气体处理方法、气体处理装置与流程

本发明涉及气体处理方法及气体处理装置，特别是涉及对在空气中混杂有在常温下显示出挥发性的对象物质而成的被处理气体进行处理的方法及装置。

背景技术：

1、在地球变暖不断进行的当前，作为成为地球变暖的原因的温室效应气体，已知有二氧化碳、甲烷、氟利昂气体等。二氧化碳的排出量最多，甲烷其次多。甲烷的地球变暖系数也可以说是二氧化碳的约20～70倍，对变暖的影响大。此外，近年来，还存在甲烷浓度持续上升的情况，将所排出的甲烷高效地分解的技术在鉴于今后的地球环境的情况下会成为必要的技术。

2、以往，作为将甲烷分解的技术，存在下述专利文献1中公开的甲烷除去系统。图14是示意性示出该甲烷除去系统的构成的图。

3、甲烷除去系统100是将被处理气体中所含的甲烷分解的系统，其具备被处理气体管102、甲烷氧化除去用催化剂104、等离子体生成机构105及控制机构106。

4、被处理气体管102被设定于用于排出来自被处理气体排出源101的被处理气体eg的被处理气体路102a内部。甲烷氧化除去用催化剂104以层状容纳于被设定在被处理气体路102a内的催化剂容纳部104a中，为了除去在被处理气体路102a内流通的被处理气体eg而被配置。

5、等离子体生成机构105具备外部电极108a、内部电极108b和电力供给源107。外部电极108a以包围催化剂容纳部104a的方式配设于被处理气体管102的外周面上，呈现筒形状。内部电极108b配设于被处理气体路102a内的与催化剂容纳部104a相对应的位置。电力供给源107的一个端子与内部电极108b电连接。需要说明的是，电力供给源107的另一个端子及外部电极108a被接地。

6、等离子体生成机构105通过利用电力供给源107对内部电极108b供给电力，从而在容纳于催化剂容纳部104a内的甲烷氧化除去用催化剂104所存在的部位，生成大气压等离子体。由此，在被处理气体路102a内流通的被处理气体eg在催化剂容纳部104a中被等离子体化，并且甲烷氧化除去用催化剂104由所生成的等离子体活化。而且，被处理气体eg中所含的甲烷通过由活化后的甲烷氧化除去用催化剂104产生的作用与由生成的等离子体产生的作用的协同效应而被分解成二氧化碳。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本特开2019-155242号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、作为排放到环境中的甲烷产生源，一般认为排出量最多的是由家畜等作为屁或打嗝排出。例如由一头牛排出的甲烷的量据说1天约为300升。另一方面，由畜舍中饲养的牛等家畜排出的甲烷的气氛浓度为20ppm左右。

3、在专利文献1中，记载了通过使甲烷浓度为3000ppm的被处理气体通流，能够将甲烷分解。但是，将几百ppm以下这样低浓度的甲烷进行分解处理的技术在目前不能说已充分确立。

4、据认为在由以高浓度(例如几千ppm以上、几％以下左右)包含甲烷的被处理气体将甲烷分解的情况下，将被处理气体单纯燃烧的方法是最简便并且有效的。但是，在利用这样的燃烧处理的方法的情况下，经常在残留气体中包含几百ppm以下的甲烷，通过对以这样的低浓度包含甲烷气体的被处理气体进行燃烧处理来将甲烷分解从对于投入能量而言的甲烷分解量的观点出发不能说是现实的方法。

5、可是，除了地球变暖这样的观点以外，还存在想要对包含成为臭气原因的物质的空气进行处理的要求。例如，从上述的畜舍，除了排出甲烷以外，还排出氨、硫化氢、甲硫醇等伴随臭气的气体。因而，在畜舍的气氛气体中，变得以低浓度包含这些物质。此外，对于从畜舍以外的场所排放的气体，也同样存在想要对以低浓度包含成为臭气原因的物质的空气进行处理的情况。

6、本发明是鉴于上述的课题，其目的是提供能够通过简便的方法将以几百ppm以下这样的低浓度包含处理对象物质的被处理气体分解的技术。

7、用于解决课题的手段

8、本发明的气体处理方法的特征在于，其具有以下工序：

9、使在空气中混杂有在常温下显示出挥发性、属于由碳化合物、氮化合物及硫化合物组成的组中的至少一种的对象物质而成的被处理气体通流至箱体内的工序(a)；

10、向在上述箱体内上述被处理气体所通流的空间内在200℃以下导入臭氧的工序(b)；

11、在上述工序(b)的执行后，将上述被处理气体进行搅拌的工序(c)；和

12、在上述工序(c)的执行后，将上述被处理气体加热至300℃以上的工序(d)。

13、虽然详细情况在下文叙述，但通过本发明者们的深入研究，确认了：通过在200℃以下对被处理气体导入臭氧后，将被处理气体进行搅拌，之后进行加热处理，从而对以几百ppm以下这样的低浓度包含于被处理气体中的对象物质的分解率提高。

14、通过在导入臭氧后将被处理气体搅拌，被处理气体与臭氧的接触概率提高。之后，通过进行加热处理，臭氧发生热分解而生成的o(3p)变得容易与被处理气体接触，被处理气体中所含的对象物质的分解率提高。

15、上述对象物质可以设定为属于由甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烷、甲胺、氨、硫化氢及甲硫醇组成的组的1种以上。

16、上述工序(c)也可以设定为使上述被处理气体通流至流路截面积发生变化或在流路途中设置有挡风板的搅拌区域内的工序。

17、由此，在导入臭氧后，能够降低朝向处理后的气体排出的排出口流动的被处理气体的流速并且进行搅拌。

18、上述搅拌区域也可以设定为比对于上述被处理气体的通流方向而言在执行上述工序(b)时上述被处理气体所通流的区域的长度长。

19、根据上述方法，在加热工序(c)的执行前，使臭氧变得更容易与被处理气体接触。其结果是，通过之后执行的加热工序(c)，变得容易使通过臭氧被分解而生成的o(3p)与被处理气体接触。

20、本发明的特征在于，其是对在空气中混杂有在常温下显示出挥发性、属于由碳化合物、氮化合物及硫化合物组成的组中的至少一种的对象物质而成的被处理气体进行处理的气体处理装置，其具备：

21、箱体；

22、气体导入口，其将上述被处理气体导入上述箱体内；

23、臭氧导入单元，其向在上述箱体内上述被处理气体所通流的气体通流路内导入臭氧；

24、搅拌区域，其配置于比上述臭氧导入单元更靠下游侧，将在上述气体通流路内通流的上述被处理气体进行搅拌；

25、加热区域，其配置于比上述搅拌区域更靠下游侧，将在上述气体通流路内通流的上述被处理气体进行加热；和

26、气体排出口，其将通过上述加热区域后的处理后气体排出到上述箱体外。

27、根据上述气体处理装置，被处理气体与由臭氧导入单元导入的臭氧在通过搅拌区域时以高概率接触后，被引导至加热区域。其结果是，臭氧热分解而生成的o(3p)与被处理气体以高概率接触，被处理气体中所含的对象物质被该o(3p)分解。因而，对象物质以高效率分解而得到的处理后气体从气体排出口被排出。

28、上述气体通流路也可以设定为上述被处理气体的通流方向所涉及的上述搅拌区域的长度比从由上述臭氧导入单元导入臭氧的部位至上述搅拌区域为止的上述被处理气体的通流方向所涉及的长度长。

29、根据上述构成，能够使臭氧以更高的概率与通过搅拌区域的过程中的被处理气体接触。

30、上述气体通流路也可以设定为以在上述加热区域内具有壁面被加热至300℃以上的加热壁的方式被构成。

31、作为更具体的构成的一个例子，可以采用加热区域的整体被设置于加热炉内的方案。此外，作为另一个例子，可以采用下述的方案：在位于加热区域内的气体通流路的内壁面上攀爬有金属管等传热构件且该传热构件被加热。作为又一个例子，可以采用下述的方案：以在气体通流路内被加热的板状构件具有开口部的方式设置、被处理气体在该开口部内通流。

32、上述气体通流路也可以设定为在上述加热区域内弯曲。

33、根据上述构成，在被处理气体在加热区域内通流时，在弯曲部位中流速降低，其结果是能够延长被处理气体在加热区域内通流的时间。由此，包含臭氧的被处理气体的加热时间变长，能够延长通过臭氧热分解而得到的o(3p)与被处理气体接触的时间、即被处理气体中所含的对象物质与o(3p)的反应时间。由此，对象物质的分解率进一步提高。

34、上述气体通流路也可以设定为以在上述搅拌区域内流路截面积发生变化的方式构成。

35、根据上述构成，在被处理气体在流路截面积发生变化的部位中通流时，变得容易起因于压力差而产生紊流。通过该紊流，被处理气体与臭氧被充分搅拌和混合，臭氧与被处理气体变得容易接触。

36、上述气体通流路也可以设定为在上述搅拌区域内具有通流的上述被处理气体进行碰撞的挡风板。

37、根据上述构成，通过被处理气体与挡风板进行碰撞，气流的方向发生变化，从而变得容易在该部位产生紊流。通过该紊流，被处理气体与臭氧被充分搅拌和混合，臭氧与被处理气体变得容易接触。

38、上述臭氧导入单元也可以设定为：其包含光源，所述光源配置于上述气体通流路内，发出主峰波长低于200nm的紫外光，通过对上述被处理气体照射来自上述光源的上述紫外光，由上述被处理气体的一部分生成臭氧。

39、根据上述构成，能够在不另外供给作为臭氧生成源的气体的情况下，由被处理气体生成臭氧。特别是在由以xe作为发光气体的准分子灯来构成光源的情况下，由于主峰波长处于172nm附近(160nm以上且低于180nm)，因此还能得到在臭氧产生时不生成nox这样的副效果。

40、上述臭氧导入单元也可以设定为：其包含配置于上述气体通流路内的大气压等离子体生成装置，通过使上述被处理气体通流至由上述大气压等离子体生成装置生成的大气压等离子体空间内，从而由上述被处理气体的一部分生成臭氧。

41、根据上述构成，能够在不另外供给作为臭氧生成源的气体的情况下由被处理气体生成臭氧。

42、上述臭氧导入单元也可以设定为：其包含设置于与上述气体通流路不同的流路内的臭氧生成装置，将由上述臭氧生成装置生成的臭氧气体供给至上述气体通流路内。

43、发明效果

44、根据本发明，能够通过简便的方法将以几百ppm以下这样的低浓度包含处理对象物质的被处理气体分解。