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중단에 격벽(21)을 설치하여 상하부로 챔버가 구획된 가스반응조(20)를 통해 고농도의 일산화탄소를 함유하고 있는 가스화 합성가스를 촉매와 반응시켜 수소로 전환시키는 다단 유동층 수성가스반응장치(10)에 있어서,
상기 격벽(21)으로 구획된 하부챔버로, 다공판(31)에 의해 내부공간을 고온에서 일산화탄소를 수소로 전환시키는 고온촉매가 적층되는 상부반응공간(32)과 혼합가스와 스팀을 공급받는 하부혼합공간(33)으로 구획하고, 상기 하부혼합공간에는 합성가스공급관(23)과 스팀공급관(24)을 각각 연통시켜 예열기(25)로 가열된 합성가스와 스팀을 유입받아 상부반응공간으로 분산공급하도록 하는 고온촉매반응챔버(30)와;
상기 격벽으로 구획된 상부챔버로, 저온촉매가 적층되고 상측에 연통설치된 저온반응가스배출관(42)을 통해 반응으로 개질된 가스를 배출하도록 하는 저온촉매반응챔버(40)와;
상기 고온촉매반응챔버(30)의 상부와 연통된 고온반응가스배출관(34)으로 고온반응으로 개질된 가스를 공급받아 고-기 분리가 이루어져 분리된 기체성분인 고온반응가스는 고온반응가스유입관(41)을 통해 저온촉매반응챔버(40)의 하측으로 공급되도록 하고, 분리된 고체성분인 촉매는 촉매순환관(51)을 통해 고온촉매반응챔버로 재공급되거나 외부로 배출되도록 하는 사이클론(50);을 포함하여 구성되되,
상기 저온촉매반응챔버(40)의 상부에는 단속밸브(431)가 설치된 보조배출관(43)을 연통설치하고, 상기 보조배출관(43)의 일측단부에는 보조사이클론(80)을 장착하여, 반복된 유동층 반응에 의해 마모된 촉매분을 회수하여 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치
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제1항에 있어서,
상기 고온촉매반응챔버(30)의 상부반응공간(32)과 저온촉매반응챔버(40)에는 배출되는 반응가스의 온도를 낮추기 위해 제1열교환기(60) 및 제2열교환기(70)가 각각 설치됨을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치
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제2항에 있어서,
상기 제1열교환기(60)에서 열교환으로 발생된 스팀은 회류관(61)을 통해 고온촉매반응챔버의 하부혼합공간(33)으로 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치
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하부혼합공간과 상부반응공간으로 구획된 고온촉매반응챔버와 상기 고온촉매반응챔버의 상부의 일체로 형성되는 저온촉매반응챔버를 포함하여 구성되고, 사이클론에 의해 고온촉매반응챔버의 반응가스를 저온촉매반응챔버로 공급하고, 상기 두 챔버의 내부 상측에는 각각 제1열교환기와 제2열교환기가 장착되어 반응가스의 열을 회수하도록 하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법에 있어서,
고온촉매가 적층된 고온촉매반응챔버의 하부혼합공간으로 혼합가스와 스팀을 공급하는 가스공급단계(S1)와;
상기 공급된 혼합가스 및 스팀은 다공판을 통해 고온촉매반응챔버의 상부반응공간에 분산공급되어 300~450℃의 고온에서 고온촉매에 의해 수소전환하는 고온반응단계(S2)와;
상기 단계에서의 고온반응가스를 사이클론으로 불순물을 분리하여 순수 고온반응가스만 저온촉매반응챔버로 공급하는 고온반응가스이송단계(S3)와;
상기 사이클론으로 이송된 가스를 200~250℃의 저온에서 저온촉매에 의해 수소전환하는 저온반응단계(S4)와;
상기 단계에서의 수소비중이 증가된 저온반응가스를 배출하는 배출단계(S5);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법
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제5항에 있어서,
상기 고온반응단계(S2) 다음으로는 반응이 완료된 고온반응가스의 열을 열교환기에 의해 회수하여 이송이 이루어지도록 하는 제1열교환단계(S6)가 더 이루어짐을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법
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제6항에 있어서,
상기 제1열교환단계(S6)의 열교환기체로 사용된 스팀은 고온촉매반응챔버의 하부혼합공간으로 공급하는 열교환스팀공급단계(S7)가 더 이루어짐을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법
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제5항에 있어서,
상기 저온반응단계(S4)에는 반응이 완료된 저온반응가스의 열을 열교환기에 의해 회수하여 배출이 이루어지도록 하는 제2열교환단계(S8)가 더 이루어짐을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법
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제5항에 있어서,
상기 저온반응단계(S4)에는 단속밸브가 설치된 보조배출관과 연통되는 보조사이클론의 고-기 분리반응에 의해 반복 저온반응으로 마모된 저온촉매분을 제거하도록 하는 저온촉매분제거단계(S9)가 더 이루어짐을 특징으로 하는 가스화 합성가스를 이용하는 다단 유동층 수성가스 반응장치를 이용한 수소생산방법
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