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프리리포머(pre-reformer) 및 이의 후단에 분리막 리포머가 구비된 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치에서 메탄 함유 가스로부터 농축된 수소를 생산하는 방법으로서,520℃ ~ 650℃에서 운전되는 프리리포머에서 메탄 평형전환율 20~90% 하에 메탄 수증기 개질반응을 수행하는 제1단계; 및300℃ ~ 520℃에서 수소분리막이 구비된 분리막 리포머에서 메탄 함유 프리리포머 배출가스에 대해 수증기 개질 반응을 수행하면서 합성된 수소는 수소분리막을 통해 분리되는 제2단계를 포함하고,제2단계는 수소분리막의 제1면 측에서 메탄 개질 반응이 일어나고 제1면에서 제2면으로 생성된 수소를 통과시켜 제1면 측에서 일어나는 메탄 개질 반응에서 생성물인 수소가 제거되며 제2면 측에 수소를 농축시키는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 분리막 리포머의 수소분리막은 팔라듐계 수소분리막인 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 메탄 개질 장치는 프리리포머 연계형 분리막-흡수제 하이브리드 리포머로서, 수소분리막의 제1면 측에 메탄 개질반응용 촉매 및 이산화탄소 흡수제를 포함하고,수소분리막의 제1면 측에서 메탄 개질 반응에 의해 형성된 이산화탄소는 고체인 이산화탄소 흡수제에 의해 포집되는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 수소분리막의 제2면에는 수소분리막을 투과한 수소 농축 가스내 CO를 제거하는 메탄화 촉매 활성이 있는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치는, 프리리포머, 분리막 리포머 및/또는 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치가 하나의 모듈로서 병렬로 연결된 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 제2단계의 분리막 리포머에서 수소분리막의 제1면 측에서 배출되는, 수소가 분리제거된 Retentate 내의 가스는 Tail gas로써 연소반응을 통해 발생된 열을 열교환기를 통하여 전체 공정에 이용하도록 열효율을 향상시키는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제2항에 있어서, 수소분리막은 팔라듐계 치밀막 층; 선택적으로 확산 배리어(diffusion barrier) 층; 및 다공성 지지체가 적층된 수소분리막인 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 수소분리막은 튜브형 또는 원통형인 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 메탄 함유 가스는 제철공정에서 발생하는 500℃ ±100 ℃의 고온 부생가스로부터 제공되는 것이며, 고온 부생가스 내 CO2를 포집하면서 고순도의 수소를 생산하는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제9항에 있어서, 추가 열원 사용 없이 500℃ ±100 ℃에서 메탄 수증기 개질 반응을 프리리포머에서 수행하는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 메탄 함유 가스는 천연가스, 셰일가스, 또는 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas, COG)인 것이 특징인 수소 생산 방법
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제1항에 있어서, 수소 농축 가스는 연료전지의 연료로, 또는 암모니아 합성, 정유공정, 제련공정, 폴리실리콘 제조공정, 반도체 제조공정 또는 LED 제조공정의 수소로 사용되는 것이 특징인 수소 생산 방법
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제3항에 있어서, 주요성분이 수소와 메탄인 코크스 오븐 가스(COG)로부터 COG 가스 중의 CO2를 포집하면서 고순도의 수소를 생산하는 것이 특징인 수소 생산 방법
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프리리포머(pre-reformer) 및 이의 후단에 분리막 리포머가 구비된 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치로서,분리막 리포머는 쉘-앤-튜브형이고,쉘 내 메탄 개질반응용 촉매 및 선택적으로 수성가스 전환반응(water-gas shift reaction, WGS)용 촉매 및/또는 이산화탄소 흡수제가 충진되고, 튜브형 수소분리막 구조체가 1개 이상 구비되고,쉘 내 메탄 개질반응용 촉매 및 선택적으로 WGS용 촉매 하 메탄 및 수증기 함유 가스로부터 반응식 1 및 반응식 2에 의해 형성된 수소는 튜브형 수소분리막 구조체를 관통하여 튜브 안쪽으로 농축 또는 분리되면서, 선택적으로 쉘 내 WGS용 촉매 하 반응식 2에 의해 형성된 이산화탄소는 쉘 내 충진된 이산화탄소 흡수제에 의해 포집되는 것이 특징인 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치
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제14항에 있어서, 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치에서 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 수소 생산 방법을 수행하는 것이 특징인 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치
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제14항에 있어서, 쉘-앤-튜브형 분리막 리포머는 중심에 발열 반응용 튜브 또는 발열용 열 교환기를 구비하는 것이 특징인 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치
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제15항에 기재된 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치; 및 프리리포머 연계형 메탄 개질 장치에서 제공되는 수소 농축 가스를 연료로 사용하는 연료전지를 구비한 전기에너지 발생 장치
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