JPH0487623A - ＮＯｘガスの処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はＮＯｘガスの処理方法及びその装置に関し、特
にディーゼル機関およびガスタービン原動機の排気ガス
中のＮＯｘガスの処理方法及びその装置に関する。

Ｂ９発明の概要 本発明はＮＯｘガスの処理方法及びその装置において、 ＮＯｘガスに複数個のノズルから自由に選択される少な
くとも２個に供給されたアジ化化合物を溶解した水溶液
を噴霧すること、及びこの方法に直接使用する装置、 により有害で危険なアンモニア（以下、ＮＨ３という）
及び強酸を使用することな（ＮＯｘを低減することを可
能とする。

Ｃ８従来の技術 従来、ＮＯｘガス処理は排煙脱硝技術として実用化され
ている。排煙脱硝方法としては乾式法と湿式法に大別さ
れ、最も進んでいるのは乾式法の選択接触還元法である
。この方法の利点としては次の３点が挙げられる。

（１）システムが簡単である。

（２）高脱硝率が可能である。

（３）ＮＯｘが無害なＮ２とＨ，Ｏに分解され排出処理
等が不要である。

この選択接触還元法では還元剤としてアンモニア、炭化
水素、−酸化炭素が使用されている。この中でアンモニ
アは酸素が共存していても選択的にＮＯｘと反応するが
他の還元剤は酸素と反応する。このため特にディーゼル
およびガスタービン原動機の場合は酸素が共存していて
も選択的にＮＯｘと反応するアンモニアガスが用いられ
ている。

また、この反応に使用する触媒としてはｐｔなどの貴金
属系やＡ１□０３．Ｔｊ０２などに担持させた各種金属
酸化物などが挙げられる。ディーゼルおよびガスタービ
ン原動機の燃焼で生成するＮＯｘの成分はほとんどがＮ
ｏでありＮＯ２は５％程度である。このためＮｏをアン
モニアガスと混合させて、この混合気体を触媒上で接触
還元させてＮ２とＮ２０に分解している。次にこの反応
式を示す。

しかしながら、上記反応式で示した選択的接触還元法で
は次に示すような問題点があった。

（１）ＮＯｘを分解するために有害で危険なアンモニア
ガスを使用しなくてはならない。

（２）アンモニアガスによる還元触媒性能が劣化する。

特に還元触媒は排気されるガス成分によっても劣化する
ため、交換等を必要としてその操作が面倒である。

（３）使用温度の範囲が制限される。

即ち、高温（１０００℃程度）では触媒成分の焼結が進
行し、結晶の相転移により触媒性能が劣化する。また、
３２０℃以下ではアンモニアガスと水分がＳＯｘを含む
排気ガスと反応して酸性硫安などの化合物を生じ、脱硝
性能の低下を生じる。

これらのことから、従来の還元法の使用温度の範囲は３
２０〜４５０℃であった。従って使用温度範囲が制限さ
れると共に常温での使用が困難であった。

（４）処理装置全体の小型化が困難である。

このことは、上記反応式からＮＯｘの還元反応は等モル
であるため、脱硝率に合せてＮＯｘ量にほぼ等しいアン
モニアガスを排気ガス中へ注入しなければならず、その
ためアンモニアガスボンベ、触媒等が大型となり装置全
体の小型化が困難なためである。

このため本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意研究
した結果、有害で危険なアンモニアガスに代えてアジ化
ナトリウムを用いること、及び酸素及びプラズマ処理か
ら選ばれる少なくとも一種を用いることにより著しくＮ
Ｏｘを低減できることを見い出し、ＮＯｘガスの処理方
法及びその装置を完成した（特願平第１−３０２３６号
、特願平第２−２９２５５号）。

Ｄ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記出願では酸、特に塩酸を用いた酸性
条件下でアジ化ナトリウムを水溶液中で解離させる方法
を提案したが、酸性度（ｐＨ値）があまり高すぎると酸
が大気中に放出されるおそれがあり、二次公害を引き起
こす可能性があった。

従って本発明はこの問題を解決するために創案されたも
のであって、ＮＯｘガスを処理するアジ化ナトリウム噴
霧方式を多段ノズル式にすることにより、酸性度が低い
状態でも高いＮＯｘガス処理率を達成でき、これにより
酸の大気放出を防止することを目的とする。

Ｅ５課題を解決するための手段及び作用本発明者らは上
記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、ＮＯｘガスを
処理するアジ化ナトリウム噴霧方式を多段ノズル式にす
ることにより、酸性度が低い中性付近でも高いＮＯｘガ
ス処理率を達成できることを見い出し、本発明に係るＮ
Ｏｘガスの処理方法及びその装置を完成した。

（１）即ち、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法は、Ｎ
Ｏｘガスに複数個のノズルから自由に選択される少なく
とも２個に供給されたアジ化化合物を溶解した水溶液を
噴霧して、前記ＮＯｘガスと前記アジ化化合物を反応さ
せて、前記ＮＯｘガスを還元除去することを、その解決
手段としている。

（２）また、本発明に係るＮＯｘガスの処理装置は、Ｎ
Ｏｘガスを導入する導入口を設けた反応筒と、該反応筒
に挿通された複数個のノズルと、該ノズルに連結されア
ジ化化合物を溶解した水溶液を供給するポンプと、前記
反応筒に設けられ還元された前記ＮＯｘガスを除去する
排気口と、を含むことをその解決手段としている。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

上記出願（特願平第１−３０２３６号、特願平第２−２
９２５５号）に係るＮＯｘガスの処理方法は特に理論に
こだわるつもりはないが、アジ化ナトリウムを水に溶解
し、この水溶液とＮＯｘガスとの反応でＮＯｘをＮ２＋
Ｈ２０に化学的に変えることを、その原理としていた。

即ち、この反応は次の３つの式から説明される。

Ｎ　Ｏ＋　Ｎ　Ｏ２＋　Ｈ２０’　→　２　ＨＮＯ２・
・・・・・・・・　　（１）６ＮａＮ３＋６ＨＣ１−’
　　６Ｎ３Ｈ＋６ＮａＣ１−−（２）２　ＨＮ　０２＋
　６　Ｎ５Ｈ−１−１０Ｎ２　＋　４　Ｎ２０・・・・
・・（３）通常、ガスを液体に吸収させるのは非常に効
率が悪い。上記（１）式はＮｏ、Ｎｏ２を水に吸収させ
てＨＮＯ２にする反応であり、この反応が全反応速度を
支配するいわゆる律速段階である。従ってこの段階の反
応が効率よく行うことかできれば、上記（３）式の反応
は容易に進行する。このことが従来の方法が解決せんと
する中心課題であった。

即ち従来の方法では上記（２）式の反応を予め別に行い
、これによりＮａＮ３をＮ３Ｈに変換していた。この際
、完全に反応を進行させるため酸性条件下にする必要が
あり、この条件はｐＨ３以下が好ましく、そのため塩酸
などの強酸を添加する必要があった。

一方、本発明に係る方法ではＮＯ，Ｎｏ２等のＮＯｘガ
スにアジ化ナトリウム水溶液を直接噴霧する方法を多段
ノズル式で行うことを特徴とする。

ところで、上記（２）式の反応に示すようにアジ化ナト
リウムは水に溶解するとアルカリ性（ｐＨ９，０）を示
すがこれに酸を添加していくと、アジ化水素の生成と共
に酸性を示し解離状態となる。この解離率は酸性度（ｐ
Ｈ）が高くなるに従って低下し、これに伴ってＮＯｘガ
スの処理率も低下する。しかし、ｐＨ５，０の状態でも
、３０％近いＮＯｘガスの処理率が得られる。このこと
は比較的中性に近い状態でもＮＯｘガスの処理は一応可
能であることを示している。

本発明に係る方法では中性付近でもＮＯｘガスの処理が
一応可能であることから、ＮＯｘガスにアジ化ナトリウ
ムを多段階ノズル式で行うことで高いＮＯｘガス処理率
が達成される。

即ち、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法及び処理装置
はアジ化ナトリウムを噴霧するに際し、多段階噴霧方式
とすることにより、１段階噴霧刃式に比べて単なる総和
的効果を超えてそれぞれの噴霧方式が相まった相乗的効
果を生し、これにより著しくＮＯｘガス処理率を向上で
きる。このことはＮＯｘガスの濃度に応じてノズル数を
増減でき、これによりいかなる状況下でも１００％近い
ＮＯｘガス処理率を達成できることを意味する。

次に、この方法を好適に実施し得る本発明に係るＮＯｘ
ガスの処理装置について説明する。

上記で説明したＮＯｘガスの処理はこの装置内に設けら
れた反応筒内で進行する。即ち、この反応筒内に複数個
のノズルが設けられ、これらのノズルのうち少なくとも
２個からアジ化ナトリウムが噴霧され、導入されたＮＯ
ｘガスと反応する。

この噴霧は装置内に設けられたポンプにより行われ、Ｎ
Ｏｘガスの濃度に応じて自由に選択された複数個のノズ
ルのうち少なくとも２個がら同時に又は段階的に行って
もよい。なお、本発明に係る装置では噴霧されたアジ化
ナトリウムを上記ポンプを介して再び使用しうる再循環
方式とすることもできる。こうして処理されたＮＯｘガ
スはＮ２ガスとして排出する。

Ｆ、実施例 以下、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法及びその装置
の詳細な説明を図面と共に実施例及び参考例に基づいて
説明する。

ここで第１図は本発明に係るＮＯｘガスの処理装置の一
実施例を示す２段ノズル噴霧装置の概略構成図である。

（１）この構成図において、■は反応筒、２はＮＯｘガ
ス導入口、３は排気口、４及び５は噴霧ノズル、６はシ
ール材、７はポンプ、８はタンク、９．１０及び１２は
管、１１は排出口を示す。

（２）次に、上記構成の２段ノズル噴霧装置におけるＮ
Ｏｘガスの処理過程について説明する。

反応筒１はＮＯｘガス処理を行うに際し、アジ化ナトリ
ウムを溶解した水溶液を投入すること等を考慮してステ
ンレスなどの金属で作製されており、反応効率等から円
筒型が好ましい。

また、この反応筒１にはその上部にＮＯｘガスを導入す
る導入口２が設けられ、その下部にフランジ部を有し、
他の器材、例えばＮＯｘ濃度分析計などを接続できる排
気口３が設けられている。

更に、この反応筒１はその側面に噴霧ノズル４及び５を
有している。これらの噴霧ノズル４及び５はそれぞれ導
入口２から導入されたＮＯｘガスか漏れるのを防止する
ため耐熱性を有するシール材６で密封されている。噴霧
ノズル４及び５にはそれぞれｐＨ６に調製されたアジ化
ナトリウム水溶液がポンプ７を介してタンク８から管９
及び１０を通じて導入される。この導入されたアジ化ナ
トリウムはまずポンプ７により噴霧ノズル４から、次い
で噴霧ノズル５から反応筒１内に噴霧され、導入口２か
ら導入されたＮＯｘガスを処理する。

この２段階噴霧方法によりＮＯｘガスは著しくその濃度
が低減される。

また、本発明に係るＮＯｘガスの処理方法ではＮＯｘガ
スの濃度に応じてノズル数を増加でき、これにより一層
相乗的効果を増進することもできる。

なお、本発明に係るＮＯｘガスの処理装置では噴霧され
たアジ化ナトリウムを水溶液排出口１１からポンプ７を
介して管１２を通じてタンク８に再び送り込まれるいわ
ゆる再循環方式を採用しうる。

こうして処理されたＮＯｘガスはＮ２ガスとなって排気
口３から反応筒１外に放出される。

（３）次に、以上説明したような作用を有する装置を用
いたＮＯｘガスの処理方法の詳細な説明を参考例及び実
施例に基づいて説明する。

参考例　ｐＨとＮＯｘ処理率の関係 ■　ます、ＮＯｘガス発生装置として３０ＫＶＡのディ
ーゼル発電機（明電舎製　製品番号ＺＸ−３０，ＰＢＳ
）を用いてＮｏＸガスを５０ｏｐｐｍ含有する排気ガス
を５０　ＤＩ　／分でＮＯｘガス導入口２から反応筒１
内に導入した。

■　次に、アジ化ナトリウム２５ｇを水５００ｃｃに溶
解し、次いで塩酸を添加し、ｐ　Ｈ９，０゜７．０．６
．０．５．０．４．０，２．０に調製した水溶液をそれ
ぞれタンク８に投入した。

■　更に、それぞれの水溶液をポンプ６により噴霧ノズ
ル２から毎分２０ｍＡ’で噴霧し、ＮＯｘガスと反応さ
せた。

■　また、この反応により発生する気体をＮＯｘ濃度分
析計６（島津製作所：島津ポータプルＮＯｘ分析計Ｎ０
Ａ−３０５形）で測定した。

■　その測定結果を表１に示す。表１に示すようにｐＨ
が５以下になると著しくＮＯｘガス処理率が低下するこ
とかわかる。

表１　　ｐＨ値とＮＯｘガス処理率の関係■　噴霧ノズ
ル２（１段ノズル噴霧法）を噴霧ノズル２及び３（２段
ノズル噴霧法）に代えてｐＨ６，０に調製したアジ化ナ
トリウム水溶液をまず噴霧ノズル２から噴霧し、次いで
噴霧ノズル３から噴霧する以外は参考例と同様な方法に
よりＮＯｘガス処理を行った。

■　その結果を表２に示す。表２に示すように２段ノズ
ル噴霧法に代えることで５００ｐｐｍのＮＯｘガスが９
ｏｐｐｍまで低減されたことがわかる。なお、この値は
大気汚染防止法で定められている窒素酸化物排出基準値
を大幅に下回るものである。

表２２段ノズル噴霧法によるＮＯｘガスの処理方法Ｇ１
発明の効果 （１）本発明はＮＯｘガスを処理するアジ化ナトリウム
噴霧方式を多段ノズル式にすることにより、中性付近で
も高いＮＯｘガス処理率を達成することを可能とする。

従って本発明に係る方法によれば、強酸を用いなくとも
ＮＯｘガスの処理ができるため、酸の大気中への放出を
防止でき、これにより二次公害発生の危険性か防止でき
る。

（２）また、本発明に係る装置によれば、噴霧されたア
ジ化ナトリウムを再利用しうる再循環方式を取りうるた
め、コストの低減につながると共に取り扱いを簡便化で
きる。

（３）本発明は上述のように構成されているので、次に
記載する効果も同時に奏する。

■　本発明に係る方法によれば、アジ化化合物を使用す
るため有害で危険なアンモニアを使用することな（ＮＯ
ｘを低減できる。

■　本発明に係る方法によれば、窒素酸化物排出基準値
に比し著しくＮＯｘを低減できる。

■　本発明に係る方法によれば、還元触媒を必要としな
いことから装置全体を小型化でき、その操作も簡便化で
きる。

■　本発明に係る方法によれば、室温でＮＯｘガスの還
元反応が可能となり、ＮＯｘガスの処理を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＮＯｘガスの処理装置の一例を示
す概略構成図である。 １・・・反応筒、２・・・ＮＯｘガス導入口、３・・・
排気口、４及び５・・・噴霧ノズル、６・・・シール材
、７・・・ポンプ、８・・・タンク、９ １０及び１２・・・管、 １１・・・排出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＮＯ＿ｘガスに複数個のノズルから自由に選択さ
   れる少なくとも２個からアジ化化合物を溶解した水溶液
   を噴霧して、前記ＮＯ＿ｘガスと前記アジ化化合物を反
   応させて、前記ＮＯ＿ｘガスを還元除去することを特徴
   とするＮＯ＿ｘガスの処理方法。
2. （２）ＮＯ＿ｘガスを導入する導入口を設けた反応筒と
   、該反応筒に挿通された複数個のノズルと、該ノズルに
   連結されアジ化化合物を溶解した水溶液を供給するポン
   プと、前記反応筒に設けられ還元された前記ＮＯ＿ｘガ
   スを除去する排気口と、を含むことを特徴とするＮＯ＿
   ｘガスの処理装置。