JP2006239690A - Nitrogen oxide removing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガスの処理方法及びその処理装置に関し、大気圧低温非平衡プラズマ(以下、「低温非平衡プラズマ」という。)を用いた乾式の処理、還元剤溶液を用いた湿式の処理の二段階の処理により、又は、前記乾式の処理及び湿式の処理を組み合わせた処理により、排ガス中の反応副生成物(N2O、HNO2、HNO3、NO3 −、CO)を抑制し、かつ、経済的に除去する窒素酸化物の浄化方法及び浄化装置である。 The present invention relates to an exhaust gas treatment method and a treatment apparatus therefor, including dry treatment using atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma (hereinafter referred to as “low-temperature non-equilibrium plasma”) and wet treatment using a reducing agent solution. By controlling the reaction by-products (N 2 O, HNO 2 , HNO 3 , NO 3 − , CO) in the exhaust gas by a step process or by a combination of the dry process and the wet process, and The present invention is a method and apparatus for purifying nitrogen oxides that are economically removed.
一般に、発電所や、ディ−ゼルエンジン等に代表されるエネルギ−の供給及びこれらのエネルギ−の消費に伴って一酸化窒素(NO)や、二酸化窒素(NO2)等の窒素酸化物が排出される。環境中に排出された窒素酸化物は、光化学スモッグ等の原因となり、大都市での環境問題の重要課題として、その対策が検討されている。また、一酸化二窒素(N2O)は、近年問題となっている地球温暖化ガスの原因としても注目されている。 In general, nitrogen oxides such as nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ) are discharged as energy is supplied and consumed by power plants and diesel engines. Is done. Nitrogen oxides discharged into the environment cause photochemical smog and the like, and countermeasures are being considered as an important issue for environmental problems in large cities. Further, dinitrogen monoxide (N 2 O) has attracted attention as a cause of global warming gas, which has been a problem in recent years.
窒素酸化物を低減させる方法として、燃焼方式、触媒方式、選択触媒還元方式(SCR)、アンモニア噴射方式、また、近年においては、前記触媒方式や、非熱プラズマ、電子ビ−ム等の技術を結合して、窒素酸化物を低減させる方法や、その他前記方式とアンモニア、過酸化水素及び塩化カルシウム等の化学物質や触媒等を用いた方式との結合により、窒素酸化物を低減する方法が知られている。
しかし、前記従来の方法では、窒素酸化物の除去効率を高くするためには、多大なコストがかかるという問題があった。 However, the conventional method has a problem that it takes a lot of cost to increase the removal efficiency of nitrogen oxides.
図11は、従来の窒素酸化物浄化方法により、NOx濃度が500ppm〜1000ppm程度の環境中の窒素酸化物1トンを各浄化効率で除去するためにかかったコストを示す。 FIG. 11 shows the cost required for removing 1 ton of nitrogen oxides in the environment having a NOx concentration of about 500 ppm to 1000 ppm with each purification efficiency by the conventional nitrogen oxide purification method.
図11に示すように、従来商業化されている技術によって環境中の窒素酸化物を除去しようとするには、例えば、SCR(図11中、直線で示す。)を用いた場合、80%〜85%の窒素酸化物浄化効率で、環境中の窒素酸化物1トンを除去するために年間かかるコストは、約150万〜160万円(約12,000ドル)であり、高額のコストがかかっていることがわかる。 As shown in FIG. 11, in order to remove nitrogen oxides in the environment by a technique that has been commercially available, for example, when SCR (shown by a straight line in FIG. 11) is used, 80% to The annual cost to remove 1 ton of nitrogen oxides in the environment with 85% nitrogen oxide purification efficiency is about 1.5 million to 1.6 million yen (about 12,000 dollars), which is expensive. You can see that
例えば、SCRを用いた場合、前記高額のコストをかけても、環境中の窒素酸化物除去効率は、80%〜85%程度である。 For example, when SCR is used, the nitrogen oxide removal efficiency in the environment is about 80% to 85% even if the high cost is applied.
また、低温非平衡プラズマ等を用いて環境中の窒素酸化物を除去した場合、70eV〜780eVの多大な電力が消費され、前記SCRと同様に高額のコストがかかるという問題がある。 In addition, when nitrogen oxides in the environment are removed using low-temperature non-equilibrium plasma or the like, a large amount of electric power of 70 eV to 780 eV is consumed, and there is a problem that high cost is required similarly to the SCR.
その他、低温非平衡プラズマを用いた従来方式においては、環境中の窒素酸化物を分解除去するために、反応過程において、一酸化二窒素(N2O)や、硝酸イオン(NO3 −)、亜硝酸(HNO2)、及び硝酸(HNO3)等の副生成物が大量に生産されてしまい、これらの副生成物の除去がなされていないという問題があった。これらの副生成物を酸化・還元により浄化するためには、更なるコストの高騰につながるという問題があった。 In addition, in the conventional method using low-temperature non-equilibrium plasma, in order to decompose and remove nitrogen oxides in the environment, in the reaction process, dinitrogen monoxide (N 2 O), nitrate ions (NO 3 − ), There was a problem that by-products such as nitrous acid (HNO 2 ) and nitric acid (HNO 3 ) were produced in large quantities, and these by-products were not removed. In order to purify these by-products by oxidation / reduction, there is a problem that the cost increases further.
そこで、本発明は、低温非平衡プラズマの生成による乾式の工程及び/又は強力な還元剤溶液を用いる湿式の工程を用いて、低コストで、環境中の窒素酸化物を効率的に除去し、窒素酸化物除去工程において、生成される副生成物の大幅な制限が可能となる窒素酸化物・硫黄酸化物の浄化方法及びその浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention efficiently removes nitrogen oxides in the environment at low cost by using a dry process by generation of low-temperature non-equilibrium plasma and / or a wet process using a strong reducing agent solution, An object of the present invention is to provide a method for purifying nitrogen oxides and sulfur oxides and a purification device for the by-products that can be greatly restricted in the nitrogen oxide removal step.
本願第1請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成して窒素酸化物を除去するものであって、前記大気圧低温非平衡プラズマの生成によってガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
排ガスに低温非平衡プラズマを生成すると、低温非平衡プラズマの放電により、ガス中の、窒素N2や酸素O2が、電離し、励起されて、活性窒素Nや、活性酸素Oとなる。また、水分存在下においては、水分子がOHラジカルとなり、これらの分子の励起により、NOxの解離が始まる。 When low-temperature non-equilibrium plasma is generated in the exhaust gas, nitrogen N 2 and oxygen O 2 in the gas are ionized and excited by discharge of the low-temperature non-equilibrium plasma to become active nitrogen N and active oxygen O. Further, in the presence of moisture, water molecules become OH radicals, and the excitation of these molecules initiates the dissociation of NOx.
すなわち、NOxのうち、一部の一酸化窒素NOは、活性窒素Nにより、温度に影響されることなく、N2に還元される。しかし、このN2への還元は、排ガス中に含まれるNOのごく一部であり、大部分は活性酸素Oによって酸化されて二酸化窒素NO2へと酸化される。これらのことは、以下の式で表すことができる。 That is, of the NOx, a part of nitric oxide NO is reduced to N 2 by the active nitrogen N without being affected by the temperature. However, this reduction to N 2 is a small part of NO contained in the exhaust gas, and most of it is oxidized by active oxygen O and oxidized to nitrogen dioxide NO 2 . These can be expressed by the following equations.
(1)NO+N→N2+O
(2)NO+O+M→NO2+M
ここで、Mは、第三体物質を表しており、この第三体物質Mは、反応で得られた過剰エネルギーを吸収し、反応を効果的に進める物質であり、空気中では、窒素や酸素を示している。
(1) NO + N → N2 + O
(2) NO + O + M → NO 2 + M
Here, M represents a third body substance, and this third body substance M is a substance that absorbs excess energy obtained by the reaction and effectively promotes the reaction. Shows oxygen.
前記(2)式に示すように、排ガス中に含まれるNOは、低温非平衡プラズマの生成により、そのほとんどすべてが、NO2に酸化される。NO2量が最大値となる低温非平衡プラズマを生成するための印加電圧は、従来のプラズマ法で用いられていた印加電圧よりも、大幅に低い値となる。 As shown in the equation (2), almost all of NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the generation of the low temperature non-equilibrium plasma. The applied voltage for generating the low temperature non-equilibrium plasma with the maximum amount of NO 2 is a value significantly lower than the applied voltage used in the conventional plasma method.
これよりも、高い電圧を印加すると、生成されたNO2は、活性窒素の影響により、更に、反応が進み、次式(3)に表すように、N22に還元される。このN2Oは近年、地球温暖化ガスとして注目されている。 When a voltage higher than this is applied, the generated NO 2 is further reacted under the influence of active nitrogen, and is reduced to N 2 2 as represented by the following formula (3). In recent years, N 2 O has attracted attention as a global warming gas.
(3)NO2+N→N2O+O
更に、水分存在下において、NO2の一部は、前記第三体物質M及びOHラジカルの影響により、次式(4)に表すように、硝酸(HNO3)に酸化される。
(3) NO 2 + N → N 2 O + O
Furthermore, in the presence of moisture, a part of NO 2 is oxidized into nitric acid (HNO 3 ) as represented by the following formula (4) due to the influence of the third body substance M and the OH radical.
(4)NO2+OH+M→HNO3+M
また、水分が存在しない場合は、NO2の一部は、空気中の活性酸素Oにより、次式(5)に表すように、硝酸イオン(NO3 −)となる。
(4) NO 2 + OH + M → HNO 3 + M
Further, in the absence of moisture, a part of NO 2 becomes nitrate ions (NO 3 − ) as represented by the following formula (5) by the active oxygen O in the air.
(5)NO2+O+e→NO3 −
また、同時に、NO2の一部は、空気中の活性酸素Oにより、次式(6)に表すように、再び、NOに還元される。
(5) NO 2 + O + e → NO 3 −
At the same time, part of NO 2 is again reduced to NO by active oxygen O in the air, as shown in the following formula (6).
(6)NO2+O→NO+O2
このように、空気中に存在する活性酸素及び活性窒素によって、NOxの酸化・還元サイクルが影響を受けて、NO及びNO2が酸化・還元されている。また、この窒素酸化物の酸化・還元サイクル中に、前記副生成物(N2O,HNO2,NO3 −等)が生成される。このため、窒素酸化物の完全な除去には、限界があることがわかる。副生成物のうち、HNO3及びNO3 −の除去は容易であるが、地球温暖化ガスとして、近年注目されているN2Oガスの除去は困難であることが知られている。
(6) NO 2 + O → NO + O 2
Thus, the active oxygen and active nitrogen present in the air, oxidation-reduction cycle of NOx is affected, NO and NO 2 are oxidation and reduction. Further, the by-products (N 2 O, HNO 2 , NO 3 −, etc.) are generated during the oxidation / reduction cycle of the nitrogen oxides. For this reason, it turns out that there is a limit in complete removal of nitrogen oxides. Of the by-products, it is easy to remove HNO 3 and NO 3 − , but it is known that it is difficult to remove N 2 O gas which has been attracting attention as a global warming gas in recent years.
低温非平衡プラズマの生成により、排ガス中のNOはNO2に酸化されるが、高電圧を印加して、更に反応が進むと、前記NO2が酸化・還元されて、前記副生成物が生成される。 Due to the generation of low temperature non-equilibrium plasma, NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 , but when a high voltage is applied and the reaction proceeds further, the NO 2 is oxidized and reduced to produce the by-product. Is done.
本発明は、低温非平衡プラズマの生成により、前記(2)式にしたがって排ガス中のNOがNO2に酸化される場合に、NO2量が最も大きくなる印加電圧を基準値として、低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定し、NO2の反応を抑制して、NO2反応の促進による副生成物の発生を低減し、窒素酸化物中に含まれるNOを最大量近傍のNO2に酸化することが可能となる。 In the present invention, when NO in exhaust gas is oxidized to NO 2 according to the above equation (2) due to the generation of low-temperature non-equilibrium plasma, the applied voltage at which the amount of NO 2 is maximized is used as a reference value. The applied voltage for generating plasma is set, the NO 2 reaction is suppressed, the generation of by-products due to the promotion of the NO 2 reaction is reduced, and the NO contained in the nitrogen oxide is changed to NO 2 in the vicinity of the maximum amount. It becomes possible to oxidize.
酸化されたNO2は、還元剤溶液を用いて、排ガス中から比較的容易に除去されるため、排ガス中の窒素酸化物から生成されるNO2量が最大値となる電圧を基準値として印加電圧を設定し、従来のプラズマ法による印加電圧よりも大幅な低電圧(又は、大幅な低電力)で、NOがNO2に酸化されるので、エネルギ−消費を削減して、コスト低減を図ることができる。 Oxidized NO 2 is relatively easily removed from the exhaust gas using the reducing agent solution. Therefore, the voltage at which the amount of NO 2 generated from nitrogen oxides in the exhaust gas becomes the maximum value is applied as a reference value. The voltage is set, and NO is oxidized to NO 2 at a voltage (or significantly lower power) that is significantly lower than the voltage applied by the conventional plasma method, so that energy consumption is reduced and costs are reduced. be able to.
また、NO2が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定するため、NO2の反応がさらに進んで生成される副生成物の生成量を抑制することができ、除去の困難な副生成物の発生を低減して、効率的な窒素酸化物の浄化方法を提供することが可能となる。 Moreover, since the applied voltage is set with a value at which NO 2 is maximized as a reference value, it is possible to suppress the amount of by-products generated by the further progress of the NO 2 reaction, which is difficult to remove. Generation of by-products can be reduced, and an efficient nitrogen oxide purification method can be provided.
このように、NO2量が最大値となる電圧を基準値として、低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定し、ガス中に含まれるNOをNO2に酸化させた後、還元剤でNO2を処理するので、プラズマ法のみを用いた場合や、SCR等の従来方法よりも効率的にNOxを除去することができる。 In this way, with the voltage at which the amount of NO 2 is maximized as a reference value, an applied voltage for generating low-temperature non-equilibrium plasma is set, and NO contained in the gas is oxidized to NO 2 , and then NO is added with a reducing agent. 2 is processed, it is possible to remove NOx more efficiently than the conventional method such as SCR or the case where only the plasma method is used.
本願第2請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成して窒素酸化物を除去するものであって、前記大気圧低温非平衡プラズマの生成によってガス中のNOが酸化されてNO2を生成し、前記NOが所定値以下となるとともに、酸化生成されるNO2が最大値となる値を基準値とし、生成される副生成物が所定値以下となる任意の値を設定値として、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、本発明は、ガス中のNOが所定値以下となり、NOが酸化により生成するNO2が最大値となるとともに、NO2の反応が更に進んで、生成される副生成物の量が所定値以下となる値を基準値として印加電圧を設定する。 As described above, according to the present invention, NO in the gas becomes a predetermined value or less, NO 2 generated by oxidation of NO reaches the maximum value, and the reaction of NO 2 further proceeds, and the amount of by-products generated is increased. The applied voltage is set with reference to a value that becomes a predetermined value or less.
したがって、本発明の方法によれば、NO2の反応が更に進んで生成される副生成物の量が所定値以下となる値を基準値として設定するため、副生成物の発生を抑制し、排ガス中の窒素酸化物を除去の容易なNO2とし、更に、このNO2生成量が最大値となる必要な電圧は、従来のプラズマ法を用いた場合よりも低い電圧となるため、消費エネルギーを削減して大幅なコストの低減を図ることができる。 Therefore, according to the method of the present invention, since the reference value is set to a value at which the amount of by-products generated by further progress of the reaction of NO 2 becomes a predetermined value or less, the generation of by-products is suppressed, the nitrogen oxides in the exhaust gas and easy NO 2 removal, further, necessary voltage to the NO 2 generation amount becomes maximum, since the voltage lower than with conventional plasma processes, energy consumption Can be significantly reduced.
本願第3請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液に反応させる工程を備えた窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガス中のNOの酸化により生成するNO2が最大値となる値を基準値として印加電圧を設定し、排ガスに低温非平衡プラズマを生成して、NO2の反応が更に進んで副生成物を生成しないように抑制している。 In this way, the applied voltage is set with reference to a value at which NO 2 generated by oxidation of NO in the exhaust gas becomes the maximum value, and low-temperature non-equilibrium plasma is generated in the exhaust gas, and the reaction of NO 2 further proceeds. Suppresses generation of by-products.
また、低温非平衡プラズマの生成により、排ガス中のNOを効率的にNO2を酸化するとともに、後の工程で最大量のNO2が含まれる排ガスを還元剤溶液と反応させる湿式の工程(還元剤を用いるケミカルプロセス)を用いて、排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率的に除去している。 Further, by the formation of low-temperature nonequilibrium plasma with oxidizes efficiently NO 2 to NO in the exhaust gas, wet reacting the exhaust gas containing the maximum amount of NO 2 in a later step and the reducing agent solution process (reduction The nitrogen oxide contained in the exhaust gas is efficiently removed using a chemical process using an agent.
すなわち、排ガスに低温非平衡プラズを生成することによって酸化されたNO2は、例えば、亜硫酸ナトリウム等の還元剤溶液と、以下の(7)式に示すように反応し、NO2は、N2及びNa2SO4を生じる。
(7) 2NO2+4Na2SO3→N2+4Na2SO4
N2は、空気の構成成分として知られているように無害であり、また、Na2SO4は、無害であり、かつ,容易に水に溶解するため、除去が容易となる。
That is, NO 2 oxidized by generating a low temperature nonequilibrium plasma in the exhaust gas reacts with a reducing agent solution such as sodium sulfite, for example, as shown in the following equation (7), and NO 2 is N 2 And Na 2 SO 4 .
(7) 2NO 2 + 4Na 2 SO 3 → N 2 + 4Na 2 SO 4
N 2 is harmless as it is known as a component of air, and Na 2 SO 4 is harmless and easily dissolved in water, so that removal is easy.
従って、環境への影響が少なく、かつ、低コストで、排ガス中の窒素酸化物の100%近い高い効率の除去が可能となる。 Therefore, it is possible to remove the nitrogen oxide in the exhaust gas with high efficiency close to 100% with little influence on the environment and at low cost.
本願第4請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、前記大気圧低温非平衡プラズマの生成によってガス中のNOが酸化されてNO2を生成し、前記NOが所定値以下となるとともに、酸化生成されるNO2が最大値となる値を基準値とし、生成される副生成物が所定値以下となる任意の値を設定値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスに還元剤溶液を反応させる工程とを備えた窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガス中のNOを所定値以下とし、酸化生成されたNO2量が最大値とする値を基準値とし、かつ、反応中に生成される副生成物を所定値以下とする任意の値を印加電圧の設定値とすると、副生成物の生成を所定値以下に抑制して、排ガス中に含まれるNOを低電圧で効率的にNO2に酸化し、その後、NO2が最大限度含まれる排ガスと還元剤溶液を反応させて、この還元剤溶液の作用によって、排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率よく除去することが可能となる。 As described above, the NO in the exhaust gas is set to a predetermined value or less, the value at which the amount of oxidized NO 2 is maximized is set as the reference value, and the by-product generated during the reaction is set to a predetermined value or less. Is set to the set value of the applied voltage, the generation of by-products is suppressed to a predetermined value or less, NO contained in the exhaust gas is efficiently oxidized to NO 2 at a low voltage, and then NO 2 is maximized. The exhaust gas contained in the limit is reacted with the reducing agent solution, and the action of the reducing agent solution makes it possible to efficiently remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
本願第5請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマの生成により排ガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスに還元剤溶液を反応させる工程を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式工程と、前記還元剤溶液を用いた湿式工程の二段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガス中のNOが酸化されて生成されるNO2が最大値となる印加電圧を基準値として印加電圧を設定して低温非平衡プラズマを生成し、NO2の反応がさらに進んで、副生成物の生成を抑制して、排ガス中のNOを効率的にNO2に酸化させるとともに、低温非平衡プラズマを生成する工程後の最大量のNO2が含まれるガスを、還元剤溶液と反応させる二段階の工程を用いたことにより、排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率的に除去している。 In this way, the applied voltage is set with the applied voltage at which NO 2 generated by oxidation of NO in the exhaust gas is maximized as a reference value to generate a low-temperature non-equilibrium plasma, and the reaction of NO 2 further proceeds. The gas containing the maximum amount of NO 2 after the step of generating low temperature non-equilibrium plasma while efficiently oxidizing NO in the exhaust gas to NO 2 while suppressing the production of by-products is reduced to the reducing agent solution. Nitrogen oxides contained in the exhaust gas are efficiently removed by using the two-step process of reacting with the gas.
本発明のように、NO2が最大値となる値を基準値として印加電圧を設定するため、従来のプラズマ方式よりも、設定電圧を低くすることができ、消費するエネルギ−を削減して、コストの低減を図ることが可能となる。 As in the present invention, since the NO 2 to set the applied voltage as a reference value a value that is a maximum value, than the conventional plasma method, it is possible to lower the set voltage and energy consumption - by reducing, Cost can be reduced.
また、本発明の浄化方法は、低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程と、低温非平衡プラズマを生成した後の排ガスを還元剤溶液と反応させる湿式の工程の二段階の工程としているため、排ガス中から窒素酸化物を100%近く除去することが可能となり、従来方式と比較して、高い効率で窒素酸化物を除去できる。 Further, the purification method of the present invention is a two-step process, a dry process for generating a low-temperature non-equilibrium plasma, and a wet process for reacting exhaust gas after generating the low-temperature non-equilibrium plasma with a reducing agent solution. It becomes possible to remove nearly 100% of nitrogen oxides from the exhaust gas, and nitrogen oxides can be removed with higher efficiency than in the conventional method.
本願第6請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成することによってガス中のNOが酸化されてNO2を生成し、前記NOが所定値以下となるとともに、酸化生成されるNO2が最大値となる値を基準値として、NO2反応によって生成される副生物が設定値以下となる任意の値を設定値として、印加電圧の設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液と反応させる工程を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程と、前記還元剤溶液を用いた湿式の工程の二段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガス中のNOを所定値以下とし、酸化生成されたNO2量が最大値となる値を基準値とし、反応中に生成される副生成物を所定値以下とする任意の値を印加電圧の設定値とすることにより、副生成物の生成を所定値以下に抑制して、排ガス中に含まれるNOを低電圧で効率的にNO2に酸化し、その後、NO2が最大限度含まれる排ガスと還元剤溶液を反応させる二段階の工程を用いることにより、前記還元剤溶液の作用によって、排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率良く除去することが可能となる。 As described above, any value that makes NO in the exhaust gas equal to or less than a predetermined value, sets a value at which the amount of NO 2 generated by oxidation as a maximum value as a reference value, and sets by-products generated during the reaction to be equal to or less than a predetermined value. By setting the applied voltage to a set value of the applied voltage, the production of by-products is suppressed to a predetermined value or less, and NO contained in the exhaust gas is efficiently oxidized to NO 2 at a low voltage, and then NO 2 is maximized. By using a two-stage process in which the exhaust gas contained in the limit reacts with the reducing agent solution, nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be efficiently removed by the action of the reducing agent solution.
また、本発明の方法によれば、環境に影響のある除去の困難な副生成物の発生を抑制し、低コストで、且つ、効率的に排ガス中の窒素酸化物を除去することができる。 Moreover, according to the method of the present invention, it is possible to suppress the generation of by-products that have an influence on the environment and are difficult to remove, and to efficiently remove nitrogen oxides in the exhaust gas at low cost.
本願第7請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成することによって、ガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスに還元剤溶液を反応させる工程を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記還元剤溶液を用いた工程が、組み合わされた半乾式の一段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。 The invention described in claim 7 of the present application is a nitrogen oxide purification method for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, wherein the purification method generates gas by generating atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas. A step of generating an atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma by setting an applied voltage using a value at which NO in the interior is oxidized and the maximum value of NO 2 is set as a reference value; A step of reacting a reducing agent solution, wherein the step of generating the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma and the step of using the reducing agent solution are combined into a semi-dry one-step process to oxidize nitrogen in exhaust gas. This is a method for purifying nitrogen oxides to remove substances.
前記排ガスに低温非平衡プラズマを生成する工程に、還元剤溶液と反応させる工程を組み合わせて半乾式の一段階の工程とすると、工程数の削減により、効率的に排ガス中の窒素酸化物を除去し、大幅なコスト低減を図ることが可能となる。 Combining the process of generating low-temperature non-equilibrium plasma with the exhaust gas and the process of reacting with the reducing agent solution makes it a semi-dry type one-step process, which effectively removes nitrogen oxides in the exhaust gas by reducing the number of processes. As a result, significant cost reduction can be achieved.
本願第8請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成することによって、排ガス中のNOが酸化されてNO2を生成し、前記NOが所定値以下となるとともに、酸化生成されるNO2が最大値となる値を基準値として、NO2反応によって生成される副生成物が所定値以下となる任意の値を設定値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液に反応させる工程とを備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記還元剤溶液を用いた工程が組み合わされた半乾式の一段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、前記所定電圧を設定して低温非平衡プラズマを生成すると、排ガス中の窒素酸化物NOは、全てNO2に酸化される。また、NO2の反応がさらに促進して生成するN2O等の副生成物を抑制できる。そして、酸化されたNO2を還元剤溶液と反応させることにより、排ガス中に含まれる窒素酸化物を容易に除去できる。 As described above, when the predetermined voltage is set and the low temperature non-equilibrium plasma is generated, all the nitrogen oxides NO in the exhaust gas are oxidized to NO 2 . In addition, by-products such as N 2 O generated by further promoting the reaction of NO 2 can be suppressed. Then, by reacting the NO 2 which is oxidized reducing agent solution, it can be easily remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
また、本発明は、従来のプラズマ法で用いられていた電圧よりも印加する電圧が低くなり、消費電圧を削減して、コスト低減を図ることができる。 Further, according to the present invention, the voltage to be applied is lower than the voltage used in the conventional plasma method, so that the consumption voltage can be reduced and the cost can be reduced.
本願第9請求項に記載された発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液と反応させる湿式の工程を備えた窒素酸化物の浄化方法である。 The invention described in claim 9 of the present application is a nitrogen oxide purification method for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, wherein the purification method is a dry process for generating atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas. And a method of purifying nitrogen oxides comprising a wet process in which the exhaust gas that has generated the atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma is reacted with a reducing agent solution.
このように、排ガスに低温非平衡プラズマを生成することによって、排ガス中の窒素酸化物を酸化し、その後、前記排ガスに還元剤溶液を反応させると、窒素酸化物を排ガスから容易に除去することが可能となる。また、本発明の方法によれば、従来法よりも、印加電圧を低減でき、消費エネルギ−を削減して、コスト低減を図るとともに、また、副生成物の発生を抑制して、100%に近い高い効率で、排ガス中から窒素酸化物を除去することが可能となる。 In this way, by generating a low-temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas, the nitrogen oxides in the exhaust gas are oxidized, and thereafter, when the reducing agent solution is reacted with the exhaust gas, the nitrogen oxides are easily removed from the exhaust gas. Is possible. In addition, according to the method of the present invention, the applied voltage can be reduced as compared with the conventional method, the energy consumption is reduced, the cost is reduced, and the generation of by-products is suppressed to 100%. Nitrogen oxides can be removed from the exhaust gas with near high efficiency.
本願第10請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスに還元剤溶液を反応させる工程とを備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程と、前記還元剤溶液を用いた湿式の工程の二段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガスに低温非平衡プラズマの生成により、排ガス中に含まれる窒素酸化物を酸化し、その後の工程で、前記排ガスと還元剤溶液を反応させると、窒素酸化物を排ガスから容易に除去できる。 In this way, when nitrogen oxides contained in the exhaust gas are oxidized by the generation of low-temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas, and the exhaust gas and the reducing agent solution are reacted in the subsequent process, the nitrogen oxide is easily removed from the exhaust gas. Can be removed.
本発明の方法は、従来法よりも、低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を低くして、消費エネルギ−を削減して、コスト低減を図ることができる。更に、副生成物の発生を制限して、従来の方法よりも、高い効率で、排ガス中から窒素酸化物を除去することが可能となる。 In the method of the present invention, the applied voltage for generating the low-temperature non-equilibrium plasma can be made lower than in the conventional method, the energy consumption can be reduced and the cost can be reduced. Furthermore, by limiting the generation of by-products, it becomes possible to remove nitrogen oxides from exhaust gas with higher efficiency than conventional methods.
本願第11請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程とともに、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液と反応させる工程を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記還元剤溶液を用いた工程が組み合わされた半乾式の一段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。
The invention described in
このように、排ガスに低温非平衡プラズマを生成して、排ガス中に含まれる窒素酸化物を酸化し、その後、排ガスを還元剤溶液と反応させると、排ガス中の窒素酸化物を排ガスから容易に除去することが可能となる。 In this way, when low temperature non-equilibrium plasma is generated in the exhaust gas to oxidize nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and then the exhaust gas is reacted with the reducing agent solution, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be easily removed from the exhaust gas. It can be removed.
このように、低温非平衡プラズマを生成する工程と、排ガスと還元剤溶液を反応させる工程を組み合わせた半乾式の一段階の工程とすると、窒素酸化物の除去工程を減らし、処理数低減による処理工程の簡易化と、コスト低減を図ることが可能となる。 As described above, when the process of generating low-temperature non-equilibrium plasma and the process of reacting the exhaust gas with the reducing agent solution are combined in a single-stage process, the nitrogen oxide removal process is reduced and the number of treatments is reduced. It becomes possible to simplify the process and reduce the cost.
本願第12請求項に記載した発明は、前記請求項1乃至11いずれか記載の窒素酸化物の浄化方法である前記大気圧低温非平衡プラズマをを生成する工程において、電圧を印加して大気圧低温非平衡プラズマを生成する手段として、パルス放電方式、強誘電体ペレット充填放電方式、無声放電(バリア放電)、沿面放電、直流放電、又は、これらの結合による方式を用いる。 According to the twelfth aspect of the present invention, in the step of generating the atmospheric low temperature non-equilibrium plasma, which is the method for purifying nitrogen oxide according to any one of the first to eleventh aspects, a voltage is applied to the atmospheric pressure. As means for generating the low-temperature non-equilibrium plasma, a pulse discharge method, a ferroelectric pellet filling discharge method, a silent discharge (barrier discharge), a creeping discharge, a direct current discharge, or a combination thereof is used.
このように、低温非平衡プラズマを生成する手段として、パルス放電方式、強誘電体ペレット充填放電方式、無声放電(バリア放電)、沿面放電、直流放電、又は、これらの結合による方式を用いることができ、従来のように真空条件の整備等の複雑な工程を必要とせずに、比較的簡易な工程で、大気圧で低温プラズマを発生させることが可能となる。 As described above, as a means for generating the low temperature non-equilibrium plasma, a pulse discharge method, a ferroelectric pellet filling discharge method, a silent discharge (barrier discharge), a creeping discharge, a direct current discharge, or a combination of these methods may be used. It is possible to generate low-temperature plasma at atmospheric pressure by a relatively simple process without requiring a complicated process such as maintenance of vacuum conditions as in the prior art.
本願第13請求項に記載した発明は、前記請求項1乃至12いずれか記載の窒素酸化物の浄化方法において用いる還元剤は、亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)及び/又は硫化ナトリウム(Na2S)である。 According to the thirteenth aspect of the present invention, the reducing agent used in the method for purifying nitrogen oxides according to any one of the first to twelfth aspects is sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) and / or sodium sulfide (Na 2 S). ).
排ガス中に含まれる窒素酸化物は、Na2SO3及び/又はNa2S溶液と接触すると、NO2が前記(7)式に示すように反応する。 When nitrogen oxides contained in the exhaust gas come into contact with the Na 2 SO 3 and / or Na 2 S solution, NO 2 reacts as shown in the formula (7).
また、亜硫酸ナトリウム溶液は、空気中の酸素とも、次式に示すように反応する。
(8) 1/2O2+Na2SO3→Na2SO4また、溶液中のNO2は、水とも反応し、次式(9)式に示すように、亜硝酸(HNO2)や硝酸(HNO3)となり、水中で、NO2 −イオンやNO3 −イオンとなって存在する。
(9) 2NO2+H2O→HNO2+HNO3→2H++NO2 −+NO3 −
前記(9)式に示すように、NO2は、水中でNO2 −やNO3 −に酸化されて残存する。前記硝酸や亜硝酸は、水酸化ナトリウムのような還元剤で容易に中和処理できるが、別途還元剤が必要となり、コスト的に高価なものとなるため、Na2SO3を還元剤に用いて最終生成物として、N2となる方がより好ましい。
Further, the sodium sulfite solution reacts with oxygen in the air as shown in the following formula.
(8) 1 / 2O 2 + Na 2 SO 3 → Na 2 SO 4 Further , NO 2 in the solution also reacts with water, and as shown in the following formula (9), nitrous acid (HNO 2 ) and nitric acid ( HNO 3 ) and exist in water as NO 2 − ions and NO 3 − ions.
(9) 2NO 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3 → 2H + + NO 2 − + NO 3 −
The (9) as shown in the expression, NO 2 is, NO 2 in water - and NO 3 - is oxidized remaining. The nitric acid and nitrous acid can be easily neutralized with a reducing agent such as sodium hydroxide. However, since a separate reducing agent is required and the cost becomes expensive, Na 2 SO 3 is used as the reducing agent. Te as the final product, it is more preferable that the N 2.
従って、湿式の還元剤として環境への影響が少なく、かつ、低コストの還元剤を用いて窒素酸化物を除去するためのコストの低減を図り、100%近い高い効率で、排ガス中の窒素酸化物の浄化が可能となる。 Therefore, it has little impact on the environment as a wet reducing agent and reduces the cost for removing nitrogen oxides using a low-cost reducing agent. Purification of things becomes possible.
本発明の方法は、反応溶液中で、NO2 −イオン又はNO3 −イオンのような副生成物となる量を低減し、排ガス中のNOxをN2に還元して排ガス中から除去している。本願第14請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスを還元溶液と反応させる工程を備えた窒素酸化物の浄化方法である。
The method of the present invention reduces the amount of by-products such as NO 2 − ions or NO 3 − ions in the reaction solution, reduces NOx in the exhaust gas to N 2 and removes it from the exhaust gas. Yes. The invention described in
排ガス中に含まれる窒素酸化物、例えば、NO2は、還元剤溶液と反応して、前記(7)式に示すように、無害なN2及び無害でありかつ水溶性のNa2SO4となり、排ガス中から容易に窒素酸化物を除去することができる。 Nitrogen oxides contained in the exhaust gas, for example, NO 2 react with the reducing agent solution to be harmless N 2 and harmless and water-soluble Na 2 SO 4 as shown in the above formula (7). Nitrogen oxide can be easily removed from the exhaust gas.
本願第15請求項に記載した発明は、前記請求項14記載の発明において、前記還元剤は、亜流酸ナトリウム(Na2SO3)及び/又は硫化ナトリウム(Na2S)を用いる。
The invention described in
このように、排ガス中の窒素酸化物を除去するため、亜硫酸ナトリウム及び/又は硫化ナトリウムを用いると、前記(8)式又は(9)式に示すように、排ガス中の窒素酸化物が水中でNO2 −やNO3 −とならず、水酸化ナトリウムのような還元剤を別途用いることなく、排ガス中から窒素酸化物を除去できる。 As described above, when sodium sulfite and / or sodium sulfide is used to remove nitrogen oxides in the exhaust gas, as shown in the above formula (8) or (9), the nitrogen oxide in the exhaust gas is submerged in water. Nitrogen oxides can be removed from the exhaust gas without using NO 2 - or NO 3 - and without using a reducing agent such as sodium hydroxide.
本願第16請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物(SOx)を浄化する排ガスの浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスを還元剤溶液と反応させる工程を備えた窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の浄化方法である。
The invention described in
硫黄酸化物(SOx)は、例えば、強力な還元剤として、水酸化ナトリウムを用いると、この還元剤溶液と反応して、亜硫酸ナトリウムを生じる。 For example, when sodium hydroxide is used as a strong reducing agent, sulfur oxide (SOx) reacts with this reducing agent solution to produce sodium sulfite.
この亜硫酸ナトリウムは、前記(7)式に示すように、排ガス中の窒素酸化物の還元剤として働くため、排ガス中から窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物(SOx)を除去できる。 Since this sodium sulfite acts as a reducing agent for nitrogen oxides in the exhaust gas, as shown in the formula (7), nitrogen oxides and / or sulfur oxides (SOx) can be removed from the exhaust gas.
本願第17請求項に記載した発明は、前記請求項16記載の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の浄化方法において、前記還元剤は、水酸化ナトリウム(NaOH)を用いる。
The invention described in claim 17 of the present application is the method for purifying nitrogen oxides and / or sulfur oxides of
このように、還元剤溶液として水酸化ナトリウムを用いると、次式(10)式のように反応すると想定される。
(10)SO2+2NaOH → Na2SO3+H2O
ここで、Na2SO3は、前述のように排ガス中の窒素酸化物の還元剤となるため、排ガス中から、容易に窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を除去でき、清浄化することが可能となる。
As described above, when sodium hydroxide is used as the reducing agent solution, it is assumed that the reaction occurs as in the following formula (10).
(10) SO 2 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O
Here, since Na 2 SO 3 serves as a reducing agent for nitrogen oxides in the exhaust gas as described above, nitrogen oxides and / or sulfur oxides can be easily removed from the exhaust gas and cleaned. It becomes possible.
本願第18請求項に記載した発明は、前記請求項16記載の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の浄化方法において、前記還元剤は、水酸化ナトリウム(NaOH)並びに亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)及び/又は硫化ナトリウム(Na2S)を用いる。
The invention described in claim 18 of the present application is the method for purifying nitrogen oxides and / or sulfur oxides of
排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を除去する場合、例えば、還元剤として、水酸化ナトリウムを用いると、水酸化ナトリウム(NaOH)は、硫黄酸化物(SO2)と反応して、亜硫酸ナトリウムを生じ、この亜硫酸ナトリウムが排ガス中の窒素酸化物の還元剤として作用する。 When removing nitrogen oxides and / or sulfur oxides in exhaust gas, for example, when sodium hydroxide is used as a reducing agent, sodium hydroxide (NaOH) reacts with sulfur oxides (SO 2 ), This produces sodium sulfite, which acts as a reducing agent for nitrogen oxides in the exhaust gas.
排ガス中の窒素酸化物の量が多い場合、又は排ガス中の窒素酸化物の量が硫黄酸化物と比べて多い場合は、硫黄酸化物と還元剤溶液の反応によって生成する亜硫酸ナトリウム量が少なくなるため、排ガス中の窒素酸化物を除去するに足りる還元剤が生成されない。 When the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas is large, or when the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas is large compared to the sulfur oxide, the amount of sodium sulfite produced by the reaction between the sulfur oxide and the reducing agent solution decreases. Therefore, a reducing agent sufficient to remove nitrogen oxides in the exhaust gas is not generated.
このため、還元剤として、水酸化ナトリウム溶液に亜硫酸ナトリウム及び/又は硫化ナトリウムを添加すると、排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の反応に足りる還元剤が供給され、効率よく、排ガス中から窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を除去できる。 For this reason, when sodium sulfite and / or sodium sulfide is added to the sodium hydroxide solution as the reducing agent, a reducing agent sufficient for the reaction of nitrogen oxides and / or sulfur oxides in the exhaust gas is supplied, and the Nitrogen oxides and / or sulfur oxides can be removed.
本願第19請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化装置であって、前記浄化装置は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成するリアクタと、記排ガスを還元剤溶液と反応させるリアクタを備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式の処理と、前記還元剤溶液を用いた湿式の処理の二段階の処理手段を用いて、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化装置である。 The invention described in claim 19 of the present application is a nitrogen oxide purification device for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas, the purification device comprising: a reactor for generating atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas; The reactor comprises a reactor for reacting exhaust gas with a reducing agent solution, and uses two-stage processing means, a dry process for generating the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma, and a wet process using the reducing agent solution. This is a nitrogen oxide purifying device for removing nitrogen oxides therein.
このように、本発明の窒素酸化物浄化装置は、排ガスに低温非平衡プラズマを生成するリアクタと、排ガスと還元剤溶液を反応させるリアクタを備えることにより、第一のリアクタ内部で低温非平衡プラズマを生成して、排ガス中の窒素酸化物を酸化し、酸化されたNO2を第二のリアクタ内で還元剤溶液と反応させて、効率よく排ガス中から窒素酸化物を除去する。 Thus, the nitrogen oxide purification apparatus of the present invention includes a reactor that generates low-temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas, and a reactor that reacts exhaust gas and a reducing agent solution, so that low-temperature non-equilibrium plasma is generated inside the first reactor. To oxidize nitrogen oxides in the exhaust gas, and react the oxidized NO 2 with the reducing agent solution in the second reactor to efficiently remove nitrogen oxides from the exhaust gas.
従来のプラズマ法のみを用いた場合は、印加電圧等のエネルギ−消費量が多くなり、窒素酸化物の除去にかかるコストが高騰し、窒素酸化物除去はコスト高となっていたが、第一のリアクタを用いる乾式の手段と、第二のリアクタを用いる湿式の手段の二段階の手段を備えた装置を用いると、低温非平衡プラズマを発生させるリアクタに印加する電圧が低くなるため、低コストで、効率的に排ガス中の窒素酸化物を除去することができる。また、従来の一段階の方式による窒素酸化物除去で問題となっていた副生成物の発生も制限することができる。 When only the conventional plasma method is used, energy consumption such as applied voltage is increased, the cost for removing nitrogen oxides is increased, and nitrogen oxide removal is costly. The use of an apparatus having two-stage means, ie, a dry-type means using a reactor and a wet-type means using a second reactor, reduces the voltage applied to the reactor that generates low-temperature non-equilibrium plasma, thereby reducing the cost. Thus, nitrogen oxides in the exhaust gas can be efficiently removed. In addition, the generation of by-products, which has been a problem in nitrogen oxide removal by the conventional one-stage method, can be limited.
また、本発明の方法によれば、従来のプラズマ法のみでは困難であった100%に近い高い効率で排ガス中の窒素酸化物の除去が可能となる。 Moreover, according to the method of the present invention, it is possible to remove nitrogen oxides in exhaust gas with high efficiency close to 100%, which is difficult with only the conventional plasma method.
本願第20請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化装置であって、前記浄化装置は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成するリアクタを有し、前記リアクタ内部に、大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液と反応させる手段を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する処理と、前記還元剤溶液を用いた処理を組み合わせた手段を用いた窒素酸化物の浄化装置である。
The invention described in
このように、リアクタに、低温非平衡プラズマ生成後の排ガスと、還元剤溶液を接触させる手段が備えられていると、排ガスに低温非平衡プラズマを生成する工程と還元剤溶液を反応させる工程の二段階の処理を一つの装置内で行うことができ、装置の低コスト化及び作業スペ−スを削減することが可能となる。 As described above, when the reactor is provided with means for bringing the exhaust gas after the generation of the low temperature non-equilibrium plasma into contact with the reducing agent solution, the step of generating the low temperature non-equilibrium plasma on the exhaust gas and the step of reacting the reducing agent solution. Two-stage processing can be performed in one apparatus, and the cost of the apparatus can be reduced and the work space can be reduced.
本願第21請求項に記載した発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を除去する窒素酸化物及び硫黄化酸化物の浄化装置であって、前記浄化装置は、排ガスを還元剤溶液と反応させるリアクタを備え、前記還元剤溶液を用いた湿式処理の処理手段を用いて、排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫化酸化物を除去する窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の浄化装置である。 The invention described in claim 21 of the present application is a purification device for nitrogen oxides and sulfurized oxides for removing nitrogen oxides and / or sulfur oxides contained in the exhaust gas, wherein the purification device Nitrogen oxide and / or sulfur oxide which has a reactor for reacting with a reducing agent solution and removes nitrogen oxide and / or sulfide oxide in exhaust gas by using a wet processing means using the reducing agent solution It is a purification device.
このように、排ガスと還元剤溶液を接触するリアクタを備えていると、排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物は前記リアクタ内で、還元剤溶液と接触して反応し、前記(7)式又は(10)式で示すように無害化されて排ガス中から除去される。 As described above, when a reactor for contacting exhaust gas with a reducing agent solution is provided, nitrogen oxide and / or sulfur oxide in the exhaust gas reacts in contact with the reducing agent solution in the reactor, and the (7 ) Or detoxified as shown by formula (10) and removed from the exhaust gas.
以下に本発明の具体例を図面に基づいて説明する。 Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1は、本発明の具体例に係り、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成するプラズマリアクタの構成を示す図である。また、図2は、本例に係る排ガスの浄化装置の概略構成図を示す。これらの図に基づいて、排ガスの浄化装置について説明する。 First, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma reactor according to a specific example of the present invention, which generates atmospheric pressure low-temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas. Moreover, FIG. 2 shows the schematic block diagram of the purification apparatus of the exhaust gas which concerns on this example. Based on these drawings, the exhaust gas purifying apparatus will be described.
図1に示すように、本例のプラズマリアクタ3は、容器内部にペレット状の誘電材32を充填したバリアタイプのパックドベッドリアクタであり、中央部にワイヤ状の放電線を備えている。 この放電線に所定値に設定された電圧及び周波数のAC電流を印加することにより、常温常圧下でプラズマリアクタ3を通流する物質に低温非平衡プラズマを生成する装置である。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、プラズマリアクタ3は、密閉容器であるリアクタ本体31に所定のペレット状の誘電材32が収納されており、リアクタ本体31の内部中央に配設されたワイヤ−状の中央電極38及びリアクタ外周に設けられたメッシュスクリ−ン状の外部電極39から構成されるプラズマ電極を設けている。
As shown in FIG. 1, the
このリアクタ本体31は、パイレックス製の素材を用いて、直径20mm程度、長さ300mm程度の直管状に形成されており、上下の開口部は、シリコン製の素材を用いたブッシュ35,36によって閉塞されている。
The
また、このリアクタ本体31には、排ガスの流出入部33,34が設けられており、この流出入部33,34は、他の機器と連結する連結部材とそれぞれ接続している。
Further, the reactor
ペレット状の誘電体32は、リアクタ本体31内の支持板40,41の支持板40,41の間に装着されている。この支持板40,41は、多孔を設けたテフロン等の素材を用いて形成されている。この支持板40,41を用いて、リアクタ本体31内に誘電体を保持している。
The pellet-shaped
リアクタ本体31内に配置された中央電極38と、リアクタ本体31の外周に設けられた外部電極39は、それぞれ電源部9に電気的に接続されている。
A
前記中央電極38には、ステンレス・スチ−ルワイヤ−が用いられており、この中央電極38の下側は、リアクタ本体31内に設けられた支持板41の中心に接続され、その上端は、リアクタ本体31の上側開口を閉塞するブッシュ35の中央を貫通して、電源部9に電気的に接続されている。
The
また、外部電極39は、銅製のメッシュスクリ−ン状に形成されて、リアクタ本体31の外周を覆うように構成され、中央電極38と同様に電気的に電源部9に接続されている。
Further, the
従って、電源部5から中央電極38に、例えば、60HzのAC電源(30kV、10mA)から電流及び電圧を印加すると、中央電極38と外部電極39の間に位置する誘電率の比較的低い誘電材32の間に常温常圧下において、低温非平衡プラズマ(電離気体)を発生させることができる。
Therefore, when a current and a voltage are applied from the
尚、電極38,39に電圧を印加するAC電流は、前述した60Hzに限らず、条件に応じて、1Hz〜100MHzで設定してもよい。
The AC current for applying a voltage to the
例えば、中央電極38及び外部電極39間に電圧を印加することにより、ペレット状の誘電材32間近傍は高電界となり、プラズマ励起された空気から活性酸素Oが生じ、反応性の高いラジカルとなっている。
For example, by applying a voltage between the
本例のプラズマリアクタ3は、容器内部の高電界領域となっている誘電材32間に直接排ガス(試料ガス)を流通するので、排ガスのガス分子や気体分子は、加速された電子からエネルギ−を与えられて電離され、反応性の高いラジカルとなって、ラジカル反応・イオン反応により、解離・分解し、連鎖的に前記(1)式乃至(6)式のように反応して分解反応が進んでいくものと考えられる。
In the
次に、前述したプラズマリアクタ3を備えた排気ガスの浄化装置1について説明する。
Next, the exhaust
図2は、排気ガスの浄化装置1を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the exhaust
図2に示すように、本例の排気ガスの浄化装置1は、コンプレッサ−2、試料ガスとなる窒素酸化物(NO)タンク4、流量調整バルブ5、前記プラズマリアクタ3の内部に還元剤溶液を備えたケミカルリアクタ6、及び分析装置7を備えている。前記各器機は、配管等の接続部材8で連結している。
As shown in FIG. 2, the exhaust
コンプレッサ−2は、空気フィルタ及び空気ドライヤ11と連結し、コンプレッサ−2によって圧縮された空気は、前記空気フィルタによって浮游粒子が除去され、また、ドライヤによって水分が除去される。
The compressor-2 is connected to an air filter and an
また、コンプレッサ−2は、流量制御弁12を備え、取り込んだ空気の流量を調整している。同様に窒素酸化物タンク4も、流量制御弁13を備えている。
Moreover, the compressor-2 is equipped with the
コンプレッサ−2から取り込んだ空気と、窒素酸化物タンク4から流出した試料ガスは、前記流量制御弁12,13によって流量が制御され、流量調整バルブ5で所定濃度となるように混合された後、所定流量となるようにプラズマリアクタ3に通流する。
After the air taken in from the compressor-2 and the sample gas flowing out of the
また、プラズマリアクタ3は、前述した内部電極38及び外部電極39に電圧を印加する電源10が備えられている。また、前記電極38,39を通じてプラズマリアクタ3に印加した電圧を測定するため、高電圧プロ−ブ(ソニ−テクトロニクス社製 P6015A)及びオシロスコ−プ(ソニ−テクトロニクス社製 TDS380P)9を設け、これらを用いてプラズマリアクタ3に印加した電圧をPeak−to−peak電圧(Vp−p)として測定している。
Further, the
また、プラズマリアクタ3を通過した試料ガスの分析に用いる分析装置7として、試料ガス中のNO及びNO2の濃度測定には、化学発光式NOx分析計を用い、CO,CO2,N2O,O2ガスの濃度測定には、赤外線分光分析計(IR:堀場製作所製 PG−235,VIA−50)を用いている。また、NO2 −やNO3 −のイオンの測定には、イオンクロマトグラフ(Dionex200i/sp)によって測定した。
Further, as the analyzer 7 used for analyzing the sample gas that has passed through the
次に前記浄化装置1を用いて行った実験結果について説明する。
Next, the experimental results performed using the
図3に、リアクタ3内部に充填する各誘電材の電流、電圧特性を示す。
FIG. 3 shows current and voltage characteristics of each dielectric material filled in the
本例において、ガラス製ペレットを充填したプラズマリアクタ(GPR)及びチタン酸バリウム製のペレットを充填したプラズマリアクタ(FPR)の2種のプラズマリアクアを用いた。 In this example, two types of plasma reactors were used: a plasma reactor (GPR) filled with glass pellets and a plasma reactor (FPR) filled with pellets made of barium titanate.
GPRは、直径6mm程度のプラズマリアクタ内部に、誘電率の比較的低い(ε=4)ガラス製のペレットを充填したプラズマリアクタであり、また、FPRは、直径6mm程度のプラズマリアクタ内部に、誘電率の比較的高い(ε>5,000)チタン酸バリウム(BaTiO3)製のペレットを充填したプラズマリアクタである。 GPR is a plasma reactor in which a plasma pellet having a relatively low dielectric constant (ε = 4) is filled in a plasma reactor having a diameter of about 6 mm, and FPR is a dielectric material in which a dielectric pellet is filled in a plasma reactor having a diameter of about 6 mm. It is a plasma reactor filled with pellets made of barium titanate (BaTiO 3 ) having a relatively high rate (ε> 5,000).
本例のバリアタイプのプラズマリアクタ3は、60HzのAC電源(30kV、10mA)を用いたプラズマリアクタであり、常温常圧下でプラズマを生成することができる。なお、低温非平衡プラズマの発生が可能であれば、形式或は電源装置は、本例のプラズマリアクタ等の形状に限定する必要はない。
The barrier
図3に示すように、GPRのスパ−ク電圧は、25kVであり、FPRのスパ−ク電圧は、22.5kVであった。なお、プラズマリアクタ3の消費電力は、壁プラグ電力の約27%であった。
As shown in FIG. 3, the spark voltage of GPR was 25 kV, and the spark voltage of FPR was 22.5 kV. The power consumption of the
次に、前記実験装置1を用いて実際に実験を行った結果について説明する。
<実験1>
まず、ベ−スラインデ−タを得るために、乾燥空気中の窒素酸化物(NO,NO2)の濃度を測定した。
Next, the results of actual experiments using the
<
First, in order to obtain baseline data, the concentration of nitrogen oxides (NO, NO 2 ) in dry air was measured.
図4は、プラズマリアクタ3にガラス製のペレットを充填したGPRを用いて、乾燥空気流量を変化させ、この流量変化に対するプラズマリアクタ3通過後の乾燥空気中のNO濃度及びNO2濃度を測定した結果を示す図である。
FIG. 4 shows the measurement of NO concentration and NO 2 concentration in the dry air after passing through the
本例においては、乾燥空気流量を、2.0L/min、4.0L/min、8.0L/minと変化させてNO濃度及びNO2濃度を測定した。前記各流量における乾燥空気の滞留時間は、流量2.0L/minの場合に2.6秒、流量4.0L/minの場合に1.3秒、流量8.0L/minの場合に0.7秒であった。なお、前記滞留時間は、空隙率を考慮していない数値である。 In this example, the NO concentration and the NO 2 concentration were measured while changing the dry air flow rate to 2.0 L / min, 4.0 L / min, and 8.0 L / min. The residence time of the dry air at each flow rate is 2.6 seconds when the flow rate is 2.0 L / min, 1.3 seconds when the flow rate is 4.0 L / min, and 0. 0 when the flow rate is 8.0 L / min. 7 seconds. In addition, the said residence time is a numerical value which does not consider the porosity.
図4に示すように、乾燥空気中のNO2濃度は、プラズマリアクタ3内部の滞留時間が長く、また、プラズマリアクタ3に印加する電圧が上昇するほどプラズマリアクタ3通過後の乾燥空気中のNO2濃度が高くなることが確認できる。
As shown in FIG. 4, the NO 2 concentration in the dry air is such that the residence time in the
一方、NO濃度は、滞留時間の変化に拘らず、また、印加電圧を上昇させてもプラズマリアクタ3通過後の濃度が全て0ppmであった。
On the other hand, the NO concentrations were all 0 ppm after passing through the
このことから、NOはプラズマリアクタ3内部で、滞留時間かかわらず、低電圧すなわち小電力で、全て酸化されていることが確認できる。
<実験2>
次に、第2の実験例として、プラズマリアクタ3として、チタン酸バリウム製のペレットを充填したFPRを用いて、内部に所定の試料ガスを通流させ、プラズマリアクタ3通過後の試料ガス中のNO濃度、NO2濃度、及び、前記NO濃度及びNO2濃度の和であるNOx濃度を測定した結果を示す。本実験において、試料ガスとして、5%濃度の窒素ガスを、乾燥空気と混合して所定濃度としたものを用いた。また、本実験例の試料ガス流量は、2.0L/min(プラズマリアクタ3内滞留時間2.6秒)に調整されている。
From this, it can be confirmed that NO is completely oxidized in the
<
Next, as a second experimental example, as the
図5は、印加電圧を変化させた場合に、FPRを通過した試料ガス中のNO,NO2及びNOxの濃度変化を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing changes in concentrations of NO, NO 2 and NOx in the sample gas that has passed through the FPR when the applied voltage is changed.
図5に示すように、印加電圧が0kVのとき、NOの初期濃度は、125ppmであり、NO2の初期濃度は、35ppm、前記初期のNO濃度及び初期のNO2濃度の和であるNOxは、160ppmである。 As shown in FIG. 5, when the applied voltage is 0 kV, the initial concentration of NO is 125 ppm, the initial concentration of NO 2 is 35 ppm, and NOx, which is the sum of the initial NO concentration and the initial NO 2 concentration, is 160 ppm.
印加電圧を上昇させて印加電圧が4.5kVのとき、NO濃度は、初期濃度125ppMから90ppm程度に減少し、一方、NO2濃度は、35ppmから75ppm程度に増加する。ここで、NO濃度及びNO2濃度の和であるNOx濃度は、160ppmのまま変化していない。従って、FPRに4.5kVの電圧が印加されると、NOは、N2Oや、HNO3等の副生成物を発生することなく、前記(2)式に表される酸化反応により、全てNO2に酸化されていることが確認できる。従って、リアクタ内部では、試料ガス中のNOは、前記(1)式のような還元作用が起こりにくく、前記(2)式で表される酸化反応により、全てNO2に酸化されていることが確認できる。 When the applied voltage is increased and the applied voltage is 4.5 kV, the NO concentration decreases from the initial concentration of 125 ppM to about 90 ppm, while the NO 2 concentration increases from 35 ppm to about 75 ppm. Here, NOx concentration is the sum of the NO concentration and NO 2 concentration is not changed remain 160 ppm. Accordingly, when a voltage of 4.5 kV is applied to the FPR, NO is not generated by by-products such as N 2 O and HNO 3 , and all of the NO is generated by the oxidation reaction represented by the above formula (2). It can be confirmed that it is oxidized to NO 2 . Therefore, in the reactor, NO in the sample gas is unlikely to undergo a reducing action as in the formula (1), and is all oxidized to NO 2 by the oxidation reaction represented by the formula (2). I can confirm.
次に、FPRに印加する電圧を上昇させて6.7kVにすると、NO濃度は、初期濃度125ppmから0ppmとなる。一方、印加電圧6.7kVのときのNO2濃度は、初期濃度35ppmから140ppmに増加する。 Next, when the voltage applied to the FPR is increased to 6.7 kV, the NO concentration becomes 0 ppm from the initial concentration of 125 ppm. On the other hand, the NO 2 concentration when the applied voltage is 6.7 kV increases from the initial concentration of 35 ppm to 140 ppm.
また、前記NO濃度及びNO2濃度の全体の和であるNOx濃度は、初期濃度160ppmから140ppmとなり、前記初期濃度と比較して20ppm相当の二酸化窒素NO2が、前記(3)式、(4)式及び(5)式に表される反応によって、他の窒素酸化物、N2O、HNO3(或は、NO3 −)に酸化・還元されていることが推測できる。 Further, the NOx concentration, which is the sum of the NO concentration and the NO 2 concentration, is changed from an initial concentration of 160 ppm to 140 ppm, and nitrogen dioxide NO 2 equivalent to 20 ppm compared to the initial concentration is expressed by the above formula (3), (4 ) And the reaction represented by the formula (5), it can be presumed that they are oxidized and reduced to other nitrogen oxides, N 2 O, and HNO 3 (or NO 3 − ).
更に、FPRに印加する電圧を7.0kV以上に上昇させると、NO濃度は、0ppmを維持し、NO2濃度及びNOx濃度は減少する。NOxは初期濃度160ppmから120ppm程度にまで減少していることが確認できる。 Further, when the voltage applied to the FPR is increased to 7.0 kV or more, the NO concentration is maintained at 0 ppm, and the NO 2 concentration and the NOx concentration are decreased. It can be confirmed that NOx is reduced from the initial concentration of 160 ppm to about 120 ppm.
ここで、初期濃度と比較して40ppm程度のNOx濃度の減少していることから、一部のNO2が前記(3)式に示すようにN2Oに還元され、他のNO2が、前記(4)式及び(5)式に示すように、HNO3(或は、NO3 −)に酸化されていることが推測できる。また、他の一部のNO2は、(6)式に示されるように、NOに還元され、更に、還元されたNOは、(2)式で示すように、再び、NO2に酸化され、連鎖的に酸化・還元反応が繰り返されているものと考えられる。 Here, since the NOx concentration is reduced by about 40 ppm compared with the initial concentration, a part of NO 2 is reduced to N 2 O as shown in the above equation (3), and the other NO 2 is As shown in the above formulas (4) and (5), it can be estimated that they are oxidized to HNO 3 (or NO 3 − ). Further, another part of NO 2 is reduced to NO as shown in the equation (6), and further, the reduced NO is oxidized again to NO 2 as shown in the equation (2). It is thought that oxidation / reduction reactions are repeated in a chain.
従って、排ガス中の窒素酸化物を除去するためには、反応中に生じる副生成物が最小値近辺となるような条件を選ぶことが重要になってくる。 Therefore, in order to remove nitrogen oxides in the exhaust gas, it is important to select conditions such that the by-products generated during the reaction are near the minimum value.
ここで、近年において、排ガスに低温非平衡プラズマを生成し、排ガス中に含まれる窒素酸化物を反応させると、この反応によって生じる副生成物うち、90%以上がHNO3であり、残りの少量がN2Oであるという報告がなされている(Fourth International
Conference on Advanced Oxidation Technologies forWater and Air Remediation
Sept. 1997,p57、及び1997
IEEE−IAS meeting,New Orleans Oct.5−9,1997,pp1937−1941)。
Here, in recent years, when low-temperature non-equilibrium plasma is generated in exhaust gas and nitrogen oxides contained in the exhaust gas are reacted, 90% or more of by-products generated by this reaction are HNO 3 and the remaining small amount. Has been reported to be N 2 O (Fourth International
Conference on Advanced Oxidation Technologies forWater and Air Remediation
Sept. 1997, p57, and 1997
IEEE-IAS meeting, New Orleans Oct. 5-9, 1997, pp 1937-1941).
副生成物として生成されるHNO3は反応性に富むため、処理が容易であり、浄化処理プロセスの簡易化の実現が推測される。
<実験3>
次に、第3の実験例として、プラズマリアクタ3としてガラス製のペレットを充填したGPRを用いて、プラズマリアクタ3内部に所定の試料ガスを通流させ、プラズマリアクタ3通過後の試料ガス中のNO濃度、NO2濃度、及び、前記NO濃度及びNO2濃度の和であるNOx濃度を測定した結果を示す。
Since HNO 3 produced as a by-product is rich in reactivity, it is easy to process and it is assumed that the purification process is simplified.
<
Next, as a third experimental example, using a GPR filled with glass pellets as the
本実験において、前記第2の実験と同様に、試料ガスとして、5%濃度の窒素ガスを、乾燥空気と混合して所定濃度としたものを用いた。また、本実験例の試料ガス流量は、4.0L/min(プラズマリアクタ3内滞留時間1.3秒)に調整されている。図6は、実験3の結果を示す図である。
In this experiment, similar to the second experiment, a sample gas having a predetermined concentration of 5% nitrogen gas mixed with dry air was used. In addition, the sample gas flow rate in this experimental example is adjusted to 4.0 L / min (the residence time in the
図6に示すように、電圧を印加していないプラズマリアクタ(印加電圧0kV)通過後の試料ガス中のNO初期濃度は、70ppmであり、NO2初期濃度は、5ppmであり、前記NO初期濃度及びNO2初期濃度の和であるNOx初期濃度は、75ppmである。
As shown in FIG. 6, the NO initial concentration in the sample gas after passing through the plasma reactor (applied
電圧を印加していないプラズマリアクタ3通過後の試料ガスが、ケミカルリアクタ6を通過して還元剤溶液と反応すると、NOx濃度は68ppmに減少する。
When the sample gas after passing through the
NOは、還元剤溶液、本実験の場合は、亜硫酸ナトリウム溶液(Na2SO3溶液)とは、全く反応しない。一方、試料ガス中のNO2は、Na2SO3溶液と反応し、窒素N2となり、排ガス中から窒化物が除去される。また、還元剤溶液であるNa2SO3溶液をNa2SO4溶液に酸化する。ここで、酸化されたNa2SO4は水に溶解し、無害である。 NO does not react at all with the reducing agent solution, in the case of this experiment, with the sodium sulfite solution (Na 2 SO 3 solution). On the other hand, NO 2 in the sample gas reacts with the Na 2 SO 3 solution to become nitrogen N 2 , and nitride is removed from the exhaust gas. Further, the Na 2 SO 3 solution, which is a reducing agent solution, is oxidized into a Na 2 SO 4 solution. Here, the oxidized Na 2 SO 4 dissolves in water and is harmless.
すなわち、プラズマリアクタ3通過後の試料ガスを強力な還元剤溶液(Na2SO3溶液、Na2S溶液等)と反応させることにより、試料ガス中のNO2が反応して、試料ガス中からNO2が除去される。
That is, by reacting the sample gas after passing through the
従って、前述のように、印加電圧0kVのプラズマリアクタ3及びケミカルリアクタ6を通過した試料ガス中のNOx濃度が減少しているのは、NOが空気により自然酸化されてNO2となり、前記還元剤溶液と反応してNO2が除去されているためと推測できる。
Therefore, as described above, the NOx concentration in the sample gas that has passed through the
次に、プラズマリアクタ3に印加する印加電圧を6.7kVに上昇させ、NO濃度を測定すると、初期濃度70ppmから55ppmに減少し、一方、NO2濃度は、初期濃度5ppmから20ppmに増加する。NOx濃度は、75ppm程度である。ここで、NOx濃度が、初期濃度から変化していないため、初期濃度と比較して減少したNOは、全てNO2に酸化されていることが推測できる。
Next, when the applied voltage applied to the
プラズマリアクタ3通過後、試料ガスがケミカルリアクタ6を通過すると、プラズマリアクタ通過後75ppmであったNOx濃度は、55ppmに減少する。従って、ケミカルリアクタ内で試料ガスが還元剤溶液と反応し、還元剤であるNa2SO3溶液の強力な還元作用により、排ガス中から約20ppm程度の窒素酸化物が除去されることが確認できる。
When the sample gas passes through the
次に、プラズマリアクタ3に、GPRの最大加電圧である25kVの半分の電圧である13.5kVを印加する。このとき、NO濃度は、初期濃度55ppmから3ppm以下に減少する。一方、NO2濃度は、初期濃度5ppmから38ppmに増加する。NOx濃度は、38ppm程度となる。更に、前記試料ガスをケミカルリアクタ内部を通過させ、還元剤溶液と接触させると、NOx濃度が2ppmまで減少する。すなわち、試料ガスを還元剤溶液と反応させると、窒素酸化物が試料ガス中から除去され、Na2SO3が酸化されて、水に溶解されやすく無害化されたNa2SO4のみが測定されることとなる。
Next, 13.5 kV which is a half voltage of 25 kV which is the maximum applied voltage of GPR is applied to the
本実験においては、NOxは、初期濃度75ppmから、電圧13.5kV加圧時に濃度38ppmまで減少するため、37ppm程度のNO2が副生成物として酸化・還元されていることとなる。また、この副生成物のうちほとんどが、前記文献の記載から、処理の簡単なHNO3となっていることが推測される。 In this experiment, NOx decreases from an initial concentration of 75 ppm to a concentration of 38 ppm when a voltage of 13.5 kV is applied, so that about 37 ppm of NO 2 is oxidized and reduced as a by-product. Moreover, it is surmised that most of this by-product is HNO 3 which is easy to process from the description of the above-mentioned document.
従って、低温非平衡プラズマよって生成されるNO2量が最大値となる印加電圧を基準値としてプラズマリアクタ3に電圧を印加すれば、副生成物の生成量を最低限度に押さえて窒素酸化物を除去が可能であることが推測できる。
Therefore, if a voltage is applied to the
また、生成されるNO2量が最大値となる印加電圧は、更に反応を進ませてNO2量を低減させる従来のプラズマ法よりも、低電圧であり、生成されるNO2量が最大値となる印加電圧を基準値として、リアクタ3に印加する電圧を設定することにより、エネルギ−コストが低減され、窒素酸化物除去のためのコスト低減を図ることが可能となる。
<実験4>
次に、第4の実験例として、プラズマリアクタ3としてチタン酸バリウム製のペレットを充填したFPRを用いて、プラズマリアクタ3内部に所定の試料ガスを通流させ、プラズマリアクタ3通過後の試料ガス中のNO濃度、NO2濃度、及び、前記NO濃度とNO2濃度の和であるNOx濃度を測定した結果を示す。
Further, the applied voltage NO 2 amount to be generated is the maximum value, rather than the conventional plasma process to reduce the NO 2 amount by further advancing the reaction, a low voltage, the generated NO 2 amount is the maximum value By setting the voltage to be applied to the
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Next, as a fourth experimental example, using a FPR filled with pellets made of barium titanate as the
本実験において、前記第3の実験と同様に、試料ガスとして、5%濃度の窒素ガスを、乾燥空気と混合して所定濃度としたものを用いた。また、本実験例の試料ガス流量は、4.0L/min(プラズマリアクタ3内滞留時間1.3秒)に調整されている。図7は、実験4の結果を示す図である。
In this experiment, similar to the third experiment, a sample gas having a predetermined concentration of 5% nitrogen gas mixed with dry air was used. In addition, the sample gas flow rate in this experimental example is adjusted to 4.0 L / min (the residence time in the
図7に示すように、電圧を印加していないプラズマリアクタ(印加電圧0kV)通過後の試料ガス中のNOの初期濃度は、130ppmであり、NO2の初期濃度は、22ppmであり、前記NOの初期濃度及びNO2の初期濃度の和であるNOxの初期濃度は、152ppmである。
As shown in FIG. 7, the initial concentration of NO in the sample gas after passing through the plasma reactor (applied
電圧を印加していないプラズマリアクタ3通過後の試料ガスがケミカルリアクタ6を通過すると、前記濃度の試料ガスが還元剤溶液と反応し、NOx濃度は130ppm程度に減少する。
When the sample gas after passing through the
従って、22ppm程度のNO2がケミカルリアクタ6内で還元剤溶液と反応し、除去されている。
Therefore, about 22 ppm of NO 2 reacts with the reducing agent solution in the
次に、プラズマリアクタ3に印加する印加電圧を6.7kVに上昇させ、窒素酸化物の濃度を測定すると、NOは、初期濃度130ppmから30ppmに減少し、一方、NO2は、初期濃度22ppmから125ppmに増加しており、NOx濃度は変化していない。このため、NOの減少分だけNO2が増加していることを確認することができる。6.7kVの電圧が印加されたFPRを通過した試料ガスが、ケミカルリアクタ6内で還元剤溶液と反応すると、NOx濃度は、NO濃度と一致する約30ppmの値を示すため、還元剤溶液との反応によって、NO2のほぼ全てが除去されていることが確認できる。
Next, when the applied voltage applied to the
次に、プラズマリアクタ3に印加する電圧を9.0kVに上昇させると、NO濃度は、0ppmとなり、NO2濃度は、130ppmとなる。また、NOx濃度は、NO濃度が0ppmであるため、NO2濃度と同一の130ppmとなる。
Next, when the voltage applied to the
従って、9.0kVの電圧が印加されて、低温非平衡プラズマが発生するFPR内部を試料ガスが通過すると、プラズマリアクタ内部の試料ガス中に含まれていたNOは、前記(1)式のような還元作用は起こりにくく、前記(2)式で表される酸化反応により全てNO2に酸化されていることが確認できる。 Accordingly, when a voltage of 9.0 kV is applied and the sample gas passes through the FPR in which the low-temperature non-equilibrium plasma is generated, NO contained in the sample gas inside the plasma reactor is expressed by the equation (1). Therefore, it can be confirmed that all the reduction action is oxidized to NO 2 by the oxidation reaction represented by the formula (2).
更に、FPR通過後の試料ガスをケミカルリアクタ6内を通過させて還元剤溶液と反応させ、その後のNOx濃度を測定すると、NOx濃度は、0ppmとなる。
Further, when the sample gas after passing through the FPR is caused to pass through the
従って、FPR通過後の試料ガスが、還元剤溶液と反応することにより、試料ガス中のNO2が全て除去されていることが確認できる。 Therefore, it can be confirmed that the NO 2 in the sample gas is completely removed by the reaction of the sample gas after passing through the FPR with the reducing agent solution.
また、NOxの初期濃度と、9.0kVの電圧が印加されたFPR通過後のNOx濃度と比較すると、NOx濃度が、25ppm程度減少していることから、約25ppm程度の副生成物が生成されていることが確認できる。 Also, comparing the initial concentration of NOx with the NOx concentration after passing through the FPR to which a voltage of 9.0 kV is applied, the NOx concentration is reduced by about 25 ppm, so a by-product of about 25 ppm is generated. Can be confirmed.
これらの結果から、所定電圧を印加することによってFPR間を通過する排ガスに低温非平衡プラズマを生成させると、低温非平衡プラズマにより生成される活性酸素及び活性窒素等の影響により、排ガス中に含まれる全てのNOが、前記(2)式にしたがってNO2に酸化され、このNO2を含む排ガスを還元剤溶液と反応させると、排ガス中のNO2が全て除去されることがわかる。 From these results, when a low-temperature non-equilibrium plasma is generated in the exhaust gas passing between the FPRs by applying a predetermined voltage, it is included in the exhaust gas due to the influence of active oxygen and active nitrogen generated by the low-temperature non-equilibrium plasma. It can be seen that all NO is oxidized to NO 2 according to the above equation (2), and when the exhaust gas containing NO 2 is reacted with the reducing agent solution, all NO 2 in the exhaust gas is removed.
このように、排ガス中に含まれるNOは、低温非平衡プラズマが生成されるプラズマリアクタ3内部を通過させることにより、NO2に酸化され、更に、その排ガスを還元剤溶液と反応させることにより、酸化生成されたNO2のほぼ100%が排ガス中から除去されることが確認できる。
Thus, NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by passing through the inside of the
また、NOの酸化に伴って生成される副生成物のほぼ90%が、処理しやすいHNO3に酸化されるため、本実験例の窒素酸化物の浄化方法によれば、除去されにくいN2Oは、2.5ppm程度の低濃度であることが確認できる。 In addition, since almost 90% of the by-products generated along with the oxidation of NO are oxidized to HNO 3 that is easy to treat, according to the nitrogen oxide purification method of this experimental example, N 2 that is difficult to be removed. It can be confirmed that O has a low concentration of about 2.5 ppm.
従って、窒素酸化物中のNOが最大限NO2に酸化される電圧を基準値としてプラズマリアクタ3に電圧を印加すると、排ガス中の窒素酸化物が酸化されて生成されるNO2の量は最大値となり、一方、NO2の反応が更に進んで副生成物が生成される量が最小値となるとなることがわかる。
Therefore, the maximum when a voltage is applied voltage to the
従って、プラズマリアクタ3を通過する排ガス中のNO2量が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定すると、副生成物を最小限に押さえて、その後の除去反応がしやすいように効率良く、排ガス中の窒素酸化物をNO2に酸化できる。また、酸化生成されるNO2量が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定すると、従来のプラズマ法で排ガス中の窒素酸化物を除去する場合よりも、低電圧の印加電圧ですみ、エネルギ−コストを低減することができる。
Therefore, when the applied voltage is set with a value at which the amount of NO 2 in the exhaust gas passing through the
また、図6に示す第3の実験例及び図7に示す第4の実験例の双方の結果を比較してみると、図7に示すチタン酸バリウム製のペレットを充填したFPRの方が、図6に示すガラス製のペレット状の誘電体を充填したGPRよりも低電圧(低電力)で、NOxを除去できることが確認できる。更に、反応後のNOxの減少量から、FPRの方が、GPRよりも副生成物の生成量が低いことが確認できる。 Further, comparing the results of both the third experimental example shown in FIG. 6 and the fourth experimental example shown in FIG. 7, the FPR filled with the barium titanate pellets shown in FIG. It can be confirmed that NOx can be removed at a lower voltage (lower power) than the GPR filled with the glass pellet-shaped dielectric shown in FIG. Furthermore, from the amount of NOx reduction after the reaction, it can be confirmed that the amount of by-products generated in FPR is lower than that in GPR.
次に、他の具体例について説明する。
<実験5>
次に第5の実験例は、試料ガス流量を2.0L/minとし、NOの初期濃度を200ppmとした。また、プラズマリアクタ3内部に充填する誘電材として、前述と同様にチタン酸バリウムの直径2mmのペレットを用いた。本例において、プラズマリアクタの有効長は、180mmである。
Next, another specific example will be described.
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Next, in the fifth experimental example, the sample gas flow rate was 2.0 L / min, and the initial concentration of NO was 200 ppm. Further, as a dielectric material filled in the
本実験においては、プラズマリアクタに設置する内部電極として、直径が1.5mmのものと、直径が5mmのものを用い、双方の内部電極の比較を行った。 In this experiment, the internal electrodes installed in the plasma reactor were 1.5 mm in diameter and 5 mm in diameter, and the internal electrodes were compared.
図8(a)に直径1.5mmの内部電極を備えたプラズマリアクタ3を用いて、各電圧を印加した後の試料ガス中の各成分の濃度を示す。図8(b)に直径5mmの内部電極を備えたプラズマリアクタを用いて、同様に試験を行った試料ガス中の各成分の濃度を示す。
FIG. 8A shows the concentration of each component in the sample gas after applying each voltage using the
図8(a)に示すように、直径1.5mmの内部電極を用いると、16kVの低電圧でNO2が180ppm程度であり、排ガス全体のNOxの濃度も同様に180ppmとなる。一方、図8(b)に示すように、直径5mmの内部電極を用いると、16kVの低電圧でNO2が150ppm程度となり、NOx濃度も150ppmとなる。 As shown in FIG. 8A, when an internal electrode having a diameter of 1.5 mm is used, NO 2 is about 180 ppm at a low voltage of 16 kV, and the NOx concentration in the entire exhaust gas is similarly 180 ppm. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when an internal electrode having a diameter of 5 mm is used, NO 2 is about 150 ppm and the NOx concentration is also 150 ppm at a low voltage of 16 kV.
また、NO濃度は、直径1.5mm又は直径5mmの内部電極を用いた場合ともに、3ppm程度の低い値を示している。 In addition, the NO concentration shows a low value of about 3 ppm in both cases where an internal electrode having a diameter of 1.5 mm or 5 mm is used.
従って、図8(a)及び(b)に示す結果から、直径5mmの内部電極を用いた場合よりも、直径1.5mmの細い内部電極を用いたほうが、NOからNO2へ酸化する量が増大し、また、NOx量も減少していないことをから、N2Oや他の副生成物を発生を抑制して、NOからNO2へと酸化していることが確認できる。NOからNO2へと酸化すると、プラズマリアクタ通過後、ケミカルリアクタ内で、NO2が還元剤溶液と反応し、前記(7)式に示すように、無害なN2及びNa2SO4へと変化して、試料ガス中から窒素酸化物が除去される。 Therefore, from the results shown in FIGS. 8A and 8B, the amount of oxidation from NO to NO 2 is greater when the thin internal electrode having a diameter of 1.5 mm is used than when the internal electrode having a diameter of 5 mm is used. Since it increases and the amount of NOx does not decrease, it can be confirmed that the generation of N 2 O and other by-products is suppressed to oxidize from NO to NO 2 . When oxidized from NO to NO 2 , after passing through the plasma reactor, NO 2 reacts with the reducing agent solution in the chemical reactor, and is converted into harmless N 2 and Na 2 SO 4 as shown in the equation (7). As a result, nitrogen oxides are removed from the sample gas.
以上の結果から、内部電極の直径としては、内部電極が小さい方が,NOからNO2への変換が大きく、適していることが確認できる。 From the above results, as the diameter of the internal electrode, it can be confirmed that the smaller the internal electrode, the larger the conversion from NO to NO 2 is suitable.
近年において、NOxをプラズマを用いて分解すると、反応生成物の90%以上がHNO3となることが確認されている。 In recent years, it has been confirmed that when NOx is decomposed using plasma, 90% or more of the reaction product becomes HNO 3 .
今回の実験においても、50ppm程度のHNO2及びHNO3と、3ppm程度のN2Oが発生していることが確認できる。 In this experiment, it can be confirmed that about 50 ppm of HNO 2 and HNO 3 and about 3 ppm of N 2 O are generated.
浄化装置通流後の排ガス中のHNO2及びHNO3の比をイオンクロマトグラフによって測定すると、14kVの電圧をプラズマリアクアに印加した場合は、NO2 −:NO3 −=1.77:1と、NO2 −の方が多い値を示し、16kVの電圧をプラズマリアクタに印加した場合は、NO2 −:NO3 −=1:1.77とその数値が逆転している。従って、印加電圧を上昇すると、NO2 −が更に酸化されてNO3 −となることが確認できた。 When the ratio of HNO 2 and HNO 3 in the exhaust gas after passing through the purifier is measured by an ion chromatograph, when a voltage of 14 kV is applied to the plasma reactor, NO 2 − : NO 3 − = 1.77: 1 NO 2 − shows a larger value, and when a voltage of 16 kV is applied to the plasma reactor, the numerical value is reversed as NO 2 − : NO 3 − = 1.77. Therefore, it was confirmed that when the applied voltage was increased, NO 2 − was further oxidized to NO 3 − .
このようなHNO2やHNO3は、水酸化ナトリウム(NaOH)のような還元剤で容易に中和処理ができるが、このような還元剤を用いると浄化処理のコストが高騰するため、HNO2やHNO3の発生をできるだけ低減し、ケミカルリアクタ内で、プラズマリアクタで反応したNO2がNa2SO3と接触し、N2として排ガス中の窒化物を除去することが望ましい。 Such HNO 2 and HNO 3 can be easily neutralized with a reducing agent such as sodium hydroxide (NaOH). However, when such a reducing agent is used, the cost of the purification treatment increases, and therefore HNO 2 It is desirable to reduce generation of HNO 3 and HNO 3 as much as possible, and NO 2 reacted in the plasma reactor in the chemical reactor comes into contact with Na 2 SO 3 to remove nitride in the exhaust gas as N 2 .
次に、誘電材(BaTiO3)のペレットの直径を変化し、ペレット径の変化によって浄化される排ガス中の成分の変化を確認する実験を行った。
<実験6>
本実験においては、プラズマリアクタに充填する誘電材(BaTiO3)は、ペレット状とし、各ペレットの直径は、1mm、2mm又は3mmのものを用いた。
Next, an experiment was performed in which the diameter of the dielectric material (BaTiO 3 ) pellet was changed, and the change in the components in the exhaust gas purified by the change in the pellet diameter was confirmed.
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In this experiment, the dielectric material (BaTiO 3 ) filled in the plasma reactor was in the form of pellets, and the diameter of each pellet was 1 mm, 2 mm, or 3 mm.
また、本実験に用いるプラズマリアクタは、充填したペレットの有効長を50mmとし、外部電極の有効長も50mmのものを用いた。 In addition, the plasma reactor used in this experiment was one in which the effective length of the filled pellet was 50 mm and the effective length of the external electrode was 50 mm.
また、プラズマリアクタに通流する試料ガスの流量を2.0L/minとし、NOの初期濃度を100ppmとした。 The flow rate of the sample gas flowing through the plasma reactor was 2.0 L / min, and the initial concentration of NO was 100 ppm.
前記各直径のペレット状の誘電材を用いたプラズマリアクタ通過後の試料ガス中の各成分の濃度を図9(a),(b)及び(c)に示す。図9(a)は、直径1mmのペレットを用いた場合の結果であり、図9(b)は、直径2mmのペレットを用いた場合の結果であり、図9(c)は、直径3mmのペレットを用いた場合の結果を示す。本例においては、プラズマリアクタ通流後、ケミカルリアクタ通流前、すなわち、Na22SO3溶液と反応させない状態の試料ガス中の各成分の濃度を測定した。 FIGS. 9A, 9B and 9C show the concentration of each component in the sample gas after passing through the plasma reactor using the pellet-shaped dielectric material of each diameter. FIG. 9 (a) shows the results when pellets with a diameter of 1 mm were used, FIG. 9 (b) shows the results when pellets with a diameter of 2 mm were used, and FIG. 9 (c) shows the results with a diameter of 3 mm. The result at the time of using a pellet is shown. In this example, the concentration of each component in the sample gas was measured after passing through the plasma reactor and before passing through the chemical reactor, that is, in a state in which it did not react with the Na 2 2SO 3 solution.
図9(c)に示すように、印加電圧が16kVの低電圧を印加した場合、ペレットの直径が3mmであると、窒素酸化物の全体量を示すNOxは、ほとんど変化がなく、また、試料ガス中に含まれていたNOはほとんど全てがNO2に酸化し、HNO2、HNO3、COやN2Oのような副生成物は、発生していないことが確認できた。また、NOのほとんど全てがNO2に酸化している。 As shown in FIG. 9C, when a low voltage of 16 kV is applied, when the pellet diameter is 3 mm, the NOx indicating the total amount of nitrogen oxides hardly changes, and the sample It was confirmed that almost all of NO contained in the gas was oxidized to NO 2, and by-products such as HNO 2 , HNO 3 , CO and N 2 O were not generated. Moreover, almost all of the NO is oxidized to NO 2.
一方、図9(a)及び図9(b)に示すように、直径が1mmのペレットを用いると、初期のNOのうち約半分程度しかNO2に酸化しておらず、また、直径が2mmのペレットを用いると、初期のNOのうちは、約3/5程度しかNO2に酸化していなかった。 On the other hand, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), when pellets having a diameter of 1 mm are used, only about half of the initial NO is oxidized to NO 2 , and the diameter is 2 mm. In this case, only about 3/5 of the initial NO was oxidized to NO 2 .
従って、直径3mm以上のペレットを用いると、試料ガス中に含まれていたNOほとんど全てをNO2に酸化でき、このNO2は、その後、ケミカルリアクタにおいて、Na2SO3と反応し、前記(7)式に示すようにN2及びNa2SO4となるため、容易に試料ガス中から窒化物を浄化することができる。 Accordingly, when pellets having a diameter of 3 mm or more are used, almost all NO contained in the sample gas can be oxidized to NO 2 , and this NO 2 then reacts with Na 2 SO 3 in the chemical reactor, 7) Since N 2 and Na 2 SO 4 are obtained as shown in the equation, the nitride can be easily purified from the sample gas.
また、本例においては、印加電圧が16kVのように低い値で浄化が可能であるので、浄化装置の運転条件としては、最も好適なソフトプラズマを生成する状態での運転が可能である。 Further, in this example, since the applied voltage can be purified at a low value such as 16 kV, the operation condition of the purification device can be operated in a state where the most suitable soft plasma is generated.
ここで、ソフトプラズマを生成する状態とは、印加電圧を下げて、浄化対象ガスの滞留時間を増加する浄化装置の運転条件をいう。 Here, the state in which the soft plasma is generated refers to the operating condition of the purification apparatus that increases the residence time of the purification target gas by lowering the applied voltage.
従って、ソフトプラズマを生成する状態で運転が可能であると、印加する電圧が低いため、大幅なコスト低減を図ることが可能となる。 Therefore, if the operation can be performed in a state in which soft plasma is generated, the applied voltage is low, so that a significant cost reduction can be achieved.
また、浄化装置の運転条件として最も好適なソフトプラズマを生成する状態で浄化装置の運転が可能であると、前述したようなNO2が最大値となる値を基準値として、生成される副生成物が最小となる値を印加電圧として設定でき、排ガス中からNOxを効果的に除去できる。 Further, when the purification apparatus can be operated in a state where soft plasma is most suitable as the operation condition of the purification apparatus, the by-product generated using the value at which NO 2 is maximum as described above as a reference value. A value that minimizes the thing can be set as the applied voltage, and NOx can be effectively removed from the exhaust gas.
次に、前記プラズマリアクタを通過した試料ガスをケミカルリアクタに通過させた後、試料ガス中の各成分を前記分析装置を用いて測定した。 Next, after passing the sample gas that passed through the plasma reactor through the chemical reactor, each component in the sample gas was measured using the analyzer.
結果を図10に示す。 The results are shown in FIG.
図10に示すように、前記プラズマリアクタ通流後の試料ガスをケミカルリアクタに通流し、ケミカルリアクタ内の還元剤溶液と前記(7)式又は(10)式に示すように反応し、無害なN2や水溶性のNa2SO4となり、試料ガスから容易かつ100%近い高い除去効率で、窒素酸化物を除去する。 As shown in FIG. 10, the sample gas after passing through the plasma reactor is passed through the chemical reactor, reacts with the reducing agent solution in the chemical reactor as shown in the formula (7) or (10), and is harmless. It becomes N 2 or water-soluble Na 2 SO 4 , and nitrogen oxide is easily removed from the sample gas with high removal efficiency close to 100%.
また、例えば、電圧を16kVにした状態でほぼ0の値となるため、本例の浄化装置によれば、全電圧領域でNO2を完全に除去で、また、有害の副生成物であるN2O、CO等もほとんど完全に抑制できることが確認できた。 Further, for example, since the voltage is almost 0 when the voltage is 16 kV, according to the purification apparatus of this example, NO 2 can be completely removed in the entire voltage region, and N which is a harmful by-product It was confirmed that 2 O, CO and the like can be almost completely suppressed.
図10に示すように、試料ガスに低温非平衡プラズマを生成しない場合であっても、試料ガスに含まれる窒素酸化物が(NO2)である場合は、ケミカルリアクタにおいて、試料ガスと還元剤溶液を反応させて、試料ガス中のNO2を除去しやすいN2として、窒素酸化物を除去することができる。 As shown in FIG. 10, even when the low-temperature nonequilibrium plasma is not generated in the sample gas, when the nitrogen oxide contained in the sample gas is (NO 2 ), the sample gas and the reducing agent are used in the chemical reactor. Nitrogen oxides can be removed by reacting the solution as N 2 that easily removes NO 2 in the sample gas.
さらに、排ガス中に有害な硫黄酸化物(SOx)が含まれている場合、還元剤として水酸化ナトリウム(NaOH)を用いると、硫黄酸化物(例えば、SO2)は、前記還元剤と反応し、前記(10)式に示すように亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)を生じる。前述したように、この亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)は、前述のように窒素酸化物の還元剤として用いられるため、排ガス中の有害成分であるNOx及びSOxは除去される。 Furthermore, when harmful sulfur oxides (SOx) are contained in the exhaust gas, if sodium hydroxide (NaOH) is used as a reducing agent, sulfur oxides (eg, SO 2 ) react with the reducing agent. As shown in the above formula (10), sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) is produced. As described above, since this sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) is used as a nitrogen oxide reducing agent as described above, NOx and SOx, which are harmful components in the exhaust gas, are removed.
また、経済的にも本例の浄化方法又は浄化装置を用いると効果的にコスト低減を図ることができる。 Further, from the economical viewpoint, the cost can be effectively reduced by using the purification method or the purification apparatus of this example.
例えば、バリアタイプ充填層プラズマリアクタ3を備えた浄化装置1を16kVで稼動した場合、消費電力は、1.44Wとなり、また、この場合の試料ガスの流量は、2.0L/minであることから、比消費電力は、43J/L、20W/cfm、58eV/molとなる。従って、1トンのNOxを除去するためには、1,860ドル(0.05ドル/kW・hrで換算)となる。
For example, when the
一方、ケミカルリアクタとしては、1トンのNO2を処理するのに、440ドル/トン(Na2SO3の価格は、0.48ドル/kg)必要である。
On the other hand, the chemical reactor, to process one ton of NO 2, 440 $ / ton (
従って、プラズマリアクタ及びケミカルリアクタを備えた浄化装置を用いて、1トンのNOxを除去するためのト−タルコストで2,300ドルとなる。 Therefore, the total cost for removing 1 ton of NOx by using a purification apparatus equipped with a plasma reactor and a chemical reactor is $ 2,300.
前述したように図11は、NOx濃度500ppm〜1,000ppmである排ガス1トンから窒素酸化物を除去するために、従来における各処理方法がかかったコストを示す図である。 As described above, FIG. 11 is a diagram showing the cost of each conventional processing method for removing nitrogen oxides from 1 ton of exhaust gas having a NOx concentration of 500 ppm to 1,000 ppm.
例えば、図11に示すように、従来のSCR法で前記濃度の排ガス中の窒素酸化物を、除去効率80%〜85%程度で除去する場合にかかる年間コストは、前述のように、約12,000ドルであるから、本例の浄化方法及び/又は浄化装置によれば、従来方法のコストの約1/10以下となる。 For example, as shown in FIG. 11, the annual cost for removing nitrogen oxides in the exhaust gas having the above concentration by the conventional SCR method at a removal efficiency of about 80% to 85% is about 12 as described above. Therefore, according to the purification method and / or the purification apparatus of this example, the cost of the conventional method is about 1/10 or less.
また、本発明によれば、排ガス中の窒素酸化物を、ほぼ100%近くまで、高い効率で除去することができる。更に、副生成物を生成する割合も数ppm程度の少ない値に低減することができる。 Further, according to the present invention, nitrogen oxides in exhaust gas can be removed with high efficiency up to almost 100%. Furthermore, the ratio of generating by-products can be reduced to a small value of about several ppm.
なお、本実験例においては、電圧印加して排ガス中に低温非平衡プラズマを生成するプラズマリアクタと、排ガスと還元剤を接触させるケミカルリアクタを別装置として設置し、低温非平衡プラズマの生成による乾式の処理と、還元剤を用いた湿式の処理(ケミカルプロセス)の2段階の処理を行ったが、本実験例に限らず、例えば、リアクタ内部に、還元剤と接触する手段を備えることにより、一段階の処理部内で、窒素酸化物除去処理を行うことが可能となり、窒素酸化物除去の効率化、システムの簡略化、及び、配置スペ−スの低減化等の効果を得ることが可能である。 In this experimental example, a plasma reactor that generates a low-temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas by applying voltage and a chemical reactor that contacts the exhaust gas and the reducing agent are installed as separate devices. And a two-stage process of a wet process (chemical process) using a reducing agent, but not limited to this experimental example, for example, by providing a means for contacting the reducing agent inside the reactor, Nitrogen oxide removal processing can be performed in one stage of processing section, and it is possible to obtain effects such as efficiency of nitrogen oxide removal, simplification of the system, and reduction of arrangement space. is there.
以上説明したように、本発明は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法において、前記浄化方法は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成して窒素化物を除去するものであって、前記大気圧低温非平衡プラズマの生成によってガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定する窒素酸化物の浄化方法である。 As described above, the present invention relates to a nitrogen oxide purification method for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas, wherein the purification method generates atmospheric pressure low-temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas to remove nitrides. An applied voltage for generating the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma is defined with reference to a value at which NO in the gas is oxidized by the generation of the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma and NO 2 becomes a maximum value. This is a nitrogen oxide purification method to be set.
排ガスに低温非平衡プラズマを生成すると、低温非平衡プラズマの放電により、空気中に存在する活性酸素及び活性窒素によって、NOxの酸化・還元サイクルが影響を受けて、NO及びNO2が酸化・還元される。 When low-temperature non-equilibrium plasma is generated in the exhaust gas, NOx oxidation and reduction cycles are affected by the active oxygen and active nitrogen present in the air due to the discharge of the low-temperature non-equilibrium plasma, and NO and NO 2 are oxidized and reduced. Is done.
本発明は、低温非平衡プラズマの生成によって、排ガス中のNOがNO2に酸化される場合に、NO2量が最も大きくなる印加電圧を基準値として、低温非平衡プラズマを生成する印加電圧を設定し、排ガス中のNOを処理の容易なNO2へ酸化するとともに、更にNO2の反応が更に進んで副生成物となる量を抑制して、窒素酸化物中に含まれるNOを最大量近傍のNO2に酸化することが可能となる。 The present invention, by the generation of low-temperature nonequilibrium plasma, if NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2, the reference value applied voltage NO 2 amount is largest, the applied voltage to generate a low-temperature nonequilibrium plasma Set and oxidize NO in exhaust gas to easily treatable NO 2 , further suppress the amount of NO 2 reaction to become a by-product, the maximum amount of NO contained in nitrogen oxides It becomes possible to oxidize to nearby NO 2 .
酸化されたNO2は、還元剤溶液を用いて、排ガス中から比較的容易に除去されるため、排ガス中の窒素酸化物から生成されるNO2量が最大値となる電圧を基準値として印加電圧を設定し、従来のプラズマ法による印加電圧よりも大幅な低電圧(又は、大幅な低電力)で、NOをNO2に酸化できるので、エネルギ−消費を削減して、コスト低減を図ることができる。 Oxidized NO 2 is relatively easily removed from the exhaust gas using the reducing agent solution. Therefore, the voltage at which the amount of NO 2 generated from nitrogen oxides in the exhaust gas becomes the maximum value is applied as a reference value. The voltage can be set and NO can be oxidized to NO 2 at a significantly lower voltage (or significantly lower power) than the voltage applied by the conventional plasma method, thus reducing energy consumption and reducing costs. Can do.
また、NO2が最大値となる電圧を基準値として、印加電圧を設定するため、生成される副生成物の生成量を抑制することができ、除去の困難な副生成物の発生を抑制して、効率的な窒素酸化物の浄化方法を提供することが可能となる。 In addition, since the applied voltage is set using the voltage at which NO 2 is the maximum value as a reference value, the amount of by-products generated can be suppressed, and the generation of by-products that are difficult to remove can be suppressed. Thus, it is possible to provide an efficient nitrogen oxide purification method.
また、本発明は、大気圧低温非平衡プラズマを生成する電圧の設定として、前記大気圧低温非平衡プラズマの生成によってガス中のNOが酸化されてNO2を生成し、前記NOが所定値以下となるとともに、酸化生成されるNO2が最大値となる値を基準値とし、生成される副生成物が所定値以下となる任意の値を設定値としている。 Further, according to the present invention, as a voltage setting for generating the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma, NO in the gas is oxidized by the generation of the atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma to generate NO 2 , and the NO is below a predetermined value. In addition, the value at which NO 2 generated by oxidation is the maximum value is set as a reference value, and an arbitrary value at which a by-product generated is a predetermined value or less is set as a set value.
このように、印加電圧を設定すると、前記所定値電圧を印加して排ガスに低温非平衡プラズマを生成し、活性酸素等によって、排ガス中のNOを酸化反応して、低温非平衡プラズマを生成した後の工程での処理が容易であるNO2量を最大値近傍となるように生成することができる。 Thus, when the applied voltage is set, the predetermined value voltage is applied to generate a low-temperature non-equilibrium plasma in the exhaust gas, and NO in the exhaust gas is oxidized by active oxygen or the like to generate a low-temperature non-equilibrium plasma. An amount of NO 2 that can be easily processed in a later step can be generated so as to be in the vicinity of the maximum value.
本発明の方法によれば、NO2の反応が更に進んで生成される副生成物の量が所定値以下となる値を基準値として設定するため、副生成物の発生を抑制して、後の工程でNO2を除去できる。 According to the method of the present invention, since the reference value is set to a value at which the amount of by-products generated by further progress of the reaction of NO 2 is less than or equal to a predetermined value, NO 2 can be removed in this step.
また、この方法では、NO2生成量が最大値となる必要電圧を印加するため、従来のプラズマ法を用いた場合よりも印加電圧を低い値に設定し、消費エネルギ−を削減して大幅なコストの低減を図ることができる。 In addition, in this method, since the necessary voltage at which the amount of NO 2 generated becomes the maximum value is applied, the applied voltage is set to a lower value than in the case of using the conventional plasma method, and the energy consumption is greatly reduced. Cost can be reduced.
また、本発明は、排ガス中のNOが酸化されてNO2が最大値となる値を基準値として、印加電圧を設定して大気圧低温非平衡プラズマを生成する工程と、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液に反応させる工程を備えている。 In addition, the present invention provides a step of generating an atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma by setting an applied voltage using a value at which NO in exhaust gas is oxidized and NO 2 becomes a maximum value as a reference value; A step of reacting the exhaust gas that has generated the equilibrium plasma with the reducing agent solution.
このように、前記所定の印加電圧を設定し、低温非平衡プラズマを生成する工程で、ガス中に含まれるNOをNO2に酸化させた後、NO2が含まれる排ガスを還元剤溶液と反応させる湿式の工程(還元剤を用いるケミカルプロセス)を用いて、排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率的に除去している。 In this manner, in the step of setting the predetermined applied voltage and generating the low temperature non-equilibrium plasma, after oxidizing NO contained in the gas to NO 2 , the exhaust gas containing NO 2 is reacted with the reducing agent solution. Nitrogen oxides contained in the exhaust gas are efficiently removed using a wet process (chemical process using a reducing agent).
従って、排ガスに低温非平衡プラズマを生成する乾式の工程のみならず、低温非平衡プラズマを生成した後の排ガスを還元剤と反応させる湿式の工程を用いると、環境への影響が少なく、かつ、低コストで、排ガス中の窒素酸化物の100%近い高い効率の除去が可能となる。 Therefore, not only a dry process for generating low-temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas but also a wet process for reacting exhaust gas after generating low-temperature non-equilibrium plasma with a reducing agent has little impact on the environment, and It is possible to remove nitrogen oxides in the exhaust gas with a high efficiency of nearly 100% at low cost.
また、本発明は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成する所定の印加電圧を設定する乾式の工程と、排ガスに還元剤溶液を反応させる湿式の工程が、組み合わされた半乾式の一段階の工程によって、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化方法である。 In addition, the present invention provides a semi-dry type one-stage combination of a dry process for setting a predetermined applied voltage for generating atmospheric pressure low-temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas and a wet process in which a reducing agent solution is reacted with exhaust gas. This process is a method for purifying nitrogen oxides by removing nitrogen oxides in exhaust gas.
前記排ガスに低温非平衡プラズマを生成する工程に、還元剤溶液と反応させる工程を組み合わせて半乾式の一段階の工程とすると、工程数の削減により、効率的に排ガス中の窒素酸化物を除去し、大幅にコストが低減される。 Combining the process of generating low-temperature non-equilibrium plasma on the exhaust gas and the process of reacting with the reducing agent solution makes it a semi-dry type one-step process, which effectively removes nitrogen oxides in the exhaust gas by reducing the number of processes The cost is greatly reduced.
また、本発明において、電圧を印加して大気圧低温非平衡プラズマを生成する手段は、パルス放電方式、強誘電体ペレット充填放電方式、無声放電(バリア放電)、沿面放電、直流放電、又は、これらの結合による方式を用いている。 In the present invention, means for generating a low pressure non-equilibrium plasma at atmospheric pressure by applying a voltage is a pulse discharge method, a ferroelectric pellet filling discharge method, a silent discharge (barrier discharge), a creeping discharge, a direct current discharge, or A system based on these combinations is used.
このように、低温非平衡プラズマを生成する手段として、パルス放電方式、強誘電体ペレット充填放電方式、無声放電(バリア放電)、沿面放電、直流放電、又は、これらの結合による方式を用いることができ、従来のように真空条件の整備等の複雑な工程を必要とせずに、比較的簡易な工程で、大気圧で低温プラズマを発生させることが可能となる。 As described above, as a means for generating the low temperature non-equilibrium plasma, a pulse discharge method, a ferroelectric pellet filling discharge method, a silent discharge (barrier discharge), a creeping discharge, a direct current discharge, or a combination of these methods may be used. It is possible to generate low-temperature plasma at atmospheric pressure by a relatively simple process without requiring a complicated process such as maintenance of vacuum conditions as in the prior art.
また、本発明に用いる還元剤は、亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)及び/又は硫化ナトリウム(Na2S)である。 The reducing agent used in the present invention is sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) and / or sodium sulfide (Na 2 S).
このように、亜硫酸ナトリウム及び/又は硫化ナトリウムを還元剤として用いると、副生成物を生成することなく、環境への影響が少なく、かつ、低コストの還元剤を用いて窒素酸化物を除去するためのコストの低減を図り、100%近い高い効率で、排ガス中の窒素酸化物の浄化が可能となる。 In this way, when sodium sulfite and / or sodium sulfide is used as a reducing agent, nitrogen oxides are removed using a reducing agent that has little environmental impact and does not produce by-products. Therefore, it is possible to purify nitrogen oxides in exhaust gas with high efficiency close to 100%.
また、本発明は、排ガスを還元剤溶液と反応させる工程を備えた窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の浄化方法である。 The present invention is also a method for purifying nitrogen oxides and / or sulfur oxides comprising a step of reacting exhaust gas with a reducing agent solution.
硫黄酸化物(SOx)は、例えば、強力な還元剤として、水酸化ナトリウムを用いると、この還元剤溶液と反応して、亜硫酸ナトリウムを生じる。 For example, when sodium hydroxide is used as a strong reducing agent, sulfur oxide (SOx) reacts with this reducing agent solution to produce sodium sulfite.
この亜硫酸ナトリウムは、排ガス中の窒素酸化物の還元剤として働くため、排ガス中から窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物(SOx)を除去できる。 Since this sodium sulfite works as a reducing agent for nitrogen oxides in the exhaust gas, nitrogen oxides and / or sulfur oxides (SOx) can be removed from the exhaust gas.
硫黄酸化物と反応して生成された亜硫酸ナトリウムがそのまま、窒素酸化物の還元剤として働くため、浄化方法に用いるコストを低減できる。 Since the sodium sulfite produced by reacting with the sulfur oxide acts as a nitrogen oxide reducing agent as it is, the cost used in the purification method can be reduced.
また、前記水酸化ナトリウムに、亜硫酸ナトリウム及び/又は硫化ナトリウムを添加して還元剤とすることにより、排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物の反応に足りる還元剤が供給され、効率よく、排ガス中から窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を除去できる。 In addition, by adding sodium sulfite and / or sodium sulfide to the sodium hydroxide to obtain a reducing agent, a reducing agent sufficient for the reaction of nitrogen oxides and / or sulfur oxides in the exhaust gas is supplied and efficiently. , Nitrogen oxides and / or sulfur oxides can be removed from the exhaust gas.
また、本発明は、排ガスに大気圧低温非平衡プラズマを生成するリアクタと、記排ガスを還元剤溶液と反応させるリアクタを備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する乾式処理と、前記還元剤溶液を用いた湿式処理の二段階の処理手段を用いて、排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の浄化装置である。 The present invention also includes a reactor for generating atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma in exhaust gas, a reactor for reacting the exhaust gas with a reducing agent solution, a dry process for generating the atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma, and the reducing agent. This is a nitrogen oxide purifying apparatus that removes nitrogen oxides in exhaust gas using a two-stage processing means of wet processing using a solution.
このように、本発明の窒素酸化物浄化装置は、排ガスに低温非平衡プラズマを生成するリアクタと、排ガスと還元剤溶液を接触させるリアクタを備えることにより、第一のリアクタ内部で低温非平衡プラズマを生成して、排ガス中の窒素酸化物を酸化し、酸化されたNO2を第二のリアクタ内で還元剤溶液と反応させて、効率よく排ガス中から窒素酸化物を除去する。 Thus, the nitrogen oxide purification apparatus of the present invention includes a reactor that generates low-temperature non-equilibrium plasma on exhaust gas, and a reactor that contacts the exhaust gas and the reducing agent solution, so that low-temperature non-equilibrium plasma is generated inside the first reactor. To oxidize nitrogen oxides in the exhaust gas, and react the oxidized NO 2 with the reducing agent solution in the second reactor to efficiently remove nitrogen oxides from the exhaust gas.
また、前記リアクタ内部に、大気圧低温非平衡プラズマを生成した排ガスを還元剤溶液と反応させる手段を備え、前記大気圧低温非平衡プラズマを生成する処理と、前記還元剤溶液を用いた処理を組み合わせた手段を用いた窒素酸化物の浄化装置とすると、排ガスに低温非平衡プラズマを生成する工程と還元剤溶液を反応させる工程の二段階の処理を一つの装置内で行うことができ、装置の低コスト化及び作業スペ−スを削減することが可能となる。 In addition, the reactor includes means for reacting exhaust gas that has generated atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma with a reducing agent solution, and performs processing for generating the atmospheric low-temperature non-equilibrium plasma and processing using the reducing agent solution. The nitrogen oxide purification device using the combined means can perform a two-stage process in one device, a step of generating low-temperature non-equilibrium plasma on the exhaust gas and a step of reacting the reducing agent solution. Cost reduction and work space can be reduced.
また、浄化装置は、排ガスを還元剤溶液と反応させるリアクタを備えていると、前記還元剤溶液を用いた湿式処理の処理手段を用いて、排ガス中の窒素酸化物及び/又は硫化酸化物を還元剤溶液と反応させ、排ガス中から窒素酸化物及び/又は硫黄酸化物を効率よくできる。 Further, when the purification device includes a reactor for reacting exhaust gas with a reducing agent solution, nitrogen treatment and / or sulfide oxide in the exhaust gas is removed using a wet processing unit using the reducing agent solution. Nitrogen oxide and / or sulfur oxide can be efficiently produced from the exhaust gas by reacting with the reducing agent solution.
このように、本発明によれば、従来よりも低電圧で効率よく、環境中の窒素酸化物を除去することができ、従来コストの約1/10に相当する大幅なコスト低減を図ることが可能となり、また、副反応生成物の発生を押さえて、従来よりも高い効率で、環境中の窒素酸化物の除去が可能となる。 Thus, according to the present invention, nitrogen oxides in the environment can be efficiently removed at a lower voltage than before, and a significant cost reduction corresponding to about 1/10 of the conventional cost can be achieved. In addition, the generation of side reaction products can be suppressed, and nitrogen oxides in the environment can be removed with higher efficiency than before.
1 浄化装置
2 コンプレッサ−
3 プラズマリアクタ
4 タンク
5 流量調整バルブ
6 ケミカルリアクタ
7 分析装置
8 接続部材
9 電源
10 高電圧プロ−ブ及びオシロスコ−プ
11 空気ドライヤ
12 流量制御弁
13 流量制御弁
31 リアクタ本体
32 誘電材
33 流入部
34 流出部
35 ブッシュ
36 ブッシュ
37 円板
38 中央電極
39 外部電極
40 支持板
41 支持板
1
3
Claims (21)
A nitrogen oxide and sulfur oxide purification device for removing nitrogen oxides and / or sulfur oxides contained in exhaust gas, wherein the purification device comprises a reactor for reacting exhaust gas with a reducing agent solution, and the reduction A nitrogen oxide and / or sulfur oxide purifier for removing nitrogen oxides and / or sulfur oxides in exhaust gas using a wet processing means using an agent solution.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN109939550A (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-28 | 中国石油化工股份有限公司 | A kind of processing method and processing device of FCC regenerated flue gas |
| CN109939550B (en) * | 2017-12-21 | 2021-04-06 | 中国石油化工股份有限公司 | Method and device for treating FCC (fluid catalytic cracking) regenerated flue gas |
| CN115340189A (en) * | 2022-09-13 | 2022-11-15 | 浙江慧科环保科技有限公司 | Method for accelerating anaerobic ammonia oxidation by using organic waste liquid |
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