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바이오디젤 생산과정에서 부산물로 발생하는 폐글리세롤을 가스화하여 처리하고 이로부터 고농도 수소를 생산하는 시스템에 있어서,
바이오디젤 생산공정에서 발생한 폐글리세롤 원액을 저장하는 폐글리세롤 원액 저장조(21)와, 상기 폐글리세롤 원액을 희석시키기 위한 처리수저장조(22)와, 상기 폐글리세롤 원액 저장조(21)와 처리수저장조(22)에 각각 장착되어 배출량을 제어하는 밸브(24a,24b) 및 유량제어기(25a,25b)와, 상기 폐글리세롤 원액과 처리수를 일정비율로 혼합하여 저장하는 희석액 저장조(23)와, 상기 저장된 폐글리세롤 희석액을 일정한 압력과 유속으로 공급하게 하는 고압펌프(26)를 포함하는 반응물투입장치(20)와;
상기 고압펌프로 공급하는 희석액을 이송시키는 예열관(31)과, 상기 예열관 내부에 설치되는 내부가열기(32)와, 상기 예열관의 입구와 출구에 각각 설치되어 희석액을 예열관에 유입 및 배출시키는 크로스(33a,33b)와, 상기 예열관을 내포하게 설치되는 가열로(34)와, 상기 예열관과 가열로 사이인 예열관 양단 외벽에 설치되는 코일형가열기(35a,35b)와, 예열과정에서 생성될 수 있는 예열관 출구에 설치되는 고온필터(36)를 포함하는 예열장치(30)와;
상기 예열된 폐글리세롤 희석액을 유입하여 초임계수가스화 반응으로 생성물을 생성하는 반응관(41)과, 상기 반응관의 입구와 출구에 각각 설치되어 예열된 희석액을 반응관에 안정적으로 유입 및 반응물을 배출시키는 크로스(42a,42b)와, 상기 반응관을 내포하게 설치되는 가열로(43)와, 상기 반응관과 가열로 사이인 반응관의 입구측 단부 외벽에 설치되는 코일형가열기(44)와, 상기 반응관의 배출 측 단부에 설치되어 반응 생성물을 냉각시키는 간접열교환기(45)와, 상기 반응관 배출 단부에 설치되어 반응관에 충전된 촉매가 배출되는 것을 방지하도록 지지하는 촉매층지지대(46)를 포함하는 초임계수가스화 반응장치(40)와;
상기 열교환에 의해 냉각된 생성물에 포함된 고체물질을 상온필터(51)로 제거하고, 배출되는 생성물은 후압제어기(52)로 상압상태로 감압하여 생성물을 기상과 액상으로 분리하는 기-액 분리기(50)와;
상기 기-액 분리기에서 분리된 기상물인 고농도의 수소가 포함된 생성가스를 포집하여 저장하는 생성가스 저장조(60)와;
상기 기-액 분리기에서 분리된 액상물인 처리수를 폐글리세롤 원액 희석에 사용되도록 펌핑에 의해 처리수저장조로 이송시키는 회류관(70);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 폐글리세롤을 이용한 고농도 수소생산시스템
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반응물투입장치와, 예열장치와, 초임계수가스화 반응장치와, 기-액분리기와, 생성가스저장조와, 회류관을 포함하여 구성된 제1항의 수소생산시스템을 이용하여 폐글리세롤을 초임계수가스화 처리해 고농도 수소를 생산하는 방법에 있어서,
처리수저장조 하부의 밸브를 열고, 펌프를 이용하여 물을 폐글리세롤 희석액저장조로 유입하고, 이를 고압 펌프를 이용하여 예열관과 반응관을 포함하는 모든 라인에 유입시키는 물 유입단계(S1)와;
유입된 물이 기-액분리기로 나오는 것이 확인된 후 후압제어기를 이용하여 고압펌프와 후압제어기 사이의 모든 라인에 흐르는 물의 압력을 반응압력까지 상승시키는 단계(S2)와;
압력이 반응압력에 이르고 일정하게 유지되면서 누수가 없는 것이 확인된 후 폐글리세롤 원액 저장조 하부의 밸브를 열고, 펌프로 폐글리세롤 원액을 희석액저장조로 유입하되 유량제거기를 이용하여 물과 원액이 일정한 비율로 희석되게하여 반응물질인 폐글리세롤 희석액을 제조하는 단계(S3)와;
상기 폐글리세롤 희석액을 고압펌프를 통하여 예열관에 투입하고, 투입된 희석액을 가열기로 가열하여 일정한 온도로 예열시키는 단계(S4)와;
상기 예열된 희석액을 반응관에 유입하고 이를 반응온도로 가열해 초임계수가스화 반응을 수행하는 단계(S5)와;
상기 반응에 의해 생성된 생성물질은 간접열교환기에 의해 상온으로 급랭시키고, 상온필터로 고형분을 제거한 다음 후압제어기를 통과시켜 상압으로 감압하고, 감압된 생성물질은 기-액분리기를 통하여 기상 생성물과 액상 생성물로 분리하고, 상기 기상생성물인 고농도 수소는 생성가스 저장조로 저장하고, 액상생성물인 처리수는 펌프로 펌핑하여 회류관을 통하여 처리수저장조로 돌려보내는 생성가스 저장 및 처리수 재활용단계(S6);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐글리세롤을 이용한 고농도 수소생산방법
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제2항에 있어서,
상기 폐글리세롤 희석액은 화학적산소요구량(COD) 기준으로 유기물질 농도가 5,000∼500,000 mgO2/L가 되도록 물로 희석한 것을 특징으로 하는 폐글리세롤을 이용한 고농도 수소생산방법
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제2항에 있어서,
상기 예열관(31) 내부는 23∼40MPa의 압력과, 350∼450℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 폐글리세롤을 이용한 고농도 수소생산방법
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제2항에 있어서,
상기 반응관(41) 내부는 23∼40MPa의 압력과, 500∼750℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 폐글리세롤을 이용한 고농도 수소생산방법
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