JP2004089814A

JP2004089814A - ガス処理方法及びガス処理装置

Info

Publication number: JP2004089814A
Application number: JP2002252869A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tamura; 田村　順一; Moritoshi Miyamoto; 宮本　守敏; Toshimoto Nishiguchi; 西口　敏司
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害成分を含有する被処理ガスを効率的に無害化処理することができるガス処理方法及び装置の提供。
【解決手段】ガス処理装置は非平衡プラズマによるプラズマリアクター２１と該プラズマリアクターの前段に，吸着剤粒子が充填された吸着分離装置１１を有し、被処理ガスａを前記吸着分離装置内に導入して前記吸着剤粒子に前記被処理ガス中の有害成分を吸着せしめる吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスをプラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、分解処理されたガスｃを系外に排出する工程Ａと、高温気体ｂを前記吸着分離装置１１に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、該吸着処理装置から排出する脱着成分を含有するガスをプラズマリアクター２１内で分解処理を行い、分解処理されたガスｃを系外に排出する工程Ｂを有することを特徴とするガス処理方法。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種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）［ｖｏｌａｔｉｌｅ　　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ］を含有する排ガス等の被処理ガスを無害化するガス処理方法及びガス処理装置に関する。より詳しくは、本発明は、前記排ガスを非平衡プラズマを用いて分解処理するに際して、前記排ガスに対して吸着剤による吸着分離処理と高温気体（スチームガス）による脱着処理を行うことにより、高分解率でかつ分解生成物を抑制（制御）しながら効率よく前記排ガスの分解処理を行うことができる排ガス処理方法に関する。本発明は、また、前記排ガス処理方法を実施するに適した排ガス処理装置に関する。
【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。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、円筒形の反応容器内に外部電極と内部電極を有し、電極間に誘電体粒子を充填し、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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非平衡プラズマ放電による技術で揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを分解処理すると、分解された分子が他の分子と再結合し、有害分解生成物が発生するといった問題点がある。そうした有害分解生成物を２次処理により無害化する方法が考えられるが、その場合、処理成分が限定されるため、全ての有害分解生成物を処理することは困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決し、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害成分を含有する被処理ガスの種類に係わりなく、それらの被処理ガスを有害分解生成物の生起を防止して効率的に無害化処理することができるガス処理方法及び装置を提供する。
【０００５】
本発明により提供されるガス処理方法は、代表的には、ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによるプラズマリアクターと該プラズマリアクターの前段に該プラズマリアクターに接続して設けられた吸着剤粒子が充填された吸着分離装置を有し、前記被処理ガスを前記吸着分離装置内に導入して前記吸着剤粒子に前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を吸着せしめる前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ａ）と、高温気体を前記吸着分離装置に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、該吸着処理装置から排出する脱着成分を含有するガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ｂ）を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明により提供されるガス処理装置は、代表的には、有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するためのガス処理装置であって、前記被処理ガスを吸着分離処理するための吸着分離装置と前記吸着分離装置から排出されるガスを分解処理するための非平衡プラズマによるプラズマリアクターを有し、前記吸着分離装置と前記プラズマリアクターとは導管を介して接続されており、前記吸着分離装置内には前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を吸着する機能を有する吸着剤粒子が充填されており、前記吸着分離装置は前記被処理ガスを前記吸着分離装置内に導入するための被処理ガス導入手段と前記吸着分離装置内の前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着するための高温気体を前記吸着分離装置内に導入するための脱着用ガス導入手段を有し、前記プラズマリアクターは該プラズマリアクター内に前記吸着分離装置から前記導管を介して導入されるガスを分解処理するためのプラズマ放電を生起するプラズマ放電生起手段を有し、前記プラズマリアクターから排出される分解処理されたガスを系外に排出ためのガス排出手段を有することを特徴とし、前記被処理ガスを先ず前記吸着分離装置に導入して前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を前記吸着剤粒子に吸着せしめることにより前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスを前記プラズマリアクターに導入して分解処理した後系外に排出し、前記高温気体を前記吸着分離装置に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着し、該吸着分離装置から排出する脱着成分を含むガスを前記プラズマリアクターに導入して分解処理した後系外に排出するガス処理装置である。
【０００７】
【実施態様例】
以下に、図を用いて、本発明の実施態様例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の排ガス処理装置の第１の例を示し、図２は本発明の排ガス処理装置の第２の例を示し、図３は本発明の排ガス処理装置の第３の例を示し、図４は本発明の排ガス処理装置の第４の例を示す。
【０００８】
図１に示す本発明の排ガス処理装置においては、吸着剤粒子が充填された吸着分離装置１１と非平衡プラズマによるプラズマリアクター２１が配設され、吸着分離装置１１はプラズマリアクター２１の前段に位置し、吸着分離装置１１とプラズマリアクター２１はバルブ（切換え弁）を有する二つのパイプを介して接続されている。吸着分離装置１１には、排ガスａ（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガス）を導入するためのガス導入パイプ（以下、「排ガス導入パイプａ」と言う）と脱着用の高温気体ｂを導入するためのガス導入パイプ（以下、「高温気体導入パイプｂ」と言う）が接続されていて、排ガス導入パイプａと高温気体導入パイプｂは、それぞれバルブ（切換え弁）を有する。プラズマリアクター２１は分解処理されたガスｃを排出するためのガス排出パイプ（以下、「ガス排出パイプｃ」と言う）。
【０００９】
図１に示す排ガス処理装置による揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスの処理は、次のようにして行われる。前記排ガスは、排ガス導入パイプａを介して吸着分離装置１１内に導入され、吸着分離装置１１内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１１内を流れ、その際該排ガスに含まれる揮発性有機化合物成分は前記吸着剤粒子に吸着する。吸着分離装置１１内でこのように吸着処理された排ガスは吸着分離装置１１から排出され、上記二つのパイプの中の一つのパイプを介してプラズマリアクター２１内に導入され、プラズマリアクター２１内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。このよう排ガスａを一定時間流して処理した後、排ガス導入パイプａのバルブを閉めて、前記排ガスの流入を停止する。それと同時に高温気体導入パイプｂのバルブを開いて高温気体ｂを吸着分離装置１１内に導入する。このように吸着分離装置１１内に導入された高温気体ｂは吸着分離装置１１内の前記揮発性有機化合物成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１１内を流れ、その際前記吸着した揮発性有機化合物成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１１から排出する脱着成分を含むガスは上記二つのパイプの中の他の一つのパイプを介してプラズマリアクター２１内に導入され、プラズマリアクター２１内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。図１に示す排ガス処理装置においては、有害分解生成物の生起を防止して、排ガスを効率的に無害化処理することができる。
【００１０】
図１に示す排ガス処理装置で使用する吸着分離装置１１としては、例えば図５に示す構成の吸着分離装置を使用することができる。図５に示す吸着分離装置５０は、吸着剤粒子５２が充填された円筒形の処理空間５１と該処理空間内にガスを導入するためのガス導入部５３と該処理空間からのガスを排出するためのガス排出部５３とで構成されている。吸着剤粒子５２は、１ｎｍ乃至０．１　ｎｍ　程度の孔径の細孔を多数有する多孔物質で構成されたものであるのが好ましい。そうした多孔物質の好ましい具体例として、ゼオライトを挙げることができる。図５に示す吸着分離装置５０においては、ガス導入部５３から導入された排ガスは、処理空間５１内に流入し、吸着剤粒子５２に密に接触しながら処理空間５１内を流れ、その際該排ガスに含まれる揮発性有機成分は吸着剤粒子５２に吸着する。処理空間５１内でこのように吸着処理された排ガスは、ガス排出部５３から排出され
、
【０００６】に述べたようにプラズマリアクター２１内に導入され、プラズマリアクター２１内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。一方、吸着剤粒子５２に吸着した揮発性有機成分は、ガス導入部５３から処理空間５１内に導入される高温気体により吸着剤粒子５２から気体状態で脱着され、脱着された揮発性有機化合物成
分を含む気体はガス排出部５３から排出され、
【０００６】に述べたようにプラズマリアクター２１内に導入され、プラズマリアクター２１内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
【００１１】
図１に示す排ガス処理装置で使用するプラズマリアクター２１としては、例えば図６に示す構成のパックトべッド式のプラズマリアクターを使用することができる。図６に示すプラズマリアクターは、円筒形のプラズマ反応容器６０を有し、該反応容器６０は、接地電極を兼ねる外壁６３と絶縁性物質で形成された二つ内蓋６２−１及び６２−２とを有する。反応容器６０の内部には、高圧電極６５が設けられ、外壁６３と二つの内蓋６２−１及び６２−２と高圧電極６５とで形成された空間には誘電体粒子６４が充填されている。反応容器６０のガス導入側の内蓋６２−１には、ガスが反応容器６０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、反応容器６０のガス排出側の内蓋６２−２には、反応容器６０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。ガス導入側内蓋６２−１の外側には、該内蓋を外側から覆う絶縁性物質で形成されたカバー６１−１が、該カバーと内蓋６２−１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。カバー６１−１は、被処理ガスを導入するためのガス導入口６６を有し、ガス導入口６６は前記緩衝空間に連通している。ガス排出側の内蓋６２−２の外側には、該内蓋を外側から覆う絶縁性物質で形成されたカバー６１−２が、該カバーと内蓋６２−２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。カバー６１−２は、内蓋６２−２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６７を有し、ガス排出口６７は前記緩衝空間に連通している。
【００１２】
上記構成のプラズマリアクターは、ガス導入口６６から導入された被処理ガス
（即ち、
【０００６】に述べた、吸着分離装置１１内で吸着処理された排ガス又は脱着された揮発性有機化合物成分を含む気体）が内蓋６２−１に設けられた無数の穴を介して誘電体粒子６４の充填された反応容器６０の内部に入り、該誘電体粒子６４の隙間を通過して内蓋６２−２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６７より排出される構造となっている。前記被処理ガスが誘電体粒子６４の隙間を通過する際に、高圧電極６５に交流電圧を印加することで接地電極としての反応容器６０の外壁６３との間で非平衡プラズマを発生させ、該被処理ガスを分解処理して無害化する。誘電体粒子６４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６４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。
【００１３】
図２に示す本発明の排ガス処理装置は、図１に示す吸着分離装置１１とプラズマリアクター２１とからなるガス処理装置を二つ二段に平行に配列し、一段目の配列におけるガス処理装置のプラズマリアクター２１のガス排出パイプｃとニ段目の配列におけるガス処理装置のプラズマリアクター２２のガス排出パイプｃとを合一した構成のものである。ニ段目の配列における１２は、吸着分離装置であり、該吸着分離装置１２は、図１に示す吸着分離装置１１と同様に、吸着剤粒子が内部に充填された図５に示す構成の吸着分離装置からなるものである。ニ段目の配列におけるプラズマリアクター２２も図１に示すプラズマリアクター２１と同様に、図６に示す構成のパックトべッド式のプラズマリアクターからなるものである。図２に示す排ガス処理装置は、要するに、二つの吸着分離装置、即ち、第１の吸着分離装置１１と第２の吸着分離装置１２を平行に二段列に配設し、同様に第１のプラズマリアクター２１と第２のプラズマリアクター２２を平行に二段列に配設し、第１の吸着分離装置１１と第１のプラズマリアクター２１を図１に示したように二つのパイプを介して接続し、同様に第２の吸着分離装置１２と第２のプラズマリアクター２２を二つのパイプを介して接続した構成のものである。図２に示す排ガス処理装置においては、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する
排ガスを一段目の配列におけるガス処理装置に導入して、
【０００６】に述べたようにして無害化処理され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出され、同様に他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスをニ段目の配列におけるガス処理
装置に導入して、
【０００６】に述べたようにして無害化処理され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。図２に示す排ガス処理装置においては、一段目の配列におけるガス処理装置に排ガスを導入する際には、ニ段目の配列におけるガス処理装置への排ガス導入バルブａを閉じておき、排ガスを所定時間一段目の配列におけるガス処理装置に排ガスを導入した後一段目の配列におけるガス処理装置への排ガス導入バルブａを閉じ、ニ段目の配列におけるガス処理装置への排ガス導入バルブａを開いて排ガスを該ガス処理装置に導入する。その際、一段目の配列におけるガス処理装置の吸着分離装置１１には高温気体を導入して吸着分離処理が行われ、続いてプラズマリアクター２１で分解処理が行われる。この間、ニ段目の配列におけるガス処理装置への高温気体導入バルブｂを閉じておく。このように、図２に示す排ガス処理装置においては、有害分解生成物の生起を防止して、排ガスを連続的に無害化処理することができる。
【００１４】
図３に示す本発明の排ガス処理装置は、二つの吸着分離装置、即ち吸着剤粒子が充填された吸着分離装置１３及び吸着剤粒子が充填された吸着分離装置１４、及び二つの非平衡プラズマによるプラズマリアクター、即ちプラズマリアクター２３及びプラズマリアクター２４を有し、吸着分離装置１３と吸着分離装置１４は直列に配列されている。吸着分離装置１３には排ガスａ（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガス）を導入するための排ガス導入パイプａと高温気体ｂを導入するための高温気体導入パイプｂが接続されおり、排ガス導入パイプａと高温気体導入パイプｂはそれぞれバルブ（切換え弁）を備えている。吸着分離装置１３はバルブ（切換え弁）を備えた二つの排出パイプを有し、該二つの排出パイプの中の一つは吸着分離装置１４に接続され、吸着分離装置１３と吸着分離装置１４は接続している。吸着分離装置１３の前記二つの排出パイプの中の他の一つはプラズマリアクター２３に接続され、吸着分離装置１３とプラズマリアクター２３は接続している。吸着分離装置１４は、吸着分離装置１３と同様に、バルブ（切換え弁）を有する二つの排出パイプを有し、該二つの排出パイプの中の一つはプラズマリアクター２３に接続され、吸着分離装置１４とプラズマリアクター２３は接続し、他の一つの排出パイプはプラズマリアクター２４に接続され、吸着分離装置１４とプラズマリアクター２４は接続している。吸着分離装置１４には、バルブ（切換え弁）を備えた高温気体ｂｂを導入するための高温気体導入パイプｂｂが接続されている。
【００１５】
プラズマリアクター２３とプラズマリアクター２４はそれぞれ分解処理ガスｃ（無害化ガス）を系外に排出するためのガス排出パイプを有し、プラズマリアクター２３のガス排出パイプとプラズマリアクター２４のガス排出パイプは合一されている。吸着分離装置１３及び吸着分離装置１４は、それぞれ吸着剤粒子が内部に充填された図５に示す構成の吸着分離装置からなるものである。プラズマリアクター２３及びプラズマリアクター２４は、それぞれ図６に示す構成のパックトべッド式のプラズマリアクターからなるものである。
【００１６】
図３に示す排ガス処理装置による揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスの処理は、次のようにして行われる。前記排ガスは、排ガス導入パイプａを介して吸着分離装置１３内に導入され、吸着分離装置１３内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１３内を流れ、その際該排ガスに含まれる有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。吸着分離装置１３から排出するガスは吸着分離装置１４内に流入し、吸着分離装置１４内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１４内を流れ、その際該ガスに含まれる残余の有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。その際吸着分離装置１４から排出するガスはプラズマリアクター２３内に流入し、プラズマリアクター２３内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。このように、排ガスを一定時間流して処理した後、排ガス導入パイプａのバルブを閉めて、前記排ガスの流入を停止する。それと同時に高温気体導入パイプｂのバルブを開いて高温気体を吸着分離装置１３内に導入する。吸着分離装置１３内に導入された高温気体は吸着分離装置１３内の前記有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１３内を流れ、その際前記吸着した有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１３から排出する脱着成分を含有するガスはプラズマリアクター２３内に流入し、プラズマリアクター２３内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
【００１７】
ついで高温気体導入パイプｂｂのバルブを開いて高温気体ｂｂを吸着分離装置１４内に導入する。このように吸着分離装置１４内に導入された高温気体は吸着分離装置１４内の前記残余の有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１４内を流れ、前記吸着剤粒子に吸着した残余の有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１４から排出する脱着成分を含むガスはプラズマリアクター２４内に流入し、該プラズマリアクター内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。このように図３に示す排ガス処理装置においては、排ガスに含まれる揮発性有機化合物成分は、有害分解生成物の生起なくして、一層効率的に分解処理されて無害化される。
【００１８】
図４に示す本発明のガス処理装置は、図３に示すガス処理装置に二つの吸着分離装置、即ち吸着分離装置１５及び吸着分離装置１６と、プラズマリアクター２５を付加したものである。吸着分離装置１５及び吸着分離装置１６は、それぞれ吸着剤粒子が内部に充填された図５に示す構成の吸着分離装置からなるものであり、プラズマリアクター２５は、図６に示す構成のパックトべッド式のプラズマリアクターからなるものである。吸着分離装置１５と吸着分離装置１６は直列に配列されている。吸着分離装置１５には排ガスａ（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガス）を導入するための排ガス導入パイプａと高温気体ｂｂを導入するための高温気体導入パイプｂｂが接続されおり、排ガス導入パイプａと高温気体導入パイプｂｂはそれぞれバルブ（切換え弁）を備えている。吸着分離装置１５はバルブ（切換え弁）を備えた二つの排出パイプを有し、該二つの排出パイプの中の一つは吸着分離装置１６に接続され、吸着分離装置１５と吸着分離装置１６は接続している。吸着分離装置１５の前記二つの排出パイプの中の他の一つはプラズマリアクター２５に接続され、吸着分離装置１５とプラズマリアクター２５は接続している。吸着分離装置１６は、バルブ（切換え弁）を備えた二つの排出パイプを有し、該二つの排出パイプの中の一つはプラズマリアクター２５に接続され、吸着分離装置１６とプラズマリアクター２５は接続し、他の一つの排出パイプは吸着分離装置１４から延びる排出パイプと連結している。吸着分離装置１６には、バルブ（切換え弁）を備えた高温気体ｄを導入するための高温気体導入パイプｄが接続されている。プラズマリアクター２５は分解処理ガスｃ（無害化ガス）を系外に排出するためのガス排出パイプを有し、該ガス排出パイプはプラズマリアクター２３及びプラズマリアクター２４のガス排出パイプと合一されている。
【００１９】
図４に示す排ガス処理装置による揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスの処理は、次のようにして行われる。吸着分離装置１５の排ガス導入パイプのバルブ閉じておき、排ガスは吸着分離装置１３内に導入され、吸着分離装置１３内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１３内を流れ、その際該排ガスに含まれる有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。吸着分離装置１３から排出するガスは吸着分離装置１４内に流入し、吸着分離装置１４内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１４内を流れ、その際該ガスに含まれる残余の有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。その際吸着分離装置１４から排出するガスはプラズマリアクター２４内に流入し、プラズマリアクター２４内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。このように排ガスを所定時間第１段列のガス処理装置に流した後、吸着分離装置１３の排ガス導入パイプａのバルブを閉めて、排ガスの流入を停止する。それと同時に高温気体導入パイプｂのバルブを開いて高温気体ｂを吸着分離装置１３内に導入する。吸着分離装置１３内に導入された高温気体は吸着分離装置１３内の前記有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１３内を流れ、その際前記吸着した有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１３から排出する脱着成分を含有するガスはプラズマリアクター２３内に流入し、プラズマリアクター２３内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
【００２０】
ついで高温気体導入パイプｂｂのバルブを開いて高温気体ｂｂを吸着分離装置１４内に導入する。このように吸着分離装置１４内に導入された高温気体は吸着分離装置１４内の前記残余の有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１４内を流れ、その際前記吸着した残余の有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１４から排出さる脱着成分を含むガスはプラズマリアクター２４内に流入し、該プラズマリアクター内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
【００２１】
第１段列のガス処理装置で脱着処理及び分解処理が行われるのと併行して、第２段列のガス処理装置の吸着分離装置１５の排ガス導入パイプａを介して別の排ガスが吸着分離装置１５内に導入され、吸着分離装置１５内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１５内を流れ、その際該排ガスに含まれる有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。吸着分離装置１５から排出するガスは吸着分離装置１６内に流入し、吸着分離装置１６内に充填された吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１６内を流れ、その際該ガスに含まれる残余の有害成分は前記吸着剤粒子に吸着する。その際吸着分離装置１６から排出するガスはプラズマリアクター２４内に流入し、プラズマリアクター２４内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。このように排ガスを所定時間第２段列のガス処理装置に流した後、吸着分離装置１５の排ガス導入パイプａのバルブを閉めて、排ガスの流入を停止する。それと同時に高温気体導入パイプｂのバルブを開いて高温気体ｂを吸着分離装置１５内に導入する。吸着分離装置１５内に導入された高温気体は吸着分離装置１５内の前記有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１５内を流れ、その際前記吸着した有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１５から排出する脱着成分を含有するガスはプラズマリアクター２５内に流入し、プラズマリアクター２５内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
【００２２】
ついで吸着分離装置１６への高温気体導入パイプｂｂのバルブを開いて高温気体ｂｂを吸着分離装置１６内に導入する。このように吸着分離装置１６内に導入された高温気体は吸着分離装置１６内の前記残余の有害成分が吸着した吸着剤粒子と密に接触しながら吸着分離装置１６内を流れ、その際前記吸着した残余の有害成分は前記高温気体により前記吸着剤粒子から気体状態で脱着される。吸着分離装置１６から排出する脱着成分を含むガスはプラズマリアクター２４又はプラズマリアクター２５内に流入し、該プラズマリアクター内を流れる過程でプラズマ放電により分解処理されて無害化され、ガス排出パイプｃを介して系外に排出される。
図４に示す排ガス処理装置においては、複数の排ガスを同時に流して、有害分解生成物の生起なくして、それら排ガスに含まれる揮発性有機化合物成分は一層効率的に分解処理処理して無害化することができる。
【００２３】
【実施例】
本発明の効果を以下に示す実施例及び参考例により具体的に説明するが、本発明は該実施例により限定されるものではない。
【００２４】
【実施例１】
図１に示すガス処理装置を用い、吸着分離装置１１として図５に示す吸着分離装置５０を用い、該吸着分離装置における吸着分離性能を確かめる実験を行った。該吸着分離装置の円筒形処理空間は、長さが２００ｍｍ、直径が８０ｍｍのものにした。吸着剤粒子５１として直径３ｍｍ、細孔径０．３〜０．４ｎｍのゼオライト粒子を充填した。被処理ガスとしてのメタン及びベンゼンを夫々１００ｐｐｍ含有するガスを２０Ｌ／ｍｉｎで排ガス導入パイプａを介して吸着分離装置１１内へ流入し、該吸着分離装置から排出されるガスを採取し、ガスクロマトグラフにより測定した。その結果、該吸着分離装置から排出されるガスは主としてベンゼンを含み、メタンの含量は極微量の１０ｐｐｍ以下であった。このことから、吸着分離装置１１（吸着分離装置５０）においては被処理ガスに含まれるメタンは殆ど吸着剤粒子５１に吸着されることが判った。
更に、同じガス処理装置を用い、被処理ガスとしてのメタン及びベンゼンを夫々１００ｐｐｍ含有するガスを２０Ｌ／ｍｉｎで排ガス導入パイプａを介して吸着分離装置１１（吸着分離装置５０）内へ５分間流入させた後、排ガス導入パイプａのバルブを閉じ、高温気体導入パイプｂを介してスチームガスを１０Ｌ／ｍｉｎで吸着分離装置１１（吸着分離装置５０）内へ５分間流入させ、該吸着分離装置から排出されるガスを採取し、ガスクロマトグラフにより測定した。その結果、スチームガスを流入させた場合の、該吸着分離装置から排出されるガスはメタンのみを含み、ベンゼンは検出されなかった。このことから、前記吸着分離装置内の吸着剤粒子５１に吸着したメタンはスチームガス（高温気体）により効率的に脱着されることが判った。
【００２５】
【実施例２】
図２に示すガス処理装置を用い、被処理ガスとしてのメタン及びベンゼンを含有するＡｉｒベースガスの分解処理実験を行った。吸着分離装置１１および吸着分離装置１２として、図５に示す吸着分離装置５０を用いた。該吸着分離装置の円筒形処理空間は、長さが２００ｍｍ、直径が８０ｍｍのものにした。吸着剤粒子５１として直径３ｍｍ、細孔径０．３〜０．４ｎｍのゼオライト粒子を充填した。また、プラズマリアクター２１及びプラズマリアクター２２として、図６に示すプラズマリアクターを使用した。該プラズマリアクターの円筒形反応容器６０は、長さが３００ｍｍ、直径が７０ｍｍ、電極間距離　（高圧電極６５と接地電極６３との間の距離）が１５ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が８００ｃｍ^３である。反応容器６０内には、誘電体粒子６４として、直径３ｍｍ、誘電率３０００の円柱型ペレット状ＢａＴｉＯ_３粒子を充填した。
排ガス導入パイプａを介して、被処理ガスとしてのメタン及びベンゼンを夫々３００ｐｐｍ含有するＡｉｒベースガスを８Ｌ／ｍｉｎで吸着分離装置１１内に流入させて該吸着分離装置内の吸着剤粒子による吸着処理を行って該被処理ガスに含まれるメタンを前記吸着剤粒子に吸着させ、吸着分離装置１１から排出するガスをプラズマリアクター２１に流入させて分解処理した。プラズマリアクター２１内での前記分解処理は、高圧電極６５と接地電極６３との間に３ｋＶの電圧を印加してプラズ放電を生起させることにより行った。プラズマリアクター２１内で分解処理されたガスはプラズマリアクター２１の排出パイプを介して系外に排出した。前記被処理ガスは、所定時間吸着分離装置１１内に流し、その後排ガス導入パイプａのバルブを閉じた。
【００２６】
次いで、高温気体導入パイプｂを介して、Ａｉｒベースのスチームガスを吸着分離装置１１内に流入させて該吸着分離装置内の吸着剤粒子に吸着したメタンの脱着を行い、吸着分離装置１１から排出す該脱着成分を含有するガスをプラズマリアクター２１内に流入させ、上記と同様に、プラズマ放電を生起させて、該ガスを分解処理した。プラズマリアクター２１内で分解処理されたガスはプラズマリアクター２１の排出パイプを介して系外に排出した。
プラズマリアクター２１から排出された分解処理ガスをガスクロマトグラフにより分析したところ、該分解処理ガスには有害分解生成物は検出されず、メタンは１００％、ベンゼンも９０％以上減少したことが判った。
【００２７】
【参考例】
実施例２で使用したガス処理装置のプラズマリアクター２１を用いて被処理ガスの分解実験を行った。被処理ガスとしてのメタン及びベンゼンを夫々３００ｐｐｍ含有するＡｉｒベースガスを８Ｌ／ｍｉｎでプラズマリアクター２１に導入し、高圧電極６５と接地電極６３との間に３ｋＶの電圧を印加してプラズマ放電を生起させて該Ａｉｒベースガスの分解処理を行った。プラズマリアクター２１から排出した分解処理ガスをガスクロマトグラフにより分析した。その結果、該分解処理ガスは有害分解生成物のピークを２つ有し、メタンの分解率は８３％であり、ベンゼンの分解率は６５％であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害物質を含有する排ガスの等の被処理ガス種類に係わりなく、それらの被処理ガスを有害分解生成物の生起を防止して効率的に無害化処理することができる。また、前記揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを無害化処理するに際して、該被処理ガスに含まれる有害物質を吸着処理により分離した後、分解処理を行うため、有害分解生成物の生起を防いで無害化処理できる。したがって、従来技術におけるように生起する有害分解生成物を無害化するための特別の手段を講じる必要がないので、使用するガス処理装置の構成は簡単であり、装置コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス処理装置の第１例の構成を示す図である。
【図２】本発明のガス処理装置の第２例の構成を示す図である。
【図３】本発明のガス処理装置の第３例の構成を示す図である。
【図４】本発明のガス処理装置の第４例の構成を示す図である。
【図５】本発明のガス処理装置において使用する吸着分離装置の一例の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のガス処理装置において使用するプラズマリアクターの一例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１―１６　吸着分離装置
２１―２５　プラズマリアクター
ａ　被処理ガス
ｂ、ｂｂ、ｄ　　脱着用高温気体
ｃ　分解処理されたガス
５０　吸着分離装置
５１　処理空間
５２　吸着剤粒子
５３　ガス導入部
５４　ガス排出部
６０　反応容器
６１−１、６１−２　カバー
６２−１、６２−２　内蓋
６３　外壁（接地電極）
６４　誘電体粒子
６５　高圧電極
６６　ガス導入口
６７　ガス排出口

Claims

ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによるプラズマリアクターと該プラズマリアクターの前段に該プラズマリアクターに接続して設けられた吸着剤粒子が充填された吸着分離装置を有し、前記被処理ガスを前記吸着分離装置内に導入して前記吸着剤粒子に前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を吸着せしめる前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ａ）と、高温気体を前記吸着分離装置に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、該吸着処理装置から排出する脱着成分を含有するガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ｂ）を有することを特徴とするガス処理方法。
ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによる複数のプラズマリアクターとそれらプラズマリアクターの前段に設けられた吸着剤粒子が充填された複数の吸着分離装置を有し、前記複数の吸着分離装置は１個づつ平行に複数段列に配列され各段列の吸着分離装置は１個のプラズマリアクターに接続しており、前記被処理ガスを各段列の吸着分離装置内に導入して前記吸着剤粒子に前記排ガス中の前記有害成分を吸着せしめる前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスを該吸着分離装置が接続したプラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ａ）と、高温気体を前記吸着分離装置に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、該吸着処理装置から排出する脱着成分を含有するガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ｂ）を有することを特徴とするガス処理方法。
ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによる複数のプラズマリアクターとそれらプラズマリアクターの前段に設けられた吸着剤粒子が充填された複数の吸着分離装置を有し、前記複数の吸着分離装置は２個づつ直列に複数段列に配列され、各段列の２個の吸着分離装置（ｉ）及び（ｉｉ）は互いに接続し該２個の吸着分離装置は１個又はそれ以上のプラズマリアクターに接続しており、前記被処理ガスを各段列の吸着分離装置（ｉ）　内に導入して吸着分離装置（ｉ）内の吸着剤粒子に前記被処理ガス中の前記有害成分を吸着せしめる前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、吸着分離装置（ｉ）から排出するガスを吸着処理装置（ｉｉ）内に導入して該ガスに含まれる残余の有害成分を吸着処理装置（ｉｉ）内の吸着剤粒子に吸着せしめる該ガスの吸着分離処理を行い、吸着処理装置（ｉｉ）　から排出するガスを吸着分離装置（ｉｉ）が接続したプラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ａ）と、高温気体を吸着分離装置（ｉ）に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、吸着処理装置（ｉ）から排出する脱着成分を含有するガスを、吸着分離装置（ｉ）が接続したプラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ｂ）と、高温気体を吸着分離装置（ｉｉ）に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、吸着処理装置（ｉｉ）から排出する脱着成分を含有するガスを吸着処理装置（ｉｉ）が接続したプラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程（Ｃ）を有することを特徴とするガス処理方法。
前記吸着剤粒子は、１ｎｍ〜０．１ｎｍの孔径を有する多孔物質からなるものである請求項１乃至３のいずれかに記載のガス処理方法。
前記多孔物質は、ゼオライトである請求項４に記載のガス処理方法。
前記高温気体は、Ａｉｒベースのスチームガスである請求項１乃至５のいずれかに記載のガス処理方法。
前記プラズマリアクターは、接地電極と高圧電極とを有するプラズマ反応容器を有し、前記プラズマ反応容器内の前記接地電極と前記高圧電極との間に誘電体粒子が充填されていて、前記接地電極と前記高圧電極との間に電圧を印加することにより大気圧下でプラズマ放電を生起せしめるものである請求項１乃至６のいずれかに記載のガス処理方法。
前記被処理ガスは、各種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含有する排ガスである請求項１乃至７のいずれかに記載のガス処理方法。
有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するためのガス処理装置であって、前記ガス処理装置は、前記被処理ガスを吸着分離処理するための吸着分離装置と前記吸着分離装置から排出されるガスを分解処理するための非平衡プラズマによるプラズマリアクターを有し、前記吸着分離装置と前記プラズマリアクターとは導管を介して接続されており、前記吸着分離装置内には前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を吸着する機能を有する吸着剤粒子が充填されており、前記吸着分離装置は前記被処理ガスを前記吸着分離装置内に導入するための被処理ガス導入手段と前記吸着分離装置内の前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着するための高温気体を前記吸着分離装置内に導入するための脱着用ガス導入手段を有し、前記プラズマリアクターは該プラズマリアクター内に前記吸着分離装置から前記導管を介して導入されるガスを分解処理するためのプラズマ放電を生起するプラズマ放電生起手段を有し、前記プラズマリアクターから排出される分解処理されたガスを系外に排出するためのガス排出手段を有することを特徴とし、前記被処理ガスを先ず前記吸着分離装置に導入して前記被処理ガスに含まれる前記有害成分を前記吸着剤粒子に吸着せしめることにより前記被処理ガスの吸着分離処理を行い、前記吸着分離装置から排出するガスを前記プラズマリアクターに導入して分解処理した後系外に排出する工程と、前記高温気体を前記吸着分離装置に導入して前記吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着し、該吸着分離装置から排出する脱着成分を含むガスを前記プラズマリアクターに導入して分解処理した後系外に排出する工程からなるガス処理方法を実施するガス処理装置。
前記吸着分離装置を複数有し且つ前記プラズマリアクターを複数有し、前記複数の吸着分離装置は１個づつ平行に複数段列に配列され、各段列の吸着分離装置は１個のプラズマリアクターに接続していることを特徴とし、前記各段列において前記被処理ガスの前記吸着分離処理及び前記分解処理を行う請求項９に記載のガス処理装置。
前記吸着分離装置を複数有し且つ前記プラズマリアクターを複数有し、前記複数の吸着分離装置は２個づつ直列に複数段列に配列され、各段列の２個の吸着分離装置（ｉ）および（ｉｉ）は導管を介して互いに接続され該２個の吸着分離装置は１個又はそれ以上のプラズマリアクターに接続されていることを特徴とし、前記被処理ガスを各段列の吸着分離装置（ｉ）　内に導入して該被処理ガス中の有害成分を吸着処理装置（ｉ）内の吸着剤粒子に吸着せしめる該被処理ガスの吸着分離処理を行い、吸着分離処理装置（ｉ）から排出するガスを吸着処理装置（ｉｉ）内に導入して該ガス中の残余の有害成分を吸着処理装置（ｉｉ）内の吸着剤粒子に吸着せしめる該ガスの吸着分離処理を行い、吸着分離装置（ｉｉ）から排出するガスを吸着分離装置（ｉｉ）が接続したプラズマリアクターに導入して分解処理に付した後系外に排出する工程と、高温気体を吸着分離装置（ｉ）に導入して吸着分離装置（ｉ）内の吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、吸着分離装置（ｉ）から排出する脱着成分を含有するガスを吸着処理装置（ｉ）が接続したプラズマリアクターに導入して分解処理に付した後系外に排出し、高温気体を吸着分離装置（ｉｉ）に導入して吸着分離装置（ｉｉ）内の吸着剤粒子に吸着した成分をガス状態で脱着せしめ、吸着処理装置（ｉｉ）から排出する脱着成分を含有するガスを吸着処理装置（ｉｉ）が接続したプラズマリアクターに導入して分解処理に付した後系外に排出する工程からなるガス処理方法を実施する請求項９に記載のガス処理装置。
前記吸着剤粒子は、１ｎｍ〜０．１ｎｍの孔径を有する多孔物質からなるものである請求項９乃至１１のいずれかに記載のガス処理装置。
前記多孔物質は、ゼオライトである請求項１２に記載のガス処理装置。
前記高温気体は、Ａｉｒベースのスチームガスである請求項９乃至１３のいずれかに記載のガス処理装置。
前記プラズマリアクターは、接地電極と高圧電極とを有するプラズマ反応容器を有し、前記プラズマ反応容器内の前記接地電極と前記高圧電極との間に誘電体粒子が充填されていて、前記接地電極と前記高圧電極との間に電圧を印加することにより大気圧下でプラズマ放電を生起せしめるものである請求項９乃至１５のいずれかに記載のガス処理装置。
前記被処理ガスは、各種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含有する排ガスである請求項９乃至１５のいずれかに記載のガス処理装置。