JPH0478421A - 排ガスの浄化方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、道路トンネルや道路シェルタ−からの換気ガ
ス等のように、低濃度の一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒
素（Ｎｏｔ）等の窒素酸化物（ＮＯＸ）を含有する排ガ
スから、効率的にＮＯｘを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〕

都市部の道路は、用地確保や沿道公害の問題等から、一
部トンネル化又はシェルタ−化が採用される傾向にある
。トンネルやシェルタ−（以下、単にトンネルという）
内には、自動車の排気ガスが滞留し易いので、トンネル
内環境を維持するために換気が必要となる。しかし、こ
の換気ガスには、煤塵の他に低濃度であるがＮＯＸが含
まれているので、これらを浄化処理することが望まれて
いる。

ボイラ排ガスのように、比較的高濃度（数百ｐｐ■）の
ガスに対するＮＯｘ除去技術は確立されているが、トン
ネル換気ガスのように、敞ｐｐｍ程度の低濃度ガスから
ＮＯＸを効率的に除去する技術は確立されていない。

従来、トンネル換気ガスのような低濃度のＮＯｘ含有排
ガスを処理する方法として、種々ｆｆ１Ｘされている。

その代表的なものはつぎの通りである。

（１）特開昭４９−１２９６９５号公報に記載されてい
るように、二酸化マンガンを触媒として用い、ＮＯをＮ
Ｏｘに酸化した後、吸着剤上に通してＮｏアを吸着・除
去する方法。

（２）特開昭４９−１２９６７１号公報に記載されてい
るように、排ガスにオゾンを混合し、活性炭層を通して
ＮＯｘをＮ２とＨ，０に分解・除去する方法。

（３）特開平１−１５５９３４号公報に記載されている
ように、排ガスをシリカゲル系脱湿剤で脱湿処理した後
、ゼオライト系吸着剤によりＮＯｘを吸着・除去し、鏝
着剤の再生は、アンモニアを含む高温空気を用いて行う
方法。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記（りの方法においては、酸化反応は１５０〜３５０
℃の高温が必要であり、経済的でないという不具合があ
る。

上記（２）の方法においては、ＮＯＸの活性炭への岐着
量が小さく、また、分解速度も遅いので、活性炭の必要
量が多くなり経済的でないという不具合がある。

上記（３）の方法においては、吸湿したシリカゲル系脱
湿側の脱湿・再生工程で、多くの熱エネルギーを消費す
るという不具合がある。

本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、少ない熱エ
ネルギー消費で、効率よく経済的に、低濃度のＮＯｘ含
有ガスを浄化処理す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。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、請求項１の排ガスの浄化
方法は、第１図に示すように、つぎのｆａ）〜（イ）の
４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、
活性炭、活性コークス、分子ふるいカーボンからなる群
より選ばれた炭素系吸着剤を充てんした吸着槽１１を通
して窒素酸化物を吸着・除去する工程、 （ｂ）　　窒素酸化物を吸着・除去された排ガスで再生
済の吸着槽１２を冷却する工程、 （ｃ）　　吸着済の吸着槽１３に、後記のアルカリ剤充
てん槽３０からの浄化ガスを熱風として循環させて窒素
酸化物を脱着・１１１Ｉ縮すると同時に、炭素系吸着剤
を再生する工程、 （ｄ）　　脱着・濃縮後の熱風をアルカリ剤充てん槽３
０に通して窒素酸化物を吸収・除去する工程、を包含す
ることを特徴としている。

また、請求項２の方法は、上記の（ｄ）工程における脱
着・濃縮後の熱風にオゾンを混合することを特徴として
いる。

また、請求項３の方法は、第２図に示すように、つぎの
（萄〜（ｃ）の３工程、すなわち、（司　窒素酸化物を
含む排ガスにオゾンを混合し、活性炭、活性コークス、
分子ふるいカーボンからなる群より選ばれた炭素系吸着
剤を充てんした吸着槽１１を通して窒素酸化物を吸着・
除去する工程、 （ｂ）　　窒素酸化物を吸着・除去された排ガスで再生
済の吸着槽１２を冷却する工程、 （ｃ）　　吸着済の吸着１１１３に、アンモニアを混合
した熱風を通し、窒素酸化物を脱着し炭素系吸着剤を再
生すると同時に、窒素酸化物を窒素と水蒸気とに還元・
分解し、浄化ガスを熱風として循環させる工程、 を包含することを特徴としている。

そして、請求項４の排ガスの浄化処理装置は、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に切替自在に接続され、炭素系吸着
剤を充てんした少なくとも２基の吸着槽１１．１２．１
３と、 排ガス導管１０に接続されたオゾナイザ−１６と、 各吸着槽１１．１２．１３の下流側に接続されたガス排
出管１８と、 各吸着槽１１．１２．１３の排ガス導管１０とガス排出
管１８とに接続された、循環ブロワ２４及びヒーター２
６を備えた熱風循環ライン２８と、この熱風循環ライン
２８に接続されたアルカリ剤充てん＊３０と、 各吸着槽１１．１２．１３のガス排出管１８と他の吸着
槽の排ガス導管１０とを相互に接続する冷却用清浄ガス
導管３２とを包含することを特徴としている。

また、請求項５の装置は、第２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に切替自在に接続され、炭素系吸着
剤を充てんした少なくとも２基の吸着槽１１．１２．１
３と、 排ガス導管１０に接続されたオゾナイザ−１６と、 各吸着槽１１．１２．１３の下流側に接続されたガス排
出管１８と、 各吸着槽１１．１２．１３の排ガス導管１０とガス排出
管１８とに接続された、循環ブロワ２４及びヒーター２
６を備えた熱風循環ライン２８と、各吸着槽１１．１２
．１３のガス排出管１８と他の吸着槽の排ガス導管１０
とを相互に接続する冷却用清浄ガス導管３２と、 各染着槽１１、＋２．１３の排ガス導管１０に接続され
る熱風循環ライン２８に接続されたアンモニア供給管３
８とを包含することを特徴としている。

〔作用〕

第１図に示すように、低濃度の窒素酸化物（大半はＮＯ
）を含む排ガスに、オゾンを混合した後、吸着Ｊｕｌに
通す、排ガス中のＮＯはオゾンによりＮＯ□に酸化され
、吸着・除去される。未反応のオゾンも同時に１着・除
去される。

浄化された排ガスを、再生済の吸着槽１２に通し９て、
染着剤及び吸着槽を冷却した後、換気塔から排出される
。

吸着の終了した吸着槽１３に、熱風を通すことにより、
吸着されていたＮＯ，及びＯ５が脱着される。

脱着されたＮＯ８を含む熱風は、必要に応じてオゾンを
混合した後、アルカリ剖充てんｆ１３０に通じる。　　
ＮＯ□はオゾンの混合により大半が吸収又は吸着され易
い五酸化゛二窒素（Ｎ、Ｏ８）に酸化され、アルカリ剖
おの中和反応により咲収・除去される。

なお、排ガス中にオゾンを過剰に混合し、脱着されたＮ
ｏｗを含む熱風中にも必要量のオゾンが残留しているよ
うな場合は、脱着されたＮｏｔを含む熱風にオゾンを添
加する必要はなくなる。

アルカリ剖充てんＮ３０からの浄化熱ガスの大部分は循
環され１、余剰ガスは冷却された後、吸着槽１１人口の
排ガスに混合される。

また、第２回に示すように、アルカリ側光てん槽を設置
せずに、吸着の終了した＠ｆ槽１３にアンモニアを含む
熱風を通し、吸着されているＮＯ□を還元してｈとｌｌ
、Ｏとに分解する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図は本例の排ガス浄化装置を示し５ている。

＠着槽は２基以上であればよいが、本例では、説明をし
易くするために、３基の場合を示している。

トンネル換気ガスのような低濃度のＮＯｘ　（大半はＮ
ｏ）を含む排ガスは、排ガス導管１０により導かれ、オ
ゾナイザ−１６からオゾンを添加された後、活性炭、活
性コークス、分子ふるいカーボン等の炭素系吸着剤を充
てんした第１吸着槽１１に導入される。

この場合の０７Ｎ（ｌｘ容量比は０．８〜１５、望まし
くは０．９〜１．２である。排ガス中のＮＯｘはオゾン
を混合されると同時に、大半がＮＯ，ｌに酸化され、炭
素系吸着剤に染着・除去される。未反応のオゾンも同時
に吸着・除去される。

浄化された排ガスは、再生済の第２吸着１１２に通じて
、吸着剤及び吸着槽を冷却した後、換気塔３４から浄化
空気として排出される。

吸着の終了した第３Ｕｊ１着Ｎ１５に、循環ブロワ２４
及びヒーター２６を備えた熱風循環ライン２８を介して
熱風を通すことにより、染着されていたＮＯ□及び０．
が脱着される。すなわち、熱風中に高濃度（例えばＩＯ
００ｐｐｍ前後）のＮＯＩが濃縮されることになる。脱
着されたＮＯオを含む熱風に、必要に応じてオゾンを混
合した後、アルカリ剖充てん檀３０に通じる。アルカリ
剖としては、石灰石、生石灰、ドロマイト等が用いられ
る。

この場合、０３／Ｎｏｗ容量比は０〜０．８、望ましく
は０．４〜０．５である。ＮＯｘはオゾンの混合により
、大半が吸収又は吸着され易いＮｘＯｓに酸化され、ア
ルカリ則との中和反応により吸収・除去される。

熱風温度は５０〜３００℃、７丈しくは７０〜１１０℃
である。熱ｉ循環系の余剰ガスは、冷却器３６で冷却さ
れた後、第１唆着ｆｉ１１入口の排ガスに混入される。

１８はガス排出管、３２は冷却用清浄ガス導管である。

つぎに、第３図に基づいて、３基の染着槽１１．１２．
１３の切替えについて説明する。

第１吸着槽」１が吸着中、第２＠着檜１２が冷却中、第
３吸着槽１３が再生中である場合、切替弁４１．５１．
６２は開状態で、それぞれ排ガス、冷却用清浄ガス、冷
却法清浄ガスが流れ、切替弁７３．８３が開状態で、そ
れぞれ熱風、ＮＯ，を含む熱風が流れ、その他の切替弁
４２．４３．５２．５３．６１．６３．７１．７２．８
１．８２はすべて閉状態となっている。

つぎの工程では、第２吸着槽１２は染着中、第３染着槽
は冷却中、第１吸着槽１１は再生中となり、切替弁４２
．５２．６３は開状態で、それぞれ排ガス、冷却用清浄
ガス、冷却済清浄ガスが流れ、切替弁７１．８１は開状
態で、それぞれ熱風、Ｎｏ、を含む熱風が流れ、その他
の切替弁４１．４３．５１．５３．６１．６２．７２．
７３．８２．８３はすべて閉状態となっている。

以下、このような工程を順次繰り返す。

実施例２ 第２図は本例の排ガス浄化装置を示している。

本例は、アルカリ側光てん槽を設置せず、この代りに、
熱風循環ライン２８にアンモニア供給管３８を接続した
ものである。

吸着の終了した第３吸着槽１３にアンモニアを含む熱風
を通す、吸着されているＮｏ、は、ＮＨ，により還元さ
れてＮ８とＮ２０とに分離される。この場合、ＮＨＫ／
ＮＯＸ容量比は０．８〜１．３、望ましくは０゜９〜１
．１であり、熱風温度は１５０〜３００°Ｃ１望ましく
は１９０〜２１０°Ｃである。熱風循環系の余剰ガスは
、冷却された後、第１吸着槽１１人口の排ガスに混入さ
れる。

他の構成、作用は実施例１の場合と同様である。

実施例３ 本例は、Ｖ＆着槽を２楢方式とした場合である。

この場合のタイムスケジュールの一例は、第４図に示す
通りである。すなわち、第１吸着槽で吸着工程を行って
いる間に、第２吸着槽で再往工程及び冷却工程を行い、
第１吸着槽で再生工程、冷却工程を行っている間に、第
２吸着槽で吸着工程を行う。そして、第１吸着檀と第２
吸着槽とを交互に切り替える。

〔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）炭素系の吸着剤は水分に強いので、脱湿処理が不
要となり、熱エネルギー消費が少ない。

（２）排気ガスにオゾンを混合することにより、ＮＯを
ＮＯ，まで酸化できるので、炭素系の吸着剤でも吸着ｌ
４比較的大きくすることができる。

（３）余剰オゾンは炭素系吸着剤によって吸着・除去さ
れるので、オゾンによる汚染は無い。

（４）炭素系吸着剤層は吸着のみを目的とし、分解反応
まで行わせないので、吸着剤の使用量が少なくてよい。

（５）吸着剤は熱風循環により再生されるが、熱風は冷
却されることなく、循環再使用されるので、加熱用の熱
エネルギーは少なくてよい。

（６）請求項１．２の場合は、窒素酸化物は循環熱風中
にｓ！ａされ、オゾンによって吸収又は吸着され易いＮ
、０．まで酸化された後、アルカリ吸収剤で吸収・除去
される。この場合、熱風中のＮＯｘの濃度が高いため、
Ｎ２０．への転化率は高く、また、熱風は循環使用され
るので、ＮＯｘは完全に処理される。

（７）請求項３の場合は、吸着されているＮ島は熱風に
添加されたＮＨ，によりｈまで容易に還元される。そし
て、熱風は循環使用されるので、ＮＯＸは完全に処理さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガスの浄化装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明の装置の他の実施例を示すブ
ロック図、第３図は本発明の排ガスの浄化装置における
吸着槽の切替え方式の一例を示すブロック図、第４図は
本発明における２ＰＭ方式の場合のタイムスケジュール
の一例を示す説明図である。 １０・・・排ガス導管、１１・・・第１吸着槽、１２・
・・第２吸着槽、１３・・・第３唆着槽、１６・・・オ
ゾナイザ−２１８・・・ガス排出管、２４・・・循環ブ
ロワ、２６・・・ヒーター、２８・・・熱風循環ライン
、３０・・・アルカリ剖充てん楢、３２・・・冷却用清
浄ガス導管、３４・・・換気塔、３６・・・冷却器、３
８・・・アンモニア供給管、４１．４２．４３．５１．
５２．５３．６１．６２．６３．７１．７２．７３．８
１．８２．８３・・・切換弁 ０発 １１崎町１番１号 川崎重工業株式会社明石工 場内 兵庫県明石市川崎町１番１号 場内 川崎重工業株式会社明石工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　つぎの（ａ）〜（ｄ）の４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、活性
   炭、活性コークス、分子ふるいカーボンからなる群より
   選ばれた炭素系吸着剤を充てんした吸着槽（１１）を通
   して窒素酸化物を吸着・除去する工程、 （ｂ）窒素酸化物を吸着・除去された排ガスで再生済の
   吸着槽（１２）を冷却する工程、（ｃ）吸着済の吸着槽
   （１３）に、後記のアルカリ剤充てん槽（３０）からの
   浄化ガスを熱風として循環させて窒素酸化物を脱着・濃
   縮すると同時に、炭素系吸着剤を再生する工程、 （ｄ）脱着・濃縮後の熱風をアルカリ剤充てん槽（３０
   ）に通して窒素酸化物を吸収・除去する工程、 を包含することを特徴とする排ガスの浄化方法。 ２　（ｄ）工程における脱着・濃縮後の熱風にオゾンを
   混合することを特徴とする請求項１記載の排ガスの浄化
   方法。 ３　つぎの（ａ）〜（ｃ）の３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、活性
   炭、活性コークス、分子ふるいカーボンからなる群より
   選ばれた炭素系吸着剤を充てんした吸着槽（１１）を通
   して窒素酸化物を吸着・除去する工程、 （ｂ）窒素酸化物を吸着・除去された排ガスで再生済の
   吸着槽（１２）を冷却する工程、（ｃ）吸着済の吸着槽
   （１３）に、アンモニアを混合した熱風を通し、窒素酸
   化物を脱着し炭素系吸着剤を再生すると同時に、窒素酸
   化物を窒素と水蒸気とに還元・分解し、浄化ガスを熱風
   として循環させる工程、 を包含することを特徴とする排ガスの浄化方法。 ４　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）に切替自在に接続され、炭素系
   吸着剤を充てんした少なくとも２基の吸着槽（１１、１
   ２、１３）と、 排ガス導管（１０）に接続されたオゾナイザー（１６）
   と、 各吸着槽（１１、１２、１３）の下流側に接続されたガ
   ス排出管（１８）と、 各吸着槽（１１、１２、１３）の排ガス導管（１０）と
   ガス排出管（１８）とに接続された、循環ブロワ（２４
   ）及びヒーター（２６）を備えた熱風循環ライン（２８
   ）と、 この熱風循環ライン（２８）に接続されたアルカリ剤充
   てん槽（３０）と、 各吸着槽（１１、１２、１３）のガス排出管（１８）と
   他の吸着槽の排ガス導管（１０）とを相互に接続する冷
   却用清浄ガス導管（３２）とを包含することを特徴とす
   る排ガスの浄化装置。 ５　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）に切替自在に接続され、炭素系
   吸着剤を充てんした少なくとも２基の吸着槽（１１、１
   ２、１３）と、 排ガス導管（１０）に接続されたオゾナイザー（１６）
   と、 各吸着槽（１１、１２、１３）の下流側に接続されたガ
   ス排出管（１８）と、 各吸着槽（１１、１２、１３）の排ガス導管（１０）と
   ガス排出管（１８）とに接続された、循環ブロワ（２４
   ）及びヒーター（２６）を備えた熱風循環ライン（２８
   ）と、 各吸着槽（１１、１２、１３）のガス排出管（１８）と
   他の吸着槽の排ガス導管（１０）とを相互に接続する冷
   却用清浄ガス導管（３２）と、 各吸着槽（１１、１２、１３）の排ガス導管（１０）に
   接続される熱風循環ライン（２８）に接続されたアンモ
   ニア供給管（３８）とを包含することを特徴とする排ガ
   スの浄化装置。