特許ウォッチ

公開番号2025170524
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-19
出願番号2024075171
出願日2024-05-07
発明の名称ガス分解方法、ガス分解装置及びガス分解システム
出願人ウシオ電機株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類B01D 53/92 20060101AFI20251112BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】NOxが排出されることを抑制しつつ一酸化二窒素を分解する、被処理ガスの分解方法を提供する。
【解決手段】被処理ガスの分解方法は、前記被処理ガスは一酸化二窒素と二酸化炭素とを少なくとも含み、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素のガス濃度が、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素を除くいずれの各ガス濃度よりも高く、前記被処理ガスに含まれるガスを励起するためのエネルギーを前記被処理ガスに与えることにより、前記被処理ガス中の一酸化二窒素を分解する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
被処理ガスの分解方法であって、
前記被処理ガスは一酸化二窒素と二酸化炭素とを少なくとも含み、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素のガス濃度が、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素を除くいずれの各ガス濃度よりも高く、
前記被処理ガスに含まれるガスを励起するためのエネルギーを前記被処理ガスに与えることにより、前記被処理ガス中の一酸化二窒素を分解することを特徴とする、分解方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記被処理ガスは、水蒸気をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の分解方法。
【請求項３】
前記エネルギーは、主たる発光波長が１６０ｎｍ以上２００ｎｍ未満に属する光エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の分解方法。
【請求項４】
前記エネルギーは、前記被処理ガスをプラズマ化した電子エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の分解方法。
【請求項５】
前記被処理ガスに触媒を接触させることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の分解方法。
【請求項６】
前記触媒は、前記一酸化二窒素の分解により生成された一酸化窒素の還元促進に使用される三元触媒であることを特徴とする、請求項５に記載の分解方法。
【請求項７】
前記触媒は、前記一酸化二窒素の分解により生成された一酸化窒素、及び、前記二酸化炭素から生成される一酸化炭素、の少なくともいずれか一つの酸化促進に使用される二元触媒であることを特徴とする、請求項５に記載の分解方法。
【請求項８】
前記エネルギーを与えた後の前記被処理ガスに酸素を含むガスを追加的に供給することを特徴とする、請求項７に記載の分解方法。
【請求項９】
被処理ガスの分解装置であって、
前記分解装置は、
前記被処理ガスを分解装置内に導くガス供給口であって、前記被処理ガスは、一酸化二窒素と二酸化炭素とを少なくとも含み、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素のガス濃度が、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素を除くいずれの各ガス濃度よりも高い、被処理ガスである、ガス供給口と、
前記被処理ガス中の一酸化二窒素を分解するために、前記ガス供給口から前記分解装置内に導いた前記被処理ガスに、前記被処理ガスに含まれるガスを励起するためのエネルギーを与える、エネルギー源と、
を備えることを特徴とする、分解装置。
【請求項１０】
前記ガス供給口に接続され、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素のガス濃度が、前記被処理ガスに含まれる二酸化炭素を除くいずれの各ガス濃度よりも高くなるように、前記被処理ガスに含まれるガスの成分量を調整する、ガス濃度調整部を備えることを特徴とする、請求項９に記載の分解装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理ガスのガス分解方法、ガス分解装置及びガス分解システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
産業革命以降、地球の平均気温が上昇しているために、地球温暖化対策は喫緊の課題となっている。地球温暖化の原因となる温室効果ガスとして、二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、フロンガス等が知られている。このガスの中で、二酸化炭素の排出量が一番多く、次いでメタンの排出量が多く、その次に、一酸化二窒素の排出量が多い。
【０００３】
一方、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）に着目すると、メタンのＧＷＰは二酸化炭素のＧＷＰの２５倍であり、一酸化二窒素のＧＷＰは二酸化炭素のＧＷＰの２９８倍であると報告されている。このような事情から、一酸化二窒素の排出による地球温暖化の影響は無視できない。
【０００４】
一酸化二窒素は、人及び畜産動物の排泄物の処理過程や農業活動によって排出されるだけでなく、化学製品の製造等の工業活動及び廃棄物の燃焼によっても排出される。地球温暖化を抑えるため、一酸化二窒素を大気中に放出しないことが求められる。
【０００５】
一酸化二窒素を大気中に放出しないために、一酸化二窒素を分解する。以前より、一酸化二窒素を分解するための方法として、高温燃焼方式と触媒方式が使われている。しかしながら、高温燃焼方式ではガスを燃焼させるために多量のエネルギーを必要とする。多量のエネルギーの確保に化石燃料を使用すると二酸化炭素の排出が増えるため、地球温暖化対策として好ましいとはいえない。触媒方式においても、ガスを高温に加熱することを必要とする。さらに、触媒や還元剤に使用するアンモニアの調達が必要であり、処理後の排水処理問題もある。よって、触媒方式も地球温暖化対策として好ましいとはいえない。
【０００６】
他の一酸化二窒素を分解する方法として、光を使用する方法がある（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２４－０２２４５５号公報
特開２０２４－０２１１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一酸化二窒素（以下、「Ｎ
２
Ｏ」と表記することがある。）を含むガスに光を照射すると、Ｎ
２
Ｏを窒素ガスと酸素ガスに分解できるが、この分解過程でＮ
２
Ｏの一部からＮＯｘが生成されてしまう。本明細書において、ＮＯｘとは、一酸化窒素（以下、「ＮＯ」と表記することがある）、二酸化窒素（以下、「ＮＯ
２
」と表記することがある）、三酸化窒素（以下、「ＮＯ
３
」と表記することがある）、及び五酸化二窒素（以下、「Ｎ
２
Ｏ
５
」と表記することがある）を含む表現である。
【０００９】
ＮＯｘは人体及び動物に悪影響を与えるので、Ｎ
２
Ｏの分解過程で生成されてしまったＮＯｘを無害化するべく、硝酸（以下、「ＨＮＯ
３
」と表記することがある。）に変換することを検討できる。Ｎ
２
ＯからＨＮＯ
３
を得ることは、Ｎ
２
Ｏを大気中に放出することなく固定化できるという利点と、Ｎ
２
Ｏから硝酸を作り出して利用するという利点とが得られる。硝酸は化学工業をはじめとする様々な産業分野で有用な物質であるから、Ｎ
２
Ｏから硝酸を得ることはビジネス面においても高い価値を有する。排出されるＮ
２
Ｏを分解することにより硝酸を得られる場合、硝酸自体を製造目的として製造していた硝酸の製造量も低減できる。硝酸の製造工程においても多量のＮ
２
Ｏを排出することから、今まで硝酸自体を製造目的として製造する際に排出していたＮ
２
Ｏの排出量も減らすことができる。
【００１０】
Ｎ
２
Ｏを分解しＨＮＯ
３
を生成する化学反応について、詳細は後述するが、Ｎ
２
Ｏを分解しＨＮＯ
３
を生成するに至る反応経路は複雑である。本発明者らは、Ｎ
２
Ｏの分解が反応経路の途中で停止し、ＨＮＯ
３
に到達せずＮＯｘの状態で排出されるおそれがあることに気付いた。上述したように、ＮＯｘは人体及び動物に悪影響を与えるので、できるだけＮＯｘの排出を抑制する必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許