Abstract:
본 발명은 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 촉매 환원 반응기는 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템에 있어서, 철계 촉매가 장입되고, 제1 합성가스가 주입되어 상기 철계 촉매가 환원처리되고, 환원처리된 철계 촉매와 주입된 제2 합성가스를 교반하는 교반기를 포함한다. 이를 통해 별도의 반응기에서 촉매를 환원(활성화)시켜 피셔-트롭쉬 반응기에 투입시키기 때문에 피셔-트롭쉬 합성 반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조과정에서 추가로 촉매를 투입하기 용이하고, 활성화된 촉매를 공급하여 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물이 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
Abstract:
본 발명은 경유 재순환 장치 및 그를 갖는 합성연료 제조 시스템에 관한 것으로, 슬러리 기포탑 반응기(slurry bubble column reactor; SBCR)에서 생성되는 경유를 재순환시켜 반응기로 안정적으로 공급하면서 경유의 유량을 정밀하게 제어하면서 공급하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 합성연료 제조 시스템은 슬러리 기포탑 반응기와 경유 재순환 장치를 포함한다. 슬러리 기포탑 반응기는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 합성반응으로 탄화수소 화합물을 생성한다. 그리고 경유 재순환 장치는 슬러리 기포탑 반응기에서 배출되는 기체 생성물로부터 경유를 분리하고, 분리한 경유를 증발시켜 합성가스와 함께 슬러리 기포탑 반응기로 공급한다.
Abstract:
본 발명은 석탄 가스화기에서 생성된 합성가스와 촉매와의 반응시 발생되는 반응열의 온도를 제어할 수 있는 FT 슬러리 기포탑 반응기의 반응열 제거용 혼합형 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FT슬러리 기포탑 반응기에는 내관이 내포된 잠열냉각관을 중앙에 배관하고, 측면인 가장자리에는 다수의 냉각관을 수직으로 다단 분리하여 배관한 것이다. 따라서, 내관에서 분사되는 냉각수가 스팀으로 상변화되는 잠열에 의한 중앙냉각방식과, 냉각관에 선택적으로 냉각수 또는 스팀을 공급해 직접 냉각이 이루어지는 측면냉각방식을 혼합하여 반응기의 중앙과 측면의 온도를 균일하게 조절할 수 있도록 한 FT슬러리 기포탑 반응기의 반응열 제거용 혼합형 냉각장치에 관한 것이다.
Abstract:
본 발명은 석탄 가스화기에서 생성된 합성가스와 촉매와의 반응시 발생되는 반응열의 온도를 제어할 수 있는 FT슬러리 기포탑 반응기에 다수의 분사구가 형성된 분사관이 내입된 냉각관을 설치하되, 상기 냉각관은 반응기의 가스분사판 하부공간에 유입되는 제1냉각관과, 상기 제1냉각관으로부터 가스분사판 상측의 반응실로 수직연장 형성되는 다수의 제2냉각관으로 형성해 냉각수가 하부에서 상부로 공급하도록 하는 FT 슬러리 기포탑 반응기의 반응열 제거용 상향류 공급형 냉각장치에 관한 것이다.
Abstract:
본 발명은 슬러리 기포탑 반응기를 이용한 경유 및 휘발유 고함량 합성연료의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 기존에 저온 FT 반응에 주로 적용하는 슬러리 기포탑 반응기(SBCR)를 고온에서 운전하여 왁스의 생산보다 경유 또는 휘발유 함량이 증가된 피셔 트롭시 합성반응 생성물을 생산할 수 있는 최적 공정을 제공할 수 있다.
Abstract:
본 발명은 촉매 활성화를 위해 별도의 환원 전처리를 수행하지 않는 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 합성가스로부터 액체 또는 고체 탄화수소를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 합성반응을 이용하여 합성가스로부터 액체 탄화수소를 제조하는 방법은 철 원자수 100%에 대하여 ferrihydrite의 상분율 중 철 원자수가 10 내지 100%이고 hematite의 상분율 중 철 원자수가 0 내지 90%인 피셔-트롭시 합성용 철계 촉매를 피셔-트롭시 합성반응기에 적용하는 제1단계; 및 피셔-트롭시 합성반응 조건하에서 반응물인 합성가스에 의해 피셔-트롭시 합성용 철계 촉매를 활성화시키고 상기 활성화된 피셔-트롭시 합성용 촉매에 의해 피셔-트롭시 합성반응을 수행하는 제2단계를 포함하여 별도의 환원 전처리 없이도 피셔-트롭쉬 합성반응을 통해 합성가스로부터 액체 또는 고체 탄화수소를 효율적으로 제조할 수 있다.
Abstract:
본 발명은 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 탄화수소 화합물에 관한 것으로서, 본 발명의 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조방법은, 철계 촉매가 장입된 제1반응기에 CO 2 및 CO를 포함하는 제1가스를 주입하여 환원처리 하는 환원단계 및 환원단계에서 환원처리한 철계 촉매가 장입된 제2 반응기에서 H 2 및 CO를 포함하는 제2가스를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 제조단계를 포함한다. 이를 통해 철계 촉매의 환원성을 향상시켜 탄소 수가 5 이상인 탄화수소의 생산성은 높이고, CO 2 의 선택도(selectivity) 및 CH 4 , C 2 -C 4 탄화수소의 선택도를 낮출 수 있다.
Abstract:
본 발명은 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조시스템은 철계 촉매가 장입되고, 제1 합성가스가 주입되어 철계 촉매가 환원처리되고, 환원처리된 철계 촉매와 주입된 제2 합성가스를 교반하는 교반기를 포함하는 촉매 환원 반응기, 촉매 환원 반응기와 연결된 관을 통해 온라인(online)으로 이동된 상기 교반된 제2 합성가스 및 환원처리된 철계 촉매를 반응시켜 탄화수소 화합물을 제조하는 피셔-트롭쉬 합성 반응기를 포함한다. 이를 통해 별도의 반응기에서 촉매를 환원(활성화)시켜 피셔-트롭쉬 반응기에 투입시키기 때문에 피셔-트롭쉬 합성 반응을 이용한 탄화수소 화합물의 제조과정에서 추가로 촉매를 투입하기 용이하고, 활성화된 촉매를 공급하여 피셔-트롭쉬 합성반응을 이용한 탄화수소 화합물이 제조되는 시간을 단축할 수 있다.
Abstract:
본 발명은 동적 기체분배기 및 그를 적용한 기포탑 반응기에 관한 것으로, 합성가스의 기포입자를 균일하게 전환시킴은 물론, 기포입자의 후단에 생기는 웨이크(wake:교란된 공기의 흐름)에 의해 기포기둥이 발생되는 현상을 억제하여 반응기본체 내에서의 반응효율을 증진시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 기포탑 반응기는 반응기본체와 동적 기체분배기를 포함한다. 반응기본체는 촉매를 함유하는 슬러리가 저장되며, 촉매를 함유하는 슬러리가 유입되는 합성가스와 반응하여 합성연료를 생성한다. 그리고 동적 기체분배기는 반응기본체의 하부에 연통되게 배치되며, 유입관을 통해 공급되는 합성가스를 회전으로 분산시키고, 분산된 합성가스를 균일한 기포입자로 전환시켜 반응기본체의 내부로 공급한다.
Abstract:
본 발명에 의한 철촉매의 제조방법은 질산철(Fe(NO 3 ) 3 )수용액과 질산구리(Cu(NO 3 ) 2 )수용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합용액에 탄산나트륨(Na 2 CO 3 ) 또는 수산화나트륨(NaOH)수용액 중 적어도 하나를 첨가하여 침전슬러리를 형성시키는 침전슬러리 형성단계; 상기 침전슬러리를 증류수를 이용하여 여과 및 세척하는 세척단계; 상기 침전슬러리에 건식실리카(Fumed Silica) 파우더와 탄산칼륨(K 2 CO 3 )용액을 첨가하고 교반하는 실리카 첨가단계; 상기 침전슬러리를 30㎛ 내지 100㎛ 크기의 체(sieve)에 통과시킨 후, 분무건조방식을 이용하여 건조시켜 분말형태의 철촉매를 제조하는 건조단계; 상기 철촉매를 50℃ 내지 150℃의 온도에서 건조시킨 후, 300℃ 내지 500℃에서 열처리하는 열처리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 철, 구리, 칼륨, 코발트, 나트륨, 실리카 등을 최적의 비율로 혼합함으로써, 합성반응에서의 반응성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 종래와 달리, 제조공정에서 적절한 양의 나트륨을 촉매에 자연스럽게잔류시킴으로써, 여과 및 세척에 필요한 증류수의 양을 80%이상 줄일 수 있어, 친환경적이면서 경제적일 뿐만 아니라, 여과 및 세척에 필요한 시간 또한 15시간에서 최대 2시간까지 현저히 단축시킬 수 있어 생산성 또한 우수한 장점이 있다.
Abstract translation:本发明的铁催化剂的制备方法包括:将硝酸铁(Fe(NO 3)3)水溶液和硝酸铜(Cu(NO 3)2)水溶液混合以制备混合溶液的混合步骤; 沉淀浆料形成步骤,将至少一种碳酸钠(Na 2 CO 3)或氢氧化钠(NaOH)水溶液加入到混合溶液中以形成沉淀浆料; 使用蒸馏水过滤和洗涤沉淀浆料的洗涤步骤; 二氧化硅添加步骤,将沉淀浆料中的热解二氧化硅粉末和碳酸钾(K 2 CO 3)溶液加入并搅拌; 使沉淀浆料通过尺寸为30-100μm的筛子的干燥步骤, 并通过喷雾干燥法干燥,制备粉末形式的铁催化剂; 和将铁催化剂干燥至50-150℃的热处理步骤 并在300-500℃下进行热处理。 根据本发明,通过以最佳比例混合铁,铜,钾,钴,钠,二氧化硅等,能够显着提高制备反应的反应性,该方法是环保且经济的,因为适量的钠 在制备步骤中自然留在催化剂中,与现有技术不同,能够使过滤和洗涤所需的蒸馏水量减少80%以上,生产率也优异,因为过滤和洗涤所需的时间可以 显着减少至15小时,最少至少2小时。