JPS6071028A - 排気ガスにおけるＳＯ↓２及びΝＯｘの除去方法 - 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】 本発明は排気ガス中のＳＯ２及び、又は窒素酸化物ＮＯ
およびＳＯｌ　（ここでは−船形ｒＮＯｘＪで表わされ
る）の量を減少させる方法に関するものである。

排気ガスにＮＨｓを混合させ、混合物を紫外線に当てる
ことにより排気ガスからＮＯＸを取除く方法が提起され
ている。

この方法によればＮ］（３は下記の式のように光分解さ
れ、アミノ基を生成する。

Ｎ　（］　３　→　Ｎ　Ｈｉ　＋　１１（１）°下記の
式のようなアミノ基はＮＯｘと反応し、大気中では不活
性で無害であると広く認められている不活性ガスである
窒素、水およびＮｔＯを生成する。

６一 ＮＨｉ　十Ｎｏ　−＋Ｎｔ　４−１−１２０　（２）Ｎ
　１１　ｓ　十Ｎ　０２→Ｎ’２０＋８０２　（ａ）現
在では、特定の範囲内の波長の紫外線が用いられた時に
、最も効率の良い紫外線の実用化が得られることがわか
っている。更に、本発明の１つの目的は、ｌ−１２０も
多聞に含むＩ勇気ガス中のＮＯおよびＮＯｚの出を減少
させる方法において、排気ガスをＮ　Ｈｓ　ど混合さけ
、波長が約１９０から約２２０ｒ＋ｎ＋の範囲にある構
成要素を少な（とも１つは含む紫外放０１線で混合物に
照射することからなり、前記放射線は１９０ｎｍ以下の
波長の構成要素をほぼ全く含まず、更に前記方法が固形
触媒なしに行われることを特徴とする方法である。

票数射線を利用する時の効率は、経済的検知から重要で
あることが理解されよう。勿論、この方法は通常、流れ
ているガスに適用され、照射が低い効率が行われると放
１１に対し長時間さらされなければならない。これは、
非常に長い距離に紫外線ランプを設け、排気ガスを流す
輸送管の大部に照射することを必要とする。

この結果、紫外線ランプに動力を与えるのに必要なエネ
ルギー供給するのに操作費用が増大するのみでなく、紫
外輪放射装置を設置するための資本費用もかなり増大す
る。

約１９０から約２２０ｎｍの範囲の波長を用いる場合、
主に起こるＮＯｘ除去反応は上記（１）、（２）および
（３）の反応であり、この結果、Ｎｚ　Ｏ，ｔ−１ｔ　
０１Ｎ１が廃棄ガス流に形成される。これらの生成物は
大気中に流しても安全であると考えられる。約１９０ｎ
ｍ以下の構成分を含まない放射を用いれば望ましくない
副次的反応を避けることができる。１９０ｎｍ以下の放
射では、排気ガス流に当然含まれる水蒸気の光分解によ
って、かなりの吊の０１−１１が形成される。通常、水
蒸気の濃度が濃いことから優勢な反応は、 Ｈ２０→Ｏ］〜Ｉ　＋ｌ−１（４） である。ＯＨ基はＮ　Ｏ２と反応して酸性物質を生成す
る。

Ｏト１　＋　Ｎ　Ｏｔ　→　ＨＮ　Ｏ！　（５）普通、
これらの酸性物質を水分、即ち水蒸気のある所でアルカ
リ反応媒体を用いて、即ち過分なアンモニアガスと反応
させて硝ｍ塩Ｎ８４ＮＯｓを生成させることによって除
去することが望ましい。

硝酸ｊｎは粒子状の第２相を形成することがあるので、
通常は大気に流す前にガス流により粒子状の塩を取除く
ことが望ましい。この場合、粒子状の塩は副生物として
得られる。粒子状の塩は回収され、例えば肥料としての
価値を有することがある。

しかし、ＮＨ４ＮＯｘは爆発物で、取扱いが困難である
。放＊！Ｉｉをほぼ完全に１９０ｎｌ以下の構成要素を
含まないようにすれば爆発性のＮ　Ｈｔ　Ｎ　Ｏｓ沈澱
物の形成は相当減退するか、全（避けることができる。

紫外線照射段階で用いられる案外放射線の波長が約１９
０から約２２０ｒｖにある時には、混合体中のＮ　Ｈ３
ガスが放射線を強力に吸収し、好ましくない副次的反応
によって妨害されることがないので、ＮＯｘは満足すべ
きｆ！ｉ！度除去される。Ｎｔ（ｓの放射線の吸収の程
歯は、波長が約２２０１′ｌｌｌ１以上となると急激に
落ち、アミノ基はわずかな濃度しか発生−〇− しないので、この方法の効率は損われることになる。従
って、放１１１　ｍの波長が２２０ｎＩｎを大きく出る
と、用いられるアンモニアの瀧麿および必要な放射線の
強度は、適切な時間内でのＮＯＸの除去を達成するには
急速に、実施不可能なほど太き（なってしまう。

Ｎ　Ｈｓによる放射線の吸収度は約１９５ｍｍでピーク
に達し、第１表で示されるように、約１７０ｎｍ以下の
波長になるに従って落下する。同時に第１表で示される
通り、放射線は当然通常存在する０２およびＨ２Ｏによ
ってかなり強（吸収される。

第１表　吸光係数 く１モル−”　Ｃ＋Ｉｌ−”　） １０− 吸光係数εは、 １−　Ｉｏ１６−Ｅｄ− によって決定され、この式において、 ＩＯ−光分解可能な物質を有する室に入射する光の強度 ｒ　−室を通過した光の強度 Ｃ−光分解可能な物質の濃度（モルｄｍ″□８）Ｌ　−
室の良さくＣｌ） ε　−吸光係数（１モル−Ｉ　Ｃｌ１ｌ−１’　）を表
わす。

従って、吸光係数は光分解可能な物質の放射線の吸収の
程度を示し、係数が高いほど、吸収の痩合も高（なる。

１９０ｎｍ以−にでは水蒸気の吸光係数はゼロであり、
実質的にＯＨ基は形成されないので、反応式〈５）は、
問題となるほどには起こらない。

１７０から２２０ｎｍの範囲においては、０２およびｔ
１２０の係数はＮｌ−１３の係数よりも実質的に低いの
であるが、上記の表で認められる通り、これらの係数は
この範囲の下限に向って急激に増加し、更に反応混合体
中の０２およびトＩｚＯの濃度は、ＮＨｓの濃度よりか
なり淵い。本発明による方法において、光分解される混
合体中のＮ　Ｈｓのｍ度は約５ｘ１０−６から約５ｘ１
０−３モル／１であることが望ましい。ＮＨ３のＳ麿が
５　Ｘ　１０−”−Ｅル／１以下であるとＮＯｘ除去の
効率が損われる傾向にあり、紫外放Ｑ・１線に長時間さ
らづことが、好ましくないＮＯｘ物質を満足すべき程度
まで除去するには不都合にも必要となる。約５Ｘ１０−
８モル／１以上のＮＨｓｍｍは不必要であり、光分解反
応領域において高ＮＨｓ１１度を維持づ−ることは、Ｎ
　！−１３を大量に消費し、依ってこの方法の操作コス
トを高めるだけでなく、かなりの量の未消費のＮ　Ｈ３
の大気への流出を招くことになるので好ましくない。更
に、前記ＮＨｓ濃度は約１Ｘ１０＝がら約１Ｘ１０−ａ
モル／Ｊ！、の範囲内であることが好ましく、更には、
約１Ｘ１０−５から約２ＸＩＯ−５モル／Ｌの範囲内で
あることが好ましい。

燃焼空気中の０２消費が不完全なため、排気ガス中の０
２　（モル）量は、通常、反応混合体で維持されること
が望ましいＮ１］３モル濃度の約１００倍であり、燃焼
の結果生成されたＩ」２０蒸気の間は、標準的に前記Ｎ
Ｈ３モル哨度の約２００倍である。したがって１９０ｎ
ｍよりかなり下の波長では、０□およびＨｚＯの濃度は
、ＮＨｓのｌＩ麿よりかなり高く、０２お。ＬびＨ２０
の吸光係数は急速に増加する。一方、ＮＨｓの吸光係数
は、約１９０ｒｖ１メ下では急速に減少覆るので、０□
およびＨ２０の吸収はＮＨｓの吸収と著しく競合し、依
って、１９０ｎｍ以下では、ＮＨｚＭの形成は大幅に限
定する。

この結果、紫外放則線が約１９０ｎｍ以下の波長を有す
る構成要素を含む場合には、放射エネルギーの大部分が
不必要な物質の生成に向けられるため、放射エネルギー
利用の効率は相当低下する。

この反応においてはＮＨｚ！！の結合が起ぎ、有毒なヒ
ドラミンが生成される傾向がある。

Ｎ１−ｈ＋Ｎ１−１．　→　Ｎ　２　ト１４勿論、反応
混合体におけるヒドラミンの濃度を紺持し、光分解領域
における濃度を可能な限り低１３− くＪ”ることが好ましい。さもなければ、反応混合体よ
りヒドラミンを吸収する特殊な手段を講じなければなら
ない。

ヒドラミンは約１８０から約２７０ｒ＋ｍの範囲内の波
長においては、放射線の強力な吸収体であり、解離して
アミノ基を再形成する。

Ｎｔ　Ｈ４＋　ｈν→２ＮＨ２ １９０から２２Ｏｎｌｌｌの範囲の波長の構成要素を１
つ、またはそれ以」：含む紫外線光源を用いることによ
り、ヒドラジンが遊離基へ再転換されるため、反応混合
体におけるヒドラジンの含有量を容認できる程度におさ
えることができる。

本発明の別の目的は、少なくとも約ｌＸ１０−Ｂモル／
１のＳ　Ｏｚを含有Ｊる排気ガスを反応させて、固形状
の触媒なしに前記Ｓ　Ｏｚを酸化した酸性物質に転換す
る方法において、前記ガスは、大川のＨ１Ｏ蒸気および
０２をも含有することを特徴とし、少なくとも約１９０
ｎｍ以下の波長の構成要素を含む紫外放射線でガスを照
射することよりなる方法を提供するものである。

１４− 放射線は、約１７０から１９０１ｍの範囲の構成要素を
含むことが望ましい。」二記の通り、１９０ｎｌ１１以
下、より好ましくは１７０から１９０ｎｎ＋の範囲内の
放射線により水蒸気の光分解は、反応式（５）を通して
大量のＯＨ基の効率良い形成をもたらす。

水素基はＳ　Ｏ２ど反応して酸化された酸性物質を生成
する。

０１−ｌ　＋　Ｓ　Ｏ２→ＨＳ　Ｏ３（６）これらの酸
性物質は湿気、即ち水分のある所で吸収さね、あるいは
アルカリ反応＃Ａ妹によって、即ちアンモニアガスと反
応させ、硫酸塩を生成する、あるいはスフラッパーのよ
うな従来の手段で吸収させる。あるいは硫酸製造工程に
供給物質として用いて除去することができる。

しばしば処理される排気ガスはＮＯｘとＳ　Ｏ２の双方
を含有している。このような場合には、上記で説明（）
たＳ　Ｏ２酸化反応を受けさせる前に、まず第１にＮＯ
ｘ除去工程を受けさせるのが好ましい。これによって、
ＳＯｚ酸化反応において、望マシクないｌ−Ｉ　Ｎ　Ｏ
３酸性物質の形成を防ぐことができる。本発明の第２の
目的に従って、本発明は、Ｈ２０水蒸気および０１を多
量に含有する排気ガスにおけるＮＯｘおよびＳ　Ｏ２の
含有量を減少させる方法において、排気ガスをＮ　Ｈｓ
と混合させ、この混合体を約１９０から約２２０ｎｍの
範囲内の波長の構成要素を少なくとも１つは含む紫外放
ｔＪＪ線で照射することからなり、前記放射線は約１９
０ｎｍ以下の波長の構成要素をほぼ全く含まず、これに
より、ＮＯＸの含有量の減少したガスを得、さらに、Ｎ
Ｏｘ含有量の減少したガスを、１９０ｎｍ以下の波長の
構成要素を少なくとも１つ含む紫外放！１１線で照射し
、固形状触媒なしにＳＯｘを酸化した酸性物質に転換す
る方法を提供するものである。

本方法の利点は、ＮＯＸの除去反応が固形状触媒なしに
行われるので、反応を実施する前に排気ガスから触媒彷
であるＳ　Ｏｔや他のイオウ化合物を除去する必要がな
いことである。

使用される紫外線ランプの種類は請求められる波長の範
囲によって決定される。上記の場合の１つの種類では、
ランプは約１７０から約１９０ｎｍの範囲内の構成要塞
を少なくとも１つを含むものが好ましい、使用に適した
ランプの１つの種類は、低圧水銀アークランプである。

こわらは、１８４．５ｎｍの強い故ＯＡ線と共に、２５
３．７ｎｍの強い放射線や他の波長より弱い放口・１線
も備えている。従ってこれらのランプは、先に説明した
Ｓ０２の酸化方法で用いることができる。使用できる他
のｆｉｌｆｆｉのランプは、高圧水銀キセノンランプよ
りなる。これらは１９０ｎｍから３０ＯｎＩｎ以上の連
続スペクトラムの出力を備えている。１９０ｎｍ以下の
波長をも放射するが、こねは適切なフィルターにより筒
中に除くことができる。従って、これらのランプは、２
２０ｒ＋ｍ以」−の波長の放射線を含むのでこれらの出
力が効率良く用いられる訳ではないが、１９′０から２
２０ｎｍのＮ　）−１３含有反応混合体の照射により、
排気ガス流からＮＯｘを光分解除去するには特に有用で
ある。

上記の低圧水銀アークランプおよび高圧水銀キセノンラ
ンプは、市販されているので簡単に入手１７− できる点に注目されよう。市販されている紫外線ランプ
を使用して実施できることは、本発明による方法１つの
利点である。

本発明による方法の実施例は、添付の図により示される
。

図において同符号は同じ部品を示している。第１図は燃
焼装置、即ちボイラー１を表わし、これに燃焼空気が導
入管２から予熱器３を通って供給される。予熱器３から
は管４を介してボイラーに熱せられた空気が供給される
。ボイラーからの排気ガスは輸送管６を通って直接予熱
器３へ送られる。

ボイラー１は一般的にいかなる型の燃焼装置でも良く、
燃焼を維持するため大気が用いられ、燃料はイオウを含
有し、排気ガス中にＳ　Ｏｔを生成し、更に、又は燃料
は十分に高い温痩で燃焼され、多量のＮＯｘが形成され
る。高温では、特に固形燃料を用いた場合には、燃焼空
気中に存在する窒素は燃料自体の中で結合し、燃焼空気
に存在する酸素と反応してＮＯを生成する。

１８− Ｎｔ＋Ｏｚ→２ＮＯ ＮｏのＮ　Ｏ２への酸化もい（らか起ぎるので、ＮＯを
含有する排気ガスはいくらかのＮｏｔと混合される。

２　Ｎ　Ｏ−１−０２’　２　Ｎ　Ｏ２従って燃料は、
例えば水素ガス、または主として炭素燃料または炭化水
素燃料である。これらは即ち、いわゆる掘り出した燃料
、つまり石油１石炭および天然ガス、あるいは掘り出し
た燃料より得られる石油ガス、石炭ガスである。

アンモニアガスは輸送管７に注入され、これは予熱器３
より冷却された排気ガスを微粒子状物質、即ちフライア
ツシコを分１１１−１−る通常の装置、この実施例にお
いては静電気集塵装置８へ輸送する。

このアンモニアは、導入管９を介して注入される、が、
バルブ１０が計量した速度でアンモニアの導入を認めつ
つ、制御している。しばしば、排気ガスは、釜石のＳＯ
ｉとｌ（ＯＡを含有する。これらは、ＮＨ３と反応して
微粒子状アンモニア塩、即ち、ＮＨ４Ｈ８０ａとＮＨ４
ＣＪ！、を生成する。アンモニアがボイラー１の他の燃
焼装置より下流に加えられれば、重硫酸アンモニウムや
塩化アンモニウムがボイラー１や予熱器２などの重要な
構成部分に凝結して腐蝕や汚れの原因となる恐れはない
。

指摘されたように、アンモニアを集塵装置８より上流で
加え、重硫酸を除去してガス流中の余分な濁りや、その
後の光分解段階での効率の低下を防ぐようにしても良い
。アンモニアを加える速度は、ＳＯｓおよびＨＣＪ、と
反応するのに十分であり、更に光分解段階の間に必要な
アンモニアが濃縮者に残るように測定すれば良い。即ち
、それは一般的に５ｘ１０−６から５Ｘ１０−ａモル／
１の上記の範囲である。あるいは、より好ましくは、Ｎ
Ｈｓを加える速度を輸送管７の煙突１３に設けたけンザ
ーに反応して自動的に調節されるのが良い。前者のセン
サーはＳ　Ｏｘおよび、あるいはＮＯｘのｓｉに反応し
、Ｓ０２および、あるいはＮＯｘの濃度が濃くなるとＮ
１１３を加える速度が増すように働き、後者のセンサー
はＮＨｓの存在に反応して煙突内のガス中の未消費のＮ
ＨｓのＦＩｉ度が予め決められた限度を越えるど加える
速度を減すように働く。

集塵装置で集められた重硫酸アンモニウムと塩化混合物
はフライアッシコと分離され、回収される。排気ガスの
化学組成によって回収された混合物が重金属や他の有毒
物質を過度に含んでいない場合には、これらを貴重な副
生物として利用できる。

上記に示したように、アンモニアの添加は、通常設けら
れている通風ファン１１より上流の地点で行うのが好ま
しく、通風ファン１１を集塵装＠８からの浄化されたガ
スを輸送管１２に沿って煙突１３に送り、ここより排気
ガスは大気に排出される。排気ガスとＮＨｓの混合体が
ファン１１を通過することにより、Ｎ］」３がガス流に
確実に均一に混合される。アンモニアの導入および光分
解が静電気集塵装置に隣接する排気ガス輸送管体領域で
行われることは、本発明による方法の利点の１つである
。

の領域では排気ガスは比較的に低温、即ち４００℃以内
、標準的には１５０℃から２５０℃であり、反応性のあ
るＮ］１２とＯｌ−１１の光分解を誘発するには２１− 高温は必要とせず、低温で行い得るからである。

これらの排気ガス輸送管体の領域は、普通、簡単に手を
加えることができるので、本方法を実施するにあたって
悲痛な導入管、ランプ、その他の設置は、現存する燃焼
ｍ段ですぐにも実施できる。

ランプ１４は輸送管１２に隣接して設けられ、輸送管１
２を流れるガス流を照射する。第２図で示ずように、ラ
ンプは金属製反射面１７で覆われ、輸送管内部とは紫外
線透過窓１８、即ち水晶によって隔てられるようにラン
プ本体１６を有しても良い。更に反射面１１と窓１８の
間の空間は紫外線不活性ガス、つまり窒素を充満させた
密封体を構成し、ランプに隣接する大気にオゾンが誘発
されるのを防ぎ、あるいは減退させることにより吸収に
よる損失を防ぐようにづ゛るのが好ましい。排気ガスは
普通、集塵装置を通過した後もかなりの量の微粒子状物
質を含有し、従ってランプ構造が汚れる恐れがあるので
、図示したようにランプを輸送管１２の外部に取付ける
のが良い。通常、輸送管１２の内部とｖ４接する窓面に
溜るいかなる汚れも取除（自動浄化装２２− 置く図示せず）を窓１８に設けるのが良い。

連続したＮＯＸおよびＳ　Ｏ２除去工程、即ち、まず第
１にＮ　Ｈ３含含有合体を１９０から２２０ｎｍで照Ｉ
、１′４シてＮＯｘを除去し、次に光分解反応混合体を
１７０から１９０ｎｍで照射してＳＯｚを酸性物質に酸
化させる工程を行うには、ランプ１４はそれぞね要求さ
れる波長の放１３１１ｍを発生する間隔をおいて設けら
れた２本の紫外線源を有してもよい。

」二記のように、ＮＯｘおよび、あるいはＳＯｚの除去
の効率は、用いられる′１ｇ外放１ｔ線の波長に大ぎく
依存している。しかし、波長の特定の範囲で操作された
時のＴ稈す効率は、つまり不都合な物質の除去の程疫を
意味するが、反応混合体にある他の物質の１５度とは比
較的に関連がないことが発見され１こａＴ稈のＮＯＸ除
去の効率性をＮＯの除去のパーはンテージによって測定
づれば便利である。従って、例えば特定の排気ガス組成
分よりなる反応混合体とＮ　ｌ−１３が１９３ｎｍの波
長の紫外線で照射されると、含有されるＮＯの減少率は
、照射が２１３．９ａｍの波長で行われた時に得られた
率のおおよそ２．５倍である。この率は（Ｎ　Ｈｓが一
定の最低濃度あれば）、最初のＮ０１Ｓ０２、あるいは
Ｎ１］３の濃度にも、通常反応混合体に存在する他の物
質の濃度の変化にも、排気ガス中に通常のＨλＯ蒸気の
量（＠通は少なくとも１Ｘ１０−４モル／１）があれば
、比較的に影響を受けない。

ＮＯｘおよび、あるいはＳＯｚの除去率はまた、反応混
合体がさらされる放射エネルギーのｍｌに依存する。従
って、例えばモル／１および排気ガス混合体が好ましい
波長である１９０から２２０ｎｍの範囲で紫外線を照射
される場合、混合体が連続して１０ミリ秒間、１０１８
光子／　ｃｉ　／秒の強度で照射するか、連続して１０
０ミリ秒間、１０１７光子／ｃｄ／秒の強度で照１１ノ
だ時には、約８０％のＮＯＸが除去される。これらの強
度は、適切な型の紫外線ランプで得られる標準的なもの
である。例として従来の石炭火力発電所に設けられた粘
通の一定の横断輸送管体を通過する排気ガスの流動速度
は約１０　ｍ７秒であるので、照射される輸送管体の長
さは強力ランプを用いた時には約２０ｃｍ、低力ランプ
を用いた時には２ｍ必要となる。必要とされるＮＯｘの
除去率は、いかなる場合でも、勿論排気ガスに存在する
ＮＯＸの最初の１ミＩＪ１度と、大気に排出される炉突
内のガスに要求されるＮＯＸの濃度によるのだが、普通
Ｎ０ｘａｌ＋宴の少なくとも約８０％の除去率がめられ
る。従っｌ一般的には、光分解の間、排気ガス輸送管の
照射領域における反応混合体を約１０１７から約１０１
８光子／　ｃｉの範囲の絶間で照射するのが好ましい。

はぼＮＯｘのない状態におけるＳ　Ｏ２の除去率は、Ｓ
Ｏｘ含右ガスが１７５ｎｍ　ｒ　１０ミＩＪ秒間、３×
１０Ｉ８光子／　Ｃａ　／秒の強度で照射されると、約
７２％の８０２が除去されるほどである。

第１図に示された実施例は、次のいずれかの場合の使用
に特に適している。第１はＮＯｘの放射のみのＦＪ節が
要求され、照射は１９０から２２０ｎｍで行われ、ガス
状の光分解生成物Ｎｚ　、Ｎｚ　Ｏは煙突１３より拮出
される場合、第２はＳＯｚのみ、あるいは８０２とＮＯ
ｘの両方の放射が調節され、照射は１７０から１９０ｎ
ｍで行われ、微粒子状光分解２５− 生成物、即ち（ＮＨ４）２８０４　とＮｔ−１４ＮＯ３
を空中に排出することが認められる場合である。

第１ａ図において、まず第１にＮＯｘと光分解によって
生じたＮＨｚｌとの反応をもたらし、第２の１７０から
１９０ｎｍの範囲の波長の紫外線を照射することによる
Ｓ　Ｏを及びＨ８Ｏ３物質の酸化をもたらす二元式ラン
プ装置１４で照射された後、１−ＩＳＯｓ物質はほぼ中
性化し、水分のある所で過分なアンモニアと反応して微
粒子状の（Ｎｌｌｉ）ｚＳＯ４が形成される。反応混合
体は第２図固形物分離装置、即ち第２静電気集塵装置１
９を通過し、ここで微粒子状生成物が取除かれる。排気
ガスの化学組成によっては、また特に排気ガスに有毒金
属物質が含有されていない場合には、分離された硫酸塩
は例えば農業用肥料として用いることができる。照射段
階の前に排気ガスに過分なアンモニアを供給する代りに
、酸性物質を中性化するのに必要なアンモニアの添加を
、！１１１１２１で示すように、補助ファン内のヒンサ
ーによって未反応のアンモニアの空中への放出を調整し
ながら供給する方が２６一 通常はより効率的である。

第３図において、ＮＯＸあるいはＮＯｘおよびＳ　Ｏ２
の除去のための好ましい設備が示されている。ここでは
、アンモニアは排気ガスが集塵装置８を通過した後、管
９より添加される。多（の場合、ボイラー７より光（ト
した排気ガスは１１　ＯＡとＳＯｓを含有づる。これは
ＮＨｓと反応して微粒子状のアンモニア塩を形成する。

集塵具＠８を通過した後でアンモニアを添加することは
、これら溶解性塩が集塵具■８からフライアッシコど共
に解消されることを防ぐ。多くの場合、比較的に溶解性
物質を含まないフライアッシコを回収するのが好ましい
。何故なら、溶解性物質は水に接するとこ１〕出される
傾向があるので、埋め立てなどのある秤の目的には問題
の原因となり、フライアッシコを不適当なものにしてし
まうからである。ある場合には、排気ガスが紫外線源に
当てられる前にアンモニアを添加したことによって生成
された微粒子状アンモニア塩を除去することが好ましい
。

ランプ１４は、−元式のＮＯｘ除去型であっても、ＮＯ
ｘとＳ　Ｏｔの連続的除去のための二元武装■でもよく
、ランプ１４と煙突１３の間に耐竹物質Ａ５微粒子を取
除くための装置、例えば従来のスフラッパーを設けても
よい。

いかなる組成の利気ガスにおいても、光分解反応に必要
な最適条件、特に紫外放射線に当たる時間、即ちいかな
る紫外放射線によって照射される輸送管体の長さを、単
色の放射源を用いた時の光分解反応のコンビコータ・シ
コミ１ノージョンを行うことによって、最適な調査がで
きる。このようなコンビコータ・シコミレーションには
、コンピュータ・プログラムに入力する１組の媒介変数
を用意しなくてはならない。媒介変数は、排気ガス中に
ある全ての反応性のある化学物質の初澗度、およびガス
混合体にある全ての光分解可能な物質の光分解反応の調
査が行われる波長に適用できる吸光係数からなる。疑問
の余地を残さないために、吸光係数はある特定の波長に
関しては第２表で表わした。異なる波長に適用される他
の吸光係数は、一般のテキストより得られる。

第　２　表 ＮＨｓ→−ｈν→Ｎ　Ｈｔ　＋Ｉ−（１０００１５００
１００Ｓ（）ａ　＋ｈシー４８０十〇　（’Ｐ）　１７
５　１０００　１５０１−１．Ｑ＋ｈν→０Ｈ１−Ｈ１
４０００ｓ　十ｈν→Ｏｚ　−１−Ｑ　（’Ｄ）　１！
ｉ６　１００　１５００２＋　ｈシー＋２０　（’Ｐ）
　４，２　０，３　０．００２Ｎｏ２−＋−ｈシＮｏ＋
Ｏ（３Ｐ）　６８　６８　１００ＮｚＯ＋ｈν→Ｎ２＋
Ｑ　（’Ｄ）　３６　３５　＜　ＩＮ２　１１　４　−
ト　ｈ　シー１２ＮＮ　２　８５０　１０００　６００
更に変数は照射の強麿および光分解反応の間に起こる重
要な化学反応の速痕係数を含む。反応の化学的な広範な
研究の結果、５２の化学反応が特に！ｉ要であるとしで
挙げることができた。これらはそれぞれの速反係数と共
に第３表に挙げられている。

２９− 第３表 １、　ＮＨ２＋０＝ＮＨｚ ２、ＮＬ　＋ＮＯ２＝Ｎ２　０＋Ｈｔ　Ｏ１，３Ｘ１０
’口３、　ＮＨｚ　＋ＮＨｈ　＝Ｎ２　ＨＬ　１．５Ｘ
１０”４、ＮＨｈ　＋（ｈ　＝ＮＯ＋Ｈｚ　Ｏ１゜２ｘ
１０”５、　ＮＨｚ　＋ＲＨ＝ＮＨｓ　＋Ｒ５，０Ｘ１
０’６、　ＮＨｈ　＋０＝ＮＨｚ　１．０Ｘ１０”７、
　ＮＨｚ　＋Ｎａ　＝ＮＨｓ　＋）ｌ　８．７ｘ１０’
８、Ｎ１４　＋ｏ＝ＨＩ’Ｊｏ＋ＨＯＲＨＯ＋ＮＨ２，
１ｘ１０９９、　ＮＨｚ　＋０Ｈ＝ＨＮＯ＋Ｈｈ　ＯＲ
ＮＨ＋ｈｂ　Ｏ６，０Ｘ１０’１０、　ＮＨ２＋ｔｌＯ
ａ　＝ＮＨＯ＋ＨＩＯ２，０ｘ１０Ｂ１１、　ＮＨｓ　
＋０＝ＮＨｚ　＋１４　３，０ｘｌＯ”１２、ＮＨｓ　
十〇Ｈ＝ＮＨｔ　＋８２０　１，０Ｘ１０Ｂ１３、　Ｎ
Ｈｓ　＋０＝ＮＨｚ　＋ｏｔ−＋　４．０ｘｌＯ５１４
，０＋Ｎ０１＝０２　＋ＮＯ５，６Ｘ１０’１５、０＋
Ｏｚ　＝Ｏｓ　８．７ｘｌＣＰ１６、０＋Ｎ０＝ＮＯ２
””０Ｌ１ １７、　ＮＯ＋Ｏ＊　＝ＮＯ１＋（ｈ　１．０ＸＩＯ’
１８、０　（’　Ｄ）　＋Ｈ２０＝２０１１　１．３Ｘ
１０”１９、Ｏ（’　Ｄ）（＋Ｍ）＝Ｏ（’　Ｐ）（＋
Ｍ）　８．２ｘ１０”　ｓ−’１気圧で２０、ｌ−ｌ＋
ｏｔ　＝トｌｏｔ　８．０Ｘ１０”２１、　ＨＯｚ　＋
０＝ＮＨｚ　＋ＨＯ５，０Ｘ１０９２２、０＋５Ｏ＝Ｓ
Ｏｚ　５．０Ｘ１０’２３、　Ｃ）ａ　＋５Ｏ＝ＳＯｚ
　＋Ｏ（ｓ　ｐ＞　５．０ｘ１０４２４、０ｓ　＋５Ｏ
＝８０２＋Ｏｔ　４．５ｘ１０７２５、　ＳＯ＋５Ｏ＝
ＳＣｈ　＋Ｓ　ＯＲ（Ｓｏ）　２　２．０Ｘ１（Ｆ２６
、ＯＨ＋ＯＨ＝トｈ　Ｏ十〇　（ｓ　ｐ＞　１．ｌＸ１
０’３０− 第３表〈続き） ２８．０＋０３−２０２　５．７Ｘ　６２９．０ｆ−ｌ
＋Ｃ０＝ｃＯ２＋ｌ−１９，０ｘ１０’３０、ＳＯ＋Ｎ
Ｏｔ　＝ＳＯ２＋ＮＯ８，５Ｘ１０”３１、ｔ−ｌ−１
−ｉ−１０ｔ　＝ｌ−ｈ　−トＯ□　８，４ｘ１０９−
２０１−１　１．９ｘ１０９ −Ｆ＋２　０＋０　５．７ｘ１０” ３２、０＋０Ｈ−Ｏｚ　＋ｌ−１２，３ｘｌＯ”３３、
Ｏｌ」＋ＨＯ２＝）ｈ　Ｏ＋０２　２．ｌＸ１０”３４
、Ｈ（ｈ　＋ｌ−１０ｚ　＝Ｈｔ　Ｏ２＋Ｑ□　１．４
ｘ１０９３５、Ｏｓ　十ト１０＝ＨＯｚ　＋０２　４．
９Ｘ１０７３６、　Ｏｓ　＋ＨＣｈ　＝ＯＨ＝Ｃｈ　ｉ
、２Ｘ１０’３７、ＯＨ十Ｓｏｔ　＝１−１３０３　６
．６ｘ１０”３８、　Ｈ＋Ｏｓ　＝ＯＨ＋０２　１．７
Ｘ１０”３９、０−１−Ｈｔ　０＝Ｏｔ−１１−０２１
，９ｘ１０’１１４０、　Ｏ＋０＝Ｏｔ　６．９ｘｌＯ
’４１．０刊−Ｉ＝Ｉ−１０２，９ｘ１０”４２．１４
　＋０−ＯＨ＋Ｈ４，０ＸＩＯ’４３、Ｓ０１＋０＝Ｓ
Ｏ３１・１ｘ１０’４４、０＋Ｃ０＝ＣＣｈ　３．０ｘ
１０４４５、　Ｎ２　ｆ−ｈ　＋ｔ−１＝Ｎｚ　１−Ｉ
３＋１−１２　１．ｌＸｌ０’４６、０１−（＋Ｈ＝ｌ
ｈ　Ｏ７，２ｘ１ｏ９４７、０ｆ−ｉｌｌ−１２＝Ｌ１
２ｏ＋Ｈ３，９ｘ１０６４８、ＳＣｈ　＋ＨＯｚ　＝Ｓ
Ｏｓ　＋ＯＨ５，４ｘ１０５４９、Ｏ＋Ｎ０＝Ｎ−）−
（ｈ　７．７Ｘ１０’５０、　ＮＯ＋Ｈ＝ｌ−ＩＮＯ８
，３ｘ１０１１５１、　ＮＯｚ　＋１−（＝ＮＯ−＋−
０ｆ−１７，５ｘ１０１１１５２、＠＠基→最終停止反
応　７，５Ｘ１０−２注１＝これらの反応の多くは大気
圧下での三次反応であった。疑似二次反応の速度係数が
挙げられているが、これは三次反応体の代りに１気圧を
用いて得られた。

注２−実際には最終停止反応は控え目な結果をもたらす
ようＮＨ２１ｆｊにのみ適用された。

第２表、第３表で指摘した速度係数及び吸光係数の特定
のものは、文献では矛盾づ′る記録がでているため不確
定である。それらを主としてＮＨｓ、Ｏｚ、ＨｚＯおよ
びＳｏｗの吸光係数、また第３表の１と２の番号を付せ
られた反応の速度係数である。しかしながら、これらの
不確定さの彰饗はコンピュータプログラムの入力パラメ
ータをかえることによって筒中にチェックでき、ＮＯ除
去の残留率に対する影響を非常に小さいか、無視し得る
ものであることがわかった。

当該技術を熟した者には明らかであるが、第３表の５２
の反応で表わされた１５の速度法定式、即ちＮＨｚ　、
ＮＨｓ　、０１Ｎｏ、Ｏ（’　Ｄ）　、ト１、ＨＯｚ　
、Ｏｘ　、Ｏｓ　、Ｓ　Ｏ，ＯＨ，Ｓ　Ｏｘ　、Ｎｚ１
−１ａおよび（遊ｔｍｍ→反応停止）のそれぞれの１つ
からなる速度方程式は、速度係数が広範な値にわたるた
め、微分方程式のスティフ　システム（ｓｔｉＨｓｙｓ
ｔｅｍ）を構成することがわかる。これらの方程式を従
来の方法、例えば、“’　Ｔ　Ｍａｕｔｏｍａｔｉｃ　
ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｄ
Ｈｆｅｒｅ−ｎｔｉａｌ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　”　Ｇ
ｅａｒ　Ｃ，Ｗ、、Ｃｏｍｎ＋ｕｎ　Ａ　ＣＭ、　１４
．１７（３頁（１９７１年）に説明されている方法を用
いて数を積分することができる。モルや秒ではなく、ミ
クロクロモルやミクロ秒の単位を用いた方が目算ｎ間が
短縮され、安定した結果が得られる点に注目すべきであ
る。これによって概算による問違いが従来の単位を用い
た時よりも重要でなくなるような数値の濃度および速度
が得られる。

この方法で得られた解答は、どのような物質の光分解反
応の間のどのような時点においても、即座に＊ｉを出す
ことがでさること理解されよう。

この分析は前述したように、水素ガス、化石燃料、３３
− 化石燃料から派生する燃料など多種の燃料を高温で、空
気中で燃焼させることを含む従来の燃焼方法で得られる
排気ガスで、天険なＳ　Ｏｔおよび、またはＮＯＸ、標
準的には１ｘｉｏ−ｓから１Ｘ１０−４モル／！のＳｏ
ｌ、さらに標準的には１０００から２０００ｐｐｍのＳ
ｏｔ　、　Ｉ　Ｘ１０−’から１×１０″５モル／１２
のＮ　Ｏ２、Ｉ　Ｘ　１０−８から１ｘｉｏ−’モル／
ＬのＮ。

を含有する全ての排気ガスに適用できる。

通常にこのような燃料ガスに存在する物質の濃度は、第
４表に示されている。

第　４　表 ＬＵＬ　濃度範囲　モル／１ Ｓ０３　０から１ｘｉｏ−’１ ＳＯｘ　ＯからｌＸ１Ｏ−４ Ｎ　Ｏｔ　Ｏから１ｘｌＯ−５ Ｎ１０　０からｌＸ１Ｏ−７ Ｎｏ　Ｏから１Ｘ１０−’ １−Ｉ　Ｃｊ！　Ｏから１Ｘ１０−’ ＯＨ１ｘｌＯ−’カラ１　ｘｌＯ−” −３４〜 第４表〈続き） 物　質　濃度範囲　モル／１ Ｈｚ　Ｏ１Ｘ　１０−’から１ｘ１０−２０２　１　Ｘ
　１０−’から１ｘｌｏ（Ｒ］−１（炭化水素）　０か
ら１ｘｉｏ−６Ｃｏ　１ｘｌＯ−’から１×１Ｏ−ＦＩ
ＣＯ２１Ｘ１０−’から１ｘ１０−２ その他（主に窒素）　残量 例どしてのみであるが、石炭火力発電所で得られた標準
的な排気ガス組成は、第５表に示されている。

第　５　表 貴−１−働　【 ｏ２　イ本積で３＋（１／２　）から９％（全負荷から
部分負荷） ＨｚＯ体積で１０％ Ｎ　Ｏ３００〜７ＱＱｐｐｍ　（Ｖｌ　）Ｓ　Ｏ２１１
００〜１６００ｐｐｍ　（ＶＯｊ！　）第５表（続き） 物　質　１１　度 Ｉ−Ｉ　ＣＡ　１１００ｐｐ　（ｖｏＡ　）８０ｓ　１
０〜１６ｐｐｍ　（ｖｏｗ）Ｎ　Ｏ２３０〜７０１）ｐ
ｍ　（ＶＯＡ　）

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼装置Ｎ、即らボイラー、およびボイラへよ
ら発生【ノた排気ガスよりＮＯｘおよび、またはＳ　Ｏ
ｔを除去するための関連設備の概略図、第１ａ図は第１
図の装置の別の実施例を示し、第２図は−り記の装置の
排気ガス輸送管の壁の一部分の縦断面を示す斜視図、第
３図は本装間の別の実施例を示１図である。 ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多聞のｌ−１２０蒸気をも含む排気ガス中のＮ。 及びＮ　Ｏｘの含有量を減少させる方法において、排気
   ガスをＮＨ３と混合させ、この混合体を、約１９０から
   約２２０ｎｍの範囲の波長の構成要素を少な（とも１つ
   は含む紫外放射線で照射することからなり、前記放射線
   は１９０ｎｍ以下の波長の構成要素をほぼ全く含まず、
   更に前記方法が固形触媒なしに行われることを特徴とす
   る方法。 ２、前記数０１１は、高圧水銀キセノンよりもたらされ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、照射された後のガス状混合体は、直接大気に送られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、ガス状混合体は、照射領域に前記波長範囲で放射エ
   ネルギー束の総量的１０１７から１０１８光子／ｃｄを
   受けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ５、前記混合体は、約５ｘ１０−８から約５　ｘ　１ｏ
   −ａモル／１のＮＨｓを含有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ６、前記ＮＨｓの含有間は、約ｌＸ１０−５から約１Ｘ
   １０−８モル／Ｌであることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載の方法。 ７、前記含有量は、約１Ｘ１０−’から約２　Ｘ　１０
   ’モル／！であることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ８、ＮＨｓは排気ガスの温度が約４００℃以内である時
   に、排気ガスに添加されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ９、前記温度は約１５０℃から約２５０℃であることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、ＮＨｓを含有する混合体は、ファンによって照射
   される位置に送られることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 １１、ガスは約１　Ｘ　１０−”モル／１の８０２を含
   有寸ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 １２、ガスは約ｌＸ１０−Ｇから約１Ｘ１０−４モル／
   １のＳ　Ｏｚを含有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項記載の方法。 １３、ガスは約１０００から約２ｏｏｏｐｐｍの８０２
   を含有することを特徴とする特許請求の範囲第１１項記
   載の方法。 １４、少なくとも約１Ｘ１０−”モル／ｉのＳ　Ｏｔを
   含有する排気ガスの前記Ｓ　Ｏｚを固形触媒なしに酸化
   した酸性物質に転換する方法において、前記ガスは、天
   吊の１」２０蒸気および０２をも含有することを特徴と
   し、ガスを約１９０ｎｍ以下の波長の構成要素を少なく
   とも１つを紫外放射線で照射することよりなる方法。 １５、放射線は約１７０から約１１００ｎの範囲の構成
   要素を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１４項記
   載の方法。 １６、排気ガス中のＳ　Ｏ２含有昂は、約１×１０″６
   から約ｌＸ１０−ｊモル／、Ｉ２であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １７、前記放射線は、強力な放射線を１８４．９ｎｍ、
   および２５３．７ｎｍでもたらす低圧水銀アークランプ
   より得られることを特徴とする特許請求の範囲第１４項
   記載の方法。 １８、前記ガス状混合体は、照Ｑ・１領域に前記波長範
   囲で放射エネルギー束の総陪約５Ｘ１０１７から約５Ｘ
   １０１８光子／　ｃｔｌを受けることを特徴とする特ｉ
   ｉ！Ｉ請求の範囲第１４項記載の方法。 １９、照射された混合体をアルノＪり反応媒質あるいは
   水と接触させ、酸性物質を吸収させることを含む特許請
   求の範囲第１４項記載の方法。 ２０、照射された混合体をガス状アンモニアと接触させ
   、酸性物質を吸収させることを含有特許請求の範囲第１
   ４項記載の方法。 ２１、前記排気ガスは、１ｘｉｏ−’から１Ｘ１０−２
   モル／夕のＨｚＯ蒸気および１ｘ１０−６からｌＸ１０
   −２モル／１の０２を含有量ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第１４項記載の方法。 ２２、前記排気ガスは、１ｘ１０−８モル／１以」：の
   炭化水素を含有しないことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第１４項記載の方法。 ２３．８２０蒸気および０２も多聞に含む排気ガス中の
   ＮＯＸおよびＳ　Ｏを含有量を減少させる方法において
   、排気ガスをＮ　Ｈｓと混合させ、その混合体を約１９
   ０から約２２０ｒｖの範囲の波長の構成要素を少なくと
   も１つは含む紫外放射線で照射させてＮＯｘＯｘ含有域
   少したガスを得ることからなり、前記放射線は、約１９
   ０ｎｍ以下の波長の構成要素を殆ど全く含まず、更に減
   少したＮＯｘ含有含有量するガスを約１９０ｎｍ以下の
   波長の構成要素を含む紫外放射線で照射してＳ　Ｏｚを
   酸化した酸性物質に転換させることよりなり、■程が固
   形触媒なしに行われることを特徴とする方法。 ２４、第２の照射は、約１７０から約１９０ｎｌｌｌの
   範囲の構成要素を含む放射線を用いて行われることを特
   徴とする特許請求の範囲第２３項記載の方法。 ２５、酸化した酸性物質を含有する照射した混合体をア
   ルカリ反応媒体と接触させて前記酸性物質を吸収させる
   ことを含む特許請求の範囲第２３項記載５− の方法。 ２６、酸化したＭ性物質を含有する照射した混合体をガ
   ス状アンモニアと接触させて、酸性物質を吸収させるこ
   とを含む特許請求の範囲第２３項に記載の方法。