JPH03232518A

JPH03232518A - ＮＯｘガスの処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH03232518A
Application number: JP2029255A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Asano; 義彦浅野; Hoki Haba; 方紀羽場
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1991-10-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野本発明はＮＯｘガスの処理方法及びその装置に関し、特
にディーゼル機関およびガスタービン原動機の排気ガス
中のＮＯｘガスの処理方法及びその装置に関する。

Ｂ、発明の概要本発明はＮ０３ガスの処理方法及びその装置において、ＮＯｘガスと空気及び酸素から選ばれる一種との混合気
体をアジ化ナトリウム（以下、Ｎ　ａ　Ｎ　３という）
と反応させること、及びこの方法に直接使用する装置、又は、ＮＯ８ガスと空気及び酸素から選ばれる一種との混合気
体をプラズマで活性化し、この活性化ガスを凡１＼３と
反応させろこと、及びこの方法に直接使用する装置、により有害で危険なアンモニア（以下、ＮＨｌという）
を使用することなく　ＮＯｘを低減することを可能とす
る。

Ｃ従来の技術従来、＼０８ガス処理は排煙脱硝技術として実用化され
ている。排煙脱硝方法としては乾式法と湿式法に大別さ
れ、最も進んでいるのは乾式法の選択接触還元法である
。この方法の利点としては次の３点か挙げられる。

（１）ノステムが簡単である。

（２）高脱硝率が可能である。

（３）ＮＯｘが無害なＮ、とＨｔ　Ｏに分解され排出処
理等が不要である。

この選択接触還元法では還元剤としてアンモニア、炭化
水素、−酸化炭素が使用されている。この中でアンモニ
アは酸素が共存していても選択的にＮＯｌと反応するが
他の還元剤は酸素と反応する。このため特にディーゼル
およびガスタービン原動機の場合は酸素が共存していて
も選択的にＮＯｘと反応するアンモニアガスが用いられ
ている。

また、この反応に使用する触媒としてはＰｔなどの貴金
属系やＡ　１　ｔｏｓ、　Ｔ　ｊ　Ｏｘなどに担持させ
た各種金属酸化物などが挙げられる。ディーゼルおよび
ガスタービン原動機の燃焼で生成するＮ。

えの成分はほとんどがＮＯでありＮ　Ｏｔは５％程度で
ある。このｆこめＮＯをアンモニアガスと混合させて、
この混合気体を触媒上で接触還元さ仕てＮ。

と１１，０に分解している。次にこの反応式を示す。

Ｄ１発明が解決しようとする課題しかしなから、上記反応式で示した選択的接触還元法で
は次に示すような問題点があった。

（１）ＮＯｘを分解するために有害で危険なアンモニア
ガスを使用しなくてはならない。

（２）アンモニアガスによる還元触媒性能が劣化する。

特に還元触媒は排気されるガス成分によっても劣化する
ため、交換等を必要としてその操作が面倒である。

（３）使用温度の範囲が制限される。

即ち、高温（１０００°Ｃ程度）では触媒成分の焼結が
進行し、結晶の相転移により触媒性能が劣化する。まＩ
こ、３２０℃以下ではアンモニアガスと水分がＳｏｘを
含む排気ガスと反応して酸性硫安などの化合物を生じ、
脱硝性能の低下を生じる。

これらのことから、従来の還元法の使用温度の範囲は３
２０〜４５０℃であった。従って使用温度範囲か制限さ
れると共に常温での使用が困難であった。

（４）処理装置全体の小型化が困難である。

このことは、上記反応式からＮＯｘの還元反応は等モル
であるため、脱硝率に合せてＮＯｘｌにほぼ等しいアン
モニアガスを排気ガス中へ注入しなければならず、その
ためアンモニアガスボンベ、触媒等が大型となり装置全
体の小型化が困難なためである。

従って本発明はこのような問題点を解決するために創案
されたものであって、ＮＯｌと空気にび酸素から選ばれる一種との混合気体を
”ｔ　ａＮ　３と反応させる二と、及びこの方法に直接
使用する装置、又は、Ｎｏいと空気及び酸素から選ばれる一種との混合気体を
プラズマにより活性化し、この活性化ガスをＮ　ａ　Ｎ
　３と反応させること、及びこの方法に直接使用する装
置、により有害で危険なアンモニアガスを使用することなく
ＮＯｘを低減でき、かつ常温での使用を可能とすると共
に処理装置全体の小型化を可能とすることを目的とする
。

Ｅ１課題を解決するための手段及び作用本発明者らは上
記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、有害で危険なアンモニアガスに代えてＮａＮ、を用いること、及び酸素及びプラズマ処理から
選ばれる少なくとも一種を用いることにより著しくＮＯ
ｘを低減できることを見い出し本発明に係る方法及びそ
の装置を完成した。

（１）即ち、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法は酸性
条件下で水にＮａＮ３を溶解した水溶液にＮＯｘ及び空
気の混合気体を導入し、該混合気体と前記Ｎ　ａ　Ｎ　
３を反応させて、前記ＮＯ１ガスを還元除去すること、
をその解決手段としている。

（２）また、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法は上記
（１）に記載のＮＯｘガスの処理方法において、空気に代えて酸素を用いることを、その解決手段として
いる。

（３）更に、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法はＮＯ
ｌ及び空気の混合気体を噴霧し、この噴霧ガスをプラズ
マで活性化し、この活性化ガスを酸性条件下で水にＮａ
　Ｎ　３を溶解した水溶液に導入し、前記活性化ガスと
Ｎ　ａ　Ｎ　３を反応させて、前記ＮＯ８ガスを還元除
去することを、その解決手段としている。

（４）加えて、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法は上
記（３）に記載のＮＯｘガスの処理方法において、空気に代えて酸素を用いることを、その解決手段として
いる。

（５）また、本発明に係るＮＯｘガスの処理装置は上記
（１）又は（２）に記載したＮＯｘガスの処理方法に直
接使用する装置であって、酸性条件下で水にＮ２ＬＮ３
を溶解しに水溶液を投入する反応筒と、該反応筒にＮＯ
ｘと空気及び酸素から選ばれる一種との混合気体を導入
する導入管と、該混合気体と前記Ｎ　ａ　Ｎ　３を反応
させて、市Ｉ記ＮＯｘガスを還元除去するために前記反
応筒に設けた排気口とを含むことを、その解決手段とし
ている。

（６）更に、本発明に係るＮＯｘガスの処理装置は、上
記（３）又は（４）に記載したＮＯｘガスの処理方法に
直接使用する装置であって、（Ａ）上記（５）に記載し
たＮＯｘガスの処理装置と、（Ｂ）プラズマ発生装置を備え１ニプラズマ反応筒と、
このプラズマ反応筒内にＮＯｘと、空気及び酸素から選
ばれる一種とを噴霧する噴霧装置と、プラズマ反応によ
り活性化された噴霧ガスを上記（、〜）−」−記（５）
に記載したＮＯｘガスの処理装置に導入する導入管とを
含乙゛ことを、その解決手段としている。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

本発明に係る方法は特に理論にこだわるつもりはないが
、ＮａＮ３を水に溶解し、この水溶液とＮＯｘガスとの
反応でＮＯｘをＮ　ｔ　＋　Ｈｔ　Ｏに化学的に変える
ことをその原理とする。

即ち、この反応は次の３つの式から説明される。

Ｎｏ−ＮＯｘ−１−→２ＨＮＯｔ・（１）６　Ｎ　ａ　
Ｎ３”−６Ｈｃｌ−６Ｎ５Ｈｔ　６　Ｎａｃｌ−（２）
２１−（入０２−６　Ｎ３Ｈ→１ＯＮ、〒４Ｈ２０（３
）通常、ガスを液体に吸収させるのは非常に効率が悪い
。上記（１）式はＮ０９Ｎ○２を水に吸収させて■（Ｎ
０２にする反応であり、この反応が全反応速実を支配す
るいわゆる律速段階である。従−てこの段階の反応か効
率よく行うことができれず、上記（３）式の反応は容易
に連行する。このことか本発明が解決せんとする中心課
題と言える。

即ち本発明に係る方法では上記（＋）式の反応を酸素を
用いることで効率よく進行させることができる。また、
酸素を含む限り、空気を用いることもてき、いずれを用
いても本発明の目的は十分達成し得るが、上記（１）式
をより効率的に進行させるためには酸素濃度は高い方が
好ましい。

次に、上記（２）式の反応は予め別に行い、これにより
ＮａＮ３はＮ３Ｈに変換される。この際、完全に反応を
進行させるため酸性条件下にする必要かある。この条件
はｐＨなどに特にこだわる必要もなく、塩酸などを数滴
添加すれば足りる。

更に、」二記（３）式の反応は」二記（＋）式で得られ
た［Ｉ　Ｎ　Ｏ２を上記（２）で得られたＮ　、　Ｈに
より還元してＮ２と１１２０に分解する。こうして処理
されたＮ２を処理ガスとして排出する。

次に、この方法を好適に実施し得る本発明に係るＮ　Ｏ
，ガスの処理装置について説明する。

上記（１）〜（３）の反応はすへてこの装置内に設けら
れた反応筒内て進行する。この反応筒には導入管か連結
され、この導入管を通してまず塩酸なとを数滴添加した
Ｎ２ＬＮ３水溶液を反応筒内に投入し上記（２）の反応
式を進行させる。次に、この導入管を通してＮＯｘと空
気及び酸素から選ばれる一種との混合気体を導入し、導
入管に設けられた吹出し口から反応筒内に注入し、上記
（１）及び（３）の反応式を進行させる。この際、導入
管にら仕ん状のハネを設け、混合気体をハネに沿って上
昇させ、ＮａＮ３水溶液との接触時間を長くし、上記（
１）及び（３）の反応式を十分に進行させる。次に、こ
の反応により発生するＮ２ガスを反応筒に設けられた排
気口から排出する。

（以下、この装置をスクラバ一方式という。）更に、本
発明に係る方法では酸素に加えて高周波なとによるプラ
ズマを用いることで更に効率よく上記（１）式を進行さ
せることができる。また、この方法でも上記した方法と
同様に酸素以外に空気を用いてもよい。

即ち、この方法はＮＯｘと酸素及び空気が選ばれろ一種
との混合気体を水と共に霧状にして噴霧し、この噴霧液
を高周波などのいわゆる電気工ネルキーにより発生する
プラズマにより、混合気体を活性化さＵ−１これにより
上記（１）の反応をより一層効宋的に進行しうる。この
ことは、上記（＋）、′）反応は酸素のみてら進行する
か、プラズマと酸素か■１まうことて相乗的な効果を生
しＮＯｘをほぼ完全にｌ（Ｎ　０２に変換できることを
意味する。

次にこの方法を好適に実施し得る本発明に係るＮＯ３ガ
スの処理装置はＮｏいと空気及び酸素から選ばれる一種
との混合気体とを噴霧装置により、水と共に噴霧し、こ
の噴霧ガスをプラズマ発生装置を備え１こプラズマ反応
筒内でプラズマ反応により活性化させ、次いで、この活
性気体を上記スクラバ一方式の装置に導入し、上記（１
）及び（３）の反応を促進する。

Ｆ　実施例以下、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法及びその装置
の詳細な説明を図面と共に実施例に基づいて説明する。

実施例１　空気を用いたＮＯえガスの処理方法１１図に
おいて、ｌはスクラバ一方式の反応筒、２は混合気体（
ＮＯｘ、酸素等）を導入する導入管、３はらせん状に形
成されたハネ、４は混合気体の吹き出し口、５はＮ、の
排気口、６はＮＯＪ度分析計をそれぞれ示す。

■まず、水２００ｍＲにＮ　ａ　Ｎ　３を２９溶解し、
この水溶液に３０％Ｈｃｌを数滴添加した後、この水溶
液をスクラバ一方式中の反応筒ｌに注入した。

■次に、この水溶液中にＮＯｘを９２０　ｐ　ｐｍ含有
する排ガス３（／分と空気３ρ／分の混合気体を導入し
、ＮａＮａと反応させた。

■更にこの反応により発生する気体をＮＯＪ度分析計６
（島津製作所製：島津ポータプルＮ　Ｏ＝分析計Ｎ０Ａ
−３０５形）で測定した。

■その測定結果を表１に示す。表１に示すようにＮＯｘ
を９２０ｐｐｍ含何した排ガスを空気と共に吹き込むこ
とて４００ｐｐｍまてＮＯｘが希釈される。またＮＯｘ
を４００ｐｐｍ含仔しに混合気体をＮ　ａ　Ｎ　３水溶
液に導入することにより更に５０ｐｐｍまでＮＯｘを低
減できたことがわかる。なお、この値は大気汚染防止法
で定められている窒素酸化物排出基準値を大幅に下回る
ものである。

（以下余白）表１空気を用い几Ｎ　Ｏｘガスの処理方法 ■空気に代えて酸素を用いる以外は実施例１と同様な方
法及び装置によりＮＯ８ガスの処理を行った。

■その結果を表２に示す。表２に示すようにＮＯｌを９
２０ｐｐｍ含有した排ガスを酸素と共に吹き込むことて
４００ｐｐｍまでＮＯ３か希釈される。またＮＯｘを４
００ｐｐｍ含有した混合気体をＮａＮ３水溶液に導入す
ることにより更に２５ｐｐｍまでＮＯｘガスを低減てき
ｆ二。なお、この値（１実施例１で得Ｒ値に比し半分上
てＮ０３が低減されたことを示すものである。

表２　酸素を用い？＝ＮＯｘガスの処理方法の処理方法第２図において、７は混合気体導入管、８は水導入管、
９は噴霧ノイズ、１ｏは高周波電源、ｌｌは処理ガス導
入管をそれぞれ示す。

■ます、ＮＯｘを９２０ｐｐｍ含有する排ガス３Ｑ７・
７分と空気３Ｑ／′分との混合気体皮び水をそれぞれ管
７校び管８を通して噴霧、ノイズ９て霧状に噴霧した。

■次に、この噴霧液を高周波電源１ｏで周波数１３．５
６ＭＨｚでプラズマ放電して活性化させた。

■更に、この活性化気体を石英管からなる処理ガス導入
管１１を通してスクラバ一方式反応部１に導入し、実施
例Ｉと同様な方法でＮＯｘガスの処理を行った。

■その結果を表３に示す。表３に示すように空気より希
釈されｆコＮ　Ｏ，ガスを４００ｐｐｍ含有する混合気
体をプラズマ放電することにより更に１５ｐｐｍまでＮ
Ｏｘを低減できた。

なお、この値は実施ｆ！ＡＪ２で得た値に比し更に１Ｏ
ｐｐｍ低減できたことを示すしのである。

表３　空気とプラズマを用いたＮ　Ｏｘガスの処理方法の処理方法 ■空気に代えて酸素を用いる以外は実施例３と同様な方
法及び装置によりＮ　Ｏｘガスの処理を行った。

■その結果を表４に示す。表４に示すように酸素より希
釈されたＮＯｘガスを４００ｐｐｍ含有する混合気体を
プラズマ放電することにより更に５ｐｐｍまてＮＯｘを
低減できた。

なお、この値は実施例３て得た値に比し更に半分までＮ
Ｏｘを低減できたことを示すものである。

表４　酸素とプラズマを用いたＮＯｘガスの処理方法Ｇ　発明の効果本発明は上述のように構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。

（１）本発明に係る方法によれば、アジ化ナトリウムを
（史用するためｆｆ害で危険なアンモニアを使用するこ
となくＮＯｌを低減できる。

（２）本発明に係る方法によれば、酸素又はプラズマか
反応錠剤として働くことにより、更にこれか相まって相
乗的に働き、窒素酸化物排出基準値に比し著しくＮＯｘ
を低減できる。

（３）本発明に係る装置によれば、還元触媒を必要とし
ないことから装置全体を小型化でき、その操作ら簡便化
できる。

（４）本発明に係る方法によれば、室温でＮＯ８ガスの
還元反応が可能となり、加熱するための装置等が不要と
なりＮＯｘガスの処理を容易に行うことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一例を示す概略構成図、第２図は
第１図に示す装置と組合せた本発明に係る装置の一例を
示す概略構成図である。ｌ　スクラバ一方式による反応筒、２・・・ＮＯ３及び
酸素の混合気体導入管、３・・らせん状に形成されたハ
ネ、４・ＮＯｘ及び酸素の混合気体吹き出し口、５・・
処理ガスの排気口、６・ＮＯｘ濃度分析計、９・・噴霧
ノズル、ｌＯ・・・高周波電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸性条件下で水にアジ化ナトリウムを溶解した水
溶液にＮＯ＿ｘ及び空気の混合気体を導入し、該混合気
体と前記アジ化ナトリウムを反応させて、前記ＮＯ＿ｘ
ガスを還元除去することを特徴とするＮＯ＿ｘガスの処
理方法。
（２）請求項（１）に記載のＮＯ＿ｘガスの処理方法に
おいて、空気に代えて酸素を用いることを特徴とするＮＯ＿ｘガ
スの処理方法。
（３）ＮＯ＿ｘ及び空気の混合気体を水と共に噴霧し、
この噴霧ガスをプラズマで活性化し、この活性化ガスを
酸性条件下で水にアジ化ナトリウムを溶解した水溶液に
導入し、前記活性化ガスと前記アジ化ナトリウムを反応
させて、前記ＮＯ＿ｘガスを還元除去することを特徴と
するＮＯ＿ｘガスの処理方法。
（４）請求項（３）に記載のＮＯ＿ｘガスの処理方法に
おいて、空気に代えて酸素を用いることを特徴とするＮＯ＿ｘガ
スの処理方法。
（５）請求項（１）又は（２）に記載したＮＯ＿ｘガス
の処理方法に直接使用する装置であって、酸性条件下で
水にアジ化ナトリウムを溶解した水溶液を投入する反応
筒と、該反応筒内に連結されＮＯ＿ｘと空気及び酸素か
ら選ばれる一種との混合気体を導入するラセン状のハネ
を有する導入管と、該混合気体と前記アジ化ナトリウム
を反応させて、前記ＮＯ＿ｘガスを還元除去するために
前記反応筒に設けた排気口と、を含むことを特徴とする
ＮＯ＿ｘガスの処理装置。
（６）請求項（３）又は（４）に記載したＮＯ＿ｘガス
の処理方法に直接使用する装置であって、（Ａ）請求項
（５）に記載したＮＯ＿ｘガスの処理装置と、（Ｂ）プラズマ発生装置を備えたプラズマ反応筒と、こ
のプラズマ反応筒内にＮＯ＿ｘと、空気及び酸素から選
ばれる一種とを噴霧する噴霧装置と、プラズマ反応によ
り活性化された噴霧ガスを上記（Ａ）請求項（５）に記
載したＮＯ＿ｘガスの処理装置に導入する導入管と、を
含むことを特徴とするＮＯ＿ｘガスの処理装置。