JP2005270795A - ガス置換式吸蔵放電ＮＯｘ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素ガスの流出損失を招くことなく残留酸素を除去するとともに、NOx吸着剤充填容器内の残留ガスを一連の置換動作により回収・再利用可能とする。
【解決手段】NOx吸着剤充填容器の上方に炭酸ガスを充填した第１ガス容器を、下方に窒素ガスを充填した第２ガス容器を配置し、各々開閉弁を設けた各２本の接続管でNOx吸着剤充填容器を中心に上下逆転可能に接続する。NOx吸着剤にNOx汚染ガスのNOxを吸着させた後、第１ガス容器の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内に流下させて吸着済みガスと置換させ、次いでこの炭酸ガスを下方の第２ガス容器に流下させ、第２ガス容器内の窒素ガスと置換する。その後NOx吸着剤のNOxの脱着を行い、放電容器でNOxの分解を行う。次いで上下の第１及び第２ガス容器の位置を逆転させて、第２ガス容器の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内の処理済みガスと置換し、更にこれを第１ガス容器の吸着済みガスと置換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染空気等のNOxを吸着材に吸着し、その後脱着したNOxを放電により分解して処理を行うガス置換式吸蔵放電NOx処理方法及びその方法を実施する装置に関する。

NOx汚染ガスを放電処理する場合、酸素が含まれていると放電によるNOx分解反応は著しく阻害される。例えば、窒素希釈の3%程度の酸素濃度において、300ppm程度のNOを放電処理する場合には、NOxの酸化反応のみが進行し、NOx分解反応はほとんど進行しない。

酸化反応では、硝酸等の副生成物処理が必要となるため、酸素を除いてNOx分解（還元）反応を生起することが望ましい。そのための方法として、NOxを一旦吸着剤に吸着させ、このNOxを吸着剤から離脱（以下「脱着」という）させる時には、流通ガスを窒素ガスに切り替え、放電場の流通ガス組成をN_２／NOxガスとすることにより、放電NOx分解を行うという方法が提案されている(下記非特許文献１）。

この方法では、窒素ガスの製造エネルギーが大きいため、所要窒素ガス量を最小限に抑えることが必要である。このため、窒素ガスは、吸着剤充填容器と放電容器との間で循環させ、放電処理に伴う酸素濃度の上昇が、許容限度に至るまで窒素ガスを循環利用する方法が考案されている（特許3455815号明細書）。しかしながらこの方式では、一定の頻度で窒素ガスを更新することが必要であり、窒素ガスの使用量が多くなると共に処理作業が面倒なものとなる。

この点を解決する方法として、上記のような循環方式において、NOxの分解により生成する酸素を酸素除去剤により除去し、酸素除去剤は水素により再生する、という方式も本発明者等によって提案している（特願2003-411110号）。この方式では、脱着用ガスを更新する必要が無くなることから、脱着時の流通ガスとして、高濃度NOx含有窒素ガスを用いることができる。そして、放電処理では脱着NOxと同程度のNOxを分解するに留めるため、放電終了時にもNOx濃度は高い状態に保持される。その結果、放電処理は、常に高濃度NOxを対象として行われることになり、放電処理のエネルギー効率が向上する。
特許第3455815号明細書 特願2003-411110号 N.Goto, S.Kudo, H.Motoyama & S.Ohyama, Japanese Journal of Applied Physics,41,L64(2002)

（１）吸着終了時の残留酸素
以上のように、放電によるNOx分解に伴う副生物である酸素が及ぼす悪影響を回避するための対策については、多くの研究開発が進められてきた。しかしながら、吸着動作終了後、脱着操作開始時に、流通ガスを窒素ガスやN₂/NOx混合ガスに切り替える段階で、NOx吸着剤充填容器内に残留しているガス中には酸素が含まれており、この酸素に対する対策が必要である。

このような残留酸素の影響は、NOx吸着剤充填容器内に充填する吸着剤の充填率が十分に高い場合には問題とはならない。何故ならば、充填率が高い場合には、残留酸素の量が吸着NOxの総量よりも十分に少ないため、NOx分解時に生成する酸素との比較において、残留酸素は、酸素源としては無視できるからである。

しかしながら、吸着剤の充填率を上げると、ガス流通における圧力損失が上昇するため、大量のガスを高速に処理するという要請に応えるには、ポンプ動力が増大するという問題がある。このような圧力損失の増大を抑制するために、実用的には、吸着剤はハニカム状のセラミック等に担持させるという方式になる。

このようなハニカム状の吸着剤を用いる場合には、圧力損失の低減が可能であるが、同時に、吸着剤の充填率が低下する。充填率の低下に伴い、ガス切り替え時の残留酸素の量が増大し、吸着NOxの総量を上回る場合もある。特に、NOx汚染空気を処理する場合には、NOx濃度が低いため吸着量が少量に留まることに加え、酸素濃度が高いため、残留酸素は、吸着NOx量を大幅に上回ると試算され、何らかの対策を講じることが必要である。

その対策としては、ガス切り替え時に、窒素ガスパージにより、NOx吸着剤充填容器内の残留ガスを外界に放出する方法がある。しかし、この方法では、ガスパージにおいて、窒素ガスの流出損失が不可避であり、処理コストの増大を招く。したがって本発明では、このような窒素ガスの流出損失を招くことなく残留酸素を除去する方法を提供する。

（２）脱着終了時の残留有用ガス
また、同様な問題として、脱着及び放電終了時には、NOx吸着剤充填容器内にはN₂/O₂混合ガスあるいはN₂/NOx混合ガスが残留している。これらの残留ガスは、放電によりNOxを分解する上では、有用なガスであり、吸着動作への切り替え時に、この残留ガスを外界へ排出することは、処理コストの増大を招く。加えて、N₂/NOx混合ガスを外界へ放出することは、NOx除去装置としての性能低下に直結する。NOx吸着剤充填容器内に残留したNOxは、吸着剤への再吸着が可能な場合もあるが、酸素不在では再吸着が困難な場合もある。また、再吸着させた場合には、次段階におけるNOx吸着量が低下するため、処理性能の低下を招く。従って、脱着終了時の残留ガスは、有用ガスとして効率的に回収・再利用することが望ましい。

以上のように、吸着と脱着の切り替え動作時にNOx吸着剤充填容器内に残留するガスに対して、有効な対策を講じることが重要な課題である。したがって本発明では、前記のように窒素ガスの流出損失を招くことなく残留酸素を除去するとともに、NOx吸着剤充填容器内の残留ガスを一連の置換動作により回収・再利用可能にすることを目的とする。

本発明によるガス置換式吸蔵放電NOx処理方法は上記課題を解決するため、内部にNOx吸着剤を充填したNOx吸着剤充填容器の上方に炭酸ガスを充填した第１ガス容器を、下方に窒素ガスを充填した第２ガス容器を配置するとともに、該NOx吸着剤充填容器と該第１ガス容器及び該第２ガス容器を、各々開閉弁を設けた各２本の接続管で該NOx吸着剤充填容器を中心に上下逆転可能に接続し、前記NOx吸着剤充填容器にNOx汚染ガスを流通させることによりNOx吸着剤にNOxを吸着させ、吸着動作終了時に、上方の第１ガス容器の炭酸ガスを前記NOx吸着剤充填容器内の下方に流下させてNOx吸着剤充填容器内の吸着済みガスと置換させ、当該NOx吸着剤充填容器内の炭酸ガスを下方の第２ガス容器に流下させ、該第２ガス容器内の窒素ガスと置換してNOx吸着剤充填容器内に窒素ガスを充填し、次いで減圧または加熱によりNOx吸着剤に吸着されたNOxの脱着を行い、前記NOx吸着剤充填容器で脱着したNOxを放電容器との間を循環させることによりNOxの分解を行い、その後上下の第１ガス容器及び第２ガス容器の位置を逆転させ、上方の第２ガス容器内の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内の下方に流下させてNOx吸着剤充填容器内の処理済みガスと置換させ、当該NOx吸着剤充填容器内の炭酸ガスを下方の第１ガス容器へ流下させ、該第１ガス容器内の吸着済みガスと置換してNOx吸着剤充填容器内に吸着済みガスを充填し、再び、NOx汚染ガスを流通させて、吸着動作を行う一連の動作を、窒素ガス中の酸素濃度が上昇し、放電処理の効率が低下するまで繰り返し行い、その後、窒素ガスを入れ換えるようにしたものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理方法は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理方法において、前記第１ガス容器及び第２ガス容器内部の体積を、前記NOx吸着剤充填容器内の空隙体積と等しく設定したものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理方法は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理方法において、下方に位置するガス容器内の充填ガスをN₂/NOx混合ガスとし、放電容器の前段に酸素除去剤充填容器を設け、放電によるNOx分解は、NOx吸着剤からの脱着量と同程度だけ行い、NOx吸着・ガス置換・NOx脱着・放電処理・ガス置換・NOx吸着という一連の動作を酸素除去剤の失活まで繰り返し、その後酸素除去剤の交換、あるいは再生を行うようにしたものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理方法は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理方法において、上下のガス容器とNOx吸着剤充填容器とを接続する各２本の接続管のうち、一方はガス容器内部へ内挿し、他方の接続管と相対峙するNOx吸着剤充填容器側の接続口から当該容器内部へと管を内挿し、上下のガス容器内の内挿管とそれらの接続管、及び、NOx吸着剤充填容器内の上方へ向かう内挿管と、それに対応するガス容器側の接続管の少なくとも一つに電気ヒータを取り付け、ガス置換動作時に、上昇管として使用する管を加熱することにより対流を促進するようにしたものである。

また、本発明によるガス置換式吸蔵放電NOx処理装置は、内部にNOx吸着剤を充填したNOx吸着剤充填容器の上方に第１ガス容器を、下方に第２ガス容器を配置し、前記NOx吸着剤充填容器と前記第１ガス容器及び前記第２ガス容器とを、各々開閉弁を設けた各２本の接続管で該NOx吸着剤充填容器を中心に上下逆転可能に接続し、前記NOx吸着剤充填容器にNOx汚染ガスを流通することによりNOx吸着剤にNOxを吸着可能に配管し、前記第１ガス容器には炭酸ガスを充填し、前記第２ガス容器には窒素ガスを充填し、前記NOx吸着剤充填容器と放電容器を開閉弁を介して接続し、前記第１ガス容器と前記NOx吸着剤充填容器内のガス、及び前記NOx吸着剤充填容器と前記第２ガス容器のガスを順に置換可能に設けたものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理装置において、前記第１ガス容器及び第２ガス容器内部の体積は、前記NOx吸着剤充填容器内の空隙体積と等しく設定したものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理装置において、下方に位置するガス容器内の充填ガスをN₂/NOx混合ガスとし、放電容器の前段に酸素除去剤充填容器を設け、NOx吸着・ガス置換・NOx脱着・放電処理・ガス置換・NOx吸着という一連の動作を酸素除去剤の失活まで繰り返し行うようにしたものである。

また、本発明による他のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理装置において、上下のガス容器とNOx吸着剤充填容器とを接続する各２本の接続管のうち、一方はガス容器内部へ内挿し、他方の接続管と相対峙するNOx吸着剤充填容器側の接続口から当該容器内部へと管を内挿し、上下のガス容器内の内挿管とそれらの接続管、及び、NOx吸着剤充填容器内の上方へ向かう内挿管と、それに対応するガス容器側の接続管の少なくとも一つに対流促進用電気ヒータを取り付けたものである。

本発明は上記のように構成したので、下記のような効果を奏する。
（１）吸着終了時の残留酸素の除去
NOx吸着終了時にNOx吸着剤充填容器内に残存する酸素を、有用ガスの損失を招くことなく排除できる。その結果、所要窒素ガス量の低減や放電処理のエネルギー効率の向上、酸素除去装置の負荷軽減が可能である。

（２）脱着終了時の残留ガスの回収・再利用
NOx脱着・放電処理終了時にNOx吸着剤充填容器内に残留するガスを、有用ガスとして回収し、再利用することが可能である。その結果、脱着時に流通させる窒素ガスやN₂/NOx混合ガスの所要量を低減させることができる。また、N₂/NOx混合ガスを流通させる場合には、脱着終了時にNOx吸着剤充填容器内に残留するN₂/NOx混合ガスの外部放出や再吸着を防止することにより、NOx除去性能を向上させる効果を有する。

（３）ガス置換の時間短縮
ガス置換に際して、上昇管として使用する管を加熱することにより、上昇気流を誘起し、対流を促進する。これにより、ガス置換に要する時間が大幅に短縮できる。
という多くの利点がある。

本発明は、NOx吸着剤を充填した容器の上下に各2ヶの開閉弁を介してガス容器を設置し、上方のガス容器には炭酸ガスを充填し、下方のガス容器には窒素ガスを充填し、回転動作により上方と下方のガス容器の位置関係を逆転可能な構造とする。上下の各ガス容器内部の体積は、NOx吸着剤充填容器内の空隙体積と等しいとする。NOx吸着剤充填容器にNOx汚染ガスを流通させることによりNOxを吸着させた後、吸着動作終了時に、上方のガス容器の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内へ下方置換した後、当該炭酸ガスを下方のガス容器に下方置換することにより、NOx吸着剤充填容器内に窒素ガスを充填する。その後、減圧または加熱によりNOxの脱着を行い、放電容器との間を循環させることによりNOxの分解を行う。併行して、回転動作により上下のガス容器の位置関係を逆転させる。脱着・放電処理の終了後、上方のガス容器内の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内へ下方置換した後、当該炭酸ガスを下方のガス容器へと下方置換する。その結果、NOx吸着剤充填容器内には吸着済みのガスが充填されており、再び、NOx汚染ガスを流通させて、吸着動作を開始する。以上の一連の動作を、窒素ガス中の酸素濃度が上昇し、放電処理の効率が低下するまで繰り返し、その後、窒素ガスを入れ換えることを特徴とするガス置換式吸蔵放電NOx処理方法またはその方法を実施する装置としたものである。

また、本発明に係るガス置換式吸蔵放電NOx処理方法またはその方法を実施する装置は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理方法及び装置において、下方のガス容器内の充填ガスをN₂/NOx混合ガスとし、放電容器の前段に酸素除去剤充填容器を挿入し、放電によるNOx分解は、NOx吸着剤からの脱着量と同程度に留め、NOx吸着・ガス置換・NOx脱着・放電処理・ガス置換・NOx吸着・・・という一連の動作を酸素除去剤の失活まで繰り返し、その後、酸素除去剤の交換、あるいは再生を行う。

また、本発明に係るガス置換式吸蔵放電NOx処理方法またはその方法を実施する装置は、前記ガス置換式吸蔵放電NOx処理方法及び装置において、上下のガス容器とNOx吸着剤充填容器とを接続する各2本の接続管に関して、一方はガス容器内部へと内挿する。他方の接続管と相対峙するNOx吸着剤充填容器側の接続口から当該容器内部へと管を内挿する。上下のガス容器内の内挿管とそれらの接続管、及び、NOx吸着剤充填容器内の上方へ向かう内挿管と、それに対応するガス容器側の接続管に電気ヒータを取り付け、ガス置換動作時に、上昇管として使用する際に、それらの管を加熱することにより、対流を促進し、ガス置換に要する時間を短縮するようにしたものである。

最初に本発明によるガス置換式吸蔵放電NOx処理方法を実施する装置の中心となるNOx吸着剤充填容器１１とこれに接続されたガス置換装置について、図１（ａ）の横断面図、及び（ｂ）の縦断面図に基づいて説明する。NOx吸着剤充填容器１１は円筒形をなし、この容器内にはNOx吸着剤１２が充填されており、大気汚染ガス等の被処理ガスは円筒形の容器の片側端部から流入し、他側の端部から流出するようにし、その間においてNOx吸着剤１２によってNOxが吸着され、また後述するようにそのNOxが脱着される。このNOx吸着剤充填容器１１は円筒形で中心軸が水平に設置されている。

図１に示す状態においては、NOx吸着剤充填容器１１の上側に開閉弁１、２を介して第１ガス容器９が設置され、下側には開閉弁３、４を介して第２ガス容器１０が設置されている。これらの第１ガス容器９、第２ガス容器１０及び開放弁１〜４は、NOx吸着剤充填容器１１の外周を覆う円筒カバー１３と結合し、一体化して構成されており、NOx吸着剤充填容器１１の外周を一体的に回転移動させることを可能としている。

円筒カバー１３とNOx吸着剤充填容器１１の外周との間には、回転可動式ガスシール１４が設けられている。回転可動式ガスシール１４は、第１ガス容器９及び第２ガス容器１０とNOx吸着剤充填容器１１との管路接続箇所の気密性を保持すると共に、円滑な回転動作を可能としている。これにより、第１ガス容器９及び第２ガス容器１０は、外界との気密性を保持しつつ、NOx吸着剤充填容器１１の外周を回転させることができる。このような回転動作により、両ガス容器９、１０の位置関係は上下を互いに逆転させることが可能である。

開閉弁２が設けられた接続管１５及び開閉弁４が設けられた接続管１６は、それぞれ第１ガス容器９及び第２ガス容器１０の内部深くへ挿入されている。NOx吸着剤充填容器１１内において、開閉弁１及び開閉弁３の接続管に相対峙する位置には、曲管１７及び曲管１８が、互いに干渉し合わないようにNOx吸着剤充填容器１１の内部深くまで挿入されている。

第１ガス容器９及び第２ガス容器１０の内容積は、NOx吸着剤充填容器１１内におけるNOx吸着剤の容積を除いた空隙体積と同体積になるように設定されている。

図２には上記のような装置を放電処理装置と組み合わせることにより、本発明によるガス置換式吸蔵放電NOx処理方法を実施することができるようにした装置を示しており、その動作手順を以下に順に述べる。

（１）初期状態
最初前記図１に示すように、また図２（ａ）に示されるように、第１ガス容器９と開閉弁１及び開閉弁２がNOx吸着剤充填容器１１の上方に位置し、第２ガス容器１０と開閉弁３及び開閉弁４がNOx吸着剤充填容器１１の下方に位置している。また、第１ガス容器９内部には炭酸ガスが充填されており、第２ガス容器１０内部には、窒素ガスが充填されている。また、放電容器１９及び真空ポンプ２０の内部にも窒素ガスが充填されている。このとき開閉弁１〜８は閉じている。

（２）吸着
開閉弁５及び開閉弁６を開き、NOx吸着剤充填容器１１にNOx汚染ガスを流通させることにより、NOxを吸着させ、清浄ガスを排気する。吸着量が所定のレベルに到達した後、開閉弁５及び開閉弁６を閉じ、吸着動作を終了させる。

（３）ガス置換
開閉弁１及び開閉弁２を開ける。第１ガス容器９内の炭酸ガスが、自然対流により開閉弁１を通してNOx吸着剤充填容器１１内の下方に供給され、同時に、NOx吸着剤充填容器１１内に残存していた吸着済みガスは、開閉弁２を通して第１ガス容器９内へ導かれて両ガスは置換される。この置換終了後、開閉弁１及び開閉弁２を閉じ、開閉弁３及び開閉弁４を開ける。そうすると、NOx吸着剤充填容器１１内の炭酸ガスは、開閉弁４を通して第２ガス容器へ降下して流れ、同時に、第２ガス容器１０内の窒素ガス（２巡目からはN₂/O₂ガスとなる）が、開閉弁３を通してNOx吸着剤充填容器１３内へと上方に流れて両ガスが置換される。この置換終了後、開閉弁３及び開閉弁４を閉じる。

（４）脱着＆放電処理
開閉弁７及び開閉弁８を開き、真空ポンプ２０を起動し、NOx吸着剤充填容器１１と放電容器１９の間でガスを循環させる。この際、NOx吸着剤充填容器１１と放電容器１９の内部は真空ポンプ２０の作動により減圧される。開閉弁８の開度を調節することにより、真空ポンプ２０の排圧を減圧し、NOx吸着剤充填容器１１内の減圧を保つ。減圧に伴い、吸着剤１２からNOxが脱着する。同時に、図示していない電源から、放電容器１９に電力を供給し、放電を開始する。減圧により脱着したNOxの大半を放電により分解した後、放電を停止し、真空ポンプ２０も停止する。放電によるNOx分解の副生物として、酸素が生成するため、NOx吸着剤充填容器１１や放電容器１９内部には、処理済みのN2/O2ガスが残存している。ただし、上記手順（２）〜（５）の繰り返しに伴い、酸素濃度が上昇し、１％程度を越える濃度となると放電処理の効率が低下するため、その場合は、新たにNOx吸着剤充填容器１１や放電容器１９内部のガスを窒素ガスと入れ換える。その後開閉弁７及び開閉弁８を閉じる。

（５）ガス置換
その後NOx吸着剤充填容器１１外周の第１ガス容器９及び第２ガス容器１０を一体的に回転させ、図２（ｂ）に示すように両者の位置関係を上下に入れ換える。その結果、炭酸ガスを充填した第２ガス容器１０は上方へ移動し、吸着済みガスを充填した第１ガス容器９は下方へ移動する。

開閉弁３及び開閉弁４を開けることにより、第２ガス容器１０内の炭酸ガスが自然対流によりNOx吸着剤充填容器１１内に降下し、同時に、NOx吸着剤充填容器１１内に残存していた処理済みN₂/O₂ガスは、第２ガス容器１０内へ上昇して両ガスは置換される。この置換終了後、開閉弁３及び開閉弁４を閉じ、開閉弁１及び開閉弁２を開ける。そうすると、NOx吸着剤充填容器１１内の炭酸ガスは、第１ガス容器９へと降下し、同時に、第１ガス容器９内の吸着済みガスはNOx吸着剤充填容器１１内へと上昇して両ガスは置換される。この置換終了後、開閉弁１及び開閉弁２を閉じる。

次いでNOx吸着剤充填容器１１外周に配置されている第１ガス容器９及び第２ガス容器１０を一体的に回転させ、図２（ａ）のように両者の位置関係を入れ換える。その結果、炭酸ガスを充填した第１ガス容器９は上方へ移動し、処理済みN₂/O₂ガスを充填した第２ガス容器１０は下方へ移動する。
以下、前記（２）の吸着動作に戻り、各手順を繰り返す。

以上は、放電処理に伴い酸素濃度が上昇した時、循環ガスを窒素ガスに更新する方式について説明したが、これとは別に、前記のような本発明者等が先に出願している、放電容器１９にガスを送る前段階に酸素除去剤を設置し、酸素を除去する方式も適用可能である。この場合の装置の構成は、図２の放電容器１９の前段に酸素除去剤充填容器を設置する以外は、前記実施例１と同じである。この方式では、酸素濃度が上昇しないため、循環ガスの更新が不要である。このため、脱着時の循環ガスとして、高濃度NOx含有窒素ガスを用いることが可能となる。そうすると、放電処理を高濃度NOxに対して行うこととなり、放電処理のエネルギー効率が向上する。

動作手順に関して、実施例１と相違する部分は、以下の点である。
（１）初期状態
第２ガス容器内部や酸素除去剤充填容器、放電容器、真空ポンプ内部には、N₂/NOx混合ガスが充填されている。

（３）ガス置換
一連の置換動作により、NOx吸着剤充填容器１１内には、N₂/NOx混合ガスが充填される。

（４）脱着＆放電処理
放電処理は、脱着したNOxと同程度のNOxを分解した段階で停止する。放電によるNOx分解の副生物として、酸素が生成するが、酸素除去剤により除去されるため、NOx吸着剤充填容器１３や放電容器１９内部には、放電開始時と同様にN₂/NOxガスが残存している。ただし、手順(1)〜(4)の繰り返しに伴い、酸素除去剤の能力が飽和した場合には、酸素除去剤を交換するか、あるいは酸素除去剤の再生を行う。

（５）ガス置換
一連の置換動作により、第２ガス容器１０内部へN₂/NOx混合ガスを退避させる。

本発明では、ガス置換を自然対流によって行うが、上記の実施例においては、対流の開始は、上昇用と下降用の管内部で、粒子拡散により両者内部のガス重量に差が生じることが契機となる。従って、対流の開始までに時間を要する場合がある。また、対流開始後において、対流の駆動力が不十分な場合には、対流速度が遅く、ガス置換に時間を要することになる。対流の駆動力を高めるには、両ガス容器とNOx吸着剤充填容器の間隔を長く取ればよいが、その場合、回転移動用の空間確保が必要となり、装置の占有体積が飛躍的に増大する。

そこで、上昇用の管に電気ヒーターを装着し、置換開始時に加熱することにより対流の促進を行うことが有効である。具体的には、開放弁１〜４の接続管、第１ガス容器９及び第２ガス容器１０の内部へ延伸している挿入管１５、１６、並びにNOx吸着剤充填容器１１内で下方から上方へ延伸している挿入管１８等に電気ヒーターを装着する。

上記手順（３）においては、開閉弁２及び開閉弁３の接続管並びにそれらに対応する挿入管が上昇用として用いられるので、これらを加熱する。手順（５）においては、開閉弁１及び４の接続管並びにそれらに対応する挿入管が上昇用に用いられるので、これらを加熱する。

この方法により、対流開始までの時間を短縮すると共に、対流の駆動力を高めることが可能となり、ガス置換に要する時間が大幅に短縮される。なお、滞留の促進のためには強制駆動ファンの利用等、更に種々の手段を採用することができる。

本発明は、ＮＯx汚染ガス排出源あるいはその周辺地点に設置し、排ガス処理装置あるいは空気浄化装置として利用することが可能である。特に、低濃度NOxの処理に有効であり、NOx汚染空気の浄化に適している。

（ａ）はNOx吸着剤充填容器及びガス置換装置の横断面図であり、（ｂ）はその縦正面図。 本発明の実施例１において紙面の上方から下方が鉛直方向で示す全体構成図であり、（ａ）は第１ガス容器９が上方に配置される第１の状態を示し、（ｂ）は下方に配置される第２の状態を示す。

符号の説明

９ 第１ガス容器
１０ 第２ガス容器
１１ NOx吸着剤充填容器
１２ 吸着剤
１３ 円筒カバー
１４ 回転可動式ガスシール
１５ 接続管
１６ 接続管
１７ 曲管
１８ 曲管

Claims (8)

1. 内部にNOx吸着剤を充填したNOx吸着剤充填容器の上方に炭酸ガスを充填した第１ガス容器を、下方に窒素ガスを充填した第２ガス容器を配置するとともに、該NOx吸着剤充填容器と該第１ガス容器及び該第２ガス容器を、各々開閉弁を設けた各２本の接続管で該NOx吸着剤充填容器を中心に上下逆転可能に接続し、
   前記NOx吸着剤充填容器にNOx汚染ガスを流通させることによりNOx吸着剤にNOxを吸着させ、
   吸着動作終了時に、上方の第１ガス容器の炭酸ガスを前記NOx吸着剤充填容器内の下方に流下させてNOx吸着剤充填容器内の吸着済みガスと置換させ、
   当該NOx吸着剤充填容器内の炭酸ガスを下方の第２ガス容器に流下させ、該第２ガス容器内の窒素ガスと置換してNOx吸着剤充填容器内に窒素ガスを充填し、
   次いで減圧または加熱によりNOx吸着剤に吸着されたNOxの脱着を行い、
   前記NOx吸着剤充填容器で脱着したNOxを放電容器との間を循環させることによりNOxの分解を行い、
   その後上下の第１ガス容器及び第２ガス容器の位置を逆転させ、
   上方の第２ガス容器内の炭酸ガスをNOx吸着剤充填容器内の下方に流下させてNOx吸着剤充填容器内の処理済みガスと置換させ、
   当該NOx吸着剤充填容器内の炭酸ガスを下方の第１ガス容器へ流下させ、該第１ガス容器内の吸着済みガスと置換してNOx吸着剤充填容器内に吸着済みガスを充填し、
   再び、NOx汚染ガスを流通させて、吸着動作を行う一連の動作を、窒素ガス中の酸素濃度が上昇し、放電処理の効率が低下するまで繰り返し行い、その後、窒素ガスを入れ換えることを特徴とするガス置換式吸蔵放電NOx処理方法。
2. 前記第１ガス容器及び第２ガス容器内部の体積は、前記NOx吸着剤充填容器内の空隙体積と等しく設定することを特徴とする請求項１記載のガス置換式吸蔵放電NOx処理方法。
3. 下方に位置するガス容器内の充填ガスをN₂/NOx混合ガスとし、
   放電容器の前段に酸素除去剤充填容器を設け、
   放電によるNOx分解は、NOx吸着剤からの脱着量と同程度だけ行い、
   NOx吸着・ガス置換・NOx脱着・放電処理・ガス置換・NOx吸着という一連の動作を酸素除去剤の失活まで繰り返し、
   その後酸素除去剤の交換、あるいは再生を行うことを特徴とする請求項１記載のガス置換式吸蔵放電NOx処理方法。
4. 上下のガス容器とNOx吸着剤充填容器とを接続する各２本の接続管のうち、一方はガス容器内部へ内挿し、
   他方の接続管と相対峙するNOx吸着剤充填容器側の接続口から当該容器内部へと管を内挿し、
   上下のガス容器内の内挿管とそれらの接続管、及び、NOx吸着剤充填容器内の上方へ向かう内挿管と、それに対応するガス容器側の接続管の少なくとも一つに電気ヒータを取り付け、
   ガス置換動作時に、上昇管として使用する管を加熱することにより対流を促進することを特徴とするガス置換式吸蔵放電NOx処理方法。
5. 内部にNOx吸着剤を充填したNOx吸着剤充填容器の上方に第１ガス容器を、下方に第２ガス容器を配置し、
   前記NOx吸着剤充填容器と前記第１ガス容器及び前記第２ガス容器とを、各々開閉弁を設けた各２本の接続管で該NOx吸着剤充填容器を中心に上下逆転可能に接続し、
   前記NOx吸着剤充填容器にNOx汚染ガスを流通することによりNOx吸着剤にNOxを吸着可能に配管し、
   前記第１ガス容器には炭酸ガスを充填し、
   前記第２ガス容器には窒素ガスを充填し、
   前記NOx吸着剤充填容器と放電容器を開閉弁を介して接続し、
   前記第１ガス容器と前記NOx吸着剤充填容器内のガス、及び前記NOx吸着剤充填容器と前記第２ガス容器のガスを順に置換可能に設けたことを特徴とするガス置換式吸蔵放電NOx処理装置。
6. 前記第１ガス容器及び第２ガス容器内部の体積は、前記NOx吸着剤充填容器内の空隙体積と等しく設定することを特徴とする請求項５記載のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置。
7. 下方に位置するガス容器内の充填ガスをN₂/NOx混合ガスとし、
   放電容器の前段に酸素除去剤充填容器を設け、
   NOx吸着・ガス置換・NOx脱着・放電処理・ガス置換・NOx吸着という一連の動作を酸素除去剤の失活まで繰り返し行うことを特徴とする請求項５記載のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置。
8. 上下のガス容器とNOx吸着剤充填容器とを接続する各２本の接続管のうち、一方はガス容器内部へ内挿し、他方の接続管と相対峙するNOx吸着剤充填容器側の接続口から当該容器内部へと管を内挿し、
   上下のガス容器内の内挿管とそれらの接続管、及び、NOx吸着剤充填容器内の上方へ向かう内挿管と、それに対応するガス容器側の接続管の少なくとも一つに対流促進用電気ヒータを取り付けたことを特徴とする請求項５記載のガス置換式吸蔵放電NOx処理装置。

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