JP2008144730A - Fuel supply system for power source and fuel supply method to power source - Google Patents
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Abstract
【課題】始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給方法を提供すること。
【解決手段】パワーソースの燃料供給システムは、熱の発生を伴い作動するパワーソースと、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースの運転条件に応じてパワーソースへ供給する変換燃料供給手段と、を具備するパワーソースの燃料供給システムであって、変換燃料供給手段が、エタノール変換機能を有する熱交換手段を備え、エタノール変換機能を有する熱交換手段が、パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換するエタノール変換触媒を備える。
【選択図】図1A fuel supply system for a power source and a fuel supply method for the power source capable of improving startability and fuel consumption.
A power source fuel supply system includes a power source that operates with generation of heat, and a conversion source that supplies a conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source in accordance with operating conditions of the power source. A fuel supply system for a power source comprising a fuel supply means, wherein the conversion fuel supply means includes a heat exchange means having an ethanol conversion function, and the heat exchange means having an ethanol conversion function is a power source or an exhaust thereof. An ethanol conversion catalyst for recovering heat generated by the system and converting an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、パワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給方法に係り、更に詳細には、始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給方法に関する。 The present invention relates to a fuel supply system for a power source and a fuel supply method to the power source, and more particularly to a fuel supply system for a power source and a fuel supply method to the power source that can improve startability and fuel consumption.
地球環境に対する配慮から、二酸化炭素(CO2)排出量の低減が求められており、内燃機関においても、その燃費向上を目的として、種々の試みがなされている。
具体的には、ガソリンエンジンにおけるリーンバーンエンジンや直噴エンジン、ディーゼルエンジンにおける高圧噴射技術、更には燃料におけるオクタン価向上剤の添加などが挙げられる。
In consideration of the global environment, reduction of carbon dioxide (CO 2 ) emissions has been demanded, and various attempts have been made in internal combustion engines for the purpose of improving the fuel consumption.
Specifically, a lean burn engine, a direct injection engine in a gasoline engine, a high-pressure injection technique in a diesel engine, and addition of an octane number improver in a fuel can be mentioned.
一方、燃料からのアプローチとして、従来用いられているガソリンや軽油の他に、水素、メタノールやエタノール等のアルコール類、ジメチルエーテルやメチルターシャリーブチルエーテル等のエーテル類、バイオディーゼル、ガス・トゥー・リキッド(GTL)等の合成燃料などの代替燃料についても検討がなされている。
その中でも、エタノールは、バイオ起源にて製造できることから再生可能であり、大気中のCO2を増加させないカーボンニュートラル燃料として、近年注目を集めている。
また、アルコール類は、分子内に酸素原子を含有するため、ガソリンに混合させると、オクタン価を向上させ、燃料の燃焼性向上にも寄与することが期待されている。
このため、既にいくつかの国においては、ガソリンに一定量のエタノールを混合した燃料であるガスホールが、内燃機関用燃料として使用されている。
On the other hand, as an approach from fuel, in addition to gasoline and light oil that are conventionally used, hydrogen, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether and methyl tertiary butyl ether, biodiesel, gas-to-liquid ( Alternative fuels such as synthetic fuels such as GTL) are also being studied.
Among them, ethanol is attracting attention in recent years as a carbon neutral fuel that can be regenerated because it can be produced from bio origin and does not increase CO 2 in the atmosphere.
In addition, since alcohols contain oxygen atoms in their molecules, mixing with gasoline is expected to improve the octane number and contribute to improving fuel combustibility.
For this reason, in some countries, a gas hole, which is a fuel in which a certain amount of ethanol is mixed with gasoline, is already used as a fuel for an internal combustion engine.
しかし、アルコール類はガソリンと比較した場合、熱量が劣るので、混合した分だけ出力が低下することから、逆に燃費悪化になる可能性もあり、従来の化石燃料に添加しただけでは燃料の節約に繋がるとは言い難く、CO2削減効果も大きくなくなる。 However, compared to gasoline, the amount of heat is inferior to that of gasoline, so the output decreases by the amount of mixing, which may adversely affect fuel consumption. not be said to lead to, CO 2 reduction also eliminated significantly.
このような背景から、ガソリンや軽油などとアルコールとの混合燃料を内燃機関へ供給する際の各種の条件を最適化することを目的として、これら混合燃料の内燃機関への供給方法や噴射方法など種々の技術が提案されている。 From such a background, for the purpose of optimizing various conditions when supplying a mixed fuel of gasoline, light oil or the like and alcohol to the internal combustion engine, a supply method or an injection method of the mixed fuel to the internal combustion engine, etc. Various techniques have been proposed.
具体的には、アルコール混合ガソリン燃料を、アルコールの改質温度以上に熱し、改質ガスを得るとともに、ガソリンをガス状化し、ガス状化したガソリン燃料を冷却、凝縮して、改質ガスと分離し、それらを別系統でエンジンに供給するエンジンの燃料供給装置が提案されている(特許文献1参照。)。 Specifically, the alcohol-mixed gasoline fuel is heated to a temperature equal to or higher than the reforming temperature of the alcohol to obtain reformed gas, the gasoline is gasified, the gasified gasoline fuel is cooled and condensed, There has been proposed an engine fuel supply device that separates and supplies them to the engine in a separate system (see Patent Document 1).
また、アルコール混合軽油燃料を効果的に供給し、噴射するためのコンパクトな複燃料噴射弁が提案されている(特許文献2参照。)。
しかしながら、特許文献1に記載のエンジンの燃料供給装置は、アルコールが比較的改質が容易であるメタノールの場合には有効であるが、より高い改質温度が必要なエタノールの場合には改質ガスへの転化が困難である。また、エンジンの運転条件と改質ガスの供給との関係も考慮されておらず、得られた改質ガスが内燃機関の効率向上に寄与できるかは不明であった。 However, the engine fuel supply device described in Patent Document 1 is effective when the alcohol is methanol, which is relatively easy to reform, but reforming when the ethanol requires a higher reforming temperature. Conversion to gas is difficult. Further, the relationship between the engine operating conditions and the supply of reformed gas is not taken into consideration, and it has been unclear whether the obtained reformed gas can contribute to improving the efficiency of the internal combustion engine.
また、特許文献2に記載の複燃料噴射弁は、混合されたアルコール燃料からディーゼルエンジン燃焼に有利な燃料成分が得られれば、従来の噴射装置でも燃焼効率の向上効果が得られるものと考えられる。しかしながら、燃料噴射弁に主眼が置かれており、燃料の特性、即ち混合されるアルコール種などは考慮されていない。 Moreover, if the fuel component advantageous to diesel engine combustion is obtained from the mixed alcohol fuel, the double fuel injection valve of patent document 2 is considered that the improvement effect of combustion efficiency will be acquired also by the conventional injection device. . However, the main focus is on the fuel injection valve, and the characteristics of the fuel, that is, the alcohol species to be mixed are not considered.
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、始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給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 an object of the present invention is to provide a fuel supply system for a power source and a fuel supply method to the power source that can improve startability and fuel consumption. Is to provide.
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねたところ、熱の発生を伴い作動するパワーソースと、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料を該パワーソースの運転条件に応じて該パワーソースへ供給する所定の変換燃料供給手段と、を備えさせることなどにより、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 conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, a power source that operates with the generation of heat and a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene according to the operating conditions of the power source. Thus, the present inventors have found that the above object can be achieved by providing predetermined conversion fuel supply means for supplying the power source to the power source, and have completed the present invention.
即ち、本発明のパワーソースの燃料供給システムは、熱の発生を伴い作動するパワーソースと、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料を該パワーソースの運転条件に応じて該パワーソースへ供給する変換燃料供給手段と、を具備するパワーソースの燃料供給システムであって、該変換燃料供給手段が、エタノール変換機能を有する熱交換手段を備え、該エタノール変換機能を有する熱交換手段が、該パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換するエタノール変換触媒を備える、ことを特徴とする。 That is, the power supply fuel supply system according to the present invention supplies a power source that operates with generation of heat and a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to the operating conditions of the power source. A fuel supply system for a power source comprising a conversion fuel supply means for supplying, wherein the conversion fuel supply means includes a heat exchange means having an ethanol conversion function, and the heat exchange means having the ethanol conversion function, It comprises an ethanol conversion catalyst that recovers heat generated by the power source or its exhaust system and converts an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene. .
また、本発明のパワーソースへの燃料供給方法は、パワーソースないしその排気系が発生する熱により、エタノール変換触媒を活性化し、そのエタノール変換触媒にエタノールを含有するエタノール含有燃料を接触させて、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換し、得られたジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースへ供給するパワーソースへの燃料供給方法であって、該パワーソースの始動時、低負荷運転時及び中負荷運転時から成る群より選ばれた少なくとも1つの運転条件の際に、該変換燃料を供給する、ことを特徴とする。 Further, the fuel supply method to the power source of the present invention activates the ethanol conversion catalyst by the heat generated by the power source or its exhaust system, and contacts the ethanol-containing fuel containing ethanol with the ethanol conversion catalyst. A method for supplying fuel to a power source, wherein the fuel is converted into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene, and the resulting converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is supplied to the power source, The conversion fuel is supplied at the time of at least one operating condition selected from the group consisting of starting the source, low load operation and medium load operation.
本発明によれば、熱の発生を伴い作動するパワーソースと、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料を該パワーソースの運転条件に応じて該パワーソースへ供給する所定の変換燃料供給手段と、を備えさせることなどとしたため、始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給方法を提供することができる。 According to the present invention, a predetermined conversion fuel supply that supplies a power source that operates with the generation of heat and a conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to operating conditions of the power source. Therefore, it is possible to provide a power source fuel supply system and a fuel supply method to the power source that can improve startability and fuel consumption.
以下、本発明のパワーソースの燃料供給システムについて説明する。
なお、本明細書において、濃度や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わすものとする。
また、「エタノール含有燃料」とは、エタノール100%燃料、ガソリン‐エタノール混合燃料など、エタノールを任意の割合で含有するものを意味しているが、エタノール含有量が多い燃料で比較的燃費向上効果が大きくなる。
The power source fuel supply system of the present invention will be described below.
In the present specification, “%” for concentration, content, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.
“Ethanol-containing fuel” means a fuel containing 100% ethanol, gasoline-ethanol mixed fuel, etc. containing ethanol in any proportion, but fuel with a high ethanol content can improve fuel efficiency relatively. Becomes larger.
上述の如く、本発明のパワーソースの燃料供給システムは、熱の発生を伴い作動するパワーソースと、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースの運転条件に応じてパワーソースへ供給する変換燃料供給手段と、を具備するパワーソースの燃料供給システムであって、変換燃料供給手段が、エタノール変換機能を有する熱交換手段を備え、エタノール変換機能を有する熱交換手段が、パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換するエタノール変換触媒を備えるものである。
エタノールをパワーソースに直接供給する場合、エタノールの蒸発潜熱はガソリンの約2倍と大きいことから、始動時、暖機性に関しては問題が生ずるところ、このような構成とすることによって、エチレンは気体であり、ジエチルエーテルは沸点が34.6℃と低く、かつ蒸発潜熱もガソリン並みであるため、変換されたジエチルエーテルやエチレンをパワーソースに供給することにより、始動時、暖機性の問題は回避でき、始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システムとなる。
As described above, the fuel supply system for a power source according to the present invention supplies a power source that operates with generation of heat and a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to the operating conditions of the power source. A power source fuel supply system comprising: a conversion fuel supply means for supplying, wherein the conversion fuel supply means includes a heat exchange means having an ethanol conversion function, and the heat exchange means having an ethanol conversion function is a power source. In addition to recovering heat generated by the exhaust system, an ethanol conversion catalyst for converting an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is provided.
When ethanol is supplied directly to the power source, the latent heat of vaporization of ethanol is about twice that of gasoline, so there is a problem with warm-up at start-up. Since diethyl ether has a boiling point as low as 34.6 ° C. and the latent heat of vaporization is similar to gasoline, the problem of warm-up at start-up by supplying converted diethyl ether or ethylene to the power source is This is a power source fuel supply system that can be avoided and improve startability and fuel consumption.
ここで、上記の熱の発生を伴い作動するパワーソースとしては、例えば内燃機関や固体電解質燃料電池などを挙げることができる。 Here, examples of the power source that operates with the generation of heat include an internal combustion engine and a solid electrolyte fuel cell.
上記変換燃料供給手段は、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料を上述したパワーソースの運転条件に応じてパワーソースへ供給するものであって、パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換するエタノール変換触媒を備えたエタノール変換機能を有する熱交換手段を備えることを要する。
上述したように、パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収して、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換し、変換されたジエチルエーテルやエチレンをパワーソースに供給することにより、始動時、暖機性の問題は回避でき、始動性や燃費を向上させ得るパワーソースの燃料供給システムとなる。
The conversion fuel supply means supplies a conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to the operating conditions of the power source, and heat generated by the power source or its exhaust system. It is necessary to provide a heat exchange means having an ethanol conversion function provided with an ethanol conversion catalyst for converting an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene.
As described above, the heat generated by the power source or its exhaust system is recovered, and the ethanol-containing fuel containing ethanol is converted into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene. By supplying ethylene to the power source, the problem of warm-up property can be avoided at the time of starting, and a power source fuel supply system that can improve the startability and fuel consumption is obtained.
また、上記エタノール変換触媒としては、比較的低温条件からエタノールの脱水反応によりジエチルエーテル((C2H5)2O)及びエチレン(C2H4)の少なくとも一方を生成させる触媒を挙げることができる。
これらは反応式(I)及び(II)で表わされ、反応式(I)は、分子内脱水反応であり、反応式(II)は、分子間脱水反応であり、これらはそれぞれ吸熱反応である。
Examples of the ethanol conversion catalyst include a catalyst that generates at least one of diethyl ether ((C 2 H 5 ) 2 O) and ethylene (C 2 H 4 ) by a dehydration reaction of ethanol from a relatively low temperature condition. it can.
These are represented by reaction formulas (I) and (II), reaction formula (I) is an intramolecular dehydration reaction, reaction formula (II) is an intermolecular dehydration reaction, and these are endothermic reactions, respectively. is there.
C2H5OH→C2H4+H2O…(I)
2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O…(II)
C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O (I)
2C 2 H 5 OH → C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O (II)
そして、内燃機関などのパワーソースないしその排気系が発生する熱を用いてかかる反応を起こすことにより、パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収することができる。 The heat generated by the power source or the exhaust system thereof can be recovered by causing the reaction using the heat generated by the power source or the exhaust system of the internal combustion engine or the like.
エタノールを出発物質とする脱水反応における熱回収効率を下記の計算式(1)に示すような低位発熱量基準で計算すると、反応式(I)の熱回収効率ηは108%であり、反応式(II)の熱回収効率ηは103%である。したがって、熱回収効率を比較すると、熱回収の観点、即ち燃費の観点からは分子内脱水反応が有利となる。 When the heat recovery efficiency in the dehydration reaction using ethanol as a starting material is calculated on the basis of the lower calorific value as shown in the following calculation formula (1), the heat recovery efficiency η in the reaction formula (I) is 108%. The heat recovery efficiency η of (II) is 103%. Therefore, when the heat recovery efficiency is compared, the intramolecular dehydration reaction is advantageous from the viewpoint of heat recovery, that is, fuel efficiency.
熱回収効率η(%)=[LHV(改質ガス)−LHV(エタノール)]/LHV(エタノール)×100…(1) Heat recovery efficiency η (%) = [LHV (reformed gas) −LHV (ethanol)] / LHV (ethanol) × 100 (1)
上記エタノール変換触媒としては、例えばシリカ/アルミナ比が18以上60以下であるアルミノケイ酸塩を含有する低温型エタノール変換触媒を好適に用いることができる。
更に具体的には、上記アルミノケイ酸塩として、シリカ/アルミナ比が20以上45以下であるMFI型ゼオライト、シリカ/アルミナ比が20以上60以下であるβ型ゼオライト、シリカ/アルミナ比が18以上35以下であるモルデナイト型ゼオライト、又はシリカ/アルミナ比が18以上35以下であるY型ゼオライト、及びこれらの任意の組み合せに係る混合物を好適に用いることができる。
各ゼオライトとも、上述したシリカ/アルミナ比の上限を超えても下限未満でもエタノールの脱水縮合の性能は低下する。特に、MFI型ゼオライトの場合には、20未満ではエタノール転化率が低下し、45超では高転化率を得る反応温度が高くなる。
また、他のゼオライトについても、同様の理由からシリカ/アルミナ比が上記の範囲内であるものであることが好ましい。
このような低温型エタノール変換触媒は、内燃機関などのパワーソースからの排気熱を用いて加熱することで効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換する反応をさせることが可能となる。
また、内燃機関などのパワーソースからの排気熱が比較的低温域(例えば、150℃以上450℃以下の温度範囲。)でも効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換できるため、高効率な内燃機関にも適用できて、燃費向上効果が得られる。
従って、上記の低温型エタノール変換触媒は、150〜450℃の温度条件で作動させることが、効果的にエタノールの脱水反応を起こすことができるという観点から望ましい。
As the ethanol conversion catalyst, for example, a low-temperature ethanol conversion catalyst containing an aluminosilicate having a silica / alumina ratio of 18 or more and 60 or less can be suitably used.
More specifically, as the aluminosilicate, an MFI type zeolite having a silica / alumina ratio of 20 to 45, a β type zeolite having a silica / alumina ratio of 20 to 60, and a silica / alumina ratio of 18 to 35. The following mordenite-type zeolite, Y-type zeolite having a silica / alumina ratio of 18 or more and 35 or less, and a mixture according to any combination thereof can be suitably used.
In each zeolite, the performance of dehydration condensation of ethanol is deteriorated even when the upper limit or lower limit of the silica / alumina ratio described above is exceeded. In particular, in the case of MFI-type zeolite, if it is less than 20, the ethanol conversion decreases, and if it exceeds 45, the reaction temperature for obtaining a high conversion increases.
For other zeolites, the silica / alumina ratio is preferably within the above range for the same reason.
Such a low-temperature type ethanol conversion catalyst efficiently converts an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene by heating using exhaust heat from a power source such as an internal combustion engine. It becomes possible to make the reaction to convert.
In addition, even in the case where the exhaust heat from a power source such as an internal combustion engine is at a relatively low temperature (for example, a temperature range of 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower), an ethanol-containing fuel containing ethanol is efficiently converted to at least one of diethyl ether and ethylene. Since it can be converted into the contained conversion fuel, it can be applied to a high-efficiency internal combustion engine, and a fuel efficiency improvement effect can be obtained.
Therefore, it is desirable that the low-temperature ethanol conversion catalyst is operated at a temperature of 150 to 450 ° C. from the viewpoint that the dehydration reaction of ethanol can be effectively caused.
また、上記エタノール変換触媒としては、例えばシリカ/アルミナ比が60超であるアルミノケイ酸塩を含有する高温型エタノール変換触媒を好適に用いることもできる。
更に具体的には、上記アルミノケイ酸塩として、例えばシリカ/アルミナ比が60超であるMFI型ゼオライト、シリカ/アルミナ比が60超であるβ型ゼオライト、シリカ/アルミナ比が60超であるモルデナイト型ゼオライト、又はシリカ/アルミナ比が60超であるY型ゼオライト、及びこれらの任意の組み合せに係る混合物を好適に用いることができる。
このような高温型エタノール変換触媒は、内燃機関などのパワーソースからの排気熱が比較的高温域(例えば、450℃超650℃以下の温度範囲。)において効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換できる。
Moreover, as said ethanol conversion catalyst, the high temperature type ethanol conversion catalyst containing the aluminosilicate whose silica / alumina ratio is more than 60 can also be used suitably, for example.
More specifically, examples of the aluminosilicate include an MFI type zeolite having a silica / alumina ratio exceeding 60, a β type zeolite having a silica / alumina ratio exceeding 60, and a mordenite type having a silica / alumina ratio exceeding 60. Zeolite, or Y-type zeolite having a silica / alumina ratio of more than 60, and a mixture of any combination thereof can be suitably used.
Such a high-temperature ethanol conversion catalyst is an ethanol-containing fuel that efficiently contains ethanol in a relatively high temperature range (for example, a temperature range of more than 450 ° C. and 650 ° C. or less) of exhaust heat from a power source such as an internal combustion engine. It can be converted into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene.
更に、上記エタノール変換触媒としては、例えばパラジウム(Pd)を含有するものを好適に用いることができる。
更に具体的には、例えばアルミナ基材(Al2O3)にパラジウムを0.1〜4%程度担持したエタノール変換触媒を好適に用いることができる。
このようなエタノール変換触媒も内燃機関などのパワーソースないしその排気系から発生する熱により効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換できる。
Furthermore, as the ethanol conversion catalyst, for example, a catalyst containing palladium (Pd) can be suitably used.
More specifically, for example, an ethanol conversion catalyst in which about 0.1 to 4% of palladium is supported on an alumina base (Al 2 O 3 ) can be suitably used.
Such an ethanol conversion catalyst can also efficiently convert an ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene by heat generated from a power source such as an internal combustion engine or its exhaust system.
更にまた、上記エタノール変換触媒としては、例えば3次元連続細孔を有するメタル製のモノリス担体に形成された触媒層に含有されているものを好適に用いることができる。
このようなエタノール変換触媒は、メタル製の3次元連続細孔を有するモノリス担体に塗布することによって得られ、触媒表面とエタノールとの接触効率が高くなることや熱の伝達が促進されることなどから、より効率よく、即ち小さな触媒でも高効率なエタノール変換が可能になる。
なお、上述したエタノール変換触媒は単独で又は組み合せて用いることができる。
Furthermore, as the ethanol conversion catalyst, for example, a catalyst contained in a catalyst layer formed on a metal monolith support having three-dimensional continuous pores can be suitably used.
Such an ethanol conversion catalyst is obtained by applying to a monolithic carrier having three-dimensional continuous pores made of metal, and the contact efficiency between the catalyst surface and ethanol is increased, heat transfer is promoted, etc. Therefore, it is possible to convert ethanol more efficiently, that is, even with a small catalyst.
In addition, the ethanol conversion catalyst mentioned above can be used individually or in combination.
上述したパワーソースの排気系は、従来公知の排ガス浄化用触媒を備えていてもよく、このような排ガス浄化用触媒として、特に限定されるものではないが、例えばフィルター構造を有するいわゆるパティキュレートフィルター型排ガス浄化用触媒を挙げることができる。
このようなパティキュレートフィルター型排ガス浄化用触媒は、パテキュレートマターを燃焼除去して再生する際に熱を発生する。そして、再生に伴い発生する熱により、高温型のエタノール変換触媒を活性化させて、上述したような脱水反応を完結することも可能となる。上述したように、この反応は吸熱反応であるためフィルターの過熱を防ぐ効果も期待できるようになる。
したがって、上述した高温型エタノール変換触媒は、パティキュレートフィルター型排ガス浄化用触媒と組み合せて用いることが望ましい。即ち、エタノール変換触媒をより高温条件下で用いることが可能になれば、触媒反応効率を高めることができ、エネルギー変換効率を向上させることもできる。
また、排ガス浄化触媒から発生する熱を活用できるような位置にエタノール燃料変換触媒を配置することによって、パワーソースの燃料供給システムをコンパクト化することができるという利点もある。
なお、上述したように、パワーソースの排気系には、例えばパワーソースが内燃機関である場合、その排気系に設けられた排ガス浄化用触媒をも含む。
The exhaust system of the power source described above may be provided with a conventionally known exhaust gas purification catalyst, and is not particularly limited as such an exhaust gas purification catalyst, but for example, a so-called particulate filter having a filter structure. Type exhaust gas purification catalyst.
Such a particulate filter type exhaust gas purifying catalyst generates heat when the particulate matter is burned off and regenerated. And it becomes possible to complete the dehydration reaction as described above by activating the high-temperature ethanol conversion catalyst by the heat generated by the regeneration. As described above, since this reaction is an endothermic reaction, an effect of preventing overheating of the filter can be expected.
Therefore, it is desirable to use the above-described high-temperature ethanol conversion catalyst in combination with a particulate filter type exhaust gas purification catalyst. That is, if the ethanol conversion catalyst can be used under higher temperature conditions, the catalytic reaction efficiency can be increased, and the energy conversion efficiency can also be improved.
Moreover, there is an advantage that the fuel supply system of the power source can be made compact by arranging the ethanol fuel conversion catalyst at a position where the heat generated from the exhaust gas purification catalyst can be utilized.
As described above, the exhaust system of the power source includes, for example, an exhaust gas purifying catalyst provided in the exhaust system when the power source is an internal combustion engine.
また、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、変換燃料供給手段として、例えば、変換燃料貯留手段を備えているものを好適に用いることができる。
ジエチルエーテルやエチレンを貯溜するタンクなどの変換燃料貯留手段を、例えばエタノール変換触媒とパワーソースとの間に備えることにより、ジエチルエーテルやエチレンを含有する変換燃料を必要時に内燃機関などのパワーソースに供給することができ、運転条件に応じて適切な燃料を供給することが可能になる。
Moreover, in the fuel supply system of the power source of this invention, what is provided with the conversion fuel storage means can be used suitably as a conversion fuel supply means, for example.
By providing conversion fuel storage means such as a tank for storing diethyl ether or ethylene between, for example, an ethanol conversion catalyst and a power source, converted fuel containing diethyl ether or ethylene can be used as a power source for an internal combustion engine or the like when necessary. The fuel can be supplied, and an appropriate fuel can be supplied according to the operating conditions.
更に、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、変換燃料供給手段として、例えば、副生成水分離機能を有する熱交換手段を備えているものを好適に用いることができる。
エタノールがジエチルエーテルやエチレンに変換される際に副生成する水を分離する機能を有する熱交換手段を、例えばエタノール変換触媒とパワーソースとの間に備えることにより、不必要に水を内燃機関などのパワーソースに供給することを避けることができ、より燃焼性を向上させることができる。
Furthermore, in the power source fuel supply system of the present invention, as the conversion fuel supply means, for example, one provided with a heat exchange means having a by-product water separation function can be suitably used.
By providing a heat exchange means having a function of separating water produced as a by-product when ethanol is converted into diethyl ether or ethylene, for example, between an ethanol conversion catalyst and a power source, water is unnecessarily removed from an internal combustion engine, etc. Therefore, it is possible to avoid supply to the power source, and the flammability can be further improved.
また、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、変換燃料供給手段として、例えば、エタノール含有燃料気化機能を有する熱交換手段を備えているものを好適に用いることができる。
エタノール含有燃料気化機能を有する熱交換手段を、例えばエタノール変換触媒の上流側に備えることにより、エタノール含有燃料中のエタノールの気化を促し、エタノール変換触媒での脱水反応を促進させることができる。
In the power source fuel supply system of the present invention, as the conversion fuel supply means, for example, one provided with a heat exchange means having an ethanol-containing fuel vaporization function can be suitably used.
By providing a heat exchange means having an ethanol-containing fuel vaporization function, for example, on the upstream side of the ethanol conversion catalyst, it is possible to promote the vaporization of ethanol in the ethanol-containing fuel and promote the dehydration reaction at the ethanol conversion catalyst.
更に、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、上述の副生成水分離機能を有する熱交換手段とエタノール含有燃料気化機能を有する熱交換手段とが1つの熱交換システムを構成しているものを好適に用いることができる。
このような構成とすることにより、触媒反応効率を高めることができ、エネルギー変換効率を向上させることも可能となり、また、パワーソースにおける燃焼性を向上させることもでき、更に、パワーソースの燃料供給システムをコンパクト化することができるという利点もある。
Further, in the power source fuel supply system of the present invention, the heat exchange means having the by-product water separation function and the heat exchange means having the ethanol-containing fuel vaporization function constitute one heat exchange system. Can be suitably used.
By adopting such a configuration, the catalytic reaction efficiency can be increased, the energy conversion efficiency can be improved, the combustibility in the power source can be improved, and the fuel supply of the power source can be improved. There is also an advantage that the system can be made compact.
また、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、変換燃料供給手段として、例えば、気体用変換燃料噴射手段を備えているものを好適に用いることができる。
気体用変換燃料供給手段を、例えばエタノール変換触媒とパワーソースとの間に備えることにより、気体状態の変換燃料を内燃機関などのパワーソースへ供給することができる。
Moreover, in the power source fuel supply system of the present invention, as the conversion fuel supply means, for example, one provided with gas conversion fuel injection means can be suitably used.
By providing the gas conversion fuel supply means between, for example, the ethanol conversion catalyst and the power source, the gas-state converted fuel can be supplied to a power source such as an internal combustion engine.
更に、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、変換燃料供給手段として、例えば、変換燃料加圧手段を備えているものを好適に用いることができる。
変換燃料加圧手段を、例えばエタノール変換触媒とパワーソースとの間に備えることにより、例えばジエチルエーテルについては、沸点が34.6℃と、比較的低く、加圧により容易に液体状態になるので、液体状態で貯めておき、内燃機関などのパワーソースへ供給することができる。
Furthermore, in the power source fuel supply system of the present invention, as the conversion fuel supply means, for example, one provided with conversion fuel pressurization means can be suitably used.
By providing the conversion fuel pressurizing means between, for example, the ethanol conversion catalyst and the power source, for example, diethyl ether has a relatively low boiling point of 34.6 ° C., and easily enters a liquid state by pressurization. It can be stored in a liquid state and supplied to a power source such as an internal combustion engine.
更にまた、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、上記変換燃料供給手段として、例えば、液体用変換燃料供給手段を備えているものを好適に用いることができる。
液体用変換燃料供給手段を、例えばエタノール変換触媒とパワーソースとの間に備えることにより、液体状態の変換燃料を内燃機関などのパワーソースへ供給することができる。
Furthermore, in the power source fuel supply system of the present invention, as the conversion fuel supply means, for example, one having a liquid conversion fuel supply means can be suitably used.
By providing the liquid conversion fuel supply means between, for example, the ethanol conversion catalyst and the power source, the liquid conversion fuel can be supplied to a power source such as an internal combustion engine.
一方、本発明のパワーソースの燃料供給システムにおいては、エタノール含有燃料供給手段を更に備えているものを好適に用いることができる。
エタノールは高オクタン価燃料であるため、エタノール含有燃料を内燃機関などのパワーソース直接供給して運転することも有効である。
特に、高負荷運転時の際に、直接供給して燃焼させることが好ましい。
On the other hand, in the power source fuel supply system of the present invention, a system further provided with ethanol-containing fuel supply means can be preferably used.
Since ethanol is a high-octane fuel, it is also effective to operate by supplying ethanol-containing fuel directly to a power source such as an internal combustion engine.
In particular, it is preferable to directly supply and burn during high load operation.
次に、本発明のパワーソースへの燃料供給方法について説明する。
上述の如く、本発明のパワーソースへの燃料供給方法は、パワーソースないしその排気系が発生する熱により、エタノール変換触媒を活性化し、そのエタノール変換触媒にエタノールを含有するエタノール含有燃料を接触させて、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換し、得られたジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースへ供給するパワーソースへの燃料供給方法であって、変換燃料を、パワーソースの始動時、低負荷時又は中負荷時、及びこれらの任意の組み合せに係る運転状態時に、供給する方法である。
このような方法により、始動性や燃費を向上させることができる。
Next, the fuel supply method to the power source of the present invention will be described.
As described above, in the fuel supply method to the power source of the present invention, the ethanol conversion catalyst is activated by the heat generated by the power source or the exhaust system thereof, and the ethanol-containing fuel containing ethanol is brought into contact with the ethanol conversion catalyst. A method of supplying fuel to a power source, wherein the fuel is converted into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene, and the resulting converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is supplied to the power source, This is a method of supplying the converted fuel at the time of starting the power source, at the time of low load or medium load, and at the time of operation according to any combination thereof.
By such a method, startability and fuel consumption can be improved.
エタノールは、上述したようにオクタン価が高く高負荷での燃焼には有利であるが、始動性、低・中負荷での燃焼特性は、従来のガソリン燃料に比べて劣る。そこで、高負荷条件を除く運転条件では、生成したジエチルエーテルやエチレンを含有する変換燃料を内燃機関などのパワーソースに供給することで燃焼性を改善することができる。
また、例えば、よりリーンな条件においても運転が可能になるため、更に燃費を向上させるのに有利になる。
As described above, ethanol has a high octane number and is advantageous for combustion under a high load, but its startability and low / medium load combustion characteristics are inferior to those of conventional gasoline fuel. Thus, under operating conditions excluding high load conditions, the combustibility can be improved by supplying the generated converted fuel containing diethyl ether or ethylene to a power source such as an internal combustion engine.
In addition, for example, since driving is possible even under leaner conditions, it is advantageous for further improving fuel efficiency.
また、本発明のパワーソースへの燃料供給方法においては、エタノール変換触媒として、シリカ/アルミナ比が18以上60以下であるアルミノケイ酸塩を含有するエタノール変換触媒を用いる場合であって、エタノール変換触媒を活性化するに当たり、エタノール変換触媒の温度を150℃以上450℃以下にすることが好ましい。
シリカ/アルミナ比が18以上60以下であるアルミノケイ酸塩を含有するエタノール変換触媒は、低温型エタノール変換触媒であって、上述したように、150℃以上450℃以下の低温域において、効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換することができる。
In the method for supplying fuel to the power source of the present invention, the ethanol conversion catalyst containing an aluminosilicate having a silica / alumina ratio of 18 or more and 60 or less is used as the ethanol conversion catalyst. In activating the catalyst, the temperature of the ethanol conversion catalyst is preferably set to 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.
The ethanol conversion catalyst containing an aluminosilicate having a silica / alumina ratio of 18 or more and 60 or less is a low-temperature type ethanol conversion catalyst, and as described above, ethanol efficiently in a low temperature range of 150 ° C. or more and 450 ° C. or less. Can be converted to a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene.
一方、本発明のパワーソースへの燃料供給方法においては、エタノール変換触媒として、シリカ/アルミナ比が60超であるアルミノケイ酸塩を含有するエタノール変換触媒を用いる場合であって、エタノール変換触媒を活性化するに当たり、エタノール変換触媒の温度を450℃超650℃以下にすることが好ましい。
シリカ/アルミナ比が60超であるアルミノケイ酸塩を含有するエタノール変換触媒は、高温型エタノール変換触媒であって、上述したように、450℃超650℃以下の高温域において、効率よくエタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換することができる。
なお、650℃超である場合には、ジエチルエーテルやエチレンの分解反応が起こり好ましくない。
On the other hand, in the fuel supply method to the power source of the present invention, an ethanol conversion catalyst containing an aluminosilicate having a silica / alumina ratio of more than 60 is used as the ethanol conversion catalyst, and the ethanol conversion catalyst is activated. In order to achieve this, it is preferable that the temperature of the ethanol conversion catalyst is higher than 450 ° C. and lower than 650 ° C.
The ethanol conversion catalyst containing an aluminosilicate having a silica / alumina ratio of more than 60 is a high-temperature type ethanol conversion catalyst, and efficiently contains ethanol in a high temperature range of more than 450 ° C. and not more than 650 ° C. as described above. The ethanol-containing fuel can be converted to a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene.
In addition, when it exceeds 650 degreeC, decomposition | disassembly reaction of diethyl ether or ethylene occurs and is not preferable.
更に、本発明のパワーソースへの燃料供給方法においては、エタノール変換触媒にエタノールを含有するエタノール含有燃料を接触させるに当たり、エタノールを含有するエタノール含有燃料を予め気化することが好ましい。
このような方法によって、エタノール含有燃料中のエタノールを気化することにより、エタノール変換触媒での脱水反応を促進させることができる。
Furthermore, in the fuel supply method to the power source of the present invention, it is preferable that the ethanol-containing fuel containing ethanol is vaporized in advance when the ethanol-containing fuel containing ethanol is brought into contact with the ethanol conversion catalyst.
By vaporizing ethanol in the ethanol-containing fuel by such a method, the dehydration reaction with the ethanol conversion catalyst can be promoted.
更にまた、本発明のパワーソースへの燃料供給方法においては、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースへ供給するに当たり、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に含まれる水を予め分離することが好ましい。
このような方法によって、不必要に水を内燃機関などのパワーソースに供給することを避けることができ、より燃焼性を向上させることができる。
Furthermore, in the fuel supply method to the power source of the present invention, when the converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is supplied to the power source, the converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is included. It is preferable to separate the water to be separated in advance.
By such a method, it is possible to avoid unnecessarily supplying water to a power source such as an internal combustion engine, and to further improve the combustibility.
次に、本発明のパワーソースの燃料供給システム及びパワーソースへの燃料供給方法について図面に基づいてより詳細に説明する。
図1は、本発明のパワーソースの燃料供給システムの一実施形態であって、内燃機関の燃料供給システムの一例を示す概略図である。
同図に示すように、この内燃機関の燃料供給システムは、ガスホール用エンジンなどの熱の発生を伴い作動するパワーソース10と、エタノール含有燃料タンクなどのエタノール含有燃料貯留手段30と、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースの運転条件に応じてパワーソースへ供給する変換燃料供給手段20と、エタノール含有燃料供給手段40とを備えている。
また、変換燃料供給手段20は、エタノール変換機能を有する熱交換手段22と、副生成水分離機能を有する熱交換手段及びエタノール含有燃料気化機能を有する熱交換手段とから構成される熱交換システム24と、変換燃料タンクなどの変換燃料貯留手段26と、気体用インジェクタなどの気体用変換燃料噴射手段28とを備えている。
更に、エタノール変換機能を有する熱交換手段22は、パワーソースの排気系12に設けられた図示しない排ガス浄化用触媒が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換する図示しないエタノール変換触媒を備える。
更にまた、エタノール含有燃料供給手段40は、液体用エタノール含有燃料噴射手段42を備えている。
Next, the power supply fuel supply system and the fuel supply method to the power source according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a fuel supply system for an internal combustion engine, which is an embodiment of a fuel supply system for a power source according to the present invention.
As shown in the figure, this internal combustion engine fuel supply system includes a
The conversion fuel supply means 20 includes a
Further, the
Furthermore, the ethanol-containing fuel supply means 40 includes a liquid ethanol-containing fuel injection means 42.
例えば、熱の発生を伴い作動するパワーソース10の始動時には、変換燃料貯留手段26に貯留された変換燃料が気体用変換燃料噴射手段28から熱の発生を伴い作動するパワーソース10に供給される。そして、パワーソース10が始動される。
For example, when the
また、エタノール含有燃料タンク30にはエタノール含有燃料が貯留されており、このエタノール含有燃料は、熱の発生を伴い作動するパワーソース10の作動時、特に低負荷運転時や中負荷運転時には、副生成水分離機能を有する熱交換手段及びエタノール含有燃料気化機能を有する熱交換手段とから構成される熱交換システム24に供給され、熱交換システム24によって気化され、エタノール変換機能を有する熱交換手段22に供給され、エタノール変換機能を有する熱交換手段22に配設された図示しないエタノール変換触媒によって、気化されたエタノール含有燃料が変換燃料に変換されると共に、図示しない排ガス浄化用触媒が発生する熱が回収され、再び熱交換システム24に供給され、熱交換システム24によって、副生成した水が分離され、変換燃料貯留手段26に供給され、その変換燃料が気体用変換燃料噴射手段28から熱の発生を伴い作動するパワーソース10に供給される。そして、パワーソース10が運転される。
なお、熱交換システム24によってエタノール含有燃料が気化される際に必要な熱は、熱交換システム24によって副生成した水が分離される際の熱により賄われるが、パワーソース10やその排気系12から発生する熱を利用してもよい。
また、熱交換システム24は、分離した水を貯留する水タンク24aを備える。
Further, ethanol-containing fuel is stored in the ethanol-containing
The heat required when the ethanol-containing fuel is vaporized by the
The
更に、内燃機関の作動時、特に高負荷運転時には、エタノール含有燃料タンク30に貯留されているエタノール含有燃料は、液体用エタノール含有燃料噴射手段42から熱の発生を伴い作動するパワーソース10に直接供給される。
Further, during operation of the internal combustion engine, particularly during high load operation, the ethanol-containing fuel stored in the ethanol-containing
このように、ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料をパワーソースの運転条件に応じてパワーソースへ供給することによって、始動性や燃費を向上させることができる。
なお、パワーソースの運転条件は、内燃機関の場合には、これに配設される温度センサーやトルクセンサー、酸素センサー、固体電解質燃料電池の場合には、これに配設される温度センサーや電流計などの各種センサーと、各種センサーから入力されるデータを演算し得る電子制御装置によって判断される。そして、その判断に基づいて、電子制御装置が変換燃料供給手段やエタノール含有燃料供給手段を制御する。
Thus, by supplying the conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to the operating conditions of the power source, the startability and fuel consumption can be improved.
The operating conditions of the power source are the temperature sensor, torque sensor, oxygen sensor, and solid electrolyte fuel cell that are installed in an internal combustion engine. It is determined by various sensors such as a meter and an electronic control device that can calculate data input from the various sensors. Based on this determination, the electronic control unit controls the conversion fuel supply means and the ethanol-containing fuel supply means.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
<エタノール変換触媒の作製>
表1に示すような組成の触媒を30ppiの細孔を有するニッケル合金製メタルフォームモノリス担体に170g/Lを塗布したものである。触媒粉末をモノリス担体へ塗布するに当たっては、触媒粉末、水及びシリカゾルバインダーを混合し、ポットミル粉砕機にかけてスラリー化したものをモノリス担体に噴霧し、余分なスラリーを吹き飛ばした後、乾燥、焼成の工程を経て、エタノール変換触媒を得た。
なお、シリカゾルバインダーの添加量は6%とした。
(Example 1)
<Production of ethanol conversion catalyst>
A catalyst having a composition as shown in Table 1 is applied to a nickel alloy metal foam monolith carrier having pores of 30 ppi at 170 g / L. In applying the catalyst powder to the monolith carrier, the catalyst powder, water and silica sol binder are mixed, and the slurry is made into a slurry by applying a pot mill grinder to the monolith carrier. Through this, an ethanol conversion catalyst was obtained.
The amount of silica sol binder added was 6%.
<パワーソースの燃料供給システムの作製>
上記得られたエタノール変換触媒を図1に示すようなパワーソースの燃料供給システムの所定の位置に組み込むことにより、本例のパワーソースの燃料供給システムを構築した。
<Production of power supply fuel supply system>
The power conversion fuel supply system of this example was constructed by incorporating the obtained ethanol conversion catalyst into a predetermined position of the power supply fuel supply system as shown in FIG.
(実施例2〜6)
表1に示すような組成の触媒を用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し、各例のパワーソースの燃料供給システムを構築した。
(Examples 2 to 6)
Except that the catalyst having the composition shown in Table 1 was used, the same operation as in Example 1 was repeated, and a power supply fuel supply system for each example was constructed.
(比較例1)
表1に示すような組成の触媒を用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し、各例のパワーソースの燃料供給システムを構築した。
なお、1%白金(Pt)/アルミナは、比表面積が180m2/gのγアルミナに、Ptを1%担持して、乾燥、焼成の工程を経て、触媒を得た。
(Comparative Example 1)
Except that the catalyst having the composition shown in Table 1 was used, the same operation as in Example 1 was repeated, and a power supply fuel supply system for each example was constructed.
In addition, 1% platinum (Pt) / alumina supported 1% of Pt on γ-alumina having a specific surface area of 180 m 2 / g, and a catalyst was obtained through drying and firing processes.
[触媒の性能評価]
上記各例において組み込んだ触媒の評価には、常圧流通式反応装置を用い、エタノールを窒素キャリアーとともにモノリス触媒に供給した。
エタノール供給量はモノリス触媒の体積基準でLHSV=30h−1とし、触媒入口温度100℃〜500℃にて反応を行った。
得られた結果を表1に示す。
[Catalyst performance evaluation]
For the evaluation of the catalyst incorporated in each of the above examples, ethanol was supplied to the monolith catalyst together with a nitrogen carrier using a normal pressure flow reactor.
The amount of ethanol supplied was LHSV = 30 h −1 based on the volume of the monolith catalyst, and the reaction was carried out at a catalyst inlet temperature of 100 ° C. to 500 ° C.
The obtained results are shown in Table 1.
表1より、本発明のパワーソースの燃料供給システムに用いた触媒においては、比較的低温条件からでもジエチルエーテルやエチレンを効果的に生成できることが分かる。これらの脱水反応は、吸熱反応であることから、エンジンの排気温度が低温条件でも廃熱回収が可能になることが分かる。 From Table 1, it can be seen that in the catalyst used in the power source fuel supply system of the present invention, diethyl ether and ethylene can be produced effectively even under relatively low temperature conditions. Since these dehydration reactions are endothermic reactions, it can be seen that waste heat can be recovered even when the exhaust temperature of the engine is low.
また、図2には、実施例1において用いたMFI型ゼオライト(シリカ/アルミナ比32)、実施例2において用いたβ型ゼオライト(シリカ/アルミナ比60)、及び実施例6において用いたMFI型ゼオライト(シリカ/アルミナ比600)のエタノール転化特性を示す。
シリカ/アルミナ比の低いゼオライトでは、200℃以下の低温域からも脱水反応が起こっている一方、シリカ/アルミナ比の高いゼオライトでは400℃を超える高温域から作動している。
これらの反応生成物を同定した結果、200℃以下の低温条件では主としてジエチルエーテルが、それ以上の温度域ではエチレンが主要生成物であった。なお、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンはほとんど検出されなかった。
FIG. 2 also shows the MFI type zeolite used in Example 1 (silica / alumina ratio 32), the β type zeolite used in Example 2 (silica / alumina ratio 60), and the MFI type used in Example 6. The ethanol conversion characteristics of zeolite (silica / alumina ratio 600) are shown.
In zeolite with a low silica / alumina ratio, a dehydration reaction occurs even in a low temperature range of 200 ° C. or lower, while in a zeolite with a high silica / alumina ratio, it operates from a high temperature range exceeding 400 ° C.
As a result of identifying these reaction products, diethyl ether was the main product mainly at a low temperature condition of 200 ° C. or lower, and ethylene was a main product at a higher temperature range. Hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and methane were hardly detected.
10 パワーソース
12 排気系
20 変換燃料供給手段
22 エタノール変換機能を有する熱交換手段
24 熱交換システム
24a 水タンク
26 変換燃料貯留手段
28 気体用変換燃料噴射手段
30 エタノール含有燃料貯留手段
40 エタノール含有燃料供給手段
42 液体用エタノール含有燃料噴射手段
DESCRIPTION OF
Claims (22)
ジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料を上記パワーソースの運転条件に応じて上記パワーソースへ供給する変換燃料供給手段と、
を具備するパワーソースの燃料供給システムであって、
上記変換燃料供給手段が、エタノール変換機能を有する熱交換手段を備え、
上記エタノール変換機能を有する熱交換手段が、上記パワーソースないしその排気系が発生する熱を回収すると共に、エタノールを含有するエタノール含有燃料をジエチルエーテル及びエチレンの少なくとも一方を含有する変換燃料に変換するエタノール変換触媒を備える、ことを特徴とするパワーソースの燃料供給システム。 A power source that works with the generation of heat,
A conversion fuel supply means for supplying a conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene to the power source according to operating conditions of the power source;
A power source fuel supply system comprising:
The conversion fuel supply means includes a heat exchange means having an ethanol conversion function,
The heat exchanging means having the ethanol conversion function recovers heat generated by the power source or its exhaust system, and converts the ethanol-containing fuel containing ethanol into a converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene. A power source fuel supply system comprising an ethanol conversion catalyst.
上記パワーソースの始動時、低負荷運転時及び中負荷運転時から成る群より選ばれた少なくとも1つの運転条件の際に、上記変換燃料を供給することを特徴とするパワーソースへの燃料供給方法。 The heat generated by the power source or its exhaust system activates the ethanol conversion catalyst, and the ethanol conversion catalyst is brought into contact with the ethanol-containing fuel containing ethanol to convert it into a conversion fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene. A fuel supply method to a power source, wherein the obtained converted fuel containing at least one of diethyl ether and ethylene is supplied to the power source,
A fuel supply method to a power source, characterized in that the converted fuel is supplied at the time of at least one operating condition selected from the group consisting of a start of the power source, a low load operation, and a medium load operation. .
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011153601A (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas cleaning method and device thereof |
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