 이산화탄소를 포함하며,
상기 복수의 제1 촉매 튜브에서는 메탄이 스팀과 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되고, 상기 복수의 제2 촉매 튜브에서는 메탄이 이산화탄소와 반응하여 수소와 일산화탄소를 포함하는 합성가스로 개질되는 것을 특징으로 하는, 복합 개질기.
According to paragraph 1,
The hydrocarbon gas supplied to the plurality of first catalyst tubes includes methane and carbon dioxide,
In the plurality of first catalyst tubes, methane reacts with steam and is reformed into a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide, and in the plurality of second catalyst tubes, methane reacts with carbon dioxide and is reformed into a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. A complex reformer, characterized in that.
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KR20190112290A (en) 2017-01-27 2019-10-04 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레?드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 Systems and methods for improving natural gas utilization in steam methane reformers

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