JP2009195839A - Fluid reforming apparatus and fluid reforming method using the same - Google Patents

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隆太 山口
Hiroyuki Kaneko
洋之 金子
Kenzo Oshihara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid reforming apparatus capable of avoiding or suppressing various problems such as erosion, fluid constituent precipitation, and catalyst sintering by controlling a pressure and/or a temperature in a flow path to suppress fluid boiling and/or a phenomena analogous to boiling, and a fluid reforming method using the same. <P>SOLUTION: The fluid reforming apparatus 1 has a catalyst 9 on the inner wall of a flow path 2a, a fluid heating means (a heater 10), a temperature measuring means (a thermocouple 5), a fluid pressure measuring means (a pressure sensor 3), a pressure control means (a pressure keeping valve 4), and an optionally flow adjusting means (a pump 7a, a pump 7b) wherein a temperature in a flow path 2a is controlled at that not higher than a saturation temperature or a pseudo-critical temperature of a fluid. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法に係り、詳細には流体の沸騰及び/又は沸騰類似現象を抑制することのできる流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法に関する。   The present invention relates to a fluid reforming apparatus and a fluid reforming method using the same, and more particularly, a fluid reforming apparatus capable of suppressing boiling of fluid and / or a boiling-like phenomenon and fluid reforming using the same. Regarding the method.

従来、反応容器に常温〜500℃程度の燃料を送入し、該反応容器内で燃料を局部的に加熱して改質している(例えば特許文献1参照)。
特開昭61−135974号公報
Conventionally, a fuel of normal temperature to about 500 ° C. is fed into a reaction vessel, and the fuel is locally reformed in the reaction vessel for reforming (for example, see Patent Document 1).
JP-A 61-135974

反応容器内に存在する燃料等の流体を外部から加熱する場合、反応容器の加熱部分に対応する内壁近傍の流体は、熱による分子運動が激しくなって沸騰する。
流体圧力が臨界圧以下の場合、流体の沸騰は液体から気相へと相変化を伴う。
流体は沸騰によって密度が大きく変化し、気泡となって急激に膨張する。膨張した気泡は、膨張による温度低下と、周辺流体への熱の逃げによる温度低下を生じさせる。これらの温度低下により、気泡は、気泡内の急激に上昇した圧力を保持できなくなり潰れる。
このような気泡の成長及び収縮によって、周囲の流体は急激な圧力変動を受ける。この圧力変動によって、流体に接触している内壁はダメージを受け、内壁がエロージョン(侵食)を受ける場合がある。
When a fluid such as fuel existing in the reaction vessel is heated from the outside, the fluid in the vicinity of the inner wall corresponding to the heated portion of the reaction vessel boils due to intense molecular motion due to heat.
When the fluid pressure is below the critical pressure, boiling of the fluid is accompanied by a phase change from liquid to gas phase.
The density of the fluid changes greatly due to boiling and rapidly expands as bubbles. The expanded bubbles cause a temperature decrease due to expansion and a temperature decrease due to heat escape to the surrounding fluid. Due to these temperature drops, the bubbles can no longer hold the suddenly increased pressure in the bubbles and are crushed.
Due to the growth and contraction of the bubbles, the surrounding fluid is subjected to a rapid pressure fluctuation. Due to this pressure fluctuation, the inner wall in contact with the fluid may be damaged and the inner wall may be subject to erosion.

また、沸騰によって流体の一部が気泡となり密度が低下するため、流体の熱伝導率が急激に低下し、流路の内壁近傍には、ホットスポットと呼ばれる非常に高温になる領域が存在する。このホットスポットにより、例えば流体が炭化水素やアルコール等の場合は、炭素を析出することがある。つまり、沸騰によって流体の成分の一部が析出する場合があり、成分析出が大量になると、流路を詰まらせる等の問題を引き起こす場合がある。   Moreover, since a part of the fluid becomes bubbles and decreases in density due to boiling, the thermal conductivity of the fluid rapidly decreases, and there is a very high temperature region called a hot spot near the inner wall of the flow path. For example, when the fluid is a hydrocarbon or an alcohol, carbon may be precipitated by the hot spot. That is, some of the components of the fluid may precipitate due to boiling, and if the component precipitation becomes large, problems such as clogging the flow path may occur.

また、流体の沸騰によってホットスポットが生じると、流路近傍に配置された触媒のシンタリングが助長される場合がある。
このように、沸騰現象は流体改質装置にとって好ましくない問題を引き起こす場合がある。
In addition, when a hot spot is generated by boiling of the fluid, sintering of the catalyst disposed in the vicinity of the flow path may be promoted.
Thus, the boiling phenomenon can cause undesirable problems for the fluid reformer.

一方、流体圧力が臨界圧以上の場合は、流体を高温に加熱しても、流体が超臨界状態となっているため、液相から気相への相変化を伴うような沸騰現象は起きない。
しかし、超臨界状態の流体には、ある温度を境に流体の密度が急激に低下する、擬臨界温度と呼ばれる温度が存在し、沸騰現象と類似の圧力変動を起こすと考えられている。
擬臨界温度は、臨界圧力以下の流体の飽和温度(沸点)に相当する温度である。なお、厳密に言えば、擬臨界温度とは、ある圧力で流体の定圧比熱が極大値となる温度を言う。
流体を臨界圧以上に加圧及び/又は加熱していくと、この擬臨界温度を境に急激に密度が低下し、沸騰に類似した急激な圧力変動を引き起こす。この臨界圧以上の沸騰類似現象も、臨界圧以下で生じる沸騰と同様に、エロージョン(侵食)や、触媒のシンタリング等の流体改質装置に好ましくない問題を引き起こす場合がある。
On the other hand, when the fluid pressure is higher than the critical pressure, even if the fluid is heated to a high temperature, the fluid is in a supercritical state, and therefore a boiling phenomenon that involves a phase change from the liquid phase to the gas phase does not occur. .
However, a fluid in a supercritical state has a temperature called a pseudocritical temperature at which the density of the fluid suddenly decreases at a certain temperature, and is considered to cause a pressure fluctuation similar to a boiling phenomenon.
The pseudocritical temperature is a temperature corresponding to the saturation temperature (boiling point) of the fluid below the critical pressure. Strictly speaking, the pseudocritical temperature refers to a temperature at which the constant pressure specific heat of the fluid reaches a maximum value at a certain pressure.
When the fluid is pressurized and / or heated above the critical pressure, the density rapidly decreases at this pseudo-critical temperature, causing a rapid pressure fluctuation similar to boiling. This boiling-like phenomenon above the critical pressure may cause undesirable problems in the fluid reforming apparatus such as erosion and catalyst sintering, as is the case with boiling occurring below the critical pressure.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力及び温度等を制御して、流体の沸騰及び/又は沸騰類似現象を抑制し、エロージョン、流体成分の析出、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制できる流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to control the pressure and temperature and the like to suppress the boiling of fluid and / or the boiling-like phenomenon, An object of the present invention is to provide a fluid reforming apparatus capable of avoiding or suppressing various problems such as erosion, precipitation of fluid components, and sintering of a catalyst, and a fluid reforming method using the fluid reforming apparatus.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、目標値の圧力下において、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界圧温度以下に制御することによって、沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have made boiling by controlling the temperature in the flow path below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical pressure temperature under the target pressure. Alternatively, the present inventors have found that the boiling-like phenomenon can be suppressed and have completed the present invention.

即ち、本発明の流体改質装置は、流路の内壁に触媒を有すると共に、流路内の流体及び/又は触媒の温度を目標値となるように加熱する流体加熱手段と、流路内の温度を計測する温度計測手段と、流路内を流通する流体の圧力を計測する流体圧力計測手段と、流路内の圧力を目標値となるように制御する圧力制御手段とを有し、目標値の圧力下において、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御するものである。   That is, the fluid reforming apparatus of the present invention has a catalyst on the inner wall of the flow path, a fluid heating means for heating the fluid and / or catalyst temperature in the flow path to a target value, A temperature measuring means for measuring the temperature, a fluid pressure measuring means for measuring the pressure of the fluid flowing in the flow path, and a pressure control means for controlling the pressure in the flow path to be a target value. Under the pressure of the value, the temperature in the flow path is controlled below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature.

また、本発明の流体改質方法は、内壁に触媒を備えた流路と、流体加熱手段と、温度計測手段と、流体圧力計測手段と、圧力制御手段と、必要に応じて流量調整手段とを有する流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、流路内の圧力が目標値になるように制御する工程と、流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。   Further, the fluid reforming method of the present invention includes a flow path having a catalyst on the inner wall, fluid heating means, temperature measuring means, fluid pressure measuring means, pressure control means, and flow rate adjusting means as required. When the fluid is reformed using the fluid reforming apparatus, the step of controlling the pressure in the flow path to be a target value, and the temperature in the flow path are controlled to the saturation temperature or the pseudocritical temperature or less. Perform the process.

本発明の流体改質装置又は流体改質方法によれば、流路内の温度を、流路内を流通する流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、これらの現象が起こることによって生じていた流路を構成する壁面のエロージョン(侵食)、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。   According to the fluid reforming apparatus or the fluid reforming method of the present invention, the temperature of the flow path is controlled to be equal to or lower than the saturation temperature or the pseudocritical temperature of the fluid flowing through the flow path, thereby boiling or boiling the fluid. Similar phenomena can be suppressed, and problems such as erosion (erosion) of the walls that make up the flow path, clogging of the flow path due to deposition of fluid components, catalyst sintering, etc., caused by these phenomena. It can be avoided or suppressed.

また、流路内の圧力変動が所定値を超える場合には、純物質ではない複数種類の混合物である流体を用いることにより、流体の飽和温度や擬臨界温度が変動した場合であっても、圧力の目標値又は温度の目標値を再設定し、これらの目標値となるように流路内の圧力又は温度を制御することで、沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、エロージョン(侵食)、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。   In addition, when the pressure fluctuation in the flow path exceeds a predetermined value, even if the fluid saturation temperature or pseudocritical temperature fluctuates by using a fluid that is a mixture of a plurality of types that are not pure substances, By resetting the target value of pressure or the target value of temperature, and controlling the pressure or temperature in the flow path so that these target values are obtained, boiling or boiling-like phenomena can be suppressed, and erosion (erosion) ), Various problems such as clogging of the flow path due to deposition of fluid components and sintering of the catalyst can be avoided or suppressed.

以下、本発明の流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法を図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, a fluid reforming apparatus of the present invention and a fluid reforming method using the same will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の一例を示し、反応容器の一部破断図を含む概略構成図である。
図1に示すように、本例の流体改質装置1は、流路を備えた反応容器2と、反応容器2の上流側に、流体圧力計測手段である圧力センサ3と、反応容器2の下流側に、圧力制御手段である保圧弁4と、反応容器2の最下流の位置に、温度計測手段である熱電対5を有している。
FIG. 1 shows an example of a preferred embodiment of a fluid reforming apparatus of the present invention, and is a schematic configuration diagram including a partially broken view of a reaction vessel.
As shown in FIG. 1, the fluid reforming apparatus 1 of this example includes a reaction vessel 2 having a flow path, a pressure sensor 3 that is a fluid pressure measuring means, and a reaction vessel 2 on the upstream side of the reaction vessel 2. On the downstream side, a pressure holding valve 4 that is a pressure control means and a thermocouple 5 that is a temperature measurement means are provided at the most downstream position of the reaction vessel 2.

更に、本例の流体改質装置1は、流体を貯留するタンク6a,6bと、このタンク6a,6bと圧力センサ3の間に、流体を反応容器2に送入するための流量調整手段であるポンプ7a,7bを有している。
本例においては、2つのタンク6a,6bと、2つのポンプ7a,7bを備えた例を示したが、流体改質装置1には、反応容器2に送入する流体の種類に応じて、単数又は複数のタンク及びポンプを設ければよい。
例えば、2つのタンクのうち一方のタンク6aには、改質対象となるガソリン等の燃料を貯留し、他方のタンク6bには、反応物である水等を貯留しておくことができる。
Furthermore, the fluid reforming apparatus 1 of this example is a tank 6a, 6b for storing fluid, and a flow rate adjusting means for feeding the fluid into the reaction vessel 2 between the tank 6a, 6b and the pressure sensor 3. Some pumps 7a and 7b are provided.
In this example, an example in which the two tanks 6a and 6b and the two pumps 7a and 7b are provided has been shown, but the fluid reformer 1 has the following depending on the type of fluid to be fed into the reaction vessel 2, A single tank or a plurality of tanks and pumps may be provided.
For example, one of the two tanks 6a can store fuel such as gasoline to be reformed, and the other tank 6b can store water as a reactant.

図2は、図1に示す流体改質装置1の反応容器2の一部断面図である。
図2に示すように、反応容器2は、反応容器2を構成する反応容器構造材8の内周側(内壁)に触媒9を有し、反応容器構造材8の外周側に、流体加熱手段であるヒータ10を有し、反応容器2の最外周側に断熱材11を設けている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the reaction vessel 2 of the fluid reforming apparatus 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the reaction vessel 2 has a catalyst 9 on the inner peripheral side (inner wall) of the reaction vessel structural material 8 constituting the reaction vessel 2, and fluid heating means on the outer peripheral side of the reaction vessel structural material 8. And a heat insulating material 11 is provided on the outermost peripheral side of the reaction vessel 2.

反応容器構成材8は、流体及び反応物の臨界圧以上の圧力に耐え得るものを使用することができ、具体的には2〜100MPaに耐えるもの、例えばインコネル、ハステロイ、チタン合金等を使用できる。 As the reaction vessel component 8, a material capable of withstanding a pressure higher than the critical pressure of the fluid and the reactant can be used. Specifically, a material capable of withstanding 2 to 100 MPa, such as Inconel, Hastelloy, titanium alloy, or the like can be used. .

触媒9は、流体の改質に適するものであれば特に限定されない。
触媒としては、流体がガソリン、軽油等の炭化水素燃料である場合は、例えば白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、金、銀等の貴金属を、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等の金属酸化物又は複合酸化物に担持したものや、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン等の金属酸化物等から成るものを使用することができる。
The catalyst 9 is not particularly limited as long as it is suitable for fluid reforming.
As the catalyst, when the fluid is a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, for example, a noble metal such as platinum, rhodium, iridium, palladium, gold, silver or the like, a metal oxide such as alumina, titania, zirconia, or ceria, or a composite A material supported on an oxide or a metal oxide such as vanadium oxide, molybdenum oxide, or tungsten oxide can be used.

流体加熱手段であるヒータ10は、ヒータ10に投入する電力量等を制御することによって、ヒータ10から発生する熱量を制御して、反応容器2の流路2a内の流体及び/又は触媒9を目標温度となるように加熱する。
流体加熱手段としては、目標温度まで流体及び/又は触媒を加熱することができるものであればヒータに限定されず、具体的には200〜600℃まで加熱できる手段、例えば熱交換器等を用いてもよい。
The heater 10 serving as a fluid heating means controls the amount of heat generated from the heater 10 by controlling the amount of power input to the heater 10, etc., so that the fluid and / or the catalyst 9 in the flow path 2 a of the reaction vessel 2 can be controlled. Heat to target temperature.
The fluid heating means is not limited to a heater as long as it can heat the fluid and / or the catalyst to the target temperature, and specifically, means capable of heating up to 200 to 600 ° C., for example, a heat exchanger or the like is used. May be.

図3は、図1に示す流体改質装置1の反応容器2の他の例を示す一部断面図である。
図3に示すように、流体加熱手段(ヒータ10)は、反応容器構造材8の内周側に配置してもよい。この場合は、ヒータ10の更に内周側に触媒9を配置する。
触媒9に近接してヒータ10を配置することによって、ヒータ10から発生した熱をより効率的に触媒9及び流体に伝えて、改質反応を促進することができる。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing another example of the reaction vessel 2 of the fluid reforming apparatus 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the fluid heating means (heater 10) may be disposed on the inner peripheral side of the reaction vessel structural material 8. In this case, the catalyst 9 is disposed further on the inner peripheral side of the heater 10.
By disposing the heater 10 in the vicinity of the catalyst 9, the heat generated from the heater 10 can be more efficiently transmitted to the catalyst 9 and the fluid, and the reforming reaction can be promoted.

温度計測手段である熱電対5は、流路2aの最下流側の温度を測定が可能となるように配置することが好ましい。
流体は流路2a内で加熱され、下流に行くに従って温度が上昇する。沸騰又は沸騰類似現象は、流体の最も高温部分で起こり易いので、沸騰又は沸騰類似現象を抑制するためには、流体が最も高温となる部分の温度、即ち、最下流の温度を検知することが望ましい。
The thermocouple 5 as temperature measuring means is preferably arranged so that the temperature on the most downstream side of the flow path 2a can be measured.
The fluid is heated in the flow path 2a, and the temperature rises as it goes downstream. Since boiling or boiling-like phenomenon is likely to occur in the hottest part of the fluid, in order to suppress boiling or boiling-like phenomenon, it is necessary to detect the temperature of the part where the fluid is hottest, that is, the most downstream temperature. desirable.

また、熱電対5は、少なくともヒータ10の温度の測定が可能となるように配置することが好ましい。
ヒータ10の温度を測定することによって、ヒータ10から発生する熱量を計測し、これにより流路2a内の温度を計測することができる。
より正確な温度検知による精密な温度制御を可能とするためには、流路2a内の流体及び/又は触媒8の温度を検知できるように温度計測手段を設置することが望ましい。流路2a内の温度を測定することが可能な温度計測手段としては、高温及び高圧に耐え得る、例えばシース熱電等が挙げられる。
The thermocouple 5 is preferably arranged so that at least the temperature of the heater 10 can be measured.
By measuring the temperature of the heater 10, the amount of heat generated from the heater 10 can be measured, and thereby the temperature in the flow path 2a can be measured.
In order to enable precise temperature control by more accurate temperature detection, it is desirable to install temperature measuring means so that the temperature of the fluid in the flow path 2a and / or the catalyst 8 can be detected. Examples of temperature measuring means capable of measuring the temperature in the flow path 2a include a sheath thermoelectric that can withstand high temperatures and high pressures.

流体圧力測定手段である圧力センサ3は精密部品であるため、高温に曝されると破壊するおそれがあり、また、温度ドリフト等を起こして圧力を正確に計測できない場合がある。そのため、流路で加熱された高温の流体に触れずに、流体の圧力を計測することができるように、圧力センサ3を流路2の上流側に配置することが好ましい。
また、圧力センサ3と反応容器2との間に必要以上の流路抵抗が存在する場合は、流路2a内の流体の圧力を正確に計測することが困難である。そのため、圧力センサ3と反応容器2の流路2aとの間は、なるべく直径の大きい流路で連結されていることが好ましく、流路抵抗を上昇させる原因となるフィルタ等の設置も可能な限り避けることが望ましい。
流体圧力測定手段は、反応容器2の流路2a内の流体圧力を測定できるものであれば、圧力センサに限定されない。
Since the pressure sensor 3 which is a fluid pressure measuring means is a precision component, there is a risk of destruction when exposed to high temperatures, and there may be a case where pressure cannot be measured accurately due to temperature drift or the like. Therefore, it is preferable to arrange the pressure sensor 3 on the upstream side of the flow path 2 so that the pressure of the fluid can be measured without touching the high-temperature fluid heated in the flow path.
In addition, when there is a flow path resistance more than necessary between the pressure sensor 3 and the reaction vessel 2, it is difficult to accurately measure the pressure of the fluid in the flow path 2a. Therefore, the pressure sensor 3 and the flow path 2a of the reaction vessel 2 are preferably connected by a flow path having a diameter as large as possible, and a filter or the like that causes an increase in flow path resistance can be installed as much as possible. It is desirable to avoid it.
The fluid pressure measuring means is not limited to a pressure sensor as long as it can measure the fluid pressure in the flow path 2a of the reaction vessel 2.

圧力制御手段である保圧弁4は、反応容器2の下流側に設置することが好ましい。
保圧弁4は、弁を絞ることによって反応容器2の流路2a内の圧力を上昇させ、弁を開くことによって流路2a内の圧力を下降させる。
圧力制御手段は、流路内の圧力を目標値とすることができるものであれば、保圧弁等に限定されない。圧力制御手段は、具体的には2〜100MPaまで加圧できる手段であればよい。
It is preferable to install the pressure holding valve 4 as pressure control means on the downstream side of the reaction vessel 2.
The pressure holding valve 4 increases the pressure in the flow path 2a of the reaction vessel 2 by restricting the valve, and decreases the pressure in the flow path 2a by opening the valve.
The pressure control means is not limited to a pressure holding valve or the like as long as the pressure in the flow path can be a target value. Specifically, the pressure control means may be any means that can pressurize up to 2 to 100 MPa.

保圧弁4は精密部品であるため、流路2a内の温度や圧力が高い場合は、使用が困難な場合がある。この場合は、保圧弁4の代わりに、反応容器2内の流路2aよりも直径が小さいノズルやオリフィス等を反応容器2の下流側の流路に設けてもよい。
ノズルやオリフィスを流路に設けた場合は、ポンプ7a,7bによって、反応容器2に送入する流量を調整し、流路2a内の圧力を制御することが可能である。例えば流量を増やせば流路2a内の圧力を上昇させることができ、逆に、流体の流量を減らせば流路2a内の圧力を下降させることができる。
Since the pressure retaining valve 4 is a precision component, it may be difficult to use when the temperature or pressure in the flow path 2a is high. In this case, instead of the pressure-holding valve 4, a nozzle or an orifice having a smaller diameter than the flow path 2 a in the reaction container 2 may be provided in the flow path on the downstream side of the reaction container 2.
When a nozzle or an orifice is provided in the flow path, it is possible to control the pressure in the flow path 2a by adjusting the flow rate sent to the reaction vessel 2 by the pumps 7a and 7b. For example, if the flow rate is increased, the pressure in the flow path 2a can be increased. Conversely, if the fluid flow rate is decreased, the pressure in the flow path 2a can be decreased.

本例の流体改質装置1において、タンク6a,6b内に貯留されている流体は、ポンプ7a,7bにより触媒9を有する反応容器2の流路2a内に移送される。
反応容器2内は、圧力制御手段(保圧弁4)や流量調整手段(ポンプ7a,7b)により、流体圧力が目標値となるように制御される。
目標値の圧力下において、流路2a内の温度は、流体加熱手段(ヒータ10)により、流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となるように制御されて、流体の沸騰又は沸騰類似現象が抑制され、流体が改質される。改質された流体は、反応容器の下流側に接続された内燃機関等に供給される。
In the fluid reforming apparatus 1 of this example, the fluid stored in the tanks 6a and 6b is transferred into the flow path 2a of the reaction vessel 2 having the catalyst 9 by the pumps 7a and 7b.
The inside of the reaction vessel 2 is controlled by the pressure control means (pressure keeping valve 4) and the flow rate adjusting means (pumps 7a and 7b) so that the fluid pressure becomes a target value.
Under the pressure of the target value, the temperature in the flow path 2a is controlled by the fluid heating means (heater 10) so as to be equal to or lower than the saturation temperature of the fluid or equal to or lower than the pseudocritical temperature. It is suppressed and the fluid is reformed. The reformed fluid is supplied to an internal combustion engine or the like connected to the downstream side of the reaction vessel.

本例の流体改質装置1は、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制又は回避することができるので、これらの現象によって生じていたエロージョン(侵食)、流体成分の析出、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。これらの諸問題を回避又は抑制することができるので、要求される性能を保持しつつ、流体を改質する領域を小さくすることが可能となり、流体改質装置を小型化することが可能である。   Since the fluid reforming apparatus 1 of the present example can suppress or avoid the boiling or boiling-like phenomenon of fluid, erosion (erosion) caused by these phenomena, precipitation of fluid components, sintering of the catalyst, etc. Various problems can be avoided or suppressed. Since these various problems can be avoided or suppressed, it is possible to reduce the area where the fluid is reformed while maintaining the required performance, and it is possible to reduce the size of the fluid reforming apparatus. .

図4及び5は、本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す概略構成図である。なお、図4及び5において、図1に示す流体改質装置1と同様の部材には、同一の符号を付した。
図4に示すように、流体加熱手段は、流路2aの外周囲を断熱材11で覆った反応容器2の外部(例えば反応容器2の下方)に外部熱源12を設置してもよい。
4 and 5 are schematic configuration diagrams showing another example of the preferred embodiment of the fluid reforming apparatus of the present invention. 4 and 5, the same members as those of the fluid reforming apparatus 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the fluid heating unit may install an external heat source 12 outside the reaction vessel 2 (for example, below the reaction vessel 2) in which the outer periphery of the flow path 2 a is covered with a heat insulating material 11.

図5は、図4に示す流体改質装置1の反応容器の一部断面図である。
外部熱源(流体加熱手段)12を反応容器2の外部に設置した場合は、少なくともこの外部熱源12の温度が計測できるように、熱電対5を設置することが好ましい。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the reaction vessel of the fluid reforming apparatus 1 shown in FIG.
When the external heat source (fluid heating means) 12 is installed outside the reaction vessel 2, it is preferable to install the thermocouple 5 so that at least the temperature of the external heat source 12 can be measured.

次に、本発明の流体改質方法を説明する。
本発明の流体改質方法は、例えば図1に示す流体改質装置を用いて流体を改質するに当たり、流路2a内の圧力が目標値になるように制御する工程と、流路2a内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
Next, the fluid reforming method of the present invention will be described.
In the fluid reforming method of the present invention, for example, when reforming a fluid using the fluid reformer shown in FIG. The step of controlling the temperature of the fluid to a temperature below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature is performed.

流路2a内の圧力を制御する工程においては、圧力制御手段(保圧弁4)又は流量調整手段(ポンプ7a,7b)のいずれか一方又は両方を用いて、流路2a内の圧力が目標値となるように制御する。   In the step of controlling the pressure in the flow path 2a, the pressure in the flow path 2a is set to the target value by using either one or both of the pressure control means (holding valve 4) and the flow rate adjusting means (pumps 7a and 7b). Control to be

また、流路2a内の温度を制御する工程は、流体加熱手段(ヒータ10)、圧力制御手段(保圧弁4)又は流量調整手段(ポンプ7a,7b)、及びこれらの任意の手段を組み合わせることによって、流路2a内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することが好ましい。   The step of controlling the temperature in the flow path 2a is a combination of fluid heating means (heater 10), pressure control means (holding valve 4) or flow rate adjustment means (pumps 7a, 7b), and any of these means. Therefore, it is preferable to control the temperature in the flow path 2a below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature.

具体的には、流体加熱手段(ヒータ10)により、流路2a内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することができる。
圧力制御手段(保圧弁4)又は流量調整手段(ポンプ7a,7b)により、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する方法として、次の方法が挙げられる。
Specifically, the fluid heating means (heater 10) can control the temperature in the flow path 2a below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature.
As a method of controlling the temperature in the flow path below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature by the pressure control means (holding valve 4) or the flow rate adjustment means (pumps 7a and 7b), the following method is exemplified.

まず、任意流体の飽和温度又は擬臨界温度について説明する。図6は、任意の流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線を示すグラフである。
図6に示すように、流体は、各圧力によって飽和温度又は擬臨界温度が異なる。
目標値となる圧力を変更した場合は、圧力と共に飽和温度又は擬臨界温度も変動する。
例えば圧力の目標値を上昇する方向に設定すれば、これに伴い流体の飽和温度又は擬臨界温度は上昇するので、温度が変動しない場合であっても、流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下にすることができる。
具体的には、流路内の圧力を、圧力制御手段(保圧弁4)及び流量調整手段(ポンプ7a,7b)の一方又は両方によって、流路2a内の圧力が目標値となるように制御する。
圧力の目標値を変更することによって、温度を制御することなく、間接的に流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下にすることができる。
First, the saturation temperature or pseudocritical temperature of an arbitrary fluid will be described. FIG. 6 is a graph showing the saturation temperature curve or pseudocritical temperature curve of any fluid.
As shown in FIG. 6, the saturation temperature or pseudocritical temperature of the fluid varies depending on each pressure.
When the pressure that is the target value is changed, the saturation temperature or the pseudocritical temperature also fluctuates with the pressure.
For example, if the target value of pressure is set to increase, the saturation temperature or pseudocritical temperature of the fluid increases with this, so even if the temperature does not fluctuate, the temperature in the flow path is set below the saturation temperature or It can be made below the pseudocritical temperature.
Specifically, the pressure in the flow path 2a is controlled so that the pressure in the flow path 2a becomes a target value by one or both of the pressure control means (holding valve 4) and the flow rate adjustment means (pumps 7a and 7b). To do.
By changing the target value of the pressure, the temperature in the flow path can be indirectly set to the saturation temperature or the pseudocritical temperature or less without controlling the temperature.

本発明の流体改質方法によれば、流路内の圧力が臨界圧以下の場合は、流路内の温度を流体の飽和温度以下に制御し、流路内の圧力が臨界圧を超える場合は、流路内の温度を流体の擬臨界温度以下に制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、エロージョン(侵食)、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。   According to the fluid reforming method of the present invention, when the pressure in the flow path is equal to or lower than the critical pressure, the temperature in the flow path is controlled to be equal to or lower than the saturation temperature of the fluid, and the pressure in the flow path exceeds the critical pressure. Can control the boiling or similar phenomenon of boiling of the fluid by controlling the temperature in the channel below the pseudo-critical temperature of the fluid, erosion, clogging of the channel due to deposition of fluid components, catalyst Various problems such as sintering can be avoided or suppressed.

本発明の流体改質方法は、例えば図1に示す流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、温度を制御する工程の後に、必要に応じて流路内の圧力変動を測定する工程を行い、流路内の圧力変動が所定値を超えている場合は、圧力の目標値を再設定し、この目標値に圧力を制御する工程、又は、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。   In the fluid reforming method of the present invention, for example, when the fluid is reformed using the fluid reforming apparatus shown in FIG. If the pressure fluctuation in the flow path exceeds the predetermined value, reset the target pressure value and control the pressure to this target value, or reset the fluid saturation temperature or pseudocritical temperature. The step of setting and controlling the temperature in the flow path below the saturation temperature or the pseudocritical temperature of the reset fluid is performed.

流路2a内の圧力変動の値とは、前回の装置作動時の圧力(P1)と現在の装置作動時の圧力(P0)との差を、現在の装置作動時間(Δt)で除した値((P1−P0)/Δt)をいう。
圧力変動が所定値を超えている場合は、流体が純物質ではなく、複数種類の混合物であることによって、飽和温度又は擬臨界温度が変動していることが考えられる。
The value of the pressure fluctuation in the flow path 2a is a value obtained by dividing the difference between the pressure (P1) at the previous operation of the apparatus and the pressure (P0) at the current operation of the apparatus by the current apparatus operation time (Δt). ((P1-P0) / Δt).
When the pressure fluctuation exceeds a predetermined value, it is considered that the saturation temperature or the pseudocritical temperature fluctuates because the fluid is not a pure substance but a mixture of a plurality of types.

圧力変動が所定値を超えている場合は、圧力の目標値を再設定し、この目標値に圧力を制御する工程、又は、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
図7に示すように、流体が混合物である場合は、混合流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が、純物質の流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線と比較して、勾配が急になる場合(混合物1)又は勾配が緩やかになる場合(混合物2)がある。
流体が混合物であるために飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が変動した場合に、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下にするためには、具体的には、圧力の目標値を上昇させる、又は、目標温度(飽和温度又は擬臨界温度)を下降させることが考えられる。
When the pressure fluctuation exceeds a predetermined value, reset the target value of the pressure and control the pressure to this target value, or reset the saturation temperature or pseudocritical temperature of the fluid, A step of controlling the temperature below the saturation temperature or the pseudocritical temperature of the reset fluid is performed.
As shown in FIG. 7, when the fluid is a mixture, the saturation temperature curve or pseudocritical temperature curve of the mixed fluid has a sharper slope than the saturation temperature curve or pseudocritical temperature curve of the pure substance fluid. (Mixture 1) or the gradient becomes mild (Mixture 2).
In order to bring the temperature in the flow path below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature when the saturation temperature curve or the pseudocritical temperature curve fluctuates because the fluid is a mixture, specifically, the pressure It is conceivable to increase the target value or decrease the target temperature (saturation temperature or pseudocritical temperature).

図8に、流体が混合物であるために、純物質流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線と比較して、急勾配となった混合物質の任意流体(混合物1)の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線を示す。
流路内の温度が一定である場合に、圧力の目標値を上昇方向に再設定した場合は、再設定した目標値の圧力下における飽和温度又は擬臨界温度も上昇するので、流路内の温度は、混合物流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となる(図8のA点参照)。
具体的には、圧力制御手段(保圧弁4)により弁を閉める、又は、流量調整手段(ポンプ7a,7b)により流量を増大させるの一方又は両方の処理を行うことによって、流路2a内の圧力を再設定した目標値となるように制御することができる。
FIG. 8 shows that since the fluid is a mixture, the saturation temperature curve or pseudocriticality of the arbitrary fluid (mixture 1) of the mixed material that has become steep compared to the saturation temperature curve or pseudocritical temperature curve of the pure material fluid. A temperature curve is shown.
If the target value of pressure is reset in the increasing direction when the temperature in the flow path is constant, the saturation temperature or pseudocritical temperature under the pressure of the reset target value also increases. The temperature is equal to or lower than the saturation temperature or pseudocritical temperature of the mixture fluid (see point A in FIG. 8).
Specifically, by closing the valve by the pressure control means (holding pressure valve 4) or increasing the flow rate by the flow rate adjusting means (pumps 7a and 7b), one or both of the processes are performed. It is possible to control the pressure so that the target value is reset.

流路内の圧力が一定である場合に、飽和温度又は擬臨界温度を下降方向に再設定し、流路内の温度を再設定した飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御すれば、混合物流体であるために、飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が変動した場合であっても、混合物流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる(図8のA点参照)。 If the pressure in the flow path is constant, reset the saturation temperature or pseudocritical temperature in the downward direction, and control the temperature in the flow path below the reset saturation temperature or pseudocritical temperature. Therefore, even when the saturation temperature curve or the pseudocritical temperature curve fluctuates, the boiling or boiling-like phenomenon of the mixture fluid can be suppressed (see point A in FIG. 8).

本発明によれば、特に内燃機関等の燃料として使用される流体を好適に改質することができる。燃料として使用される流体としては、例えばガソリン、軽油、液化天然ガス、液化石油ガス又はバイオ燃料、及びこれらを任意に組み合わせたものが挙げられる。
例えば、上記各燃料を単独で改質できる他、メタノール入りのガソリン、ガスとガソリンのハイブリッド燃料等の流体を改質できる。
According to the present invention, a fluid used as a fuel for an internal combustion engine or the like can be particularly suitably reformed. Examples of the fluid used as the fuel include gasoline, light oil, liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, biofuel, and any combination thereof.
For example, in addition to reforming the above fuels alone, fluids such as gasoline containing methanol, a hybrid fuel of gas and gasoline, and the like can be reformed.

本発明の流体改質方法は、流路内に、更に反応物を添加して流体を改質することが好ましい。これにより、改質反応をより促進することができる。
反応物としては、例えば、炭化水素類、アルコール類、水、酸素、過酸化水素、二酸化炭素又は窒素酸化物、及びこれらを任意に組み合わせたものが挙げられる。
In the fluid reforming method of the present invention, it is preferable to further reform the fluid by adding a reactant to the flow path. Thereby, the reforming reaction can be further promoted.
Examples of the reactant include hydrocarbons, alcohols, water, oxygen, hydrogen peroxide, carbon dioxide, nitrogen oxides, and any combination thereof.

次に、流体改質装置の制御フローの一例を図面を用いて説明する。図9は、制御フローの一例を示すフローチャートである。
まず、STARTからSTEP1(以下、「S1」のように略記する。)に進み、S1では、流体改質装置1の停止信号の有無を確認する。S1で停止信号を確認できた場合(Yes;Y)は、S2に進む。S1で停止信号を確認できない場合(No;N)は、S3に進む。
Next, an example of the control flow of the fluid reforming apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a control flow.
First, the process proceeds from START to STEP 1 (hereinafter abbreviated as “S1”). In S1, the presence or absence of a stop signal of the fluid reforming apparatus 1 is confirmed. If the stop signal can be confirmed in S1 (Yes; Y), the process proceeds to S2. If the stop signal cannot be confirmed in S1 (No; N), the process proceeds to S3.

S2では、装置を停止する処理を行う(END)。装置を停止する処理とは、例えばポンプ7a,7b(流量調整手段)の作動を停止する、ヒータ10(流体加熱手段)の加熱を停止する、保圧弁4(圧力制御手段)を締める等の装置を安全に停止するための処理である。   In S2, a process for stopping the apparatus is performed (END). The process for stopping the apparatus is, for example, an apparatus for stopping the operation of the pumps 7a and 7b (flow rate adjusting means), stopping the heating of the heater 10 (fluid heating means), or tightening the pressure holding valve 4 (pressure control means). Is a process for safely stopping.

S3では、前回の装置作動時に測定した流路内の温度(T0)及び圧力(P0)を、それぞれT1,P1として記憶し、現在作動している装置の流路内の温度及び圧力を計測し、この結果をそれぞれT0,P0と、更新して記憶し、S4と進む。 In S3, the temperature (T0) and pressure (P0) in the flow path measured during the previous operation of the apparatus are stored as T1 and P1, respectively, and the temperature and pressure in the flow path of the currently operating apparatus are measured. The results are updated and stored as T0 and P0, respectively, and the process proceeds to S4.

S4では、S3で記憶された圧力(P0)が目標値と一致するか否かを判断する。P0が目標値と異なる場合(No)は、S5に進む。P0が目標値と一致する場合(Yes)は、S9に進む。 In S4, it is determined whether or not the pressure (P0) stored in S3 matches the target value. When P0 is different from the target value (No), the process proceeds to S5. If P0 matches the target value (Yes), the process proceeds to S9.

S5では、流体改質装置1が故障しているか否かを判断し、装置が故障していると判断した場合(Yes)は、S2に戻り、装置を停止する処理を行う。S5で、装置が故障していないと判断した場合(No)は、S6に進む。   In S5, it is determined whether or not the fluid reforming apparatus 1 has failed. If it is determined that the apparatus has failed (Yes), the process returns to S2 to stop the apparatus. If it is determined in S5 that the device has not failed (No), the process proceeds to S6.

S6では、測定された流路内の圧力(P0)と目標値との比較を行う。圧力(P0)が目標値よりも低い場合(Yes)は、S7に進み、圧力(P0)が目標値よりも高い場合(No)は、S8に進む。   In S6, the measured pressure (P0) in the flow path is compared with the target value. When the pressure (P0) is lower than the target value (Yes), the process proceeds to S7, and when the pressure (P0) is higher than the target value (No), the process proceeds to S8.

S7では、流路内の圧力を上昇させる処理を行う。流路内の圧力を上昇させる処理とは、例えば保圧弁4(圧力制御手段)を閉める、ポンプ7a,7b(流量調整手段)により流量を大きくする等の処理である。   In S7, a process for increasing the pressure in the flow path is performed. The process of increasing the pressure in the flow path is, for example, a process of closing the pressure-holding valve 4 (pressure control means) or increasing the flow rate using the pumps 7a and 7b (flow rate adjusting means).

S8では、流路内の圧力を下降させる処理を行う。流路内の圧力を下降させる処理とは、例えば保圧弁4(圧力制御手段)を開く、ポンプ7a,7b(流量調整手段)の流量を小さくする等の処理である。
S7及びS8の処理以降は、S1に戻り、更にS3,S4へと進み、S4で流路内の圧力が目標値と一致するまで、このフローを繰り返す。
In S8, a process for lowering the pressure in the flow path is performed. The process of lowering the pressure in the flow path is, for example, a process of opening the pressure-holding valve 4 (pressure control means) or reducing the flow rate of the pumps 7a and 7b (flow rate adjusting means).
After the processes of S7 and S8, the process returns to S1, and further proceeds to S3 and S4. This flow is repeated until the pressure in the flow path matches the target value in S4.

S9では、流路内の温度(T0)と制限温度(Tlimit)を比較する。
制限温度(Tlimit)とは、温度の目標値であり、具体的には流体の飽和温度又は擬臨界温度である。
図6に示すように、各圧力ごとに、異なる飽和温度又は擬臨界温度が存在する。流路2a内の圧力は、目標値となるように設定してあるので、この目標値(圧力値)における飽和温度又は擬臨界温度を制限温度(Tlimt)を設定すればよい。なお、図6中、Tcは臨界温度であり、Pcは臨界圧力である。
S9で、流路内の温度(T0)が制限温度(Tlimit)よりも低い場合は、S10に進む。流路内の温度(T0)が制限温度(Tlimit)よりも高い場合は、S14に進む。
In S9, the temperature (T0) in the flow path is compared with the limit temperature (Tlimit).
The limit temperature (Tlimit) is a target value of the temperature, specifically, the saturation temperature or pseudocritical temperature of the fluid.
As shown in FIG. 6, there is a different saturation or pseudocritical temperature for each pressure. Since the pressure in the flow path 2a is set to be a target value, the saturation temperature or the pseudocritical temperature at the target value (pressure value) may be set as the limit temperature (Tlimit). In FIG. 6, Tc is a critical temperature and Pc is a critical pressure.
If the temperature (T0) in the flow path is lower than the limit temperature (Tlimit) in S9, the process proceeds to S10. When the temperature (T0) in the flow path is higher than the limit temperature (Tlimit), the process proceeds to S14.

S10では、制限温度(Tlimit)の範囲にある温度(Tlimit−ΔT)と流路内の温度(T0)とを比較する。T0がTlimit−ΔTよりも低い場合(T0<Tlimit−ΔT)は、S11に進み、S11で流路内の温度(T0)が(Tlimt−ΔT)の温度となるまで加熱し、その後、S12に進む。
S10で、T0がTlimit−ΔTと同じ温度かそれよりも高い場合(T0≧Tlimit−ΔT)は、S11に進むことなく、S12に進む。
In S10, the temperature (Tlimit−ΔT) in the range of the limit temperature (Tlimit) is compared with the temperature (T0) in the flow path. When T0 is lower than Tlimit-ΔT (T0 <Tlimit-ΔT), the process proceeds to S11, where the temperature (T0) in the flow path reaches the temperature of (Tlimit-ΔT) in S11, and then the process proceeds to S12. move on.
In S10, if T0 is equal to or higher than Tlimit-ΔT (T0 ≧ Tlimit-ΔT), the process proceeds to S12 without proceeding to S11.

S12では、流路内の圧力変動を測定する。
圧力変動の値とは、前回の装置作動時に測定した流路内の圧力(P1)と、現装置作動時に測定した流路内の圧力(P0)との差(P1−P0)を、現装置作動時にP1を記憶した瞬間の時間から現装置作動時にP0を測定して記憶した瞬間までの時間(Δt)で除した値((P1−P0)/Δt)を言う。
圧力変動の値((P1−P0)/Δt)が所定値以下の場合はS1に戻り、この条件で流体の改質を行う。
一方、圧力変動の値((P1−P0)/Δt)が所定値を超える場合は、流体が純物質ではない複数種類の混合物であり、純物質の場合とは制限温度が変わっていることが考えられる。そのため、S13に進み、飽和温度又は擬臨界温度である制限温度(Tlimit)の値を複数種類の混合物に適合する範囲に変更し、S14に進む。
In S12, the pressure fluctuation in the flow path is measured.
The value of the pressure fluctuation is the difference (P1-P0) between the pressure (P1) in the flow path measured at the previous operation of the apparatus and the pressure (P0) in the flow path measured at the time of the current apparatus operation. A value ((P1−P0) / Δt) obtained by dividing the time from the moment when P1 is stored during operation by the time (Δt) until the moment when P0 is measured and stored during operation of the current device.
When the pressure fluctuation value ((P1−P0) / Δt) is equal to or smaller than the predetermined value, the process returns to S1, and the fluid is reformed under this condition.
On the other hand, when the pressure fluctuation value ((P1−P0) / Δt) exceeds a predetermined value, the fluid is a mixture of a plurality of types that are not pure substances, and the limit temperature is different from the case of pure substances. Conceivable. Therefore, it progresses to S13, changes the value of the limit temperature (Tlimit) which is saturation temperature or a pseudocritical temperature into the range suitable for a multiple types of mixture, and progresses to S14.

S14では、ヒータ10(流体加熱手段)により流路2a内の温度を調整して、新たに変更した制限温度(Tlimit)以下の温度に調整する。また、目標値となる圧力を変更し、圧力制御手段(保圧弁4)及び流量調整手段(ポンプ7a,7b)の一方又は両方によって、流路2a内の圧力を新たに変更した目標値となるように制御して、この圧力下における混合物流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となるように、流路2a内の温度を調整する。
S14で、流路内の温度を制限温度(Tlimit)以下にした後、S1に戻り、この条件で流体の改質を行う。
In S14, the temperature in the flow path 2a is adjusted by the heater 10 (fluid heating means) and adjusted to a temperature equal to or lower than the newly changed limit temperature (Tlimit). Moreover, the pressure used as a target value is changed, and it becomes the target value which changed the pressure in the flow path 2a newly by one or both of a pressure control means (pressure-holding valve 4) and a flow volume adjustment means (pumps 7a and 7b). In this way, the temperature in the flow path 2a is adjusted so as to be equal to or lower than the saturation temperature or pseudocritical temperature of the mixture fluid under this pressure.
In S14, the temperature in the flow path is made equal to or lower than the limit temperature (Tlimit), and then the process returns to S1 to reform the fluid under these conditions.

本例の制御フローにおいては、流路内の圧力が目標値となるように制御(S4)されているので、この目標値(流路内の圧力)における飽和温度又は擬臨界温度が存在する(図6参照)。
S9で、流路内の圧力を制限温度(Tlimit;飽和温度又は擬臨界温度)以下、より好ましくは制限温度(Tlimit)よりもΔT低い温度以下に流路内の温度を制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる。
In the control flow of this example, since the pressure in the flow path is controlled so as to become the target value (S4), there is a saturation temperature or a pseudocritical temperature at this target value (pressure in the flow path) ( (See FIG. 6).
In S9, by controlling the temperature in the flow path to a temperature below the limit temperature (Tlimit; saturation temperature or pseudocritical temperature), more preferably at a temperature lower than the limit temperature (Tlimit) by ΔT, Can be suppressed.

更に、本例の制御フローにおいては、S12で流路内の圧力変動を測定し、圧力変動が所定値を超える場合は、圧力の目標値を変更し、この目標値となるように流路内の圧力を制御する処理、又は、制限温度を変更する処理を行うことによって、流体が複数種類の混合物の場合であっても、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる。   Further, in the control flow of this example, the pressure fluctuation in the flow path is measured in S12. If the pressure fluctuation exceeds a predetermined value, the target value of the pressure is changed, and the flow path is adjusted so that this target value is reached. By performing the process of controlling the pressure or the process of changing the limit temperature, it is possible to suppress the boiling of the fluid or the boiling-like phenomenon even when the fluid is a mixture of a plurality of types.

本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の一例を示す一部破断図を含む概略構成図である。It is a schematic block diagram including a partially broken view showing an example of a preferred embodiment of a fluid reforming apparatus of the present invention. 図1に示す流体改質装置の反応容器の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the reaction container of the fluid reforming apparatus shown in FIG. 本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す、反応容器の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the reaction container which shows the other example of preferable embodiment of the fluid reforming apparatus of this invention. 本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other example of preferable embodiment of the fluid reforming apparatus of this invention. 図4に示す流体改質装置の反応容器の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the reaction container of the fluid reforming apparatus shown in FIG. 任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。It is a figure which shows the saturation temperature curve and pseudocritical temperature curve of arbitrary fluid. 純物質の任意流体と混合物の任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。It is a figure which shows the saturation temperature curve and pseudocritical temperature curve of the arbitrary fluid of a pure substance, and the arbitrary fluid of a mixture. 純物質の任意流体と混合物質の任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。It is a figure which shows the saturation temperature curve and pseudocritical temperature curve of the arbitrary fluid of a pure substance, and the arbitrary fluid of a mixed substance. 本発明の流体改質装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control flow of the fluid reforming apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 流体改質装置
2 反応容器
2a 流路
3 圧力センサ
4 保圧弁
5 熱電対
6a,6b タンク
7a,7b ポンプ
8 反応容器構成材
9 触媒
10 ヒータ
11 断熱材
12 外部熱源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid reformer 2 Reaction container 2a Flow path 3 Pressure sensor 4 Holding pressure valve 5 Thermocouple 6a, 6b Tank 7a, 7b Pump 8 Reaction container component 9 Catalyst 10 Heater 11 Heat insulating material 12 External heat source

Claims (11)

流路の内壁に触媒を有する流体改質装置であって、
上記流路内の流体及び/又は触媒の温度を目標値となるように加熱する流体加熱手段と、
上記流路内の温度を計測する温度計測手段と、
上記流路内を流通する流体の圧力を計測する流体圧力計測手段と、
上記流路内の圧力を目標値となるように制御する圧力制御手段とを有し、
目標値の圧力下において、上記流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することを特徴とする流体改質装置。
A fluid reforming apparatus having a catalyst on the inner wall of a flow path,
Fluid heating means for heating the fluid and / or catalyst temperature in the flow path to a target value;
Temperature measuring means for measuring the temperature in the flow path;
Fluid pressure measuring means for measuring the pressure of the fluid flowing in the flow path;
Pressure control means for controlling the pressure in the flow path to be a target value,
A fluid reforming apparatus characterized by controlling the temperature in the flow path below the saturation temperature of the fluid or below the pseudocritical temperature under a target pressure.
流量を調整する流量調整手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の流体改質装置。   The fluid reforming apparatus according to claim 1, further comprising a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate. 請求項1又は2に記載の流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、
流路内の圧力が目標値になるように制御する工程と、上記流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行うことを特徴とする流体改質方法。
In reforming a fluid using the fluid reforming apparatus according to claim 1 or 2,
A fluid reforming method comprising: controlling a pressure in a flow path to a target value; and controlling a temperature in the flow path to a saturation temperature or a pseudo-critical temperature or less.
上記温度を制御する工程において、上記流体加熱手段、上記圧力制御手段及び上記流量調整手段から成る群から選ばれる少なくとも1つの手段を用いることを特徴とする請求項3に記載の流体改質方法。 4. The fluid reforming method according to claim 3, wherein in the step of controlling the temperature, at least one means selected from the group consisting of the fluid heating means, the pressure control means, and the flow rate adjusting means is used. 上記温度を制御する工程の後に、上記流路内の圧力変動を測定する工程を行い、圧力変動が所定値を超える場合には、圧力の目標値を再設定し、該目標値に圧力を制御する工程を行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の流体改質方法。   After the step of controlling the temperature, a step of measuring the pressure fluctuation in the flow path is performed. If the pressure fluctuation exceeds a predetermined value, the target value of the pressure is reset and the pressure is controlled to the target value. The fluid reforming method according to claim 3 or 4, wherein the step of performing is performed. 上記温度を制御する工程の後に、上記流路内の圧力変動を測定する工程を行い、圧力変動が所定値を超える場合には、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の流体改質方法。   After the step of controlling the temperature, a step of measuring the pressure fluctuation in the flow path is performed. If the pressure fluctuation exceeds a predetermined value, the saturation temperature or pseudocritical temperature of the fluid is reset, 5. The fluid reforming method according to claim 3, wherein a step of controlling the temperature of the fluid to a saturation temperature or a pseudo-critical temperature or less of the reset fluid is performed. 再設定した目標値に流路内の圧力を制御する工程において、上記圧力制御手段及び/又は上記流量調整手段を用いることを特徴とする請求項5に記載の流体改質方法。   6. The fluid reforming method according to claim 5, wherein the pressure control means and / or the flow rate adjusting means is used in the step of controlling the pressure in the flow path to the reset target value. 再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に流路内の温度を制御する工程において、上記流体加熱手段、上記圧力制御手段及び上記流量調整手段から成る群から選ばれる少なくとも1つの手段を用いることを特徴とする請求項6に記載の流体改質方法。   In the step of controlling the temperature in the flow path below the saturation temperature or the pseudocritical temperature of the reset fluid, at least one means selected from the group consisting of the fluid heating means, the pressure control means, and the flow rate adjustment means is provided. The fluid reforming method according to claim 6, wherein the fluid reforming method is used. 上記流路内に、更に反応物を添加して流体を改質することを特徴とする請求項3〜8のいずれか1つの項に記載の流体改質方法。   The fluid reforming method according to any one of claims 3 to 8, wherein a reactant is further added to the flow path to reform the fluid. 上記流体が、ガソリン、軽油、液化天然ガス、液化石油ガス及びバイオ燃料から成る群より選ばれた少なくとも1種のものであることを特徴とする請求項3〜8のいずれか1つの項に記載の流体改質方法。   9. The fluid according to any one of claims 3 to 8, wherein the fluid is at least one selected from the group consisting of gasoline, light oil, liquefied natural gas, liquefied petroleum gas and biofuel. Fluid reforming method. 上記反応物が、炭化水素類、アルコール類、水、酸素、過酸化水素、二酸化炭素及び窒素酸化物から成る群より選ばれた少なくとも1種のものであることを特徴とする請求項9又は10に記載の流体改質方法。   11. The reaction product according to claim 9, wherein the reactant is at least one selected from the group consisting of hydrocarbons, alcohols, water, oxygen, hydrogen peroxide, carbon dioxide, and nitrogen oxides. The fluid reforming method according to 1.
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JP2014108374A (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Tohzai Chemical Industry Co Ltd Continuous subcritical water treatment apparatus

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