JP2007246372A - CO shift catalyst system, reformed gas generation system, and CO shift catalyst regeneration method - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の運転を停止することを必要とせずに、COシフト反応器が含有するCOシフト触媒の触媒活性を回復させ得るCOシフト触媒システム、これを備えた改質ガス生成システム、及びCOシフト触媒の再生方法を提供すること。
【解決手段】ガス流路に配設されて用いられ、COシフト触媒を含有するCOシフト反応器と、COシフト反応器に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、酸化剤供給手段の起動基準を有する起動基準判断手段と、酸化剤供給手段の停止基準を有する停止基準判断手段と、を備えたCOシフト触媒システム。COシフト触媒システムは、起動基準判断手段が該起動基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段を起動し、運転すると共に、停止基準判断手段が該停止基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段を停止する。
【選択図】なしA CO shift catalyst system capable of recovering the catalytic activity of a CO shift catalyst contained in a CO shift reactor without having to stop the operation of the apparatus, a reformed gas generation system including the CO shift catalyst system, and a CO To provide a method for regenerating a shift catalyst.
A CO shift reactor containing a CO shift catalyst, used in a gas flow path, an oxidant supply means for supplying an oxidant to the CO shift reactor, and an oxidant supply means A CO shift catalyst system comprising start-up criterion determining means having a start reference and stop criterion determining means having a stop reference for an oxidant supply means. The CO shift catalyst system activates and operates the oxidant supply unit when the activation criterion determination unit determines that the activation criterion is satisfied, and when the stop criterion determination unit determines that the activation criterion is satisfied, Stop the oxidant supply means.
[Selection figure] None
Description
本発明は、COシフト触媒システム、改質ガス生成システム及びCOシフト触媒の再生方法に係り、更に詳細には、所定の条件において、備えるCOシフト反応器に対して酸化剤を供給するCOシフト触媒システム、これを備えた改質ガス生成システム、及びCOシフト触媒の再生方法に関する。 The present invention relates to a CO shift catalyst system, a reformed gas generation system, and a CO shift catalyst regeneration method, and more specifically, a CO shift catalyst that supplies an oxidant to a CO shift reactor provided under predetermined conditions. The present invention relates to a system, a reformed gas generation system including the system, and a CO shift catalyst regeneration method.
従来、COシフト触媒を備える装置において、COシフト触媒の触媒活性を回復させる方法として、COシフト触媒を200〜700℃の温度にした後、COシフト触媒を酸化雰囲気にするか又は酸化雰囲気でCOシフト触媒を200〜700℃の温度にする方法が提案されている(特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法を実施する装置においては、COシフト触媒の触媒活性を回復させる際に、装置の運転を停止する必要があった。
However, in the apparatus for carrying out the method described in
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、装置の運転を停止することを必要とせずに、COシフト反応器が含有するCOシフト触媒の触媒活性を回復させ得るCOシフト触媒システム、これを備えた改質ガス生成システム、及びCOシフト触媒の再生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 eliminate the CO shift contained in the CO shift reactor without requiring the operation of the apparatus to be stopped. An object of the present invention is to provide a CO shift catalyst system capable of recovering the catalytic activity of the catalyst, a reformed gas generation system including the CO shift catalyst system, and a method for regenerating the CO shift catalyst.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねたところ、所定の条件において、備えるCOシフト反応器に対して酸化剤を供給することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has intensively studied to achieve the above object. As a result, the present inventor has found that the above object can be achieved by supplying an oxidant to a CO shift reactor provided under predetermined conditions. It came to complete.
即ち、本発明のCOシフト触媒システムは、ガス流路に配設されて用いられ、COシフト触媒を含有するCOシフト反応器と、該COシフト反応器に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、該酸化剤供給手段の起動基準を有する起動基準判断手段と、該酸化剤供給手段の停止基準を有する停止基準判断手段と、を備え、該起動基準判断手段が該起動基準を満たすと判断したときに、該酸化剤供給手段を起動し、運転すると共に、該停止基準判断手段が該停止基準を満たすと判断したときに、該酸化剤供給手段を停止する、ことを特徴とする。 That is, the CO shift catalyst system of the present invention is used by being disposed in a gas flow path, and includes a CO shift reactor containing a CO shift catalyst, and an oxidant supply for supplying an oxidant to the CO shift reactor. Means, a starting reference determining means having a starting reference for the oxidizing agent supplying means, and a stopping reference determining means having a stopping reference for the oxidizing agent supplying means, and the starting reference determining means satisfies the starting reference When the determination is made, the oxidant supply unit is activated and operated, and when the stop criterion determination unit determines that the stop criterion is satisfied, the oxidant supply unit is stopped.
また、本発明のCOシフト触媒システムの第1の好適形態は、酸化剤供給手段が、COシフト反応器に対して酸化剤をパルス供給する酸化剤パルス供給手段であることを特徴とする。 A first preferred embodiment of the CO shift catalyst system of the present invention is characterized in that the oxidant supply means is an oxidant pulse supply means for supplying an oxidant in pulses to the CO shift reactor.
更に、本発明のCOシフト触媒システムの第2の好適形態は、酸化剤供給手段の一旦停止基準を有する一旦停止基準判断手段と、酸化剤供給手段の一旦停止解除基準を有する一旦停止解除基準判断手段とを更に備え、該一旦停止基準判断手段が該一旦停止基準を満たすと判断したときに、該酸化剤供給手段を一旦停止し、その酸化剤供給量を低減すると共に、該一旦停止解除基準判断手段が該一旦停止解除基準を満たすと判断したときに、該酸化剤供給手段をその酸化剤供給量を低減したまま再起動する、ことを特徴とする。 Furthermore, the second preferred embodiment of the CO shift catalyst system of the present invention is a temporary stop criterion determining means having a temporary stop criterion for the oxidant supplying means, and a temporary stop cancellation criterion determination having a temporary stop cancellation criterion for the oxidant supplying means. Means for temporarily stopping the oxidant supply means when the stop criterion determination means determines that the temporary stop criterion is satisfied, and reducing the oxidant supply amount, and the temporary stop release criterion. When the determination means determines that the stop cancellation criterion is satisfied, the oxidant supply means is restarted with the oxidant supply amount reduced.
また、本発明のCOシフト触媒システムの第3の好適形態は、酸化剤供給手段の運転中止基準を有する運転中止基準判断手段を更に備え、該運転中止基準判断手段が該運転中止基準を満たすと判断したときに、該酸化剤供給手段の運転を中止する、ことを特徴とする。 The third preferred embodiment of the CO shift catalyst system of the present invention further includes an operation stop criterion determining unit having an operation stop criterion for the oxidant supply unit, and the operation stop criterion determining unit satisfies the operation stop criterion. When judged, the operation of the oxidant supply means is stopped.
更に、本発明の改質ガス生成システムは、上記本発明のCOシフト触媒システムを備えたことを特徴とする。 Furthermore, the reformed gas generation system of the present invention includes the above-described CO shift catalyst system of the present invention.
一方、本発明のCOシフト触媒の再生方法は、COシフト触媒の再生処理が必要なときに、当該COシフト触媒を使用しながら再生処理をするに当たり、当該COシフト触媒に対して酸化剤を供給することを特徴とする。 On the other hand, according to the CO shift catalyst regeneration method of the present invention, when the regeneration process of the CO shift catalyst is necessary, the oxidant is supplied to the CO shift catalyst when performing the regeneration process using the CO shift catalyst. It is characterized by doing.
本発明によれば、所定の条件において、備えるCOシフト反応器に対して酸化剤を供給することなどとしたため、装置の運転を停止することを必要とせずに、COシフト反応器が含有するCOシフト触媒の触媒活性を回復させ得るCOシフト触媒システム、これを備えた改質ガス生成システム、及びCOシフト触媒の再生方法を提供することができる。 According to the present invention, since the oxidizing agent is supplied to the CO shift reactor provided under predetermined conditions, the CO shift reactor contains CO without requiring the operation of the apparatus to be stopped. A CO shift catalyst system that can recover the catalytic activity of the shift catalyst, a reformed gas generation system including the CO shift catalyst system, and a CO shift catalyst regeneration method can be provided.
以下、本発明のCOシフト触媒システムについて詳細に説明する。本明細書及び特許請求の範囲において濃度及び含有量などについての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明のCOシフト触媒システムは、ガス流路に配設されて用いられ、COシフト触媒を含有するCOシフト反応器と、そのCOシフト反応器に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、その酸化剤供給手段の起動基準を有する起動基準判断手段と、その酸化剤供給手段の停止基準を有する停止基準判断手段と、を備えたものである。
そして、かかるCOシフト触媒システムは、備える起動基準判断手段が起動基準を満たすと判断したときに、備える酸化剤供給手段を起動し、運転すると共に、備える停止基準判断手段が停止基準を満たすと判断したときに、備える酸化剤供給手段を停止する。
このような構成とすることにより、装置の運転を停止すること、即ちCOシフト触媒の使用を停止することを必要とせずに、COシフト反応器が含有するCOシフト触媒の触媒活性を回復(再生)させ得るものとなる。
なお、本発明においては、装置の運転を停止して酸化剤を供給することも可能であり、このようなCOシフト触媒システムも本発明の範囲に含まれる。
Hereinafter, the CO shift catalyst system of the present invention will be described in detail. In the present specification and claims, “%” for concentration, content and the like represents mass percentage unless otherwise specified.
As described above, the CO shift catalyst system of the present invention is used by being disposed in a gas flow path, and an oxidation that supplies a CO shift reactor containing a CO shift catalyst and an oxidant to the CO shift reactor. An oxidant supply means, a start reference determination means having a start reference for the oxidant supply means, and a stop reference determination means having a stop reference for the oxidant supply means.
And when this CO shift catalyst system judges that the starting reference | standard judgment means to satisfy | fill a starting reference | standard, it determines that the oxidant supply means to equip | provides and operates, and the stop reference | standard judging means to equip with a stop | fastening reference | standard When this happens, the oxidant supply means provided is stopped.
By adopting such a configuration, the catalytic activity of the CO shift catalyst contained in the CO shift reactor can be recovered (regenerated) without the need to stop the operation of the apparatus, that is, stop using the CO shift catalyst. ).
In the present invention, the operation of the apparatus can be stopped and the oxidant can be supplied, and such a CO shift catalyst system is also included in the scope of the present invention.
ここで、図1は本発明のCOシフト触媒システムにおけるCOシフト触媒及び従来のCOシフト触媒のCOシフト性能の経時変化の一例を示すグラフ図である。
同図に示すように、従来のCOシフト触媒においては、COシフト性能が時間の経過とともに低下する(図中(1))。一方、本発明のCOシフト触媒システムにおけるCOシフト触媒においては、COシフト性能が時間の経過とともに低下する傾向は有するものの、矢印Aで示すように酸化剤を供給することによって、COシフト触媒の触媒活性を回復(再生)させることができる(図中(2))。
なお、図中(3)は、COシフト触媒の初期COシフト性能を示す。
Here, FIG. 1 is a graph showing an example of the change over time of the CO shift performance of the CO shift catalyst and the conventional CO shift catalyst in the CO shift catalyst system of the present invention.
As shown in the figure, in the conventional CO shift catalyst, the CO shift performance decreases with time ((1) in the figure). On the other hand, in the CO shift catalyst in the CO shift catalyst system of the present invention, although the CO shift performance has a tendency to decrease with the passage of time, the catalyst of the CO shift catalyst can be obtained by supplying an oxidizing agent as shown by an arrow A. The activity can be recovered (regenerated) ((2) in the figure).
In the figure, (3) shows the initial CO shift performance of the CO shift catalyst.
また、本発明においては、酸化剤供給手段をCOシフト反応器に対して酸化剤をパルス供給する酸化剤パルス供給手段とすることができる。
このような酸化剤をパルス供給することができる酸化剤パルス供給手段を用いることによって、少量の酸化剤供給が可能になるだけでなく、停止基準判断手段が停止基準を満たすと判断して触媒再生処理を終了するに当たり、精度良くこれを実行することができる。
なお、「酸化剤パルス供給」とは、例えば全体流量にして0.01〜10体積%増分される程度の体積流量である酸化剤を、0.001〜60秒間供給することを示しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、連続供給又は不連続供給のいずれであってもよい。更に、このような酸化剤パルス供給手段としては、例えば酸化剤を噴出し得る弁機構を備えたものを挙げることができる。
In the present invention, the oxidant supply means can be oxidant pulse supply means for supplying an oxidant pulse to the CO shift reactor.
By using the oxidant pulse supply means that can supply such an oxidizer in a pulsed manner, not only a small amount of oxidant can be supplied, but also the catalyst regeneration can be determined by determining that the stop criterion determination means satisfies the stop criterion. At the end of the process, this can be executed with high accuracy.
“Oxidizing agent pulse supply” indicates that, for example, an oxidizing agent having a volume flow rate of about 0.01 to 10% by volume is supplied for 0.001 to 60 seconds. However, the present invention is not necessarily limited to this. Moreover, either continuous supply or discontinuous supply may be sufficient. Furthermore, as such an oxidant pulse supply means, for example, one provided with a valve mechanism capable of ejecting an oxidant can be mentioned.
更に、本発明においては、供給する酸化剤として、COシフト触媒の触媒活性を回復(再生)させ得るものであれば、特に限定されるものではないが、酸素や過酸化水素又はこれらの少なくとも1種を含む混合ガスなど(例えば空気。)を挙げることができる。
詳しくは後述するが、COシフト触媒に含まれるセリウム(Ce)サイトの炭酸塩を酸化除去してCOシフト触媒の触媒活性を回復(再生)するに当たり、酸素又は熱分解により酸素を生成する過酸化水素を用いることが特に望ましい。
Furthermore, in the present invention, the oxidant to be supplied is not particularly limited as long as it can recover (regenerate) the catalytic activity of the CO shift catalyst. However, oxygen, hydrogen peroxide, or at least one of these can be used. A mixed gas containing seeds (for example, air) can be used.
As will be described in detail later, in recovering (regenerating) the catalytic activity of the CO shift catalyst by oxidizing and removing the cerium (Ce) site carbonate contained in the CO shift catalyst, oxygen or peroxidation that generates oxygen by thermal decomposition. It is particularly desirable to use hydrogen.
ここで、本発明のCOシフト触媒システムにおいてCOシフト触媒の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)をフロー図を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明のCOシフト触媒システムにおいてCOシフト触媒の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例を示すフロー図である。
Here, in the CO shift catalyst system of the present invention, the procedure for recovering the catalytic activity of the CO shift catalyst (CO shift catalyst regeneration method) will be described in detail with reference to a flow chart.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a procedure (a method for regenerating the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the CO shift catalyst in the CO shift catalyst system of the present invention.
同図に示すように、本例のCOシフト触媒システムは、そのCOシフト触媒システムの運転時に、Step1(以下、「S1」と略記する。)において、起動基準判断手段が、有する起動基準を満たすと判断したときに、S2に進む。
S2において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段を起動して、触媒再生処理を開始する。
S3において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段を運転して、COシフト反応器が含有するCOシフト触媒の触媒活性を回復させる、即ち触媒再生処理を実行する。
S4において、COシフト触媒システムは、停止基準判断手段が、有する停止基準を満たすと判断したときに、S5に進む。
S5において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段を停止して、触媒再生処理を終了する。
As shown in the figure, the CO shift catalyst system of this example satisfies the start criteria that the start criteria judgment means has at Step 1 (hereinafter abbreviated as “S1”) during operation of the CO shift catalyst system. When it is determined, the process proceeds to S2.
In S2, the CO shift catalyst system starts the oxidant supply means and starts the catalyst regeneration process.
In S3, the CO shift catalyst system operates the oxidant supply means to recover the catalytic activity of the CO shift catalyst contained in the CO shift reactor, that is, performs a catalyst regeneration process.
In S4, the CO shift catalyst system proceeds to S5 when the stop criterion determining means determines that the stop criterion is satisfied.
In S5, the CO shift catalyst system stops the oxidant supply means and ends the catalyst regeneration process.
また、S1において、COシフト触媒システムは、起動基準判断手段が、有する起動基準を満たさないと判断したときは、触媒再生処理を行わない。
更に、S4において、COシフト触媒システムは、停止基準判断手段が、有する停止基準を満たさないと判断したときは、S3に進む。
In S1, the CO shift catalyst system does not perform the catalyst regeneration process when it is determined that the activation criterion determination means does not satisfy the activation criterion.
Furthermore, in S4, when the CO shift catalyst system determines that the stop criterion determination means does not satisfy the stop criterion, the process proceeds to S3.
また、本発明において、起動基準判断手段の一例として、COシフト反応器へのガス流量を検出するガス流量検出器と、COシフト反応器のガス入口側CO濃度を検出する入口側CO検出器と、COシフト反応器のガス出口側CO濃度を検出する出口側CO検出器と、CO検出器型起動基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような起動基準判断手段が起動基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、ガス流量検出器、入口側CO検出器及び出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納するCO検出器型起動基準データとを比較して、CO検出器型起動基準データを満たすと判断する。
このような起動基準判断手段を用いることによって、COシフト反応器へ流入するガスの流量やCO濃度の変動に対してより機敏に応答し得るものとなる。
なお、このようなガス流量検出器としては、例えば従来公知のガスフローメータなどを用いることができ、CO検出器としては、例えば従来公知のCOセンサーなどを用いることができ、各種データを格納した演算処理装置としては、従来公知のマイクロコンピュータや演算部を備えた電子制御装置などを用いることができる。
Further, in the present invention, as an example of the activation reference determination means, a gas flow rate detector that detects a gas flow rate to the CO shift reactor, and an inlet side CO detector that detects the CO concentration on the gas inlet side of the CO shift reactor; And an outlet side CO detector that detects the CO concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor, and an arithmetic processing unit that stores the CO detector type activation reference data.
In order to determine that the activation criterion determination means satisfies the activation criterion, the arithmetic processing unit performs arithmetic processing on data input from the gas flow rate detector, the inlet side CO detector, and the outlet side CO detector. The calculation data obtained in this way is compared with the CO detector type activation reference data stored in the arithmetic processing unit itself, and it is determined that the CO detector type activation reference data is satisfied.
By using such start-up criterion determination means, it becomes possible to respond more quickly to fluctuations in the flow rate of gas flowing into the CO shift reactor and CO concentration.
As such a gas flow rate detector, for example, a conventionally known gas flow meter can be used, and as the CO detector, for example, a conventionally known CO sensor can be used, and various data are stored. As the arithmetic processing unit, a conventionally known microcomputer, an electronic control unit equipped with an arithmetic unit, or the like can be used.
このとき、本発明において、上述した算出データと、CO検出器型起動基準データとの組み合わせの一例としては、演算処理装置がガス流量検出器、入口側CO検出器及び出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られる累積CO処理量と、予め設定されるCOシフト反応器の累積CO処理量との組み合わせを挙げることができる。
ここで、「予め設定されるCOシフト反応器の累積CO処理量」とは、具体的には、予めCOシフト反応器の累積CO処理量とCOシフト性能との関係を実験等で求め得られるものである。そして、COシフト反応器において要求される性能に応じてCOシフト性能を決定し、これからCO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量を決定しておけばよい。
なお、COシフト反応器において要求される性能が高い場合には、CO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量を少なくすることによって、COシフト触媒の触媒活性の低下を抑制することも可能である。
At this time, in the present invention, as an example of a combination of the above-described calculation data and CO detector type activation reference data, the arithmetic processing unit inputs from the gas flow rate detector, the inlet side CO detector, and the outlet side CO detector. A combination of a cumulative CO processing amount obtained by arithmetic processing of the data to be processed and a preset cumulative CO processing amount of the CO shift reactor can be mentioned.
Here, the “cumulative CO processing amount of the CO shift reactor set in advance” is specifically obtained in advance through experiments or the like to obtain a relationship between the cumulative CO processing amount of the CO shift reactor and the CO shift performance. Is. Then, the CO shift performance is determined according to the performance required in the CO shift reactor, and the accumulated CO processing amount that becomes the CO detector type activation reference data is determined from this.
In addition, when the performance required in the CO shift reactor is high, it is also possible to suppress a decrease in the catalytic activity of the CO shift catalyst by reducing the cumulative CO processing amount that becomes the CO detector type activation reference data. It is.
ここで、上述した累積CO処理量の算出方法について図面を用いて詳細に説明する。
図3は、COシフト反応器の累積CO処理量の概念的な算出方法を示す説明図である。図3中の実線で示す折れ線グラフは、時間(t)と時間CO処理量[F×(COin−COout)]の関係の一例を示すものである。ここで、FはCOシフト反応器へ流入するのガス流量、COinはCOシフト反応器の入口側CO濃度、COoutはCOシフト反応器の出口側CO濃度を示す。
そして、時刻[T0]において、触媒再生処理を終了し、累積CO処理量をリセットしたと仮定すると、時刻[T0]から時刻[T1]までの累積CO処理量は、時刻[T0]から時刻[T1]までの時間CO処理量[F×(COin−COout)]の積分値であり、図中においてドット模様にハッチングを付して示された面積に相当する。
Here, the calculation method of the cumulative CO processing amount described above will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conceptual calculation method of the cumulative CO throughput of the CO shift reactor. The line graph shown by the solid line in FIG. 3 shows an example of the relationship between time (t) and time CO processing amount [F × (CO in −CO out )]. Here, F is the gas flow rate flowing into the CO shift reactor, CO in is the CO concentration on the inlet side of the CO shift reactor, and CO out is the CO concentration on the outlet side of the CO shift reactor.
Then, at time [T 0], to exit the catalyst regeneration process, assuming that resets the accumulated CO throughput, the cumulative CO throughput from time [T 0] to time [T 1], the time [T 0 ] Is the integral value of the time CO processing amount [F × (CO in −CO out )] from time [T 1 ], and corresponds to the area indicated by hatching the dot pattern in the figure.
更に、本発明において、起動基準判断手段の他の一例として、時間計測器と、時間計測器型起動基準データを格納する演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような起動基準判断手段が起動基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、時間計測器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納する時間計測器型起動基準データとを比較して、時間計測型起動基準データを満たすと判断する。
このような起動基準判断手段を用いることによって、上述したガス流量検出器やCO検出器などを必要とせず、COシフト触媒システムの構成を簡略化することができ、低コスト化を図ることができるという利点がある。
また、このようなCOシフト触媒システムは、特にCOシフト反応器におけるCOシフト性能の低下が時間のみに関連する場合(例えば、流入するガス流量とCO濃度から規定されるCO量が一定である場合など。)に有効である。
なお、このような時間計測器としては、例えば従来公知の各種タイマーを用いることができ、このようなタイマーは演算処理装置に組み込まれていてもよい。
Furthermore, in the present invention, as another example of the activation reference determination means, there can be mentioned one provided with a time measuring device and an arithmetic processing device for storing time measuring device type activation reference data.
In determining that the activation criterion determination means satisfies the activation criterion, the arithmetic processing device includes calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the time measuring device, and the arithmetic processing device itself. The time measurement type activation reference data to be stored is compared, and it is determined that the time measurement type activation reference data is satisfied.
By using such a starting reference determination means, the above-described gas flow rate detector and CO detector are not required, the configuration of the CO shift catalyst system can be simplified, and the cost can be reduced. There is an advantage.
In addition, such a CO shift catalyst system is particularly suitable when the decrease in CO shift performance in the CO shift reactor is only related to time (for example, when the CO amount defined by the inflowing gas flow rate and the CO concentration is constant). Etc.).
As such a time measuring device, for example, various conventionally known timers can be used, and such a timer may be incorporated in the arithmetic processing unit.
このとき、本発明において、上述した算出データと、時間計測器型起動基準データとの組合わせの一例としては、演算処理装置が時間計測器から入力されるデータを演算処理して得られる酸化剤供給手段の直近の停止時からの積算時間と、予め設定される酸化剤供給手段の直近の停止時からの積算時間との組み合わせを挙げることができる。
ここで、「予め設定される酸化剤供給手段の直近の停止時からの積算時間」とは、具体的には、予め酸化剤供給手段の直近の停止時からの積算時間とCOシフト反応器のCOシフト性能との関係を実験等で求め得られるものである。そして、COシフト反応器において要求される性能に応じてCOシフト性能を決定し、これから時間測定器型起動基準データとなる酸化剤供給手段の直近の停止時からの積算時間を決定しておけばよい。
なお、COシフト反応器において要求される性能が高い場合には、時間計測器型起動基準データとなる積算時間を短くすることによって、COシフト触媒の触媒活性の低下を抑制することも可能である。
また、これらの起動基準判断手段を組み合わせて用いることもでき、これによってより的確なCOシフト触媒の触媒活性の回復(再生)を実行することができる。
At this time, in the present invention, as an example of a combination of the above-described calculation data and time measuring device type activation reference data, an oxidant obtained by processing the data input from the time measuring device by the arithmetic processing unit A combination of the accumulated time from the latest stop of the supplying means and the preset accumulated time from the most recent stop of the oxidant supplying means can be mentioned.
Here, the “integrated time from the most recent stop of the oxidant supply means set in advance” specifically refers to the accumulated time from the most recent stop of the oxidant supply means in advance and the CO shift reactor. The relationship with the CO shift performance can be obtained by experiments or the like. Then, the CO shift performance is determined in accordance with the performance required in the CO shift reactor, and the accumulated time from the most recent stop time of the oxidant supply means serving as the time measurement type start reference data is determined. Good.
In addition, when the performance requested | required in a CO shift reactor is high, it is also possible to suppress the fall of the catalytic activity of a CO shift catalyst by shortening the integration time used as time measuring device type starting reference data. .
Moreover, it is also possible to use a combination of these start-up criterion determination means, and thereby it is possible to perform more accurate recovery (regeneration) of the catalytic activity of the CO shift catalyst.
更にまた、本発明のCOシフト触媒システムは、そのCOシフト反応器にかかる負荷が大きいときであって、上述したような起動基準判断手段が上述した起動基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段を起動し、運転することが望ましい。
COシフト反応器にかかる負荷が大きいときには、COシフト反応器に流れ込むガス流量が多く、水素の焼損も比較的少なくて済む。また、温度が高く、反応活性が高まっているため、触媒再生処理を短時間で終了させることができる。
なお、このようなCOシフト反応器にかかる負荷は例えば上述したガス流量検出器などを用いて測定することができ、その負荷についての基準は、COシフト触媒システムの使用態様に応じて適宜設定することができる。
Furthermore, the CO shift catalyst system of the present invention has an oxidizer when the load applied to the CO shift reactor is large and the start-up criterion determination means determines that the start-up criterion is satisfied. It is desirable to start and operate the supply means.
When the load applied to the CO shift reactor is large, the gas flow rate flowing into the CO shift reactor is large, and hydrogen burnout is relatively small. Further, since the temperature is high and the reaction activity is increased, the catalyst regeneration process can be completed in a short time.
The load applied to such a CO shift reactor can be measured using, for example, the gas flow rate detector described above, and the reference for the load is appropriately set according to the use mode of the CO shift catalyst system. be able to.
また、本発明において、停止基準判断手段の一例として、COシフト反応器の内部及びガス出口側のいずれか一方又は双方の酸素濃度を検出する酸素検出器と、酸素検出器型停止基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような停止基準判断手段が停止基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、酸素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納する酸素検出器停止基準データとを比較して、酸素検出器型停止基準データを満たすと判断する。
このような停止基準判断手段を用いることによって、触媒再生処理において上述した酸素や酸素を生成する過酸化水素のような酸化剤を用いたときに、触媒再生処理によるCOシフト触媒の触媒活性の回復(再生)の程度を推定することができ、より的確な触媒再生処理を実行することができる。
また、例えば、詳しくは後述するCOシフト触媒システムを備えた改質ガス生成システムにおいては、COシフト反応器の下流側に配設されるCO選択酸化反応器における反応を安定化させ易いという利点もある。
Further, in the present invention, as an example of the stop reference determination means, an oxygen detector for detecting the oxygen concentration inside the CO shift reactor and / or the gas outlet side, and oxygen detector type stop reference data are stored. And an arithmetic processing unit.
When determining that the stop criterion determination means satisfies the stop criterion, the arithmetic processing unit includes calculation data obtained by arithmetic processing of data input from the oxygen detector, and the arithmetic processing unit itself. The stored oxygen detector stop reference data is compared to determine that the oxygen detector stop reference data is satisfied.
By using such a stop criterion judgment means, when the oxidizing agent such as oxygen or hydrogen peroxide that generates oxygen is used in the catalyst regeneration process, the catalytic activity of the CO shift catalyst is recovered by the catalyst regeneration process. The degree of (regeneration) can be estimated, and a more accurate catalyst regeneration process can be performed.
In addition, for example, in a reformed gas generation system including a CO shift catalyst system, which will be described in detail later, there is also an advantage that the reaction in the CO selective oxidation reactor disposed downstream of the CO shift reactor can be easily stabilized. is there.
このとき、本発明において、上述した算出データと、酸素検出器型停止基準データとの組合わせの一例としては、演算処理装置がCOシフト反応器の酸素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる酸素濃度と、予め設定されるCOシフト反応器の酸素濃度との組み合わせを挙げることができる。
ここで、「予め設定されるCOシフト反応器の酸素濃度」とは、具体的には、予め通常運転時におけるCOシフト反応器のガス出口側の酸素濃度から実験等によって求められるものである。そして、例えばこれをゼロとするか又は基準値を設定しておけばよい。
なお、このような酸素検出器としては、例えば従来公知の酸素センサーなどを用いることができる。
At this time, in the present invention, as an example of a combination of the above-described calculation data and oxygen detector type stop reference data, the arithmetic processing unit performs arithmetic processing on data input from the oxygen detector of the CO shift reactor. And a combination of the oxygen concentration of the CO shift reactor set in advance.
Here, the “preliminarily set oxygen concentration of the CO shift reactor” is specifically obtained in advance by an experiment or the like from the oxygen concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor during normal operation. For example, this may be set to zero or a reference value may be set.
In addition, as such an oxygen detector, a conventionally well-known oxygen sensor etc. can be used, for example.
ここで、本発明のCOシフト触媒システムの構成を図面を用いて詳細に説明する。
図4は、本発明のCOシフト触媒システムの一実施形態を示す構成図である。同図に示すように、本例のCOシフト触媒システム1aは、ガス流路に配設されて用いられ、COシフト触媒12を含有するCOシフト反応器10と、COシフト反応器10に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段20の一例である酸化剤パルス供給手段22と、ガス流量検出器32と、COシフト反応器10のガス入口側のCO濃度を検出する入口側CO検出器34と、COシフト反応器10のガス出口側のCO濃度を検出する出口側CO検出器36と、COシフト反応器10のガス出口側の酸素濃度を検出する酸素検出器42と、CO検出器型起動基準データ及び酸素検出器型停止基準データを格納した演算処理装置70と、を備える。
Here, the configuration of the CO shift catalyst system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the CO shift catalyst system of the present invention. As shown in the figure, the CO
また、ガス流量検出器32と、入口側CO検出器34と、出口側CO検出器36と、演算処理装置70とが協働して起動基準判断手段30として機能する。また、酸素検出器42と演算処理装置70とが協働して停止基準判断手段40として機能する。
なお、図中の矢印Aはガス流れ方向を示す。
In addition, the gas
In addition, the arrow A in a figure shows a gas flow direction.
ここで、本例のCOシフト触媒システム1aにおけるCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例をフロー図を用いて説明する。
図5は、本例のCOシフト触媒システム1aにおけるCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例を示すフロー図である。
Here, an example of a procedure (regeneration method of the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a procedure (regeneration method of the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the
同図に示すように、COシフト触媒システム1aは、S11において、予めCO検出器型起動基準データとして、COシフト反応器10において要求されるCOシフト性能に応じて、CO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))が設定されている。
As shown in the figure, the CO
S12において、COシフト触媒システム1aは、起動基準判断手段30が、有するCO検出器型起動基準データを満たすと判断したときに、S13に進む。
具体的には、COシフト触媒システム1aの運転時に、S12において、演算処理装置70が、ガス流量検出器32、入口側CO検出器34及び出口側CO検出器36のそれぞれから演算処理装置70に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量と、演算処理装置70自体が格納するCO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))とを比較して、算出データとしての累積CO処理量がトリガー量を超えたときに、CO検出器型起動基準データを満たすと判断し、S13に進む。
In S12, the CO
Specifically, during operation of the CO
S13において、COシフト触媒システム1aは、酸化剤パルス供給手段22を起動し、触媒再生処理を開始する。
S14において、COシフト触媒システム1aは、酸化剤パルス供給手段22を運転して、COシフト反応器10のCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる、即ち触媒再生処理をする。
In S13, the CO
In S14, the CO
S15において、COシフト触媒システム1aは、停止基準判断手段40が、有する酸素検出器型停止基準データを満たすと判断したときに、S16に進む。
具体的には、S15において、演算処理装置70が、酸素検出器42から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する酸素検出器型停止基準データとを比較して、未反応酸素(O2)が検出されたときに、酸素検出器型停止基準データを満たすと判断し、S16に進む。
In S15, the CO
Specifically, in S15, the
S16において、COシフト触媒システム1aは、演算処理装置70に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量をリセット(具体的には、累積CO処理量=0とする。)する。
S17において、COシフト触媒システム1aは、酸化剤パルス供給手段22を停止し、触媒再生処理を終了する。
In S16, the CO
In S17, the CO
また、S12において、COシフト触媒システム1aは、起動基準判断手段30が、有するCO検出器型起動基準データを満たさないと判断したときは、触媒再生処理は行わない。
更に、S15において、停止基準判断手段40が、有する酸素検出器型停止基準データを満たさないと判断したときは、S14に進む。
In S12, the CO
Further, when the stop criterion determining means 40 determines in S15 that the oxygen detector type stop criterion data is not satisfied, the process proceeds to S14.
また、本発明のCOシフト触媒システムにおいては、酸化剤供給手段の一旦停止基準を有する一旦停止基準判断手段と、酸化剤供給手段の一旦停止解除基準を有する一旦停止解除基準判断手段とを更に備えていてもよい。
そして、このようなCOシフト触媒システムにおいては、一旦停止基準判断手段が一旦停止基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段を一旦停止し、その酸化剤供給量を低減すると共に、一旦停止解除基準判断手段が一旦停止解除基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段を、上述したようにその酸化剤供給量を低減したまま再起動する。
ここで、「停止」とは、触媒再生処理の完全停止を意味し、車両においては例えばキーが外されている状況を示す。また、「一旦停止」とは、触媒再生処理の実行中の瞬間的な停止を意味し、車両においては概ね0.5時間以内である。
このような一旦停止基準判断手段及び一旦停止解除基準判断手段を更に備えることによって、例えばCOシフト触媒などによって生成した水素の燃焼を効果的に抑制ないし防止やCOシフト触媒の熱による劣化を抑制することができる。
なお、酸化剤供給量を低減させる際には、要求されるCOシフト性能やシステムの使用態様に応じて適宜低減量を調整すればよい。
The CO shift catalyst system of the present invention further includes a temporary stop criterion determining unit having a temporary stop criterion for the oxidant supply unit, and a temporary stop cancellation criterion determining unit having a temporary stop cancellation criterion for the oxidant supply unit. It may be.
In such a CO shift catalyst system, when the stop criterion determining unit once determines that the stop criterion is satisfied, the oxidant supplying unit is temporarily stopped, the oxidant supply amount is reduced, and the stop is temporarily stopped. When the release criterion determining means once determines that the stop release criterion is satisfied, the oxidant supply means is restarted while reducing the oxidant supply amount as described above.
Here, “stop” means complete stop of the catalyst regeneration process, and indicates a situation in which, for example, the key is removed from the vehicle. “Temporary stop” means a momentary stop during the execution of the catalyst regeneration process, and is approximately 0.5 hour or less in a vehicle.
By further providing such a temporary stop criterion determination means and a temporary stop cancellation criterion determination means, for example, the combustion of hydrogen generated by a CO shift catalyst or the like is effectively suppressed or prevented, and deterioration of the CO shift catalyst due to heat is suppressed. be able to.
When reducing the oxidant supply amount, the reduction amount may be adjusted as appropriate according to the required CO shift performance and system usage.
更に、本発明において、一旦停止基準判断手段の一例として、COシフト反応器の内部及びガス入口側のいずれか一方又は双方の温度を検出する温度検出器と、温度検出器型一旦停止基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような一旦停止基準判断手段が、一旦停止基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納する温度検出器型一旦停止基準データとを比較して、温度検出器型一旦停止基準データを満たすと判断する。
このような一旦停止基準判断手段を更に備えることによって、例えばCOシフト触媒の熱による劣化を抑制することができる。
なお、このような温度検出器としては、例えば従来公知の熱電対を備えた温度センサーなどを用いることができる。
Furthermore, in the present invention, as an example of the stop reference determination means, a temperature detector for detecting the temperature of either or both of the inside of the CO shift reactor and the gas inlet side, and temperature detector type temporary stop reference data are provided. And a stored arithmetic processing unit.
When such a temporary stop criterion determining means determines that the temporary stop criterion is satisfied, the arithmetic processing unit includes calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the temperature detector, and such arithmetic processing. The temperature detector type temporary stop reference data stored in the apparatus itself is compared, and it is determined that the temperature detector type temporary stop reference data is satisfied.
By further providing such a stop criterion determination means, for example, deterioration of the CO shift catalyst due to heat can be suppressed.
As such a temperature detector, for example, a temperature sensor equipped with a conventionally known thermocouple can be used.
このとき、本発明において、上述した算出データと、温度検出器型一旦停止基準データとの組合わせの一例としては、演算処理装置が温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCOシフト反応器の触媒温度と、予め設定されるCOシフト反応器の触媒温度との組み合わせを挙げることができる。
ここで、「予め設定されるCOシフト反応器の触媒温度」とは、具体的には、予め実験等によって通常運転時における触媒温度から求められるものである。そして、触媒再生処理やCOシフト反応器に応じて許容される温度上昇幅を決定しておけばよい。
At this time, in the present invention, as an example of the combination of the above-described calculation data and the temperature detector type temporary stop reference data, a CO obtained by the arithmetic processing unit arithmetically processing the data input from the temperature detector A combination of the catalyst temperature of the shift reactor and the preset catalyst temperature of the CO shift reactor can be mentioned.
Here, the “preliminarily set catalyst temperature of the CO shift reactor” is specifically obtained from the catalyst temperature during normal operation in advance through experiments or the like. Then, an allowable temperature increase range may be determined according to the catalyst regeneration process and the CO shift reactor.
更にまた、本発明において、一旦停止基準判断手段の他の一例として、COシフト反応器のガス出口側の水素濃度を検出する水素検出器と、水素検出器型一旦停止基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような一旦停止基準判断手段が、一旦停止基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、水素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納する水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断する。
このような一旦停止基準判断手段を更に備えることによって、例えばCOシフト触媒などによって生成した水素の燃焼を効果的に抑制ないし防止することができる。
なお、このような水素検出器としては、例えば従来公知の水素センサーなどを用いることができる。
Furthermore, in the present invention, as another example of the stop reference determination means, a hydrogen detector for detecting the hydrogen concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor, and a calculation process storing the hydrogen detector type stop reference data And a device provided with a device.
When such a temporary stop criterion determining means determines that the temporary stop criterion is satisfied, the arithmetic processing unit includes calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the hydrogen detector, and such arithmetic processing. The hydrogen detector type temporary stop reference data stored in the apparatus itself is compared to determine that the hydrogen detector type temporary stop reference data is satisfied.
By further providing such a stop criterion determination means, it is possible to effectively suppress or prevent the combustion of hydrogen generated by, for example, a CO shift catalyst.
In addition, as such a hydrogen detector, a conventionally well-known hydrogen sensor etc. can be used, for example.
このとき、本発明において、上述した算出データと、水素検出器型一旦停止基準データとの組合わせの一例としては、演算処理装置が水素検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCOシフト反応器のガス出口側の水素濃度と、予め設定されるCOシフト反応器のガス出口側の水素濃度との組み合わせを挙げることができる。
ここで、「予め設定されるCOシフト反応器のガス出口側の水素濃度」とは、具体的には、予め実験等によって通常運転時におけるガス出口側の水素濃度から求められるものである。そして、触媒再生処理やCOシフト反応器に応じて許容される水素濃度低減率を決定しておけばよい。
なお、これらの一旦停止基準判断手段を組合わせて用いることもでき、これによってより的確なCOシフト触媒の触媒活性の回復(再生)を実行することができる。
At this time, in the present invention, as an example of the combination of the above-described calculation data and the hydrogen detector type temporary stop reference data, a CO obtained by the arithmetic processing unit operating the data input from the hydrogen detector is used. A combination of the hydrogen concentration on the gas outlet side of the shift reactor and the hydrogen concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor set in advance can be mentioned.
Here, the “predetermined hydrogen concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor” is specifically obtained from the hydrogen concentration on the gas outlet side during normal operation in advance by experiments or the like. Then, an allowable hydrogen concentration reduction rate may be determined in accordance with the catalyst regeneration process and the CO shift reactor.
Note that these temporary stop criterion determination means can also be used in combination, thereby making it possible to more accurately recover (regenerate) the catalytic activity of the CO shift catalyst.
一方、本発明において、一旦停止解除基準判断手段の一例として、COシフト反応器の内部、ガス入口側及びガス出口側のうち少なくとも1箇所の温度を検出する温度検出器と、温度検出器型一旦停止解除基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような一旦停止解除基準判断手段が、一旦停止解除基準を満たすと判断するに当たっては、演算処理装置は、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納する温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断する。
このような一旦停止解除基準判断手段を更に備えることによって、COシフト触媒などによって生成した水素の燃焼を効果的に抑制ないし防止し、COシフト触媒の熱による劣化を抑制しながら、効率良く触媒再生処理を実行することができる。
On the other hand, in the present invention, as an example of the stop release criterion determination means, a temperature detector that detects the temperature of at least one of the inside of the CO shift reactor, the gas inlet side, and the gas outlet side, and the temperature detector type once And an arithmetic processing unit that stores stop cancellation reference data.
And when such a temporary stop cancellation reference determination means determines that the temporary stop cancellation criterion is satisfied, the arithmetic processing unit includes calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the temperature detector, and The temperature detector type temporary stop release reference data stored in the arithmetic processing unit itself is compared to determine that the temperature detector type temporary stop release reference data is satisfied.
By further providing such a stop cancellation criterion determination means, the combustion of hydrogen generated by the CO shift catalyst or the like is effectively suppressed or prevented, and the catalyst is efficiently regenerated while suppressing the deterioration of the CO shift catalyst due to heat. Processing can be executed.
ここで、本発明のCOシフト触媒システムの構成を図面を用いて詳細に説明する。
図6は、本発明のCOシフト触媒システムの他の一実施形態を示す構成図である。同図に示すように、本例のCOシフト触媒システム1bは、ガス流路に配設されて用いられ、COシフト触媒12を含有するCOシフト反応器10と、COシフト反応器10に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段20の一例である酸化剤パルス供給手段22と、ガス流量検出器32と、COシフト反応器10のガス入口側のCO濃度を検出する入口側CO検出器34と、COシフト反応器10のガス出口側のCO濃度を検出する出口側CO検出器36と、COシフト反応器10のガス出口側の酸素濃度を検出する酸素検出器42と、COシフト反応器10の内部の温度を検出する温度検出器52と、COシフト反応器10のガス出口側の水素濃度を検出する水素検出器62と、CO検出器型起動基準データ、酸素検出器型停止基準データ、温度検出器型一旦停止解除基準データ及び水素検出器型一旦停止基準データを格納した演算処理装置70と、を備える。
Here, the configuration of the CO shift catalyst system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the CO shift catalyst system of the present invention. As shown in the figure, the CO
また、ガス流量検出器32と、入口側CO検出器34と、出口側CO検出器36と、演算処理装置70とが協働して起動基準判断手段30として機能し、酸素検出器42と演算処理装置70とが協働して停止基準判断手段40として機能し、水素検出器62と演算処理装置70とが協働して一旦停止基準判断手段60として機能し、温度検出器52と演算処理装置70とが協働して一旦停止解除基準判断手段50として機能する。
Further, the gas
ここで、本例のCOシフト触媒システム1bにおけるCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例をフロー図を用いて説明する。
図7は、本例のCOシフト触媒システム1bにおけるCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例を示すフロー図である。
Here, an example of a procedure (regeneration method of the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a procedure (regeneration method of the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the
同図に示すように、COシフト触媒システム1bは、S21において、予めCO検出器型起動基準データとして、COシフト反応器10において要求されるCOシフト性能に応じて、CO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))が設定されている。また、予め酸化剤供給量として、COシフト反応器10において要求されるCOシフト性能に応じて、初期酸化剤供給量(図中においては(パルス供給量:P0))が設定されている。
As shown in the figure, the CO
S22において、COシフト触媒システム1bは、起動基準判断手段30が、有するCO検出器型起動基準データを満たすと判断したときに、S23に進む。
具体的には、COシフト触媒システム1bの運転時に、S22において、演算処理装置70が、ガス流量検出器32、入口側CO検出器34及び出口側CO検出器36のそれぞれから演算処理装置70に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量と、演算処理装置70自体が格納するCO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))とを比較して、算出データとしての累積CO処理量がトリガー量を超えたときに、CO検出器型起動基準データを満たすと判断し、S23に進む。
In S22, the CO
Specifically, during operation of the CO
S23において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤供給手段の一旦停止を行ったか否かを判断し、一旦停止を行っていないと判断したときに、S24に進む。
具体的には、S23において、演算処理装置70が、一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域から読込み、一旦停止回数:nがn=0のときに、一旦停止を行っていないと判断し、S24に進む。
In S23, the CO
Specifically, in S23, the
S24において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22の酸化剤供給量をP0に設定する。
S25において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22を起動し、触媒再生処理を開始する。
S26において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22を運転して、備えるCOシフト反応器10のCOシフト触媒12の触媒活性を回復させる、即ち触媒再生処理をする。
In S24, CO
In S25, the CO
In S26, the CO
S27において、COシフト触媒システム1bは、一旦停止基準判断手段60が、有する水素検出器型一旦停止基準データを満たさないと判断したときに、S28に進む。
具体的には、S27において、演算処理装置70が、水素検出器62から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、水素濃度低減率が通常運転時の5%未満であるときに、水素検出器型一旦停止基準データを満たさないと判断し、S28に進む。
In S27, the CO
Specifically, in S27, the
S28において、COシフト触媒システム1bは、停止基準判断手段40が、有する酸素検出器型停止基準データを満たすと判断したときに、S29に進む。
具体的には、S28において、演算処理装置70が、酸素検出器42から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する酸素検出器型停止基準データとを比較して、未反応酸素(O2)が検出されたときに、酸素検出器型停止基準データを満たすと判断し、S29に進む。
In S28, the CO
Specifically, in S28, the
S29において、COシフト触媒システム1bは、演算処理装置70に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量をリセット(具体的には、累積CO処理量=0とする。)する。
S30において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22を停止し、触媒再生処理を終了する。
In S29, the CO
In S30, the CO
また、S22において、COシフト触媒システム1bは、起動基準判断手段30が、有するCO検出器型起動基準データを満たさないと判断したときは、触媒再生処理は行わない。
In S22, the CO
また、S23において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22の一旦停止を行ったか否かを判断し、一旦停止を行ったと判断したときに、S31に進む。
具体的には、S23において、演算処理装置70が、一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域から読込み、一旦停止回数:nがn≠0(具体的にはn=1,2,3,…)のときに、一旦停止を行ったと判断し、S31に進む。
In S23, the CO
Specifically, in S23, the
S31において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22の酸化剤供給量をP0×(1/2)nに設定する。
In S31, the CO
また、S27において、COシフト触媒システム1bは、一旦停止基準判断手段60が、有する水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断したときに、S32に進む。
具体的には、S27において、演算処理装置70が、水素検出器62から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、水素濃度低減率が通常運転時の5%以上であるときに、水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断し、S32に進む。
In S27, the CO
Specifically, in S27, the
S32において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22を一旦停止する。なお、図示しないが、演算処理装置70の一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域に一旦停止回数を書き込む。
S33において、COシフト触媒システム1bは、酸化剤パルス供給手段22の酸化剤供給量を低減する。
具体的には、S33において、酸化剤パルス供給手段22の酸化剤供給量を半分にする。
In S32, the CO
In S33, the CO
Specifically, in S33, the oxidizing agent supply amount of the oxidizing agent pulse supply means 22 is halved.
S34において、COシフト触媒システム1bは、一旦停止解除基準手段50が、有する温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断したときに、S25に進む。
具体的には、S34において、演算処理装置70が、温度検出器52から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、触媒温度が通常運転時の±5℃の範囲であるときに、温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断し、S25に進む。
In S34, the CO
Specifically, in S34, the
また、S34において、COシフト触媒システム1bは、一旦停止解除基準手段50が、有する温度検出器型一旦停止解除基準データを満たさないと判断したときに、S32に進む。
具体的には、S34において、演算処理装置70が、温度検出器52から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置70自体が格納する温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、触媒温度が通常運転時の±5℃の範囲でないときに、温度検出器型一旦停止解除基準データを満たさないと判断し、S32に進む。
In S34, the CO
Specifically, in S34, the
更に、S28において、停止基準判断手段40が、有する酸素検出器型停止基準データを満たさないと判断したときは、S26に進む。 Furthermore, when the stop criterion determination means 40 determines in S28 that the oxygen detector type stop criterion data is not satisfied, the process proceeds to S26.
なお、図示しないが、S27において、温度検出器型一旦停止基準データを適用して判断してもよい。例えば、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる触媒温度と、予め実験等によって通常運転時の触媒温度を測定し、通常運転時の触媒温度から温度上昇幅を加味して設定された温度検出器型一旦停止基準データとを比較して判断できる。例えば温度上昇幅を20℃と設定したときには、通常運転時より20℃超の温度上昇があった場合に、温度検出器型一旦停止基準データを満たすと判断してもよい。 Although not shown, in S27, determination may be made by applying temperature detector type temporary stop reference data. For example, the catalyst temperature obtained by computing the data input from the temperature detector and the catalyst temperature during normal operation are measured in advance through experiments, etc., and the temperature rise is set from the catalyst temperature during normal operation. It can be judged by comparing with the temperature detector type temporary stop reference data. For example, when the temperature rise width is set to 20 ° C., it may be determined that the temperature detector type temporary stop reference data is satisfied when the temperature rise is more than 20 ° C. than during normal operation.
また、本発明のCOシフト触媒システムにおいては、酸化剤供給手段の運転中止基準を有する運転中止基準判断手段を更に備えていてもよい。
そして、このようなCOシフト触媒システムにおいては、運転中止基準判断手段が運転中止基準を満たすと判断したときに、酸化剤供給手段の運転を中止する。
このような運転中止基準判断手段を用いることによって、COシフト触媒の触媒活性が触媒再生処理によっても回復(再生)しないような完全に失活した場合に、必要でない触媒再生処理の実行を行わなくて済むという利点がある。
Further, the CO shift catalyst system of the present invention may further include an operation stop criterion determination unit having an operation stop criterion for the oxidant supply unit.
In such a CO shift catalyst system, the operation of the oxidant supply unit is stopped when the operation stop criterion determination unit determines that the operation stop criterion is satisfied.
By using such an operation stop criterion determination means, when the catalyst activity of the CO shift catalyst is completely deactivated so as not to be recovered (regenerated) even by the catalyst regeneration process, the unnecessary catalyst regeneration process is not performed. There is an advantage that it can be done.
更に、本発明において、運転中止基準判断手段の一例として、COシフト反応器のガス出口側CO濃度を検出する出口側CO検出器と、CO検出器型運転中止基準データを格納した演算処理装置と、を備えたものを挙げることができる。
そして、このような運転中止基準判断手段が運転中止基準を満たすと判断するにあたっては、演算処理装置は、出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、かかる演算処理装置自体が格納するCO検出器型運転停止基準データとを比較して、CO検出器型運転中止基準データを満たすと判断する。
このような運転中止基準判断手段を用いることによって、より的確にCOシフト触媒の失活を検出することができ、触媒再生処理の実行を中止することができる。
Furthermore, in the present invention, as an example of the operation stop criterion determination means, an outlet side CO detector for detecting the CO concentration on the gas outlet side of the CO shift reactor, and an arithmetic processing device storing CO detector type operation stop criterion data; Can be mentioned.
Then, in determining that such an operation stop criterion determination means satisfies the operation stop criterion, the arithmetic processing unit calculates the data input from the outlet side CO detector and the calculation data obtained by the operation processing. The CO detector type operation stop reference data stored in the processing device itself is compared to determine that the CO detector type operation stop reference data is satisfied.
By using such an operation stop criterion determination means, the deactivation of the CO shift catalyst can be detected more accurately, and the execution of the catalyst regeneration process can be stopped.
このとき、本発明において、上述したCO検出器型運転中止基準データと、算出データとの組合わせの一例としては、酸化剤供給手段の起動時の出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度と、上記酸化剤供給手段の当該停止時であって、かかるCOシフト触媒システムが上述の酸化剤供給手段の起動時と同条件で運転されているときの出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度との組み合わせを挙げることができる。 At this time, in the present invention, as an example of the combination of the above-mentioned CO detector type operation stop reference data and the calculated data, the data input from the outlet side CO detector at the start of the oxidant supply means is calculated. CO concentration obtained by the treatment and the outlet side CO when the oxidant supply means is stopped and the CO shift catalyst system is operated under the same conditions as when the oxidant supply means is started. A combination with a CO concentration obtained by arithmetic processing of data input from the detector can be given.
ここで、このような運転中止基準判断手段を備えたCOシフト触媒システムにおけるCOシフト触媒の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例をフロー図を用いて説明する。
図8は、COシフト触媒システムにおけるCOシフト触媒の触媒活性を回復させる際の手順(COシフト触媒の再生方法)の一例を示すフロー図である。
Here, an example of the procedure (regeneration method of the CO shift catalyst) for recovering the catalytic activity of the CO shift catalyst in the CO shift catalyst system provided with such an operation stop criterion determination means will be described with reference to a flow chart.
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a procedure (a method for regenerating the CO shift catalyst) when recovering the catalytic activity of the CO shift catalyst in the CO shift catalyst system.
同図に示すように、COシフト触媒システムは、S41において、予めCO検出器型起動基準データとして、COシフト反応器において要求されるCOシフト性能に応じて、CO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))が設定されている。また、予め酸化剤供給量として、COシフト反応器において要求されるCOシフト性能に応じて、初期酸化剤供給量(図中においては(パルス供給量:P0))が設定されている。 As shown in the figure, the CO shift catalyst system becomes CO detector type start reference data in advance in S41 as CO detector type start reference data according to the CO shift performance required in the CO shift reactor. The cumulative CO processing amount ((trigger amount: X) in the figure) is set. Further, as the oxidant supply amount, an initial oxidant supply amount ((pulse supply amount: P 0 in the figure)) is set in advance according to the CO shift performance required in the CO shift reactor.
S42において、COシフト触媒システムは、起動基準判断手段が、有するCO検出器型起動基準データを満たすと判断したときに、S43に進む。
具体的には、COシフト触媒システムの運転時に、S42において、演算処理装置が、ガス流量検出器、入口側CO検出器及び出口側CO検出器のそれぞれから演算処理装置に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量と、演算処理装置自体が格納するCO検出器型起動基準データとなる累積CO処理量(図中においては(トリガー量:X))とを比較して、算出データとしての累積CO処理量がトリガー量を超えたときに、CO検出器型起動基準データを満たすと判断し、S43に進む。
In S42, the CO shift catalyst system proceeds to S43 when it is determined that the activation reference determination means satisfies the CO detector type activation reference data that it has.
Specifically, during operation of the CO shift catalyst system, in S42, the arithmetic processing unit calculates data input to the arithmetic processing unit from each of the gas flow rate detector, the inlet side CO detector, and the outlet side CO detector. Comparing the accumulated CO processing amount as calculation data obtained by processing with the cumulative CO processing amount ((trigger amount: X) in the figure) as the CO detector type activation reference data stored in the arithmetic processing unit itself Then, when the cumulative CO processing amount as the calculation data exceeds the trigger amount, it is determined that the CO detector type activation reference data is satisfied, and the process proceeds to S43.
S43において、COシフト触媒システムは、出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度を演算処理装置のCO濃度の記憶可能な記憶領域に書き込む(図中においては、CO濃度:Cである。)。 In S43, the CO shift catalyst system writes the CO concentration obtained by arithmetic processing of the data input from the outlet side CO detector in the storage area of the arithmetic processing unit that can store the CO concentration (in the figure, CO Concentration: C).
S44において、COシフト触媒システムは、アラームがオンとなっているか否かを判断し、オンとなっていないと判断するときは、S45に進む。
なお、アラームについての詳細は後述する。
In S44, the CO shift catalyst system determines whether or not the alarm is on. When determining that the alarm is not on, the process proceeds to S45.
Details of the alarm will be described later.
S45において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段の一旦停止を行ったか否かを判断し、一旦停止を行っていないと判断したときに、S46に進む。
具体的には、S45において、演算処理装置が、一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域から読込み、一旦停止回数:nがn=0のときに、一旦停止を行っていないと判断し、S46に進む。
In S45, the CO shift catalyst system determines whether or not the oxidant supply unit has been temporarily stopped. When it is determined that the oxidant supply unit has not been temporarily stopped, the process proceeds to S46.
Specifically, in S45, the arithmetic processing unit once reads the number of stops: n from the storage area where it can be stored, and once determines that the number of stops: n is n = 0, it is not temporarily stopped. Proceed to S46.
S46において、COシフト触媒システムは、酸化剤パルス供給手段の酸化剤供給量をP0に設定する。
S47において、COシフト触媒システムは、酸化剤パルス供給手段を起動し、触媒再生処理を開始する。
S48において、COシフト触媒システムは、酸化剤パルス供給手段を運転して、COシフト反応器のCOシフト触媒の触媒活性を回復させる、即ち触媒再生処理をする。
In S46, CO shift catalyst system sets the oxidizing agent supply amount of the oxidizing agent pulse supply means to P 0.
In S47, the CO shift catalyst system activates the oxidant pulse supply means and starts the catalyst regeneration process.
In S48, the CO shift catalyst system operates the oxidant pulse supply means to recover the catalytic activity of the CO shift catalyst of the CO shift reactor, that is, to perform catalyst regeneration.
S49において、COシフト触媒システムは、一旦停止基準判断手段が、有する水素検出器型一旦停止基準データを満たさないと判断したときに、S50に進む。
具体的には、S49において、演算処理装置が、水素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置自体が格納する水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、水素濃度低減率が通常運転時の5%未満であるときに、水素検出器型一旦停止基準データを満たさないと判断し、S50に進む。
In S49, the CO shift catalyst system proceeds to S50 when it is determined that the stop reference determination means does not satisfy the hydrogen detector type stop reference data.
Specifically, in S49, the arithmetic processing unit compares the calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input from the hydrogen detector and the hydrogen detector type temporary stop reference data stored in the arithmetic processing unit itself. When the hydrogen concentration reduction rate is less than 5% during normal operation, it is determined that the hydrogen detector type temporary stop reference data is not satisfied, and the process proceeds to S50.
S50において、COシフト触媒システムは、停止基準判断手段が、有する酸素検出器型停止基準データを満たすと判断したときに、S51に進む。
具体的には、S50において、演算処理装置が、酸素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置自体が格納する酸素検出器型停止基準データとを比較して、未反応酸素(O2)が検出されたときに、酸素検出器型停止基準データを満たすと判断し、S51に進む。
In S50, the CO shift catalyst system proceeds to S51 when it is determined that the stop reference determination means satisfies the oxygen detector type stop reference data that it has.
Specifically, in S50, the arithmetic processing unit compares the calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input from the oxygen detector and the oxygen detector type stop reference data stored in the arithmetic processing unit itself. When unreacted oxygen (O 2 ) is detected, it is determined that the oxygen detector type stop reference data is satisfied, and the process proceeds to S51.
S51において、COシフト触媒システムは、演算処理装置に入力されるデータを演算処理して得られる算出データとしての累積CO処理量をリセット(具体的には、累積CO処理量=0とする。)する。
S52において、COシフト触媒システムは、酸化剤パルス供給手段を停止し、触媒再生処理を終了する。
S53において、COシフト触媒システムは、S43において出口側CO検出器から入力されるデータをとった場合と、同条件で運転されているときに、出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度(図中においては、CO濃度:C´である。)を演算処理装置のCO濃度の記憶可能な記憶領域に書き込む。
In S51, the CO shift catalyst system resets the cumulative CO processing amount as calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input to the arithmetic processing device (specifically, the cumulative CO processing amount = 0). To do.
In S52, the CO shift catalyst system stops the oxidant pulse supply means and ends the catalyst regeneration process.
In S53, the CO shift catalyst system performs processing on the data input from the outlet side CO detector when operated under the same conditions as when the data input from the outlet side CO detector is taken in S43. The CO concentration obtained in this way (in the figure, CO concentration: C ′) is written in the storage area of the arithmetic processing unit where CO concentration can be stored.
S54において、COシフト触媒システムは、運転中止基準判断手段が、有するCO検出器型運転中止基準データを満たすと判断する。
具体的には、S54において、演算処理装置のCO濃度の記憶可能な記憶領域に書き込まれたCO検出器型運転中止基準データとなるCO濃度:Cと、酸化剤供給手段の停止時であって、再度同条件でCOシフト触媒システムが運転されているときに、出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度(図中においては、CO濃度:C´である。)を比較して、C´≠Cであるときに、CO検出器型運転中止基準データを満たさないと判断する。
In S54, the CO shift catalyst system determines that the operation stop criterion determination means satisfies the CO detector type operation stop criterion data that it has.
Specifically, in S54, the CO concentration: C, which is the CO detector type operation stop reference data written in the storage area where the CO concentration of the arithmetic processing unit can be stored, and the time when the oxidant supply means is stopped. When the CO shift catalyst system is operated again under the same conditions, the CO concentration obtained by calculating the data input from the outlet side CO detector (in the figure, the CO concentration is C ′). ) And C ′ ≠ C, it is determined that the CO detector type operation stop reference data is not satisfied.
また、S42において、COシフト触媒システムは、起動基準判断手段が、有するCO検出器型起動基準データを満たさないと判断したときは、触媒再生処理は行わない。 In S42, the CO shift catalyst system does not perform the catalyst regeneration process when it is determined that the start reference determination means does not satisfy the CO detector type start reference data.
更に、S44において、COシフト触媒システムは、アラームがオンであるときは、触媒再生処理は行わない。 Further, in S44, the CO shift catalyst system does not perform the catalyst regeneration process when the alarm is on.
また、S45において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段の一旦停止を行ったか否かを判断し、一旦停止を行ったと判断したときに、S55に進む。
具体的には、S45において、演算処理装置が、一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域から読込み、一旦停止回数:nがn≠0(具体的にはn=1,2,3,…)のときに、一旦停止を行ったと判断し、S55に進む。
In S45, the CO shift catalyst system determines whether or not the oxidant supply unit has been temporarily stopped. When it is determined that the oxidant supply unit has been stopped, the process proceeds to S55.
Specifically, in S45, the arithmetic processing unit once reads the number of stops: n from a storage area that can store, and once the number of stops: n is n ≠ 0 (specifically, n = 1, 2, 3,... ), It is determined that the operation has been temporarily stopped, and the process proceeds to S55.
S55において、COシフト触媒システムは、酸化剤パルス供給手段の酸化剤供給量をP0(1/2)nに設定する。 In S55, the CO shift catalyst system sets the oxidant supply amount of the oxidant pulse supply means to P 0 (1/2) n .
また、S49において、COシフト触媒システムは、一旦停止基準判断手段が、有する水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断したときに、S56に進む。
具体的には、S49において、演算処理装置が、水素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置自体が格納する水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、出口水素濃度低減率が通常運転時の5%以上であるときに、水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断し、S56に進む。
In S49, the CO shift catalyst system proceeds to S56 when it is determined by the stop criterion determining means that the hydrogen detector type temporary stop reference data is satisfied.
Specifically, in S49, the arithmetic processing unit compares the calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input from the hydrogen detector and the hydrogen detector type temporary stop reference data stored in the arithmetic processing unit itself. When the outlet hydrogen concentration reduction rate is 5% or more of the normal operation, it is determined that the hydrogen detector type temporary stop reference data is satisfied, and the process proceeds to S56.
S56において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段を一旦停止する。なお、図示しないが、演算処理装置の一旦停止回数:nを記憶可能な記憶領域に一旦停止回数を書き込む。
S57において、COシフト触媒システムは、酸化剤供給手段の酸化剤供給量を低減する。
具体的には、S57において、酸化剤パルス供給手段の酸化剤供給量を半分にする。
In S56, the CO shift catalyst system temporarily stops the oxidant supply means. Although not shown in the drawing, the number of times of temporary stop of the arithmetic processing unit is temporarily written in a storage area capable of storing n.
In S57, the CO shift catalyst system reduces the oxidant supply amount of the oxidant supply means.
Specifically, in S57, the oxidant supply amount of the oxidant pulse supply means is halved.
S58において、COシフト触媒システムは、一旦停止解除基準手段が、有する温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断したときに、S47に進む。
具体的には、S58において、演算処理装置が、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置自体が格納する温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、触媒温度が通常運転時の±5℃の範囲であるときに、温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断し、S47に進む。
In S58, the CO shift catalyst system proceeds to S47 when it is determined that the stop cancellation reference means satisfies the temperature detector type temporary stop cancellation reference data.
Specifically, in S58, the arithmetic processing unit calculates the calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input from the temperature detector, and the temperature detector type temporary stop release reference data stored in the arithmetic processing unit itself. In comparison, when the catalyst temperature is in the range of ± 5 ° C. during normal operation, it is determined that the temperature detector type temporary stop release reference data is satisfied, and the process proceeds to S47.
また、S58において、COシフト触媒システムは、一旦停止解除基準手段が、有する一旦停止解除基準を満たさないと判断したときに、S56に進む。
具体的には、S58において、演算処理装置が、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、演算処理装置自体が格納する温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、触媒温度が通常運転時の±5℃の範囲でないときに、温度検出器型一旦停止解除基準データを満たさないと判断し、S56に進む。
In S58, when the CO shift catalyst system determines that the temporary stop cancellation reference means does not satisfy the temporary stop cancellation criterion, the process proceeds to S56.
Specifically, in S58, the arithmetic processing unit calculates the calculation data obtained by performing arithmetic processing on the data input from the temperature detector, and the temperature detector type temporary stop release reference data stored in the arithmetic processing unit itself. In comparison, when the catalyst temperature is not within the range of ± 5 ° C. during normal operation, it is determined that the temperature detector type temporary stop release reference data is not satisfied, and the process proceeds to S56.
更に、S50において、停止基準判断手段が、有する酸素検出器型停止基準データを満たさないと判断したときは、S48に進む。 Further, when the stop criterion determining means determines in S50 that the oxygen detector type stop criterion data is not satisfied, the process proceeds to S48.
また、S54において、COシフト触媒システムは、運転中止基準判断手段が、有するCO検出器型運転中止基準データを満たすと判断したときに、S59に進む。
具体的には、S54において、演算処理装置のCO濃度の記憶可能な記憶領域に書き込まれた運転中止基準データとなるCO濃度:Cと、酸化剤供給手段の停止時であって、再度同条件でCOシフト触媒システムが運転されているときに、出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られるCO濃度(図中においては、CO濃度:C´である)を比較して、C=C´であるときに、CO検出器型運転中止基準データを満たすと判断し、S59に進む。
In S54, the CO shift catalyst system proceeds to S59 when it is determined that the operation stop criterion determination means satisfies the CO detector type operation stop criterion data that it has.
Specifically, in S54, the CO concentration: C that is the operation stop reference data written in the storage area where the CO concentration of the arithmetic processing unit can be stored is the same condition again when the oxidant supply means is stopped. When the CO shift catalyst system is operated, the CO concentration (CO concentration: C ′ in the figure) obtained by calculating the data input from the outlet side CO detector is compared. When C = C ′, it is determined that the CO detector type operation stop reference data is satisfied, and the process proceeds to S59.
更に、S59において、アラームをオンにする。
なお、図示しないが、S49において、温度検出器型一旦停止基準データを適用して判断してもよい。例えば、温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる触媒温度と、予め実験等によって通常運転時の触媒温度を測定し、通常運転時の触媒温度から温度上昇幅を加味して設定された温度検出器型一旦停止基準データとを比較して判断できる。例えば温度上昇幅を20℃と設定したときには、通常運転時より20℃超の温度上昇があった場合に、温度検出器型一旦停止基準データを満たすと判断してもよい。
In S59, the alarm is turned on.
Although not shown, in S49, determination may be made by applying temperature detector type temporary stop reference data. For example, the catalyst temperature obtained by computing the data input from the temperature detector and the catalyst temperature during normal operation are measured in advance through experiments, etc., and the temperature rise is set from the catalyst temperature during normal operation. It can be judged by comparing with the temperature detector type temporary stop reference data. For example, when the temperature rise width is set to 20 ° C., it may be determined that the temperature detector type temporary stop reference data is satisfied when the temperature rise is more than 20 ° C. than during normal operation.
また、本発明のCOシフト触媒システムにおいて、COシフト反応器に含まれるCOシフト触媒としては、従来公知のものを利用することができるが、例えば貴金属と、セリウムと、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ又はタンタル、及びこれらの任意の組み合わせに係る成分元素とを含有するものを挙げることができる。 Further, in the CO shift catalyst system of the present invention, conventionally known ones can be used as the CO shift catalyst included in the CO shift reactor. For example, noble metals, cerium, titanium, zirconium, vanadium, niobium are usable. Or the thing containing the component element which concerns on a tantalum and these arbitrary combinations can be mentioned.
更に、本発明においては、COシフト触媒に含有される貴金属としては、COシフト反応を促進し得るものであれば特に限定されるものではなく、例えば白金やパラジウム、ロジウムなどを挙げることができるが、メタンを生成する副生成反応を抑制できるという観点からは白金が望ましい。 Furthermore, in the present invention, the noble metal contained in the CO shift catalyst is not particularly limited as long as it can promote the CO shift reaction, and examples thereof include platinum, palladium, and rhodium. From the viewpoint of suppressing the by-product reaction that generates methane, platinum is desirable.
更にまた、本発明においては、COシフト触媒に含有される上述した成分元素としては、よりCOシフト反応を促進し得るという観点からはニオブが望ましい。 Furthermore, in the present invention, niobium is desirable as the above-described component element contained in the CO shift catalyst from the viewpoint that the CO shift reaction can be further promoted.
次に、本発明の改質ガス生成システムについて詳細に説明する。
上述の如く、本発明の改質ガス生成システムは、上記本発明のCOシフト触媒システムを備えたものである。
Next, the reformed gas generation system of the present invention will be described in detail.
As described above, the reformed gas generation system of the present invention includes the CO shift catalyst system of the present invention.
ここで、本発明の改質ガス生成システムの構成を図面を用いて詳細に説明する。
図9は、本発明の改質ガス生成システムの一実施形態を示す構成図である。
同図に示すように、改質ガス生成システム100は、ガス流路上に、ガス流れ方向上流側から改質反応器80と、高温型COシフト反応器10aと、低温型COシフト反応器10bと、CO選択酸化反応器90とをこの順で備え、高温型COシフト反応器10a及び低温型COシフト反応器10bに対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段20の一例である酸化剤パルス供給手段22と、ガス流量検出器32と、高温型COシフト反応器10aのガス入口側のCO濃度を検出する入口側CO検出器34と、低温型COシフト反応器10bのガス出口側のCO濃度を検出する出口側CO検出器36と、低温型COシフト反応器10bのガス出口側の酸素濃度を検出する酸素検出器42と、高温型COシフト反応器10a及び低温型COシフト反応器10bの内部の温度を検出する温度検出器52a及び52bと、低温型COシフト反応器10bのガス出口側の水素濃度を検出する水素検出器62と、CO検出器型起動基準データ、酸素検出器型停止基準データ、温度検出器型一旦停止解除基準データ及び水素検出器型一旦停止基準データを格納した演算処理装置70と、を更に備えたものである。
Here, the configuration of the reformed gas generation system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an embodiment of the reformed gas generation system of the present invention.
As shown in the figure, the reformed
また、ガス流量検出器32と、入口側CO検出器34と、出口側CO検出器36と、演算処理装置70とが協働して起動基準判断手段30として機能し、酸素検出器42と演算処理装置70とが協働して停止基準判断手段40として機能し、水素検出器62と演算処理装置70とが協働して一旦停止基準判断手段60として機能し、温度検出器52a及び52bと演算処理装置70とが協働して一旦停止解除基準判断手段50として機能する。
Further, the gas
このような改質ガス生成システム100は、空気、燃料及び水の混合物を改質反応器80に流通させると改質反応によって、混合物から改質ガスが生成される。
次に、得られた改質ガスに水を添加したものを高温型COシフト反応器10a及び低温型COシフト反応器10bに流通させるとCOシフト反応によって、水素リッチな改質ガスが生成される。
次に、得られた水素リッチな改質ガスに空気を添加したものをCO選択酸化反応器に流通させるとCO選択酸化反応によって、CO濃度が低いか又はCOが除去された水素リッチな改質ガスが生成される。
なお、図中の矢印Aは改質ガス、矢印Bは空気、矢印Cは水ないし水蒸気、矢印Dは燃料の流れ方向を示す。
In such a reformed
Next, when the obtained reformed gas added with water is passed through the high temperature
Next, when the obtained hydrogen-rich reformed gas added with air is passed through a CO selective oxidation reactor, the CO-selective oxidation reaction causes a low CO concentration or a hydrogen-rich reformation from which CO has been removed. Gas is generated.
In the figure, arrow A indicates the reformed gas, arrow B indicates air, arrow C indicates water or water vapor, and arrow D indicates the fuel flow direction.
このようにして得られたCO濃度が低いか又はCOが除去された水素リッチな改質ガスは、例えば同図に示すような固体高分子形燃料電池200に供給される燃料として好適なものである。
また、上述したように、このような改質ガス生成システム100は、内部に組み込まれたCOシフト触媒システムがそのCOシフト触媒の触媒活性を回復させる際に、装置の運転を停止する必要がないという利点がある。
The hydrogen-rich reformed gas having a low CO concentration or CO removed in this way is suitable as a fuel to be supplied to the polymer
Further, as described above, such a reformed
次に、本発明のCOシフト触媒の再生方法について説明する。
上述の如く、本発明のCOシフト触媒の再生方法は、COシフト触媒の再生処理が必要であるときに、当該COシフト触媒を使用しながら再生処理をするに当たり、当該COシフト触媒に対して酸化剤を供給する。
上述した本発明のCOシフト触媒システムは、かかるCOシフト触媒の再生方法を実現し得るシステムの一例であり、本発明のCOシフト触媒の再生方法は、上述した本発明のCOシフト触媒システムを用いることに限定されるものではない。
なお、「COシフト触媒を使用する」とは、COシフト触媒のCOシフト性能を発揮させる使用をいう。
Next, a method for regenerating the CO shift catalyst of the present invention will be described.
As described above, the method for regenerating a CO shift catalyst according to the present invention provides that when the regeneration process of the CO shift catalyst is necessary, the regeneration process using the CO shift catalyst is performed by oxidizing the CO shift catalyst. Supply agent.
The above-described CO shift catalyst system of the present invention is an example of a system that can realize such a CO shift catalyst regeneration method. The CO shift catalyst regeneration method of the present invention uses the above-described CO shift catalyst system of the present invention. It is not limited to that.
Note that “using a CO shift catalyst” refers to a use of demonstrating the CO shift performance of the CO shift catalyst.
また、本発明においては、COシフト触媒に対して酸化剤を供給するに際し、パルス供給することが望ましい。
このように酸化剤をパルス供給することによって、少量の酸化剤供給が可能になるだけでなく、COシフト触媒の再生処理が必要でないときに、酸化剤の供給を終了するに当たり、精度良くこれを実行することができる。
In the present invention, it is desirable to supply a pulse when supplying the oxidizing agent to the CO shift catalyst.
By supplying the oxidant in this way, not only a small amount of oxidant can be supplied, but also when the regeneration process of the CO shift catalyst is not necessary, the oxidant can be supplied with high accuracy when the supply of the oxidant is terminated. Can be executed.
更に、本発明においては、COシフト触媒に対して酸化剤を供給するに際し、COシフト触媒の活性状態に応じて、酸化剤供給量を低減することが望ましい。
酸化剤供給量を低減することによって、より的確なCOシフト触媒の再生処理を実行することができる。
Furthermore, in the present invention, when supplying the oxidizing agent to the CO shift catalyst, it is desirable to reduce the supply amount of the oxidizing agent according to the active state of the CO shift catalyst.
By reducing the supply amount of the oxidant, it is possible to execute a more accurate regeneration process of the CO shift catalyst.
更にまた、本発明においては、COシフト触媒に対して酸化剤を供給するときを、当該COシフト触媒にかかる負荷が大きいときと合わせることが望ましい。
COシフト触媒にかかる負荷が大きいときには、COシフト触媒に流れ込むガス流量が多く、水素の焼損も比較的少なくて済む。また、温度が高く、反応活性が高まっているため、触媒再生処理を短時間で終了させることができる。
Furthermore, in the present invention, it is desirable to match the time when the oxidizing agent is supplied to the CO shift catalyst with the time when the load applied to the CO shift catalyst is large.
When the load applied to the CO shift catalyst is large, the gas flow rate flowing into the CO shift catalyst is large, and hydrogen burnout is relatively small. Further, since the temperature is high and the reaction activity is increased, the catalyst regeneration process can be completed in a short time.
1a、1b COシフト触媒システム
10 COシフト反応器
10a 高温型COシフト反応器
10b 低温型COシフト反応器
12 COシフト触媒
20 酸化剤供給手段
22 酸化剤パルス供給手段
30 起動基準判断手段
32 ガス流量検出器
34 入口側CO検出器
36 出口側CO検出器
40 停止基準判断手段
42 酸素検出器
50 一旦停止解除基準判断手段
52、52a、52b 温度検出器
60 一旦停止基準判断手段
62 水素検出器
70 演算処理装置
80 改質反応器
90 CO選択酸化反応器
100 改質ガス生成システム
200 固体高分子形燃料電池
1a, 1b CO
Claims (24)
当該COシフト触媒システムは、上記起動基準判断手段が上記起動基準を満たすと判断したときに、上記酸化剤供給手段を起動し、運転すると共に、上記停止基準判断手段が上記停止基準を満たすと判断したときに、上記酸化剤供給手段を停止する、
ことを特徴とするCOシフト触媒システム。 A CO shift reactor containing a CO shift catalyst, used in a gas flow path, an oxidant supply means for supplying an oxidant to the CO shift reactor, and a starting reference for the oxidant supply means A CO shift catalyst system comprising: a start reference determination means having a stop reference determination means having a stop reference for the oxidant supply means;
The CO shift catalyst system determines that the oxidant supply unit is activated and operated when the activation criterion determining unit determines that the activation criterion is satisfied and that the stop criterion determining unit satisfies the stopping criterion. The oxidant supply means is stopped when
CO shift catalyst system characterized by the above.
上記起動基準判断手段が上記起動基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記ガス流量検出器、入口側CO検出器及び出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記CO検出器型起動基準データとを比較して、当該CO検出器型起動基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 The starting reference determination means includes a gas flow rate detector that detects a gas flow rate to the CO shift reactor, an inlet side CO detector that detects a CO concentration on the gas inlet side of the CO shift reactor, and the CO shift reaction. An outlet-side CO detector that detects the gas outlet-side CO concentration of the gas detector, and an arithmetic processing unit that stores the CO detector-type activation reference data,
In determining that the start-up criterion determination means satisfies the start-up criterion, the arithmetic processing unit is obtained by performing arithmetic processing on data input from the gas flow rate detector, the inlet side CO detector, and the outlet side CO detector. The calculated calculation data is compared with the CO detector type activation reference data stored in the arithmetic processing unit to determine that the CO detector type activation reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to any one of claims 1 to 3, wherein:
ことを特徴とする請求項4に記載のCOシフト触媒システム。 The calculation data is a cumulative CO processing amount obtained by the arithmetic processing unit performing arithmetic processing on data input from the gas flow rate detector, the inlet side CO detector, and the outlet side CO detector, and the CO The detector-type activation reference data is a cumulative CO processing amount of the CO shift reactor set in advance.
The CO shift catalyst system according to claim 4.
上記起動基準判断手段が上記起動基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記時間測定器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記時間計測器型起動基準データとを比較して、当該時間計測器型起動基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 The activation reference determining means includes a time measuring device, and an arithmetic processing device for storing time measuring device type activation reference data,
In determining that the activation criterion determination means satisfies the activation criterion, the arithmetic processing device stores calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the time measuring device, and the arithmetic processing device stores the calculation data. Compare the time measuring instrument type activation reference data and determine that the time measuring instrument type activation reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項6に記載のCOシフト触媒システム。 The calculation data is an accumulated time from the most recent stop of the oxidant supply means obtained by the arithmetic processing unit performing arithmetic processing on data input from the time measuring instrument, and the time measuring instrument type The starting reference data is a cumulative time from the latest stop time of the oxidant supply means set in advance.
The CO shift catalyst system according to claim 6.
上記停止基準判断手段が上記停止基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記酸素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記酸素検出器型停止基準データとを比較して、当該酸素検出器型停止基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 The stop criterion determining means comprises an oxygen detector for detecting the oxygen concentration inside the CO shift reactor and / or the gas outlet side, and an arithmetic processing device storing oxygen detector type stop criterion data,
When the stop criterion determining means determines that the stop criterion is satisfied, the arithmetic processing unit stores calculation data obtained by arithmetic processing of data input from the oxygen detector, and the arithmetic processing device stores Compare with the oxygen detector type stop reference data and determine that the oxygen detector type stop reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to any one of claims 1 to 8, wherein
当該COシフト触媒システムは、上記一旦停止基準判断手段が上記一旦停止基準を満たすと判断したときに、上記酸化剤供給手段を一旦停止し、その酸化剤供給量を低減すると共に、上記一旦停止解除基準判断手段が上記一旦停止解除基準を満たすと判断したときに、上記酸化剤供給手段をその酸化剤供給量を低減したまま再起動する、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 A CO shift catalyst system further comprising: a temporary stop reference determining means having a temporary stop reference of the oxidant supplying means; and a temporary stop cancellation reference determining means having a temporary stop cancellation reference of the oxidant supplying means,
The CO shift catalyst system temporarily stops the oxidant supply unit when the temporary stop criterion determination unit determines that the temporary stop criterion is satisfied, reduces the oxidant supply amount, and releases the temporary stop. When it is determined that the criterion determination means satisfies the stop release criterion, the oxidant supply means is restarted with its oxidant supply amount reduced;
The CO shift catalyst system according to any one of claims 1 to 9, wherein
上記一旦停止基準判断手段が上記一旦停止基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記温度検出器型一旦停止基準データとを比較して、当該温度検出器型一旦停止基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項10に記載のCOシフト触媒システム。 The temporary stop reference judging means comprises a temperature detector for detecting the temperature inside the CO shift reactor and / or the gas inlet side, and an arithmetic processing unit storing temperature detector type temporary stop reference data,
When the temporary stop criterion determining means determines that the temporary stop criterion is satisfied, the arithmetic processing unit stores calculation data obtained by arithmetic processing of data input from the temperature detector, and the arithmetic processing unit stores The temperature detector type temporary stop reference data is compared to determine that the temperature detector type temporary stop reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to claim 10.
上記一旦停止基準判断手段が上記一旦停止基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記水素検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記水素検出器型一旦停止基準データとを比較して、当該水素検出器型一旦停止基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項10又は11に記載のCOシフト触媒システム。 The temporary stop reference determination means comprises a hydrogen detector that detects the gas outlet side hydrogen concentration of the CO shift reactor, and a processing unit that stores hydrogen detector type temporary stop reference data.
When the temporary stop criterion determining means determines that the temporary stop criterion is satisfied, the arithmetic processing unit stores calculation data obtained by arithmetic processing of data input from the hydrogen detector, and the arithmetic processing unit stores Comparing with the hydrogen detector type temporary stop reference data to determine that the hydrogen detector type temporary stop reference data is satisfied,
The CO shift catalyst system according to claim 10 or 11, wherein
上記一旦停止解除基準判断手段が、上記一旦停止解除基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記温度検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記温度検出器型一旦停止解除基準データとを比較して、当該温度検出器型一旦停止解除基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 The temporary stop cancellation reference judgment means stores a temperature detector for detecting the temperature of at least one of the inside of the CO shift reactor, the gas inlet side and the gas outlet side, and temperature detector type temporary stop cancellation reference data. An arithmetic processing unit,
When the temporary stop cancellation criterion determining means determines that the temporary cancellation criterion is satisfied, the arithmetic processing unit calculates calculation data obtained by calculating data input from the temperature detector, and the arithmetic processing Compare the temperature detector type temporary stop release reference data stored in the device, and determine that the temperature detector type temporary stop release reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to any one of claims 10 to 12, wherein:
当該COシフト触媒システムは、上記運転中止基準判断手段が上記運転中止基準を満たすと判断したときに、上記酸化剤供給手段の運転を中止する、
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つの項に記載のCOシフト触媒システム。 A CO shift catalyst system further comprising an operation stop criterion judgment unit having an operation stop criterion of the oxidant supply unit,
The CO shift catalyst system stops the operation of the oxidant supply unit when the operation stop criterion determination unit determines that the operation stop criterion is satisfied.
The CO shift catalyst system according to any one of claims 1 to 13, characterized in that
上記運転中止基準判断手段が上記運転中止基準を満たすと判断するに当たり、上記演算処理装置は、上記出口側CO検出器から入力されるデータを演算処理して得られる算出データと、当該演算処理装置が格納する上記CO検出器型運転中止基準データとを比較して、当該CO検出器型運転中止基準データを満たすと判断する、
ことを特徴とする請求項14に記載のCOシフト触媒システム。 The operation stop criterion judgment means comprises an outlet side CO detector that detects the gas outlet side CO concentration of the CO shift reactor, and an arithmetic processing unit that stores CO detector type operation stop reference data.
In determining that the operation stop criterion determination means satisfies the operation stop criterion, the arithmetic processing unit includes calculation data obtained by performing arithmetic processing on data input from the outlet side CO detector, and the arithmetic processing unit. Is compared with the CO detector type operation stop reference data stored in the above, and it is determined that the CO detector type operation stop reference data is satisfied.
The CO shift catalyst system according to claim 14.
ことを特徴とする請求項15に記載のCOシフト触媒システム。 The operation stop reference data is a CO concentration obtained by arithmetic processing of data input from the outlet side CO detector at the time of starting the oxidant supply means, and the calculated data is the oxidant supply means. The CO concentration obtained by calculating the data input from the outlet side CO detector when the CO shift catalyst system is operating under the same conditions as when the oxidant supply means is started. is there,
The CO shift catalyst system according to claim 15.
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| JP2006075905A JP2007246372A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | CO shift catalyst system, reformed gas generation system, and CO shift catalyst regeneration method |
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|---|---|---|---|---|
| WO2012046542A1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-04-12 | 株式会社日立製作所 | Co2 separation and recovery equipment, and a coal gasification combined power plant comprising co2 separation and recovery equipment |
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| JP2012076970A (en) * | 2010-10-05 | 2012-04-19 | Hitachi Ltd | Co2 separation/recovery apparatus and coal gasification-combined power generation plant equipped with co2 separation/recovery apparatus |
| US9427703B2 (en) | 2010-10-05 | 2016-08-30 | Hitachi, Ltd. | CO2 separation and recovery equipment, and a coal gasification combined power plant comprising CO2 separation and recovery equipment |
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