JPS6211605B2 - - Google Patents

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JPS6211605B2
JPS6211605B2 JP55098437A JP9843780A JPS6211605B2 JP S6211605 B2 JPS6211605 B2 JP S6211605B2 JP 55098437 A JP55098437 A JP 55098437A JP 9843780 A JP9843780 A JP 9843780A JP S6211605 B2 JPS6211605 B2 JP S6211605B2
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
discharge
electrodes
hydrogen sulfide
cylindrical
Prior art date
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Application number
JP55098437A
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English (en)
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JPS5724618A (en
Inventor
Yukio Iwasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Meiva Industry Ltd filed Critical Shin Meiva Industry Ltd
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Publication of JPS5724618A publication Critical patent/JPS5724618A/ja
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炭酸ガスを共存し、しかしながら酸
素を伴なわない硫化水素ガスの処理方法に関す
る。
前述したような硫化水素ガスは、例えば地熱発
電における発生ガスや、石炭ガス化に伴なう生成
ガスにおいてみとめられる。しかしこのようなガ
スは、硫化水素を処理しないと公害の元となり、
この処理が地熱発電や石炭ガス化に伴なう問題点
となつていた。
特に地熱発電において考察すると、地中より噴
出する非凝縮ガス中の硫化水素はわが国において
は約10%ともいわれ、多い所では約30%近くも含
有しているといわれている。またこのガスは一般
に炭酸ガスが最も多く、次いで硫化水素、水素、
窒素、メタンであつて酸素は殆んど存在しない。
また石炭のガス化の場合にも粗ガスには1〜2%
の硫化水素を含有し、炭酸ガスは10数%、窒素は
ほぼ硫化水素の倍量程度含まれている。
しかるに従来の吸着、吸収あるいは触媒酸化に
よる硫化水素除去技術では、ガスの温度、圧力あ
るいは雰囲気ガス等の条件から見てその適用は困
難で有効でないことが認められている。また比較
的有効とされ最近米国において研究中の硫酸銅法
も、硫化水素の濃度はわが国におけるそれの数分
の1程度と低い目標のものであり、硫化銅のリサ
イクル技術や耐食材料の選定など種々の問題を残
しているといわれている。また従来の除去技術が
たとえ利用できるとしても吸着剤、吸収剤あるい
は触媒の交換、循環、再生等を必要とするので装
置は複雑なものとなり、これらの詰替えに手間が
かかり、所要敷地面積も大きくしかも完全除去と
いうのは極めて困難である。
一方、半導体産業などの化学気相成長法におけ
る廃ガスのように、例えば硫化水素を含む廃ガス
と酸素含有物質などを含む酸化剤とをプラズマ発
生空間で接触させて、水及び酸化硫黄に変換する
処理方法が特開昭51−129868で公知になつてい
る。また酸化窒素や酸化硫黄を火花放電電場に導
いて分解させる排ガス処理装置は、特開昭51−
94178、特開昭51−56773などで周知になつてい
る。
そこで、地熱発電や石炭ガス化などの発生ガス
を処理するのに、プラズマを利用するのは大きな
真空装置を必要とするため不向きであることか
ら、プラズマに代えて火花放電を利用すること
が、考えられるが、放電の火花とガスとの接触を
余程充分に行わないかぎり硫化水素の除去を有効
に行うことはむずかしい。
この発明は、炭酸ガスと共存するが、酸素を伴
わない硫化水素を、火花放電電場を通過させ、極
めて効果的に硫化水素を除去する硫化水素処理方
法を提供するものである。
今この発明に使用する電極装置につき、図面を
参照しつつ説明する。
1は反応管で、セラミツクス等耐熱絶縁物の円
筒でガス流路の一部を構成するものである。2な
いし5は放電のための電極である。2および4は
外周に螺旋状ガス通路を形成した周孔電極であ
る。電極2および4の導電部2aおよび4aは
鋼、銅、カーボン等電気導通性の材料であるが実
施例ではステンレス鋼を用いていて円筒形をな
す。それらの外周の螺旋溝2bおよび4bを切つ
た反応管内径接触部2cならびに4c、およびそ
れらの内側の電極内部2dおよび4dは、セラミ
ツクス(SiO、AlO3など)で構成される。3ない
し5は内周に螺旋状ガス通路3aおよび5aを形
成した、例えばステンレス鋼製の円筒を含む放電
電極である。そして管1内径との接触部3bおよ
び5bは絶縁体のセラミツクス製とする。これら
電極2ないし5は、図示のように交互にかつある
間隔を有して管1内に直列に配列される。そし
て、螺旋溝2bならびに4b、およびガス通路3
aならびに5aの螺旋方向は総て同一に構成され
ている。また1aは筒1のガス入口、1bは同じ
くガス出口とする。
次に電気回路Cにつき述べれば、10は商用交
流電源であり、昇圧トランス11の一次側に接続
される。さらにこの一次回路には、主スイツチ1
2および限時継電器13および14を介設する。
17はトランス11の二次回路の一方に接続され
たチヨークコイルである。そして電極5aはこの
コイル17と直列に、電極3aおよび4aはそれ
ぞれ継電器13のa接点15および継電器14の
a接点16を介して並列に、接続される。継電器
13の限時時間は数秒、継電器14の限時時間は
その2倍に設定される。二次回路の他方は電極2
aに接続される。
今入口1aから被処理ガスを導入すると、ガス
は螺旋通路2b,3a,4b,5aを経由して出
口1bより排出される。そしてその間前述各螺旋
通路によりガスは一定方向に旋回しながら管1内
を通過する(図示矢印参照)。
さらに回路Cのスイツチ12を閉成すれば、継
電器13および14が作動し接点15および16
は閉成する。そのため、まず電極2a,3a間に
放電が行なわれる。前記した流入ガスは電極2の
外周を通つて旋回流となり流出するため、この放
電は両電極2,3の1個所だけで生じることな
く、放電点が旋回し円筒電極の全周に亘つて放電
が行なわれるようになりほぼ筒状の放電火花すな
わちフレームカーテンを形成する。従つて通路2
bから流出したガスはフレームカーテンを外から
内へ確実に横切つて通路3aに流れ込むことにな
る。この間は恐らくガス中の各成分は電離、イオ
ン化した後述の反応を生ずるものと思われる。
そしてある一定時間(数秒)経過後には、継電
器13の作動により、接点15は再度開放とな
る。すると今度は電極2と4との間にのみ高電圧
が印加されることとなり、この両電極間に容易に
放電が行なわれるようになる。しかし両電極2お
よび4の中間には電極3が存在しているため結果
的に電極2―3間および電極3―4間において前
述同様の理由により各電極の円筒電極全周に亘つ
て放電が行なわれるようになる。従つて更に電極
3―4間の放電フレームカーテンを内から外へ横
切つて通路4bに流れ込むことになるので、電極
2―3間では反応しなかつたガス成分は電極3―
4間で電離イオン化される。
さらにある一定時間(数秒)経過後、継電器1
4の作動により、接点16も再度開放となり、電
極2―5間に高電圧が印加されることとなり、前
述同様に電極2―5間で容易に放電が行なわれる
が、電極2―5間には電極3,4が存在している
ため結果的には、電極2―3間、3―4間、4―
5間の各間隙において前述同様各円筒電極2ない
し5の全周に亘つて放電火花のフレームカーテン
を形成するようになる。従つて電極2―3間およ
び3―4間のフレームカーテンを横切つて通路4
bに流れ込んだガスは電極4―5間の放電火花の
フレームカーテンを外から内へ横切つて通路5a
に流れることになるので、電極2―3間、3―4
間で電離・イオン化されず通過してきたガス中成
分も4―5間で電離・イオン化される。このよう
に原ガスを連続して3つの放電電場に導き、放電
火花との接触効率を極めて良好なものとしたので
ガス中の各成分は確実に電離・イオン化し、極め
て効果的な気中放電反応を行なうことができる。
前述運転中、ガス流速の変化その他で放電フレ
ームが消され放電が停止したような場合は、継電
器13および14に流れる電流がきわめて小とな
り、すなわち始動時と同様に継電器13および1
4が作動し、接点15および16を閉成し、放電
を改めて起動する。
前述作用の説明において、ガス中の硫化水素
は、H2S→H2、S反応によつて分解され、共存す
る炭酸ガスは、CO2→CO、O2、O3反応によつて
一酸化炭素と酸素に分解され(オゾン生成は微
量)、分解生成した硫黄と酸素は直ちに反応し
て、S+O2→SO2、SO2+O→SO3なる合成反応
によつて無水硫酸となる。通常SO2+O2→SO3
応は可逆反応であるため、全てが反応しないで常
にSO2、SO3、O2がある割合で平衡に達して反応
は停止するものであるが、後述するように印加電
力等放電条件によつてはすべてを無水硫酸とする
ことが可能であつた。原ガス中に多少とも窒素が
存在すると、窒素の一部はN2+O2→NO、NO2
る合成反応を起し、これら酸化窒素ガスが触媒と
なつて、完全にSO2→SO3とするものと考えられ
る。また、H2とO2が反応してH2Oになる。
放電を利用すること種反応は古くから研究され
ているものの工業的にあまり応用されてはいな
い。その理由は放電時電極間に放射される電子
流、すなわち放電火花と原料ガスとの接触が不十
分で効果的結果が得られないことに起因する。
例えば従来法に見られるように原料ガスの流れ
の中で火花を飛ばす方法、または放電によつて形
成した火花のフレーム(火焔、プラズマジエツト
フレームを含む)に原料ガスを吹きつける方法な
どでは火花と原料ガスとの接触は不十分で放電エ
ネルギーを効果的に利用することができない。火
花と原料ガスとの接触効率を高める手段としてプ
ラズマジエツトによる合成反応の例にみるように
回転磁場を与えてプラズマアーク柱の径を大きく
して原料ガスとの接触をよくし、またプラズマア
ーク柱を複数本飛ばして原料ガスとの接触効率を
高めるようにしている。しかし多少の改善はなさ
れたとしてもこれら従来の方法によれば原料ガス
と火花の接触の大きい改善は望めない。何故なれ
ば火花を形成する放電の場には放電衝撃圧力が発
生し、この衝撃圧は放電の場から外部に向つて作
用するから火花と原料ガス流との接触を妨げる力
として作用する。換言すれば火花は原料ガスの流
れにとつて抵抗となり、このような火花に対して
ガスを吹きつけたり、あるいは原料ガス中で火花
を飛ばす従来の方法では、火花と原料ガスとの接
触は確率的に少なく所詮は原料ガスの一部が放電
エネルギーを受けて反応に寄与するに過ぎない。
然るに、この発明実施例では対向する電極は筒
状をなしそれぞれの筒状電極の開口部が相対する
ように設置され、放電は対向する両筒状電極の開
口部間の間隙において起こる。原ガスは各筒状電
極の外周と内周を交互に旋回しつつ通つて開口部
間の間隙に向つて流れる。放電は対応する開口部
間の間隙に生じ原ガスの旋回流によつて電極放電
点が旋回し筒状電極端面の全周に渡つて放電が行
なわれるようになり、開口部と開口部の間隙は火
花のフレームによつて包まれた状態、すなわちフ
レーム・カーテンによつて包囲された状態とな
る。従つて電極外周より流れ入るガスは次の電極
内周に入る時放電電場を外から内へ確実に横切
り、電極内周より流出する際にも内から外へ確実
に放電電場を横切ることになり、火花と原料ガス
との接触効率は極めてよくなり、これら電極を数
個通過する間に原ガスは余すところなく放電火花
のもつエネルギーによつて分解合成反応が行なわ
れる。
さらに、この発明実施例のように筒状電極内外
にガスを流通させることにより電極は冷却され電
極の加熱により損耗は低減し、電極間隙間の管壁
は旋回ガス流に吹きつけられるため、放電衝撃圧
によつて管壁に飛散する微粒子の付着を防止し、
かつ原ガス中に含まれる液体の気化を促進して気
中放電反応を効果的に行なうことができるもので
ある。
実施例 1 実験に使用された装置は図に示す装置と同様に
構成されたものであるが反応管1の内径は44mm、
円筒電極2a,3a,4a,5aはステンレス鋼
製外径22mm内径18mm、(内径に螺旋条溝をもつ電
極は山径12mm)とした。
上記装置を使用し、硫化水素2.5%、窒素0.5%
を含む炭酸ガスを下記条件で処理した。
印荷電圧(60Hz) 10000V 隣接する各電極の極間距離の合計 50mm 処理ガス流量 2.5m3/Hr 消費電力量 0.7KWH 実験の結果、排出したガス中には硫化水素は検
出しなくなつていた。なお排出したガスを水で洗
浄して得た液と実験後反応管1を洗浄した洗浄水
を合せて分析した結果処理した硫化水素と当量の
硫酸の存在が確認された。なお排出ガス中の一酸
化炭素は2.1%、二酸化硫黄は0.06%、酸化窒素
は0.0002%であつた。
実施例 2 前記と同じ装置を使用して硫化水素5.0%、窒
素0.5%を含む炭酸ガスを下記条件で処理した。
印荷電圧 13000V 隣接する各電極の極間距離の合計 50mm 処理ガス流量 3.5m3/Hr 消費電力量 0.9KWH 実験の結果、排出したガス中には硫化水素は検
出されなかつた。
実施例 3 前記と同じ装置を使用して硫化水素10.0%窒素
0.5%を含む炭酸ガスを下記条件で処理した。
印荷電圧 13000V 隣接する各電極の極間距離の合計 60mm 処理ガス流量 3.5m3/Hr 消費電力量 1.2KWH 実験の結果、排出したガス中には硫化水素は検
出されなかつた。
これら実験の結果から明らかなように硫化水素
除去の目的からは、濃度が大きいほど処理効率が
よいことがいえる。なお実施例2、実施例3とも
排出したガスを洗浄して得た水と、実験後反応管
1内を洗浄した洗浄水を合わせて分析した結果、
処理した硫化水素と当量の硫酸の存在が確認され
た。
以上の説明から明らかなように、この発明実施
例は極間距離を物理的に変えず、放電電場の放電
距離を大にして、極間に旋回する放電火花のフレ
ーム・カーテンを数ケ所に亘つて形成し処理ガス
と放電火花との接触効率を極めて良好としたた
め、極めて効率よく、更には高価な薬剤触媒等を
何ら使用することなく処理しうるものである。
さらに、この発明においては、無酸素ふん囲気
中に含有される硫化水素を除去し、硫黄分を有益
な硫酸として回収し、炭酸ガスを有用な一酸化炭
素としてとらえることができるという特有かつ顕
著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明方法を実施する装置を示し、第
1図は縦断側面図を含む回路図、第2図は第1図
の―断面図、第3図は第1図の―断面図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 外側にガス流路を形成した筒状電極と内側に
    ガス流路を形成した筒状電極を、所定の間隔をも
    つて、2個以上、交互に直列に配列して、電圧を
    印加し、前記筒状電極間に筒状の火花放電を発生
    せしめ、炭酸ガスと共存するが酸素を伴わない硫
    化水素ガスのガス流を、この火花放電電場の外側
    から内側へまたは内側から外側へ通過せしめて硫
    黄酸化物と水に変化せしめるべくした硫化水素処
    理方法。 2 前記筒状電極の内側又は外側に形成したガス
    流路は、螺旋状に形成してなり、前記筒状電極間
    に形成されるガス流は螺旋状に形成されるべくし
    た特許請求の範囲第1項記載の、硫化水素処理方
    法。
JP9843780A 1980-07-17 1980-07-17 Treatment of hydrogen sulfide Granted JPS5724618A (en)

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JPS63121504U (ja) * 1987-01-30 1988-08-08

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