(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを第１の処理室に導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布する第１の工程と、前記排ガスを酸性溶液が充填された第２の処理室に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する第２の工程と、前記排ガスをアルカリ性溶液が充填された第３の処理室に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する第３の工程と、を含み、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行い、前記第２の工程と前記第３の工程とを同時に行うようにしたことを特徴とする、排ガス処理方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、前記流体は多孔質の管状部材に沿って流体膜を形成するようにして散布することを特徴とする、請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記第１の工程において、前記排ガス中の微粒子を物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解させて除去することを特徴とする、請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
前記流体は海水であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
前記第２の工程において、前記酸性溶液はｐＨ＝３〜５の弱酸性を呈することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
前記第２の工程において、前記排ガス中の窒素酸化物を除去することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
前記第３の工程において、前記アルカリ性溶液はｐＨ＝９〜１１の弱アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
【請求項８】
前記第３の工程において、前記排ガス中の硫黄酸化物及び炭素酸化物を除去することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
導入された排ガスの、搬送方向と対向するようにして流体を散布するように構成された第１の処理室と、酸性溶液が充填され、前記排ガスを前記酸性溶液中で電気分解する第２の処理室と、アルカリ性溶液が充填され、前記排ガスを前記アルカリ溶液中で電気分解する第３の処理室と、を具え、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行うことを特徴とする、排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記第１の処理室は多孔質の管状部材を含み、前記流体は前記管状部材に沿って流体膜を形成するようにして散布することを特徴とする、請求項９に記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記第１の処理室において、前記排ガス中の微粒子を物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解除去することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記流体は海水であることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
【請求項１３】
前記第２の処理室において、前記酸性溶液はｐＨ＝３〜５の弱酸性を呈することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
【請求項１４】
前記第２の処理室において、前記排ガス中の窒素酸化物を除去することを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
【請求項１５】
前記第３の処理室において、前記アルカリ性溶液はｐＨ＝９〜１１の弱アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
【請求項１６】
前記第３の処理室において、前記排ガス中の硫黄酸化物及び炭素酸化物を除去することを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にディーゼルエンジンや火力発電所などから排出される、ＮＯｘ及びＳＯｘを主成分として含有する排ガスの処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶などにおいては高い熱交換率を有するディーゼルエンジンが主な動力源として用いられている。しかしながら、このようなディーゼルエンジンはスモッグや酸性雨などの原因となるＮＯｘ及びＳＯｘを排出するとともに、人体に対して種々のアレルギー性疾患を生ぜしめる微粒子を排出する。また、火力発電所などからも上述したような人体に有害な排ガスを放出する。したがって、このような微粒子を含む排ガスを如何にして処理するのかが重大な問題となっている。特に船舶用のディーゼルエンジンは、自動車用エンジンなどと比べた場合、極めて大きな排気量を有するため、前述した排ガス処理が急務となっている。
【０００３】
かかる観点より、ＳＣＲ（selective catalytic reduction）なる方法が開発され、ディーゼルエンジンから排出される、特にＮＯｘを低減するために用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＣＲ法によってもＮＯｘの低減効果は十分でないとともに、その他のＳＯｘなどの排ガスを十分に除去することができないでいた。したがって、このようなＳＣＲ法に代わる新規な排ガス処理方法の出現が望まれていた。
【０００５】
本発明は、特にディーゼルエンジンより排出される、ＮＯｘ及びＳＯｘを主成分として含む排ガスを効果的に処理して低減することのできる、新規な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、排ガスを第１の処理室に導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布する第１の工程と、前記排ガスを酸性溶液が充填された第２の処理室に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する第２の工程と、前記排ガスをアルカリ性溶液が充填された第３の処理室に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する第３の工程と、を含み、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行い、前記第２の工程と前記第３の工程とを同時に行うようにしたことを特徴とする、排ガス処理方法に関する。
【０００７】
また、本発明は、導入された排ガスの、搬送方向と対向するようにして流体を散布するように構成された第１の処理室と、酸性溶液が充填され、前記排ガスを前記酸性溶液中で電気分解する第２の処理室と、アルカリ性溶液が充填され、前記排ガスを前記アルカリ溶液中で電気分解する第３の処理室と、を具え、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第２の処理室と前記第３の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行うことを特徴とする、排ガス処理装置に関する。
【０００８】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、第１の処理室から第３の処理室を有する排ガス処理装置を準備し、処理すべき排ガスを第１の処理室における第１の工程から第３の処理室における第３の工程までの３段階の工程を経て処理することにより、ディーゼルエンジンなどから排出されるＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガスを効果的に処理し、低減できることを見出した。
【０００９】
第１の工程においては、第１の処理室内に排ガスを導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布することによって、前記排ガス中の微粒子を前記流体との物理的な衝突を通じて物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解させて除去する。
【００１０】
第２の工程においては、前記流体中に溶解することなく残留した排ガス成分を、酸性溶液が充填された第２の処理室内に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する。この場合、前記排ガス中の、主としてＮＯｘで表される窒素酸化物が分解除去される。第３の工程においては、第２の工程において前記排ガス中の、前記窒素酸化物が除かれたその他のガス成分をアルカリ性溶液が充填された第３の処理室内に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する。この場合、前記排ガス中の，主としてＳＯｘで表される硫黄酸化物、並びにＣＯ２などの炭素酸化物が分解除去される。
【００１１】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記第１の処理室において散布すべき流体を多孔質の管状部材に沿って行う。この場合、前記流体は液体膜を形成するので、導入された排ガスとの接触する割合が増大し、微粒子の分離除去及びガス成分の溶解除去をより効果的に行うことができる。
【００１２】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記第２の処理室内に充填された酸性溶液のｐＨを３〜５の弱酸性に設定する。これによって前記排ガスの電気分解をより効果的に行うことができ、ＮＯｘで表される窒素酸化物をより効果的に分解除去することができる。
【００１３】
また、本発明のその他の好ましい態様においては、前記第３の処理室内に充填されたアルカリ性溶液のｐＨを９〜１１の弱アルカリ性に設定する。これによって前記排ガスの電気分解をより効果的に行うことができ、ＳＯｘで表される硫黄酸化物及びＣＯ２などの炭素酸化物をより効果的に分解除去することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の排ガス処理装置の一例を示す概略図である。図１に示すように、本発明の排ガス処理装置は、第１の処理室１０、第２の処理室２０及び第３の処理室３０を具えている。第１の処理室１０内には多孔質の管状部材１２が設けられ、ポンプ１４で組み上げられた流体が管状部材１２の壁面に沿うようにして、上側から下側に向けて散布される。このとき前記流体は管状部材に沿って液体膜を形成する。
【００１６】
図２は、第１の処理室１０内で用いる管状部材の一例の形態を拡大して示す図であり、図２に示すように、管状部材の壁面には多数の孔が形成されて多孔質状を呈する。図１においては、図２に示す管状部材を単独で用いることもできるし、図２に示すような管状部材を複数準備し、これらを縦方向及び／又は横方向に多段に配置して用いることもできる。
【００１７】
第２の処理室２０及び第３の処理室３０は同一の電気分解槽内に配置され、円筒形の透析膜２６を介して内外に離隔配置されている。第２の処理室２０内には酸性溶液が充填されているとともに、多孔質の円筒形正電極２５が設けられている。また、第３の処理質３０内にはアルカリ性溶液が充填されているとともに、多孔質の円筒形負電極３５が設けられている。そして、正電極２５及び負電極３５間に所定の電圧を印加することにより、第２の処理室２０及び第３の処理室３０において同時に電気分解を遂行できるように構成されている。
【００１８】
エンジン７０より排出された排ガスは排ガスエコノマイザ（ＥＧＢ）６０を経て第１の処理室１０内に導入され、その内部を矢印Ａで示すように下側から上側に向かって搬送される。そして、管状部材１２に至ると、この管状部材１２に沿って液体膜を形成しながら上側から下側に向かって散布される流体と物理的に衝突する。この際、前記排ガス中に含まれる微粒子は前述した物理的な衝突によって効率良く分離される。分離された微粒子は下方のタンクに堆積され、吸着膜を表面に具えたベルトコンベヤー４０にて外部に搬出され除去される。また、前記排ガス中における所定量のガスが前記流体中に溶解し、前記タンクの下部に設けられたドレイン孔５０より外部に排出される。
【００１９】
前記流体に対して未溶解のガス成分を含む排ガスは矢印Ｂで示すように電気分解槽内に導入され、次いで矢印Ｃで示すように第２の処理室２０内に導入される。前記排ガスは第２の処理室２０内に充填された酸性溶液中に溶解されるとともに、前述した電気分解を受けることによって前記排ガス中の、主としてＮＯｘで表される窒素酸化物が分離除去される。次いで、窒素酸化物が分離除去された前記排ガスは矢印Ｄで示すように第３の処理室３０内に導入される。前記排ガスは第３の処理室３０内に充填されたアルカリ性溶液中に溶解されるとともに、前述した電気分解を受けることによって前記排ガス中の、主としてＳＯｘで表される硫黄酸化物及びＣＯ２などの炭素酸化物が分離除去される。
【００２０】
第２の処理室２０内に充填した酸性溶液のｐＨは好ましくは３〜５に設定する。これによって、上述した電気分解を通じて前記排ガス中の窒素酸化物をより効果的に分解除去することができる。同様に、第３の処理室３０内に充填したアルカリ性溶液のｐＨは好ましくは９〜１１に設定する。これによって、上述した電気分解を通じて前記排ガス中の硫黄酸化物などをより効果的に分解除去することができる。
【００２１】
なお、前述したように、正電極２５が第２の処理室２０内に設けられ、負電極３５が第３の処理室３０内に設けられているので、上述した第２の処理室２０における電気分解と第３の処理室３０における電気分解とは、共通の正電極２５及び負電極３５を用いて行うことになる。さらに、排ガスは連続的に供給されるから、図１に示すような装置においては、第２の処理室２０における電気分解と第３の処理室３０における電気分解とを同時に行うことになる。
【００２２】
上述した電気分解により、第２の処理室２０内の酸性溶液中及び第３の処理室３０内のアルカリ性溶液中には各種のイオンが生じるようになるが、これらイオンは透析膜２６を介して第２の処理室２０及び第３の処理室３０、すなわち酸性溶液及びアルカリ性溶液間を行き来できるようになる。そして、これらのイオン同士が適宜に反応し、前記排ガス中の有害な成分が無害な成分へと化学的に変化し、前記排ガス中の有害なガス成分が分解除去されることになる。そして、矢印Ｅで示すように無害かつクリーンな排ガスが外部へ放出されるようになる。
【００２３】
第１の処理室１０内において散布すべき流体としては、例えば海中に多量に存在する海水を用いることができる。この場合においては、ポンプ１４の容量を適宜に調節することにより、第１の処理室１０内において散布すべき前記流体の量を自由に設定することができるようになる。また、省資源という全地球的な要請にも合致することになる。海水を用いることによって、船舶用ディーゼルエンジンなどから排出された、特にＮＯｘ及びＳＯｘを多量に含む排ガス処理を船舶の運行と同時に簡易に行うことができるようになる。また、海岸域に設置された火力発電所などからの排ガス処理を簡易に行うことができるようになる。
【００２４】
以上、具体例を示しながら発明の実施の形態に則して本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変形や変更が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＮＯｘ及びＳＯｘを主成分として含む排ガスを効果的に処理して低減することのできる、新規な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】  図１に示す排ガス処理装置の第１の処理室で用いる管状部材の一例を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０  第１の処理室
１２  （多孔質の）管状部材
１４  ポンプ
２０  第２の処理室
２５  （多孔質の）円筒形正電極
２６  透析膜
３０  第３の処理室
３５  （多孔質の）円筒形負電極
４０  ベルトコンベヤー
５０  ドレイン孔
６０  排ガスエコノマイザ
７０  エンジン
【図１】
0003829184.tif 000002
【図２】
0003829184.tif 000003