JP2004195412A

JP2004195412A - Gas purifying apparatus and gas purifying method

Info

Publication number: JP2004195412A
Application number: JP2002369480A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Terajima; 徹生寺島; Motohiro Suzuki; 基啓鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas purifying apparatus which exhibits low energy consumption, is lightweight, and can remove an objective gas component with good operability. <P>SOLUTION: The gas purifying apparatus is provided with an exhaust gas introducing passage 1 for introducing the exhaust gas containing an objective substance for purifying treatment, a purifying room 2 provided on the downstream side of the exhaust gas introducing passage, an exhaust gas vent passage 3 provided on the downstream side of the cleaning room 2, a heat recovering part for recovering heat of the exhaust gas provided in the exhaust gas vent passage 3, an endothermic reaction part 10 thermally connected with the heat recovering part and generating an endothermic reaction to a specified chemical substance with the recovered heat to produce an endothermic reaction product, a heat storing part 14 for storing the endothermic reaction product produced in the endothermic reaction part 10, an exothermic reaction part 11 generating an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storing part 14 under a specified condition, and an exothermic part provided in the exhaust gas introducing passage 1 and thermally connected with the exothermic reaction part 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業分野、あるいは民生分野から排出される、希薄なＶＯＣなどの浄化処理対象物質を含む排気ガスを対象とした、ガス浄化装置及びガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗装ブース、塗装乾燥炉、印刷用乾燥炉、プラスチックや合板の製造設備、食品加工設備、産業廃棄物処理設備あるいは香料製造設備などの各種施設内においては、塗料、インキ、溶剤、接着剤、合成樹脂、あるいは化学薬品等から、アルコール類、エステル類や、有害で特有の臭気を持つフェノール類、アルデヒド類等の可燃性有害悪臭成分が発生する。
【０００３】
近年、環境問題に対する意識が高まる中、ガス中の微量有害成分についての浄化技術の重要性はますます高まってきている。上記分野で用いられるガス浄化装置における、希薄なＶＯＣや臭気などの浄化処理対象物質に対する浄化方法としては、主に燃焼式、吸着式、オゾン酸化式、微生物分解式などが開発され、実用化されている。これらの中で、特にトルエン、キシレン類などのＶＯＣについては、コストと処理効率の点から燃焼式が最も適している。
【０００４】
燃焼式ガス浄化方法は、さらに直接燃焼式、触媒燃焼式、蓄熱燃焼式などがある。従来例として３００℃〜４００℃程度の中温で用いられる触媒燃焼式の概略を図５に示す。浄化室２における浄化触媒４で対象物質を浄化するのに用いられた熱は、直接燃焼式に比べて低温であるものの、排ガスによって輸送され、大気中に放散されている。これらのガス浄化装置で希薄な可燃成分を処理する場合に望まれることは、排ガス温度を低下させることとともに、さらに消費エネルギー量を抑制してランニングコストを低減することがあげられる。
【０００５】
蓄熱燃焼式は他の燃焼方式と比較して、イニシャルコストは高いものの８５％以上の熱回収効率を得ることができるため、消費エネルギーが触媒燃焼式に比べて半分程度に小さくなる利点を有しており、上記燃焼式浄化装置の中でも、蓄熱燃焼式はその目的に合致したものであるといえる。
【０００６】
蓄熱燃焼式では、図６に示すように、浄化室２に対して二塔または三塔式のガス流路を設けており、バーナー６で浄化処理対象物質を燃焼浄化した後、浄化部の下流にセラミックスハニカムなどの顕熱蓄熱材８を位置させることで排熱を吸収する。そして、ガス供給方向を反転させることで顕熱蓄熱材８で保持された熱を再び浄化室２で利用し、反対方向に設けられた顕熱蓄熱材９で排熱を吸収するといった操作を繰り返す（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
一方、蓄熱技術については、上記用途で用いられる固体を使った顕熱蓄熱のほかに、物質の相変化を利用する潜熱蓄熱が開発、実用化されており、さらに吸着や可逆的化学反応を用いた化学蓄熱が一部実証試験段階に入っている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
また、同様にガス浄化装置の運転に伴う消費エネルギーを低減するためには、その他にハニカムローター型などの吸着濃縮部を燃焼部の上流に設けた、吸着濃縮を併用した方式がある（例えば、非特許文献２参照）。この方式では、浄化処理対象物質を５倍程度以上に濃縮させるとともに、別に浄化処理対象物質を加熱することによって脱離（吸着濃縮部を再生）させ、下流に位置させた燃焼触媒などで燃焼浄化するタイプのものも既に実用化されている。このような方式によると、燃焼浄化部を通過するガス流量を、処理ガスとは別に適宜設定することが可能となるため、燃焼浄化部でのガス流量を最低限に抑えることができ、浄化部での燃焼または加熱に要するエネルギー量を大きく抑制することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−４４４１６号公報（例えば、第８頁、第１図）
【非特許文献１】
（社）化学工学会編、「蓄熱技術−理論とその応用第II編」、信山社サイテック、２００１年８月３０日
【非特許文献２】
竹内雍監修、「最新吸着技術便覧」、（株）エヌ・ティー・エス、１９９９年１月、ｐ．７４〜７７
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス浄化装置の省エネ性を改善するのに有効な上記蓄熱燃焼式も、下記に示す課題を有している。
【００１１】
蓄熱燃焼式でガスの保持している熱を有効に吸収するには、顕熱蓄熱材の熱容量が限られているため、高い熱効率を得るために多量の顕熱蓄熱材が必要となり、装置重量や大きさが著しく増加することによって設置場所が限られる。さらに、大きな熱容量を有するため、装置が安定するまでに数時間かかり、必要時において装置の始動と停止が繰り返されるような間欠運転には不適であるといった問題点がある。また、この方式はガス供給方向を切り替えるためのダンパーの操作性から、数十ｍ³／ｍｉｎ以上の比較的風量の多い用途に利用が限られている。
【００１２】
また、吸着濃縮を併用した方式においても、ガス中の希薄な浄化処理対象物質をこの方式で浄化する場合、必ずしもローター型で連続的に脱離を行う必要もなく、エネルギーを低減させるために一時的に再生するのみで十分である。この場合でも吸着濃縮部からの浄化処理対象物質の脱離にエネルギーが必要である。この脱離再生にかかるエネルギーについてもガス浄化装置の排気経路の排熱を有効利用することが好ましいが、基本的に温度的あるいは時間的なミスマッチが生じるため、熱の有効利用を損ないやすく、何らかの解決策が望まれていた。
【００１３】
本発明は、このような従来の燃焼式ガス浄化装置に係る消費エネルギーと装置構成上の課題を考慮し、軽量で小さく、かつ間欠運転ができ、排気ガスに含まれる浄化処理対象物質を適切に除去することができる、ガス浄化装置及びガス浄化方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、第１の本発明は、
浄化処理対象物質を含む排ガスを導入する排ガス導入経路（１）と、
前記排ガス導入経路（１）の下流に設けられた、前記排ガスを浄化する浄化室（２）と、
前記浄化室（２）の下流に設けられた、浄化された排ガスを排出する排ガス排出経路（３）と、
前記排ガス排出経路（３）に設けられた、前記排ガスの熱を回収する熱回収部と、
前記熱回収部と熱的に接続され、前記熱回収部で回収した熱により所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて吸熱反応生成物を生成する吸熱反応部（１０）と、前記吸熱反応部（１０）で生成された前記吸熱反応生成物を貯蔵する蓄熱部（１４）と、
前記蓄熱部（１４）に貯蔵された前記吸熱反応生成物の発熱反応を、所定の条件により生じさせる発熱反応部（１１）と、
前記排ガス導入経路（１）に設けられ、前記発熱反応部（１１）と熱的に接続された発熱部とを備えたガス浄化装置である。
【００１５】
第２の本発明は、
前記吸熱反応部（１０）は前記熱回収部と一体になっている、第１の本発明のガス浄化装置である。
【００１６】
第３の本発明は、
前記発熱反応部（１１）は前記発熱部と一体になっている、第１又は第２の本発明のガス浄化装置である。
【００１７】
第４の本発明は、
前記吸熱反応部（１０）における吸熱反応と、前記発熱反応部（１１）における発熱反応とに可逆的化学反応を用い、
前記発熱反応部（１１）で、発熱反応によって生成される物質は前記化学物質であり、前記吸熱反応部（１０）に供給される、第１乃至第３のいずれかの本発明のガス浄化装置である。
【００１８】
第５の本発明は、
前記浄化室（２）は浄化用触媒（４）を備えている、第１乃至第４のいずれかの本発明のガス浄化装置である。
【００１９】
第６の本発明は、
浄化処理対象物質を含む排ガスを導入する排ガス導入経路（１）と、
前記排ガス導入経路（１）の下流に設けられた、前記排ガスを浄化する浄化室（２）と、
前記浄化室（２）の下流に設けられた、浄化された排ガスを排出する排ガス排出経路（３）と、
前記排ガス排出経路（３）に設けられた、前記排ガスの熱を回収する熱回収部と、
前記熱回収部と熱的に接続され、前記熱回収部で回収した熱により所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて吸熱反応生成物を生成する吸熱反応部（１０）と、前記吸熱反応部（１０）で生成された前記吸熱反応生成物を貯蔵する蓄熱部（１４）と、
前記蓄熱部（１４）に貯蔵された前記吸熱反応生成物の発熱反応を、所定の条件により生じさせる発熱反応部（１１）と、
前記排ガス導入経路（１）に設けられ、前記発熱反応部（１１）と熱的に接続された発熱部と、
前記浄化室（２）の上流側に設けられ、前記浄化処理対象物質を吸着し、吸着された前記浄化処理対象物質が加熱により脱離する、前記発熱部と熱的に接続されている吸着部（１５）と、
前記発熱部の発熱を所定期間停止させる制御手段とを備えたガス浄化装置である。
【００２０】
第７の本発明は、
前記制御手段は、
浄化モードにおいては、前記発熱部の発熱を停止させる際には、前記排ガス導入経路（１）に排ガスを導入し、
再生モードにおいては、前記発熱部を発熱させる際には、前記排ガス導入経路（１）に空気を導入するとともに、前記浄化室（２）を稼動させて浄化する、第６の本発明のガス浄化装置である。
【００２１】
第８の本発明は、
浄化処理対象物質を含む排ガスが流れる排ガス経路（２２）と、
前記排ガス経路（２２）と隣接する部分を有し、前記排ガス経路（２２）とは異なる、ガスが流れる再生用ガス経路（２３）と、
前記排ガス経路（２２）と前記再生用ガス経路（２３）の隣接部を回転の中心として、前記排ガス経路（２２）と前記再生用ガス経路（２３）を遮るように回転する、前記浄化処理対象物質を吸着するローター型の吸着部（１６）と、
前記再生用ガス経路（２３）の前記吸着部（１６）の位置よりも下流に設けられた、前記吸着部（１６）から脱離した前記浄化処理対象物質を含む排ガスを浄化する浄化室（２）と、
前記浄化室（２）の下流に設けられた、浄化された排ガスを排出する排ガス排出経路（３）と、
前記排ガス排出経路（３）に設けられた、前記排ガスの熱を回収する熱回収部と、
前記熱回収部と熱的に接続され、前記熱回収部で回収した熱により所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて吸熱反応生成物を生成する吸熱反応部（１０）と、前記吸熱反応部（１０）で生成された前記吸熱反応生成物を貯蔵する蓄熱部（１４）と、
前記蓄熱部（１４）に貯蔵された前記吸熱反応生成物の発熱反応を、所定の条件により生じさせる発熱反応部（１１）と、
前記再生用ガス経路（２３）の前記吸着部（１６）の上流側に設けられ、前記発熱反応部（１１）と熱的に接続された発熱部とを備えたガス浄化装置である。
【００２２】
第９の本発明は、
前記再生用ガス経路（２３）には、空気が流れる、第８の本発明のガス浄化装置である。
【００２３】
第１０の本発明は、
排ガス導入経路（１）より浄化処理対象物質を含む排ガスを導入し、
前記排ガス導入経路（１）の下流に設けられた浄化室（２）で、前記排ガスを浄化し、
前記浄化室（２）の下流に設けられた排ガス排出経路（３）で、浄化された排ガスを排出し、
前記排ガス排出経路（３）に設けられた熱回収部で、前記排ガスの熱を回収し、
前記熱回収部と熱的に接続された吸熱反応部（１０）で、前記熱回収部で回収した熱により所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて吸熱反応生成物を生成し、前記吸熱反応部（１０）で生成された前記吸熱反応生成物を蓄熱部（１４）に貯蔵し、
前記蓄熱部（１４）に貯蔵された前記吸熱反応生成物の発熱反応を、発熱反応部（１１）で所定の条件により生じさせ、
前記排ガス導入経路（１）に設けられ、前記発熱反応部（１１）と熱的に接続された発熱部で、前記排ガス導入経路（１）より導入される前記排ガスを加熱する、ガス浄化方法である。
【００２４】
第１１の本発明は、
排ガス導入経路（１）より浄化処理対象物質を含む排ガスを導入し、
前記排ガス導入経路（１）の下流に設けられた浄化室（２）で、前記排ガスを浄化し、
前記浄化室（２）の下流に設けられた排ガス排出経路（３）で、浄化された排ガスを排出し、
前記排ガス排出経路（３）に設けられた熱回収部で、前記排ガスの熱を回収し、
前記熱回収部と熱的に接続された吸熱反応部（１０）で、前記熱回収部で回収した熱により所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて吸熱反応生成物を生成し、前記吸熱反応部（１０）で生成された前記吸熱反応生成物を蓄熱部（１４）に貯蔵し、
前記蓄熱部（１４）に貯蔵された前記吸熱反応生成物の発熱反応を、発熱反応部（１１）で所定の条件により生じさせ、
前記排ガス導入経路（１）に設けられ、前記発熱反応部（１１）と熱的に接続された発熱部の発熱を所定期間停止させ、前記浄化室（２）の上流側に設けられた吸着部（１５）で前記浄化処理対象物質を吸着し、
前記発熱部と熱的に接続された前記吸着部（１５）を所定時間発熱させ、吸着された前記浄化処理対象物質を脱離させる、ガス浄化方法である。
【００２５】
第１２の本発明は、
第８の本発明のガス浄化装置を用いるガス浄化方法であって、
ローター型の前記吸着部（１６）を回転させ、
前記排ガスが前記排ガス経路（２２）を通る場合は、前記吸着部（１６）が前記浄化処理対象物質を吸着し、
前記ガスが前記再生用ガス経路（２３）を通る場合は、前記発熱部により前記吸着部（１６）を加熱し、前記吸着部（１６）に吸着された前記浄化処理対象物質を脱離させ、
脱離した前記浄化処理対象物質を含んだ排ガスを、前記浄化室（２）に流入させて、浄化し、
前記浄化室（２）で浄化された排ガスの熱を前記熱回収部で回収し、
前記吸熱反応部（１０）で、前記回収した熱により、前記所定の化学物質に吸熱反応を生じさせて前記吸熱反応生成物を生成し、
前記吸熱反応生成物を前記蓄熱部（１４）に貯蔵し、
前記発熱反応部（１１）で、所定の条件により前記吸熱反応生成物の発熱反応を生じさせ、
前記発熱反応部（１１）で発生した熱を前記発熱部の加熱に用いる、ガス浄化方法である。
【００２６】
本発明の作用原理を具体的な例で説明する。
【００２７】
本発明のガス浄化装置は、省エネ型ガス浄化装置の課題である重量や操作性の問題を化学蓄熱を利用することによって解決するものである。すなわち、ガス浄化装置における浄化室で処理された排ガスに含まれる排熱を熱回収し、熱→物質変換作用を有する化学蓄熱手段によって貯蔵し、ガス浄化装置内の熱需要にあわせて再利用する。これにより、排ガスによる装置外部への熱の放散が抑制され、熱的汚染を防ぐことが可能になるとともに、従来方法で燃焼部や吸着濃縮部再生のための加熱に用いられていた電気、またはガスなどのエネルギー消費量を大幅に抑制することが可能となる。ここで、ガス浄化装置内の熱需要は、浄化室内における浄化処理対象物質の分解反応を促進させるための熱、または吸着濃縮部を利用した場合の加熱再生に用いる熱等である。
【００２８】
本発明では、排ガスからの熱回収に対して、顕熱および潜熱蓄熱剤のように経時的な放熱ロスが少なく、排熱を化学物質として蓄えることが可能な化学蓄熱方式を用いることで、長期的かつ高密度に蓄熱することを可能としている。
【００２９】
化学蓄熱方式は、可逆的な化学反応に伴う吸熱または発熱を、分離・圧縮操作などの平衡移動操作を加えて利用することで、ケミカルヒートポンプや、化学反応に関わる物質を貯蔵することによる蓄熱装置を構成することができる。化学蓄熱方式には、吸収、吸着、混合などの作用を用いたものがあり、これらを適用しても構わない。しかし、本発明の用途では、特に蓄熱密度が高く昇温作用に優れた可逆的な有機化学反応、例えばイソプロパノールの脱水素化反応を利用した系、あるいはさらに温度レベルが高く温度改質幅の大きい酸化マグネシウムの水和反応を利用した系などの、無機化学反応を利用した系がより適している。
【００３０】
本発明のガス浄化装置は、上記化学蓄熱の原理を応用している。浄化部で浄化に利用された後、排ガスによって系外に放出される熱を回収し、貯蔵後、熱源として利用することで、従来顕熱などで行われていた蓄熱部をコンパクト化し、ランニングコストを大幅に低減するものである。また、化学蓄熱によるヒートポンプ作用により、温度レベルを高くしたり、あるいは増熱して用いることもできる。本発明のガス浄化装置では、排ガス排出経路中に設けられた、熱交換器と熱的に接続された吸熱反応器によって吸熱反応を行い、低温熱を回収し、発熱反応部において発熱反応を生じさせて、燃焼部の加熱、または吸着濃縮部における浄化処理対象物質の加熱脱離に用いるようになっている。ここでいう熱的な接続とは、熱交換器と一体化した化学反応器であっても、あるいはヒートパイプや伝熱性の高い金属材料による接合などの伝熱手段により、熱交換器と化学反応器を接続したものであっても、熱損失が少ない構造であれば構わない。ここで熱交換器と一体化した化学反応器とは、化学反応器の外壁、さらには内壁に熱交換フィンを設けてガスおよび化学反応媒体との接触面積を大きくしたものであり、排熱を有効に化学反応に用いるためにできるだけ高密度に接触面積をとることが好ましい。
【００３１】
また、本発明の浄化室は、バーナーなどによる直接燃焼式で構成しても構わないが、浄化触媒を用いるとより効果的である。例えばＶＯＣの浄化などについては、Ｐｔ系金属やＭｎやＣｏなどの金属酸化物などを主成分とする触媒を用いることができる。浄化室を前記触媒で構成することによって低温で反応させることが可能となり、例えばＶＯＣの浄化などでは２００〜３００℃程度の温度で浄化を行うことができる。
【００３２】
これらの低温における浄化に対して、化学蓄熱を利用した本発明のガス浄化装置を適用することによって、浄化室における触媒やガスの加熱に用いるエネルギー量を大幅に削減することができる。また、触媒を用いることで、浄化部の上流側に吸着濃縮部を設けた場合に、浄化処理対象物質の脱離プロファイルにともなって濃度変動する場合でも、安定して分解浄化させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガス浄化装置の構成図である。
【００３５】
実施の形態１のガス浄化装置は、浄化処理対象物質を燃焼して浄化する浄化室２を備える。浄化室２は、浄化触媒４を備え、浄化触媒４の上流側にヒータ５を備える。浄化室２の上流側は、排ガス導入経路１とつながっている。浄化室２の下流側は、排ガス排出経路３とつながっている。浄化触媒４の下流側に、吸熱反応部１０が設けられている。吸熱反応部１０は、吸熱反応を生じ、吸熱反応生成物を生成する、化学物質を有している。吸熱反応部１０は、媒体流路１２を経由して平衡移動部１３につながっている。平衡移動部１３で平衡移動操作を加えられた吸熱反応生成物を貯蔵する、吸熱反応生成物タンク１４が設けられている。吸熱反応生成物タンク１４は、本発明の蓄熱部としての一例である。発熱反応部１１が、浄化室２のヒータ５の上流側に備えられている。吸熱反応部１０、平衡移動部１３、吸熱反応生成物タンク１４、発熱反応部１１、および媒体流路１２によって、化学蓄熱部１００を形成している。
【００３６】
次に、実施の形態１における動作内容を説明する。
【００３７】
浄化処理対象物質を含むガス流は、排ガス導入経路１から導入され、浄化室２を経由した後、排ガス排出経路３より排出される。浄化触媒４はヒータ５によって触媒活性化温度まで昇温され、浄化処理対象物質を接触分解するとともに、浄化室２の下流側に分解生成物や排熱等を含む排ガスを放出する。
【００３８】
吸熱反応部１０では、排ガス中の熱によって吸熱反応部１０にある化学物質に吸熱反応が生じ、排熱を回収して排ガス温度を低下させる。そして、その結果生じる吸熱反応生成物を媒体流路１２を通じ、平衡移動部１３を経由して、吸熱反応生成物タンク１４に貯蔵する。ここで平衡移動部１３は、蒸留などによる分離や圧縮作用によって反応平衡を移動させるようになっている。
【００３９】
本実施の形態では、例えば、ガス流を２ｍ³／ｍｉｎで供給し、浄化触媒４の上流側温度を２００℃程度に設定することで、排ガス排出経路３における排気温度が１７０℃程度になっている場合は、１７０℃〜７０℃間の排熱を１００％回収したとすれば１分間あたり約５６ｋＪの熱量を得ることができる。これを例えば吸熱反応部１０において、吸熱反応部１０内に設けられた触媒によりイソプロパノールの脱水素反応によって水素とアセトンという形で回収、貯蔵した場合、反応熱が約１００ｋＪ／ｍｏｌであることから、１分間あたり０．５ｍｏｌ程度（約３０ｇ）のイソプロパノールで化学蓄熱を行うことができる。この場合、吸熱反応生成物は、アセトンおよび水素であり、凝縮液化、または吸蔵材料などで貯蔵することができ、また随時吸熱反応物質を供給して効率的に熱回収を行うことも可能である。
【００４０】
これを、従来のように、顕熱蓄熱材を使用した場合には、構造が簡単ではあるが、蓄熱密度が低いために、例えば比熱１．１ｋＪ／ｋｇ・Ｋのレンガで計算すると、５００ｇ程度の材料が必要となる。さらに、一度昇温された後は熱吸収率が低下するため、結果的に多量の蓄熱材が必要となる。
【００４１】
一方、発熱反応部１１では、吸熱反応生成物タンク１４から供給される吸熱反応生成物に、発熱反応部１１内に設けられた触媒を用いて発熱反応を生じさせる。この発熱反応によって、排ガス導入経路１から供給される排ガスを加熱し、浄化触媒４に供給することで浄化作用を促進する。
【００４２】
吸熱反応部１０における吸熱反応と、発熱反応部１１における発熱反応とは可逆的化学反応を利用しており、発熱反応部１１で発熱反応によって生成される発熱反応生成物は、吸熱反応部１０で吸熱反応を生ずる化学物質である。したがって、発熱反応部１１における発熱反応生成物は、再び吸熱反応部１０に供給され、吸熱反応に用いられる。
【００４３】
ここでの発熱反応は、前記のイソプロパノール脱水素反応の逆反応であるアセトンの水素化によるイソプロパノールを用いることができ、１５０℃〜２００℃程度の発熱反応を生じさせる。この熱をガスや浄化室の加熱に用いることができ、ガスの加熱に要するエネルギーに対して、補助熱源であるヒータ５の入力を削減することができる。
【００４４】
なお、化学蓄熱部１００における反応生成物の蒸発、凝縮等に伴う熱の入出は、適宜浄化経路の熱需要と組合すことでその影響を抑制することができる。
【００４５】
以上のように、本発明の実施の形態１では、排ガスに含まれる低温熱を貯蔵、昇温して有効に利用することが可能になり、ガス浄化装置の加熱に係るエネルギーを大幅に抑制することができる。
【００４６】
なお、上記化学蓄熱部１００で用いられる化学反応系については、排ガス排出経路３の温度によって選択することができる。例えば、上記ではイソプロパノール／アセトン／水素系の可逆反応を用いたが、無機系反応であれば、塩化マンガン／アンモニア系で、３０℃〜２００℃程度の範囲内で、また、酸化マグネシウムの水和反応を用いると、２５０℃〜５００℃程度の範囲内で蓄熱することができる。
【００４７】
なお、化学蓄熱部１００は、温度レベルを合わせるために異なる系のものを複数連接して設けても構わない。
【００４８】
また、セラミックスハニカムなどを断熱材として吸熱反応部１１の下流側に設けると、さらに排ガス温度を低下させ、効果的に熱回収を行うことが可能である。
【００４９】
また、本実施の形態では、吸熱反応部１０と発熱反応部１１は、いずれも熱交換器と一体化した構成としているが、これらは一体化していなくてもよい。熱交換器と一体化していない場合の構成を図２に示す。浄化された排ガスの熱を回収する部分、及び浄化室２に流入する排ガスを加熱する部分以外は、図１の構成、動作と同一である。図１の構成、動作と異なる部分についてのみ説明する。
【００５０】
図２（ａ）は、浄化室２の下流側の、浄化された排ガスの吸熱部分の構成を示している。浄化室２の下流側には、熱交換器３０が備えられており、吸熱反応部１０と熱的に接続されている。吸熱反応部１０は、媒体流路１２を経由して、平衡移動部１３及び発熱反応部１１とつながっている。ここで、熱交換器３０は、本発明の熱回収部の一例である。浄化室２で浄化された排ガスの熱を、熱交換器３０で回収し、その熱で、吸熱反応部１０にある化学物質に吸熱反応を生じさせる。その結果生じる吸熱反応生成物を、媒体流路１２を通じ、平衡移動部１３を経由して吸熱反応生成タンク１４に貯蔵する。
【００５１】
図２（ｂ）は、浄化室２の上流側の排ガスの加熱部分の構成を示している。浄化室２の上流側には、熱交換器３１が備えられており、発熱反応部１１と熱的に接続されている。発熱反応部１１は、媒体流路１２を経由して、吸熱反応生成物タンク１４及び吸熱反応部１０とつながっている。ここで、熱交換器３１は、本発明の発熱部の一例である。吸熱反応生成物タンク１４から供給される吸熱反応生成物に、発熱反応部１１内の触媒を用いて、発熱反応部１１で発熱反応を生じさせる。発熱反応により生じた熱を熱交換器３１に伝える。そして、排ガス導入経路１から流入する排ガスを熱交換器３１で加熱し、浄化触媒４に供給することで浄化作用を促進させる。
【００５２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるガス浄化装置の構成図である。
【００５３】
実施の形態１と同一の部分については、実施の形態１と同一の番号を用い、説明を省略する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５４】
浄化室２の上流の排ガス導入経路１上に、本発明の吸着部の一例としての吸着濃縮部１５を備える。そして、熱交換器と一体化した発熱反応部１１を、吸着濃縮部１５の上流側に備える。排ガス導入経路１は、その上流側で、排ガス経路１９及び、再生用ガス経路２０とつながっている。排ガス導入経路１、排ガス経路１９、再生用ガス経路２０の交差する部分に、排ガス導入経路１に導入される経路を切り替える、導入ガス切り替え手段２１を備える。導入ガス切り替え手段２１は、図３に示す（ｘ）と（ｙ）の位置に切り替えられるようになっている。導入ガス切り替え手段２１が（ｘ）の位置の場合は、排ガス経路１９からの排ガスを排ガス導入経路１に流入させ、再生用ガス経路２０からの空気の流入を遮断する。逆に、導入ガス切り替え手段２１が（ｙ）の位置の場合は、再生用ガス経路２０からの空気を排ガス導入経路１に流入させ、排ガス経路１９からの排ガスの流入を遮断する構造になっている。図３では、導入ガス切り替え手段２１が（ｘ）の位置にある場合（実線）を示している。その他の構成は、実施の形態１と同様の構成である。
【００５５】
次に、実施の形態２における動作内容を説明する。
【００５６】
吸着濃縮部１５で、ある一定時間の吸着による濃縮操作を行い、濃縮操作が終了した後、一時的に加熱による脱離操作（吸着剤の再生操作）を行うようになっている。
【００５７】
まず、本発明の浄化モードの動作を行なわせる。
【００５８】
導入ガス切り替え手段２１を（ｘ）の位置にし、排ガス経路１９からの排ガスを排ガス導入経路１に流入させる。そして、吸着濃縮部１５で、吸着による濃縮操作を行わせる。この時、発熱反応部１１は発熱させない。
【００５９】
一定時間経過して、吸着濃縮部１５での濃縮操作が終了した後、次に、本発明の再生モードの動作を行なわせる。
【００６０】
導入ガス切り替え手段２１を（ｘ）から（ｙ）の位置に切り替え、再生用のガスである空気を、再生用ガス経路２０から排ガス導入経路１に流入させる。
【００６１】
そして、発熱反応部１１で発熱反応を生じさせる。その発生した熱を加熱源として用い、吸着濃縮部１５を再生し、吸着濃縮部１５に吸着した浄化処理対象物質を脱離させる。それとともに、実施の形態１と同様に浄化室２を稼動させる。そして、吸着濃縮部１５から脱離した浄化処理対象物質を含んだ空気が浄化室２に流入し、実施の形態１と同様に浄化される。
【００６２】
なお、本実施の形態においては、導入ガス切り替え手段２１を、排ガス経路１９からの排ガスの流入／遮断と、再生用ガス経路からの空気の遮断／流入とを同時に切り替える構成としているが、これらを個別に配置し、個別に切り替える構成であってもよい。個別に切り替える構成にすることにより、例えば、排ガス経路１への流入経路を切り替える際に、排ガス経路１９からの排ガスの流入と再生用ガス経路２０からの空気の流入の、両方をともに一旦遮断した状態にして切り替えることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態の吸着濃縮部１５に用いられる吸着剤は、活性炭や疎水性ゼオライトなどを用いることが可能である。例えば、活性炭を用い、２ｍ³／ｍｉｎで供給される空気に１００ｐｐｍのトルエンが含有されている場合、吸着濃縮に要する量は数ｋｇ程度あればよい。
【００６４】
本実施の形態のような場合に、排ガス排出経路３からの排熱を化学蓄熱方式によって蓄熱しておくと、物質として貯蔵されているため、時間が経過してもエネルギーロスがなく、特にその他の蓄熱方式に比べて有効なものとなる。
【００６５】
一般にＶＯＣの気化（脱離）に要する熱は比較的小さく、排ガスから回収された熱の余剰分は、そのまま実施の形態１と同様に、排ガスや浄化触媒４などの加熱に用いることが可能である。
【００６６】
以上のように化学蓄熱を用いると、間欠的に脱離再生を行う場合、特に有効である。
【００６７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図１及び図４に基づいて説明する。
【００６８】
実施の形態２において、排ガス中の浄化処理対象物質の濃度が比較的高い場合には、頻繁に再生が繰り返される。この場合にも、浄化処理対象物質を一旦吸着させて脱離させる処理が行なえるようにしたものが実施の形態３である。
【００６９】
実施の形態２と同様に、燃焼浄化する部分については実施の形態１と同一である。実施の形態１と同一の部分については、実施の形態１と同一の番号を用い、説明を省略する。実施の形態１及び実施の形態２と異なる部分について説明する。
【００７０】
本実施の形態は、実施の形態２の吸着濃縮部１５をローター形状にしたものであり、その周辺部分の構成を図４（ａ）に示す。図４（ｂ）は、吸着濃縮部であるローター１６を、図４（ａ）のガスの下流側（ｈ−ｈ´断面）から見た断面図である。
【００７１】
排ガスが流通する排ガス経路２２と、空気が流通する再生用ガス経路２３は、一部で隣接している。排ガス経路２２と再生用ガス経路２３の接している部分を中心として回転するように、吸着濃縮部である格子状のローター１６が取り付けられている。ローター１６は、排ガス経路２２及び再生用ガス経路２３のいずれに対しても、それらの経路を隙間無く完全に遮断する位置に取り付けられている。図４（ｂ）の斜線部分は詰物２４であり、排ガス経路２２及び再生用ガス経路２３のいずれにおいてもローター１６との間に隙間は無く、ローター１６を経由する以外にはローター１６の前後の部分でガスは流通できない構造となっている。ローター１６は、排ガス経路２２の部分を通過する時は、濃縮部１７として動作し、再生用ガス経路２３の部分を通過する時は、再生部１８として動作する。また、排ガス経路２２と再生用ガス経路２３とは流通しておらず、これらが隣接している部分でも流通する部分が無い構造となっている。
【００７２】
そして、再生用ガス経路２３の、ローター１６の上流側に、発熱反応部１１を備えている。再生用ガス経路２３は、ローター１６の下流側で、図１に示す排ガス導入経路１を経由して浄化室２につながっている。
【００７３】
次に、実施の形態３における動作内容を説明する。
【００７４】
濃縮吸着部であるローター１６は、回転動力源、例えばモータにより回転している。
【００７５】
排ガス経路２２から、浄化処理対象物質を含んだ排ガスを流入させると、ローター１６の濃縮部１７に、浄化処理対象物質が吸着される。そして、排ガスは、ローター１６を通過して、浄化されて排出される。
【００７６】
一方、再生用ガス経路２３には、再生用ガスとしての空気を流入させる。排ガス経路２２を通過する際に浄化処理対象物質を吸着したローター１６の部分が、ローター１６が回転することにより、再生用ガス経路２３の部分を通過する。発熱反応部１１を発熱させることにより、ローター１６は加熱され、再生部１８として動作する。そして、ローター１６に吸着されている浄化処理対象物質が脱離する。ローター１６を通過した空気は、脱離した浄化処理対象物質を含んで、排ガス導入経路１を経由して、浄化室２に流入する。そして、脱離した浄化処理対象物質を含んだ空気は、実施の形態１と同様に、浄化室２で浄化される。
【００７７】
このような構成にすることにより、排ガス経路２２を流通する排ガス中の浄化処理対象物質に対して、連続的に濃縮部１７での濃縮と再生部１８での再生を行うことができる。
【００７８】
なお、再生部１８の加熱源を本発明の発熱反応部１１としたが、その他の加熱源であってもよい。
【００７９】
また、吸着部であるローター１６を格子状としたが、ハニカム型等、その他の形状であってもよい。
【００８０】
また、排ガス経路２２及び再生用ガス経路２３をともに、その断面を四角形としたが、ローター１６がこれらの経路を完全に遮る構造であれば、その他の形状の断面であってもよい。
【００８１】
実施の形態２及び実施の形態３において、再生用に用いる空気の流速は、供給される排ガスの流速とは個別に制御できる。したがって、加熱再生時に用いる空気を定常時に供給される排ガスの流速よりも大幅に減ずることができ、浄化触媒４の加熱に必要な熱を抑制できる。
【００８２】
また、時間差がある場合でも、吸着濃縮部１５またはローター１６に対する加熱エネルギーとして、ガス浄化装置出口の排熱を有効に利用することができる。
【００８３】
なお、加熱再生時に脱離した浄化処理対象物質を浄化室に供給する再生用ガスを空気としたが、排ガス又はその他のガスを利用してもよい。例えば、再生用ガスとして排ガスを利用する場合、吸着濃縮部１５または再生部１８で脱離した浄化処理対象物質が加わるため、吸着濃縮部１５またはローター１６を通過した後の排ガス中の浄化処理対象物質の濃度は上がる。浄化処理対象物質の濃度が上がっても、排ガスに含まれるこれらの浄化処理対象物質は浄化室２で浄化処理されることになる。
【００８４】
また、各実施の形態では、ＶＯＣの酸化分解（燃焼）を中心に記載したが、その他の可燃性物質の浄化や、ＮＯｘなどに用いられる各種有害ガス、臭気成分などの、酸化または還元などを用いた浄化反応にも同様に適用することが可能である。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明により、軽量で小さく、かつ間欠運転ができ、排気ガスに含まれる浄化処理対象物質を適切に除去することができる、ガス浄化装置及びガス浄化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガス浄化装置の構成図
【図２】熱交換器と分離した、吸熱反応部、及び発熱反応部の構成図
【図３】本発明の実施の形態２におけるガス浄化装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態３における吸着濃縮部周辺の構成図
【図５】従来の触媒燃焼式浄化装置の概略図
【図６】従来の蓄熱燃焼式の概略図
【符号の説明】
１排ガス導入経路
２浄化室
３排ガス排出経路
４浄化触媒
５ヒータ
６バーナー
７ファン
８、９顕熱蓄熱材
１０吸熱反応部
１１発熱反応部
１２媒体流路
１３平衡移動部
１４吸熱反応生成物タンク
１５吸着濃縮部
１６ローター
１７濃縮部
１８再生部
１９、２２排ガス経路
２０、２３再生用ガス経路
２１導入ガス切り替え手段
２４詰物
３０，３１熱交換器
１００化学蓄熱部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas purifying apparatus and a gas purifying method for exhaust gas discharged from an industrial field or a consumer field containing a substance to be purified, such as diluted VOC.
[0002]
[Prior art]
In various facilities such as painting booths, painting drying ovens, drying ovens for printing, plastic and plywood manufacturing equipment, food processing equipment, industrial waste treatment equipment, and fragrance manufacturing equipment, paints, inks, solvents, adhesives, and synthetics Flammable harmful odor components such as alcohols, esters, phenols and aldehydes having harmful and peculiar odors are generated from resins or chemicals.
[0003]
In recent years, with increasing awareness of environmental issues, the importance of purification technology for trace harmful components in gas has been increasing more and more. As a method for purifying a substance to be subjected to purification treatment, such as a dilute VOC or odor, in a gas purification apparatus used in the above fields, a combustion method, an adsorption method, an ozone oxidation method, a microbial decomposition method, and the like are mainly developed and put into practical use. ing. Of these, the combustion type is particularly suitable for VOCs such as toluene and xylene from the viewpoint of cost and processing efficiency.
[0004]
Combustion gas purification methods include direct combustion, catalytic combustion, and heat storage combustion. FIG. 5 schematically shows a catalytic combustion system used at a medium temperature of about 300 ° C. to 400 ° C. as a conventional example. Although the heat used to purify the target substance by the purification catalyst 4 in the purification chamber 2 is lower in temperature than the direct combustion type, it is transported by the exhaust gas and is radiated into the atmosphere. What is desired when treating a lean combustible component with these gas purifying devices is to lower the exhaust gas temperature and further reduce the amount of energy consumption to reduce the running cost.
[0005]
The heat storage combustion method has the advantage that the initial cost is higher than other combustion methods, but the heat recovery efficiency is 85% or more, so that the energy consumption is reduced to about half of that of the catalytic combustion method. It can be said that, among the above combustion type purifying apparatuses, the heat storage combustion type meets the purpose.
[0006]
In the heat storage combustion type, as shown in FIG. 6, a two-tower or three-tower gas flow path is provided for the purification chamber 2. The exhaust heat is absorbed by arranging a sensible heat storage material 8 such as a ceramic honeycomb at the bottom. Then, by reversing the gas supply direction, the heat held by the sensible heat storage material 8 is reused in the purification chamber 2 and the operation of absorbing the exhaust heat by the sensible heat storage material 9 provided in the opposite direction is repeated. (For example, see Patent Document 1).
[0007]
On the other hand, in the heat storage technology, in addition to sensible heat storage using solids used in the above applications, latent heat storage utilizing the phase change of substances has been developed and put into practical use.Furthermore, adsorption and reversible chemical reactions have been used. Some of the stored chemical heat has entered the verification test stage (for example, see Non-Patent Document 1).
[0008]
Similarly, in order to reduce the energy consumption associated with the operation of the gas purification device, there is a method in which an adsorption / concentration unit such as a honeycomb rotor type is provided upstream of the combustion unit, and the adsorption / concentration is used together (for example, Non-Patent Document 2). In this method, the substance to be purified is concentrated about 5 times or more, and the substance to be purified is desorbed (regeneration of the adsorption / concentration unit) by heating, and the combustion is purified by a combustion catalyst positioned downstream. Type that has already been put to practical use. According to such a method, the flow rate of the gas passing through the combustion purification section can be appropriately set separately from the processing gas, so that the gas flow rate in the combustion purification section can be minimized, and the purification section The amount of energy required for combustion or heating in the fuel cell can be greatly reduced.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-11-44416 (for example, page 8, FIG. 1)
[Non-patent document 1]
Japan Society for Chemical Engineering, “Thermal Storage Technology-Theory and Its Applications, Part II”, Shinyamasha Scitech, August 30, 2001
[Non-patent document 2]
Supervised by Yasu Takeuchi, “Handbook of Latest Adsorption Technology”, NTT Co., Ltd., January 1999, p. 74-77
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned heat storage combustion type, which is effective for improving the energy saving performance of the gas purification device, also has the following problems.
[0011]
In order to effectively absorb the heat held by the gas in the heat storage combustion type, the heat capacity of the sensible heat storage material is limited, so a large amount of sensible heat storage material is required to obtain high thermal efficiency, and the weight of the device The installation location is limited due to the significant increase in size and size. Furthermore, since the device has a large heat capacity, it takes several hours to stabilize the device, which is not suitable for intermittent operation in which the device is repeatedly started and stopped when necessary. In addition, this method requires several tens of meters due to the operability of the damper for switching the gas supply direction. ^Three The use is limited to applications with a relatively large air flow of at least / min.
[0012]
In addition, even in a method that uses adsorption and concentration together, when purifying a dilute substance to be purified in a gas by this method, it is not always necessary to perform continuous desorption using a rotor type. It is enough to play them back. Even in this case, energy is required to desorb the substance to be purified from the adsorption / concentration unit. It is preferable to effectively use the exhaust heat of the exhaust path of the gas purification device also for the energy required for the desorption regeneration. However, since a temperature or time mismatch basically occurs, it is easy to impair the effective use of heat. A solution was desired.
[0013]
The present invention considers the energy consumption and the problem of the device configuration of such a conventional combustion type gas purifying device, and is capable of performing light-weight, small, intermittent operation, and appropriately purifying a target substance contained in exhaust gas. It is an object to provide a gas purification device and a gas purification method that can be removed.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a first present invention provides:
An exhaust gas introduction route (1) for introducing exhaust gas containing a substance to be purified,
A purification chamber (2) provided downstream of the exhaust gas introduction path (1) for purifying the exhaust gas;
An exhaust gas discharge path (3) provided downstream of the purification chamber (2) for discharging purified exhaust gas;
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path (3) for recovering heat of the exhaust gas;
An endothermic reaction section (10) that is thermally connected to the heat recovery section and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction of a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery section; A heat storage unit (14) for storing the endothermic reaction product generated in (10);
An exothermic reaction section (11) for causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage section (14) under predetermined conditions;
A gas purifying apparatus is provided in the exhaust gas introduction path (1), and includes a heat generating part thermally connected to the heat generating reaction part (11).
[0015]
The second invention is
The endothermic reaction section (10) is a gas purification device according to the first aspect of the present invention, which is integrated with the heat recovery section.
[0016]
The third invention is
The exothermic reaction section (11) is the gas purifying apparatus according to the first or second aspect of the present invention, which is integrated with the exothermic section.
[0017]
The fourth present invention provides:
A reversible chemical reaction is used for the endothermic reaction in the endothermic reaction section (10) and the exothermic reaction in the exothermic reaction section (11),
The substance produced by the exothermic reaction in the exothermic reaction section (11) is the chemical substance, and is supplied to the endothermic reaction section (10). It is.
[0018]
The fifth present invention provides:
The purifying chamber (2) is a gas purifying apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, comprising a purifying catalyst (4).
[0019]
The sixth present invention provides:
An exhaust gas introduction route (1) for introducing exhaust gas containing a substance to be purified,
A purification chamber (2) provided downstream of the exhaust gas introduction path (1) for purifying the exhaust gas;
An exhaust gas discharge path (3) provided downstream of the purification chamber (2) for discharging purified exhaust gas;
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path (3) for recovering heat of the exhaust gas;
An endothermic reaction section (10) that is thermally connected to the heat recovery section and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction of a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery section; A heat storage unit (14) for storing the endothermic reaction product generated in (10);
An exothermic reaction section (11) for causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage section (14) under predetermined conditions;
A heating unit provided in the exhaust gas introduction path (1) and thermally connected to the exothermic reaction unit (11);
An adsorption unit which is provided on the upstream side of the purification chamber (2), adsorbs the substance to be purified and desorbs the adsorbed substance by heating, and is thermally connected to the heating unit; (15)
And a control unit for stopping heat generation of the heat generating unit for a predetermined period.
[0020]
The seventh present invention provides:
The control means,
In the purification mode, when stopping the heat generation of the heat generating unit, exhaust gas is introduced into the exhaust gas introduction path (1),
In the regeneration mode, when heating the heating section, air is introduced into the exhaust gas introduction path (1) and the purification section (2) is operated for purification. Device.
[0021]
The eighth present invention provides:
An exhaust gas path (22) through which exhaust gas containing the substance to be purified is passed;
A regeneration gas path (23) having a portion adjacent to the exhaust gas path (22) and different from the exhaust gas path (22), through which gas flows;
The purification target, which rotates around an adjacent portion between the exhaust gas path (22) and the regeneration gas path (23) as a center of rotation so as to block the exhaust gas path (22) and the regeneration gas path (23). A rotor-type adsorption section (16) for adsorbing a substance,
A purifying chamber (2) provided downstream of the adsorbing section (16) in the regeneration gas path (23) and configured to purify exhaust gas containing the purifying target substance desorbed from the adsorbing section (16). )When,
An exhaust gas discharge path (3) provided downstream of the purification chamber (2) for discharging purified exhaust gas;
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path (3) for recovering heat of the exhaust gas;
An endothermic reaction section (10) that is thermally connected to the heat recovery section and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction of a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery section; A heat storage unit (14) for storing the endothermic reaction product generated in (10);
An exothermic reaction section (11) for causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage section (14) under predetermined conditions;
A gas purifying device is provided upstream of the adsorption section (16) in the regeneration gas path (23), and includes a heating section thermally connected to the exothermic reaction section (11).
[0022]
The ninth invention is directed to
An eighth aspect of the present invention is the gas purification apparatus of the present invention, wherein air flows through the regeneration gas path (23).
[0023]
The tenth present invention provides
Exhaust gas containing the substance to be purified is introduced from the exhaust gas introduction route (1),
Purifying the exhaust gas in a purification chamber (2) provided downstream of the exhaust gas introduction path (1);
Discharging the purified exhaust gas through an exhaust gas discharge path (3) provided downstream of the purification chamber (2);
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path (3) recovers heat of the exhaust gas,
In the endothermic reaction section (10) thermally connected to the heat recovery section, an endothermic reaction is caused to a predetermined chemical substance by heat recovered in the heat recovery section to generate an endothermic reaction product, and the endothermic reaction is performed. Storing the endothermic reaction product generated in the section (10) in a heat storage section (14);
Causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage section (14) in the exothermic reaction section (11) under predetermined conditions;
A gas purification method for heating the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction path (1) at a heating section provided in the exhaust gas introduction path (1) and thermally connected to the exothermic reaction section (11). is there.
[0024]
The eleventh invention is:
Exhaust gas containing the substance to be purified is introduced from the exhaust gas introduction route (1),
Purifying the exhaust gas in a purification chamber (2) provided downstream of the exhaust gas introduction path (1);
Discharging the purified exhaust gas through an exhaust gas discharge path (3) provided downstream of the purification chamber (2);
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path (3) recovers heat of the exhaust gas,
In the endothermic reaction section (10) thermally connected to the heat recovery section, an endothermic reaction is caused to a predetermined chemical substance by heat recovered in the heat recovery section to generate an endothermic reaction product, and the endothermic reaction is performed. Storing the endothermic reaction product generated in the section (10) in a heat storage section (14);
Causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage section (14) in the exothermic reaction section (11) under predetermined conditions;
A heat generation unit provided in the exhaust gas introduction path (1) and thermally connected to the heat generation reaction unit (11) stops heating for a predetermined period, and an adsorption unit provided upstream of the purification chamber (2). In (15), the substance to be purified is adsorbed,
This is a gas purification method, in which the adsorption section (15) thermally connected to the heat generation section is heated for a predetermined time to desorb the adsorbed substance to be purified.
[0025]
The twelfth invention provides:
An eighth aspect of the present invention relates to a gas purification method using the gas purification apparatus of the present invention,
Rotating the rotor type suction unit (16),
When the exhaust gas passes through the exhaust gas path (22), the adsorption section (16) adsorbs the substance to be purified,
When the gas passes through the regeneration gas path (23), the heating section heats the adsorption section (16) to desorb the substance to be subjected to the purification treatment adsorbed by the adsorption section (16),
Exhaust gas containing the desorbed substance to be purified is allowed to flow into the purification chamber (2) for purification,
The heat of the exhaust gas purified in the purification chamber (2) is recovered by the heat recovery unit,
The endothermic reaction section (10) causes the predetermined chemical substance to cause an endothermic reaction by the recovered heat to generate the endothermic reaction product;
Storing the endothermic reaction product in the heat storage section (14);
In the exothermic reaction section (11), an exothermic reaction of the endothermic reaction product is caused under predetermined conditions,
A gas purification method using heat generated in the exothermic reaction section (11) for heating the heat generating section.
[0026]
The working principle of the present invention will be described with a specific example.
[0027]
The gas purifying apparatus of the present invention solves the problems of weight and operability, which are problems of the energy-saving gas purifying apparatus, by utilizing chemical heat storage. That is, the exhaust heat contained in the exhaust gas processed in the purification chamber of the gas purification device is recovered by heat, stored by chemical heat storage means having a heat-to-material conversion action, and reused in accordance with the heat demand in the gas purification device. . This suppresses the dissipation of heat to the outside of the device due to the exhaust gas, thereby preventing thermal pollution, and the electricity used for heating for the regeneration of the combustion unit and the adsorption / concentration unit in the conventional method, or It is possible to significantly reduce the energy consumption of gas and the like. Here, the heat demand in the gas purification device is, for example, heat for accelerating the decomposition reaction of the substance to be purified in the purification chamber, or heat used for heating and regenerating when the adsorption / concentration unit is used.
[0028]
In the present invention, for heat recovery from exhaust gas, by using a chemical heat storage method capable of storing waste heat as a chemical substance with a small heat radiation loss over time, such as a sensible heat and a latent heat storage agent, a long term. It is possible to store heat efficiently and at high density.
[0029]
Chemical heat storage systems use chemical heat pumps and heat storage devices that store substances involved in chemical reactions by utilizing the endothermic or exothermic heat associated with reversible chemical reactions in addition to equilibrium transfer operations such as separation and compression operations. Can be configured. Some of the chemical heat storage systems use functions such as absorption, adsorption, and mixing, and these may be applied. However, in the application of the present invention, in particular, a reversible organic chemical reaction having a high heat storage density and an excellent temperature-raising action, for example, a system utilizing a dehydrogenation reaction of isopropanol, or a higher temperature level and a larger temperature reforming range A system utilizing an inorganic chemical reaction, such as a system utilizing a hydration reaction of magnesium oxide, is more suitable.
[0030]
The gas purification device of the present invention uses the above-described principle of chemical heat storage. After being used for purification in the purification unit, the heat released outside the system by the exhaust gas is collected, and after storage, it is used as a heat source, making the heat storage unit conventionally used for sensible heat etc. more compact and running costs Is greatly reduced. Further, the temperature can be increased or the temperature can be increased by using a heat pump effect by chemical heat storage. In the gas purification device of the present invention, an endothermic reaction is performed by an endothermic reactor that is provided in the exhaust gas discharge path and is thermally connected to the heat exchanger, recovers low-temperature heat, and generates an exothermic reaction in the exothermic reaction unit. This is used for heating the combustion section or for heating and desorbing the substance to be purified in the adsorption / concentration section. The term "thermal connection" as used herein means a chemical reaction with the heat exchanger, even if it is a chemical reactor integrated with the heat exchanger, or by means of heat transfer such as joining with a heat pipe or a highly heat-conductive metal material. It does not matter even if it has a structure in which heat loss is small even if it is connected to a vessel. Here, the chemical reactor integrated with the heat exchanger is a device in which heat exchange fins are provided on the outer wall and further on the inner wall of the chemical reactor to increase the contact area between the gas and the chemical reaction medium, thereby reducing waste heat. It is preferable that the contact area be as high as possible for effective use in chemical reactions.
[0031]
Further, the purification chamber of the present invention may be constituted by a direct combustion type using a burner or the like, but it is more effective to use a purification catalyst. For example, for purification of VOC, a catalyst containing a Pt-based metal or a metal oxide such as Mn or Co as a main component can be used. By constituting the purification chamber with the catalyst, the reaction can be performed at a low temperature. For example, purification of VOC can be performed at a temperature of about 200 to 300 ° C.
[0032]
By applying the gas purifying apparatus of the present invention using chemical heat storage to these low-temperature purifications, the amount of energy used for heating the catalyst and gas in the purification chamber can be significantly reduced. Further, by using a catalyst, it is possible to stably decompose and purify even if the concentration is changed according to the desorption profile of the substance to be purified when the adsorption and concentration section is provided upstream of the purification section. Become.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas purification device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0035]
The gas purification device of the first embodiment includes a purification chamber 2 that burns and purifies a substance to be purified. The purification chamber 2 includes a purification catalyst 4 and a heater 5 upstream of the purification catalyst 4. The upstream side of the purification chamber 2 is connected to the exhaust gas introduction path 1. The downstream side of the purification chamber 2 is connected to the exhaust gas discharge path 3. An endothermic reaction section 10 is provided downstream of the purification catalyst 4. The endothermic reaction section 10 has a chemical substance that generates an endothermic reaction and generates an endothermic reaction product. The endothermic reaction section 10 is connected to the equilibrium moving section 13 via the medium flow path 12. An endothermic reaction product tank 14 is provided for storing the endothermic reaction product subjected to the equilibrium transfer operation in the equilibrium transfer section 13. The endothermic reaction product tank 14 is an example as a heat storage unit of the present invention. An exothermic reaction section 11 is provided in the purification chamber 2 on the upstream side of the heater 5. An endothermic reaction section 10, an equilibrium moving section 13, an endothermic reaction product tank 14, an exothermic reaction section 11, and a medium flow path 12 form a chemical heat storage section 100.
[0036]
Next, the operation content in the first embodiment will be described.
[0037]
The gas stream containing the substance to be purified is introduced from the exhaust gas introduction path 1, passes through the purification chamber 2, and is discharged from the exhaust gas discharge path 3. The temperature of the purification catalyst 4 is raised to the catalyst activation temperature by the heater 5, catalytically decomposes the substance to be purified, and emits exhaust gas containing decomposition products and exhaust heat to the downstream side of the purification chamber 2.
[0038]
In the endothermic reaction section 10, an endothermic reaction occurs in the chemical substance in the endothermic reaction section 10 due to heat in the exhaust gas, and the exhaust heat is recovered to lower the exhaust gas temperature. Then, the resulting endothermic reaction product is stored in the endothermic reaction product tank 14 via the medium flow path 12 and the equilibrium moving section 13. Here, the equilibrium moving section 13 moves the reaction equilibrium by separation or compression by distillation or the like.
[0039]
In the present embodiment, for example, a gas flow of 2 m ^Three / Min and the upstream temperature of the purification catalyst 4 is set to about 200 ° C., so that when the exhaust gas temperature in the exhaust gas discharge path 3 is about 170 ° C., the exhaust heat between 170 ° C. and 70 ° C. If 100% is recovered, about 56 kJ of heat can be obtained per minute. For example, in a case where the heat is recovered and stored in the form of hydrogen and acetone by a dehydrogenation reaction of isopropanol using a catalyst provided in the endothermic reaction section 10 because the reaction heat is about 100 kJ / mol, for example, Chemical heat storage can be performed with about 0.5 mol (about 30 g) of isopropanol per minute. In this case, the endothermic reaction products are acetone and hydrogen, which can be condensed and liquefied, or stored as an occlusion material, and the endothermic reaction material can be supplied at any time to efficiently perform heat recovery. .
[0040]
When a sensible heat storage material is used as in the prior art, the structure is simple, but the heat storage density is low. For example, when calculated with a brick having a specific heat of 1.1 kJ / kg · K, it is about 500 g. Material is required. Furthermore, since the heat absorption rate decreases once the temperature is raised, a large amount of heat storage material is required as a result.
[0041]
On the other hand, in the exothermic reaction section 11, an exothermic reaction is caused on the endothermic reaction product supplied from the endothermic reaction product tank 14 using a catalyst provided in the exothermic reaction section 11. By the exothermic reaction, the exhaust gas supplied from the exhaust gas introduction path 1 is heated and supplied to the purification catalyst 4 to promote the purification action.
[0042]
The endothermic reaction in the endothermic reaction section 10 and the exothermic reaction in the exothermic reaction section 11 use a reversible chemical reaction, and the exothermic reaction product generated by the exothermic reaction in the exothermic reaction section 11 is It is a chemical substance that causes an endothermic reaction. Therefore, the exothermic reaction product in the exothermic reaction section 11 is supplied again to the endothermic reaction section 10 and used for the endothermic reaction.
[0043]
For the exothermic reaction here, isopropanol obtained by hydrogenating acetone, which is the reverse reaction of the above-mentioned isopropanol dehydrogenation reaction, can be used, and an exothermic reaction of about 150 ° C. to 200 ° C. occurs. This heat can be used for heating the gas and the purification chamber, and the input of the heater 5 as an auxiliary heat source can be reduced with respect to the energy required for heating the gas.
[0044]
In addition, it is possible to suppress the influence of the heat input and output due to the evaporation and condensation of the reaction product in the chemical heat storage unit 100 by appropriately combining with the heat demand of the purification path.
[0045]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it becomes possible to store and raise the temperature of low-temperature heat contained in exhaust gas to effectively use it, and to significantly reduce the energy required for heating the gas purification device. be able to.
[0046]
The chemical reaction system used in the chemical heat storage unit 100 can be selected according to the temperature of the exhaust gas discharge path 3. For example, in the above description, a reversible reaction of isopropanol / acetone / hydrogen system was used. However, in the case of an inorganic reaction, a manganese chloride / ammonia system was used at a temperature in the range of about 30 ° C. to 200 ° C. When a reaction is used, heat can be stored within a range of about 250 ° C to 500 ° C.
[0047]
The chemical heat storage unit 100 may be provided with a plurality of different heat storage units connected in order to adjust the temperature level.
[0048]
Further, when a ceramic honeycomb or the like is provided as a heat insulating material on the downstream side of the endothermic reaction section 11, the temperature of the exhaust gas can be further reduced, and heat can be effectively recovered.
[0049]
Further, in the present embodiment, both the endothermic reaction section 10 and the exothermic reaction section 11 are configured to be integrated with the heat exchanger, but they may not be integrated. FIG. 2 shows a configuration in the case where it is not integrated with the heat exchanger. Except for a part for recovering the heat of the purified exhaust gas and a part for heating the exhaust gas flowing into the purification chamber 2, the configuration and operation are the same as those in FIG. Only portions different from the configuration and operation of FIG. 1 will be described.
[0050]
FIG. 2A shows a configuration of a heat absorbing portion of the purified exhaust gas downstream of the purification chamber 2. A heat exchanger 30 is provided downstream of the purification chamber 2, and is thermally connected to the endothermic reaction section 10. The endothermic reaction section 10 is connected to the equilibrium moving section 13 and the exothermic reaction section 11 via the medium flow path 12. Here, the heat exchanger 30 is an example of the heat recovery unit of the present invention. The heat of the exhaust gas purified in the purification chamber 2 is recovered by the heat exchanger 30, and the heat causes the chemical substance in the endothermic reaction section 10 to cause an endothermic reaction. The resulting endothermic reaction product is stored in the endothermic reaction production tank 14 via the medium flow path 12 and the equilibrium moving section 13.
[0051]
FIG. 2B illustrates a configuration of a heating portion of the exhaust gas on the upstream side of the purification chamber 2. A heat exchanger 31 is provided upstream of the purification chamber 2 and is thermally connected to the exothermic reaction section 11. The exothermic reaction section 11 is connected to the endothermic reaction product tank 14 and the endothermic reaction section 10 via the medium flow path 12. Here, the heat exchanger 31 is an example of the heat generating portion of the present invention. The endothermic reaction product supplied from the endothermic reaction product tank 14 causes an exothermic reaction in the exothermic reaction unit 11 using the catalyst in the exothermic reaction unit 11. The heat generated by the exothermic reaction is transmitted to the heat exchanger 31. Then, the exhaust gas flowing from the exhaust gas introduction path 1 is heated by the heat exchanger 31 and supplied to the purification catalyst 4 to promote the purification action.
[0052]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of a gas purification device according to Embodiment 2 of the present invention.
[0053]
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted. The parts different from the first embodiment will be described.
[0054]
An adsorption / concentration unit 15 as an example of the adsorption unit of the present invention is provided on the exhaust gas introduction path 1 upstream of the purification chamber 2. Then, an exothermic reaction unit 11 integrated with the heat exchanger is provided on the upstream side of the adsorption and concentration unit 15. The exhaust gas introduction path 1 is connected to an exhaust gas path 19 and a regeneration gas path 20 on the upstream side. An interposed portion of the exhaust gas introduction path 1, the exhaust gas path 19, and the regeneration gas path 20 includes an introduction gas switching unit 21 that switches a path introduced into the exhaust gas introduction path 1. The introduced gas switching means 21 can be switched to the positions (x) and (y) shown in FIG. When the introduction gas switching means 21 is at the position (x), the exhaust gas from the exhaust gas path 19 flows into the exhaust gas introduction path 1, and the inflow of air from the regeneration gas path 20 is shut off. Conversely, when the introduction gas switching means 21 is at the position (y), the air from the regeneration gas path 20 flows into the exhaust gas introduction path 1 and the flow of exhaust gas from the exhaust gas path 19 is cut off. I have. FIG. 3 shows a case (solid line) where the introduced gas switching means 21 is at the position (x). Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0055]
Next, the operation content according to the second embodiment will be described.
[0056]
The adsorption / concentration unit 15 performs a concentration operation by adsorption for a certain period of time, and after the concentration operation is completed, temporarily performs a desorption operation by heating (adsorbent regeneration operation).
[0057]
First, the operation of the purification mode of the present invention is performed.
[0058]
The introduced gas switching means 21 is set to the position (x), and the exhaust gas from the exhaust gas path 19 flows into the exhaust gas introduction path 1. Then, the concentration operation by adsorption is performed in the adsorption / concentration unit 15. At this time, the exothermic reaction section 11 does not generate heat.
[0059]
After a certain period of time has elapsed and the concentration operation in the adsorption / concentration unit 15 is completed, the operation in the regeneration mode of the present invention is performed next.
[0060]
The introduced gas switching means 21 is switched from the position (x) to the position (y), and the air as the regeneration gas flows from the regeneration gas path 20 into the exhaust gas introduction path 1.
[0061]
Then, an exothermic reaction is caused in the exothermic reaction section 11. The generated heat is used as a heating source to regenerate the adsorption / concentration unit 15 and to desorb the substance to be purified and adsorbed on the adsorption / concentration unit 15. At the same time, the purifying chamber 2 is operated as in the first embodiment. Then, the air containing the substance to be purified desorbed from the adsorption / concentration unit 15 flows into the purification chamber 2 and is purified in the same manner as in the first embodiment.
[0062]
In the present embodiment, the introduction gas switching means 21 is configured to simultaneously switch the inflow / off of the exhaust gas from the exhaust gas path 19 and the cutoff / inflow of the air from the regeneration gas path. A configuration in which the components are individually arranged and individually switched may be employed. By adopting a configuration for individually switching, for example, when switching the inflow path to the exhaust gas path 1, both of the inflow of the exhaust gas from the exhaust gas path 19 and the inflow of the air from the regeneration gas path 20 are both once interrupted. You can switch to the state.
[0063]
The adsorbent used in the adsorption / concentration unit 15 of the present embodiment can use activated carbon, hydrophobic zeolite, or the like. For example, using activated carbon, 2m ^Three When 100 ppm of toluene is contained in the air supplied at / min, the amount required for adsorption and concentration may be about several kg.
[0064]
In the case of the present embodiment, if the exhaust heat from the exhaust gas discharge path 3 is stored by a chemical heat storage method, it is stored as a substance, so that there is no energy loss even after a lapse of time. This is more effective than the heat storage method.
[0065]
Generally, the heat required for vaporizing (desorbing) the VOC is relatively small, and the surplus heat recovered from the exhaust gas can be used for heating the exhaust gas, the purification catalyst 4 and the like as it is in the first embodiment. is there.
[0066]
As described above, the use of chemical heat storage is particularly effective when performing desorption regeneration intermittently.
[0067]
(Embodiment 3)
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0068]
In the second embodiment, when the concentration of the substance to be purified in the exhaust gas is relatively high, the regeneration is frequently repeated. In this case as well, the third embodiment is capable of performing a process of once adsorbing and desorbing the substance to be purified.
[0069]
As in the second embodiment, a portion for purifying the combustion is the same as that in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted. The parts different from the first and second embodiments will be described.
[0070]
In the present embodiment, the adsorption / concentration unit 15 of the second embodiment is formed in a rotor shape, and the configuration of the peripheral portion is shown in FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view of the rotor 16 serving as the adsorption / concentration unit as viewed from the downstream side of the gas in FIG. 4A (cross section hh ′).
[0071]
An exhaust gas path 22 through which exhaust gas flows and a regeneration gas path 23 through which air flows are partially adjacent to each other. A grid-like rotor 16 as an adsorption / concentration unit is mounted so as to rotate about a portion where the exhaust gas path 22 and the regeneration gas path 23 are in contact with each other. The rotor 16 is attached to any of the exhaust gas path 22 and the regeneration gas path 23 at a position that completely blocks the paths without any gap. 4B is a filling 24, and there is no gap between the exhaust gas path 22 and the regeneration gas path 23 between the rotor 16 and before and after the rotor 16 except through the rotor 16. The gas cannot be circulated in the part. The rotor 16 operates as a concentrating unit 17 when passing through the exhaust gas path 22, and operates as a regenerating unit 18 when passing through the regeneration gas path 23. In addition, the exhaust gas passage 22 and the regeneration gas passage 23 do not circulate, and there is no circulating portion even in a portion where they are adjacent to each other.
[0072]
The exothermic reaction section 11 is provided on the regeneration gas path 23 on the upstream side of the rotor 16. The regeneration gas path 23 is connected to the purification chamber 2 via the exhaust gas introduction path 1 shown in FIG. 1 on the downstream side of the rotor 16.
[0073]
Next, the operation of the third embodiment will be described.
[0074]
The rotor 16 serving as the concentration adsorption section is rotated by a rotary power source, for example, a motor.
[0075]
When the exhaust gas containing the substance to be purified is allowed to flow from the exhaust gas path 22, the substance to be purified is adsorbed by the concentrating unit 17 of the rotor 16. Then, the exhaust gas passes through the rotor 16 and is purified and discharged.
[0076]
On the other hand, air as a regeneration gas flows into the regeneration gas path 23. When the rotor 16 rotates, the portion of the rotor 16 that has adsorbed the substance to be purified when passing through the exhaust gas passage 22 passes through the portion of the regeneration gas passage 23. By causing the exothermic reaction unit 11 to generate heat, the rotor 16 is heated and operates as the regeneration unit 18. Then, the purification target substance adsorbed on the rotor 16 is desorbed. The air that has passed through the rotor 16 contains the desorbed substances to be purified and flows into the purification chamber 2 via the exhaust gas introduction path 1. The air containing the desorbed substance to be purified is purified in the purification chamber 2 as in the first embodiment.
[0077]
With such a configuration, it is possible to continuously perform the concentration in the concentration unit 17 and the regeneration in the regeneration unit 18 for the purification target substance in the exhaust gas flowing through the exhaust gas path 22.
[0078]
Although the heating source of the regenerating section 18 is the exothermic reaction section 11 of the present invention, other heating sources may be used.
[0079]
In addition, although the rotor 16 serving as the suction unit has a lattice shape, it may have another shape such as a honeycomb shape.
[0080]
Further, the cross section of each of the exhaust gas path 22 and the regeneration gas path 23 is square, but any other cross section may be used as long as the rotor 16 completely blocks the paths.
[0081]
In Embodiments 2 and 3, the flow rate of the air used for regeneration can be controlled separately from the flow rate of the supplied exhaust gas. Therefore, the air used for heating and regeneration can be significantly reduced from the flow rate of the exhaust gas supplied in a steady state, and the heat required for heating the purification catalyst 4 can be suppressed.
[0082]
In addition, even when there is a time difference, the exhaust heat at the outlet of the gas purification device can be effectively used as heating energy for the adsorption / concentration unit 15 or the rotor 16.
[0083]
In addition, although the regeneration gas for supplying the purification target substance desorbed during the heating regeneration to the purification chamber is air, exhaust gas or other gases may be used. For example, when the exhaust gas is used as the regeneration gas, the substance to be subjected to the purification treatment desorbed in the adsorption / concentration unit 15 or the regeneration unit 18 is added. Therefore, the purification target in the exhaust gas after passing through the adsorption / concentration unit 15 or the rotor 16 is added. The concentration of the substance goes up. Even if the concentration of the purification target substance increases, the purification target substance contained in the exhaust gas is purified in the purification chamber 2.
[0084]
In each embodiment, the oxidative decomposition (combustion) of VOC has been mainly described. However, purification or other flammable substances, and oxidation or reduction of various harmful gases and odor components used for NOx and the like are described. The same can be applied to the purification reaction used.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas purification device and a gas purification method that are lightweight, small, can perform intermittent operation, and can appropriately remove a substance to be subjected to purification treatment contained in exhaust gas. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas purification device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an endothermic reaction section and an exothermic reaction section separated from a heat exchanger.
FIG. 3 is a configuration diagram of a gas purification device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram around an adsorption / concentration unit according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional catalytic combustion type purification device.
FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional heat storage combustion type.
[Explanation of symbols]
1 Exhaust gas introduction route
2 Purification room
3 Exhaust gas discharge route
4 Purification catalyst
5 heater
6 Burners
7 fans
8, 9 Sensible heat storage material
10 Endothermic reaction section
11 Exothermic reaction section
12 medium flow path
13 Balance moving unit
14 Endothermic reaction product tank
15 Adsorption and concentration section
16 rotor
17 Concentrator
18 Reproduction unit
19, 22 Exhaust gas path
20,23 Gas path for regeneration
21 Introduced gas switching means
24 Filling
30,31 heat exchanger
100 Chemical storage unit

Claims

An exhaust gas introduction route for introducing exhaust gas containing a substance to be purified,
A purification chamber that is provided downstream of the exhaust gas introduction path and purifies the exhaust gas,
An exhaust gas discharge path provided downstream of the purification chamber for discharging purified exhaust gas,
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path, for recovering heat of the exhaust gas,
An endothermic reaction unit that is thermally connected to the heat recovery unit and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction to a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery unit;
A heat storage unit that stores the endothermic reaction product generated in the endothermic reaction unit,
An exothermic reaction unit that generates an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage unit under predetermined conditions,
A gas purifying device provided in the exhaust gas introduction path, and comprising a heat generating part thermally connected to the heat generating reaction part.

The gas purification device according to claim 1, wherein the endothermic reaction unit is integrated with the heat recovery unit.

The gas purification device according to claim 1, wherein the exothermic reaction unit is integrated with the exothermic unit.

Using an endothermic reaction in the endothermic reaction section and a reversible chemical reaction to an exothermic reaction in the exothermic reaction section,
The gas purifying apparatus according to claim 1, wherein a substance generated by the exothermic reaction in the exothermic reaction section is the chemical substance, and is supplied to the endothermic reaction section.

The gas purification device according to claim 1, wherein the purification chamber includes a purification catalyst.

An exhaust gas introduction route for introducing exhaust gas containing a substance to be purified,
A purification chamber that is provided downstream of the exhaust gas introduction path and purifies the exhaust gas,
An exhaust gas discharge path provided downstream of the purification chamber for discharging purified exhaust gas,
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path, for recovering heat of the exhaust gas,
An endothermic reaction unit that is thermally connected to the heat recovery unit and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction to a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery unit;
A heat storage unit that stores the endothermic reaction product generated in the endothermic reaction unit,
An exothermic reaction unit that generates an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage unit under predetermined conditions,
A heating unit provided in the exhaust gas introduction path and thermally connected to the exothermic reaction unit;
An adsorption unit that is provided on the upstream side of the purification chamber, adsorbs the purification target substance, and the adsorbed purification target substance is desorbed by heating, and is thermally connected to the heating unit.
Control means for stopping heat generation of the heat generating portion for a predetermined period.

The control means,
In the purification mode, when stopping the heat generation of the heat generating unit, introducing exhaust gas into the exhaust gas introduction path,
The gas purifying apparatus according to claim 6, wherein in the regeneration mode, when the heat generating section generates heat, air is introduced into the exhaust gas introduction path and the purifying chamber is operated to purify the gas.

An exhaust gas path through which the exhaust gas containing the substance to be purified flows,
A regeneration gas path having a portion adjacent to the exhaust gas path and different from the exhaust gas path, through which gas flows,
A rotor-type adsorbing section that adsorbs the purification target substance, which rotates so as to block the exhaust gas path and the regenerating gas path, with the adjacent portion of the exhaust gas path and the regeneration gas path as a center of rotation,
A purification chamber provided downstream of the adsorption section in the regeneration gas path, for purifying exhaust gas containing the purification target substance desorbed from the adsorption section,
An exhaust gas discharge path provided downstream of the purification chamber for discharging purified exhaust gas,
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path, for recovering heat of the exhaust gas,
An endothermic reaction unit that is thermally connected to the heat recovery unit and generates an endothermic reaction product by causing an endothermic reaction to a predetermined chemical substance by the heat recovered by the heat recovery unit;
A heat storage unit that stores the endothermic reaction product generated in the endothermic reaction unit,
An exothermic reaction unit that generates an exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage unit under predetermined conditions,
A gas purifying apparatus, comprising: a heating unit provided on the upstream side of the adsorption unit in the regeneration gas path and thermally connected to the exothermic reaction unit.

The gas purifier according to claim 8, wherein air flows through the regeneration gas path.

Exhaust gas containing the substance to be purified is introduced from the exhaust gas introduction route,
Purifying the exhaust gas in a purification chamber provided downstream of the exhaust gas introduction path,
In the exhaust gas discharge path provided downstream of the purification chamber, exhaust purified exhaust gas,
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path recovers heat of the exhaust gas,
In the endothermic reaction section thermally connected to the heat recovery section, an endothermic reaction is generated in a predetermined chemical substance by heat recovered in the heat recovery section to generate an endothermic reaction product,
Storing the endothermic reaction product generated in the endothermic reaction section in a heat storage section,
An exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage unit is caused to occur under predetermined conditions in the exothermic reaction unit,
A gas purification method, wherein the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction path is heated by a heating unit provided in the exhaust gas introduction path and thermally connected to the exothermic reaction unit.

Exhaust gas containing the substance to be purified is introduced from the exhaust gas introduction route,
Purifying the exhaust gas in a purification chamber provided downstream of the exhaust gas introduction path,
In the exhaust gas discharge path provided downstream of the purification chamber, exhaust purified exhaust gas,
A heat recovery unit provided in the exhaust gas discharge path recovers heat of the exhaust gas,
In the endothermic reaction section thermally connected to the heat recovery section, an endothermic reaction is generated in a predetermined chemical substance by heat recovered in the heat recovery section to generate an endothermic reaction product,
Storing the endothermic reaction product generated in the endothermic reaction section in a heat storage section,
An exothermic reaction of the endothermic reaction product stored in the heat storage unit is caused to occur under predetermined conditions in the exothermic reaction unit,
The purification unit is provided in the exhaust gas introduction path, stops the heat generation of the heating unit thermally connected to the heat generation reaction unit for a predetermined period, and adsorbs the substance to be purified by the adsorption unit provided on the upstream side of the purification chamber. ,
A gas purification method, wherein the adsorption section thermally connected to the heat generation section generates heat for a predetermined time to desorb the adsorbed substance to be purified.

A gas purification method using the gas purification device according to claim 8,
Rotate the rotor type suction unit,
When the exhaust gas passes through the exhaust gas path, the adsorption unit adsorbs the purification target substance,
When the gas passes through the regeneration gas path, the heating unit heats the adsorption unit, and the purification target substance adsorbed by the adsorption unit is desorbed,
Exhaust gas containing the desorbed substance to be purified is allowed to flow into the purification chamber to be purified,
The heat of the exhaust gas purified in the purification chamber is recovered by the heat recovery unit,
In the endothermic reaction section, the recovered heat causes an endothermic reaction to the predetermined chemical substance to generate the endothermic reaction product,
Storing the endothermic reaction product in the heat storage unit,
In the exothermic reaction section, causing an exothermic reaction of the endothermic reaction product under predetermined conditions,
A gas purification method, wherein heat generated in the exothermic reaction section is used for heating the exothermic section.