【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス分解処理装置に関し、特に各種の工業的処理工程などから排出される揮発性有機化合物を（ＶＯＣ） ［ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ］を含有する気体をプラズマ反応を利用して分解するガス処理装置及びガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の工業的処理工程などから排出される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の大気への放散による大気汚染等の環境破壊が深刻な問題となっている。そうした揮発性有機化合物を含有するガスを分解処理して無害化する技術が数多く提案されている。それらの技術は、吸着回収法によるガス分解処理技術、燃焼処理法（熱分解法、触媒分解法等）によるガス分解処理技術、スクラバー処理によるガス分解処理技術、生物学的処理によるガス分解処理技術などを包含する。これらのガス分解処理技術は、其れなりの利点はあるものの、解決すべき問題点があり、十分なものであるとは言い難い。即ち、（１）使用する装置のコストが割高である、（２）被処理ガスの吸着及び脱着という２段階の処理が必要である、（３）使用する設置の容積が大きく、処理条件によってはダイオキシン類発生の懸念がある、（４）給水―排水量が大きく、排水処理が困難である、（５）反応処理に長時間かかる、といった問題点がある。こうした問題点を有するガス分解処理技術に代わる技術として、近年、プラズマ放電、特に非平衡プラズマ放電によりＶＯＣ等の排ガスを分解する技術が注目され研究が進められており、当該技術に基いた方法及び装置が提案されている。それらの中で、円柱状の装置内に外部電極と内部電極を有し、電極間に円柱型ペレット状或いは球状の強誘電体を充填し、プラズマを発生させるようにしたパックトべッド式反応装置は、大気圧下で操作でき、装置内を真空にするポンプなどは必要でなく、また室温でプラズマを発生させることができ、更に装置構成が簡単で低コストで設置できる、といった利点を有することから、特に注目されている。
【０００３】
図５は、前記パックトべッド式反応装置のリアクタの構成の一例を模式的に示す断面図である。図５に示すパックトべッド式反応装置は、リアクタ筐体部Ａを備えたリアクタを有する。リアクタ筐体部Ａは、接地電極を兼ねる外壁１６と絶縁性物質で形成された二つのリアクタ内蓋１７−１及び１７−２とを有する。リアクタ筐体部Ａの内部には、高圧電極１５が設けられ、外壁１６と二つのリアクタ内蓋１７−１及び１７−２と高圧電極１５とで形成された空間には誘電体粒子１３が充填されている。リアクタ筐体部Ａのガス導入側のリアクタ内蓋１７−１には、ガスがリアクタ内に流れ込むようにする為の無数のガス流路孔が開けられている。また、リアクタ筐体部Ａのガス排出側のリアクタ内蓋１７−２には、リアクタ内で処理されたガスが流れ出るようにする為の無数のガス流路孔が開けられている。
【０００４】
ガス導入側のリアクタ内蓋１７−１の外側には、該リアクタ内蓋を外側から覆う絶縁性物質で形成されたリアクタ外カバー１１−１が、該リアクタ外カバーとリアクタ内蓋１７−１の外側との間に緩衝空間を形成するように設けられている。リアクタ外カバー１１−１は、被処理ガスを導入するためのガス導入口１２を有し、ガス導入口１２は前記緩衝空間に連通している。ガス排出側のリアクタ内蓋１７−２の外側には、該リアクタ内蓋を外側から覆う絶縁性物質で形成されたリアクタ外カバー１１−２が、該リアクタ外カバーとリアクタ内蓋１７−２の外側との間に緩衝空間を形成するように設けられている。リアクタ外カバー１１−２は、リアクタ内蓋１７−２の無数のガス流路孔から前記緩衝空間に流れ出る処理されたガスを排出するためのガス排出口１４を有し、ガス排出口１４は前記緩衝空間に連通している。
【０００５】
上記構成のガス処理装置は、ガス導入口１２から導入された被処理ガスはリアクタ内蓋１７−１に設けられた無数の穴を介して誘電体粒子１３の充填されたリアクタ筐体部Ａの内部に入り、該誘電体粒子１３の隙間を通過してリアクタ内蓋１７−２に設けられた無数のガス流路孔から流れ出てガス排出口１４より排出される構造となっている。被処理ガスが前記誘電体粒子１３の隙間を通過する際に、高圧電極１５に交流電圧を印加することで接地電極１６（リアクタ外壁と共通）との間で非平衡プラズマを発生させ、該処理ガスを分解処理する。誘電体粒子１３は、チタン酸バリウムなどの強誘電体物質を主成分とする誘電体材料で形成され、高誘電率を有するものである。このような強誘電体物質を主成分とする誘電体材料で形成された誘電体粒子１３は、分極率も高く、プラズマを発生させるのに有利であり、ガスの分解率を向上せしめる。
【０００６】
パックトべッド式反応装置のリアクタ内への誘電体粒子１３の充填は、次のようにして行う。リアクタを、リアクタ内蓋１７−１及びの１７−２の中の一方が上側になるよう縦置きにセットし、該内蓋を開け、該リアクタ内に誘電体粒子１３を一杯になるまで充填し、該内蓋を閉めた後、リアクタを横向きの定常位置に戻す。この方法は、リアクタが比較的小さい容量のものである場合には有効であるが、リアクタが大容量のものである場合は、以下に述べるような問題点があるので、現実的なものではない。即ち、上述したように、リアクタを縦置きにしてリアクタの内部を満たすように誘電体粒子１３を充填した場合、充填した誘電体粒子の荷重がリアクタの下側に位置する無数のガス流路孔を有するリアクタ内蓋にかかってしまい、該リアクタ内蓋はその荷重に耐えられない場合がある。例えば、容量１ｍ３ のリアクタの場合でも、誘電体粒子のかさ比重が約３であるので、前記リアクタの下側に位置するリアクタ内蓋にかかる荷重は約３ｔとなる。該リアクタ内蓋が、短時間ならば、充填した誘電体粒子のそうした荷重に耐えうる程度の強度を有する場合、上述したようにリアクタを縦置きにセットし、誘電体粒子の充填作業とリアクタを横向きの定常位置に戻す作業を短時間で完了できれば問題は生じないが、このように二つの作業を短時間で完了するのは極めて困難である。また、誘電体粒子を充填した数ｔから数十ｔにもなる重さの大型リアクタの場合、該リアクタを動かすことは、非常に困難で危険を伴う。従って、この方法は現実的なものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題の解決策として、本発明者らは、図６に示すように、リアクタ（リアクタ筐体部）の上部（リアクタ外壁１６）に誘電体充填口１６’を設け、誘電体充填口１６’には、上蓋２０を配置する構成を考案した。尚、上蓋２０は、リアクタ外壁１６と一体化するように誘電体充填口１６’に嵌合するものである。この構成によれば、リアクタを横向きの定常位置の侭で、誘電体充填口１６’の上蓋２０を開けるだけで、該リアクタの内部に誘電体粒子１３を隅々まで満たされるように充填することができ、その後上蓋２０を閉めて誘電体充填口１６’を封止する。このような単純作業でリアクタへの十分な誘電体粒子の充填を行うことができる。このように、リアクタ上部に誘電体充填口設けるという簡単な装置構成の変更にもかかわらず、リアクタへの誘電体粒子の充填が簡単な方法で確実に行うことを可能にする。これにより、パックトべッド式反応装置のリアクタの大型化を容易に実現することができる。
【０００８】
然しながら、本発明者らが図６に示す構成について検討したところ、解決を要する課題があることが判明した。即ち、リアクタの内側壁面以上に誘電体粒子が存在すると上蓋２０が閉まらなくなってしまう為、誘電体粒子の充填はリアクタの内側壁面以下にとどめる必要がある。この場合、図６に示すように、リアクタ内側壁面と誘電体粒子層の間には空隙ができてしまう。該空隙には誘電体粒子は存在せず、該空隙は抵抗の少ないものである。従って、図６に矢印で示したように、前記空隙を通過する被処理ガスは分解作用を受けることなく流れ系外に排出される。このことは、ガス処理装置のガス分解率を低下させる要因となる。本発明者らは、この点の改善策として、図６に示す構成を一部変更したのものである、図７で示したような誘電体粒子を平板電極２１で挟み込むようにした構成を考案した。この構成は、電極構造が平板であるが故に、リアクタの作製が容易であり、装置コストを低減できるという利点がある。
【０００９】
然しながら、こうした構成を採用しても、実用に価する大型のパックトべッド式反応装置を達成するに当たっては、以下に述べるような改善すべき課題がある。
即ち、パックトべッド式反応装置を大型化するについて、そのリアクタを、上述したように、該リアクタの上部に誘電体充填口を設け、該誘電体充填口には上蓋を配置する構成にしても、該リアクタの内側壁面以上に誘電体粒子が存在すると前記上蓋が閉まらなくなってしまう為、誘電体粒子の充填は該リアクタの内側壁面以下にとどめる必要がある。その場合、前記リアクタの内側壁面と前記誘電体粒子からなる層の間には空隙ができてしまう。 該空隙には誘電体粒子が存在しないので、該空隙は、ガス分解に関与せず、また抵抗が少ない。従って、大量の被処理ガスが分解されることなく前記空隙を通過し、系外に排出されるところとなる。このことは、ガス処理装置のガス分解率を著しく低下してしまうところとなる。
本発明は、こうした問題のないリアクタを有し、大量の被処理ガスを効率的に処理することができ、適度なコストで実現できる大型のガス処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するものであって、以下に述べる構成を有するガス処理装置及び該装置を使用するガス処理方法を提供する。
本発明のガス処理装置は、ガスの通過が可能な構造を有するリアクタ筐体部を備えたリアクタを有し、前記リアクタ筐体部の内部には誘電体粒子が充填され、前記リアクタはその内部に被処理ガスを導入するためのガス導入部を有し、前記リアクタのガス導入部から導入した被処理ガスをプラズマ処理するガス処理装置であって、前記リアクタはその上部に誘電体充填口を有し、前記誘電体充填口には該充填口を封止するための蓋が配置され、前記蓋は前記被処理ガスが前記誘電体粒子の間を通過するように誘導する前記誘電体粒子間に挿入される突起物を有し、前記突起物は絶縁性物質で形成されていることを特徴とする。
本発明のガス処理方法は、前記ガス処理装置に被処理ガスを前記ガス導入部から導入し、該被処理ガスを誘電体粒子が充填された前記リアクタ内に流入させ、その際前記誘電体充填口に配置された前記蓋の突起物により前記被処理ガスを前記誘電体粒子の間を通過するように誘導し、前記被処理ガスを前記誘電体粒子と接触させながら前記リアクタ内を流し、その過程で該被処理ガスをプラズマ処理することを特徴とする。
前記被処理ガスは、揮発性有機化合物を含有する気体を包含する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述したように、本発明は、ガスの通過が可能な構造を有する誘電体粒子が充填されたリアクタを有し、前記リアクタはその内部に被処理ガスを導入するためのガス導入部を有し、前記ガス導入部から導入した前記被処理ガスをプラズマ処理するガス処理装置であって、前記リアクタはその上部に前記誘電体粒子を前記リアクタ内に充填するための誘電体充填口と該充填口に配置される蓋を有し、前記蓋はその内側に、前記被処理ガスが前記誘電体粒子の間を通過するように誘導するための前記誘電体粒子間に挿入される突起物を有し、前記突起物は絶縁性物質で形成されていることを特徴とするガス処理装置を提供する。
前記蓋の突起物は、複数個形成されているのが好ましい。前記蓋の突起物は、くし型形状或いはのこぎり刃型形状を有するものであることができる。前記蓋の突起物を構成する絶縁性物質は、絶縁性のプラスチックであることができる。更に、前記蓋の突起物は、モールドにより成型されたもの、或いは１つの材料を、例えば、切削加工により分割して成形されたものであることができる。
【００１２】
本発明のガス処理装置は、上述したように、該ガス処理装置のリアクタはその上部に強誘電体粒子を前記リアクタ内に充填するための誘電体充填口と該充填口に配置される蓋を有し、前記蓋はその内側に、被処理ガスが前記誘電体粒子の間を通過するように誘導するための前記誘電体粒子間に挿入される突起物を有するので、前記リアクタ内に充填された誘電体粒子を前記被処理ガスが確実に通過するようにすることができる。これにより、大型化したパックトべッド式反応装置のガス分解率を向上させることが可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下の実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１４】
【実施例１】
図１は、本発明のパックトべッド式反応装置のリアクタの一例の構成を模式的に示す略断面図である。図１に示すリアクタは、その上部に設けられた誘電体充填口１６’に配置される上蓋２０を特定形状を有する上蓋３０にした以外は、図６に示す構成と同じである。よって、図６に示す構成と相違する前記上蓋３０の構成及び作用を中心に本実施例の有効性を説明することとする。
図１には、誘電体充填口１６’に配置されたくし型形状の突起物を有する上蓋３０、誘電体粒子１３、及び被処理ガス流れ（矢印で図示）が示されている。先に、図６に徴して、大型パックトべッド式反応装置のリアクタ内への誘電体粒子の充填方法と、その際にできる空隙の問題について説明したが、本発明では図１に示したように、リアクタの上部に設けた誘電体充填口に配置する上蓋３０にくし型形状の突起物を設けるという構成で被処理ガスが誘電体粒子間を通過するようにし、空隙の影響を軽減している。尚、前記突起物は、その数を増やし、リアクタ全体に配置した方が空隙の影響をより軽減できることは自明であるが、その構成は、達成したい被処理ガスの分解率や装置コスト等の観点から、適宜決定すべきものである。
以上に説明したように、リアクタ上部に設けられた誘電体充填口に配置される上蓋に特定形状の突起物を設け、その突起物をリアクタ内部に充填された誘電体粒子間に挿入するという簡単な構成で、被処理ガスを前記誘電体粒子間を流れるように誘導できる為、大型パックトべッド式反応装置のガス分解率が著しく向上する。
【００１５】
【実施例２】
本実施例では、実施例１以外の上蓋形状とその効果について、図２及び図３
を用いて説明する。図２は、実施例１で用いた上蓋の拡大図であり、図３は、本実施例における上蓋の拡大図である。両者を見比べれば、その形状の違いは一目瞭然であるので、本実施例における、図３に示す「のこぎり刃型形状」の優位性を説明する。図２の「くし型形状」に対し、図３の「のこぎり刃型形状」は、以下の点で優れている。
（１）「のこぎり刃型形状」は先が尖っているので、誘電体粒子間により容易に挿入できる。
（２）モールド成型で「のこぎり刃型形状の突起物」を形成する場合、該形状は型離れし易い形状であるので、その形成が容易にできる。
尚、上蓋の突起物は、一般的にモールド成型で形成する方が安価である。
また「のこぎり刃型形状の突起物」をモールド成型で形成する場合、型離れ性の良さから歩留まりが良い。従って、「のこぎり刃型形状の突起物」は「くし型形状の突起物」に比べてより安価で製造できる。
以上に説明したように、実施例２は実施例１に対して、作業性の良さ、製造コスト低減等、同等以上の効果がある。
【００１６】
【実施例３】
本実施例では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、１つの部材を切削加工することで、複数の同じ形状の突起物を有する上蓋を形成でき、製造コスト低減を図ることが可能である例を示す。この場合、突起物の形状は、「のこぎり刃型形状」であっても或いは「くし型形状」であっても、形成可能である。具体的には、例えば、所定の突起物と同じ形状をしたカッターを用いて、突起物形成用材料［図４（ａ）参照］を切削加工することで、二つの同じ形状の突起物［図４（ｂ）参照］を一度に形成できる。
【００１７】
尚、本発明におけるリアクタの電極構成及び作用は、リアクタ内の中心部にある高圧電極とリアクタの外側の接地電極との間に交流電圧を印加することで非平衡プラズマを発生させ、被処理ガス、即ち、揮発性有機化合物を含有する気体を分解処理するものであるが、図７に示すように、誘電体粒子を平板電極２１で挟み込む構成にしても良い。その他の電極構成を有するパックトべッド式反応装置であっても、本発明を適用することにより所望の効果を達成することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、パックトべッド式反応装置を大型化するについて、そのリアクタの上部に誘電体充填口を設け該充填口に、該リアクタ内への誘電体粒子の充填後該充填口を封止する蓋を配置した場合に、該リアクタの内側壁面と該リアクタ内に充填された誘電体粒子の層との間に空隙が生じ、前記空隙を通過する被処理ガスは分解作用を受けることなく流れ系外に排出されてしまう問題を解決できる。即ち、前記誘電体充填口に配置される前記蓋として、内側に絶縁性物質で構成された所定形状の突起物を有する蓋を使用することにより、該蓋の記所定形状の突起物は前記リアクタ内に充填された誘電体粒子間に挿入され、それにより前記被処理ガスは前記強誘電体粒子の間を通過するように誘導され、分解処理される。これにより、ガス分解率を向上させたガス処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるパックトべッド式反応装置のリアクタの一例の構成を模式的に示す略断面図である。
【図２】図１に示すリアクタの上部に設けられた誘電体充填口に配置するくし型形状の突起物を有する上蓋の拡大図である。
【図３】図１に示すリアクタの上部に設けられた誘電体充填口に配置する上蓋をのこぎり刃型形状の突起物を有する上蓋にした場合の、該上蓋の略断面図である。
【図４】図１に示すリアクタの上部に設けられた誘電体充填口に配置する所定形状の突起物を有する上蓋の形成方法の一例を模式的に示すものである。
【図５】従来のパックトべッド式反応装置のリアクタの一例の構成を模式的に示す略断面図である。
【図６】大型化したパックトべッド式反応装置のリアクタについて該リアクタの上部に誘電体充填口をもうけ、該誘電体充填口に上蓋を配置した構成における問題点を模式的に示す図である。
【図７】図６に示すリアクタについて、誘電体粒子を平板電極２１で挟み込むようにした構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
Ａ リアクタ筐体部
１１−１、１１−２ リアクタ外カバー
１２ ガス導入口
１３ 誘電体粒子
１４ ガス排出口
１５ 高圧電極
１６ リアクタ外壁（接地電極を兼ねる）
１６’ 誘電体充填口
１７−１、１７−２ リアクタ内蓋
２０ 誘電体充填口１６’に配置される上蓋
２１ 平板電極
３０ 誘電体充填口１６’に配置される所定形状の突起物を有する上蓋[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas decomposition treatment apparatus, and more particularly to a gas treatment for decomposing a volatile organic compound discharged from various industrial treatment steps by using a plasma reaction to decompose a gas containing (VOC) [volatile organic compounds]. The present invention relates to an apparatus and a gas processing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, environmental destruction such as air pollution due to the emission of volatile organic compounds (VOC) discharged from various industrial processing steps to the air has become a serious problem. Many techniques have been proposed for detoxifying a gas containing such a volatile organic compound by decomposing the gas. These technologies include gas decomposition technology by adsorption recovery, gas decomposition by combustion (thermal decomposition, catalytic decomposition, etc.), gas decomposition by scrubber, and gas decomposition by biological treatment. And the like. Although these gas decomposition techniques have some advantages, they have problems to be solved and cannot be said to be sufficient. That is, (1) the cost of the equipment to be used is relatively high, (2) two-stage treatment of adsorption and desorption of the gas to be treated is required, and (3) the installation volume to be used is large, and depending on the treatment conditions, There are concerns that dioxins may be generated, (4) water supply and wastewater are large, wastewater treatment is difficult, and (5) reaction treatment takes a long time. In recent years, as a technology that replaces the gas decomposition treatment technology having such a problem, a technology of decomposing exhaust gas such as VOCs by plasma discharge, particularly non-equilibrium plasma discharge, has been attracting attention and research has been advanced. A device has been proposed. Among them, a packed bed type reaction in which a cylindrical device has an external electrode and an internal electrode, and a columnar pellet or spherical ferroelectric substance is filled between the electrodes to generate plasma. The device has the advantages that it can be operated at atmospheric pressure, does not require a pump or the like to evacuate the device, can generate plasma at room temperature, and can be installed at a low cost with a simple device configuration. For this reason, it has received special attention.
[0003]
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the reactor of the packed bed type reactor. The packed bed type reactor shown in FIG. 5 has a reactor provided with a reactor housing A. The reactor casing A has an outer wall 16 also serving as a ground electrode, and two reactor inner lids 17-1 and 17-2 formed of an insulating material. A high-voltage electrode 15 is provided inside the reactor housing A, and a space formed by the outer wall 16, two reactor inner lids 17-1 and 17-2, and the high-voltage electrode 15 is filled with dielectric particles 13. Have been. The reactor inner lid 17-1 on the gas introduction side of the reactor housing A is provided with countless gas flow holes for allowing gas to flow into the reactor. In addition, the reactor inner lid 17-2 on the gas discharge side of the reactor housing part A is provided with countless gas flow holes for allowing the gas processed in the reactor to flow out.
[0004]
Outside the reactor inner lid 17-1 on the gas introduction side, a reactor outer cover 11-1 formed of an insulating material that covers the reactor inner lid from the outside is provided between the reactor outer cover and the reactor inner lid 17-1. It is provided so as to form a buffer space between it and the outside. The reactor outer cover 11-1 has a gas inlet 12 for introducing a gas to be treated, and the gas inlet 12 communicates with the buffer space. Outside the reactor inner lid 17-2 on the gas discharge side, a reactor outer cover 11-2 formed of an insulating material that covers the reactor inner lid from the outside is provided between the reactor outer cover and the reactor inner lid 17-2. It is provided so as to form a buffer space between it and the outside. The reactor outer cover 11-2 has a gas outlet 14 for discharging the processed gas flowing out into the buffer space from the countless gas passage holes of the reactor inner lid 17-2, and the gas outlet 14 is It communicates with the buffer space.
[0005]
In the gas processing apparatus having the above-described configuration, the gas to be treated introduced from the gas introduction port 12 is supplied to the reactor casing A filled with the dielectric particles 13 through the innumerable holes provided in the reactor inner lid 17-1. It enters the inside, passes through the gap between the dielectric particles 13, flows out from the myriad of gas flow holes provided in the reactor inner lid 17-2, and is discharged from the gas discharge port 14. When the gas to be processed passes through the gap between the dielectric particles 13, an AC voltage is applied to the high-voltage electrode 15 to generate non-equilibrium plasma with the ground electrode 16 (common with the outer wall of the reactor). Decompose the gas. The dielectric particles 13 are formed of a dielectric material containing a ferroelectric substance such as barium titanate as a main component, and have a high dielectric constant. The dielectric particles 13 formed of such a dielectric material containing a ferroelectric substance as a main component have a high polarizability, which is advantageous for generating plasma, and improves the gas decomposition rate.
[0006]
The filling of the dielectric particles 13 into the reactor of the packed bed type reactor is performed as follows. The reactor is set upright so that one of the reactor inner lids 17-1 and 17-2 faces upward, the inner lid is opened, and the reactor is filled with dielectric particles 13 until it is full. After closing the inner lid, the reactor is returned to the laterally stationary position. This method is effective when the reactor has a relatively small capacity, but is not practical when the reactor has a large capacity because of the following problems. . That is, as described above, when the reactor is placed vertically and the dielectric particles 13 are filled so as to fill the inside of the reactor, the load of the filled dielectric particles is innumerable gas flow holes located below the reactor. , The reactor inner lid may not be able to withstand the load. For example, even in the case of a reactor having a capacity of 1 m 3 , since the bulk specific gravity of the dielectric particles is about 3, the load applied to the reactor inner lid located below the reactor is about 3 t. If the reactor inner lid has a strength enough to withstand such a load of the filled dielectric particles for a short time, the reactor is set upright as described above, and the filling of the dielectric particles and the reactor are performed. There is no problem if the operation of returning to the laterally stationary position can be completed in a short time, but it is extremely difficult to complete the two operations in a short time. In addition, in the case of a large reactor filled with dielectric particles and weighing several t to several tens t, it is extremely difficult and dangerous to move the reactor. Therefore, this method is not practical.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As a solution to the above problem, as shown in FIG. 6, the present inventors provided a dielectric filling port 16 ′ in the upper part (reactor outer wall 16) of the reactor (reactor casing), and provided the dielectric filling port 16 ′. Has devised a configuration in which the upper lid 20 is arranged. The upper lid 20 fits into the dielectric filling port 16 'so as to be integrated with the outer wall 16 of the reactor. According to this configuration, the dielectric particles 13 can be filled in the reactor so that the dielectric particles 13 are completely filled by opening the upper lid 20 of the dielectric filling port 16 ′ while keeping the reactor in the horizontal steady position. After that, the upper lid 20 is closed to seal the dielectric filling port 16 '. With such a simple operation, the reactor can be sufficiently filled with the dielectric particles. As described above, it is possible to reliably fill the reactor with the dielectric particles by a simple method despite the simple configuration change of the apparatus in which the dielectric filling port is provided in the upper part of the reactor. This makes it easy to increase the size of the reactor of the packed bed type reactor.
[0008]
However, the present inventors have studied the configuration shown in FIG. 6 and found that there is a problem that needs to be solved. That is, if the dielectric particles are present above the inner wall surface of the reactor, the upper lid 20 will not be closed. Therefore, it is necessary to keep the filling of the dielectric particles below the inner wall surface of the reactor. In this case, as shown in FIG. 6, a gap is formed between the inner wall surface of the reactor and the dielectric particle layer. There are no dielectric particles in the voids, and the voids have low resistance. Accordingly, as indicated by the arrow in FIG. 6, the gas to be processed passing through the gap is discharged out of the flow system without undergoing a decomposition action. This causes a reduction in the gas decomposition rate of the gas processing device. The present inventors have devised a configuration in which dielectric particles as shown in FIG. 7 are sandwiched between plate electrodes 21, which is a modification of the configuration shown in FIG. did. This configuration has the advantage that the reactor is easy to manufacture and the apparatus cost can be reduced because the electrode structure is a flat plate.
[0009]
However, even if such a configuration is adopted, there are problems to be improved as described below in order to achieve a large-sized packed-bed reactor which is worthy of practical use.
That is, regarding the upsizing of the packed bed type reaction apparatus, the reactor is provided with a dielectric filling port at the upper part of the reactor and an upper lid is arranged at the dielectric filling port as described above. However, if the dielectric particles are present above the inner wall surface of the reactor, the upper lid will not be closed, so the filling of the dielectric particles must be kept below the inner wall surface of the reactor. In that case, a gap is formed between the inner wall surface of the reactor and the layer made of the dielectric particles. Since no dielectric particles are present in the void, the void does not participate in gas decomposition and has low resistance. Therefore, a large amount of the gas to be processed passes through the gap without being decomposed and is discharged out of the system. This is where the gas decomposition rate of the gas processing apparatus is significantly reduced.
An object of the present invention is to provide a large-sized gas processing apparatus which has a reactor without such a problem, can efficiently process a large amount of gas to be processed, and can be realized at an appropriate cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above object and provides a gas processing apparatus having the following configuration and a gas processing method using the apparatus.
The gas processing apparatus of the present invention has a reactor provided with a reactor casing having a structure through which gas can pass, and the inside of the reactor casing is filled with dielectric particles, and the reactor has an interior. A gas processing apparatus having a gas introduction unit for introducing a gas to be processed into a gas, and performing a plasma process on the gas to be processed introduced from the gas introduction unit of the reactor, wherein the reactor has a dielectric filling port at an upper portion thereof. A lid for sealing the filling port is disposed at the dielectric filling port, and the lid is provided between the dielectric particles for guiding the gas to be processed to pass between the dielectric particles. , And the projection is made of an insulating material.
In the gas treatment method of the present invention, the gas to be treated is introduced into the gas treatment apparatus from the gas introduction unit, and the gas to be treated is caused to flow into the reactor filled with dielectric particles. The gas to be treated is guided to pass between the dielectric particles by the protrusions of the lid arranged in the mouth, and the gas to be treated flows through the reactor while contacting the gas with the dielectric particles. The process is characterized in that the gas to be processed is subjected to plasma processing.
The gas to be treated includes a gas containing a volatile organic compound.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, the present invention has a reactor filled with dielectric particles having a structure through which a gas can pass, and the reactor has a gas introduction unit for introducing a gas to be treated therein. A gas processing apparatus for performing plasma processing on the gas to be processed introduced from the gas introduction unit, wherein the reactor has a dielectric filling port for filling the dielectric particles into the reactor at an upper part thereof, and the filling port The lid has, on its inside, a projection inserted between the dielectric particles for guiding the gas to be processed to pass between the dielectric particles. In addition, the present invention provides a gas processing apparatus, wherein the protrusion is formed of an insulating material.
It is preferable that a plurality of protrusions of the lid are formed. The projection of the lid may have a comb shape or a saw blade shape. The insulating material forming the protrusion of the lid may be an insulating plastic. Further, the projection of the lid may be formed by molding with a mold, or may be formed by dividing one material by, for example, cutting.
[0012]
As described above, in the gas treatment apparatus of the present invention, the reactor of the gas treatment apparatus includes a dielectric filling port for filling ferroelectric particles into the reactor and a lid disposed at the filling port. Since the lid has a protrusion inserted therein between the dielectric particles for guiding the gas to be processed to pass between the dielectric particles, the lid is filled in the reactor. The gas to be processed can surely pass through the dielectric particles. As a result, it is possible to improve the gas decomposition rate of a large-sized packed-bed reactor.
[0013]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0014]
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic sectional view schematically showing a configuration of an example of a reactor of the packed bed type reaction apparatus of the present invention. The reactor shown in FIG. 1 has the same configuration as that shown in FIG. 6 except that the upper lid 20 disposed at the dielectric filling port 16 ′ provided on the upper part is replaced with an upper lid 30 having a specific shape. Therefore, the effectiveness of the present embodiment will be described focusing on the configuration and operation of the upper lid 30 which are different from the configuration shown in FIG.
FIG. 1 shows an upper lid 30 having a comb-shaped projection disposed at a dielectric filling port 16 ′, a dielectric particle 13, and a gas flow to be processed (indicated by an arrow). First, referring to FIG. 6, the method of filling the dielectric particles into the reactor of the large packed bed type reactor and the problem of the void formed at that time have been described. As described above, the gas to be processed passes between the dielectric particles by the configuration in which the comb-shaped projection is provided on the upper lid 30 disposed at the dielectric filling port provided at the upper part of the reactor, and the influence of the void is reduced. ing. It is obvious that increasing the number of the protrusions and arranging them over the entire reactor can further reduce the influence of the air gap. Therefore, it should be determined appropriately.
As described above, a simple projection of a specific shape is provided on the upper lid arranged at the dielectric filling port provided at the upper part of the reactor, and the projection is inserted between the dielectric particles filled inside the reactor. With such a configuration, the gas to be treated can be guided to flow between the dielectric particles, so that the gas decomposition rate of the large packed bed type reactor is significantly improved.
[0015]
Embodiment 2
In the present embodiment, the top lid shape other than the first embodiment and its effects will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the upper lid used in the first embodiment, and FIG. 3 is an enlarged view of the upper lid in the present embodiment. When the two are compared, the difference in the shape is obvious at a glance, and the advantage of the “saw blade type shape” shown in FIG. 3 in this embodiment will be described. Compared to the “comb shape” of FIG. 2, the “saw blade shape” of FIG. 3 is superior in the following points.
(1) Since the "saw blade shape" has a sharp point, it can be more easily inserted between the dielectric particles.
(2) When forming a "saw blade shaped protrusion" by molding, the shape can be easily formed because the shape is easily detached from the mold.
In general, it is cheaper to form the protrusion on the upper lid by molding.
Further, when the "saw blade-shaped projection" is formed by molding, the yield is good due to the good mold releasability. Therefore, the "saw blade-shaped projection" can be manufactured at lower cost than the "comb-shaped projection".
As described above, the second embodiment has the same or better effects as the first embodiment, such as good workability and reduced manufacturing cost.
[0016]
Embodiment 3
In this embodiment, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, by cutting one member, an upper lid having a plurality of projections having the same shape can be formed, and the manufacturing cost can be reduced. Here is an example where it is possible. In this case, the shape of the projection can be formed regardless of whether it is a “saw blade shape” or a “comb shape”. Specifically, for example, by using a cutter having the same shape as a predetermined projection and cutting the projection forming material [see FIG. 4A], two projections having the same shape [FIG. 4 (b)] can be formed at once.
[0017]
The electrode configuration and operation of the reactor according to the present invention is such that a non-equilibrium plasma is generated by applying an AC voltage between a high-voltage electrode in the center of the reactor and a ground electrode outside the reactor, thereby generating That is, the gas containing the volatile organic compound is decomposed, but the dielectric particles may be sandwiched between the plate electrodes 21 as shown in FIG. A desired effect can be achieved by applying the present invention to a packed bed type reaction apparatus having another electrode configuration.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, for increasing the size of the packed-bed reactor, a dielectric filling port is provided at the top of the reactor, and the filling port is filled with the dielectric particles after filling the dielectric particles into the reactor. When a lid for sealing is arranged, a gap is formed between the inner wall surface of the reactor and the layer of the dielectric particles filled in the reactor, and the gas to be processed passing through the gap is subject to decomposition. The problem of being discharged out of the flow system without any problem can be solved. That is, by using a lid having a predetermined-shaped projection made of an insulating material on the inside as the lid disposed in the dielectric filling port, the predetermined-shaped projection of the lid is formed in the reactor. The gas to be treated is inserted between the dielectric particles filled therein, whereby the gas to be treated is guided to pass between the ferroelectric particles, and is decomposed. This makes it possible to realize a gas processing apparatus with an improved gas decomposition rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a configuration of an example of a reactor of a packed-bed reactor according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of an upper lid having a comb-shaped projection disposed at a dielectric filling port provided at an upper portion of the reactor shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the upper cover provided with a sawtooth-shaped projection when the upper cover disposed at a dielectric filling port provided on the upper portion of the reactor shown in FIG. 1 is used.
FIG. 4 schematically illustrates an example of a method of forming an upper lid having a projection having a predetermined shape disposed at a dielectric filling port provided at an upper portion of the reactor illustrated in FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing a configuration of an example of a reactor of a conventional packed-bed reactor.
FIG. 6 is a view schematically showing a problem in a configuration in which a dielectric filling port is provided in an upper part of the reactor of the packed bed type reactor and a top lid is arranged in the dielectric filling port. is there.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration in which dielectric particles are sandwiched between flat electrodes 21 in the reactor shown in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
A Reactor case parts 11-1, 11-2 Reactor outer cover 12 Gas inlet 13 Dielectric particles 14 Gas outlet 15 High voltage electrode 16 Reactor outer wall (also serves as ground electrode)
16 'Dielectric filling port 17-1, 17-2 Reactor inner lid 20 Upper lid 21 disposed at dielectric filling port 16' Flat plate 30 Upper lid having a predetermined-shaped projection disposed at dielectric filling port 16 '
