JP2006116481A - ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 硫酸等の触媒毒により酸化触媒が覆われた場合において、反応槽からの酸化触媒の脱着作業を必要とせずに触媒の水洗作業を行うことができるガス浄化装置を提供する。
【解決手段】 被処理ガスが流通する反応槽１４内にガスを浄化するための酸化触媒７を備えたガス浄化装置１において、反応槽１４内で酸化触媒７を洗浄するための水洗手段９が備わる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、臭気ガスやVOC(Volatile Organic Compounds)等の有害成分を含む有害ガスの浄化、特に硫黄成分を含む有害ガスを浄化するためのガス浄化装置に関する。

豚や鶏等の家畜の排泄物を発酵処理して堆肥化するコンポストにおいて、１次発酵時の有害ガス（例えば臭気ガス）を浄化（例えば脱臭）するためにガス浄化装置が用いられている。このガス浄化装置としては、燃焼や水洗浄によって有害ガス中の有害成分を浄化するものが知られている。しかし、燃焼による浄化装置ではガスを燃焼させるための燃料を必要とするためその手間やコストがかかり、装置が大型化する。また、水洗浄による浄化装置では、浄化に用いた水を処理しなければならず、面倒である。

一方、触媒により有害ガス中の有害成分の酸化反応を促進させ、無害化させる酸化触媒を用いたガス浄化装置が用いられている。この酸化触媒の代表的なものとしては白金触媒がある。この酸化触媒を用いると、装置内の反応槽において有害成分の発火点より低い温度で有害ガスを酸化させるため、熱量エネルギーも低く、そのための燃料費等も少なく抑えられる。

しかし、浄化する有害ガス中に硫黄成分が含まれている場合がある。例えば、家畜排泄物処理用のコンポスト装置から排出されるガス中には、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ）、二硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ_２）等が含まれる。これらの硫黄成分を含む有害ガスは酸化触媒によって分解されて硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）となり、この硫酸が触媒表面を覆い、触媒毒となり触媒の活性を低下させる。このような状態を放置しておくと、有害ガスの浄化が不十分となり、有害ガスの無害化が図れない。

したがって、触媒表面を覆う硫酸を洗浄により除去し、酸化触媒を再生することが必要となる。この硫酸の洗浄は触媒を反応槽から一度取出して水洗し、再び反応槽内に触媒を戻して行うため、触媒の脱着作業が必要となり、手間がかかり面倒である。

臭気性ガスの脱臭方法および脱臭装置が特許文献１に記載されている。この方法及び装置は、環境汚染を抑制しつつ、臭気性成分としてアンモニアやアミン系化合物などの窒素化合物を含む臭気性ガスを経済的に脱臭するものであり、ガスの処理には酸化触媒が用いられている。しかし、特許文献１に記載の脱臭方法及び脱臭装置では、処理すべきガスに硫黄成分が含まれていると、酸化触媒を硫酸が覆い、触媒毒となって触媒活性を低下させる。この場合、装置内の反応槽から触媒を取出して水洗し、再び反応槽に取付けなければならず、上述した例と同様に手間がかかり面倒である。

特開２００２−２８２６５４号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、硫酸等の触媒毒により酸化触媒が覆われた場合において、反応槽からの酸化触媒の脱着作業を必要とせずに触媒の水洗作業を行うことができるガス浄化装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、被処理ガスが流通する反応槽内にガスを浄化するための酸化触媒を備えたガス浄化装置において、前記反応槽内で前記酸化触媒を洗浄するための水洗手段が備わることを特徴とするガス浄化装置を提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記水洗手段は前記反応槽内への給水手段及び排水手段からなり、該反応槽内に水を充填して、前記酸化触媒を前記反応槽内の水に浸漬して洗浄することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記水洗手段は前記酸化触媒の上側に設けた水洗シャワーノズルからなり、前記酸化触媒に上から水を散布して洗浄することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、前記酸化触媒の洗浄時に被処理ガスの流路を切換えて別の流路で被処理ガスを浄化するための第２の酸化触媒を設けたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、有害ガス中の硫黄成分が硫酸からなる触媒毒となって触媒活性が低下した場合に、ガス浄化装置の反応槽内で酸化触媒を洗浄できるため、反応槽内に酸化触媒を取付けたまま洗浄でき、操作が簡便となり、作業効率が高まる。

請求項２の発明によれば、反応槽内に水を充填し、この水に酸化触媒を浸漬して水洗浄できるので、確実に硫酸からなる触媒毒を除去でき、酸化触媒を再生使用できる。

請求項３の発明によれば、酸化触媒の上側から水洗シャワーにより酸化触媒の表面を覆う硫酸からなる触媒毒を確実に洗い流すことができるため、触媒の活性を回復させ、酸化触媒の再生使用が可能となる。

請求項４の発明によれば、酸化触媒を洗浄中に、第２の酸化触媒を用いて有害ガスを浄化できるため、酸化触媒の水洗浄をしながら有害ガスの浄化作業を行うことができ、装置の稼働率が高まる。

図１は本発明が適用される家畜排泄物を利用した堆肥生成システム全体の作業工程を示すフローチャートである。
ステップＳ１
豚糞や鶏糞が畜産農家等から搬送される。
ステップＳ２
搬送された豚糞や鶏糞は、密閉された１次発酵槽に収容され、急速発酵される。
ステップＳ３
１次発酵槽での発酵において発生する臭気ガスは触媒反応によるガス浄化装置に流入し、反応槽内で脱臭されて外部に排気される。この１次発酵槽で発生するガス成分はほとんどがアンモニアであるが、微量の硫化水素、硫化メチル及び二硫化メチルを含む。このような硫化物が酸化触媒で酸化されることによって触媒表面に触媒毒である硫酸が発生する。本発明はこの触媒毒である硫酸を洗浄して除去する。
ステップＳ４
発酵された豚糞や鶏糞は、さらに２次発酵槽で発酵される。
ステップＳ５
このような工程を経て、豚糞や鶏糞を原料とした堆肥が生成される。

図２は本発明に係るガス浄化装置の概略図である。
図示したように、ガス浄化装置１は、熱交換器８と反応槽１４で形成される。反応槽１４は、ガス入口２及びガス出口４を有し、入口側流路３、出口側流路５及びこれらを連結する連通路１３で構成される。入口側流路３内には必要に応じて電気ヒーターやガスや燃料等を用いた加熱装置６が配設される。出口側流路５内には酸化触媒７が配設される。この酸化触媒７としては、白金からなる白金触媒が好ましい。

上述した１次発酵槽で発生した有害ガス（被処理ガス）は熱交換器８を通り、所定温度まで上昇する。この後、ガス入口２から入口側流路３内に流入する。流入した有害ガスは、入口側流路３内の加熱装置６によりさらに酸化触媒７による酸化可能な温度まで上昇される。有害ガスはこのまま連通路１３を通って出口側流路５内に流入し、酸化触媒７を通り酸化され、有害ガスは浄化無害化される。浄化されたガスはガス出口４から熱交換器８内を通り外部に放出される。酸化触媒７で浄化され高温となった浄化ガスは、熱交換器８内で浄化前の有害ガスの温度上昇のために熱回収される。このようなプロセスを経て、有害ガスは浄化される。なお、例えば有害ガスの濃度が高い場合等、酸化触媒７との反応熱のみを用いて、熱交換器８による有害ガスの温度を酸化触媒による酸化反応温度まで高められる場合には、加熱装置６による加熱は不要である。

例えば熱交換効率５０％の熱交換器８を用いてアンモニアを脱臭する場合、１次発酵槽から熱交換器８に流入する際の温度は約８０℃であり、熱交換器８により約２８０℃まで温度が上昇する。この後、酸化触媒での反応熱によりさらに温度が約４００℃まで上昇し、熱交換器８により熱回収されて約２００℃で排出される。

処理すべき有害ガス中に硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ）、二硫化メチル（（ＣＨ_３）_２Ｓ_２）等の硫黄成分が含まれている場合には、酸化触媒７による酸化反応で硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）が発生し、これが酸化触媒７を覆い、触媒毒となって触媒活性を低下させる。このため、酸化触媒７の水洗浄が必要となる。この酸化触媒７の水洗浄は給水弁９を開いて反応槽１４内に洗浄水を供給し、入口側流路３及び出口側流路５内に溜めて（図の点線まで）、酸化触媒７を浸漬することにより行う。このように酸化触媒７を洗浄水で浸漬することにより、酸化触媒７を覆う硫酸を希釈化して除去できる。なお、洗浄水は水を使用する。洗浄が完了した後、排水弁１０を開いて洗浄水を排水する。これにより、触媒毒により活性が低下した酸化触媒７を再生利用できる。また、ガス浄化装置１の出口側流路５内で酸化触媒７を洗浄できるため、出口側流路５に酸化触媒７を取付けたまま洗浄でき、操作が簡便となり、作業効率が高まる。

図３は本発明に係る別のガス浄化装置の概略図である。
図示したように、出口側流路５内の酸化触媒７の上側に水洗シャワーヘッド１１が備わる。この水洗シャワーヘッド１１のノズル１２から酸化触媒7に対して水を散布して洗浄ことにより、酸化触媒７を覆う硫酸を洗い流すことができる。このような構造においても、出口側流路５内に酸化触媒７を取付けたまま洗浄を行うことができるので、洗浄作業を簡単かつ迅速に行うことができる。また、入口側流路３と出口側流路５との連通路１３を出口側流路５の底面より上側に設けることにより、水洗シャワー１１からの洗浄水が入口側流路３内に入り込むことを防止できる。その他の構造、作用、効果は図２の例と同様である。

図４は本発明に係るさらに別のガス浄化装置の概略図である。
図示したように、入口側流路３と第１の出口側流路５ａ及び第２の出口側流路５ｂがそれぞれ連通路１３ａ，１３ｂにより連結される。入口側流路3からのガスは、切換え装置１５により連通路１３ａ、１３ｂのいずれか一方又は両方に流通可能である。通常の使用時には、切換え装置１５により一方の流路５ａ又は５ｂを選択して一方の酸化触媒７ａ又は７ｂを用いてガスの浄化処理を行う。この酸化触媒の活性が低下したら、流路を切換えて他方の流路にガスを流して他方の酸化触媒を使用しながら、それまで使用していた酸化触媒を洗浄する。例えば第１の出口側流路５ａの酸化触媒７ａの洗浄をする場合、切換え装置１５により連通路１３ａの流路を塞ぐ。このとき、処理される有害ガスは入口側流路３から連通路１３ｂを通り、第２の出口側流路５ｂで浄化される。したがって、一方の酸化触媒７ａの洗浄中に、第２の出口側流路５ｂで有害ガスの浄化を行うことができるため、酸化触媒の水洗浄をしながら有害ガスの浄化作業を行うことができ、作業効率及び装置の稼働率が高まる。また、第２の出口側流路５ｂ内の酸化触媒７ｂの洗浄を行うときは、この逆を行う。その他の構成、作用、効果は図３の例と同様である。

図５は本発明に係るさらに別のガス浄化装置の概略図である。
図示したように、ガス浄化装置１の構造を、図４で示した第１の出口側流路５ａ及び第２の出口側流路５ｂを備え、ガスの流路を切換え装置１５により選択可能とした構成において、酸化触媒７ａ，７ｂの洗浄手段を、図２で示したような各流路５ａ，５ｂ内での浸漬により行うものとしてもよい。すなわち、一方の酸化触媒７ａ（７ｂ）を洗浄する際、給水弁９ａ（９ｂ）を開いて洗浄水を流路５ａ（５ｂ）内に供給し、図の点線まで溜めて酸化触媒７ａ（７ｂ）を浸漬して洗浄する。洗浄が完了したら、排水弁１０ａ（１０ｂ）を開いて洗浄水を排水する。このような構造としても、上述した図４と同様に作業効率及び装置の稼働率を高めることができる。その他の構成、作用、効果は図２及び図４と同様である。

本発明は、硫黄成分を含む有害ガスの浄化に使用でき、工場からの排ガスや揮発性有機ガス（ＶＯＣ）にも適用できる。

家畜排泄物を利用した堆肥生成のコンポストの作業工程を示すフローチャート。 本発明に係るガス浄化装置の概略図。 本発明に係る別のガス浄化装置の概略図。 本発明に係るさらに別のガス浄化装置の概略図。 本発明に係るさらに別のガス浄化装置の概略図。

符号の説明

１：ガス浄化装置、２：ガス入口、３：入口側流路、４：ガス出口、５：出口側流路、５ａ：第１の出口側流路、５ｂ：第２の出口側流路、６：加熱装置、７：酸化触媒、８：熱交換器、９：吸水弁、１０：排水弁、１１：水洗シャワーヘッド、１２：ノズル、１３：連通路、１４：反応槽。

Claims (4)

1. 被処理ガスが流通する反応槽内にガスを浄化するための酸化触媒を備えたガス浄化装置において、
   前記反応槽内で前記酸化触媒を洗浄するための水洗手段が備わることを特徴とするガス浄化装置。
2. 前記水洗手段は前記反応槽内への給水手段及び排水手段からなり、該反応槽内に水を充填して、前記酸化触媒を前記反応槽内の水に浸漬して洗浄することを特徴とする請求項１に記載のガス浄化装置。
3. 前記水洗手段は前記酸化触媒の上側に設けた水洗シャワーノズルからなり、前記酸化触媒に上から水を散布して洗浄することを特徴とする請求項１に記載のガス浄化装置。
4. 前記酸化触媒の洗浄時に被処理ガスの流路を切換えて別の流路で被処理ガスを浄化するための第２の酸化触媒を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス浄化装置。
   

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