천연가스 수증기 개질반응에 대해서

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천연가스 수증기 개질반응에 대해서
1) 수증기 개질 반응 및 수성가스 전환 반응에 대한 자료 조사
■ 수증기 개질법
천연가스 스팀 개질은 수소생산방법 중 가장 염가의 방법으로 여겨지고 있으며, 세계 총 수소생산의 거의 절반을 이 방법으로 하고 있다. 스팀을 700∼1,100°C로, 메탄과 혼합하여 촉매 반응기에서 압력을 3∼25bar로 반응하며 생산성을 증가시키기 위해서 계속 새로운 방법을 개발하고 있다. 연간 수소생산 100,000톤 규모의 큰 스팀 개질기 하나로 약 100만 대의 연료전지 자동차에 연료를 공급할 수 있다. 작은 규모의 수소 생산을 위한 스팀 개질기에는 재래식 소형 개질기와 연료전지를 위해서 특별히 제작한 개질기 두 가지 종류가 있다. 후자의 것은 재래의 개질기보다 낮은 온도와 압력에서 작동하면서도 더욱 콤팩트하다. 천연가스의 수증기 개질법은 매우 일반적으로 사용하는 방법이다. 많은 반응들은 시스템 상에서 존재하는 산소에 기인한 반응을 수반하지만 전체적인 화학적 변환은 일반적으로 다음과 같다.

CH4 + H2O = CO + 3H2

CH4 + 2H2O = CO2+ 4H2

이러한 반응은 높은 흡열반응이다. 따라서 스팀 개질에서는 높은 온도에서 촉매를 첨가하여 반응을 촉진시킨다. 이 반응에서 보는 바와 같이 수소는 메탄과 물 모두에서 분리되어 생산되기 때문에 높은 수소생산 수율이 가능하다. 현재는 다양한 수소/탄소 비를 갖는 원료를 처리할 수 있는 수증기개질공정이 전 세계적으로 약 400 여기가 보급되어 있다. 수증기개질공정의 단위반응공정은 기본적으로 전처리공정인 수소화탈황 및 흡수공정, 수증기 개질공정, 수성
가스 전이공정 그리고 가스제거공정으로 구성되어 있다.

■ 수증기 개질
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