JPH04176320A

JPH04176320A - 排ガス浄化方法及び装置

Info

Publication number: JPH04176320A
Application number: JP2303686A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Tatsumi; 巽　修平; Shoichi Takao; 彰一高尾; Norihito Higaki; 憲仁桧垣
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1992-06-24
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH0698265B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、道路トンネルからの換気ガス等に含まれる低
濃度の一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ□）等の
窒素酸化物（ＮＯｘ）を咬着除去する排ガスの浄化方法
及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

道路トンネル内の換気設備は、主として煤塵による視程
障害の除去、あるいは有害物質濃度を許容濃度以下の水
準に保ち、トンネル利用者の安全確保と不快感の低減を
土たる目的として設けられている。現在一般に用いられ
ている換気方式は、新鮮な外気をトンふル内に送気し、
あるいは汚染空気をトンネル外に換気することにより、
汚染空気を希釈する方式が用いられている。

一方、最近の道路トンネルでは、延長が１０ｋｍを越え
るものが建設されるなど、長大なトンネルが計画される
場合がある。このような長大なトンネルの換気設備では
、トンネル中間部において空気の交噂を行うための換気
用立坑を建設する必要があり、換気設備に係わる工事費
が多額となるとともに運転経費も多大となる。

一方、従来の換気方式では、トンネル内で高濃度に汚染
された空気が、坑口あるいは換気口より集中して連続的
に放出されるため、周辺の大気環境の汚染が問題とされ
る。このため、省エネルギーを図ることができ、周辺環
境への汚染度を軽減し得る新しい換気方式の開発が望ま
れている。

従来、トンネル排ガスのように低濃度のＮＯＸ含有ガス
を処理する方法としては、種々提案されている。

例えば、特開昭４９−１２９６９５号公報には、二酸化
マン′ガンを触媒として用い、ＮｏをＮＯ２に酸化した
後に、ＮＯ，を吸着除去する方法が記載されている。

また、特開昭４９−１２９６７１号公報には、排ガスに
オゾンを混合し、この混合ガスを活性炭層に通してＮＯ
ｘを除去する方法が記載されている。

さらに、特開平１−１５５９３４号公報には、排ガスを
シリカゲル系脱湿剤で予め脱湿処理した後、ゼオライト
系吸着剤により、ＮＯｘを吸着除去する方法が記載され
ている。

［発明が解決しようとする課題］特開昭４９−１２９６９５号公報記載の方法においては
、酸化反応は１５０〜３５０°Ｃの高温が必要であり経
済的ではないという問題点がある８また、特開昭４９−１２９６７１号公報記載の方法にお
いては、高いＮＯｘ除去率が得られないので、実用的で
はないという問題点がある。

さらに、特開平１−１５５９３４号公報記載の方法は、
脱湿工程で多くのエネルギーを消費するので経済的でな
いという間巳点を有している。

また、吸着以外の方法を用いる場合、設備費やランニン
グコスト（Ｘ大なエネルギー消費等のため）で経済的に
問題があり、実用的ではなかった。

本発明者らは、種々の研究を重ねた結果、ｒ　ＮＯｘを
吸着剤で吸着除去する場合、高いＮＯｘ除去率が得られ
ない」ことの原因は、ＮＯｘが吸着される際、吸着剤表
面でＮＯｘと空気中の水分とが反応し、このとき吸着さ
れ難いＮＯが発生するためであることを知見した。そこ
で、この問題について、さらに検討、実験を行った結果
、発生したＮｏにもオゾンを添加して吸着することによ
り、効率よ（ＮＯｘを除去し得ることを知見した。

本発明は上記の知見に基づきなされたもので、低濃度の
ＮＯｘを含む排ガスから効率よ＜　ＮＯｘを吸着除去す
ることができる方法及び装置を提供することを目的とす
るものである。

（１１題を解決するための手段及び作用〕上記の目的を
達成するために、本発明の排ガス浄化方法は、つぎの（
ａ）、（５）の２工程、すなわち、（ａ）　　窒素酸化
物を含む排ガスにオゾンを混合し、この混合ガスを活性
炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天然鉱石から
なる群より選ばれた物質を主成分とする吸着剤を充填し
た吸着層に通す工程、（ｂ）　　窒素酸化物を吸着剤で吸着除去する際に発生
する一酸化窒素を含むガスにオゾンを混合し、この混合
ガスを活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天
然鉱石からなる群より選ばれた物質を主成分とする吸着
剤を充填した他の吸着層に通す工程、を包含することを特徴としている。

上記の方法において、（ｂ）の工程を２回以上連続して
行うのが望ましい。

本発明の方法において、まず、−酸化窒素（Ｎｏ）、二
酸化窒素（Ｎｏ□）等の窒素酸化物を含む排ガスにオゾ
ン（Ｏｆｆ）を混合し、主としてＮｏを吸着され易いＮ
Ｏ，に酸化した後、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、
アルミナ、天然鉱石等の吸着剤によって吸着除去する。

この除土しるＮｏに再度オゾンを加えて吸着され易いＮ
Ｏ□に酸化し、吸着剤によって吸着除去する。これら一
連の操作又は後の操作を繰り返し行うことによりＮＯｘ
を除去する。

活性炭の原料としては、植物系の木材、のこくず、ヤシ
殻、パルプ廃液などと、鉱物系の石炭、石油残渣、石油
コークス、石油ピッチなどがある。

石炭は石炭化度の違いによって亜炭、褐炭、瀝青炭、無
煙炭に分類されるが、炭種の違いによって製造される活
性炭の物性もかなり異なる。亜炭を原料とするｎａｒｃ
ｏや瀝青炭を原料とするＣＡＬなどの活性炭は有名であ
る。本発明において、「活性炭」とは、上記の植物系又
は／及び鉱物系活性炭と、これらに塩基を添着した活性
炭及び金属塩を添着した活性炭を指称する。

また、「ゼオライト」とは、合成ゼオライト、Ａ　、　
Ｎ−Ａ　、、Ｘ　ＳＹ　、　Ｈ３，ＺＫ−５、Ｂ（ＰＩ
）　、Ω、Ｓ１Ｒ，Ｇ、Ｄ、Ｔ、Ｌ、ハイドロオキシ−
カンクリナイト（ｈｙｄｒｏｘｙ　ｃａｎｃｒｉｎｉｔ
ｅ）型、−、ゼオロン（Ｚｅｏｌｏｎ）　、Ｃ型ゼオラ
イト及びこれらの陽イオン交換体を指称する。

また、「天然鉱石」としては、天然ゼオライト、凝灰岩
、玄武岩を挙げることができる。

また、本発明の排ガス浄化装置は、第１図に示すように
、窒素酸化物を含む排ガスを導入する排ガス導管１０と
、この排ガス導管１０に接続され、吸着剤を充填した第１
吸着槽１１と、第１吸着槽１１の排ガス出口管１４に接続され、吸着剤
を充填した第２吸着槽１２と、排ガス導管１０及び排ガス出口管１４に接続されたオヅ
ナイザ−１５とを包含することを特徴としている。１３
は第３吸着槽、１６は第２吸着槽１２からの排ガス出口
管である。

第１図は、−例として吸着槽を３段設ける場合を示して
いるが、吸着槽を２段又は４段以上とすることも勿論可
能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例、比較例を挙げて説明する。

実施例１活性炭＾（ヤシ殻系活性炭）、活性炭Ｂ（ピンチ系活性
炭）、活性炭Ｃ（石炭系活性炭）を吸着剤として、順次
、以下の実験を行った。

第３図に示す装置を用い、２つの吸着槽１１．１２には
それぞれ３６−の活性炭を充填した。処理ガスは５１）
ＰｍのＮＯを含む空気で、温度４０°Ｃ１流量１２１／
ｌｌｌ１ｎとした。なお、それぞれの吸着槽１１．１２
の空間速度は２０．０ＯＯｈｒ−’であった。

まず、処理ガスにオゾンを５Ｑ＋ｄ／ｓ＋ｉｎ加え、Ｎ
ＯをＮ（ｌｘに酸化し、生成したＮＯ□を含む空気を第
１吸着槽１１　（反応管径２２　ｍ　）に通してＮＯ□
を吸着させた。２０時間後の第１吸着槽１１からの出口
ガスには、１．６ｐｐｍのＮＯｘ　（うちＮｏが１．５
ｐＰｆｆ以上）が含まれていた。

さらに、この出口ガスにオゾンを１８＋ｄ／＋ｉｎ加え
、ＮＯをＮｏｔに酸化し、生成したＮＯ□を含む空気を
第２吸着槽１２（反応管径２２ｍｍ）に通してＮｏ、を
吸着させた。第２吸着槽１２からの出口ガスには、０．
２ｐｐｍのＮＯｘが含まれていた。第１吸着槽１１及び
第２吸着槽１２における操作は、同時に、ともに連続し
て行った。

このとき発生するＮＯの王な反応機構は、３ＮＯ，＋Ｈ
，０→２ＨＮＯｉ＋ＮＯである。なお、！（，０は空気中の水分である。

経過時間とＮＯｘ除去率との関係は、第４図に示す如（
であった。

比較例１活性炭Ａ、Ｂ、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験を
行った。

第２図に示す装置を用い、１つの吸着槽１７に７２−の
活性炭を充填した。処理ガスはｓｐｐｍのＮＯを含む空
気で、温度４０°Ｃ１流量１２　Ｎ　／ｍｉｎとした。

なお、吸着槽１７の空間速度は１０，０００ｈｒ−’で
あった。

まず、処理ガスにオゾンを６０ｍ／…ｉｎ加え、ＮＯを
Ｎｏ、に酸化し、生成したＮＯ，を含む空気を吸着槽１
７（反応管径２２閣）に通してＮＯ，を吸着させた。

２０時間後の出口ガスには、ｉ、２ｐｐｍのＮＯｘが含
まれていた。経過時間とＮＯｘ除去率との関係は、第５
図に示す如くであった。

第５図では５０時間経過後のＮＯｘ除去率は６５％前後
であるが、第４図では５０時間経過後のＮＯｘ除去率が
８５％前後であり、実施例１（２段処理）の方法が、比
較例１（１段処理）の方法に比べて、ＮＯｘ除去率が大
幅に向上していることがわかる。

実施例２活性炭＾、Ｂ、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験を
行った。

処理ガス温度を３０゛Ｃに保ち、その他の条件は実施例
１と同様の実験を行った。経過時間とＮＯｘ除去率との
関係は、第６図に示す如くであった。

比較例２活性炭Ａ、Ｂ’、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験
を行った。

ＮＯのオゾン酸化及びＮＯ□の吸着除去を１回のみとし
、その他の条件は実施例２と同様として実験を行った。

ただし、活性炭量は７２−１空間速度は１０、０ＯＯｈ
ｒ−’とした。経過時間とＮＯｘ除去率との関係は、第
７図に示す如くであった。

第７図では５０時間経過後のＮＯｘ除去率は８０％前後
であるが、第６図では５０時間経過後のＮＯｘ除去率が
９７％前後であり、実施例１（２段処理）の方法が、比
較例１（１段処理）の方法に比べて、ＮＯｘ除去率が大
幅に向上していることがわかる。

［発明の効果〕本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を奏する。

（１）吸着剤表面でＮＯ□と空気中の水分とが反応して
発生する吸着され難いＮｏを、オゾンにより酸化して吸
着され易いＮＯ□に転換するものであるから、吸着剤に
より効率よ（ＮＯｘを吸着除去することができる。

（２）　　ＮＯをＮＯ□に酸化する工程を複数回行うこ
とにより、より効率的にＮＯｘを除去することができる
。

（３）高いＮＯｘ除去率を長時間維持できるので、吸着
剤の取り替え頻度を少なくすることができ経済的である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガス浄化方法を実施する装置の一実
施例を示す系統図、第２図は比較例１におけるフローを
示す説明図、第３図は実施例１におけるフローを示す説
明図、第４図は実施例１における結果を示すグラフ、第
５図は比較例１における結果を示すグラフ、第６図は実
施例２における結果を示すグラフ、第７図は比較例２に
おける結果を示すグラフである。１０・・・排ガス導管、１１・・・第１吸着槽、１２・
・・第２吸着槽、１３・・・第３吸着槽、１４．１６・
・・排ガス出口管、１５・・・オゾナイザー、１７・・
・吸着槽！５４図オｆｊ町−リ）ｒａ（ｈ計〕第５図粁−Ｌ戸開Ｃｈと）第す図牲ｉ苅闇（ｈト）第７図軽ＪＬｌ闇ｃｈと〕

Claims

【特許請求の範囲】１　つぎの（ａ）、（ｂ）の２工程、すなわち、（ａ）窒素酸化物を含む排ガスにオゾンを混合し、この
混合ガスを活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ
、天然鉱石からなる群より選ばれた物質を主成分とする
吸着剤を充填した吸着層に通す工程、（ｂ）窒素酸化物を吸着剤で吸着除去する際に発生する
一酸化窒素を含むガスにオゾンを混合し、この混合ガス
を活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天然鉱
石からなる群より選ばれた物質を主成分とする吸着剤を
充填した他の吸着層に通す工程、を包含することを特徴とする排ガス浄化方法。２（ｂ）の工程を２回以上連続して行うことを特徴とす
る請求項１記載の排ガス浄化方法。３　窒素酸化物を含む排ガスを導入する排ガス導管（１
０）と、この排ガス導管（１０）に接続され、吸着剤を充填した
第１吸着槽（１１）と、第１吸着槽（１１）の排ガス出口管（１４）に接続され
、吸着剤を充填した第２吸着槽（１２）と、排ガス導管（１０）及び排ガス出口管（１４）に接続さ
れたオゾナイザー（１５）とを包含することを特徴とす
る排ガス浄化装置。