JPH0691138A - 排気ガス処理装置および方法 - Google Patents
排気ガス処理装置および方法Info
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- JPH0691138A JPH0691138A JP4241887A JP24188792A JPH0691138A JP H0691138 A JPH0691138 A JP H0691138A JP 4241887 A JP4241887 A JP 4241887A JP 24188792 A JP24188792 A JP 24188792A JP H0691138 A JPH0691138 A JP H0691138A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排気ガス中のＮＯｘの直接分解反応を実用化
し、ＮＯｘ除去率向上とともにエネルギ効率の向上、さ
らに装置のコンパクト化、コストの低減を可能にする。 【構成】 反応管１内に、電圧発生装置３に接続された
ニードル電極４と、メッシュ電極５とを、間隔をおいて
配置し、メッシュ電極５上に、ＮＯｘの直接分解のため
の、Ｃｕ／ＺＳＭ−５等の触媒層６を形成する。排気ガ
スの処理にあたり、ＮＯｘを触媒にて接触反応により還
元分解させるとともに、電極間にパルスグロー放電、グ
ロー放電、パルスコロナ放電等により、放電プラズマを
発生させ、触媒に吸着された酸素を脱着し、触媒活性を
保持する。
し、ＮＯｘ除去率向上とともにエネルギ効率の向上、さ
らに装置のコンパクト化、コストの低減を可能にする。 【構成】 反応管１内に、電圧発生装置３に接続された
ニードル電極４と、メッシュ電極５とを、間隔をおいて
配置し、メッシュ電極５上に、ＮＯｘの直接分解のため
の、Ｃｕ／ＺＳＭ−５等の触媒層６を形成する。排気ガ
スの処理にあたり、ＮＯｘを触媒にて接触反応により還
元分解させるとともに、電極間にパルスグロー放電、グ
ロー放電、パルスコロナ放電等により、放電プラズマを
発生させ、触媒に吸着された酸素を脱着し、触媒活性を
保持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼炉および内燃機関
に発生する排気ガスの浄化処理に係り、特に、排気ガス
中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を、効率よく分
解、脱硝処理するのに好適な排気ガス処理装置および方
法に関する。
に発生する排気ガスの浄化処理に係り、特に、排気ガス
中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を、効率よく分
解、脱硝処理するのに好適な排気ガス処理装置および方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、発電プラント用ボイラ
ー、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の燃焼炉に生
じる排気ガスには、有害なＮＯｘが含まれるので、その
浄化処理が必要とされる。ＮＯｘの処理には、放電プラ
ズマ法、好適にはアンモニア（ＮＨ3）を還元剤とする
接触選択還元反応法（以下、ＳＣＲ法という）、等の分
解、脱硝処理（乾式処理）が考えられている。また最近
では、ＮＯｘの還元剤に、炭化水素（以下、ＣｍＨｎと
する、ｍ、ｎ＝１、２、３ … ）を用いる処理（選択
還元反応法、以下、ＨＣ−ＳＣＲ法という）の可能性に
ついても知見が得られている。
ー、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の燃焼炉に生
じる排気ガスには、有害なＮＯｘが含まれるので、その
浄化処理が必要とされる。ＮＯｘの処理には、放電プラ
ズマ法、好適にはアンモニア（ＮＨ3）を還元剤とする
接触選択還元反応法（以下、ＳＣＲ法という）、等の分
解、脱硝処理（乾式処理）が考えられている。また最近
では、ＮＯｘの還元剤に、炭化水素（以下、ＣｍＨｎと
する、ｍ、ｎ＝１、２、３ … ）を用いる処理（選択
還元反応法、以下、ＨＣ−ＳＣＲ法という）の可能性に
ついても知見が得られている。
【０００３】放電プラズマ法は、概して、前記排気ガス
を放電プラズマ中に導入し、生成した酸化活性種とＮＯ
ｘとの衝突によってＮＯｘを還元する方式であり、プラ
ズマの種類としてパルスグロー放電、グロー放電、パル
スコロナ放電等がある。ＳＣＲ法は、基本的に、ＮＨ3
を還元剤とし、触媒を添加してＮＯｘに反応させ、ＮＯ
ｘを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解する方法である。
また、同じくＮＨ3を還元剤とする他の方法として電子
線照射法がある。ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤
としてＮＯｘと反応させ、窒素（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）、
二酸化炭素（ＣＯ2）に分解する方法である。さらに、
自動車の排気ガスのように含有酸素濃度が低い場合のた
めに、三元触媒法が知られている。
を放電プラズマ中に導入し、生成した酸化活性種とＮＯ
ｘとの衝突によってＮＯｘを還元する方式であり、プラ
ズマの種類としてパルスグロー放電、グロー放電、パル
スコロナ放電等がある。ＳＣＲ法は、基本的に、ＮＨ3
を還元剤とし、触媒を添加してＮＯｘに反応させ、ＮＯ
ｘを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解する方法である。
また、同じくＮＨ3を還元剤とする他の方法として電子
線照射法がある。ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤
としてＮＯｘと反応させ、窒素（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）、
二酸化炭素（ＣＯ2）に分解する方法である。さらに、
自動車の排気ガスのように含有酸素濃度が低い場合のた
めに、三元触媒法が知られている。
【０００４】グロー放電プラズマを利用した装置の例と
して、特開平１−２３６９２４号、特開平２−２０３９
２０号、特開平２−２２７１１７号、特開平２−２４１
１９０号等があり、パルスグロー放電を利用した装置の
例として、出願人の先願に係る特願平３−２６０６６４
号がある。
して、特開平１−２３６９２４号、特開平２−２０３９
２０号、特開平２−２２７１１７号、特開平２−２４１
１９０号等があり、パルスグロー放電を利用した装置の
例として、出願人の先願に係る特願平３−２６０６６４
号がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】放電プラズマ法におい
ては、ＮＯｘ濃度の減少に伴う分解去率低下、エネルギ
効率低下の問題があり、また、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ
法には、還元剤占有空間の必要等による反応塔の大型
化、還元剤の貯蔵槽、注入装置、処理装置等の付加設備
による、装置の大型化、および、設備費、ランニングコ
スト等、高コスト化の問題がある。また、三元触媒法に
おいても、触媒貴金属のためのコスト、ランニングコス
ト等の高コスト化が問題とされる。
ては、ＮＯｘ濃度の減少に伴う分解去率低下、エネルギ
効率低下の問題があり、また、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ
法には、還元剤占有空間の必要等による反応塔の大型
化、還元剤の貯蔵槽、注入装置、処理装置等の付加設備
による、装置の大型化、および、設備費、ランニングコ
スト等、高コスト化の問題がある。また、三元触媒法に
おいても、触媒貴金属のためのコスト、ランニングコス
ト等の高コスト化が問題とされる。
【０００６】一方、一般に熱力学的には、ＮＯｘは、還
元剤を要せずに直接分解が可能であり、そのための触媒
として、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、コバルト（Ｃｏ）
等をゼオライト、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2等に担持したものが知られている。直接分解法によ
れば、従来のＮＯｘ分解法の問題を解消でき、さらにＮ
Ｏｘの分解に副生成物が生じることないので、副生成物
処理を考慮する必要もなくなる。しかし直接分解法に
は、排気ガス中に共存する酸素およびＮＯｘの分解生成
物としての酸素（Ｏ2）が強度に化学吸着しやすく、そ
れによる触媒の失活、ひいては反応率低下（ＮＯｘの除
去効率が低下する）の問題があり、実用化は実現されて
いない。
元剤を要せずに直接分解が可能であり、そのための触媒
として、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、コバルト（Ｃｏ）
等をゼオライト、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2等に担持したものが知られている。直接分解法によ
れば、従来のＮＯｘ分解法の問題を解消でき、さらにＮ
Ｏｘの分解に副生成物が生じることないので、副生成物
処理を考慮する必要もなくなる。しかし直接分解法に
は、排気ガス中に共存する酸素およびＮＯｘの分解生成
物としての酸素（Ｏ2）が強度に化学吸着しやすく、そ
れによる触媒の失活、ひいては反応率低下（ＮＯｘの除
去効率が低下する）の問題があり、実用化は実現されて
いない。
【０００７】本発明は、上記課題に鑑み、ＮＯｘの直接
分解反応を実用化し、ＮＯｘ除去率向上とともにエネル
ギ効率の向上、さらに装置のコンパクト化、コストの低
減を同時に可能にする等を目的とする。
分解反応を実用化し、ＮＯｘ除去率向上とともにエネル
ギ効率の向上、さらに装置のコンパクト化、コストの低
減を同時に可能にする等を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題の解決のた
め、本発明は、燃焼炉および内燃機関からの排気ガスの
処理系にプラズマ反応炉を有する排気ガス処理装置にお
いて、前記プラズマ反応炉内における前記排気ガスの経
路に、プラズマ放電のための電極を配置し、該電極間に
活性金属種が担持された触媒層を形成したことを特徴と
する。好適には、前記電極のひとつを、前記排気ガス経
路を被覆するメッシュ状電極とし、該メッシュ状電極に
前記触媒層を支持させることが望ましく、また、前記触
媒層の触媒は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、コバルト
（Ｃｏ）のいずれかをゼオライト、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）のいずれかで担持してな
る。さらに、望ましくは、前記触媒層に誘電体を混合さ
せるのがよい。
め、本発明は、燃焼炉および内燃機関からの排気ガスの
処理系にプラズマ反応炉を有する排気ガス処理装置にお
いて、前記プラズマ反応炉内における前記排気ガスの経
路に、プラズマ放電のための電極を配置し、該電極間に
活性金属種が担持された触媒層を形成したことを特徴と
する。好適には、前記電極のひとつを、前記排気ガス経
路を被覆するメッシュ状電極とし、該メッシュ状電極に
前記触媒層を支持させることが望ましく、また、前記触
媒層の触媒は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、コバルト
（Ｃｏ）のいずれかをゼオライト、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）のいずれかで担持してな
る。さらに、望ましくは、前記触媒層に誘電体を混合さ
せるのがよい。
【０００９】上記構成は、排気ガス処理系のプラズマ反
応炉内に形成された、活性金属種を含む触媒層にプラズ
マ放電し、触媒に吸着した酸素を脱着しつつ、前記触媒
層に燃焼炉および内燃機関からの排気ガスを通過させて
直接分解することを特徴とする排気ガス処理方法に基づ
くものである。
応炉内に形成された、活性金属種を含む触媒層にプラズ
マ放電し、触媒に吸着した酸素を脱着しつつ、前記触媒
層に燃焼炉および内燃機関からの排気ガスを通過させて
直接分解することを特徴とする排気ガス処理方法に基づ
くものである。
【００１０】
【作用】Ｃｕ、Ｐｔ、Ｃｏ等の活性金属種に化学吸着さ
れた酸素原子（Ｏ）は、一般に金属から脱着可能であ
り、例えば、６００Ｃ°〜１２００Ｃ°の温度条件で、
酸素原子の脱着が可能である点が知られている。さら
に、プラズマ放電下の環境によっても、前記脱着現象が
確認されている。
れた酸素原子（Ｏ）は、一般に金属から脱着可能であ
り、例えば、６００Ｃ°〜１２００Ｃ°の温度条件で、
酸素原子の脱着が可能である点が知られている。さら
に、プラズマ放電下の環境によっても、前記脱着現象が
確認されている。
【００１１】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、その構成によると、プラズマ反応炉内の電極間の電
圧印加により、放電プラズマが発生し、触媒層がプラズ
マ環境下におかれる。該触媒層に燃焼炉からの排気ガス
を通過させると、排気ガス中のＮＯｘは触媒によって直
接分解され、Ｎ2およびＯ2が生成される。Ｏ2は、触媒
のＣｕ、Ｐｔ、Ｃｏ等の活性金属種に吸着され得るが、
放電プラズマによって、上記のように反応し、金属から
脱着される。従って酸素による金属失活が抑制され、す
なわち、触媒の活性が維持されてＮＯｘの分解が促進さ
れる。
で、その構成によると、プラズマ反応炉内の電極間の電
圧印加により、放電プラズマが発生し、触媒層がプラズ
マ環境下におかれる。該触媒層に燃焼炉からの排気ガス
を通過させると、排気ガス中のＮＯｘは触媒によって直
接分解され、Ｎ2およびＯ2が生成される。Ｏ2は、触媒
のＣｕ、Ｐｔ、Ｃｏ等の活性金属種に吸着され得るが、
放電プラズマによって、上記のように反応し、金属から
脱着される。従って酸素による金属失活が抑制され、す
なわち、触媒の活性が維持されてＮＯｘの分解が促進さ
れる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。
明する。
【００１３】本実施例のプラズマ反応炉は、ディーゼル
機関等の燃焼炉から、廃熱ボイラ等の中間装置を介して
送られた排気ガス（特にその内のＮＯｘ）を処理して下
流側に送出し、プラズマ反応炉によって処理された排気
ガスは、集塵装置等の中間装置を経由し、所要に応じて
処理され、煙突等の排気口から系外に放出される（以上
の全体系統については図示を省略する）。
機関等の燃焼炉から、廃熱ボイラ等の中間装置を介して
送られた排気ガス（特にその内のＮＯｘ）を処理して下
流側に送出し、プラズマ反応炉によって処理された排気
ガスは、集塵装置等の中間装置を経由し、所要に応じて
処理され、煙突等の排気口から系外に放出される（以上
の全体系統については図示を省略する）。
【００１４】図１は本実施例によるプラズマ反応炉内の
要部を示し、同図において、１は石英ガラスの反応管で
あり、反応管１内を、排気ガス２の流動方向は、矢印で
示すように、ｇａｓ ｉｎ側からｇａｓ ｏｕｔ側とさ
れている。反応管１内には、管外の電圧発生装置３に接
続されたニードル電極４と、メッシュ電極５とが、間隔
をおいて配置されている。メッシュ電極５は排気ガス流
路を被覆し、その上に触媒層６が形成されている。
要部を示し、同図において、１は石英ガラスの反応管で
あり、反応管１内を、排気ガス２の流動方向は、矢印で
示すように、ｇａｓ ｉｎ側からｇａｓ ｏｕｔ側とさ
れている。反応管１内には、管外の電圧発生装置３に接
続されたニードル電極４と、メッシュ電極５とが、間隔
をおいて配置されている。メッシュ電極５は排気ガス流
路を被覆し、その上に触媒層６が形成されている。
【００１５】上記構成において、排気ガス中のＮＯｘは
触媒層６にて直接分解され、排気ガスの浄化が行われる
が、ここで、ＮＯｘの分解反応について従来の技術と比
較しつつ説明する。
触媒層６にて直接分解され、排気ガスの浄化が行われる
が、ここで、ＮＯｘの分解反応について従来の技術と比
較しつつ説明する。
【００１６】従来、ＮＯｘの処理として、放電プラズマ
法、ＳＣＲ法、電子線照射法、三元触媒法、ＨＣ−ＳＣ
Ｒ法が開発されており、いずれも、ＮＯｘの還元反応を
反応機構とする点で共通する。
法、ＳＣＲ法、電子線照射法、三元触媒法、ＨＣ−ＳＣ
Ｒ法が開発されており、いずれも、ＮＯｘの還元反応を
反応機構とする点で共通する。
【００１７】放電プラズマ法は、概して、放電プラズマ
による排気ガスの電子の励起、酸化活性種の生成、酸化
活性種によるＮＯｘの酸化、ＮＨ3の添加によるＮＨ4Ｎ
Ｏ3の生成、すなわちＮＯｘの固定、の各過程からな
る。励起のためのプラズマとして、パルスグロー放電、
グロー放電、パルスコロナ放電が考えられている。
による排気ガスの電子の励起、酸化活性種の生成、酸化
活性種によるＮＯｘの酸化、ＮＨ3の添加によるＮＨ4Ｎ
Ｏ3の生成、すなわちＮＯｘの固定、の各過程からな
る。励起のためのプラズマとして、パルスグロー放電、
グロー放電、パルスコロナ放電が考えられている。
【００１８】ＳＣＲ法は、典型的に、ＮＨ3を還元剤と
し、触媒の添加によって、ＮＯｘを還元反応させる方法
である。触媒としてはチタン／酸化バナジウム（Ｔｉ／
Ｖ2Ｏ3）系触媒、ＴｉＯ2にＶ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3を
担持させたもの等が使用される。ＳＣＲ法は、酸素共存
下で反応速度が増加し、代表的な反応は、次式で表され
る。
し、触媒の添加によって、ＮＯｘを還元反応させる方法
である。触媒としてはチタン／酸化バナジウム（Ｔｉ／
Ｖ2Ｏ3）系触媒、ＴｉＯ2にＶ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3を
担持させたもの等が使用される。ＳＣＲ法は、酸素共存
下で反応速度が増加し、代表的な反応は、次式で表され
る。
【００１９】
【化１】 ６ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 → ５Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋ ８ＮＨ3 → ７Ｎ2 ＋ 12Ｈ2Ｏ ４ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 ＋ Ｏ2 → ４Ｎ2 ＋ ６Ｈ2
Ｏ ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤としてＮＯｘとの
反応により、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解する方法であ
る。
Ｏ ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤としてＮＯｘとの
反応により、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解する方法であ
る。
【００２０】反応機構について、下記スキームのよう
に、ＣｍＨｎの部分酸化中間体の生成、中間体とＮＯｘ
との反応によるＮＯｘの分解、の各段階からなるとする
炭化水素部分酸化説と、
に、ＣｍＨｎの部分酸化中間体の生成、中間体とＮＯｘ
との反応によるＮＯｘの分解、の各段階からなるとする
炭化水素部分酸化説と、
【００２１】
【化２】
【００２２】ＮＯｘの接触分解およびＣｍＨｎの酸化が
連続的に生じる（その場合ＣｍＨｎはＮＯｘから脱離し
たＯを燃焼によって触媒から防護すると考えられてい
る）とする微視的連続反応説と、が有力視されている。
連続的に生じる（その場合ＣｍＨｎはＮＯｘから脱離し
たＯを燃焼によって触媒から防護すると考えられてい
る）とする微視的連続反応説と、が有力視されている。
【００２３】さらに、含有酸素濃度が低い排気ガスに対
して、触媒に貴金属を用いる三元接触法が開発されてい
る。
して、触媒に貴金属を用いる三元接触法が開発されてい
る。
【００２４】しかし、従来の処理法では、実施上、いず
れも設備の大型化、高コスト化が問題となる。
れも設備の大型化、高コスト化が問題となる。
【００２５】詳述すると、放電プラズマ法においては、
反応の進行によるＮＯｘの減少に伴い、酸化活性種およ
びＮＯｘの衝突率が低くなるため、ＮＯｘの除去率をあ
げようとすると各分子を活性化しなければならず、活性
エネルギ量が増加する。ＳＣＲ法においては、ＮＯｘの
除去率を９０％以上の水準に維持しようとすると、ＮＯ
ｘの処理量を示す空塔速度（ＳＶ）の低速化、またはＮ
Ｈ3の多量化、触媒量の増加（除去率８０％に対する触
媒量を１とすると、除去率９０％に対して１．１５、除
去率１００％に対して１．５）を要し、処理量の限界、
もしくは処理塔容積の増大および触媒のためのコストが
必要になる。ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＳＣＲ法に比べ、除去
率を２〜３倍に向上できるが、ＳＣＲ法と同様に、除去
率９０％以上を前提として多量の排気ガス処理のために
は、ＣｍＨｎの多量化、触媒量の増加、処理塔容積の増
大が必要になる。さらに、ＳＣＲ法においては、アンモ
ニアの処理設備、ＨＣ−ＳＣＲ法においてはＣｍＨｎの
貯蔵槽、注入装置等の付帯設備も必要になる。また、三
元触媒法には、触媒貴金属のためのコストが高く、さら
にＳＣＲ法とともにランニングコストが多額になる。
反応の進行によるＮＯｘの減少に伴い、酸化活性種およ
びＮＯｘの衝突率が低くなるため、ＮＯｘの除去率をあ
げようとすると各分子を活性化しなければならず、活性
エネルギ量が増加する。ＳＣＲ法においては、ＮＯｘの
除去率を９０％以上の水準に維持しようとすると、ＮＯ
ｘの処理量を示す空塔速度（ＳＶ）の低速化、またはＮ
Ｈ3の多量化、触媒量の増加（除去率８０％に対する触
媒量を１とすると、除去率９０％に対して１．１５、除
去率１００％に対して１．５）を要し、処理量の限界、
もしくは処理塔容積の増大および触媒のためのコストが
必要になる。ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＳＣＲ法に比べ、除去
率を２〜３倍に向上できるが、ＳＣＲ法と同様に、除去
率９０％以上を前提として多量の排気ガス処理のために
は、ＣｍＨｎの多量化、触媒量の増加、処理塔容積の増
大が必要になる。さらに、ＳＣＲ法においては、アンモ
ニアの処理設備、ＨＣ−ＳＣＲ法においてはＣｍＨｎの
貯蔵槽、注入装置等の付帯設備も必要になる。また、三
元触媒法には、触媒貴金属のためのコストが高く、さら
にＳＣＲ法とともにランニングコストが多額になる。
【００２６】このような問題は、いずれもＮＯｘの反応
機構に還元剤を要する点に起因すると考えられる。
機構に還元剤を要する点に起因すると考えられる。
【００２７】一方、一般にＮＯｘは、熱力学的に直接分
解が可能である。代表的な反応式を次に示す。
解が可能である。代表的な反応式を次に示す。
【００２８】
【化３】ＮＯ → １／２Ｎ2 ＋ １／２Ｏ2 ＮＯｘの直接分解には触媒が必要とされるが、酸素共存
下では酸素が触媒に吸着され、触媒が被毒、失活する事
態を避けられない。従って分解過程でＯ2が発生するＮ
Ｏｘ処理に対しては除去率向上が望めないので、上記の
問題があるものの、ＳＣＲ法の実用化、あるいは空燃比
制御により酸素減少の条件を生成した上での三元接触法
の実施が一般とされていた。還元剤を要しない直接分解
法を実用化できれば、還元剤に起因する従来の処理法の
各問題が生じることはなく、さらに、反応によって生じ
る副生の対応を考慮する必要もなくなる。
下では酸素が触媒に吸着され、触媒が被毒、失活する事
態を避けられない。従って分解過程でＯ2が発生するＮ
Ｏｘ処理に対しては除去率向上が望めないので、上記の
問題があるものの、ＳＣＲ法の実用化、あるいは空燃比
制御により酸素減少の条件を生成した上での三元接触法
の実施が一般とされていた。還元剤を要しない直接分解
法を実用化できれば、還元剤に起因する従来の処理法の
各問題が生じることはなく、さらに、反応によって生じ
る副生の対応を考慮する必要もなくなる。
【００２９】本実施例は、以上の知見に基づきなされた
もので、ＮＯｘの直接分解における触媒への酸素の吸
着、触媒の失活の問題を解決することを目的とし、その
特徴は、放電プラズマによって触媒から酸素を脱着しつ
つ、ＮＯｘを直接分解する点にある。すなわち、本実施
例は、従来とは異なる、還元剤を要しない直接分解法を
基本とし、その放電プラズマの併用によって触媒の活性
を保持し、もって直接分解法の実用化を図るものであ
る。
もので、ＮＯｘの直接分解における触媒への酸素の吸
着、触媒の失活の問題を解決することを目的とし、その
特徴は、放電プラズマによって触媒から酸素を脱着しつ
つ、ＮＯｘを直接分解する点にある。すなわち、本実施
例は、従来とは異なる、還元剤を要しない直接分解法を
基本とし、その放電プラズマの併用によって触媒の活性
を保持し、もって直接分解法の実用化を図るものであ
る。
【００３０】ＮＯｘの直接分解に必要な触媒は、各種、
知られているが、本実施例では、触媒にＣｕをゼオライ
トで担持したもの（Ｃｕ／ＺＳＭ−５）とされている。
上記のようにＮＯｘの分解により、Ｏ2が生成されるの
で、触媒のＣｕは酸素共存の条件下におかれる。従って
ＣｕにＯ2が反応し、酸化銅になると、触媒として機能
しなくなり、ＮＯｘの分解反応を持続させることができ
なくなる。従って、ＣｕとＯ2との反応を阻止するか、
あるいは、吸着したＯを、逐一、Ｃｕから脱着すれば、
ＮＯｘの分解反応が継続可能になる。
知られているが、本実施例では、触媒にＣｕをゼオライ
トで担持したもの（Ｃｕ／ＺＳＭ−５）とされている。
上記のようにＮＯｘの分解により、Ｏ2が生成されるの
で、触媒のＣｕは酸素共存の条件下におかれる。従って
ＣｕにＯ2が反応し、酸化銅になると、触媒として機能
しなくなり、ＮＯｘの分解反応を持続させることができ
なくなる。従って、ＣｕとＯ2との反応を阻止するか、
あるいは、吸着したＯを、逐一、Ｃｕから脱着すれば、
ＮＯｘの分解反応が継続可能になる。
【００３１】一般に、活性金属種に化学吸着している酸
素は、６００°Ｃ〜１２００°Ｃの条件化で脱着するこ
とが知られている。一方、放電プラズマの照射による励
起電子の供給によっても、酸素の脱着は可能であること
が判明しており、その場合、温度条件は高温に限定され
ない。本実施例は、後者の反応機構に着目し、ニードル
電極４およびメッシュ電極５とによってプラズマの生成
を可能とし、さらに好適には、メッシュ電極５に触媒を
位置させる構成とすることによって、プラズマの発生す
る位置関係においても触媒の電子取得を容易にし、もっ
て酸素脱着の効果を確実としている。
素は、６００°Ｃ〜１２００°Ｃの条件化で脱着するこ
とが知られている。一方、放電プラズマの照射による励
起電子の供給によっても、酸素の脱着は可能であること
が判明しており、その場合、温度条件は高温に限定され
ない。本実施例は、後者の反応機構に着目し、ニードル
電極４およびメッシュ電極５とによってプラズマの生成
を可能とし、さらに好適には、メッシュ電極５に触媒を
位置させる構成とすることによって、プラズマの発生す
る位置関係においても触媒の電子取得を容易にし、もっ
て酸素脱着の効果を確実としている。
【００３２】本実施例によると、ＮＯｘが直接分解され
て生じるＯ2は、一旦、触媒のＣｕに吸着するが、その
すぐ近くでプラズマが発生するので、酸素を担持した触
媒に電子が供給され、酸素がＣｕから容易に脱着する。
従ってプラズマの持続により、ＯがＣｕに吸着し続ける
ことはなく、Ｃｕの状態を維持することができる。よっ
てＣｕが触媒として失活せずに、ＮＯｘの直接分解を継
続させることが可能になる。
て生じるＯ2は、一旦、触媒のＣｕに吸着するが、その
すぐ近くでプラズマが発生するので、酸素を担持した触
媒に電子が供給され、酸素がＣｕから容易に脱着する。
従ってプラズマの持続により、ＯがＣｕに吸着し続ける
ことはなく、Ｃｕの状態を維持することができる。よっ
てＣｕが触媒として失活せずに、ＮＯｘの直接分解を継
続させることが可能になる。
【００３３】さらに、本実施例によると、放電プラズマ
によってＮＯｘ自体も励起されるので、一般直接分解法
による、触媒のみによる接触的熱力学反応よりも、分解
反応速度が速くなり、もって触媒の単位容積当りのガス
処理量が大きくなる。従ってガス処理効率が向上される
とともに、触媒の低減も可能になる。また、反応温度条
件も低くすることができる。本実施例の場合、排気ガス
流量、ＮＯｘ濃度、性状、要求分解率、および触媒種に
かかわらず、プラズマ発生のためのエネルギ制御によっ
て反応温度条件を変更できるので、上記要因に温度条件
が依存する、従来の直接分解法よりも、温度選択の幅が
広くなり、環境条件に合わせて温度条件を設定すること
が可能になる。好適には、処理温度を室温から５００°
Ｃとするのが望ましい。また、圧力条件については、減
圧、常圧、加圧下のいずれであってもよい。
によってＮＯｘ自体も励起されるので、一般直接分解法
による、触媒のみによる接触的熱力学反応よりも、分解
反応速度が速くなり、もって触媒の単位容積当りのガス
処理量が大きくなる。従ってガス処理効率が向上される
とともに、触媒の低減も可能になる。また、反応温度条
件も低くすることができる。本実施例の場合、排気ガス
流量、ＮＯｘ濃度、性状、要求分解率、および触媒種に
かかわらず、プラズマ発生のためのエネルギ制御によっ
て反応温度条件を変更できるので、上記要因に温度条件
が依存する、従来の直接分解法よりも、温度選択の幅が
広くなり、環境条件に合わせて温度条件を設定すること
が可能になる。好適には、処理温度を室温から５００°
Ｃとするのが望ましい。また、圧力条件については、減
圧、常圧、加圧下のいずれであってもよい。
【００３４】本実施例の確認のため、ＮＯｘをＮＯと
し、上記構成において以下の条件下で実験を行った。 ＮＯ ： １０００ｐｐｍ Ｏ2 ： １％ Ｎ2 ： バランス 温度 ： ２００°Ｃ ＳＶ ： １００００ｈ／ｒ その結果、ＮＯの分解率９２％が得られ、本実施例の有
効性が確認された。
し、上記構成において以下の条件下で実験を行った。 ＮＯ ： １０００ｐｐｍ Ｏ2 ： １％ Ｎ2 ： バランス 温度 ： ２００°Ｃ ＳＶ ： １００００ｈ／ｒ その結果、ＮＯの分解率９２％が得られ、本実施例の有
効性が確認された。
【００３５】なお、上記実施例では、触媒は、Ｃｕ／Ｚ
ＳＭ−５としたが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、その他、活性金属種を、白金、コバルトのいずれ
かとし、担体を、ゼオライト、アルミナ、シリカのいず
れかとしたものでもよい。
ＳＭ−５としたが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、その他、活性金属種を、白金、コバルトのいずれ
かとし、担体を、ゼオライト、アルミナ、シリカのいず
れかとしたものでもよい。
【００３６】さらに、触媒に誘電体を添加して希釈させ
てもよい。誘電体の添加により、電極間の放電が均一化
され、エネルギ効率を向上させることができる。誘電体
として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）等が良好と
される。
てもよい。誘電体の添加により、電極間の放電が均一化
され、エネルギ効率を向上させることができる。誘電体
として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）等が良好と
される。
【００３７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の排気ガ
ス処理装置および方法によれば、放電プラズマによって
触媒活性金属種に吸着される酸素原子が脱着されるの
で、触媒のＮＯｘ分解活性を定常的に維持することがで
き、もって還元剤を要せずに、排気ガス中のＮＯｘの直
接分解処理が可能になる。
ス処理装置および方法によれば、放電プラズマによって
触媒活性金属種に吸着される酸素原子が脱着されるの
で、触媒のＮＯｘ分解活性を定常的に維持することがで
き、もって還元剤を要せずに、排気ガス中のＮＯｘの直
接分解処理が可能になる。
【００３８】さらに、本発明によれば、排気ガスのＮＯ
ｘ処理において、プラズマによるＮＯｘの励起等による
ＮＯｘ除去効率の向上、温度条件の選択可能性等、装置
の性能向上とともに、付帯設備の削減、反応塔の小型化
による装置のコンパクト化さらに、設備費、ランニング
コスト等のコストの低減も可能になる等の効果が奏され
る。
ｘ処理において、プラズマによるＮＯｘの励起等による
ＮＯｘ除去効率の向上、温度条件の選択可能性等、装置
の性能向上とともに、付帯設備の削減、反応塔の小型化
による装置のコンパクト化さらに、設備費、ランニング
コスト等のコストの低減も可能になる等の効果が奏され
る。
【図１】本発明の一実施例の要部概略を示す断面図であ
る。
る。
１ 反応管 ２ 排気ガス ３ 電圧発生装置 ４ ニードル電極 ５ メッシュ電極 ６ 触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 礒貝 和博 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼炉および内燃機関からの排気ガスの
処理系にプラズマ反応炉を有する排気ガス処理装置にお
いて、前記プラズマ反応炉内における前記排気ガスの経
路に、プラズマ放電のための電極を配置し、該電極間に
活性金属種が担持された触媒層を形成したことを特徴と
する排気ガス処理装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の排気ガス処理装置にお
いて、前記電極のひとつを、前記排気ガス経路を被覆す
るメッシュ状電極とし、該メッシュ状電極に前記触媒層
を支持させたことを特徴とする排気ガス処理装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の排気ガ
ス処理装置において、前記触媒層の前記活性金属種を、
銅、白金、コバルトのいずれかとし、該活性金属種の担
体を、ゼオライト、アルミナ、シリカのいずれかとした
ことを特徴とする排気ガス処理装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の排気ガス処理装置にお
いて、前記触媒層に誘電体を混合させたことを特徴とす
る排気ガス処理装置。 - 【請求項５】 排気ガス処理系のプラズマ反応炉内に形
成された、活性金属種を含む触媒層にプラズマ放電し、
触媒に吸着した酸素を脱着しつつ、前記触媒層に燃焼炉
からの排気ガスを通過させて直接分解することを特徴と
する排気ガス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4241887A JPH0691138A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 排気ガス処理装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4241887A JPH0691138A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 排気ガス処理装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0691138A true JPH0691138A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17081030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4241887A Pending JPH0691138A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 排気ガス処理装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691138A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995031271A1 (de) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur entgiftung von abgasen aus mobilen anlagen |
| US5609736A (en) * | 1995-09-26 | 1997-03-11 | Research Triangle Institute | Methods and apparatus for controlling toxic compounds using catalysis-assisted non-thermal plasma |
| WO1999012638A1 (en) * | 1997-09-09 | 1999-03-18 | Aea Technology Plc | Treatment of gaseous emissions |
| KR100347593B1 (ko) * | 1999-05-20 | 2002-08-07 | 사단법인 고등기술연구원 연구조합 | 내연기관의 배출가스 정화장치 |
| WO2004112940A1 (ja) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Nittetsu Mining Co. Ltd. | 酸化触媒と低温プラズマとを利用する気体処理方法及び気体処理装置 |
| KR100477503B1 (ko) * | 2002-05-14 | 2005-03-18 | 고등기술연구원연구조합 | 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치 |
| JP2012139671A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-26 | Daihatsu Motor Co Ltd | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 |
| CN112535941A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-23 | 矿冶科技集团有限公司 | 脱硝除尘一体化净化设备 |
| CN112973776A (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | Mcm-22分子筛的改性方法 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4241887A patent/JPH0691138A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995031271A1 (de) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur entgiftung von abgasen aus mobilen anlagen |
| US5609736A (en) * | 1995-09-26 | 1997-03-11 | Research Triangle Institute | Methods and apparatus for controlling toxic compounds using catalysis-assisted non-thermal plasma |
| US5843288A (en) * | 1995-09-26 | 1998-12-01 | Yamamoto; Toshiaki | Methods and apparatus for controlling toxic compounds using catalysis-assisted non-thermal plasma |
| WO1999012638A1 (en) * | 1997-09-09 | 1999-03-18 | Aea Technology Plc | Treatment of gaseous emissions |
| KR100347593B1 (ko) * | 1999-05-20 | 2002-08-07 | 사단법인 고등기술연구원 연구조합 | 내연기관의 배출가스 정화장치 |
| KR100477503B1 (ko) * | 2002-05-14 | 2005-03-18 | 고등기술연구원연구조합 | 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치 |
| WO2004112940A1 (ja) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Nittetsu Mining Co. Ltd. | 酸化触媒と低温プラズマとを利用する気体処理方法及び気体処理装置 |
| JPWO2004112940A1 (ja) * | 2003-06-17 | 2006-07-27 | 日鉄鉱業株式会社 | 酸化触媒と低温プラズマとを利用する気体処理方法及び気体処理装置 |
| US7347979B2 (en) | 2003-06-17 | 2008-03-25 | Nittetsu Mining Co., Ltd. | Gas processing method and gas processing apparatus utilizing oxidation catalyst and low-temperature plasma |
| JP2012139671A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-26 | Daihatsu Motor Co Ltd | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 |
| CN112973776A (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | Mcm-22分子筛的改性方法 |
| CN112973776B (zh) * | 2019-12-18 | 2024-03-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | Mcm-22分子筛的改性方法 |
| CN112535941A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-23 | 矿冶科技集团有限公司 | 脱硝除尘一体化净化设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990105 |