[수소] 천연가스 개질 종류

일반적으로 천연가스를 수소화시키기 위해서는
탈황공정 -> 개질 공정 -> 수성가스 전이 공정 -> CO제거 공정이 필요한데,
오늘은 개질에 대해 알아보록 합시다! 

천연가스 개질(Reforming) 이란?

- 열 or 촉매 반응을 통해 탄화수소(CxHy)의 구조를 재구성

 

천연가스 개질의 종류

1. 수증기 개질반응

   - 가장 고농도의 수소를 제조(건조상태에서 약 76% 수준의 고농도 수소를 생산)
   - 안정적이므로, 대중화된 개질 방법임
   - 흡열반응으로 예열시간이 오래걸려 동적 운전에는 부적합 

   CH4 + H2O -> CO + 3H2 

               (흡열반응)

 

2. 부분 산화 반응 :  완전산화가 아닌, 부분적으로 O2를 덜 공급해서 반응시키는 방법 (불완전연소 느낌)

   - 약한 발열반응 (화학평형 제어가 어려움)
   - 가장 낮은 수소 농도, 건조상태에서 약 35% 농도 수소 생산

   CH4 + 1/2 O2  -> CO + 2H2

                   (발열반응)

3. 자열 개질 반응 : 부분산화 반응과 수증기 개질반응을 한 반응기 내에 동시에 공존시키는 반응형태

    - 두 반응의 비율 조정 및 운전을 Control 하기 어려움
    - 건조상태에서 약 55% 이하 농도의 수소를 생산 (수증기개질반응과 부분산화반응의 중간 정도 수준)
      CH4 + H2O -> CO + 3H2  
      CH4 + 1/2 O2  -> CO + 2H2

4. CO2 개질 반응 : 이산화탄소와 메탄을 반응시켜 수소를 얻는 방법

     - 수증기 개질보다 강한 흡열 반응
     - 촉매에 탄소 침적의 발생 빈도가 높아서 내구성이 좀 떨어진다.
     - 수증기 개질 반응보다 수소 대비 일산화탄소 비율이 높다.

       CH4+CO2 -> 2CO+2H2