JP6201231B2

JP6201231B2 - 脱硝方法及び脱硝装置

Info

Publication number: JP6201231B2
Application number: JP2013123703A
Authority: JP
Inventors: 浅野　秀昭; 秀昭浅野; 安田　昌弘; 昌弘安田
Original assignee: Osaka Prefecture University
Current assignee: Osaka Prefecture University
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: JP2014240056A

Description

本発明は、脱硝方法及び脱硝装置に関する。

窒素酸化物を含むガスから窒素酸化物を除去する方法として、吸着剤に窒素酸化物を吸着させた後、加熱により脱着処理を行い、脱着ガス中の窒素酸化物を気液接触フィルタで除去する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１３８０７号公報

しかしながら、上記方法では加熱により脱着を行うので、３５０℃程度の高温の熱源が必要になる。そのため、脱着に多大なエネルギーを要する。

そこで、本発明は、省エネルギー性の高い脱硝方法及び脱硝装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る脱硝方法は、窒素酸化物を含む被処理ガスから吸着剤を用いて前記窒素酸化物を吸着する吸着工程と、前記吸着剤に吸着した前記窒素酸化物を加圧又は減圧により脱着する脱着工程と、前記脱着工程により脱着した脱着ガスを、気液接触装置を用いて溶媒に接触させることによって、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を前記溶媒に溶解させる溶解工程とを含む。

この脱硝方法では、加圧又は減圧により脱着を行うので、加熱のみによる脱着に比べて脱着に要するエネルギーが少ない。そのため、省エネルギー性の高い脱硝方法を実現できる。

前記脱着工程では、加圧用ガスを用いて前記窒素酸化物を脱着してもよい。

上記脱硝方法は、前記脱着工程の後に、前記脱着ガスを冷却することにより、前記脱着ガス中の前記加圧用ガスを回収する加圧用ガス回収工程を更に含み、回収した前記加圧用ガスを前記脱着工程において再利用してもよい。

この場合、加圧用ガスが系外に排出されない。

前記加圧用ガスが二酸化炭素を含み、前記加圧用ガス回収工程では、−８０℃以下で前記脱着ガスを冷却して二酸化炭素を固化してもよい。

上記脱硝方法は、前記脱着工程の後に、前記脱着ガスを冷却することにより、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を回収する窒素酸化物回収工程を更に含んでもよい。

この場合、窒素酸化物の回収率を更に向上させることができる。

上記脱硝方法は、前記吸着工程の前に、前記被処理ガスを酸化剤により酸化処理する被処理ガス酸化処理工程を更に含んでもよい。

この場合、被処理ガス中の窒素酸化物の酸化度が高くなるので、吸着工程において窒素酸化物の除去率を向上させることができる。

上記脱硝方法は、前記溶解工程の前に、前記脱着ガスを酸化剤により酸化処理する脱着ガス酸化処理工程を更に含んでもよい。

この場合、脱着ガス中の窒素酸化物の酸化度が高くなるので、溶解工程において窒素酸化物の除去率を向上させることができる。

本発明の一側面に係る脱硝装置は、窒素酸化物を含む被処理ガスから前記窒素酸化物を吸着する吸着剤を含む吸着装置と、前記吸着剤に吸着した前記窒素酸化物を加圧又は減圧により脱着する脱着装置と、前記脱着装置により脱着した脱着ガスを溶媒に接触させることによって、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を前記溶媒に溶解させる気液接触装置と、を備える。

この脱硝装置では、加圧又は減圧により脱着を行うので、加熱のみによる脱着に比べて脱着に要するエネルギーが少ない。そのため、省エネルギー性の高い脱硝装置を実現できる。

前記被処理ガス及び前記脱着ガスの少なくとも１つを酸化剤により酸化処理してもよい。

本発明によれば、省エネルギー性の高い脱硝方法及び脱硝装置が提供され得る。

第１実施形態に係る脱硝装置の吸着系を模式的に示す図である。第１実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。第１実施形態に係る脱硝方法を示すフローチャートである。吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度と時間との関係の一例を示すグラフである。吸着剤の吸着容量の一例を示すグラフである。加圧用ガスの圧力と脱着率との関係の一例を示すグラフである。回収される硝酸濃度の一例を示すグラフである。第２実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。第３実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る脱硝装置の吸着系を模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。本実施形態に係る脱硝装置は、図１に示される吸着系１０と、図２に示される脱着吸収系２０とを備える。

図１に示される吸着系１０は、吸着剤１２Ａを含む吸着装置１２を備える。吸着剤１２Ａは吸着塔１１内に設置され得る。複数層（例えば２層）の吸着剤１２Ａが吸着塔１１内に設置されてもよい。吸着装置１２には、被処理ガスＧ１を供給するためのダクトＤ１が接続される。

被処理ガスＧ１は、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ等）及び水蒸気を含む。被処理ガスＧ１は、ダクトＤ１を通って吸着装置１２に到達する。吸着装置１２では、吸着剤１２Ａが、被処理ガスＧ１から窒素酸化物及び水蒸気を吸着する。吸着剤１２Ａは、疎水性を有してもよい。吸着剤１２Ａは、例えば疎水性処理が施されたゼオライトを含む。吸着装置１２を通過した被処理ガスＧ１は、清浄ガスＧ２として系外に排出される。

被処理ガスＧ１は、例えば焼却設備、内燃機関、発電設備、ボイラー等からの排ガスである。被処理ガスＧ１は、硝酸製造又は金属溶解等の化学プロセスからのオフガスであってもよい。被処理ガスＧ１は、酸性ガス成分として、窒素酸化物だけでなく、例えば硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）等を更に含んでもよい。窒素酸化物としては、一酸化窒素、二酸化窒素、亜酸化窒素、四酸化二窒素又はそれらのホモ若しくはヘテロ会合体等が挙げられる。硫黄酸化物としては、例えば二酸化硫黄、三酸化硫黄等が挙げられる。酸性ガス成分は、吸着剤１２Ａに吸着される。これらの酸性ガス成分は、非常に高い生体毒性を有する。

吸着系１０は、被処理ガスＧ１をオゾン等の酸化剤により酸化処理する被処理ガス酸化処理装置１４を備えてもよい。被処理ガス酸化処理装置１４は、吸着装置１２の上流においてダクトＤ１に設置される。被処理ガス酸化処理装置１４は、オゾナイザ１４Ａと、オゾン混合器１４Ｂとを備える。オゾン混合器１４ＢはダクトＤ１に取り付けられる。オゾン混合器１４Ｂには、配管Ｐ１を通して、オゾナイザ１４Ａからのオゾン含有ガスが供給される。

被処理ガスＧ１は、ダクトＤ１を通ってオゾン混合器１４Ｂに到達する。オゾン混合器１４Ｂでは、オゾン含有ガスが被処理ガスＧ１に混合されることにより、被処理ガスＧ１中の窒素酸化物が酸化される。例えば、ＮＯがＮＯ_２に酸化される。被処理ガスＧ１が他の酸性ガス成分を含む場合、他の酸性ガス成分も酸化される。オゾン混合器１４Ｂを通過した被処理ガスＧ１は、吸着装置１２に到達する。

吸着系１０は、被処理ガス酸化処理装置１４の上流に位置する熱交換器１６を備えてもよい。熱交換器１６は、被処理ガス酸化処理装置１４の上流においてダクトＤ１に設置される。

被処理ガスＧ１は、ダクトＤ１を通って熱交換器１６に到達する。熱交換器１６では、被処理ガスＧ１が、吸着に適した温度まで冷却される。熱交換器１６を通過した被処理ガスＧ１は、ダクトＤ１を通って被処理ガス酸化処理装置１４に到達する。

図２に示される脱着吸収系２０は、脱着装置３０と、気液接触装置４０とを備える。脱着装置３０及び気液接触装置４０は、ダクトＤ２によって接続される。脱着装置３０により脱着した脱着ガスＧ４は、ダクトＤ２を通って気液接触装置４０に到達する。気液接触装置４０を通過した脱着ガスＧ４は、清浄ガスＧ５として系外に排出される。

脱着装置３０は、吸着剤１２Ａに吸着した窒素酸化物及び水蒸気を加圧により脱着する。吸着剤１２Ａが他の酸性ガス成分を吸着した場合、他の酸性ガス成分も脱着される。脱着装置３０には、吸着装置１２において飽和状態又はその近傍まで窒素酸化物を吸着した吸着剤１２Ａが導入される。吸着剤１２Ａは脱着塔３１内に設置され得る。吸着塔１１を脱着塔３１として用いてもよい。脱着装置３０は、加圧用ガスＧ３を加圧するコンプレッサ３２を備える。加圧用ガスＧ３は例えば二酸化炭素を含む。加圧用ガスＧ３としては、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガス、酸素ガス、水素ガス等の純ガス又は、これらのガスを空気又は窒素等の希釈ガスで希釈した混合ガス、水蒸気等を含むガス、圧縮空気等が挙げられる。加圧用ガスＧ３は、配管Ｐ２を通って脱着塔３１に到達する。脱着装置３０では、加圧用ガスＧ３により吸着剤１２Ａ中の窒素酸化物及び水蒸気が置換されることによって、脱着が行われる。

気液接触装置４０は、脱着装置３０により脱着した脱着ガスＧ４を溶媒に接触させることによって、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物を溶媒に溶解させる。その結果、脱着ガスＧ４から窒素酸化物が除去される。脱着ガスＧ４が他の酸性ガス成分を含む場合、他の酸性ガス成分も溶媒に溶解することによって除去される。溶媒としては例えば水、オゾンガス又は酸素ガスを溶解した水、過酸化水素水、重クロム酸水溶液、クロム酸水溶液、過マンガン酸カリウム水溶液等の酸化剤を溶解させた水、ピリジン、エタノールアミン、メチルアミン等の塩基を溶解させた水、エタノールアミン、ピリジン等の塩基性有機溶媒、ジメチルホルミアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ヘキサメチルホスホルアミド等の有機溶媒が挙げられる。気液接触装置４０は、吸収塔４１を備える。吸収塔４１内には吸収フィルタ４２が配置される。吸収フィルタ４２は、湿式フィルタであってもよく、例えばガラス繊維を含むフィルタである。吸収塔４１の塔頂には、溶媒を吸収フィルタ４２に噴霧するスプレーノズル４４が配置される。スプレーノズル４４は、配管によって吸収塔４１の塔底に接続される。配管に取り付けられたポンプ４６によって、溶媒がスプレーノズル４４に供給される。

吸収塔４１の塔底には、配管Ｐ５により、溶媒に溶解した窒素酸化物を収容する容器４８が接続される。これにより、窒素酸化物は硝酸として容器４８に回収される。配管Ｐ５にはバルブＶ４が取り付けられている。容器４８に回収された硝酸が所定量以上となった場合には、バルブＶ４を閉じて、容器４８は再利用のために保管される。

脱着吸収系２０は、脱着ガスＧ４を冷却することにより、脱着ガスＧ４中の加圧用ガスＧ３を回収する加圧用ガス回収器５０を備えてもよい。加圧用ガス回収器５０は、脱着装置３０と気液接触装置４０との間に配置され得る。加圧用ガス回収器５０は、脱着ガスＧ４を冷却する冷却器５２と、回収した加圧用ガスＧ３を収容する容器５４とを備える。冷却器５２はダクトＤ２に取り付けられる。容器５４は、配管Ｐ３によりダクトＤ２に接続されている。配管Ｐ３にはバルブＶ２が取り付けられている。容器５４は、配管Ｐ２によりコンプレッサ３２に接続されている。コンプレッサ３２と容器５４との間において、配管Ｐ２にはバルブＶ１が取り付けられている。容器５４に回収された加圧用ガスＧ３が所定量以上となった場合には、バルブＶ１，Ｖ２を閉じて、容器５４は再利用のために保管される。加圧用ガスＧ３は、冷却器５２において冷却されることによって凝縮又は凝固し、配管Ｐ３を通って容器５４に回収される。

脱着吸収系２０は、脱着ガスＧ４を冷却することにより、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物を回収する窒素酸化物回収器６０を備えてもよい。窒素酸化物回収器６０は、脱着装置３０と加圧用ガス回収器５０との間に配置され得る。窒素酸化物回収器６０は、脱着ガスＧ４を冷却する冷却器６２と、回収した窒素酸化物を硝酸として収容する容器６４とを備える。冷却器６２はダクトＤ２に取り付けられる。容器６４は、配管Ｐ４によりダクトＤ２に接続されている。配管Ｐ４にはバルブＶ３が取り付けられている。容器６４に回収された硝酸が所定量以上となった場合には、バルブＶ３を閉じて、容器６４は再利用のために保管される。脱着ガスＧ４は、冷却器６２において冷却されることによって窒素酸化物が凝縮水に吸収されて硝酸となって、配管Ｐ４を通って容器６４に回収される。

脱着吸収系２０は、脱着ガスＧ４をオゾン等の酸化剤により酸化処理する脱着ガス酸化処理装置７０を備えてもよい。脱着ガス酸化処理装置７０は、気液接触装置４０の上流においてダクトＤ２に設置される。脱着ガス酸化処理装置７０は、気液接触装置４０と加圧用ガス回収器５０との間に配置され得る。脱着ガス酸化処理装置７０は、オゾナイザ７０Ａと、オゾン混合器７０Ｂとを備える。オゾン混合器７０ＢはダクトＤ２に取り付けられる。オゾン混合器７０Ｂには、配管Ｐ６を通して、オゾナイザ７０Ａからのオゾン含有ガスが供給される。

脱着ガスＧ４は、ダクトＤ２を通ってオゾン混合器７０Ｂに到達する。オゾン混合器７０Ｂでは、オゾン含有ガスが脱着ガスＧ４に混合されることにより、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物が酸化される。例えば、ＮＯがＮＯ_２に酸化される。脱着ガスＧ４が他の酸性ガス成分を含む場合、他の酸性ガス成分も酸化される。オゾン混合器７０Ｂを通過した脱着ガスＧ４は、気液接触装置４０に到達する。

以上説明したように、本実施形態の脱硝装置は、吸着装置１２、脱着装置３０及び気液接触装置４０を備える。本実施形態の脱硝装置では、加圧により脱着を行うので、加熱のみによる脱着に比べて脱着に要するエネルギーが少ない。そのため、省エネルギー性の高い脱硝装置を実現できる。また、加熱のみによる脱着を行う場合、高温の脱着ガスにより脱硝装置が腐食しないように材料を選択する必要がある。一方、本実施形態の脱硝装置では、脱着ガスＧ４が高温にならないので、脱硝装置の設計自由度が高まる。さらに、被処理ガス酸化処理装置１４及び／又は脱着ガス酸化処理装置７０を用いると、冷却では回収され難い一酸化窒素（ＮＯ）等を回収することができる。その結果、窒素酸化物の回収率を向上させることができる。例えばゼロエミッションを実現することができる。

図３は、第１実施形態に係る脱硝方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る脱硝方法は、例えば以下のように、図１及び図２の脱硝装置によって実施される。

（被処理ガス酸化処理工程）
まず、必要に応じて、オゾン、高濃度酸素、塩素化物、硫化物等の酸化剤を含む溶液を用いて、図１の被処理ガス酸化処理装置１４において、被処理ガスＧ１を酸化処理する（工程Ｓ１）。最も簡便な方法として被処理ガスＧ１をオゾンにより酸化処理する。

（吸着工程）
次に、図１の吸着装置１２において、被処理ガスＧ１から吸着剤１２Ａを用いて窒素酸化物及び水蒸気を吸着する（工程Ｓ２）。

（脱着工程）
次に、図２の脱着装置３０において、吸着剤１２Ａに吸着した窒素酸化物及び水蒸気を加圧により脱着する（工程Ｓ３）。脱着工程Ｓ３では、例えば加圧用ガスＧ３が用いられる。加圧用ガスＧ３の圧力は、例えば０．２ＭＰａ以上であり、例えば１０ＭＰａ以下である。

（窒素酸化物回収工程）
次に、必要に応じて、図２の窒素酸化物回収器６０において、第１温度Ｔ１で脱着ガスＧ４を冷却することにより、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物を回収する（工程Ｓ４）。第１温度Ｔ１は例えば数℃〜１０℃前後である。これにより、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物が硝酸として容器６４に回収される。脱着ガスＧ４中の硫黄酸化物は、硫酸として容器６４に回収される。脱着ガスＧ４中の塩化水素は、塩酸として容器６４に回収される。

（加圧用ガス回収工程）
次に、必要に応じて、図２の加圧用ガス回収器５０において、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）で脱着ガスＧ４を冷却することにより、脱着ガスＧ４中の加圧用ガスＧ３を回収する（工程Ｓ５）。第２温度Ｔ２は例えば−８０℃以下である。回収した加圧用ガスＧ３は、脱着工程Ｓ３において再利用される。脱着ガスＧ４中の加圧用ガスＧ３が二酸化炭素（凝固点が−７９℃）を含む場合、脱着ガスＧ４を−８０℃以下で冷却して二酸化炭素を固化すると、加圧用ガスＧ３はドライアイスとして容器５４に回収される。

（脱着ガス酸化処理工程）
次に、必要に応じて、オゾン、高濃度酸素、塩素化物、硫化物等の酸化剤を含む溶液を用いて、図２の脱着ガス酸化処理装置７０において、脱着ガスＧ４を酸化処理する（工程Ｓ６）。最も簡便な方法として脱着ガスＧ４をオゾンにより酸化処理する。

（溶解工程）
次に、脱着ガスＧ４を、図２の気液接触装置４０を用いて溶媒に接触させることによって、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物を溶媒に溶解させる（工程Ｓ７）。これにより、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物が硝酸として容器４８に回収される。

以上説明したように、本実施形態の脱硝方法は、吸着工程Ｓ２、脱着工程Ｓ３及び溶解工程Ｓ７を含む。本実施形態の脱硝方法では、加圧により脱着を行うので、加熱のみによる脱着に比べて脱着に要するエネルギーが少ない。そのため、省エネルギー性の高い脱硝方法を実現できる。また、加熱のみによる脱着を行う場合、高温の脱着ガスにより脱硝装置が腐食しないように材料を選択する必要がある。一方、本実施形態の脱硝方法では、脱着ガスＧ４が高温にならないので、脱硝装置の設計自由度が高まる。さらに、披処理ガス酸化処理装置１４及び／又は脱着ガス酸化処理装置７０を用いると、冷却では回収され難い一酸化窒素（ＮＯ）等を回収することができる。その結果、窒素酸化物の回収率を向上させることができる。例えばゼロエミッションを実現することができる。

加圧用ガス回収工程Ｓ５を実施し、回収した加圧用ガスＧ３を脱着工程Ｓ３において再利用する場合、加圧用ガスＧ３が系外に排出されない。窒素酸化物回収工程Ｓ４を実施する場合、窒素酸化物の回収率を更に向上させることができる。被処理ガス酸化処理工程Ｓ１を実施する場合、被処理ガスＧ１中の窒素酸化物の酸化度が高くなるので、吸着工程Ｓ２において窒素酸化物の回収率を向上させることができる。脱着ガス酸化処理工程Ｓ６を実施する場合、脱着ガスＧ４中の窒素酸化物の酸化度が高くなるので、溶解工程Ｓ７において窒素酸化物の回収率を向上させることができる。

図４は、吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度と時間との関係の一例を示すグラフである。縦軸は、図１の吸着塔１１の出口でのＮＯ_ｘ濃度の一例を示す。この実験例では、８８ｇのゼオライトが充填された吸着塔に、２００ｐｐｍのＮＯ_ｘを含む被処理ガス（ＮＯ_x中のＮＯ比率が９８ｖｏｌ％）を５Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。吸着塔内の被処理ガスの平均滞留時間が１秒となるように設定して、吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度を経時的に測定した。オゾンを添加する場合は、オゾン混合器において、ＮＯ_ｘ濃度と等モルのオゾンを被処理ガスに混合した後、被処理ガスを吸着塔に供給した。

オゾンを添加しなかった場合、３〜５時間後に停滞部があるものの、おおむね８〜１０時間で破過を迎えることが分かった。一方、オゾンを添加した場合、ＮＯ_ｘ吸着量が増し、吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度は、４０〜５０ｐｐｍ付近で変動して、９６時間以上変化しなかった。最終的なＮＯ_２の吸着量は、吸着剤１ｇ当たり０．１３ｇであった。

また、吸着剤を３連直列につないで、吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度を測定した。その結果、オゾンを添加した場合、ＮＯ_ｘ濃度は、１５〜２０ｐｐｍ付近で変動し、９６時間以上変化しなかった。さらに、吸着剤を６連直列につないで、吸着塔出口でのＮＯ_ｘ濃度を測定した。その結果、オゾンを添加した場合、ＮＯ_ｘ濃度はほぼ０ｐｐｍ付近で変動し、９６時間以上ＮＯ_ｘが検出されなかった。

また、３０ｖｏｌ％の水蒸気、１２ｖｏｌ％の二酸化炭素ガス、８〜１０ｖｏｌ％の酸素ガス、２０〜２００ｐｐｍの二酸化硫黄、２０〜２００ｐｐｍの塩化水素を含むＳ市焼却場から排出される排ガスを、８８ｇのゼオライトが充填された吸着塔に、５Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。吸着塔内の被処理ガスの平均滞留時間が１秒となるように設定して、吸着塔出口のＮＯ_ｘ濃度を経時的に測定した。その結果、水蒸気及び二酸化炭素がＮＯ_ｘの吸着量に及ぼす影響はほとんどなく、二酸化硫黄と塩化水素もほぼ完全にゼオライトに吸着されていることが明らかとなった。

図５は、吸着剤の吸着容量の一例を示すグラフである。縦軸は、単位質量当たりの吸着剤に吸着されるＮＯ_ｘの質量の比率を示す。横軸の「１層」は、図１に示される１層目（上流）の吸着剤１２Ａを示す。横軸の「２層」は、図１に示される２層目（下流）の吸着剤１２Ａを示す。１層目の吸着剤１２Ａの質量比は、１５％以上であり、飽和吸着量を示す。２層目の吸着剤１２Ａの質量比は３％程度である。１層目の吸着剤１２Ａの吸着量が飽和に達すると、１層目の吸着剤１２Ａは脱着装置３０に導入される。

図６は、加圧用ガスの圧力と脱着率との関係の一例を示すグラフである。この実験例から、加圧用ガスの圧力を０．２ＭＰａ以上に加圧すると、脱着率が高くなることが分かる。また、圧力を高くするに連れて脱着率も高くなることが分かる。

図７は、回収される硝酸濃度の一例を示すグラフである。縦軸は、図２の容器４８に回収される硝酸の濃度を示す。横軸は、吸着剤１２Ａを変えて脱硝実験を行った回数を示す。脱硝実験では、気液接触装置４０を用いて６００００ｐｐｍのＮＯ_ｘを含む脱着ガスを５時間処理した。その結果、約４０ｗｔ％の硝酸が得られた。図７に示されるように、３回の脱硝実験において、硝酸濃度に殆ど変化は見られなかった。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。本実施形態の脱硝装置は、図１に示される吸着系１０と、図８に示される脱着吸収系１２０とを備える。

脱着吸収系１２０は、窒素酸化物回収器６０及び脱着ガス酸化処理装置７０を備えず、加圧用ガス回収器５０が気液接触装置４０の下流に配置されていること以外は脱着吸収系２０と同じ構成を備える。

脱着吸収系１２０では、脱着装置３０により脱着した脱着ガスＧ４が、ダクトＤ２を通って気液接触装置４０に到達する。気液接触装置４０を通過した脱着ガスＧ４は、ダクトＤ２を通って加圧用ガス回収器５０に到達する。加圧用ガス回収器５０を通過した脱着ガスＧ４は、清浄ガスＧ５として系外に排出される。脱着吸収系１２０を備える脱硝装置により、第１実施形態と同様に、脱硝を行うことができる。本実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

脱着吸収系１２０は加圧用ガス回収器５０を備えなくてもよい。この場合、加圧用ガスＧ３は、加圧用ガス供給源からコンプレッサ３２に供給される。気液接触装置４０を通過した脱着ガスＧ４は、清浄ガスＧ５として系外に排出される。

脱着吸収系１２０は、窒素酸化物回収器６０及び脱着ガス酸化処理装置７０のうち少なくとも一方を備えてもよい。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る脱硝装置の脱着吸収系を模式的に示す図である。本実施形態の脱硝装置は、図１に示される吸着系１０と、図９に示される脱着吸収系２２０とを備える。

脱着吸収系２２０は、加圧用ガス回収器５０を備えず、脱着装置３０に代えて脱着装置１３０を備えること以外は脱着吸収系１２０と同じ構成を備える。脱着装置１３０は、吸着剤１２Ａに吸着した窒素酸化物を減圧により脱着する減圧ポンプ１３２を備える。減圧ポンプ１３２は、脱着塔３１と気液接触装置４０とを接続するダクトＤ２に設置される。

脱着吸収系２２０では、脱着装置１３０により脱着した脱着ガスＧ４が、ダクトＤ２を通って気液接触装置４０に到達する。気液接触装置４０を通過した脱着ガスＧ４は、清浄ガスＧ５として系外に排出される。脱着吸収系２２０を備える脱硝装置により、第１実施形態と同様に、脱硝を行うことができる。本実施形態では、減圧により脱着を行うので、加熱のみによる脱着に比べて脱着に要するエネルギーが少ない。そのため、省エネルギー性の高い脱硝装置及び脱硝方法を実現できる。

脱着吸収系２２０は、窒素酸化物回収器６０及び脱着ガス酸化処理装置７０のうち少なくとも一方を備えてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、被処理ガスＧ１は、水蒸気を含まなくてもよいし、他の成分を更に含んでもよい。

脱着吸収系２０，１２０，２２０は、複数段の気液接触装置４０を備えてもよい。この場合、窒素酸化物の回収率を更に向上させることができる。

脱着装置３０，１３０において、加圧又は減圧のみによる脱着を行ってもよいが、加圧又は減圧による脱着に加えて、加熱による脱着を行ってもよい。加熱は例えばヒータ等により実施され得る。加熱のみによる脱着を行う場合、３５０℃程度の高温の熱源が必要になる。一方、加圧又は減圧による脱着に加えて、加熱による脱着を行う場合、例えば２００〜２４０℃程度の低温の熱源により脱着を行うことができる。

１２…吸着装置、１２Ａ…吸着剤、３０…脱着装置、４０…気液接触装置、Ｇ１…被処理ガス、Ｇ３…加圧用ガス、Ｇ４…脱着ガス。

Claims

窒素酸化物を含む被処理ガスから吸着剤を用いて前記窒素酸化物を吸着する吸着工程と、
コンプレッサにより加圧された加圧用ガスを用いて、前記吸着剤に吸着した前記窒素酸化物を加圧により脱着する脱着工程と、
前記脱着工程により脱着した脱着ガスを、気液接触装置を用いて溶媒に接触させることによって、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を前記溶媒に溶解させる溶解工程と、
を含む、脱硝方法。
前記コンプレッサにより加圧された前記加圧用ガスの圧力は、０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である、請求項１に記載の脱硝方法。
前記脱着工程の後に、前記脱着ガスを冷却することにより、前記脱着ガス中の前記加圧用ガスを回収する加圧用ガス回収工程を更に含み、
回収した前記加圧用ガスを前記脱着工程において再利用する、請求項１又は２に記載の脱硝方法。
前記加圧用ガスが二酸化炭素を含み、
前記加圧用ガス回収工程では、−８０℃以下で前記脱着ガスを冷却して二酸化炭素を固化する、請求項３に記載の脱硝方法。
前記脱着工程の後に、前記脱着ガスを冷却することにより、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を回収する窒素酸化物回収工程を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱硝方法。
前記吸着工程の前に、前記被処理ガスを酸化剤により酸化処理する被処理ガス酸化処理工程を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の脱硝方法。
前記溶解工程の前に、前記脱着ガスを酸化剤により酸化処理する脱着ガス酸化処理工程を更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の脱硝方法。
窒素酸化物を含む被処理ガスから前記窒素酸化物を吸着する吸着剤を含む吸着装置と、
コンプレッサにより加圧された加圧用ガスを用いて、前記吸着剤に吸着した前記窒素酸化物を加圧により脱着する脱着装置と、
前記脱着装置により脱着した脱着ガスを溶媒に接触させることによって、前記脱着ガス中の前記窒素酸化物を前記溶媒に溶解させる気液接触装置とを備える、脱硝装置。
前記コンプレッサにより加圧された前記加圧用ガスの圧力は、０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である、請求項８に記載の脱硝装置。
前記被処理ガス及び前記脱着ガスの少なくとも１つを酸化剤により酸化処理する、請求項８又は９に記載の脱硝装置。