JP2001070748A - Method and apparatus for removing nitrogen oxide and sulfur oxide from gas - Google Patents

Method and apparatus for removing nitrogen oxide and sulfur oxide from gas

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JP2001070748A
JP2001070748A JP25428999A JP25428999A JP2001070748A JP 2001070748 A JP2001070748 A JP 2001070748A JP 25428999 A JP25428999 A JP 25428999A JP 25428999 A JP25428999 A JP 25428999A JP 2001070748 A JP2001070748 A JP 2001070748A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide stable desulfurization efficiency and nitrogen oxide removal efficiency with the lapse of time to a gas containing SOx and NOx, sucb as combustion gases and further convert the nitrogen oxides in harmless substances. SOLUTION: An absorbent containing at least a molten carbonate salt is used while being held in, for example, a porous body 1 and a gas 4 containing SOx and NOx to which an oxygen-containing gas may be added based on necessity, are brought into contact with the absorbent 1 while being used to keep the absorbent 1 in oxidizing ambient environments and on the other hand, the absorbent 1 is brought into contact with reductive ambient environments separately from the contact of the oxidizing ambient environments. If the absorbent 1 is brought into contact simultaneously with the oxidizing ambient environments and the reductive ambient environments, the object gas treatment and the carbonate regeneration can simultaneously be carried out and electric power generation is carried out as well as a fuel cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化雰囲気ガスに
存在する硫黄酸化物および窒素酸化物を硫化水素および
窒素にまで変換させる脱硫および脱硝方法およびこれに
用いられる装置に関する。詳しく述べると本発明は、経
時的に安定な脱硫ないし脱硝効率を発揮する脱硝、脱硫
方法並びに装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a desulfurization and denitration method for converting sulfur oxides and nitrogen oxides present in an oxidizing atmosphere gas into hydrogen sulfide and nitrogen, and an apparatus used for the method. More specifically, the present invention relates to a denitration and desulfurization method and apparatus which exhibit stable desulfurization or denitration efficiency over time.

【0002】[0002]

【従来の技術】火力発電所、白動車などより生ずる排ガ
スには、硫黄酸化物(SOx),窒素酸化物(NOx)
が含有されており、これが大気汚染や酸性雨の原因の一
つとなっている。排ガス中のSOx、NOxの処理方法
としては、既に多くの提案がなされている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas generated from a thermal power plant, a white moving vehicle, etc. includes sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx).
, Which is one of the causes of air pollution and acid rain. Many proposals have already been made as a method for treating SOx and NOx in exhaust gas.

【0003】NOxの処理方法としては、乾式プロセス
として、例えば、触媒を用いた接触分解法および接触還
元法、多孔性吸着剤による吸着法、溶融アルカリによる
吸収法、また湿式プロセスとしてアルカリ水溶液等を用
いた吸収法、亜塩素酸ナトリウム、過マンガン酸カリな
どを用いた酸化吸収法、錯塩生成吸収法、還元法などが
知られており、一方、SOxの処理方法としても、アル
カリ水溶液、溶融アルカリ等を用いた吸収法などが知ら
れている。
[0003] As a method for treating NOx, a dry process such as a catalytic cracking method and a catalytic reduction method using a catalyst, an adsorption method using a porous adsorbent, an absorption method using a molten alkali, or an alkaline aqueous solution as a wet process is used. The absorption method used, an oxidation absorption method using sodium chlorite, potassium permanganate, and the like, a complex salt formation absorption method, a reduction method, and the like are known. An absorption method using such methods is known.

【0004】この中で、特に溶融炭酸塩を用いた吸収法
は、ガス中のSOx,NOxを同時に吸収除去できるも
のではあるが、従来、SOx,NOxを吸収させた後の
溶融炭酸塩の処理が考慮されておらず、また経時的な吸
収率の低下が大きいため、実用化困難であった。また排
ガス中にCOが含まれている場合、脱硝効率が15%
以下になるという問題があった。
[0004] Above all, the absorption method using a molten carbonate can absorb and remove SOx and NOx in a gas at the same time. However, conventionally, the treatment of the molten carbonate after absorbing the SOx and NOx has been conventionally performed. Was not taken into account, and the absorptance declined significantly with time, making practical use difficult. When CO 2 is contained in the exhaust gas, the denitration efficiency is 15%.
There was a problem that:

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これまでの方法では、
時間の経過に従って脱硫および脱硝効率が低下するた
め、脱硫および脱硝設備のほかに、溶融炭酸塩や触媒な
どを再生する設備が必要となり、複雑なシステムとな
る。また触媒の再生時に生じる廃液または廃棄物が問題
となる。このため時間に対して安定な脱硫および脱硝効
率を維持し、窒素酸化物を無害な物質に変換する脱硝方
法が要望されていた。
In the conventional method,
Since the efficiency of desulfurization and denitration decreases with the passage of time, equipment for regenerating molten carbonates, catalysts, and the like is required in addition to the desulfurization and denitration equipment, resulting in a complicated system. Further, waste liquid or waste generated during regeneration of the catalyst becomes a problem. Therefore, there has been a demand for a denitration method for converting nitrogen oxides into harmless substances while maintaining stable desulfurization and denitration efficiencies over time.

【0006】そこで、本発明は安定した脱硫および脱硝
効率をもち、さらに窒素酸化物を無害な物質に変換する
脱硝・脱硫方法を提案することを目的とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to propose a denitration / desulfurization method which has stable desulfurization and denitration efficiency and further converts nitrogen oxides into harmless substances.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明にかかるガス中の窒素酸化物の
除去方法は、窒素酸化物を含有する処理対象ガスに必要
に応じて酸素含有ガスを添加して溶融炭酸塩を少なくと
も含有する吸収剤に酸化雰囲気として当該ガスを接触さ
せる一方、酸化雰囲気との接触とは区画して吸収剤を水
素含有ガスからなる還元雰囲気と接触させるようにして
いる。
In order to achieve the above object, a method for removing nitrogen oxides from a gas according to the present invention according to the first aspect of the present invention provides a method for removing oxygen from a gas containing nitrogen oxides as necessary. While adding the containing gas, the gas is brought into contact with the absorbent containing at least the molten carbonate as an oxidizing atmosphere, while the contact with the oxidizing atmosphere is separated to bring the absorbent into contact with a reducing atmosphere comprising a hydrogen-containing gas. I have to.

【0008】また、請求項2記載の発明にかかるガス中
の硫黄化合物の除去方法は、硫黄酸化物を含有する処理
対象ガスに必要に応じて酸素含有ガスを添加して溶融炭
酸塩を少なくとも含有する吸収剤に酸化雰囲気として当
該ガスを接触させる一方、酸化雰囲気との接触とは区画
して吸収剤を水素含有ガスからなる還元雰囲気と接触さ
せるようにしている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for removing a sulfur compound in a gas, wherein an oxygen-containing gas is added as necessary to a gas to be treated containing a sulfur oxide to contain at least a molten carbonate. While the gas is brought into contact with the absorbing agent as an oxidizing atmosphere, the gas is brought into contact with the oxidizing atmosphere, so that the absorbing agent is brought into contact with a reducing atmosphere made of a hydrogen-containing gas.

【0009】また、請求項3記載の発明にかかるガス中
の窒素酸化物および硫黄化合物の除去方法は、窒素酸化
物および硫黄酸化物を含有する処理対象ガスに必要に応
じて酸素含有ガスを添加して溶融炭酸塩を少なくとも含
有する吸収剤に酸化雰囲気として当該ガスを接触させる
一方、前記酸化雰囲気との接触とは区画して吸収剤を水
素含有ガスからなる還元雰囲気と接触させるようにして
いる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for removing nitrogen oxides and sulfur compounds in a gas, wherein an oxygen-containing gas is added to a gas to be treated containing nitrogen oxides and sulfur oxides as necessary. While the gas is brought into contact with the absorbent containing at least the molten carbonate as an oxidizing atmosphere, the gas is brought into contact with the oxidizing atmosphere, and the absorbent is brought into contact with a reducing atmosphere comprising a hydrogen-containing gas. .

【0010】これらの場合、処理対象ガス中のNOxは
溶融炭酸塩と反応して溶融炭酸塩中に硝酸イオン及び亜
硝酸イオンを生成し、またSOxは溶融炭酸塩と反応し
て溶融炭酸塩中に硫酸イオン及び硫黄イオンを生成す
る。即ち、処理対象ガス中からNOxやSOxを除去し
て浄化する。そして、溶融炭酸塩中のこれらイオンは、
還元雰囲気の水素と接触したとき、水素と反応して窒素
および硫化水素を生成して溶融炭酸塩を再生する。
[0010] In these cases, NOx in the gas to be treated reacts with the molten carbonate to generate nitrate ions and nitrite ions in the molten carbonate, and SOx reacts with the molten carbonate and reacts with the molten carbonate. To produce sulfate ions and sulfur ions. That is, NOx and SOx are removed from the gas to be treated and purified. And these ions in the molten carbonate are
When contacted with hydrogen in a reducing atmosphere, it reacts with hydrogen to produce nitrogen and hydrogen sulfide to regenerate molten carbonate.

【0011】また、請求項4記載の発明は、請求項1か
ら3のいずれかに記載の方法において、吸収剤に対する
酸化雰囲気の接触および還元雰囲気の接触が、それぞれ
の雰囲気に対する吸収剤の接触面を構造的に区画するこ
とで時間的に並行して行われるようにしている。この場
合、処理対象ガスの浄化と溶融炭酸塩の再生とが同時に
進行する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to third aspects, the contact of the absorbent with the oxidizing atmosphere and the contact of the reducing atmosphere with respect to the contact surface of the absorbent with the respective atmospheres. Are structurally partitioned so that they are performed in parallel in time. In this case, purification of the gas to be treated and regeneration of the molten carbonate proceed simultaneously.

【0012】また、請求項5記載の発明は、請求項1か
ら3のいずれかに記載の方法において、吸収剤に対する
酸化雰囲気の接触および還元雰囲気の接触が時間的に区
画されて交互に繰り返し行われるようにしている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to third aspects, the contact of the oxidizing atmosphere with the absorbent and the contact of the reducing atmosphere are repeated temporally and alternately. I am trying to be.

【0013】また、請求項6記載の発明は、請求項1か
ら5のいずれかに記載の方法において、酸化雰囲気中に
は二酸化炭素ガスが、また還元雰囲気中には二酸化炭素
ガスおよび水がそれぞれ添加されるようにしている。こ
の場合、二酸化炭素ガスが炭酸塩の分解を防ぎ、水は炭
素析出を防ぐ。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to fifth aspects, carbon dioxide gas is contained in an oxidizing atmosphere, and carbon dioxide gas and water are contained in a reducing atmosphere. So that it can be added. In this case, the carbon dioxide gas prevents decomposition of the carbonate and the water prevents carbon deposition.

【0014】また、請求項7記載の発明は、請求項1か
ら4及び6のいずれかに記載の方法において、溶融炭酸
塩を少なくとも含有する吸収剤により電解質層を形成
し、この電解質層の一方の面に酸化雰囲気を正極として
接触させ、他方の面に還元雰囲気を負極として接触さ
せ、処理対象ガスを浄化すると同時に燃料電池として発
電させるようにしている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to fourth and sixth aspects, an electrolyte layer is formed by an absorbent containing at least a molten carbonate, and one of the electrolyte layers is formed. The surface is contacted with an oxidizing atmosphere as a positive electrode, and the other surface is brought into contact with a reducing atmosphere as a negative electrode to purify a gas to be treated and simultaneously generate power as a fuel cell.

【0015】更に、請求項8記載の発明は、請求項1か
ら7のいずれかに記載の方法において、窒素酸化物およ
び/または硫黄化合物を含有するガスが、燃焼プラント
より排出される燃焼排ガスとしている。この場合、環境
空気の浄化を可能とする。
Further, the invention according to claim 8 is the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the gas containing nitrogen oxides and / or sulfur compounds is used as a combustion exhaust gas discharged from a combustion plant. I have. In this case, it is possible to purify the environmental air.

【0016】また、請求項9記載の発明にかかるガス処
理装置は、請求項1から3のいずれかに記載の方法にお
いて用いられる装置であって、溶融炭酸塩を含浸させた
多孔体により吸収剤を形成し、その一方の面を酸化雰囲
気との接触面、他方の面を還元雰囲気との接触面とする
と共に、当該多孔体によって酸化雰囲気の流通領域と還
元雰囲気の流通領域を区画してなる構造を有するように
している。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a gas processing apparatus for use in the method according to any one of the first to third aspects, wherein the absorbent comprises a porous body impregnated with a molten carbonate. Are formed, one surface of which is a contact surface with the oxidizing atmosphere, the other surface is a contact surface with the reducing atmosphere, and the porous body divides a circulating region of the oxidizing atmosphere and a circulating region of the reducing atmosphere. It has a structure.

【0017】また、請求項10記載の発明は、請求項9
記載のガス処理装置において、吸収剤を含浸させた多孔
体の両側を、さらに別の多孔体で挟持する構造を有する
ようにしている。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9.
In the gas processing apparatus described above, the porous body impregnated with the absorbent has a structure in which both sides of the porous body are sandwiched by another porous body.

【0018】更に、請求項11記載の発明は、請求項1
0記載のガス処理装置において、吸収剤を含浸させた多
孔体を挟む別の多孔体は金属製または金属酸化物製であ
り、酸化雰囲気側に燃焼プラントから排出される燃焼排
ガスを導入すると共に還元雰囲気側に水素を含む還元性
ガスを導入して、処理対象ガスを浄化すると共に燃料電
池として機能させるようにしている。
Further, the invention described in claim 11 is the first invention.
0, the other porous body sandwiching the porous body impregnated with the absorbent is made of metal or metal oxide, and the combustion exhaust gas discharged from the combustion plant is introduced into the oxidizing atmosphere side and reduced. A reducing gas containing hydrogen is introduced into the atmosphere to purify the gas to be treated and to function as a fuel cell.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施形態に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below in detail based on an embodiment shown in the drawings.

【0020】本発明は、溶融炭酸塩を少なくとも含有す
る吸収剤を用いて、ガス中の窒素酸化物および/または
硫黄酸化物を除去する方法であって、窒素酸化物および
/または硫黄酸化物を含有する処理対象ガスに必要に応
じて酸素含有ガスを添加して溶融炭酸塩を少なくとも含
有する吸収剤に酸化雰囲気として当該ガスを接触させる
一方、酸化雰囲気との接触とは区画して吸収剤を水素含
有ガスからなる還元雰囲気と接触させるものである。
尚、処理対象ガスとしては、燃焼プラントから排出され
る燃焼排ガスが例に挙げられるが、この場合排ガス中に
酸素が残存しているので特に酸素を添加することもなく
そのまま処理対象ガスとして吸収剤に接触させても良い
し、不足分の酸素を添加してから吸収剤に接触させるよ
うにしても良い。
The present invention is a method for removing nitrogen oxides and / or sulfur oxides from a gas using an absorbent containing at least a molten carbonate, wherein the nitrogen oxides and / or sulfur oxides are removed. Where necessary, an oxygen-containing gas is added to the gas to be treated, and the gas is brought into contact with the absorbent containing at least the molten carbonate as an oxidizing atmosphere while the gas is brought into contact with the oxidizing atmosphere. The contact is made with a reducing atmosphere composed of a hydrogen-containing gas.
The gas to be treated is exemplified by flue gas discharged from a combustion plant. In this case, since oxygen remains in the flue gas, the oxygen is added without any particular addition to the absorbent gas. May be brought into contact with the absorbent, or may be added to the absorbent after adding a shortage of oxygen.

【0021】酸化雰囲気において溶融炭酸塩を含有する
吸収剤に接触したNOxは、溶融炭酸塩中に吸収され、
炭酸イオンと置換反応を起こし、硝酸イオンおよび亜硝
酸イオンとなる。このようにして溶融塩中に存在する硝
酸イオンおよび亜硝酸イオンは、還元雰囲気と接触した
際、水素(H)と反応して窒素(N)として還元雰
囲気側に放出される。
NOx in contact with the molten carbonate-containing absorbent in an oxidizing atmosphere is absorbed into the molten carbonate,
A substitution reaction occurs with carbonate ions to form nitrate ions and nitrite ions. Thus, when the nitrate ion and the nitrite ion present in the molten salt come into contact with the reducing atmosphere, they react with hydrogen (H 2 ) and are released to the reducing atmosphere side as nitrogen (N 2 ).

【0022】また、酸化雰囲気において溶融炭酸塩を含
有する吸収剤に接触したSOxは、溶融炭酸塩中に吸収
され、炭酸イオンと置換反応を起こし、硫酸イオンおよ
び硫黄イオンとなる。このようにして溶融塩中に存在す
る硫酸イオンおよび硫黄イオンは、還元雰囲気と接触し
た際、Hと反応して硫化水素(HS)窒素として還
元雰囲気側に放出される。
Further, SOx in contact with the absorbent containing a molten carbonate in an oxidizing atmosphere is absorbed in the molten carbonate and causes a substitution reaction with a carbonate ion to form a sulfate ion and a sulfur ion. Thus, when the sulfate ion and the sulfur ion present in the molten salt come into contact with the reducing atmosphere, they react with H 2 and are released to the reducing atmosphere side as hydrogen sulfide (H 2 S) nitrogen.

【0023】このように本発明においては、NOxおよ
びSOxの吸収剤として機能する溶融炭酸塩が、還元雰
囲気に接触することで、吸収した窒素および硫黄成分を
放出できるため、長時間にわたる操作においても当該吸
収剤のNOxおよびSOxの吸収能の低下が生じない。
As described above, in the present invention, the molten carbonate functioning as an absorbent for NOx and SOx can release the absorbed nitrogen and sulfur components by coming into contact with the reducing atmosphere. The absorption capacity of the absorbent for NOx and SOx does not decrease.

【0024】なお、本発明においては、被処理ガス中に
NOxおよびSOxが双方存在すると、上記したような
反応が並行して進行するため、脱硝と脱硫とが同時に行
われることが可能である。
In the present invention, if both NOx and SOx are present in the gas to be treated, the above-described reactions proceed in parallel, so that denitration and desulfurization can be performed simultaneously.

【0025】本発明において、吸収剤に対する酸化雰囲
気の接触および還元雰囲気の接触は、時間的に区画され
て交互に繰り返し行われるものであってもよいが、好ま
しくは吸収剤に対する酸化雰囲気の接触および還元雰囲
気の接触がそれぞれの雰囲気に対する吸収剤の接触面を
構造的に区画することで、時間的に並行して行われるも
のである。即ち、この形態においては、吸収剤による酸
化雰囲気からのNOxおよび/またはSOxの除去と同
時に、吸収剤から還元雰囲気への吸収した窒素および硫
黄成分を放出が行われるため、吸収剤のNOxおよび/
またはSOxの吸収能の経時的変化が少なく、効率のよ
い操作が可能となるためである。
In the present invention, the contact of the absorbent with the oxidizing atmosphere and the contact of the reducing atmosphere may be performed alternately and repeatedly over time, but preferably, the contact of the oxidizing atmosphere with the absorbent is repeated. The contact with the reducing atmosphere is performed in parallel in time by structurally partitioning the contact surface of the absorbent with each atmosphere. That is, in this embodiment, since the absorbed nitrogen and sulfur components from the absorbent to the reducing atmosphere are released simultaneously with the removal of NOx and / or SOx from the oxidizing atmosphere by the absorbent, the NOx and / or SOx of the absorbent are removed.
Alternatively, the change with time of the SOx absorption capacity is small, and efficient operation can be performed.

【0026】この形態は、具体的には、例えば板状ある
いはシート状の多孔体により少なくとも溶融炭酸塩を含
有させた吸収剤を保持し、その一方の面をNOxおよび
/またはSOxを含有する酸化雰囲気ガスとの接触面
と、他方の面を還元雰囲気との接触面とすると同時に、
当該多孔体(以下、吸収剤保持多孔体と呼ぶ)によって
酸化雰囲気ガスの流通領域と還元雰囲気ガスの流通領域
を区画してなる構造、即ち、当該多孔体を酸化雰囲気ガ
スの流通領域である第1セルと還元雰囲気ガスの流通領
域である第2セルとを気密に区画するセルセパレーター
として機能させた構造を有する後述するような装置を用
いることによって、容易に実施することが可能である。
In this embodiment, specifically, for example, an absorbent containing at least molten carbonate is held by a plate-like or sheet-like porous body, and one surface thereof is oxidized containing NOx and / or SOx. At the same time as the contact surface with the atmosphere gas and the other surface as the contact surface with the reducing atmosphere,
The porous body (hereinafter referred to as an absorbent holding porous body) separates the oxidizing atmosphere gas flow area and the reducing atmosphere gas flow area, that is, the porous body is an oxidizing atmosphere gas flow area. It can be easily implemented by using an apparatus to be described later having a structure in which one cell and a second cell, which is a flow area of the reducing atmosphere gas, function as a cell separator for hermetic sealing.

【0027】なお、この場合における酸化雰囲気ガスの
流れに対する還元雰囲気ガスとの流れの方向は、特に限
定されるものではなく、並行流、対向流、交差流のいず
れであってもよい。
In this case, the direction of the flow of the reducing atmosphere gas relative to the flow of the oxidizing atmosphere gas is not particularly limited, and may be any of a parallel flow, a counter flow, and a cross flow.

【0028】一方、時間的に区画して吸収剤を酸化雰囲
気と還元雰囲気とに交互に接触させる場合は、溶融炭酸
塩の接触面を2つ設ける必要はなく、1つのみであって
も良い。この場合、少なくとも溶融炭酸塩の接触部位に
おいては、酸化雰囲気ガスと還元雰囲気ガスとが同じ系
内を流通することとなるために、その雰囲気の切替時に
おいては、一方の雰囲気ガスの流通を停止した後、一
旦、例えば窒素ガスのような不活性ガスによって系内よ
り当該雰囲気ガスを完全に排除した後、他方の雰囲気ガ
スを系内に導入させる必要がある。
On the other hand, in the case where the absorbent is alternately brought into contact with the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere in a temporally divided manner, it is not necessary to provide two contact surfaces for the molten carbonate, and only one contact surface may be used. . In this case, at least at the contact portion of the molten carbonate, the oxidizing atmosphere gas and the reducing atmosphere gas flow in the same system. Therefore, when switching the atmosphere, the flow of one atmosphere gas is stopped. After that, it is necessary to completely remove the atmospheric gas from the system once with an inert gas such as nitrogen gas, and then introduce the other atmospheric gas into the system.

【0029】本発明において、処理対象としてのNOx
および/またはSOxを含有するガスとしては、特に限
定されるものではないが、例えば火力発電所、ボイラ、
工業加熱炉などの燃焼プラントからの燃焼排ガスやトン
ネル内での自動車の排ガス排気設備などが例示できる。
In the present invention, NOx as a processing object
Although the gas containing SOx and / or SOx is not particularly limited, for example, a thermal power plant, a boiler,
Examples include flue gas from combustion plants such as industrial heating furnaces, and exhaust gas exhaust equipment for automobiles in tunnels.

【0030】本発明においては、このような被処理ガス
には、吸着剤に含有される溶融炭酸塩に対する酸化雰囲
気となるように、必要に応じて純酸素、空気などといっ
た酸素含有ガスを添加される。さらに酸化雰囲気中に
は、COを添加することが炭酸塩の分解を抑制し吸収
剤の長寿命化を図る上で望ましいが、当該酸化雰囲気に
おけるOに対するCOのモル比(O/CO)が
小さな値となる程に脱硝脱硫効率が低下するため、あま
り多量のCOを添加することは望ましくない。酸化雰
囲気中のO濃度ないしはNOxおよび/またはSOx
濃度によっても左右される。
In the present invention, an oxygen-containing gas such as pure oxygen or air is added to such a gas to be treated, if necessary, so as to provide an oxidizing atmosphere for the molten carbonate contained in the adsorbent. You. Further in an oxidizing atmosphere, it is desirable in achieving a long life of the suppressing absorber decomposition of carbonate the addition of CO 2, the molar ratio of CO 2 with respect to O 2 in the oxidizing atmosphere (O 2 / Since the denitration and desulfurization efficiency decreases as the CO 2 ) becomes smaller, it is not desirable to add a large amount of CO 2 . O 2 concentration or NOx and / or SOx in oxidizing atmosphere
It also depends on the concentration.

【0031】さらに、溶融炭酸塩と接触させる酸化雰囲
気におけるNOxおよび/またはSOxの濃度として
は、特に限定されるものではない。しかしながら、当該
反応系を燃料電池として発電させることを併せて行う態
様においては、NOxおよび/またはSOxは許容濃度
以下とする必要があり、NOxは約20〜50ppm、
SOxは約5ppm程度とすることが望ましい。
Further, the concentration of NOx and / or SOx in the oxidizing atmosphere brought into contact with the molten carbonate is not particularly limited. However, in an embodiment in which the reaction system is also used to generate power as a fuel cell, NOx and / or SOx must be at or below an allowable concentration, and NOx is about 20 to 50 ppm,
It is desirable that SOx be about 5 ppm.

【0032】また酸化雰囲気中は、N、Ar、C
、O等のガス成分を含有することができ、このう
ちNは酸素雰囲気ガス全体の約70容量%程度までは
含有可能である。
In an oxidizing atmosphere, N 2 , Ar, C
Gas components such as O 2 and O 2 can be contained, of which N 2 can be contained up to about 70% by volume of the entire oxygen atmosphere gas.

【0033】一方、還元雰囲気は、Hを主成分とし
て、例えば還元雰囲気ガス全体の約10容量%以上で構
成される。還元雰囲気におけるH濃度が高い程脱硝お
よび脱硫効率が高くなる。
On the other hand, a reducing atmosphere is composed of of H 2 as a main component, for example more than about 10 volume% of the total reducing atmosphere gas. The higher the H 2 concentration in the reducing atmosphere, the higher the denitration and desulfurization efficiency.

【0034】なお還元雰囲気中には、好ましくは、CO
が添加されることが、上記したと同様に炭酸塩の分解
を抑制し吸収剤の長寿命化を図る上で望ましく、さらに
Oが添加されることが炭素の析出を防ぐ上で望まし
い。例えば、COは還元雰囲気ガス全体の約10容量
%〜約60容量%、またHOはガスとして還元雰囲気
ガス全体の約20容量%〜約35容量%程度の割合で配
合される。
In the reducing atmosphere, preferably, CO 2 is used.
The addition of 2 is desirable for suppressing the decomposition of carbonate and prolonging the life of the absorbent in the same manner as described above, and the addition of H 2 O is desirable for preventing the precipitation of carbon. . For example, CO 2 is blended as a gas at a rate of about 10% to about 60% by volume of the entire reducing atmosphere gas, and H 2 O is blended as a gas at a rate of about 20% to about 35% by volume of the entire reducing atmosphere gas.

【0035】本発明において吸収剤中に含まれる炭酸塩
は、接触する酸化雰囲気および還元雰囲気において分解
しない安定なものであれば特に限定されるものではな
く、例えばリチウム、カリウム、ナトリウムなどの各種
アルカリ金属の炭酸塩、カルシウムなどのアルカリ土類
金属の炭酸塩等をそれぞれ単独で、またはこれら化合物
の任意の組成比による2種またはそれ以上の混合物、あ
るいは2ないしそれ以上の成分の共晶塩として使用可能
である。
In the present invention, the carbonate contained in the absorbent is not particularly limited as long as it is stable and does not decompose in the contacting oxidizing atmosphere and reducing atmosphere. For example, various alkalis such as lithium, potassium and sodium are used. Metal carbonates, alkaline earth metal carbonates such as calcium, etc., each alone, or as a mixture of two or more of these compounds in any composition ratio, or as a eutectic salt of two or more components Can be used.

【0036】しかしながら、当該反応系を燃料電池とし
て発電させることを併せて行う態様においては、導電率
が大きく、具体的には例えば1.0Ω−1・cm−1
上でかつ融点の比較的低い、具体的には例えば融点が5
50℃以下であるものが望ましく、例えば、LiとKが
62:38(モル比)の割合の炭酸リチウムと炭酸カリ
ウムとの共晶塩(融点488℃)、LiとNaが53:
47(モル比)の割合の炭酸リチウムと炭酸ナトリウム
との共晶塩(融点496℃)などを用いることが望まし
い。
However, in an embodiment in which the reaction system is also used to generate electricity as a fuel cell, the conductivity is large, specifically, for example, 1.0 Ω −1 · cm −1 or more and the melting point is relatively low. Specifically, for example, the melting point is 5
Desirably, the temperature is 50 ° C. or lower, for example, a eutectic salt of lithium carbonate and potassium carbonate (melting point: 488 ° C.) in which Li and K are in a ratio of 62:38 (molar ratio), and Li: Na is 53:
It is desirable to use a eutectic salt of lithium carbonate and sodium carbonate at a ratio of 47 (molar ratio) (melting point: 496 ° C.).

【0037】本発明において用いられる吸収剤は、上記
したような炭酸塩を少なくとも含有するものであれば良
く、炭酸塩自体によって構成されることも可能である
が、反応時において炭酸塩は溶融状態にあるため、前記
したように吸収剤に酸化雰囲気と還元雰囲気とを同時に
接触させる態様などにおいては、溶融状態にある炭酸塩
を安定的に所定部位に保持するために、この炭酸塩に対
して安定的で表面積の大きな保持体・多孔体、望ましく
は板状あるいはシート形状の多孔体に炭酸塩を含浸させ
ることが望まれる。
The absorbent used in the present invention only needs to contain at least the above-mentioned carbonate, and may be constituted by the carbonate itself. Therefore, as described above, in an embodiment in which the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere are simultaneously brought into contact with the absorbent, in order to stably hold the molten carbonate at a predetermined site, It is desirable to impregnate a stable and large surface area support / porous body, preferably a plate-like or sheet-like porous body, with a carbonate.

【0038】吸収剤を保持する多孔体を構成する材質と
しては、特に限定されるものではなく、例えば、金、N
i、Pdなどの金属、あるいはγ−LiAlO、α−
LiAlO、ZrOなどの金属酸化物等の各種材質
によって構成され得る。しかしながら、当該反応系を燃
料電池として発電させることを併せて行う態様において
は、当該保持体ないし多孔体は絶縁性である必要があ
り、γ−LiAlO、α−LiAlOなどを用いる
ことが望ましい。さらに、γ−LiAlOを多孔体と
して用いる場合、酸化アルミニウム、酸化タングステ
ン、酸化マグネシウムなどを添加して、LiAlO
炭酸塩に対する安定性(相変化の防止、粒成長の防止)
を向上させることができる。
The material constituting the porous body for holding the absorbent is not particularly limited. For example, gold, N
metals such as i and Pd, or γ-LiAlO 2 , α-
It can be made of various materials such as metal oxides such as LiAlO 2 and ZrO 2 . However, in a mode in which the reaction system is also used to generate power as a fuel cell, the support or the porous body needs to be insulating, and it is preferable to use γ-LiAlO 2 , α-LiAlO 2, or the like. . Further, when γ-LiAlO 2 is used as a porous body, stability of LiAlO 2 against carbonate (prevention of phase change, prevention of grain growth) is added by adding aluminum oxide, tungsten oxide, magnesium oxide, or the like.
Can be improved.

【0039】さらに、本発明において、吸収剤保持多孔
体を、更に別の多孔体で挟むことで脱硫および脱硝効率
を高めることができる。これら多孔体は、酸化雰囲気及
び還元雰囲気における反応の比表面積を高めると共に、
反応を促進する触媒作用を持つ。なお、この多孔体に
は、それ自身の空孔容積の約20%から40%に相当す
る量の溶融炭酸塩を浸透させる必要がある。ここで、吸
収剤保持多孔体を挟む別の多孔体は、吸収剤保持多孔体
と同じ材質でも良いし、また異なる材質でも良い。即
ち、少なくとも溶融炭酸塩に対して安定(相変化の防
止、粒成長の防止)であれば、絶縁性を有している材料
であっても、金属または金属酸化物のような導電性を有
するものでも良い。そして、導電性を有する金属製また
は金属酸化物製の多孔体を採用する場合、当該反応系を
燃料電池として機能させ、処理対象ガスを浄化すると同
時にそれを利用して発電させることが可能となる。この
態様においては、吸収剤保持多孔体を挟持するこの金属
製ないし金属酸化物製(金属酸化物も電気伝導性である
ことが要求される。)多孔体は、発電反応をもたらす構
造上で必須のものであり、上記したような触媒作用を持
つと同時に集電機能も発揮する。前記酸化雰囲気と接触
する正極側は、例えば、高温酸化雰囲気で安定なNi
O、CoO、MgO、Auなどの電子導電性の各種金属
酸化物が、また還元雰囲気と接触する負極側は、例え
ば、多孔性ニッケル、Au、Pdなどの金属製多孔体
が、それぞれ好ましく例示できる。
Further, in the present invention, the efficiency of desulfurization and denitration can be increased by further sandwiching the absorbent holding porous body with another porous body. These porous bodies increase the specific surface area of the reaction in an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere,
Has a catalytic action to promote the reaction. It is necessary to infiltrate the porous body with molten carbonate in an amount corresponding to about 20% to 40% of its own pore volume. Here, another porous body sandwiching the absorbent holding porous body may be the same material as the absorbent holding porous body, or may be a different material. That is, as long as the material is at least stable against molten carbonate (prevent phase change and prevent grain growth), even a material having an insulating property has conductivity such as a metal or a metal oxide. It may be something. When a conductive metal or metal oxide porous body is employed, the reaction system can be made to function as a fuel cell, and the gas to be treated can be purified and used for power generation at the same time. . In this embodiment, the metal or metal oxide (metal oxide is also required to be electrically conductive) porous body that sandwiches the absorbent holding porous body is indispensable in terms of a structure that causes a power generation reaction. Which has the above-mentioned catalytic action and also exhibits a current collecting function. The positive electrode side in contact with the oxidizing atmosphere is, for example, Ni
Various metal oxides having electronic conductivity such as O, CoO, MgO, and Au can be preferably exemplified by a metal porous body such as nickel, Au, and Pd on the negative electrode side in contact with the reducing atmosphere. .

【0040】本発明において、吸収剤の酸化雰囲気およ
び還元雰囲気との接触は、前記したような吸収剤に含有
される炭酸塩が凝固または蒸発しない温度条件範囲で行
なわれる。この条件は使用される炭酸塩の種類、酸化雰
囲気中に含まれるNOxおよび/またはSOxの濃度等
によっても左右される。また、吸収剤と接触させる酸化
雰囲気および還元雰囲気の流通流量としては、流量が多
くなれば単位時間当たりの脱硝、脱硫量は増加するが、
除去効率は低下するので、所望する除去率に応じて適宜
流量を選択すべきである。
In the present invention, the contact of the absorbent with the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere is performed in a temperature range in which the carbonate contained in the absorbent does not solidify or evaporate. This condition also depends on the type of carbonate used, the concentration of NOx and / or SOx contained in the oxidizing atmosphere, and the like. In addition, as the flow rate of the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere to be brought into contact with the absorbent, if the flow rate increases, the amount of denitration / desulfurization per unit time increases,
Since the removal efficiency decreases, the flow rate should be appropriately selected according to the desired removal rate.

【0041】なお、本発明において、当該反応系を燃料
電池として発電させることを併せて行う態様において
は、燃料電池として発電を行うための固有の運転条件、
例えば、運転温度、ガス温度、ガス組成、還元雰囲気側
と酸化雰囲気側との圧力差等を満たす必要があるが、こ
れらの運転条件は溶融炭酸塩型燃料電池の分野において
公知の技術内容に基づき適当に設定可能である。
In the present invention, in a mode in which the reaction system is also used to generate power as a fuel cell, the specific operating conditions for generating power as a fuel cell,
For example, it is necessary to satisfy operating temperature, gas temperature, gas composition, pressure difference between reducing atmosphere side and oxidizing atmosphere side, etc., and these operating conditions are based on technical contents known in the field of molten carbonate fuel cells. It can be set appropriately.

【0042】以上述べたような本発明に係る窒素酸化物
および硫黄化合物の除去方法を実施するにおいて好適に
用いられ得る処理装置は、上記したように、溶融炭酸塩
を少なくとも含有させた吸収剤を多孔体により保持し、
その一方の面を酸化雰囲気との接触面、他方の面を還元
雰囲気との接触面とすると共に、当該多孔体によって酸
化雰囲気の流通領域と還元雰囲気の流通領域を区画して
なる構造を有するものである。
As described above, the treatment apparatus which can be suitably used in carrying out the method for removing nitrogen oxides and sulfur compounds according to the present invention comprises, as described above, an absorbent containing at least a molten carbonate. Held by a porous body,
One of the surfaces is a contact surface with an oxidizing atmosphere, the other surface is a contact surface with a reducing atmosphere, and the porous body has a structure in which a flow region of the oxidizing atmosphere and a flow region of the reducing atmosphere are partitioned. It is.

【0043】この処理装置において、使用される炭酸塩
およびこれを含浸させる多孔体シート等に関しては上記
に説明した通りである。
In this processing apparatus, the carbonate used, the porous sheet impregnated with the carbonate and the like are as described above.

【0044】さらに本発明に係るこの処理装置は、基本
的に燃料電池の構造を有するので、燃料電池として必要
とされる条件を満たすことにより、窒素酸化物および硫
黄化合物の除去と同時に燃料電池として機能させること
が可能である。
Further, since the processing apparatus according to the present invention basically has the structure of a fuel cell, by satisfying the conditions required for a fuel cell, it is possible to simultaneously remove nitrogen oxides and sulfur compounds, and at the same time, as a fuel cell. It is possible to function.

【0045】図1は、本発明に係るガス処理装置の一実
施態様の使用状態における構造を模式的に示す図面であ
る。当該実施態様のガス処理装置は、燃料電池としての
機能を兼ね備えたものであって、ハウジング10内に形
成された2つのセル、即ち処理ガス供給管6と処理済み
ガス排気管7とを備えSOx及び/またはNOxを含ん
だ処理対象ガスたる酸化雰囲気ガス4を流通させる第1
セル11と、還元ガス供給管8と還元側ガス排気管9と
を備え水素を含んだ還元雰囲気ガス8を流通させる第2
セル12とが、溶融炭酸塩を染み込ませてなる多孔体即
ち吸収剤保持多孔体1によって気密に区画されている。
更に、この吸収剤保持多孔体1の両面には、酸化雰囲気
側の金属製多孔体(以下、酸化雰囲気側多孔体と呼ぶ)
3と還元雰囲気側の金属製多孔体(以下、還元雰囲気側
多孔体と呼ぶ)2とで挟持されている構造を有してい
る。この装置構造の場合は、燃料電池として必要とされ
る運転条件などをさらに満たすことにより、窒素酸化物
および硫黄化合物の除去と同時に燃料電池として発電す
ることが可能であるということである。
FIG. 1 is a drawing schematically showing the structure of an embodiment of the gas processing apparatus according to the present invention in use. The gas processing apparatus according to this embodiment also has a function as a fuel cell, and includes two cells formed in a housing 10, that is, a processing gas supply pipe 6 and a processed gas exhaust pipe 7. And / or a first gas through which an oxidizing atmosphere gas 4 as a processing target gas containing NOx flows.
A second gas flow path comprising a cell 11, a reducing gas supply pipe 8 and a reducing gas exhaust pipe 9 for flowing a reducing atmosphere gas 8 containing hydrogen;
The cell 12 is airtightly partitioned by a porous body impregnated with molten carbonate, that is, an absorbent holding porous body 1.
Further, a metal porous body on the oxidizing atmosphere side (hereinafter referred to as an oxidizing atmosphere side porous body) is provided on both surfaces of the absorbent holding porous body 1.
3 and a metal porous body on the reducing atmosphere side (hereinafter referred to as a reducing atmosphere side porous body) 2. In the case of this device structure, it is possible to generate power as a fuel cell simultaneously with the removal of nitrogen oxides and sulfur compounds by further satisfying the operating conditions required for the fuel cell.

【0046】この装置において、吸収剤保持多孔体1に
含浸させた炭酸塩が凝固または蒸発しない範囲におい
て、SOx、NOxを含んだガス4が供給管6から送ら
れ、装置の第1セル内11に到達すると、ガス4中に含
まれるSOx,NOxは吸収剤保持多孔体1に吸収さ
れ、吸収剤保持多孔体1内においてSOxを硫酸イオン
および硫黄イオンに変換し、NOxを硝酸イオンおよび
亜硝酸イオンに変換される。そして、SOx,NOxが
除去され浄化されたガス4’は排気管7から排出され
る。他方、第2セル12側では、供給管8から供給され
る還元ガス5中に含まれるHと、硫酸イオンおよび硫
黄イオンとを反応させ、第2セル12内へHSとして
放出させ、さらにHを硝竣イオンおよび亜硝酸イオン
と反応させ、N として放出し、排気管9からHS,
を含むガス5’として排出される。このようにし
て、常時、SOx,NOxを吸収した炭酸塩を再生して
いることとなり、脱硫および脱硝効率の時間変化も小さ
くなる。
In this apparatus, the absorbent holding porous material 1
Occurs to the extent that the impregnated carbonate does not solidify or evaporate
Then, the gas 4 containing SOx and NOx is sent from the supply pipe 6.
When the gas reaches the first cell 11 of the apparatus, it is contained in the gas 4.
SOx and NOx are absorbed by the absorbent holding porous body 1.
The SOx is converted into sulfate ions in the porous material 1 holding the absorbent.
NOx and nitrate ions and
Converted to nitrite ions. And SOx and NOx
The removed and purified gas 4 'is discharged from the exhaust pipe 7.
You. On the other hand, on the second cell 12 side, the liquid is supplied from the supply pipe 8.
Contained in the reducing gas 52And sulfate ions and sulfuric acid
The yellow ions are reacted with H ions into the second cell 12.2As S
Release and then H2The nitrate ion and nitrite ion
And react with N 2From the exhaust pipe 92S,
N2Is discharged as a gas 5 ′ containing Like this
And always regenerate the carbonate that has absorbed SOx and NOx
Time change in desulfurization and denitration efficiency is small.
It becomes.

【0047】なお、同時にこの装置においては、還元雰
囲気側多孔体2より構成される負極側で、還元雰囲気に
含まれる水素1分子が、吸収剤保持多孔体の1つの炭酸
イオンと反応して水および二酸化炭素を1分子づつ生成
すると共に2個の電子を電極へと送り、この電子は外部
回路(図示せず)を通って反対側の酸化雰囲気側多孔体
3より構成される正極に到達し、この正極側では、酸化
雰囲気に含まれる二酸化炭素1分子および酸素1/2分
子が電極より供給される2個の電子と反応して1つの炭
酸イオンを生成し、全体として水素1分子と酸素1/2
分子により水が生成するという化学反応によって発電が
行われるものである。
At the same time, in this apparatus, one molecule of hydrogen contained in the reducing atmosphere reacts with one carbonate ion of the absorbent holding porous body on the negative electrode side composed of the reducing atmosphere side porous body 2 to form water. And one molecule of carbon dioxide, and two electrons are sent to the electrode. The electrons pass through an external circuit (not shown) and reach the positive electrode composed of the porous body 3 on the opposite side of the oxidizing atmosphere. On the positive electrode side, one molecule of carbon dioxide and 分子 molecule of oxygen contained in the oxidizing atmosphere react with two electrons supplied from the electrode to generate one carbonate ion, and as a whole, one molecule of hydrogen and oxygen 1/2
Electric power is generated by a chemical reaction in which water is generated by molecules.

【0048】[0048]

【実施例】以下に本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明する。 (実施例1)吸収剤として炭酸リチウムと炭酸カリウム
を62:38のモル比で混合した溶融炭酸塩を用い、当
該吸収剤を保持するための多孔体としてリチウムアルミ
ネイト(0.9mm厚×110m長×110mm巾、空
孔率60%、中央空孔径2μm)を用いた。酸化雰囲気
側多孔体にはNiO(0.9mm厚×110mm長×1
10mm巾、空孔率50%、中央空孔径6μm)を用
い、還元雰囲気側多孔体にはNi(0.9mm厚×11
0mm長×110mm巾、空孔率54%、中央空孔径5
μm)を用いた。吸収剤を保持し易くするため、中央空
孔径を最も小径とし、NiOよりも溶融炭酸塩をはじき
やすい(濡れ性)性質があるNiで製作されている還元
雰囲気側多孔体が最も大径の空孔径とされている。尚、
作動温度は650℃である。また、酸化雰囲気の供給ガ
ス組成(容積比、以下同じ)はN/CO/O=5
5/60/15、SO10ppm、ガス流速1046
ml/minである。還元雰囲気での供給ガス組成はH
/CO/HO=64/16/20、ガス流速32
7ml/minである。この条件における脱硫効率はほ
ぼ100%で安定する。 (実施例2)実施例1で用いた装置を用い、作動温度は
650℃に設定した。酸化雰囲気の供給ガス組成はN
/CO/O=55/60/15,NOx20pp
m、ガス流速1046ml/minである。還元雰囲気
での供給ガス組成はH/CO /HO=64/16
/20、ガス流速327ml/minである。この条件
における脱硝効率は約60%で安定していた。図2に脱
硝効率の時間変化を示す。
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail based on examples.
Will be described. (Example 1) Lithium carbonate and potassium carbonate as absorbents
Using a molten carbonate mixed with a molar ratio of 62:38.
Lithium aluminum as a porous body for holding the absorbent
Neato (0.9mm thickness x 110m length x 110mm width, empty
A porosity of 60% and a center pore diameter of 2 μm) were used. Oxidizing atmosphere
NiO (0.9 mm thick x 110 mm long x 1)
(10mm width, porosity 50%, center pore diameter 6μm)
Ni (0.9 mm thickness x 11)
0 mm length x 110 mm width, porosity 54%, central pore diameter 5
μm) was used. Central empty space for easier retention of absorbent
Minimal pore size, repels molten carbonate more than NiO
Reduction made of Ni with easy (wetting) property
The atmosphere side porous body has the largest pore diameter. still,
The operating temperature is 650 ° C. Also, supply gas for oxidizing atmosphere
Composition (volume ratio, hereinafter the same) is N2/ CO2/ O2= 5
5/60/15, SO210 ppm, gas flow rate 1046
ml / min. The feed gas composition in the reducing atmosphere is H
2/ CO2/ H2O = 64/16/20, gas flow rate 32
7 ml / min. The desulfurization efficiency under these conditions is almost
Stable at about 100%. (Example 2) Using the device used in Example 1, the operating temperature was
The temperature was set at 650 ° C. The supply gas composition of the oxidizing atmosphere is N2
/ CO2/ O2= 55/60/15, NOx20pp
m, gas flow rate is 1046 ml / min. Reducing atmosphere
Gas composition at H2/ CO 2/ H2O = 64/16
/ 20 and a gas flow rate of 327 ml / min. This condition
The denitration efficiency in was stable at about 60%. Figure 2
3 shows the time change of the nitrate efficiency.

【0049】さらに燃料電池としての作用があり、出力
密度1.3kW/mで発電した。 (実施例3)実施例1で用いた装置を用い、作動温度は
650℃、還元雰囲気での供給ガス組成はH/CO
/HO=64/16/20、ガス流速1046ml/
minに設定した。さらに、酸化雰囲気の供給ガス組成
はN/CO/O=55/60/15、NOx20
ppmに設定し、脱硝効率とガス流速の関係を図3に示
す。酸化ガス雰囲気側の供給ガス流速が増えるほど、単
位時間あたりの脱硝される絶対量は増えるが、脱硝効率
は低下する。 (実施例4)実施例1で用いた装置を用い、酸化雰囲気
側のガス組成を変化させ脱硝効率の変化を測定した。供
給NOx濃度は50ppmである。得られた結果を図4
に示す。図4に示されるように、O/COの比が大
きいほど脱硝効率は高くなる。
Further, it has a function as a fuel cell, and generates power at an output density of 1.3 kW / m 2 . Example 3 Using the apparatus used in Example 1, the operating temperature was 650 ° C., and the supply gas composition in a reducing atmosphere was H 2 / CO 2.
/ H 2 O = 64/16/20, gas flow rate 1046 ml /
min. Further, the feed gas composition of the oxidizing atmosphere N 2 / CO 2 / O 2 = 55/60/15, NOx20
The relationship between the denitration efficiency and the gas flow rate is shown in FIG. As the supply gas flow rate on the oxidizing gas atmosphere side increases, the absolute amount of denitration per unit time increases, but the denitration efficiency decreases. (Example 4) Using the apparatus used in Example 1, the gas composition on the oxidizing atmosphere side was changed and the change in the denitration efficiency was measured. The supplied NOx concentration is 50 ppm. FIG. 4 shows the obtained results.
Shown in As shown in FIG. 4, the denitration efficiency increases as the O 2 / CO 2 ratio increases.

【0050】また還元雰囲気側のH濃度を変化させ脱
硝効率の変化を測定した。得られた結果を図5に示す。
図5に示されるように、H濃度が大きいほど脱硝効率
は高くなる。
The change in the denitration efficiency was measured by changing the H 2 concentration in the reducing atmosphere. The results obtained are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the higher the H 2 concentration, the higher the denitration efficiency.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は安定した脱
硫および脱硝効率をもち、さらに窒素酸化物を無害な物
質に変換でき、同時に脱硫および脱硝ができる方法とし
て期待される。また処理装置を特定の構造とすることに
より、脱硫および脱硝操作と同時に燃料電池として電気
を得ることができる。
As described above, the present invention is expected to be a method having stable desulfurization and denitration efficiency, capable of converting nitrogen oxides into harmless substances, and simultaneously desulfurization and denitration. In addition, when the processing device has a specific structure, electricity can be obtained as a fuel cell simultaneously with desulfurization and denitration operations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係るガス処理装置の一実施態様の使
用状態における構造を模式的に示す図面である。
FIG. 1 is a drawing schematically showing a structure in a use state of an embodiment of a gas processing apparatus according to the present invention.

【図2】 本発明の実施例において得られた脱硝効率の
時間変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a time change of the denitration efficiency obtained in the example of the present invention.

【図3】 本発明の実施例において得られた脱硝効率と
酸化雰囲気ガス流量との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between denitration efficiency and an oxidizing atmosphere gas flow rate obtained in an example of the present invention.

【図4】 本発明の実施例において得られた脱硝効率と
酸化雰囲気ガスにおけるO/COの比との関係を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the denitration efficiency and the ratio of O 2 / CO 2 in the oxidizing atmosphere gas obtained in the example of the present invention.

【図5】 本発明の実施例において得られた脱硝効率と
還元雰囲気ガスにおけるH濃度との関係を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between denitration efficiency and H 2 concentration in a reducing atmosphere gas obtained in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 吸収剤保持多孔体 2 還元雰囲気側多孔体 3 酸化雰囲気側多孔体 4 SOx、NOxを含んだ酸化雰囲気の処理対象ガス 4’SOx、NOxを除去して浄化されたガス 5 水素含んだ還元性ガス 5’HS、Nを運び出す還元性ガス 10 ガス処理装置のハウジング 11 第1セル 12 第2セルREFERENCE SIGNS LIST 1 Porous material holding absorbent 2 Porous material on reducing atmosphere 3 Porous material on oxidizing atmosphere 4 Gas to be treated in oxidizing atmosphere containing SOx and NOx 4 'Gas purified by removing SOx and NOx 5 Reducing property containing hydrogen Gas 5′H 2 S, reducing gas that carries out N 2 10 Housing of gas treatment device 11 First cell 12 Second cell

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素酸化物を含有する処理対象ガスに必
要に応じて酸素含有ガスを添加して溶融炭酸塩を少なく
とも含有する吸収剤に酸化雰囲気として当該ガスを接触
させる一方、前記酸化雰囲気との接触とは区画して前記
吸収剤を水素含有ガスからなる還元雰囲気と接触させる
ことを特徴とするガス中の窒素酸化物の除去方法。
1. An oxygen-containing gas is added to a gas to be treated containing nitrogen oxides, if necessary, to bring the gas into contact with an absorbent containing at least molten carbonate as an oxidizing atmosphere. Contacting the absorbent with a reducing atmosphere composed of a hydrogen-containing gas to separate nitrogen oxides from the gas.
【請求項2】 硫黄酸化物を含有する処理対象ガスに必
要に応じて酸素含有ガスを添加して溶融炭酸塩を少なく
とも含有する吸収剤に酸化雰囲気として当該ガスを接触
させる一方、前記酸化雰囲気との接触とは区画して前記
吸収剤を水素含有ガスからなる還元雰囲気と接触させる
ことを特徴とするガス中の硫黄化合物の除去方法。
2. An oxygen-containing gas is added as necessary to a gas to be treated containing a sulfur oxide, and the gas is brought into contact with an absorbent containing at least a molten carbonate as an oxidizing atmosphere. Contacting the absorbent with a reducing atmosphere consisting of a hydrogen-containing gas to remove sulfur compounds from the gas.
【請求項3】 窒素酸化物および硫黄酸化物を含有する
処理対象ガスに必要に応じて酸素含有ガスを添加して溶
融炭酸塩を少なくとも含有する吸収剤に酸化雰囲気とし
て当該ガスを接触させる一方、前記酸化雰囲気との接触
とは区画して前記吸収剤を水素含有ガスからなる還元雰
囲気と接触させることを特徴とするガス中の窒素酸化物
および硫黄化合物の除去方法。
3. An oxygen-containing gas is added to a gas to be treated containing nitrogen oxides and sulfur oxides as needed, and the gas is brought into contact with an absorbent containing at least molten carbonate as an oxidizing atmosphere, A method for removing nitrogen oxides and sulfur compounds in a gas, comprising separating the absorbent from a contact with the oxidizing atmosphere and contacting the absorbent with a reducing atmosphere comprising a hydrogen-containing gas.
【請求項4】 前記吸収剤に対する酸化雰囲気の接触お
よび還元雰囲気の接触が、それぞれの雰囲気に対する前
記吸収剤の接触面を構造的に区画することで時間的に並
行して行われるものであることを特徴とする請求項1か
ら3のいずれかに記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the contact of the oxidizing atmosphere and the contact of the reducing atmosphere with respect to the absorbent are performed in parallel in time by structurally partitioning the contact surface of the absorbent with respect to each atmosphere. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
【請求項5】 前記吸収剤に対する酸化雰囲気の接触お
よび還元雰囲気の接触が時間的に区画されて交互に繰り
返し行われるものであることを特徴とする請求項1から
3のいずれかに記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the contact of the oxidizing atmosphere and the contact of the reducing atmosphere with the absorbent are performed repeatedly alternately in a time-separated manner. .
【請求項6】 前記酸化雰囲気中には二酸化炭素ガス
が、また前記還元雰囲気中には二酸化炭素ガスおよび水
がそれぞれ添加されていることを特徴とする請求項1か
ら5のいずれかに記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein carbon dioxide gas is added to the oxidizing atmosphere, and carbon dioxide gas and water are added to the reducing atmosphere. Method.
【請求項7】 溶融炭酸塩を少なくとも含有する吸収剤
により電解質層を形成し、この電解質層の一方の面に前
記酸化雰囲気を正極として接触させ、他方の面に前記還
元雰囲気を負極として接触させ、前記処理対象ガスを浄
化すると同時に燃料電池として発電させることを特徴と
する請求項1から4及び6のいずれかに記載の方法。
7. An electrolyte layer is formed with an absorbent containing at least a molten carbonate, one surface of the electrolyte layer is brought into contact with the oxidizing atmosphere as a positive electrode, and the other surface is brought into contact with the reducing atmosphere as a negative electrode. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas to be treated is purified and simultaneously generated as a fuel cell.
【請求項8】 窒素酸化物および/または硫黄化合物を
含有する処理対象ガスが、燃焼プラントより排出される
燃焼排ガスであることを特徴とする請求項1〜7のいず
れかに記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the gas to be treated containing nitrogen oxides and / or sulfur compounds is flue gas discharged from a combustion plant.
【請求項9】 請求項1から3のいずれかに記載の方法
において用いられる装置であって、溶融炭酸塩を含浸さ
せた多孔体により前記吸収剤を形成し、その一方の面を
酸化雰囲気との接触面、他方の面を還元雰囲気との接触
面とすると共に、前記多孔体によって前記酸化雰囲気の
流通領域と前記還元雰囲気の流通領域を区画してなる構
造を有することを特徴とするガス処理装置。
9. An apparatus used in the method according to claim 1, wherein the absorbent is formed by a porous body impregnated with a molten carbonate, and one surface of the porous body is formed with an oxidizing atmosphere. Gas treatment characterized by having a structure in which a contact surface and a contact surface with the reducing atmosphere are used as a contact surface with the reducing atmosphere, and a flow region of the oxidizing atmosphere and a flow region of the reducing atmosphere are separated by the porous body. apparatus.
【請求項10】 前記吸収剤を含浸させた多孔体の両側
を、さらに別の多孔体で挟持する構造を有することを特
徴とする請求項9に記載のガス処理装置。
10. The gas processing apparatus according to claim 9, wherein the porous body impregnated with the absorbent has a structure in which both sides of the porous body are sandwiched by another porous body.
【請求項11】 前記吸収剤を含浸させた多孔体を挟む
前記別の多孔体は金属製または金属酸化物製であり、前
記酸化雰囲気側に燃焼プラントから排出される燃焼排ガ
スを導入すると共に前記還元雰囲気側に水素を含む還元
性ガスを導入して、前記処理対象ガスを浄化すると共に
燃料電池として機能させることを特徴とする請求項10
記載のガス処理装置。
11. The another porous body sandwiching the porous body impregnated with the absorbent is made of metal or metal oxide, and the combustion exhaust gas discharged from a combustion plant is introduced into the oxidizing atmosphere while The reducing gas containing hydrogen is introduced into the reducing atmosphere to purify the gas to be treated and to function as a fuel cell.
The gas processing apparatus according to any one of the preceding claims.
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