JPH06165909A - 温室効果ガスの低減方法および低減装置 - Google Patents

温室効果ガスの低減方法および低減装置

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JPH06165909A
JPH06165909A JP4341708A JP34170892A JPH06165909A JP H06165909 A JPH06165909 A JP H06165909A JP 4341708 A JP4341708 A JP 4341708A JP 34170892 A JP34170892 A JP 34170892A JP H06165909 A JPH06165909 A JP H06165909A
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gas
electrode
greenhouse
electrode plate
carbon dioxide
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JP4341708A
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English (en)
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Jun Emi
準 江見
Yoshio Otani
吉生 大谷
Moichi Horiie
茂一 堀家
Shinichi Kobayashi
信一 小林
Kunio Mori
邦夫 森
Masahiro Kobayashi
正宏 小林
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Kumagai Gumi Co Ltd
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Kumagai Gumi Co Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温室効果ガスを低減し且つ同伴されるSOX
およびNOX を低レベルまで除去する。 【構成】 低減装置は、円筒形のガス反応器10の一端
に、中央部にガス流通孔11が穿設された電極板12を
設け、この電極板12と対向させてガス反応器10の他
端から軸心方向に電極棒15を設置したものである。電
極棒15はガス流通孔11を指向し、電極板12におい
て、電極棒15との対向面は外周部からガス流通孔11
に向かった緩い擂鉢(すりばち)形状13とすることに
より、パルス放電を効果的に行うと共に、反応ガスの流
通を円滑に行う。温室効果ガスをパルス放電による非平
衡プラズマ状態において処理することにより、炭酸ガ
ス、SOX およびNOX 等も無害な物質に転換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガス、SOX およ
びNOX 等を含有する温室効果ガスを低減する方法およ
び低減装置に関するものである。
【0002】
【従来技術とその問題点】地球温暖化は各種の地球環境
問題の中でも、最も深刻な影響を人類社会や生態系に与
えると懸念されており、我が国においても、地球温暖化
の原因となる炭酸ガス、フロンおよびメタン等の温室効
果ガスの排出量を削減することが計画されている。温室
効果ガスの中で最も多量に排出される炭酸ガスなどの排
ガスを削減、除去する方法として、従来から、物理的お
よび化学的吸収法、吸着法、膜分離法、蒸留法などが知
られている。
【0003】また、前記排ガス中には微粒子が含まれる
ことが多く、例えば、火力発電所からの排出ガス中には
フライアッシュなどが、また、ディーゼルエンジンから
の排出ガス中には煤(すす)などの微粒子が含有されて
いる。この種の微粒子は、従来、各種のフィルターを用
いた濾過分離法により分離除去されている。
【0004】しかしながら、炭酸ガスを主成分とする温
室効果ガスを効率的に分離除去して、その排出量を低減
する技術は未だ確立されていない。そこで、本願発明者
等は先に特許出願をなし、温室効果ガスを、当該ガスと
反応性の高いガスまたはエアロゾルと反応させて、温室
効果ガスの一部を液体または固体に変換することにより
温室効果ガスを削減する方法を提案した(特願平3−2
73261号)。上記方法は、炭酸ガスや一酸化炭素等
の削減には極めて有効であるが、温室効果ガス中に含有
されるSOX およびNOX などの微量成分の除去、削減
効果に対しては未だ改善の余地があった。
【0005】一方、SOX およびNOX の除去、所謂、
同時脱硫脱硝技術として従来から触媒方式または電子ビ
ーム照射方式など、多数の処理技術が知られている。更
に、最近、パルスコロナプラズマを利用して、発電用ボ
イラーやディーゼルエンジンの排出ガスからSOX およ
びNOX を除去する技術が開示されるようになった(燃
料協会誌、第68巻第11号、第934〜939頁、
他)。
【0006】しかしながら、上記SOX およびNOX
同時除去技術を、SOX およびNOX に比較して炭酸ガ
スを大量に含有する温室効果ガスの削減プロセスとして
適用するには、炭酸ガス削減効果を有する脱硫脱硝触媒
の開発或いは消費電力の削減など、重大な解決すべき課
題が残されている。
【0007】
【発明の目的】本発明は、火力発電所、工場その他の産
業施設等からの排出ガス、あるいは、ヒーター、ガス機
器等から排出される温室効果ガスを低減し、同時に、同
伴されるSOX およびNOX を低レベルまで除去するこ
とを目的とするものである。また、本発明のもう一つの
目的は、前記温室効果ガスを低減するのに最適な装置を
提供することにある。
【0008】
【発明の構成】本発明に係る温室効果ガスの低減方法
は、炭酸ガス、SOX およびNOX を含有する温室効果
ガスを、非平衡プラズマ状態で処理し、SOX およびN
X を除去すると共に炭酸ガスを低減するものである。
更に、前記非平衡プラズマ状態下の処理において、温室
効果ガスとの反応性が高い物質を混合して、温室効果ガ
スの一部を無害なガス或いは液体または固体に変換して
もよい。
【0009】また、本発明に係る温室効果ガスの低減装
置は、(A)ガス導入口とガス排出口を具えると共に、
ガス流通孔を中央部に穿設した電極板と電極棒とを内部
に対向設置したガス反応器と、(B)前記電極板と電極
棒とを接続するパルス発生機とからなるパルス放電を利
用した非平衡プラズマ処理装置である。
【0010】本発明に係るもう一つの温室効果ガスの低
減装置は、(A)ガス導入口とガス排出口を具えると共
に、内部に離間設置した電極ネット間に、強誘電体のセ
ラミックボールを充填したガス反応器と、(B)前記電
極ネット間を接続する高周波交流電源とからなる沿面放
電を利用した非平衡プラズマ処理装置である。
【0011】
【発明の具体的な説明】以下、図面に基づいて本発明を
具体的に説明する。図3は、温室効果ガス処理システム
のフローチャートであり、発電所、工場、内燃機関等か
らの排出ガスは、熱交換器1、冷却塔2および集塵機3
を経て、反応ガス低減装置4に導入される。
【0012】低減装置4の構造については後述するが、
パルス放電または沿面放電による非平衡プラズマ状態に
おいて処理することにより、炭酸ガス、SOX およびN
X等を無害な物質に転換するものである。本発明にお
いて、非平衡プラズマ状態とは、被処理ガスの活性種生
成に寄与する電子のエネルギー(温度)レベルを高め、
イオンと中性分子のエネルギー(温度)は低い状態のこ
とをいう。即ち、非平衡プラズマ状態下の処理は反応に
関与する活性種のエネルギーレベルのみを高めて転換反
応を促進する一方、反応に無関係で余分なエネルギーを
浪費することがない。
【0013】具体的には、初期反応として次式に示すよ
うな活性種が生成される。 (1)H2 O → H・+OH・ (2)O2 → 2O・ (3)CO2 → CO・+O・
【0014】続いて、次のような反応により、温室効果
ガスが無害なガスに転換される。 (1)炭酸ガス CO2 → C+O2 (2)SOX SO2 +2OH・ → H2 SO4 (3)NOX NO+O・ → NO2 NO2 +OH・ → HNO3
【0015】反応を促進するために、炭酸ガス、SOX
およびNOX 等との反応性に富む物質を一緒に低減装置
4に供給してもよい。例えば、炭酸ガスについては、具
体的に次のような反応を利用する。
【0016】(1)尿素合成反応 CO2 +2NH3 →NH2 CO2 NH4 NH2 CO2 NH4 →CO(NH2)2 +H2 O (2)β−アミノエチルアルコールとの反応 CO2 +2HOC2 4 NH2 +H2 O →(HOC2 4 NH3 )2CO3
【0017】 (3)噴霧消石灰水溶液と炭酸ガスとの接触反応 CO2 +Ca(OH)2 →CaCO3 +H2 O (4)生石灰による吸収反応 CO2 +CaO→CaCO3 (5)水ガラスと炭酸ガスとの接触反応 CO2 +H2 O+Na2 O・nSiO2 →Na2 CO3 +nSiO2 +H2
【0018】低減装置4において生成した固体または液
状物はタンク5に貯留され、適宜、再利用される。一
方、ガス成分は集塵機6、熱交換器1を経てスタック7
に導入される。
【0019】図1は、パルス放電を利用したガス反応装
置(低減装置4)の一実施例を示す断面図である。円筒
形のガス反応器10の一端部には、中央部にガス流通孔
11が穿設された電極板12を設け、この電極板12と
対向させてガス反応器10の他端から軸心方向に電極棒
15を設置する。即ち、電極棒15はガス流通孔11を
指向する。電極板12において、電極棒15との対向面
は外周部からガス流通孔11に向かった緩い擂鉢(すり
ばち)形状13とすることにより、パルス放電を効果的
に行うと共に、反応ガスの流通を円滑に行うことができ
る。なお、符号14は、電極板12と反応器10間を密
封するためのOリングである。
【0020】反応器10の電極棒15寄りの端部には反
応ガスの導入口16が、電極板12寄りの端部には反応
ガスの流出口17が設けられている。電極板12と電極
棒15とは、パルス発生機18に接続されている。パル
ス発生機18としては、パルス幅が数十ns〜数百ns程度
に非常に短く、高電圧を印加することのできるものが好
ましい。
【0021】図2は、沿面放電を利用したガス反応装置
の一実施例を示す断面図である。ガス反応器20内に
は、上下方向に間隔をあけて電極ネット21、21が配
置され、電極ネット21、21間は高周波交流電源28
に接続されている。高周波交流電源28としては、数kH
z 〜数十kHz 程度の周波数の高電圧を印加することので
きるものが好ましい。
【0022】電極ネット21、21間にはセラミックボ
ール22が充填されている。ボール22の材質として
は、チタン酸バリウムなどの強誘電体のセラミックが好
ましい。また、ボール22の表面をこれらの強誘電体材
料で被覆したものでもよい。高周波交流電源28が電極
ネット21、21間に高電圧を印加することにより、セ
ラミックボール22の表面近辺に極短パルス状の沿面放
電が生起し、前記非平衡プラズマ状態におけるガス転換
反応が促進される。なお、符号26および27は、それ
ぞれ処理ガスの導入口と排出口である。
【0023】上記反応装置10、20を大型化する場合
には、上記充填層を多段にするなどして対応することが
できる。また、転換反応終了後、固体または液状の生成
微粒子を反応ガスから分離するには、電気集塵機、HE
PAフィルター、インパクター等適宜の分離器を用いれ
ばよい。
【0024】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳述す
る。実験1 炭酸ガスとSO2 およびNO2 を含有するモデルガスを
図1に示すパルス放電型のガス反応器10に導入して、
ガス変換反応を行った。本実験では、内径が60mmの
ガラス製の反応器10を、恒温槽に収容して用いた。ア
ルミニウムの電極板12のガス流通孔11の内径は2m
mであり、真鍮製の電極棒15を用いた。実験条件は下
記表1の通りである。
【0025】
【表1】 反応器内のガス温度 :20℃ 供給ガスの流量 :100 cm3/min 反応器内ガス滞留時間:125秒 荷電圧 :50kV 極性 :負 パルス形状 :図4に示す形状
【0026】上記処理を10回繰り返した後、生成ガス
の組成を分析した。炭酸ガスは赤外線吸収法により、S
2 およびNO2 は紫外線式測定装置により分析し、供
給ガスと生成ガスの組成を併せて表2に示す。
【0027】実験2 実験1で用いたモデルガスに、反応性ガスとしてアンモ
ニアガスを加えて、実験1と同じ条件で実験を行った。
供給ガスと生成ガスの組成を表2に示す。
【0028】
【表2】 実験1 実験2 IN OUT IN OUT CO2 (vol%) 8.0 3.2 8.0 1.2 O2 (vol%) 3.0 4.8 3.0 3.2 N2 (vol%) 86.5 89.9 66.5 85.4 H2 O(vol%) 2.5 2.1 2.5 2.0 SO2 (ppm) 500 30 500 25 NO2 (ppm) 100 5 100 5 NH3 (vol%) − − 20.0 8.2
【0029】
【発明の効果】本発明方法によれば、温室効果ガスの主
成分たる炭酸ガスを効果的に低減することができ、か
つ、含有されるSOX およびNOX などの微量成分につ
いても、大気汚染防止法その他の環境保全基準に十分適
合する程度まで、低減、除去することができるという優
れた効果を有する。しかも、本発明方法は膨大な電力を
消費することなく、低電力でガス変換反応を行うことが
できるから、大量処理に好適であり、工業的規模におい
ても実施可能である。
【0030】請求項3および請求項4に記載した装置に
よれば、脱硫脱硝装置と炭酸ガス処理装置を併設して、
装置コストを増大させることなく、単一の装置で温室効
果ガス、特に炭酸ガスを効率的に低減することができ
る。また、前記非平衡プラズマ状態における処理は高温
または高圧条件を必要としないので、装置構造が簡易と
なる。請求項4に記載した低減装置は、特に多量の温室
効果ガスの処理に向いている。
【図面の簡単な説明】
【図1】パルス放電を利用したガス反応装置の断面図で
ある。
【図2】沿面放電を利用したガス反応装置の断面図であ
る。
【図3】温室効果ガス処理システムのフローチャートで
ある。
【図4】実験1における高電圧印加時の極短パルス形状
を示す。
【符号の説明】
10、20 ガス反応器 11 ガス流通孔 12 電極板 15 電極棒 18 パルス発生機 21 電極ネット 22 セラミックボール 28 高周波交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 信一 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 森 邦夫 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 小林 正宏 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭酸ガス、SOX およびNOX を含有す
    る温室効果ガスを、非平衡プラズマ状態で処理し、SO
    X およびNOX を除去すると共に炭酸ガスを低減するこ
    とを特徴とする温室効果ガスの低減方法。
  2. 【請求項2】 前記非平衡プラズマ状態下の処理におい
    て、温室効果ガスとの反応性が高い物質を混合すること
    を特徴とする請求項1記載の温室効果ガスの低減方法。
  3. 【請求項3】 (A)ガス導入口とガス排出口を具える
    と共に、ガス流通孔を中央部に穿設した電極板と電極棒
    とを内部に対向設置したガス反応器と、(B)前記電極
    板と電極棒とを接続するパルス発生機とからなる温室効
    果ガスの低減装置。
  4. 【請求項4】 (A)ガス導入口とガス排出口を具える
    と共に、内部に離間設置した電極ネット間に、強誘電体
    のセラミックボールを充填したガス反応器と、(B)前
    記電極ネット間を接続する高周波交流電源とからなる温
    室効果ガスの低減装置。
JP4341708A 1992-11-27 1992-11-27 温室効果ガスの低減方法および低減装置 Withdrawn JPH06165909A (ja)

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