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전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기에 있어서,400℃ 내지 500℃의 고온의 촉매 전환 반응이 일어나는 제1반응챔버;상기 제1반응챔버의 제1상단출구부와 연결되며 상기 제1반응챔버로부터 배출되는 기체상 물질을 촉매와 분리하는 제1분리사이클론;상기 기체상 물질로부터 메탄, 물, 일산화탄소 또는 이산화탄소 및 수소를 분리하는 제1기체분리부;상기 제1분리사이클론으로부터 분리된 촉매의 온도를 낮추는 제1열교환호퍼;상기 제1열교환호퍼로부터 공급받는 촉매, 상기 제1기체분리부로부터 공급받는 일산화탄소 또는 이산화탄소 및 수소에 의해서 250℃ 내지 350℃의 저온 촉매 전환 반응이 일어나는 제2반응챔버;상기 제2반응챔버의 제2상단출구부와 연결되며 상기 제2반응챔버로부터 배출되는 기체상 물질을 촉매와 분리하는 제2분리사이클론;상기 제2분리사이클론으로부터 배출되는 기체상 물질로부터 메탄, 물, 수소를 분리하는 제2기체분리부;상기 제2분리사이클론 및 제2반응챔버로부터 직접 회수되는 촉매의 온도를 낮추는 제2열교환호퍼;상기 제1기체분리부 및 상기 제2기체분리부로부터 얻어지는 메탄을 혼합하는 메탄혼합부;를 포함하는 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제1항에 있어서,상기 제1반응챔버는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소가 공급되는 제1기상원료공급부;촉매가 공급되는 제1고상원료공급부;상기 공급된 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소, 촉매가 고속유동층 영역에서 반응이 진행되는 제1메탄전환부;상기 제1메탄전환부에서 반응이 진행된 반응물을 배출하는 상기 제1상단출구부;를 포함하는 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제2항에 있어서,상기 제2반응챔버는 상기 제1기체분리부로부터 공급받는 일산화탄소 또는 이산화탄소 및 수소가 공급되는 제2기상원료공급부;상기 제1열교환호퍼로부터 공급받는 촉매가 공급되는 제2고상원료공급부;상기 공급된 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소, 촉매가 이동층 영역에서 반응이 진행되는 제2메탄전환부;상기 제2메탄전환부에서 반응이 진행된 반응물을 배출하는 상기 제2상단출구부;를 포함하는 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제3항에 있어서,상기 제2열교환호퍼와 상기 제2반응챔버 사이에는 루프 실(loop seal)에 의한 비기계적 밸브(non-mechanical valve)가 배치된 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제4항에 있어서,상기 제2기체분리부에는 상기 제2분리사이클론으로부터 배출되는 기체상 물질로부터 일산화탄소 또는 이산화탄소를 추가로 회수하는 장치가 부가된 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제5항에 있어서,상기 제1기상원료공급부에 공급되는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소는 상기 제2기체분리부로부터 분리되는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소 또는 별도의 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소 공급라인을 통해서 공급되는 것인 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제6항에 있어서,상기 제1고상원료공급부에 공급되는 촉매는 상기 제2열교환호퍼에서 배출되는 것이거나 별도로 공급되는 것인 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기
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제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전환율을 높일 수 있는 메탄 유동층 반응기를 사용하여 메탄을 생산하는 방법에 있어서,a) 상기 제1반응챔버에 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소와 및 촉매를 공급하여 고속유동층 전환반응을 수행하여 메탄과 물을 생성하는 단계;b) 상기 제1반응챔버로부터 배출되는 생성물을 상기 제1분리사이클론을 사용하여 기체상 물질과 촉매로 분리하며, 상기 제1분리사이클론의 하단으로부터는 고온의 촉매를 배출하여 제1열교환호퍼로 공급하는 단계;c) 상기 단계 b)의 상기 기체상 물질에서 메탄, 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소, 물을 분리하며, 상기 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소는 제2반응챔버에 공급하고 상기 메탄은 메탄혼합기로 공급하며, 상기 단계 b)의 제1열교환호퍼로 공급된 촉매의 온도를 낮춘 후 제2반응챔버로 공급하는 단계;e) 상기 제2반응챔버에 상기 단계 c)에서 공급되는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소와 및 촉매를 사용하여 이동층 전환반응을 수행하여 메탄 및 물을 생성하는 단계;f) 상기 제2반응챔버로부터 배출되는 생성물을 상기 제2분리사이클론을 사용하여 기체상 물질과 촉매로 분리하며, 상기 제2반응챔버의 하단으로부터는 고온의 촉매를 배출하여 제2열교환호퍼로 공급하는 단계;g) 상기 단계 f)의 상기 기체상 물질에서 메탄, 수소와 물을 분리하여 분리된 메탄은 상기 메탄혼합기로 공급하며, 상기 단계 f)의 제2열교환호퍼로 공급된 촉매의 온도를 낮춘 후 제1반응챔버로 공급하는 단계;를 포함하는 메탄을 생산하는 방법
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제8항에 있어서,상기 제1반응챔버에 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소를 공급하는 제1기상원료공급부에 공급되는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소는 상기 제2기체분리부로부터 분리되는 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소 또는 별도의 수소와 이산화탄소 또는 일산화탄소 공급라인을 통해서 공급되는 것인 메탄을 생산하는 방법
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