JP2014012996A

JP2014012996A - 排ガス処理装置および排ガス処理方法

Info

Publication number: JP2014012996A
Application number: JP2012149924A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Hatsutani; 智美初谷; Kentaro Narai; 健太郎成相; Hiroshi Aramaki; 博荒巻; Makoto Kitano; 誠北野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-23

Abstract

【課題】低コストで陰極から堆積物を除去する。
【解決手段】排ガス処理装置１００は、アノード槽１１２とカソード槽１１４を備えた電解槽１１０と、アノード槽およびカソード槽に海水が収容された状態で、陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに電圧を印加する電圧印加部１３０と、排ガスを海水で洗浄する第１排ガス処理部（第１塔１５０、第３塔１７０）と、第１排ガス処理部で洗浄された排ガスと、Ｃｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成し、アノード溶液ＡＳ２で反応後ガスを洗浄する第２排ガス処理部（第２塔１６０）と、第１排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、第２排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、および、アノード溶液の群から選択される１または複数の溶液で、陰極を洗浄する洗浄部２５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスを洗浄する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。

船舶や、車両等のエンジンにおいて、化石燃料を燃焼させると、燃焼排ガス（排ガス）が生じる。このような化石燃料を燃焼させた結果生じる排ガスには、窒素酸化物（以下、単にＮＯｘと称する）が含まれている。ＮＯｘは、大気汚染物質であるため、国際的な機関、国、地方自治体により排出濃度や排出量の規制が行われている。したがって、エンジンから排出される排ガスに含まれるＮＯｘ濃度が所定の規制値以上である場合には、ＮＯｘを除去するための排ガス処理装置を用いて排ガスからＮＯｘを除去する必要がある。

ＮＯｘを除去する排ガス処理装置として、ＮＯｘの還元を促進する脱硝触媒と、ＮＯｘを還元するための還元剤とを含んで構成される選択式触媒還元（Selective Catalytic Reduction）脱硝装置がある。しかし、脱硝触媒は、ある程度高温（例えば、２７０℃程度）でなければＮＯｘの還元効率が低下してしまう。また一般的に還元剤として尿素水を利用するため、尿素水のためのコストがかかってしまったり、余剰の尿素水の廃棄処理にコストがかかってしまったりしていた。

そこで、海水に排ガスを吸収させ、その海水を、透過膜で離隔されたアノード槽とカソード槽とにそれぞれ収容して電気分解を行うことにより、アノード槽で生成される溶液を用いてＮＯｘを分解する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特許第３８２９１８４号

しかし、特許文献１の技術では、電気分解によって海水に含まれるマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）やカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）がスケール（堆積物）として陰極（カソード槽）に析出してしまう。具体的に説明すると、下記反応式（Ａ）や（Ｂ）に示すように、Ｍｇ^２＋は水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）になり、Ｃａ^２＋は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）になり、陰極に堆積する。
Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ⁻→Ｍｇ（ＯＨ）_２
…反応式（Ａ）
Ｃａ^２＋＋２ＯＨ⁻→Ｃａ（ＯＨ）_２
…反応式（Ｂ）

したがって、堆積した水酸化物（堆積物）によって、電気分解に有効な電極面積が減少する。そうすると、所望する濃度のアノード溶液を得るためには、堆積物がない陰極を利用する場合と比較して、長時間電気分解を行うか、電極（陰極および陽極）に印加する電圧を上げなければならず、消費電力が増大してしまう。このため、陰極から堆積物を除去（剥離）するための装置を別途採用しなければならずコスト高となっていた。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、排ガスから効率よくＮＯｘを除去するとともに、低コストで陰極から堆積物を除去することが可能な排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理装置は、陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽に海水を導入するアノード導入部と、前記カソード槽に海水を導入するカソード導入部と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部と、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する第１排ガス処理部と、前記第１排ガス処理部で洗浄された後の排ガス、もしくは、該第１排ガス処理部で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成し、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する第２排ガス処理部と、前記第１排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記第２排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、および、前記アノード溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の排ガス処理装置は、陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽に海水を導入するアノード導入部と、前記カソード槽に海水を導入するカソード導入部と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部と、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する第１排ガス処理部と、前記第１排ガス処理部で洗浄された後の排ガス、もしくは、該第１排ガス処理部で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成し、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する第２排ガス処理部と、前記カソード槽で生成された沈殿物を含むカソード沈殿溶液に、前記第２排ガス処理部によって洗浄された前記反応後ガスを接触させる溶解部と、前記第１排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記第２排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、前記アノード溶液、および、前記溶解部で生成された溶液である溶解溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記第１排ガス処理部は、２つ設けられており、前記排ガスは、一方の前記第１排ガス処理部で洗浄され、前記第２排ガス処理部で洗浄された後、他方の前記第１排ガス処理部で洗浄されるとしてもよい。

また、前記アノード導入部および前記カソード導入部のいずれか一方または双方は、海水に加えて界面活性剤を導入するとしてもよい。

また、前記電圧印加部は、前記陽極および前記陰極に３．５Ｖから２０Ｖの電圧を印加するとしてもよい。

また、前記アノード溶液のｐＨは、１から６であり、前記カソード溶液のｐＨは、７から１４であるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理方法は、陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部とを用いた排ガス処理方法であって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程と、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄された後の排ガス、もしくは、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成する工程と、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程と、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記アノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、および、前記アノード溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の排ガス処理方法は、陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部とを用いた排ガス処理方法であって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程と、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄された後の排ガス、もしくは、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成する工程と、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程と、前記カソード槽で生成された沈殿物を含むカソード沈殿溶液に、洗浄された前記反応後ガスを接触させる工程と、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記アノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、前記アノード溶液、および、前記洗浄された反応後ガスを接触させる工程で生成された溶液である溶解溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、排ガスから効率よくＮＯｘを除去するとともに、低コストで陰極から堆積物を除去することが可能となる。

第１の実施形態にかかる排ガス処理装置の具体的な構成を説明するための説明図である。排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。第２の実施形態にかかる排ガス処理装置の具体的な構成を説明するための説明図である。第３の実施形態にかかる排ガス処理装置の具体的な構成を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

船舶や、車両等のエンジンにおいて、化石燃料を燃焼させると、排ガスが生じる。このような化石燃料を燃焼させた結果生じる排ガスには、ＮＯｘが含まれている。ＮＯｘは、大気汚染物質であるため、エンジンから排出される排ガスに含まれるＮＯｘ濃度が所定の規制値以上である場合には、ＮＯｘを除去する必要がある。以下、排ガスから効率よくＮＯｘを除去することができる排ガス処理装置について説明する。

（第１の実施形態：排ガス処理装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる排ガス処理装置１００の具体的な構成を説明するための説明図である。図１中、ガス（気体）の流れを破線の矢印で示し、液体の流れを実線の矢印で示す。

図１に示すように、排ガス処理装置１００は、電解槽１１０と、アノード導入部１２２と、カソード導入部１２４と、電圧印加部１３０と、アノード分離部１３２と、カソード分離部１３４と、第１塔１５０と、第２塔１６０と、第３塔１７０と、溶解部１８０と、返送部１９０と、洗浄部２５０とを含んで構成される。

電解槽１１０は、アノード槽１１２と、カソード槽１１４とを含んで構成され、アノード槽１１２とカソード槽１１４とはイオン交換膜１１６で仕切られている。

アノード槽１１２には、陽極１１２ａが設けられており、陽極１１２ａは、白金（Ｐｔ）で被膜されたチタン（Ｔｉ）等の一般的に電極として利用可能な導電性材料で構成される。

カソード槽１１４には、陰極１１４ａが設けられており、陰極１１４ａは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）等の金属のうち１または複数を用いた材料や、真鍮や高力黄銅等の合金で構成される。

アノード導入部１２２は、ポンプを含んで構成され、バルブ１１８ａ、導入管１１８ｂを通じて、海水および界面活性剤をアノード槽１１２に導入する。カソード導入部１２４は、ポンプを含んで構成され、三方弁１１８ｃ、導入管１１８ｄを通じて、海水および界面活性剤をカソード槽１１４に導入する。

ここで、アノード導入部１２２、カソード導入部１２４が導入する界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤のいずれであってもよく、例えば、アルキルポリオキシエチレン硫酸塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルである。アノード導入部１２２がアノード槽１１２に、カソード導入部１２４がカソード槽１１４に界面活性剤を導入する効果については、後で説明する。

電圧印加部１３０は、水素ガス燃料電池や、水素ディーゼル発電機等の水素（Ｈ_２）を動力源として電力を生成する装置で構成され、アノード槽１１２に設けられた陽極１１２ａ、および、カソード槽１１４に設けられた陰極１１４ａに、電圧を印加することで海水の電気分解を行う。

ここで、電圧印加部１３０に供給されるＨ_２は、カソード槽１１４で生成されたＨ_２を含む。このように、電圧印加部１３０を、Ｈ_２を動力源として電力を生成する装置で構成することにより、カソード槽１１４で生成されたＨ_２を有効利用することができる。

また、電圧印加部１３０が陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに印加する電圧は、３．５Ｖから２０Ｖであり、好ましくは３．５Ｖから１５Ｖ、より好ましくは３．５Ｖから１０Ｖである。電圧印加部１３０が陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに印加する電圧を、上記のように設定することで、後述するアノード溶液ＡＳ２、カソード溶液ＣＳ２のｐＨを所望する値に容易に調整することができる。

電圧印加部１３０が陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに電圧を印加して電気分解を行うと、アノード槽１１２では以下の反応式（１）、（２）、（３）、（４）に示す反応が起こる。
２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻
…反応式（１）
２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻
…反応式（２）

…反応式（３）

…反応式（４）

一方、カソード槽１１４では以下の反応式（５）〜（９）に示す反応が起こる。
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻
…反応式（５）
Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ⁻→Ｍｇ（ＯＨ）_２
…反応式（６）
Ｃａ^２＋＋２ＯＨ⁻→Ｃａ（ＯＨ）_２
…反応式（７）
Ｍｇ^２＋＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＭｇＣＯ_３＋２Ｈ^＋
…反応式（８）
Ｃａ^２＋＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＣａＣＯ_３＋２Ｈ^＋
…反応式（９）

そうすると、アノード槽１１２では、塩素（Ｃｌ_２）、酸素（Ｏ_２）、および次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）が生成され（反応式（１）、（２）、（３）、（４）参照）、カソード槽１１４では、Ｈ_２、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）が生成される（反応式（５）〜（９）参照）こととなる。

このように、電気分解の進行に伴って、アノード槽１１２で生成されるアノード溶液のｐＨは酸性（反応式（２）、（３）、（４）参照）に傾き、カソード槽１１４で生成されるカソード溶液のｐＨはアルカリ性（反応式（５）参照）に傾く。

また、上述したように、電気分解に伴ってアノード槽１１２では、Ｃｌ_２（ガス）およびＯ_２（ガス）が生成されるため、陽極１１２ａの表面に、これらのガス（Ｃｌ_２ガスおよびＯ_２ガス）の気泡が付着することとなる。一方、電気分解に伴ってカソード槽１１４では、Ｈ_２（ガス）が生成されるため、陰極１１４ａの表面にＨ_２ガスの気泡が付着することとなる。そうすると、電極（陽極１１２ａ、陰極１１４ａ）と、海水との接触面積が減少してしまい、海水の電気分解効率が低下する。

そこで、上述したように、アノード導入部１２２がアノード槽１１２へ、カソード導入部１２４がカソード槽１１４へ、界面活性剤を導入することで、ガスを海水に溶解しやすくすることができる。これにより、電極への気泡の付着を抑制することができ、電気分解効率の低下を低減することが可能となる。

そして、アノード槽１１２で生成された、Ｃｌ_２、Ｏ_２、およびＨＣｌＯ、ＣｌＯ⁻を含んだアノード溶液ＡＳ１は、バルブ２１０ａ、ポンプ２１０ｂ、ＡＳ１流通管２１０ｃを通じて、アノード槽１１２からアノード分離部１３２に導入される。

一方、カソード槽１１４で生成された、Ｈ_２を含むカソード溶液ＣＳ１は、バルブ２１０ｄ、ポンプ２１０ｅ、ＣＳ１流通管２１０ｆを通じてカソード槽１１４からカソード分離部１３４に導入される。また、カソード槽１１４で生成された、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３は、固体（またはゲル）として沈殿しており、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３を含むスラリー状のカソード溶液（以下、単にカソード沈殿溶液ＰＳと称する）は、バルブ２１０ｇ、ポンプ２１０ｈ、ＰＳ流通管２１０ｉを通じて、後述する溶解部１８０を構成する溶解槽１８２に導入される。

アノード分離部１３２は、気液分離によって、アノード溶液ＡＳ１を、Ｃｌ_２ガスおよびＯ_２ガスと、アノード溶液ＡＳ２とに分離する。アノード分離部１３２において分離されたＣｌ_２ガス、およびＯ_２ガスは、ガス滞留空間１３２ａに滞留した後、不図示の空気源から、ポンプ２１２ａ、バルブ２１２ｂ、空気導入管２１２ｃを通じて導入される空気によって押し出され、ガス管２１４ａ、バルブ２１４ｂを通じて、後述する第２塔１６０のガス供給口１６２ａに導かれる。また、アノード分離部１３２において分離されたアノード溶液ＡＳ２は、バルブ２１６ａ、ポンプ１９０ｃ、流通管２１６ｂを通じて、後述する第２塔１６０の噴霧部１６４に導入される。

カソード分離部１３４は、気液分離によって、カソード溶液ＣＳ１を、Ｈ_２ガスと、カソード溶液ＣＳ２とに分離する。カソード分離部１３４において分離されたＨ_２は、ガス滞留空間１３４ａに滞留した後、不図示の空気源から、ポンプ２１８ａ、バルブ２１８ｂ、空気導入管２１８ｃを通じて導入される空気によって押し出され、ガス管２１８ｄ、バルブ２１８ｅを通じて電圧印加部１３０に導入される。また、カソード分離部１３４において分離されたカソード溶液ＣＳ２は、バルブ２１８ｆを介して外部に排出される。

第１塔（第１排ガス処理部）１５０は、例えば、スプレー塔であり、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、および、ＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスＸ１が導入されるとともに、当該排ガスＸ１を海水で洗浄する。

具体的に説明すると、第１塔１５０は、本体１５２と、排ガス導入部１５４と、噴霧部１５６を含んで構成される。排ガス導入部１５４は、バルブ１５４ａと、排ガス導入管１５４ｂとを含んで構成され、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ_２が含まれる排ガスＸ１を本体１５２内に導入する。

噴霧部１５６は、ポンプ１５８ａ、バルブ１５８ｂ、海水導入管１５８ｃを通じて、不図示の海水源と連通しており、排ガス導入部１５４が導入した排ガスＸ１に、海水を噴霧する。

このように、第１塔１５０において、排ガスＸ１に海水を噴霧して洗浄することで、排ガスＸ１中に含まれるオイルミスト、ダスト、ＳＯｘ、および、ＣＯ_２が海水に吸収される。こうして、第１塔１５０は、排ガスＸ１中からオイルミスト、ダスト、ＳＯｘ、および、ＣＯ_２を除去する。

なお、ここでは、ＳＯｘとＣＯ_２とが競合して海水に吸収（溶解）されることとなるが、海水にＳＯｘが吸収されることにより、吸収後の海水のｐＨが急激に低下する。そうすると、ＣＯ_２の溶解度が著しく低下するため、第１塔１５０において、ＣＯ_２は殆ど吸収されないこととなる。

そして、第１塔１５０において、排ガスＸ１中からオイルミスト、ダスト、および、ＳＯｘ、および、少量のＣＯ_２が除去された排ガス（以下、単に排ガスＸ２とする）は、ガス管２２０ａ、バルブ２２０ｂを通じて、後述する第２塔１６０の排ガス導入口１６２ｂに導かれる。また、ＳＯｘおよび少量のＣＯ_２を吸収した海水は、バルブ２２０ｃを介して外部に排出される。

第１塔１５０をスプレー塔で構成することにより、気泡塔や充填塔と比較して、空塔速度（塔内部に充填物がないと仮定したときのガスの流速）を大きくすることができ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２のいずれか１または複数のガスの同一の除去率を達成するための水平方向の内径を小さくすることが可能となる。したがって、第１塔１５０の占有体積を小さくすることが可能となり、船舶等の占有体積に制限がある場所であっても排ガス処理装置１００を搭載することができる。

第２塔（第２排ガス処理部）１６０は、例えば、スプレー塔であり、排ガスＸ２と、アノード分離部１３２から供給されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成する。そして、第２塔１６０は、反応後ガスを、アノード分離部１３２から供給されたアノード溶液ＡＳ２で洗浄する。

具体的に説明すると、第２塔１６０は、本体１６２と、噴霧部１６４とを含んで構成される。

本体１６２には、ガス供給口１６２ａと、排ガス導入口１６２ｂが設けられている。ガス供給口１６２ａは、ガス管２１４ａ、バルブ２１４ｂを通じて、アノード分離部１３２のガス滞留空間１３２ａと連通しており、アノード分離部１３２で分離されたＣｌ_２ガスおよびＯ_２ガスは、ガス供給口１６２ａを通じて本体１６２内に供給される。

排ガス導入口１６２ｂは、ガス管２２０ａ、バルブ２２０ｂを通じて、第１塔１５０のガス滞留空間１５０ａと連通しており、第１塔１５０で生成された排ガスＸ２は、排ガス導入口１６２ｂを通じて本体１６２内に供給される。

噴霧部１６４は、バルブ２１６ａ、ポンプ１９０ｃ、流通管２１６ｂを通じて、アノード分離部１３２と連通しており、ガス供給口１６２ａから供給されたＣｌ_２ガス、Ｏ_２ガス、および、排ガス導入口１６２ｂから導入された排ガスＸ２に、アノード溶液ＡＳ２を噴霧する。

そうすると、本体１６２内で、以下の反応式（１０）に示すように、まず、排ガスＸ２中のＮＯｘ（ここでは、一例としてＮＯを挙げる）とＣｌ_２ガスとが反応して塩化ニトロシル（ＮＯＣｌ）が生成される。
２ＮＯ（ｇ）＋Ｃｌ_２（ｇ）→２ＮＯＣｌ（ｇ）
…反応式（１０）
なお、反応式において（ｇ）は気体を示す。

したがって、本体１６２内にＮＯＣｌ、余剰のＣｌ_２、Ｏ_２を含んで構成される反応後ガスが滞留することになる。

そして、噴霧部１６４によって、反応後ガスにアノード溶液ＡＳ２が噴霧されることにより、反応後ガス中のＮＯＣｌはアノード溶液ＡＳ２に吸収（溶解）される。

ここで、アノード溶液ＡＳ２のｐＨは、１から６であり、好ましくは２から５、より好ましくは２から４である。このように、アノード溶液ＡＳ２のｐＨが低いと、すなわち、アノード溶液ＡＳ２が酸性であると、ＮＯＣｌを効率よく吸収することができる。

また、アノード溶液ＡＳ２のｐＨを１から６にするためには、上述した電圧印加部１３０が陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに印加する電圧を、３．５Ｖから２０Ｖにするとよい。

このように、第２塔１６０において、排ガスＸ２からＮＯｘが除去されるとともに、第１塔１５０において除去しきれなかったＣＯ_２と、余剰の（未反応の）Ｃｌ_２ガスおよびＯ_２ガス（第２塔１６０で洗浄された反応後ガス）とは、ガス管２２４ａ、バルブ２２４ｂを通じて、後述する第３塔１７０に導かれる。また、ＮＯｘを吸収したアノード溶液ＡＳ３は、バルブ２２２ｃを介して外部に排出される。以下、第１塔１５０において除去しきれなかったＣＯ_２、余剰のＣｌ_２ガスおよびＯ_２ガスの混合ガスを、単に排ガスＸ３と称する。

第２塔１６０をスプレー塔で構成することにより、気泡塔や充填塔と比較して、空塔速度を大きくすることができ、ＮＯｘと同一の除去率を達成するための水平方向の内径を小さくすることが可能となる。したがって、第２塔１６０の占有体積を小さくすることが可能となり、船舶等の占有体積に制限がある場所であっても排ガス処理装置１００を搭載することができる。

第３塔（第１排ガス処理部）１７０は、例えば、スプレー塔であり、排ガスＸ３が導入されるとともに、当該排ガスＸ３を海水で洗浄する。

具体的に説明すると、第３塔１７０は、本体１７２と、噴霧部１７４とを含んで構成される。

本体１７２には、ガス供給口１７２ａが設けられている。ガス供給口１７２ａは、ガス管２２４ａ、バルブ２２４ｂを通じて、第２塔１６０のガス滞留空間１６０ａと連通しており、第２塔１６０で生成された排ガスＸ３は、ガス供給口１７２ａを通じて本体１７２内に供給される。

噴霧部１７４は、ポンプ２２６ａ、バルブ２２６ｂ、海水導入管２２６ｃを通じて、不図示の海水源と連通しており、排ガスＸ３に海水を噴霧する。

第３塔１７０において、排ガスＸ３に海水を噴霧して洗浄することで、排ガスＸ３中に含まれるＣＯ_２が海水に吸収される。こうして、第３塔１７０は、排ガスＸ３中からＣＯ_２を除去する。

このように、第３塔１７０において、排ガスＸ３からＣＯ_２が除去される。そして、第３塔１７０で処理しきれなかった余剰のＣｌ_２ガスおよびＯ_２ガス（すなわち、第２塔１６０で洗浄された反応後ガス）は、バルブ２２８ａ、余剰ガス流通管２２８ｂを通じて、後述する溶解部１８０のバブリング部１８４に導かれる。以下、余剰のＣｌ_２ガスおよびＯ_２ガス（第２塔１６０で洗浄された反応後ガス）を、単に余剰ガスＸ４と称する。

また、第３塔１７０において、ＣＯ_２を吸収した海水（第１溶液）は、酸性の溶液となっている。そこで、後述する洗浄部２５０は、かかる第１溶液Ｗ１を利用して、陰極１１４ａを洗浄する。洗浄部２５０による陰極１１４ａの洗浄については、後で詳述する。

第３塔１７０をスプレー塔で構成することにより、気泡塔や充填塔と比較して、空塔速度を大きくすることができ、ＣＯ_２の同一の除去率を達成するための水平方向の内径を小さくすることが可能となる。したがって、第３塔１７０の占有体積を小さくすることが可能となり、船舶等の占有体積に制限がある場所であっても排ガス処理装置１００を搭載することができる。

溶解部１８０は、第２塔１６０に供給されるＣｌ_２ガスの量が、排ガスＸ２中のＮＯｘを分解するのに必要な量よりも多い場合に生じる余剰のＣｌ_２を含む余剰ガスＸ４を、アルカリ性のカソード沈殿溶液ＰＳと接触させる。具体的に説明すると、溶解部１８０は、溶解槽１８２と、バブリング部１８４とを含んで構成される。

溶解槽１８２は、バルブ２１０ｇ、ポンプ２１０ｈ、ＰＳ流通管２１０ｉを通じてカソード槽１１４と連通しており、カソード槽１１４から供給されたカソード沈殿溶液ＰＳを貯留する。

バブリング部１８４は、バルブ２２８ａ、余剰ガス流通管２２８ｂを通じて、第３塔１７０のガス滞留空間１７０ａと連通しており、第３塔１７０から供給された余剰ガスＸ４をカソード沈殿溶液ＰＳにバブリングする。

そうすると、溶解槽１８２内で、余剰ガスＸ４に含まれるＣｌ_２ガスがカソード沈殿溶液ＰＳに溶解する。すなわち、余剰ガスＸ４からＣｌ_２ガスを除去することができる。そして、余剰ガスＸ４からＣｌ_２が除去された精製ガスＸ５は、バルブ１８６を介して、外部に排出される。

また、上述したように、電圧印加部１３０は、アノード溶液ＡＳ２のｐＨを１から６にするために、陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに３．５Ｖから２０Ｖの電圧を印加する。そうすると、カソード溶液ＣＳ１のｐＨは、８から１４となってしまい、上述した反応式（６）〜（９）に示す反応が起こり、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３の沈殿物を含むカソード沈殿溶液ＰＳが生成される。

そこで、バブリング部１８４が、カソード沈殿溶液ＰＳに余剰ガスＸ４をバブリングすると、溶解槽１８２内で、以下の反応式（１１）、（１２）に示す反応が進行し、カソード沈殿溶液ＰＳのｐＨが８〜１４であったのがｐＨ８未満に低下する、すなわち、カソード沈殿溶液ＰＳが酸性になる。

…反応式（１１）
Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→ＨＣＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋
…反応式（１２）

カソード沈殿溶液ＰＳが酸性になると、以下の反応式（１３）〜（１６）に示す反応が起こる。
Ｍｇ（ＯＨ）_２＋２Ｈ^＋→Ｍｇ^２＋＋２Ｈ_２Ｏ
…反応式（１３）
Ｃａ（ＯＨ）_２＋２Ｈ^＋→Ｃａ^２＋＋２Ｈ_２Ｏ
…反応式（１４）
ＭｇＣＯ_３＋２Ｈ^＋→Ｍｇ^２＋＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２
…反応式（１５）
ＣａＣＯ_３＋２Ｈ^＋→Ｃａ^２＋＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２
…反応式（１６）

なお、上記反応式（１３）に示す反応はｐＨ９．２未満で、反応式（１４）に示す反応はｐＨ１２未満で、反応式（１５）に示す反応はｐＨ１０未満で、反応式（１６）に示す反応はｐＨ８未満で進行する。

こうして、溶解部１８０においてカソード沈殿溶液ＰＳ中のＭｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３が溶解し、溶解溶液ＳＳが生成される。

返送部１９０は、バルブ１９０ａと返送配管１９０ｂと、ポンプ１９０ｃを含んで構成され、溶解溶液ＳＳを第２塔１６０へ返送する。具体的に説明すると、返送配管１９０ｂは、流通管２１６ｂに接続されており、バルブ１９０ａを開にしてポンプ１９０ｃを駆動させることで、溶解溶液ＳＳを第２塔１６０の噴霧部１６４に供給する。

上述したように、溶解溶液ＳＳは酸性であるため、ＮＯＣｌを効率良く吸収することができる。そこで、返送部１９０が溶解溶液ＳＳを第２塔１６０に返送することで、アノード溶液ＡＳ２のみならず、溶解溶液ＳＳにもＮＯＣｌを吸収させることができる。

また、従来、固形分離して廃棄していたＭｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３を溶解溶液ＳＳとして再利用することができ、廃棄にかかるコストを低減することが可能となる。

洗浄部２５０は、電気分解の終了後に、第３塔１７０において排ガスＸ３を洗浄した後の溶液である第１溶液Ｗ１で陰極１１４ａを洗浄する。具体的に説明すると、洗浄部２５０は、ポンプ２５０ａと、導入管２５０ｂとを含んで構成される。導入管２５０ｂは、第３塔１７０と、三方弁１１８ｃとを連通しており、ポンプ２５０ａは、導入管２５０ｂ上に設けられる。そして、ポンプ２５０ａは、導入管２５０ｂ、三方弁１１８ｃを通じて、第１溶液Ｗ１をカソード槽１１４に導入する。

上述したように、電圧印加部１３０は、アノード溶液ＡＳ２のｐＨを１から６にするために、陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに３．５Ｖから２０Ｖの電圧を印加する。すると、カソード溶液ＣＳ１のｐＨは、８から１４となってしまい、上述した反応式（６）〜（９）に示す反応が起こり、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３が陰極１１４ａに堆積（付着）する。そうすると、陰極１１４ａにおいて、堆積した水酸化物（堆積物）によって、電気分解に有効な電極面積が減少してしまう。

そこで、洗浄部２５０が、第３塔１７０においてＣＯ_２を吸収させることにより酸性になった海水である第１溶液Ｗ１をカソード槽１１４に導入して、陰極１１４ａに第１溶液Ｗ１を接触させる。そうすると、上記反応式（１３）〜（１６）に示す反応が起こり、陰極１１４ａに堆積した、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３を溶解する（除去する）ことができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる排ガス処理装置１００によれば、洗浄部２５０が、排ガス中に含まれるＣＯ_２を吸収させた酸性の第１溶液Ｗ１を用いて、陰極１１４ａを洗浄することで、従来廃棄されていた第１溶液Ｗ１を有効利用しつつ、陰極１１４ａから堆積した水酸化物を除去することができる。つまり、別途のコストを要さずに、陰極１１４ａを洗浄することが可能となる。

また、第３塔１７０に導入される排ガスＸ３は、第１塔１５０においてオイルミストおよびダストが除去されているため、第１溶液Ｗ１にはオイルミストおよびダストが混入することは殆どない。したがって、洗浄部２５０が第１溶液Ｗ１を用いて陰極１１４ａを洗浄することにより陰極１１４ａ（カソード槽１１４）がオイルミストやダストで汚染されてしまう事態を回避することが可能となる。

（排ガス処理方法）
図２は、本実施形態にかかる排ガス処理装置１００を用いた排ガス処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

まず、アノード導入部１２２はアノード槽１１２に海水および界面活性剤を導入する。また、三方弁１１８ｃの接続先を、カソード導入部１２４と、導入管１１８ｄとに切り換えた後、カソード導入部１２４は、カソード槽１１４に海水および界面活性剤を導入する。そして、アノード槽１１２およびカソード槽１１４に海水および界面活性剤が収容された状態で、電圧印加部１３０が陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに電圧を印加することで、電気分解を開始する（Ｓ３００）。

そして、アノード槽１１２において生成されたアノード溶液ＡＳ１をアノード分離部１３２に導入し、カソード槽１１４において生成されたカソード溶液ＣＳ１をカソード分離部１３４に導入し、カソード槽１１４において生成されたカソード沈殿溶液ＰＳを溶解槽１８２に導入する（Ｓ３０２）。

アノード分離部１３２は、気液分離によって、アノード溶液ＡＳ１をＣｌ_２ガスとアノード溶液ＡＳ２とに分離する（Ｓ３０４）。また、カソード分離部１３４は、気液分離によって、カソード溶液ＣＳ１をＨ_２ガスとカソード溶液ＣＳ２とに分離する（Ｓ３０６）。

第１塔１５０は、排ガスＸ１に海水を噴霧して、排ガスＸ１からオイルミスト、ダスト、ＳＯｘ、および、少量のＣＯ_２を除去するとともに、排ガスＸ１からオイルミスト、ダスト、ＳＯｘ、および、少量のＣＯ_２が除去された排ガスＸ２を第２塔１６０に送出する（Ｓ３０８）。

第２塔１６０は、海水洗浄工程Ｓ３０８で洗浄された排ガスＸ２と、アノード分離工程Ｓ３０４で分離されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガス（ＮＯＣｌ、余剰のＣｌ_２ガスを含む）を生成する（Ｓ３１０）。

続いて、第２塔１６０は、反応後ガスに、アノード分離工程Ｓ３０４で分離されたアノード溶液ＡＳ２を噴霧して、反応後ガスからＮＣｌＯを除去するとともに、ＮＣｌＯが除去された反応後ガス（排ガスＸ３）を第３塔１７０に送出する（Ｓ３１２）。

第３塔１７０は、排ガスＸ３に海水を噴霧して、排ガスＸ３からＣＯ_２を除去するとともに、排ガスＸ３からＣＯ_２が除去された余剰ガスＸ４を溶解部１８０に送出する（Ｓ３１４）。

溶解部１８０は、溶液移動工程Ｓ３０２で導入されたカソード沈殿溶液ＰＳに余剰ガスＸ４を接触させて、余剰ガスＸ４からＣｌ_２ガスを除去して精製ガスＸ５を生成するとともに溶解溶液ＳＳを生成する（Ｓ３１６）。

そして、返送部１９０は、溶解溶液ＳＳを、アノード溶液ＡＳ２に代えて、またはアノード溶液ＡＳ２とともに、第２塔１６０の噴霧部１６４に供給する。そうすると、第２塔１６０は、反応後ガスに溶解溶液ＳＳを噴霧して、反応後ガスからＮＣｌＯを除去する（Ｓ３１８）。

不図示の制御部は、陰極１１４ａの洗浄指示があるまで（Ｓ３２０におけるＮＯ）、溶液移動工程Ｓ３０２からの処理を繰り返し、陰極１１４ａの洗浄指示があると（Ｓ３２０におけるＹＥＳ）、電圧印加部１３０は陽極１１２ａおよび陰極１１４ａへの電圧の印加を停止して電気分解を終了する（Ｓ３２２）。

続いて、三方弁１１８ｃの接続先を、導入管２５０ｂと、導入管１１８ｄとに切り換えた後、ポンプ２５０ａを駆動して、第３洗浄工程Ｓ３１４において第３塔１７０で生成された第１溶液Ｗ１をカソード槽１１４に導入し、陰極１１４ａを洗浄する（Ｓ３２４）。そして、カソード槽１１４から洗浄後の第１溶液Ｗ１を溶解槽１８２へ送出する。

以上説明したように、本実施形態にかかる排ガス処理方法によれば、排ガス中に含まれるＣＯ_２を吸収させた酸性の第１溶液Ｗ１を用いて、陰極１１４ａを洗浄することで、従来廃棄されていた第１溶液Ｗ１を有効利用しつつ、陰極１１４ａから堆積した水酸化物を除去することができる。

（第２の実施形態：排ガス処理装置４００）
上述した第１の実施形態の排ガス処理装置１００では、洗浄部２５０が、第３塔１７０で生成された第１溶液Ｗ１を用いて陰極１１４ａを洗浄する構成について説明した。しかし、洗浄部は、他の酸性の溶液を用いて陰極１１４ａを洗浄することもできる。

図３は、第２の実施形態にかかる排ガス処理装置４００の具体的な構成を説明するための説明図である。図３中、ガス（気体）の流れを破線の矢印で示し、液体の流れを実線の矢印で示す。

図３に示すように、排ガス処理装置４００は、電解槽１１０と、アノード導入部１２２と、カソード導入部１２４と、電圧印加部１３０と、アノード分離部１３２と、カソード分離部１３４と、第１塔１５０と、第２塔１６０と、第３塔１７０と、溶解部１８０と、返送部１９０と、洗浄部４５０とを含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態における構成要素として既に述べた電解槽１１０、アノード導入部１２２、カソード導入部１２４、電圧印加部１３０、アノード分離部１３２、カソード分離部１３４、第１塔１５０、第２塔１６０、第３塔１７０、溶解部１８０、返送部１９０は、実質的に機能が等しいので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する洗浄部４５０を主に説明する。

本実施形態において洗浄部４５０は、電気分解の終了後に、アノード溶液ＡＳ２で陰極１１４ａを洗浄する。具体的に説明すると、洗浄部４５０は、ポンプ４５０ａと、導入管４５０ｂとを含んで構成される。導入管４５０ｂは、流通管２１６ｂと、三方弁１１８ｃとを連通しており、ポンプ４５０ａは、導入管４５０ｂ上に設けられる。そして、ポンプ４５０ａは、導入管４５０ｂ、三方弁１１８ｃを通じて、アノード溶液ＡＳ２および溶解溶液ＳＳのいずれか一方または双方をカソード槽１１４に導入する。

上述したように、アノード溶液ＡＳ２のｐＨは、１から６と酸性である。また、上述したように、溶解溶液ＳＳは、上記反応式（１１）、（１２）に示す反応が進行して酸性となっている。

したがって、洗浄部４５０が、アノード溶液ＡＳ２および溶解溶液ＳＳのいずれか一方または双方をカソード槽１１４に導入して、陰極１１４ａに接触させる。そうすると、上記反応式（１３）〜（１６）に示す反応が起こり、陰極１１４ａに堆積した、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３を溶解する（除去する）ことができる。

なお、本実施形態において、第３塔１７０で生成された第１溶液Ｗ１は、バルブ４２８ａを介して外部に排出される。

（排ガス処理方法）
続いて、排ガス処理装置４００を用いた排ガス処理方法について説明する。なお、上述した第１の実施形態で図２を用いて説明した、電気分解開始工程Ｓ３００、溶液移動工程Ｓ３０２、ガス分離工程Ｓ３０４、Ｓ３０６、第１排ガス洗浄工程Ｓ３０８、反応後ガス生成工程Ｓ３１０、第２排ガス洗浄工程Ｓ３１２、第３排ガス洗浄工程Ｓ３１４、溶解溶液生成工程Ｓ３１６、ＮＣｌＯ除去工程Ｓ３１８、洗浄指示判定工程Ｓ３２０、電気分解終了工程Ｓ３２２は、実質的に処理が等しいので重複説明を省略し、ここでは、処理が相違する電極洗浄工程を主に説明する。

本実施形態にかかる電極洗浄工程は、三方弁１１８ｃの接続先を、導入管４５０ｂと、導入管１１８ｄとに切り換えた後、ポンプ４５０ａを駆動して、電解開始工程Ｓ３００を経ることで生成されたアノード溶液ＡＳ２、および、溶解溶液生成工程Ｓ３１６で生成された溶解溶液ＳＳのいずれか一方または双方をカソード槽１１４に導入し、陰極１１４ａを洗浄する。

以上説明したように、本実施形態にかかる排ガス処理方法によれば、電気分解によって生成された酸性のアノード溶液ＡＳ２および溶解溶液ＳＳのいずれか一方または双方を用いて、陰極１１４ａを洗浄することで、陰極１１４ａから堆積した水酸化物を除去することができる。

（第３の実施形態：排ガス処理装置５００）
上述した第２の実施形態の排ガス処理装置４００では、洗浄部４５０が、アノード溶液ＡＳ２、溶解溶液ＳＳを用いて陰極１１４ａを洗浄する構成について説明した。しかし、洗浄部は、他の酸性の溶液を用いて陰極１１４ａを洗浄することもできる。

図４は、第３の実施形態にかかる排ガス処理装置５００の具体的な構成を説明するための説明図である。図４中、ガス（気体）の流れを破線の矢印で示し、液体の流れを実線の矢印で示す。

図４に示すように、排ガス処理装置５００は、電解槽１１０と、アノード導入部１２２と、カソード導入部１２４と、電圧印加部１３０と、アノード分離部１３２と、カソード分離部１３４と、第１塔１５０と、第２塔１６０と、第３塔１７０と、溶解部１８０と、返送部１９０と、洗浄部５５０とを含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態における構成要素として既に述べた電解槽１１０、アノード導入部１２２、カソード導入部１２４、電圧印加部１３０、アノード分離部１３２、カソード分離部１３４、第１塔１５０、第２塔１６０、第３塔１７０、溶解部１８０、返送部１９０は、実質的に機能が等しいので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する洗浄部５５０を主に説明する。

本実施形態において洗浄部５５０は、電気分解の終了後に、第２塔１６０において排ガスＸ２を洗浄した後の溶液であるアノード溶液ＡＳ３（第２溶液）で陰極１１４ａを洗浄する。具体的に説明すると、洗浄部５５０は、ポンプ５５０ａと、導入管５５０ｂとを含んで構成される。導入管５５０ｂは、第２塔１６０と、三方弁１１８ｃとを連通しており、ポンプ５５０ａは、導入管５５０ｂ上に設けられる。そして、ポンプ５５０ａは、導入管５５０ｂ、三方弁１１８ｃを通じて、アノード溶液ＡＳ３をカソード槽１１４に導入する。

ＮＯｘを吸収したアノード溶液ＡＳ３は酸性である。したがって、洗浄部５５０が、アノード溶液ＡＳ３をカソード槽１１４に導入して、陰極１１４ａにアノード溶液ＡＳ３を接触させる。そうすると、上記反応式（１３）〜（１６）に示す反応が起こり、陰極１１４ａに堆積した、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、およびＣａＣＯ_３を溶解する（除去する）ことができる。

（排ガス処理方法）
続いて、排ガス処理装置５００を用いた排ガス処理方法について説明する。なお、上述した第１の実施形態で図２を用いて説明した、電気分解開始工程Ｓ３００、溶液移動工程Ｓ３０２、ガス分離工程Ｓ３０４、Ｓ３０６、第１排ガス洗浄工程Ｓ３０８、反応後ガス生成工程Ｓ３１０、第２排ガス洗浄工程Ｓ３１２、第３排ガス洗浄工程Ｓ３１４、溶解溶液生成工程Ｓ３１６、ＮＣｌＯ除去工程Ｓ３１８、洗浄指示判定工程Ｓ３２０、電気分解終了工程Ｓ３２２は、実質的に処理が等しいので重複説明を省略し、ここでは、処理が相違する電極洗浄工程を主に説明する。

本実施形態にかかる電極洗浄工程は、三方弁１１８ｃの接続先を、導入管５５０ｂと、導入管１１８ｄとに切り換えた後、ポンプ５５０ａを駆動して、反応後ガス生成工程Ｓ３１０、第２排ガス洗浄工程Ｓ３１２を経ることで生成されたアノード溶液ＡＳ３をカソード槽１１４に導入し、陰極１１４ａを洗浄する。

以上説明したように、本実施形態にかかる排ガス処理方法によれば、アノード溶液ＡＳ３を用いて、従来廃棄されていたアノード溶液ＡＳ３を有効利用しつつ、陰極１１４ａから堆積した水酸化物を除去することができる。つまり、別途のコストを要さずに、陰極１１４ａを洗浄することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した実施形態において、洗浄部２５０、４５０、５５０は、酸性の溶液（第１溶液Ｗ１、アノード溶液ＡＳ２、アノード溶液ＡＳ３、溶解溶液ＳＳ）をカソード槽１１４に導入して、陰極１１４ａを洗浄している。しかし、カソード槽１１４から陰極１１４ａを取り出して、カソード槽１１４の外部で陰極１１４ａを洗浄してもよい。

また、上述した実施形態では、排ガスＸ１の通過順は、第１塔１５０、第２塔１６０、第３塔１７０であるが、排ガスＸ１の通過順に限定はない。例えば、第２塔１６０、第１塔１５０、第３塔１７０の順に排ガスＸ１を通過させてもよい。

また、上述した実施形態では、第３塔１７０を備える構成について説明したが、必ずしも第３塔１７０を設けずともよい。この場合、洗浄部２５０は、第１塔１５０において排ガスＸ１を洗浄した後の溶液（第１溶液）を用いて陰極１１４ａを洗浄する。

また、上述した実施形態において、第２塔１６０で洗浄された反応後ガス（余剰のＣｌ_２ガスを含む）は、第３塔１７０を経由して、溶解部１８０に導入される構成について説明した。しかし、第３塔１７０においては、排気ガスＸ３中のＣＯ_２が主に除去されるため、第２塔１６０で洗浄された反応後ガスのうちの余剰のＣｌ_２ガスは、第３塔１７０においてほとんど除去されない。つまり、第２塔１６０で洗浄された反応後ガスのうちの余剰のＣｌ_２ガスは、第３塔１７０を経由しているものの、実質的にそのまま溶解部１８０に導入されている。したがって、第２塔１６０で洗浄された反応後ガスは、第３塔１７０を経由せずに、溶解部１８０に直接導入されてもよい。

また、上述した実施形態において、第１塔１５０および第３塔１７０は、排ガスに海水を噴霧する構成について説明したが、海水に代えて、または、海水に加えてカソード溶液ＣＳ２を噴霧してもよい。こうすることで、排ガスから効率よくＳＯｘ、ＣＯ_２を除去することが可能となる。

また、上述した実施形態では、溶解部１８０、返送部１９０を備える構成について説明したが、溶解部１８０、返送部１９０を備えずともよい。

また、上述した実施形態において、アノード分離部１３２で分離されたＣｌ_２ガスを押し出すために空気を導入しているが、排ガス導入部１５４を分岐して、空気に代えて排ガスＸ１を導入してもよい。

上述した実施形態において、カソード槽１１４から定期的にカソード沈殿溶液ＰＳを排出するのではなく、カソード分離部１３４で分離された沈殿物を含む液体を外部へ排出せずに、全て溶解部１８０に送出して、排ガスＸ３をバブリングして溶解溶液ＳＳを生成し、第２塔１６０に導入してもよい。

また、上述した実施形態では、カソード槽１１４で生成されたＨ_２は、ガス管２１８ｄ、バルブ２１８ｅを通じて電圧印加部１３０に導入される例について説明した。しかし、これに限らず、カソード槽１１４で生成されたＨ_２を一旦ガスホルダに回収し、精製した後に、電圧印加部１３０に導入することもできる。

さらに、上述した実施形態では、水素（Ｈ_２）を動力源として電力を生成する装置で構成される電圧印加部１３０を例に挙げて説明した。しかし、電圧印加部１３０は、陽極１１２ａおよび陰極１１４ａに電圧を印加できればよく、例えば、商用電源を利用して電圧を印加する装置等であってもよい。

また、上述した実施形態において、第１塔１５０、第２塔１６０、第３塔１７０を、スプレー塔で構成した例について説明したが、これに限定されず、気泡塔や充填塔であってもよい。

さらに、排ガス処理装置１００、４００、５００において示した位置以外にポンプやバルブを設けてもよい。

また、溶解溶液ＳＳは、ＮＯＣｌの吸収用、陰極１１４ａの洗浄用のみならず、船舶の糞尿処理設備やバラスト水の殺菌剤として用いてもよい。

なお、本明細書の排ガス処理方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。

本発明は、排ガスを洗浄する排ガス処理装置および排ガス処理方法に利用することができる。

ＡＳ３ …アノード溶液（第２溶液）
ＳＳ …溶解溶液
Ｗ１ …第１溶液
１００、４００、５００ …排ガス処理装置
１１０ …電解槽
１１２ …アノード槽
１１２ａ …陽極
１１４ …カソード槽
１１４ａ …陰極
１１６ …イオン交換膜
１２２ …アノード導入部
１２４ …カソード導入部
１３０ …電圧印加部
１５０ …第１塔（第１排ガス処理部）
１６０ …第２塔（第２排ガス処理部）
１７０ …第３塔（第１排ガス処理部）
１８０ …溶解部
２５０、４５０、５５０ …洗浄部

Claims

陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、
前記アノード槽に海水を導入するアノード導入部と、
前記カソード槽に海水を導入するカソード導入部と、
前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部と、
ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する第１排ガス処理部と、
前記第１排ガス処理部で洗浄された後の排ガス、もしくは、該第１排ガス処理部で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成し、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する第２排ガス処理部と、
前記第１排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記第２排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、および、前記アノード溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する洗浄部と、
を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、
前記アノード槽に海水を導入するアノード導入部と、
前記カソード槽に海水を導入するカソード導入部と、
前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部と、
ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する第１排ガス処理部と、
前記第１排ガス処理部で洗浄された後の排ガス、もしくは、該第１排ガス処理部で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成し、前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する第２排ガス処理部と、
前記カソード槽で生成された沈殿物を含むカソード沈殿溶液に、前記第２排ガス処理部によって洗浄された前記反応後ガスを接触させる溶解部と、
前記第１排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記第２排ガス処理部において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、前記アノード溶液、および、前記溶解部で生成された溶液である溶解溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する洗浄部と、
を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
前記第１排ガス処理部は、２つ設けられており、
前記排ガスは、一方の前記第１排ガス処理部で洗浄され、前記第２排ガス処理部で洗浄された後、他方の前記第１排ガス処理部で洗浄されることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
前記アノード導入部および前記カソード導入部のいずれか一方または双方は、海水に加えて界面活性剤を導入することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
前記電圧印加部は、前記陽極および前記陰極に３．５Ｖから２０Ｖの電圧を印加することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
前記アノード溶液のｐＨは、１から６であり、前記カソード溶液のｐＨは、７から１４であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部とを用いた排ガス処理方法であって、
ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程と、
前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄された後の排ガス、もしくは、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成する工程と、
前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程と、
前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記アノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、および、前記アノード溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。
陽極が設けられたアノード槽と、陰極が設けられたカソード槽とを備え、該アノード槽と、該カソード槽とがイオン交換膜で仕切られている電解槽と、前記アノード槽および前記カソード槽に海水が収容された状態で、前記陽極および前記陰極に電圧を印加することで電気分解を行う電圧印加部とを用いた排ガス処理方法であって、
ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびＣＯ_２の群から選択される１または複数のガスが含まれる排ガスを、電気分解によって前記カソード槽で生成されたカソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程と、
前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄された後の排ガス、もしくは、前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程で洗浄される前の排ガスと、電気分解によって前記アノード槽で生成されたＣｌ_２ガスとを接触させて反応後ガスを生成する工程と、
前記アノード槽で生成されたアノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程と、前記カソード槽で生成された沈殿物を含むカソード沈殿溶液に、洗浄された前記反応後ガスを接触させる工程と、
前記カソード溶液および海水のいずれか一方または双方で洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第１溶液、前記アノード溶液で前記反応後ガスを洗浄する工程において排ガスを洗浄した後の溶液である第２溶液、前記アノード溶液、および、前記洗浄された反応後ガスを接触させる工程で生成された溶液である溶解溶液の群から選択される１または複数の溶液で、前記陰極を洗浄する工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。