Non-catalytic photochemical reactor for simultaneous removal of NOx and Hg at room temperature 常温無触媒の脱硝・脱水銀光反応器 工学部 化学・生命工学科 神原 信志 KAMBARA , Shinji 背景および従来技術に対する新規性・優位性 ★ますます厳しくなるNOx規制と新た なHg排出規制に対応 ★ひとつの光反応器でNOxとHgを同 時に酸化しスクラバーで吸収除去 ★低温＆無触媒であらゆるプロセス に対応可能 従来の脱水銀法 微粉活性炭吹込法（ＰＡＣ） 従来の脱硝法 選択触媒還元脱硝法（ＳＣＲ） ＮＨ３ ＮＯｘ 触媒 脱硝剤 活性炭 ＰＡＣ Ｎ2, Ｈ2Ｏ Ｈｇ0 課題： ①排ガス温度２００～４００℃が必要 ②触媒コスト高 PAC+Hg 課題： ①排ガス温度２００℃以下が必要 ②活性炭コスト高 新技術 光反応同時脱硝・脱水銀法（ＰＣＯ） ＮＨ３ （乾式法の場合） ＨＮＯ3，ＨｇＯ 0 ＮＯｘ，Ｈｇ エキシマランプ クリーンガス （湿式法の場合） 利点： ①無触媒 ②排ガス温度 室温～２００℃ ③副生成物は硝酸アンモニウム ④湿式法ではNH3不要 ⑤湿式法の副生成物は硝酸と石膏 光反応器とその特長 Excimer lamp Gas inlet 80 40 Gas outlet 100 Side view 光反応器の構造 特長 ①波長172 nmの真空紫外線を発するエキシマランプを利用 ②ランプのまわりに流路があるだけの単純構造 ③排ガス中H2Oと脱硝剤NH3が波長172 nmの光を吸収・分 解（上中図，右図）。OHラジカルとNHiラジカルを生成し，酸 化反応に寄与。 本件に関する詳しい お問合せはこちら ＞＞ エキシマランプ点灯の様子 光反応メカニズム 〒501-1193 岐阜市柳戸1-1 103 Absorption coefficient [atm–1∙cm–1] Top view 102 85 101 172 nm 100 110 130 150 170 Wavelength [nm] 190 国立大学法人 岐阜大学 産官学連携推進本部 Tel：058-293-2025/Fax：058-293-2022 E-mail：[email protected] 210 Non-catalytic photochemical reactor for simultaneous removal of NOx and Hg at room temperature 常温無触媒の脱硝・脱水銀光反応器 室温での脱硝特性と脱水銀特性 100 80 80 F = 1.0 60 F = 2.0 40 F = 3.0 NO removal [%] NO removal [%] 100 172 nm, Llamp = 100 mm NH3 -NO-O2 -N2 system NOIN = 600 ppm O2 = 8.28 % 20 脱硝の主反応 Llamp = 847 mm 60 Llamp = 100 mm 40 172 nm NH3-NO-O2-N2 system NOIN = 600 ppm O2 = 8.28 % Gas temp. = 23 ˚C MR = 1.0 20 0 0 0.0 1.0 2.0 3.0 Molar ratio, MR [ − ] 0 4.0 25 30 100 80 Hg removal [%] Hg removal [%] 10 15 20 Flow rate [L/min] ガス流量が脱硝率に及ぼす影響 NH3/NOモル比とガス流量が脱硝率に及ぼす影響 100 5 10 % 4.0 % 2.0 % 60 40 F = 1.0 L/min Hg0 conc. = 4550 μg/m3 Wave length = 172 nm 20 80 60 473 ppm 333 ppm 162 ppm F R = 15 L/min NO conc. = 300 ppm O2 conc. (Model gas) = 8% 200 400 600 800 1000 NO conc. [ppm] NO濃度と酸素濃度が脱水銀率に及ぼす影響 H2O + hn → OH + H (2) O2 + hn → O + O (3) O2 + O → O3 (4) O + H2 → OH + H (5) NH + NO → NNH + O (6) NNH + OH → N2 + H2O (7) NO + O → NO2 (8) NO2 + OH → HNO3 (9) NH + O3 → HNO3 (10) NH3 + HNO3 → NH4NO3 (11) 脱水銀の主反応 Hg0 conc. = 300μg/m3 0 0 (1) 40 20 0 NH3 + hn → NH + H2 0 20 40 60 80 100 120 Model gas temperature [℃] 140 Hg + O3 → HgO + O2 (12) NO濃度と排ガス温度の影響 想定される用途・利用分野 ★あらゆるスケールの排ガス処理に適用可能 火力発電プラント，船舶ディーゼルエンジン，焼却炉，炭化炉，セメントキルン，ガスエンジン， バイオマス炉 等々 実用化に向けた課題 ★実証試験 ★酸化水銀の化学吸収メカニズム解明 本件に関する詳しい お問合せはこちら ＞＞ 〒501-1193 岐阜市柳戸1-1 国立大学法人 岐阜大学 産官学連携推進本部 Tel：058-293-2025/Fax：058-293-2022 E-mail：[email protected]
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