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바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치 및 방법

  • 기술번호 : KST2015020687
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 바이오매스로부터 생산되는 바이오가스를 직접 연소하여 사용하지 않고, 바이오가스를 정제하여 바이오메탄 추출 후 스팀메탄개질반응과 압력 변동 흡착 분리 공정을 통해 피셔-트롭쉬 합성 반응을 위한 원료로 공급하여 가솔린이나 디젤 등의 합성 연료를 생산토록 함으로써 차량이나 발전시설 등에 직접 사용될 수 있도록 한 액체 합성 연료 생산 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.본 발명의 구성은 바이오가스 발생처로부터 발생된 바이오가스를 포집하여 저장하는 바이오가스 저장조(1)와; 바이오가스를 고순도의 바이오메탄으로 분리하는 바이오가스 정제장치(2)와; 공급된 바이오메탄을 개질하여 H2/CO의 몰비가 3 : 1 이상인 합성가스를 생산하는 스팀 메탄 개질기(3)와; 스팀메탄개질기로부터 공급받은 합성가스를 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스와 고순도 수소(H2)로 분리하는 압력 변동 흡착 분리장치(4)와; 압력 변동 흡착 분리장치에서 공급받은 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스를 이용하여 액화시켜 합성 연료를 생산하는 피셔-트롭쉬 합성 반응기(5);로 구성된 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치와 이를 이용한 생산 방법을 발명의 특징으로 한다.
Int. CL C10L 1/02 (2006.01) C10J 3/20 (2006.01) C10G 2/00 (2006.01)
CPC C10G 2/34(2013.01) C10G 2/34(2013.01) C10G 2/34(2013.01) C10G 2/34(2013.01) C10G 2/34(2013.01)
출원번호/일자 1020130023862 (2013.03.06)
출원인 한국에너지기술연구원
등록번호/일자 10-1308405-0000 (2013.09.09)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20130916) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.03.06)
심사청구항수 26

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국에너지기술연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 양정일 대한민국 대전 유성구
2 박지찬 대한민국 대전 유성구
3 천동현 대한민국 대전 유성구
4 정헌 대한민국 대전 유성구
5 이호태 대한민국 대전 유성구
6 홍성준 대한민국 대전 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 최영규 대한민국 서울특별시 금천구 가산디지털*로 ***, B동 ***호 새천년 국제특허법률사무소 (가산동, 우림 라이온스밸리)
2 허조영 대한민국 충청북도 제천시 내토로**길 **(장락동, 신안실크밸리 스카이시티 오피스텔) ***호(안담국제특허법률사무소)
3 장순부 대한민국 서울특별시 금천구 가산디지털*로 ***, B동 ***호 새천년국제특허법률사무소 (가산동, 우림 라이온스밸리)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국에너지기술연구원 대전광역시 유성구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2013.03.06 수리 (Accepted) 1-1-2013-0196364-30
2 [우선심사신청]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Preferential Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2013.04.09 수리 (Accepted) 1-1-2013-0308275-14
3 [우선심사신청]선행기술조사의뢰서
[Request for Preferential Examination] Request for Prior Art Search		 2013.04.15 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 [우선심사신청]선행기술조사보고서
[Request for Preferential Examination] Report of Prior Art Search		 2013.04.19 수리 (Accepted) 9-1-2013-0029932-45
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.05.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0346386-11
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.07.10 수리 (Accepted) 1-1-2013-0620142-92
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.07.10 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0620143-37
8 등록결정서
Decision to grant		 2013.09.05 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0630641-99
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.01.07 수리 (Accepted) 4-1-2014-5003356-15
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.10 수리 (Accepted) 4-1-2015-0013224-83
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.01.19 수리 (Accepted) 4-1-2017-5010650-13
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.01.08 수리 (Accepted) 4-1-2019-5004978-55
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.21 수리 (Accepted) 4-1-2019-5166803-39
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.21 수리 (Accepted) 4-1-2019-5166801-48
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.09.01 수리 (Accepted) 4-1-2020-5197654-62
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
바이오가스 발생처로부터 발생된 바이오가스를 포집하여 저장하는 바이오가스 저장조(1)와;바이오가스를 고순도의 바이오메탄으로 분리하는 바이오가스 정제장치(2)와;공급된 바이오메탄을 개질하여 H2/CO의 몰비가 3 : 1 이상인 합성가스를 생산하는 모듈형 메탈 구조체 촉매와 모듈형 다관형 열교환 반응기로 이루어진 스팀 메탄 개질기(3)와;스팀메탄개질기로부터 공급받은 합성가스를 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스와 고순도 수소(H2)로 분리하는 압력 변동 흡착 분리장치(4)와;압력 변동 흡착 분리장치에서 공급받은 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스를 이용하여 액화시켜 합성 연료를 생산하는 모듈형 메탈 구조체 촉매와 모듈형 다관형 열교환 반응기로 이루어진 피셔-트롭쉬 합성 반응기(5);로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
2 2
청구항 1에 있어서,상기 압력 변동 흡착 분리장치에서 공급받은 고순도 수소를 원료로 전기를 발생시키는 연료전지 전기 발생 장치(6);를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
3 3
청구항 1에 있어서,상기 바이오가스 발생처는 음식물 폐기물과 축산 분뇨 저장조 또는 하수슬러지 등의 유기성폐기물이나 볏짚, 보릿짚, 밀짚, 유채대 등의 농업 부산물을 이용한 혐기 소화조 또는 쓰레기 매립지와 같은 바이오매스 처리장인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
4 4
청구항 1에 있어서,상기 바이오가스 저장조는 압축기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
5 5
청구항 1에 있어서,상기 스팀메탄개질기(3)는 고온배가스가 공급되는 외부의 쉘(311)과, 쉘 내부에 장치되어 반응물(바이오메탄과 스팀)이 공급되고 메탈 구조체 표면에 니켈 촉매가 코팅된 메탈 구조체 촉매가 충전된 복수개의 튜브(312)와, 상기 쉘 내부 상하 방향으로 하나 이상 설치되어 버너에서 배출되는 고온의 연소 배가스가 오래 체류할 수 있도록 한 배플(313)로 이루어져 열교환되는 원통 다관형 열교환 반응기(31)와; 상기 열교환 반응기의 쉘로 고온 배가스를 공급하는 주버너(321)와 보조버너(322)로 이루어진 버너(32)와;쉘로 거쳐 배출되는 연소배가스 배관에 장치되어 상기 복수개의 튜브로 공급되는 반응물인 바이오메탄과 물을 고온의 바이오메탄과 스팀으로 열교환시켜 공급되도록 하는 증발기(33)와;상기 증발기의 후단 연소배가스 배관에 장치되어 폐열을 회수하는 열교환기(34);로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
6 6
청구항 5에 있어서,상기 메탈 구조체 촉매는 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸, 니켈, 철-크롬-알루미늄 합금(Fecralloy), 니켈-크롬 합금, 구리, 구리-니켈 합금 중에서 선택된 하나의 열전달성이 있는 금속으로, 그 형태는 수세미 형태의 폼(Foam)이나 벌집(Honeycomb) 형태의 모노리스(Monolith)의 메탈 구조체 표면에 니켈 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
7 7
청구항 6에 있어서,상기 니켈 촉매는 알루미나(Al2O3) 지지체에 니켈 나이트레이트(Ni(NO3)26H2O) 니켈 전구체가 함침되어 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
8 8
청구항 1에 있어서,상기 압력 변동 흡착 분리장치(4)는 흡착제로 충전된 복수개의 고정층 흡착탑을 사용하여 혼합 가스를 고압에서 흡착시키고, 그 후에 흡착탑의 압력을 낮춤으로써 혼합 가스로부터 불순물이 탈착 제거된 후 고순도 가스를 회수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
9 9
청구항 1에 있어서,상기 피셔-트롭시 합성 반응기(5)는 열매체가 지나가는 외부의 쉘(511)과, 쉘 내부에 장치되어 반응물인 합성가스(수소와 일산화탄소)가 공급되고 메탈 구조체 표면에 코발트 촉매가 코팅된 메탈 구조체 촉매가 충전된 복수개의 튜브(512)와, 상기 쉘 내부 상하 방향으로 하나 이상 설치되어 열매체가 오래 체류할 수 있도록 한 배플(513)로 이루어져 열교환되는 원통 다관형 열교환 반응기(51)와; 상기 열교환 반응기의 쉘로 고온 열매체를 공급하는 고온 열매체 오일 저장소(52)와;상기 고온 열매체가 튜브를 지나면서 발생한 피셔-트롭쉬 합성 반응의 발열 반응열을 제거토록 열매체 오일 저장소(52)과 튜브 사이의 회수 배관에 설치된 열교환기(53)와; 쉘을 지난 고온 열매체를 열매체 오일 저장소(52)로 공급하는 열매체 오일 펌프(54)로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
10 10
청구항 9에 있어서,상기 메탈 구조체 촉매는 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸, 니켈, 철-크롬-알루미늄 합금(Fecralloy), 니켈-크롬 합금, 구리, 구리-니켈 합금 중에서 선택된 하나의 열전달성이 있는 금속으로, 그 형태는 수세미 형태의 폼(Foam)이나 벌집(Honeycomb) 형태의 모노리스(Monolith)의 메탈 구조체 표면에 코발트 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
11 11
청구항 10에 있어서,상기 코발트 촉매는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 중의 어느 하나의 지지체에 코발트 나이트레이트(Co(NO3)26H2O)나 코발트 아세테이트 ((CH3CO2)2Co4H2O) 중의 코발트 전구체가 함침되어 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 장치
12 12
바이오가스 발생처로부터 발생된 바이오가스를 바이오가스 저장조에 포집하여 저장하는 단계(S100)와;정제장치를 이용하여 바이오가스를 고순도의 바이오메탄으로 분리 정제하는 단계(S200)와;공급된 고순도의 바이오메탄을 스팀 메탄 개질기로 개질하여 H2/CO의 몰비가 3 : 1 이상인 합성가스를 생산하는 스팀 메탄 개질 단계(S300)와;생성된 합성가스를 압력 변동 흡착 분리장치로 공급하여 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스와 고순도 수소(H2)로 분리 후, 각각 피셔-트롭쉬 합성 반응기 및 연료전지 전기 발생 장치로 공급하는 압력 변동 흡착 분리 단계(S400)와;압력 변동 흡착 분리장치에서 공급받은 H2/CO의 몰비가 2 : 1인 합성가스를 피셔-트롭쉬 합성 반응기로 액화시켜 합성 연료를 생산하는 피셔-트롭쉬 합성 반응 단계(S500);로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
13 13
청구항 12에 있어서,상기 압력 변동 흡착 분리장치에서 공급받은 고순도 수소를 원료로하여 연료전지 전기 발생 장치가 전기를 발생시키는 단계(S600);를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
14 14
청구항 12에 있어서,상기 바이오가스 저장조(1)에 포집하여 저장하는 단계(S100)는 바이오가스 발생처인 음식물 폐기물과 축산 분뇨 저장조 또는 하수슬러지 등의 유기성폐기물이나 볏짚, 보릿짚, 밀짚, 유채대 등의 농업 부산물을 이용한 혐기 소화조(공기가 없는 밀폐된 공간에서 미생물로 발효) 또는 쓰레기 매립지와 같은 바이오매스 처리장에서 발생된 가스를 포집하는 단계인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
15 15
청구항 12에 있어서,상기 스팀 메탄 개질 단계(S300)는 스팀메탄개질기(3)를 구성하는 원통 다관형 열교환 반응기를 이용하여 바깥 쉘 부분에서는 개질 반응의 반응열 공급을 위해 버너를 통해 고온 연소 배가스가 공급되고, 메탈 구조체 표면에 니켈 촉매가 코팅된 메탈 구조체 촉매가 충전된 안쪽 튜브 부분에서는 반응물 메탄(CH4)과 스팀(H2O)이 공급되어 개질 반응이 일어나게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
16 16
청구항 12에 있어서,상기 압력 변동 흡착 분리 단계(S400)는 압력 변동 흡착 분리장치(4)에 제올라이트, 활성탄, 알루미나 중에서 선택된 어느 하나 이상의 흡착제로 충전된 2 ~ 12개 정도의 흡착탑으로 구성되어, 흡착 - 향류 감압 - 병류 감압 - 퍼지 - 가압의 스텝 단계를 거치는 단계인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
17 17
청구항 12에 있어서,상기 피셔-트롭쉬 합성 반응 단계(S500)는 원통 다관형 열교환 반응기에서 발열 반응인 피셔-트롭쉬 합성 반응에 대한 효율적인 발열 반응열 조절에 있 바깥 쉘 부분에서는 반응열 조절을 위해 열매체가 지나가고, 메탈 구조체 표면에 코발트 촉매가 코팅된 메탈 구조체 촉매가 충전된 안쪽 튜브 부분에서는 반응물 합성가스(수소와 일산화탄소)가 공급되어 피셔-트롭쉬 합성 반응이 일어나게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
18 18
청구항 12에 있어서,상기 스팀 메탄 개질 단계(S300)에서 스팀 메탄 개질기(3)는 800 ℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
19 19
청구항 12에 있어서,상기 스팀 메탄 개질 단계(S300)에 공급되는 스팀과 바이오메탄의 반응물 유속은 반응물 공간속도가 2,500 ~ 8,700 h-l인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
20 20
청구항 12에 있어서,상기 압력 변동 흡착 분리 단계(S400)로 공급되는 합성가스의 온도는 100 ℃ 이하로 공급하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
21 21
청구항 12에 있어서,상기 피셔-트롭쉬 합성 반응 단계(S500)로 공급되는 합성가스의 온도는 200 ~ 250 ℃의 온도로 승온 후 공급하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
22 22
청구항 12에 있어서,상기 연료전지 전기 발생 장치(6)에 공급되는 고순도 수소는 600 ℃ 이상 승온시킨 후 공급하는 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
23 23
청구항 15에 있어서,상기 메탈 구조체 촉매는 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸, 니켈, 철-크롬-알루미늄 합금(Fecralloy), 니켈-크롬 합금, 구리, 구리-니켈 합금 중에서 선택된 하나의 열전달성이 있는 금속으로, 그 형태는 수세미 형태의 폼(Foam)이나 벌집(Honeycomb) 형태의 모노리스(Monolith)의 메탈 구조체 표면에 니켈 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
24 24
청구항 23에 있어서,상기 니켈 촉매는 알루미나(Al2O3) 지지체에 니켈 나이트레이트(Ni(NO3)26H2O) 니켈 전구체가 함침되어 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
25 25
청구항 17에 있어서,상기 메탈 구조체 촉매는 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸, 니켈, 철-크롬-알루미늄 합금(Fecralloy), 니켈-크롬 합금, 구리, 구리-니켈 합금 중에서 선택된 하나의 열전달성이 있는 금속으로, 그 형태는 수세미 형태의 폼(Foam)이나 벌집(Honeycomb) 형태의 모노리스(Monolith)의 메탈 구조체 표면에 코발트 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
26 26
청구항 25에 있어서,상기 코발트 촉매는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 중의 어느 하나의 지지체에 코발트 나이트레이트(Co(NO3)26H2O)나 코발트 아세테이트 ((CH3CO2)2Co4H2O) 중의 코발트 전구체가 함침되어 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 바이오메탄을 이용한 합성 연료 생산 방법
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
국가 R&D 정보가 없습니다.