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Korean Chemical Engineering Research, Vol.50, No.5, 802-807, October, 2012
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1 Nm3/h급 연료 변환시스템에서 메탄의 자열 개질반응
Autothermal Reforming Reaction at Fuel Process Systems of 1Nm3/h
구정분, 신장식, 양정민1, 이종대1, †
  • (주)알티아이엔지니어링 기술연구소, 306-220 대전 대덕구 문평동 81-1 공단테크노컴 202호
  • 1충북대학교 화학공학과/산업과학기술연구소, 361-763 충북 청주시 흥덕구 개신동 12
Jeong Boon Koo, Jang Sik Sin, Jeong Min Yang1, and Jong Dae Lee1, †
  • R&D Center, RTI Engineering Co., Ltd., 81-1 Moonpoung-dong, Daedeok-gu, Deajeon 306-220, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Chungbuk National University, 12 Gaesin-dong, Heungdeok-gu, Cheongju, Chungbuk 361-763, Korea
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초록
본 연구에서는 메탄으로부터 합성가스를 만드는 자열 개질(Autothermal reforming)반응 특성을 Ni (15 wt%)-Ru (1wt%)/Al2O3-MgO 금속모노리스 촉매체와 전기 발열식 촉매를 사용하여 조사하였다. 자체 가동 형 반응기는 자열 개질반응기에 700 ℃ 반응물을 공급하는데 걸리는 start-up 시간이 2분 이내였다. 반응물의 O2/CH4와 H2O/CH4 비가 메탄의 전환율과 반응기의 온도 분포에 미치는 영향은 매우 크다. 반응기의 온도는 H2O/CH4 비가 감소할수록 흡열반응에서 발열반응으로 전환되어 증가한다. 또한 H2O/CH4 비가 증가함에 따라 수성가스화 전이반응에 의하여 생성물 중에 CO2양이 증가한다. GHSV=10,000 h^(-1), 반응물 조성(H2O/CH4=0.6과 O2/CH4=0.5)의 자열 개질반응에서, 97%의 메탄의 전환율을 얻었으며, 반응기의 온도는 600 ℃로 유지되었다. 이 반응조건에서 170 cc 금속모노리스 촉매체를 충진한 반응기에서 자열개질 반응으로 생성된 최대 합성가스의 유량은 0.94 Nm3/h 이었다.
The autothermal reforming of methane to syngas has been carried out in a reactor charged with both a Ni(15 wt%)-Ru (1 wt%)/Al2O3-MgO metallic monolith catalyst and an electrically-heated convertor (EHC). The standalone type reactor has a start-up time of less than 2 min with the reactant gas of 700 ℃ fed to the autothermal reactor. The O2/CH4 and H2O/CH4 ratio governed the methane conversion and temperature profile of reactor. The reactor temperature increased as the reaction shifted from endothermic to exothermic reaction with decreasing H2O/CH4 ratio. Also the amount of CO2 in the products increases with increasing H2O/CH4 ratio due to water gas shift reaction. The 97% of CH4 conversion was obtained and the reactor temperature was maintained 600 ℃ at the condition of GHSV=10,000 h^(-1) and feed ratio (H2O/CH4=0.6 and O2/CH4=0.5). In this condition, the maximum flow rate of the syngas generated from the reactor charged with 170 cc of the metallic monolith catalyst is 0.94 Nm3/h.
Keywords:Autothermal Reforming;EHC;Metallic Monolith Catalyst;Methane;Hydrogen
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