JPH04281819A - 窒素酸化物の除去方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大気中に含まれる窒素酸
化物（以下単にＮＯｘという）の除去方法に関し、特に
自動車用トンネル内排気や、屋内自動車駐車場排気等に
含まれる数ｐｐｍ　オーダーの低濃度ＮＯｘ　を効率よ
く除去し、無害の窒素に還元して大気浄化を行なう窒素
酸化物の除去方法である。

【０００２】

【従来の技術】ボイラーや焼結炉等の排ガス中ＮＯｘ　
を回収及び除去する技術は古くから研究されており、例
えば数１００ｐｐｍ　オーダーの煙道ガスを、酸化チタ
ンを主成分とする触媒の存在下にアンモニアを還元剤と
して窒素まで還元する方法等が用いられている。

【０００３】また活性化したコークスに被処理ガスとア
ンモニアを加えてＮＯｘ　を窒素まで還元する方法［伊
藤義郎，化学装置，１９９０（３），ｐ．６０−６４］
や、銅を分散させた疎水性ゼオライトを触媒として、還
元剤を用いずに窒素まで還元しようとする研究（特開昭
６０−１２５２５０）も行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記の各ＮＯ
ｘ　除去方法によると、活性化コークスを用いる方法に
おいては被処理ガスを１００〜２００℃、その他の触媒
を用いる方法においては３００〜５００℃程度まで加熱
して運転する必要がある。したがって自動車用トンネル
内排気や屋内自動車駐車場排気等の様に、常温の大量空
気中に数ｐｐｍ　オーダーの低濃度で含まれるＮＯｘ　
を対象とする場合には、上記公知方法は被処理ガスの加
熱に多量のエネルギーを必要とする点で不経済である。

【０００５】またこのような低濃度ＮＯｘ　を効率よく
還元できる触媒は開発されていない。さらに上記トンネ
ルや駐車場を対象とする場合の被処理ガス中のＮＯｘ　
濃度は、交通量等によって大幅に経時変化するため、ア
ンモニア還元法を行なう場合には、過剰アンモニアを系
外に放出させないよう、注入量を精密に制御しなければ
ならないという問題があった。この様に従来開発されて
いる各方法は、常温且つ大量の排気ガス処理技術として
不適当である。

【０００６】そこで本発明においては、このような従来
技術に係る問題点を解決し、低濃度で且つ風量変動の多
い排ガス中のＮＯｘ　を効率よく還元除去する方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明は、触媒機能を有する吸着剤が充填された吸着器に被
処理ガスを導入し、該被処理ガス中の窒素酸化物を吸着
し、次いで上記吸着器内を加熱すると共に還元性成分を
含むガスを該吸着器に供給し、吸着剤より窒素酸化物を
脱着及び還元して窒素ガスに変換することを要旨とする
ものである。

【０００８】また好ましくは還元性成分を含む加熱ガス
を前記吸着器に導入してこれを通過した前記加熱ガスを
、上記吸着器に再循環させながら該吸着器内を加熱して
前記窒素酸化物の脱着及び還元を行なうことが推奨され
る。さらに還元性成分としてはアンモニアを用いること
が好ましい。

【０００９】

【作用】本発明においてはＮＯｘ　を吸着する吸着剤を
用いて吸着及び脱着を行なうことにより、被処理ガス中
に低濃度で含まれるＮＯｘ　を濃度を高めてから化学処
理する。その為還元効率が安定し、ＮＯｘ　を還元する
ための還元性成分の供給を過不足なく安定して行なえ、
未処理のＮＯｘ　や過剰の還元性成分が大気中へ放出さ
れるのを防ぐことができる。

【００１０】一方ＮＯｘ　の脱着には吸着器内を加熱す
る必要があり、またＮＯｘ　を還元処理するに当たって
も脱着ガスを加熱する必要があるが、本発明においては
これらの加熱を共同して行なえ、しかも加熱ガス量も被
処理ガス量に比較して格段に少ないので、効率的な加熱
が行なえる。

【００１１】また本発明においては吸着剤としてＮＯｘ
　の還元反応触媒作用を有するものを用いるので、ＮＯ
ｘ　の脱着及び還元を吸着器内で行なえ、設備は簡略化
できガス加熱のエネルギー消費の無駄も少なくなる。

【００１２】なお吸着剤としては炭素系吸着剤を用いる
ことが好ましく、ＮＯｘ　を効率的に吸着できると共に
吸着劣化も低く、ＮＯｘ　還元において触媒活性を有し
ていることは以前より知られている（藤津博ら；九州大
学機能物質科学研究報告，１−１，ｐｐ．９７−１０９
［１９８７］）。

【００１３】さらにＮＯｘ　の吸着の打切りは吸着器出
口の濃度が所定値に達する前に行なうことが望ましく、
これによりＮＯｘ　の放出を最小限に抑えることができ
る。 尚吸着器内が未だ十分加熱されておらず未反応のＮＯｘ
　や還元性成分が未反応のままで存在する時点（脱着の
初期段階）においては、請求項２の構成を併用し、吸着
器において脱着されたガスを再循環することにより、こ
れらＮＯｘ　等の大気放出を防止することができる。ま
たＮＯｘ　は還元処理されてＮ２とＨ２Ｏに変換するの
で、これを吸着器の脱着用ガスとして利用することも可
能であり、再循環する場合は、加熱されたガスが利用で
きるので、脱着・還元用ガスのエネルギー消費を節約で
きると共に、ＮＯｘ　や還元性成分の系外への放出は防
止される。なお好ましくは上記再循環系路にＮＯｘ　濃
度計を設けておき、循環ガス中のＮＯｘ　濃度が所定濃
度以下に達した時点で次工程に切換える。

【００１４】還元性成分としてはアンモニアを用いるこ
とが好ましく、還元ガス中の酸素が空気レベルと同等に
含まれている場合においても、アンモニアであれば選択
的にＮＯｘ　と反応させることができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明方法に使用される処理装置の代
表的な実施例を示す説明図である。炭素系吸着剤を充填
した吸着器８ａ，８ｂを併設し、該吸着器８ａ，８ｂ下
方側には三方切換弁（以下単に切換弁という）３及び送
風機２を介して被処理ガス供給管１が接続されると共に
、該吸着器８ａ，８ｂの上方側には切換弁６を介して吸
着済ガス排出管１２が接続される。

【００１６】また前記吸着器８ａ，８ｂの上方側には切
換弁５を介して脱着・還元用ガス導入管１６ａが接続さ
れると共に、該吸着器８ａ，８ｂの下方側には切換弁４
を介して脱着・還元用ガス導出管１６ｂが接続される。 前記導入管１６ａの上流側には加熱器１０，送風機９が
設けられ、さらにその上流側には還元性成分供給ライン
１４，ＮＯｘ　濃度分析計１１及び再生用ガス供給ライ
ン１５が接続される。

【００１７】一方前記導出管１６ｂには切換弁７が接続
されると共に、該切換弁７の一方には脱着・還元ガス排
出管１３が接続され、他方には連結管１６ｃが接続され
て該連結管１６ｃは上記導入管１６ａの最上流側に接続
される。尚符号１７は別に設けたＮＯｘ　濃度分析計で
ある。

【００１８】本発明に使用される処理装置は上記図例に
限定されるものではなく、吸着器を単塔式又は３塔以上
とした装置、或は吸着器内に吸着剤と触媒を夫々多層又
は混在させたもの等であっても良い。また吸着器８ａ，
８ｂを加熱する手段は上記図例に限定されず、吸着器８
ａ，８ｂの内外にヒータを付設するものであっても良い
。

【００１９】次に図１に示す処理装置を用いて処理する
方法について説明する。被処理ガス（トンネル内排気ガ
スや屋内駐車場排気）は、供給管１から送風機２により
吸引され、切換弁３を経て吸着器８ａ，８ｂのいずれか
一方に送られ（図１の例においては８ａ）、その中に充
填されている炭素質吸着剤にＮＯｘ　が吸着される。吸
着剤を通過した吸着済ガスは排出管１２から排気される
。 吸着器８ａ内のＮＯｘ吸着能力が喪失する前に吸着操作
の切換えが行なわれ、吸着塔は再生操作に替えられる。

【００２０】すなわち再生用ガスが送風機９，加熱器１
０，切換弁５等を経て、吸着器８ａに送られる。この加
熱された再生用ガスの供給により吸着器内温度は次第に
上昇し、吸着されていたＮＯｘ　が徐々に脱着し始める
。

【００２１】また、還元性成分供給ライン１４から導入
管１６ａへ供給されたアンモニアは、吸着器内の炭素質
吸着剤にその一部が吸着され、さらにその一部は吸着剤
の触媒作用によりＮＯｘ　と反応し始める。残りのアン
モニアはそのまま吸着器８ａから放出されるが、これを
含む排ガスは、切換弁４，７及び連結管１６ｃを経て、
供給ライン１４から再度アンモニアを追加供給されたの
ち、導入管１６ａに導入され、ＮＯｘ　の還元脱着のた
めの循環系を形成する。そしてこの吸着及び脱着還元操
作を吸着器８ａ，８ｂにおいて交互に行ない連続的なＮ
Ｏｘ　処理を行なう。

【００２２】脱着・還元ガス排出管１３は、ＮＯｘ　濃
度分析計１１によって還元脱着の終了が確認されたのち
に、切換弁７を操作し再生用ガス供給ライン１５より吸
引したガス（大気）を吸着器８ａの洗浄に用い、そのま
ま排気するためのものである。また該排出管１３は、吸
着器内温度上昇による系内圧力の上昇を防ぐため循環ガ
スの一部をパージする目的にも用いられる。

【００２３】（実験例）次に、以上の方法によりＮＯｘ
　が除去できることを確認するための実験結果について
述べる。ハニカム状に成形した活性炭（ＢＥＴ比表面積
約８００ｍ２／ｇ，ミクロ孔細孔平均径約２０Å；株式
会社神戸製鋼所製）を高さ１００ｃｍの吸着器に充填し
た。そして送風機によって大気（約２１℃、相対湿度約
５０％）を吸引し、これにＮＯガスを添加し、ＮＯガス
濃度が約４．５　〜５．０ｐｐｍになるようにして空塔
線速度１ｍ／ｓで２０時間前記吸着器へ供給した。この
間の吸着器出口側におけるＮＯｘ　濃度は、０．１ｐｐ
ｍ以下に保たれた。

【００２４】次に、この吸着器に別に巻き付けた電気ヒ
ータにより、吸着器内温度が１４０〜１５０℃に達する
まで加熱しつつ、ガス循環ポンプ→吸着器→ガス冷却器
→ガス循環ポンプの順に空気を循環させた。尚上記ガス
冷却器は、吸着器内で加熱されたガスにより、循環系内
の圧力が上昇し過ぎることのない様にするため取付けた
ものである。吸着器温度が前記設定温度に一定に達した
時点で、この循環流の中にアンモニアが２５ｖｏｌ　％
含まれる窒素ガスを一定量づつ間欠的に添加し、定期的
に吸着器の出口側ガスをサンプリングし、その中に含ま
れるＮＯｘ　濃度を亜鉛還元ナフチルエチレンジアミン
法で分析し、その濃度が１０ｐｐｍ　以下に達した時点
で再生終了とし、吸着器温度を下げた。

【００２５】以上の吸脱着操作を合計９回繰り返したが
、その結果吸着時の出口側ガス中のＮＯｘ　濃度は通常
０．１ｐｐｍ以下で、最高値は０．２〜０．３ｐｐｍ程
度に保たれた。 また上記脱着・還元工程時におけるＮＯｘ　濃度はサン
プリングの結果最高７３０ｐｐｍ　まで達していること
が分かった。

【００２６】さらに２回目、６回目と９回目の吸着操作
時には、ＮＯｘ　の破過が始まるまで、すなわち出口濃
度が０．５ｐｐｍに達するまでの時間を求めたが、それ
ぞれ約２７時間，２４時間，２６時間であった。したが
って、この実験において吸着剤の劣化は起こっていない
ことが明らかになった。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、自動車用トンネル内排ガ
スや屋内駐車場排ガス等に含まれる程度の低濃度ＮＯｘ
　を、吸着による濃縮及びアンモニア等の還元性成分に
よる還元によって効率的に無害化できることとなった。 特に後者の還元反応には特別の設備や装置を設ける必要
がなくなり、前記吸着器の脱着工程時にアンモニア等を
添加するのみで実施することが可能であり、プロセスの
簡略化及び設備装置のコンパクト化並びに運転経費の低
下を達成した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に使用する処理装置の実施例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１　　被処理ガス供給管 ２，９　　送風機 ３〜７　　切換弁 ８ａ，８ｂ　　吸着器 １０　　加熱器 １１，１７　　ＮＯｘ　濃度分析計 １２　　吸着済ガス排出管 １３　　脱着ガス排出管 １４　　還元性成分供給ライン １５　　再生用ガス供給ライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　触媒機能を有する吸着剤が充填された
   吸着器に被処理ガスを導入し、該被処理ガス中の窒素酸
   化物を吸着し、次いで上記吸着器内を加熱すると共に還
   元性成分を含むガスを該吸着器に供給し、吸着剤より窒
   素酸化物を脱着及び還元して窒素ガスに変換することを
   特徴とする窒素酸化物の除去方法。
2. 【請求項２】　　還元性成分を含む加熱ガスを前記吸着
   器に導入し、これを通過した前記加熱ガスを上記吸着器
   に再循環させながら該吸着器内を加熱して前記窒素酸化
   物の脱着及び還元を行なう請求項１に記載の窒素酸化物
   の除去方法。
3. 【請求項３】　　前記還元性成分がアンモニアである請
   求項１又は２のいずれかに記載の窒素酸化物の除去方法
   。