特開 2024-140141 二酸化炭素の回収設備及び回収方法、二酸化炭素の貯留方法、セメントクリンカの製造システム及び製造方法、並びにドライアイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140141

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】二酸化炭素の回収設備及び回収方法、二酸化炭素の貯留方法、セメントクリンカの製造システム及び製造方法、並びにドライアイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20241003BHJP

   C04B 7/38 20060101ALI20241003BHJP

   C04B 7/44 20060101ALI20241003BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20241003BHJP

   C01B 32/55 20170101ALI20241003BHJP

   B01D 53/81 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

C04B7/38

C04B7/44

C01B32/50

C01B32/55

B01D53/81

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051147

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】521297587

【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】島 裕和

【テーマコード（参考）】

4D002

4G112

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC05

4D002AC10

4D002BA03

4D002BA13

4D002CA13

4D002DA05

4D002DA11

4D002FA01

4D002HA08

4G112KA05

4G146JB07

4G146JB09

4G146JC02

4G146JC35

4G146LA10

(57)【要約】

【課題】二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することが可能な二酸化炭素の回収設備を提供すること。
【解決手段】二酸化炭素の回収設備１００は、ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入され、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼してＣａＣＯ_３を熱分解し、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱装置２０と、冷却部４１で冷却しながら、加熱装置２０で生成したＣａＯを含む固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを接触させて、ＣａＣＯ_３を生成するとともに排ガス及び第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応装置４０と、反応装置４０で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を加熱装置２０に導入する搬送路Ｂと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入され、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼してＣａＣＯ_３を熱分解し、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱装置と、
冷却部で冷却しながら、加熱装置で生成したＣａＯを含む前記固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに前記排ガス及び前記第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応装置と、
前記反応装置で生成したＣａＣＯ_３を含む前記固形分を前記加熱装置に導入する搬送路と、を備える二酸化炭素の回収設備。

【請求項2】

空気から酸素を分離する分離装置を備え、前記高酸素濃度ガスは当該酸素を含む、請求項１に記載の二酸化炭素の回収設備。

【請求項3】

前記加熱装置は仮焼炉であり、当該仮焼炉で生成したＣａＯを含む仮焼物の一部が導入されるセメントキルンを備え、
前記反応装置には、前記セメントキルンからの前記排ガスが導入される、請求項１に記載の二酸化炭素の回収設備。

【請求項4】

前記加熱装置及び前記セメントキルンとは異なる二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスを前記反応装置に導入する流路を備える、請求項３に記載の二酸化炭素の回収設備。

【請求項5】

前記第１原料を前記第１ガスで予熱する第１予熱装置を備え、
前記第１予熱装置で予熱された前記第１原料が前記加熱装置に導入される、請求項１に記載の二酸化炭素の回収設備。

【請求項6】

ＣａＣＯ_３を含む第２原料を前記第２ガスで予熱する第２予熱装置を備え、
前記第２予熱装置で予熱された前記第２原料が前記加熱装置に導入される、請求項１に記載の二酸化炭素の回収設備。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の二酸化炭素の回収設備とセメントクリンカ製造設備とを備え、前記排ガスがセメントキルンからの排ガスを含み、前記加熱装置が仮焼炉である、セメントクリンカの製造システム。

【請求項8】

ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入される加熱装置において空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼し、ＣａＣＯ_３を熱分解してＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱工程と、
前記加熱工程で生成したＣａＯを含む前記固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを冷却しながら接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに前記排ガス及び前記第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応工程と、
前記反応工程で生成したＣａＣＯ_３を含む前記固形分を前記加熱装置に導入する導入工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法。

【請求項9】

空気から酸素を分離する分離工程を有し、前記高酸素濃度ガスは当該酸素を含む、請求項８に記載に二酸化炭素の回収方法。

【請求項10】

前記反応工程におけるＣＯ_２を含む前記排ガスは、互いに異なる複数の二酸化炭素排出源で発生したものである、請求項８に記載の二酸化炭素の回収方法。

【請求項11】

前記第１原料を前記第１ガスで予熱する第１予熱工程を有し、
前記第１予熱工程で予熱された前記第１原料を前記加熱装置に導入する、請求項８に記載の二酸化炭素の回収方法。

【請求項12】

ＣａＣＯ_３を含む第２原料を前記第２ガスで予熱する第２予熱工程を有し、
前記第２予熱工程で予熱された前記第２原料を前記加熱装置に導入する、請求項８に記載の二酸化炭素の回収方法。

【請求項13】

請求項８～１２のいずれか一項に記載の二酸化炭素の回収方法によって得られる前記第１ガスを精製してドライアイスを製造する工程を有する、ドライアイスの製造方法。

【請求項14】

請求項８～１２のいずれか一項に記載の二酸化炭素の回収方法によって得られる前記第１ガス又はその精製物を地中に貯留する工程を有する、二酸化炭素の貯留方法。

【請求項15】

請求項８～１２のいずれか一項に記載の二酸化炭素の回収方法によって生成するＣａＯを含む前記固形分の一部を仮焼物としてセメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造するクリンカ製造工程を有し、
前記加熱装置が仮焼炉であり、
前記反応工程における前記排ガスは、前記セメントキルンから導出される排ガスを含む、セメントクリンカの製造方法。

【請求項16】

前記反応工程における前記排ガスは、前記加熱装置及び前記セメントキルンとは異なる二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスを含む、請求項１５に記載のセメントクリンカの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二酸化炭素の回収設備及び二酸化炭素の回収方法、二酸化炭素の貯留方法、セメントクリンカの製造システム及びセメントクリンカの製造方法、並びにドライアイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地球温暖化防止の観点から、種々のプロセスで発生する二酸化炭素を回収する取り組みが進められている。例えば、特許文献１では、石灰石を熱分解して生石灰を生成する際に発生する二酸化炭素を、金属元素に対する酸素元素の結合数に応じて酸化還元状態が変化する金属酸化物を含む酸素キャリアを用いることによって、高純度の二酸化炭素を回収することが検討されている。特許文献２では、セメントクリンカを製造する際に、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを仮焼炉に導入し、高濃度の炭酸ガスを得ることが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－９９６１０号公報

【特許文献2】特開２０２２－９６０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の二酸化炭素の回収方法では、酸化鉄等の酸素キャリアが必要となる。特許文献２のプロセスでは、ロータリーキルンで生じた排ガスに含まれる二酸化炭素を回収することができない。そこで、本開示は、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することが可能な二酸化炭素の回収設備及び二酸化炭素の回収方法を提供する。また、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することが可能なセメントクリンカの製造システム及びセメントクリンカの製造方法を提供する。また、ドライアイスを効率よく製造することが可能なドライアイスの製造方法を提供する。また、二酸化炭素を効率よく貯留することが可能な二酸化炭素の貯留方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面は、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼して第１原料に含まれるＣａＣＯ_３を熱分解し、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱装置と、冷却部で冷却しながら、加熱装置で生成したＣａＯを含む固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに排ガス及び第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応装置と、反応装置で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を加熱装置に導入する搬送路と、を備える二酸化炭素の回収設備を提供する。

【0006】

この二酸化炭素の回収設備の加熱装置では、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼することから、空気を用いる場合よりも加熱装置で生成する第１ガスに含まれるＣＯ_２以外の成分（窒素等）を十分に低減することができる。また、加熱装置で生成する第１ガスは、炭素含有燃料の燃焼で生じるＣＯ_２に加えてＣａＣＯ_３の熱分解で生じるＣＯ_２の両方を含む。ここで、加熱装置で熱分解するＣａＣＯ_３には、第１原料に含まれるもののみならず、反応装置においてＣａＯと排ガスに含まれるＣＯ_２との反応によって生成したものも含まれる。したがって、この二酸化炭素の回収設備によれば、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することができる。

【0007】

本開示の一側面は、上記二酸化炭素の回収設備とセメントクリンカ製造設備とを備え、前記排ガスがセメントキルンからの排ガスを含み、加熱装置が仮焼炉である、セメントクリンカの製造システムを提供する。セメントクリンカの製造システムでは原料として多量の石灰石を用いるとともに、二酸化炭素排出源である仮焼炉及びセメントキルンから二酸化炭素を含む多量の排ガスが発生する。上記二酸化炭素の回収設備を備えるとともに加熱装置が仮焼炉であることから、仮焼炉及びセメントキルンから発生する多量の排ガスから二酸化炭素を効率よく回収することができる。

【0008】

本開示の一側面は、ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入される加熱装置において空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼し、ＣａＣＯ_３を熱分解してＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱工程と、加熱工程で生成したＣａＯを含む固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを冷却しながら接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに排ガス及び第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応工程と、反応工程で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を加熱装置に導入する導入工程と、を有する二酸化炭素の回収方法を提供する。

【0009】

この二酸化炭素の回収方法の加熱工程では、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼することから、空気を用いる場合よりも加熱工程で生成する第１ガスに含まれるＣＯ_２以外の窒素等の成分を十分に低減することができる。また、加熱工程で生成する第１ガスは、炭素含有燃料の燃焼で生じるＣＯ_２に加えてＣａＣＯ_３の熱分解で生じるＣＯ_２の両方を含む。ここで、加熱工程で熱分解するＣａＣＯ_３には、第１原料に含まれるもののみならず、反応工程においてＣａＯと排ガスに含まれるＣＯ_２とが反応して生成したものも含まれる。したがって、この二酸化炭素の回収方法によれば、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することができる。

【0010】

本開示の一側面は、上記二酸化炭素の回収方法によって得られる第１ガスを精製してドライアイスを製造する工程を有する、ドライアイスの製造方法を提供する。この製造方法では、上記回収方法によって得られる第１ガスを用いる。この第１ガスは、二酸化炭素を効率よく回収して得られたものである。したがって、このドライアイスの製造方法によれば、ドライアイスを効率よく製造することができる。

【0011】

本開示の一側面は、上記二酸化炭素の回収方法によって得られる第１ガス又はその生成物を地中に貯留する工程を有する、二酸化炭素の貯留方法を提供する。この製造方法では、上記回収方法によって得られる第１ガスを用いる。この第１ガスは、二酸化炭素を効率よく回収して得られたものである。したがって、この二酸化炭素の貯留方法によれば、二酸化炭素を効率よく貯留することができる。

【0012】

本開示の一側面は、上記二酸化炭素の回収方法によって生成するＣａＯの一部を含む固形分の一部を仮焼物としてセメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造するクリンカ製造工程を有し、上記加熱炉が仮焼炉であり、上記反応工程における排ガスは、セメントキルンから導出される排ガスを含む、セメントクリンカの製造方法を提供する。

【0013】

セメントクリンカの製造方法では原料として多量の石灰石を用いるとともに、二酸化炭素排出源である仮焼炉及びセメントキルンから二酸化炭素を含む多量の排ガスが発生する。上記二酸化炭素の回収方法における加熱装置が仮焼炉であり、当該仮焼炉において上記加熱工程を行うことによって、仮焼炉及びセメントキルンから発生する多量の排ガスから二酸化炭素を効率よく回収することができる。

【発明の効果】

【0014】

本開示は、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することが可能な二酸化炭素の回収設備及び二酸化炭素の回収方法を提供することができる。また、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することが可能なセメントクリンカの製造システム及びセメントクリンカの製造方法を提供することができる。また、ドライアイスを効率よく製造することが可能なドライアイスの製造方法を提供することができる。また、二酸化炭素を効率よく貯留することが可能な二酸化炭素の貯留方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係る二酸化炭素の回収設備を示す図である。

【図2】一実施形態に係るセメントクリンカの製造システムを示す図である。

【図3】図２のセメントクリンカの製造システムの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示の実施形態を以下に説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す符号の向きを基準とする位置関係に基づくものとする。各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。「～」で例示される数値範囲は、上限及び下限を含む数値範囲である。各数値範囲の上限又は下限をいずれかの実施例の数値で置き換えたものも、本開示に含まれる。複数の材料が例示されている場合、そのうちの一種を単独で用いてもよいし、複数のうちの少なくとも二つを組み合わせて用いてもよい。

【0017】

＜二酸化炭素の回収設備＞
一実施形態に係る図１の二酸化炭素の回収設備１００は、ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入され、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガス（以下、単に「高酸素濃度ガス」という場合もある。）を用いて炭素含有燃料を燃焼してＣａＣＯ_３を熱分解し、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯとを生成する加熱装置２０と、冷却部４１を備え、加熱装置２０で生成したＣａＯの少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを接触させてＣａＣＯ_３と第２ガスを生成する反応装置４０と、反応装置４０で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を加熱装置に導入する搬送路Ｂと、を備える。

【0018】

第１原料は、主成分としてＣａＣＯ_３を含んでよく、例えば、石灰石であってよい。第１原料は、石灰石以外の原材料を含んでもよい。炭素含有燃料は、炭素を含有する燃料であれば特に制限されず、化石燃料又は廃棄物であってよい。化石燃料としては、重油、液化天然ガス、液化石油ガス、及び石炭等が挙げられる。炭素含有燃料を燃焼すると、ＣＯ_２，ＣＯ，Ｈ_２Ｏが発生する。高酸素濃度ガスは空気よりも酸素濃度が高く、高酸素濃度ガスにおける酸素濃度は、９０体積％以上、９５体積％以上、９８体積％以上、又は、９９体積％以上であってよい。本明細書におけるガスの「体積％」は、標準状態（１ｂａｒ、０℃）における体積比率である。高酸素濃度ガスは、深冷分離装置のような分離装置３０を用いて空気から分離される酸素を含む酸素富化空気であってよく、分離装置３０で得られる酸素をそのまま高酸素濃度ガスとしてもよい。

【0019】

加熱装置２０では、高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼する。燃焼は、加熱装置２０に備えられるバーナ２３で行ってよい。加熱装置２０における燃焼の支燃性ガスとして高酸素濃度ガスを用いることによって、燃焼によって生成する燃焼ガスに含まれる窒素等の含有量を低減することができる。これによって、加熱装置２０で生成する第１ガスにおける二酸化炭素の濃度を十分に高くすることができる。

【0020】

加熱装置２０は、第１原料が導入される導入口２０ｃを有する。二酸化炭素の回収設備１００が第１原料を予熱する第１予熱装置を有する場合、第１予熱装置で予熱された第１原料が、導入口２０ｃから加熱装置２０に導入される。加熱装置２０の内部は、バーナ２３による炭素含有燃料の燃焼によって、例えば８５０～１０００℃に加熱される。第１原料に含まれるＣａＣＯ_３は、下記式（１）のとおり熱分解してＣａＯとＣＯ_２が生成する。
ＣａＣＯ_３ → ＣａＯ ＋ ＣＯ_２ （１）

【0021】

加熱装置２０で生成する第１ガスは、バーナ２３の燃焼によって生成する燃焼ガスと、上記式（１）の熱分解反応によって生じるＣＯ_２とを含む。第１ガスには、ＣＯ_２の他にＣＯ及びＨ_２Ｏが含まれてもよい。加熱装置２０で生成する第１ガスにおけるＣＯ_２濃度は、９０体積％以上、９５体積％以上、又は９８体積％以上であってよい。加熱装置２０で用いられる高酸素濃度ガスにおける酸素濃度を変えることによって、第１ガスにおけるＣＯ_２濃度を調整することができる。

【0022】

上記式（１）の熱分解反応によって生成したＣａＯは、他の固形分及び第１ガスとともに加熱装置２０の導出口２０ａより導出される。このようにＣａＯを含む固形分は第１ガスとともに導出されてよいし、別の例では、第１ガスとＣａＯを含む固形分が互いに異なる導出口から導出されてもよい。導出口２０ａから導出された第１ガスとＣａＯを含む固形分は、固気分離器２２によって、第１ガスとＣａＯを含む固形分に分離される。この固形分はＣａＯを主成分として含有してもよいし、ＣａＯのみからなっていてもよい。この固形分と分離された第１ガスは、例えば第１原料と熱交換して熱回収してもよい。これによって、バーナ２３における炭素含有燃料の使用量を低減することができる。固気分離器２２は、サイクロン等であってよい。第１ガスと分離されたＣａＯの一部又は全部を含む固形分は、搬送路Ａ，Ａ２を流通して反応装置４０に導入される。搬送路Ａ２には冷却器が設けられていてもよい。冷却器によってＣａＯを含む固形分を冷却することによって、反応装置４０の温度上昇を抑制することができる。反応装置４０に導入されるＣａＯを含む固形分の温度は５００℃以下、４５０℃以下、又は３５０℃以下であってよい。

【0023】

反応装置４０への導入量は、制御装置２５によって制御されてよい。制御装置２５は、ＣａＯを含む固形分を複数に２つに分配する分配部と、分配部を制御する制御部とを有していてよい。制御装置２５は、反応装置４０の運転状況に基づいて、反応装置４０に導入するＣａＯを含む固形分の導入量を制御してもよい。反応装置４０に導入するＣａＯを含む固形分の導入量は、反応装置４０に導入される排ガスのＣＯ_２濃度、及び反応装置４０から導出される第２ガスのＣＯ_２濃度の一方又は両方に基づいて制御されてもよい。反応装置４０に導入されないＣａＯを含む固形分は、搬送路Ａ１で搬送され、そのままＣａＯとして製品化されてもよいし、セメントキルン等に導入されてもよい。

【0024】

反応装置４０には、加熱装置２０及び反応装置４０とは異なる二酸化炭素排出源で発生したＣＯ_２を含む排ガスが導入される。排ガスは、二酸化炭素を含む排ガスであれば特に制限されない。二酸化炭素排出源としては、加熱炉、セメントキルン、焼却炉、及びボイラ等が挙げられる。ただし、二酸化炭素排出源はこれらに限定されない。二酸化炭素排出源は、ＣＯ_２含有ガスを排出する互いに異なる複数の設備を含んでいてもよい。排ガスには、窒素及び水分等、ＣＯ_２以外の成分が含まれていてよい。反応装置４０では、ＣａＯと排ガスに含まれるＣＯ_２が、下記式（２）のとおり反応してＣａＣＯ_３が生成する。
ＣａＯ ＋ ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３ （２）

【0025】

上記式（２）の反応は発熱反応である。反応装置４０は、冷却部４１を有している。反応装置４０内の温度は、特に限定されないが、６００～７５０℃の範囲内にあることが好ましい。冷却部４１によって、反応装置４０の内部を冷却し、６００～７５０℃の温度範囲に調整することができる。これによって、反応装置４０において上記式（２）の反応が円滑に進行する。冷却部４１は熱交換器を備え、熱交換によって水を加熱して水蒸気を発生させてもよい。

【0026】

反応装置４０は、上記式（２）の反応を進行させるとともに、ＣａＣＯ_３と第２ガスとを固気分離する機能を有する。反応装置４０は、サイクロン型反応器であってよいし、反応器とサイクロンとを個別に有していてもよい。反応装置４０で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分は搬送路Ｂを経由して加熱装置２０に導入される。この固形分は、ＣａＣＯ_３を主成分として含有してもよいし、ＣａＣＯ_３のみからなっていてもよい。搬送路Ｂを経由して加熱装置２０に導入された固形分に含まれるＣａＣＯ_３は、第１原料に含まれるＣａＣＯ_３とともに加熱装置２０において上記式（１）のとおり熱分解してＣａＯとＣＯ_２が生成する。このようにして、二酸化炭素排出源の排ガス中に含まれていたＣＯ_２が加熱装置２０で回収され、第１ガスに含まれて加熱装置２０から導出される。

【0027】

反応装置４０では上記式（２）のとおり排ガスに含まれるＣＯ_２がＣａＯと反応してＣａＣＯ_３となるため、反応装置４０から導出される第２ガスのＣＯ_２濃度は、排ガスのＣＯ_２濃度よりも低くなる。第２ガスのＣＯ_２濃度は、１０体積％以下、５体積％以下又は１体積％以下、又は０．５体積％以下であってよい。第２ガスのＣＯ_２濃度は、加熱装置２０から導出される第１ガスのＣＯ_２濃度よりも低い。ＣＯ_２濃度の大小関係は下記式（３）のとおりであってよい。このように、本実施形態の回収設備によれば、二酸化炭素の濃度が十分に高い第１ガスを得ることができる。また、第２ガスは、二酸化炭素の濃度が十分に低減されていることから、必要に応じて熱回収を行った後、大気に放出することができる。例えば、第２ガスと、第１原料と同様の成分を含有する第２原料との熱交換を行った後、第２ガスによって予熱された第２原料を加熱装置２０に導入してもよい。
第１ガス＞排ガス＞第２ガス （３）

【0028】

第１ガスと第２ガスのＣＯ_２濃度の差は、８０体積％、９０体積％以上又は９５体積％以上であってよい。これによって、二酸化炭素の回収量を十分に大きくすることができる。第１ガスは、精製及び圧縮等を行って、水分等の不純物を除去し、液化炭酸ガスとしてもよいし、ドライアイスを製造してもよい。第１ガスは、必要に応じて精製を行った後、地中に貯留してもよい。また、メタネーションによって第１ガスに含まれる二酸化炭素と水素とを反応させて、メタンを合成してもよいし、第１ガスを用いて廃コンクリートの炭酸化を行ってもよい。

【0029】

二酸化炭素の回収設備１００では、高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼することから、加熱装置２０で生成する第１ガスに含まれるＣＯ_２以外の成分（窒素等）を十分に低減することができる。また、加熱装置２０で生成する第１ガスは、炭素含有燃料の燃焼で生じるＣＯ_２に加えてＣａＣＯ_３の熱分解で生じるＣＯ_２の両方を含む。ここで、加熱装置２０で熱分解するＣａＣＯ_３には、第１原料に含まれるもののみならず、反応装置４０においてＣａＯと排ガスに含まれるＣＯ_２との反応によって生成したものも含まれる。したがって、二酸化炭素の回収設備１００によれば、二酸化炭素排出源から二酸化炭素を効率よく回収することができる。

【0030】

＜二酸化炭素の回収方法＞
一実施形態に係る二酸化炭素の回収方法は、以下のとおり、図１の二酸化炭素の回収設備１００を用いて行うことができる。すなわち、二酸化炭素の回収方法は、第１原料が導入される加熱装置２０において高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼し、ＣａＣＯ_３を熱分解してＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯとを生成する加熱工程と、加熱工程で生成したＣａＯの少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを、反応装置４０において冷却しながら接触させて、ＣａＣＯ_３を生成するとともに排ガス及び第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応工程と、反応工程で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を、搬送路Ｂを経由して加熱装置に導入する導入工程と、を有する。

【0031】

上記回収方法は、空気から酸素を分離する分離工程を有し、高酸素濃度ガスが当該酸素を含んでよい。分離工程は、分離装置３０で行うことができる。上述の各工程は、上述の二酸化炭素の回収設備１００の説明内容に沿って行ってもよい。二酸化炭素の回収設備１００の説明内容が、二酸化炭素の回収方法にも適用される。ただし、本実施形態の二酸化炭素の回収方法は、図１に示す二酸化炭素の回収設備１００以外の設備を用いて行ってもよい。

【0032】

＜セメントクリンカの製造システム＞
図２は、二酸化炭素の回収設備を備えるセメントクリンカの製造システムの一実施形態を示す図である。図２のセメントクリンカの製造システム２００は、二酸化炭素の回収設備１０１と、二酸化炭素の回収設備１０１からＣａＯを含む原料が導入されるとともに、ＣＯ_２を含むキルン排ガスを二酸化炭素の回収設備１０１に導入するセメントクリンカ製造設備１５０と、を備える。

【0033】

セメントクリンカ製造設備１５０におけるセメントキルン１０は、回転可能な円筒形の炉体１１と、炉体１１の内部を加熱するバーナ１２とを備える。炉体１１は、一方の端部に仮焼物導入部１５と、他方の端部にクリンカ取出部１６とを有する。クリンカ取出部１６はクリンカクーラー１３と接続されている。クリンカクーラー１３は、冷却ファンなどの冷却装置を有する。二酸化炭素排出源の一つであるセメントキルン１０は、セメント原料の仮焼物を、バーナ１２を用いて焼成することによって、セメントクリンカとＣＯ_２を含むキルン排ガスを生成する。キルン排ガスには、仮焼物から発生するＣＯ_２と、バーナ１２の燃焼によって発生するＣＯ_２が含まれてよい。キルン排ガスは、炉体１１の一方の端部に設けられたキルン排ガス管１４によって炉体１１から導出される。クリンカクーラー１３は、空気との熱交換によりセメントクリンカを冷却する。クリンカクーラー１３からは、セメントクリンカを冷却したときに得られる高温空気ＣＧが導出される。

【0034】

高温空気ＣＧは、セメントクリンカの製造システム２００における乾燥機等の熱源として使用してよい。セメントクリンカの製造システム２００は、高温空気ＣＧと、分離装置３０で得られる酸素、又はバーナ２３に導入される高酸素濃度ガスとの熱交換を行う熱交換器を備えていてもよい。

【0035】

仮焼炉２０（加熱装置）は、下部に３つの導入口２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを、上部に１つの導出口２０ａを備える。導入口２０ｃからは、ＣａＣＯ_３を含むセメント原料（第１原料）が導入される。仮焼炉２０は、バーナ２３を備えている。バーナ２３は、高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼する。炭素含有燃料は、化石燃料又は廃棄物であってよい。これによって、仮焼炉２０内が例えば７００～１０００℃に加熱される。加熱によって、上記式（１）のとおりセメント原料に含まれるＣａＣＯ_３が熱分解し、ＣａＯを含む仮焼物とＣＯ_２を含むガスが生成する。

【0036】

仮焼炉２０内で生成した仮焼物とＣＯ_２は、仮焼炉２０に接続された取出管２１を流通し、固気分離器２２に導入される。固気分離器２２では、仮焼物とＣＯ_２を含むガスの混合物を、仮焼物とＣＯ_２を含む第１ガスとに分離する。固気分離器２２の上方には、上下方向に直列的に配置された複数の固気分離器６１ａ，６１ｂ，６１ｃと、上下方向に隣接する固気分離器同士を接続する配管６２ａ，６２ｂ，６２ｃとを有する第１予熱装置６０が設けられている。固気分離器６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、例えば、サイクロンであってよい。本実施形態では、第２予熱装置５０は３基の固気分離器を有しているが、変形例では、固気分離器の数が２基以下であってよく、４基以上であってもよい。

【0037】

第１予熱装置６０の最下段にある固気分離器６１ａと、固気分離器２２の上側の導出口２２ａとが配管６２ａで接続されている。最上段の固気分離器６１ｃには、第１ガスを導出する排出管６２ｄが接続されている。排出管６２ｄには、送風機６３が配置されている。送風機６３から第１ガスが排出される。第１ガスは、十分に高いＣＯ_２濃度を有する。第１ガスは必要に応じて精製を行った後、地中又は海底下に貯留する方法などによって固定されてもよい。或いは、送風機６３の下流側に、第１ガスの精製及び圧縮等を行う装置を設けて、水分等の不純物を除去し、液化炭酸ガスを製造してもよいし、地中に貯留してもよいし、ドライアイスを製造してもよい。また、メタネーションによって第１ガスに含まれる二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを合成する装置を設けてもよい。

【0038】

第１予熱装置６０は、最上段の固気分離器６１ｃと中段の固気分離器６１ｂとの間の配管６２ｃに、第１セメント原料の導入口を有する。第１セメント原料の導入量は、制御装置によって制御されてよい。第１セメント原料としては、例えば、主成分として石灰石（炭酸カルシウム）を含み、副成分として粘土成分（ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３）が挙げられる。副成分として、その他の成分を含んでいてもよい。第１セメント原料は、第１予熱装置６０内を仮焼炉２０の導入口２０ｃに向かって流通しながら、第１ガスと接触することによって予熱される。このように第１予熱装置６０はプレヒータとして機能する。最下段の固気分離器６１ａの固形物の導出口には搬送路Ｃが接続されている。搬送路Ｃは、仮焼炉２０の導入口２０ｃと接続している。第１予熱装置６０で予熱された第１セメント原料は、搬送路Ｃを流通して導入口２０ｃから仮焼炉２０に導入される。搬送路Ｃとしては、パイプラインなどのセメント原料の搬送装置として通常使用されている部材を用いることができる。

【0039】

固気分離器２２の下側の導出口２２ｂには搬送路Ａの基端が接続されている。搬送路Ａ、及び後述する搬送路Ａ１，Ａ２としては、パイプラインなどのセメント原料の搬送装置として通常使用されている部材を用いることができる。搬送路Ａの先端は、酸化カルシウムを２つに分岐させる制御装置２５に接続されている。制御装置２５に接続される一方の搬送路Ａ１は、ＣａＯを含む仮焼物をセメントキルン１０に搬送する。制御装置２５に接続される他方の搬送路Ａ２は、ＣａＯを含む仮焼物を反応装置４０に搬送する。制御装置２５は、セメントキルン１０に搬送する仮焼物の量と、反応装置４０に搬送する仮焼物の量とを、それぞれ制御する。

【0040】

制御装置２５は、反応装置４０に導入されるキルン排ガスのＣＯ_２濃度及び反応装置４０から導出される第２ガスのＣＯ_２濃度の一方又は両方に基づいて、反応装置４０に搬送する酸化カルシウムの量を調整してもよい。搬送路Ａ２には、仮焼物を冷却するための冷却器２６が配置されている。冷却器２６は、熱交換器であってもよい。

【0041】

反応装置４０は、制御装置２５で分配された仮焼物を搬送する搬送路Ａ２が接続される。仮焼物は、搬送路Ａ２における冷却器２６で、例えば、５００℃以下、４５０℃以下、又は３５０℃以下になるように冷却された後、反応装置４０に導入される。冷却器２６で仮焼物を冷却することによって反応装置４０の温度上昇を抑制できる。反応装置４０では、仮焼物に含まれるＣａＯとキルン排ガス管１４から反応装置４０に導入されるキルン排ガスとが接触する。

【0042】

反応装置４０は冷却部４１を有する。冷却部４１は、水の吸熱によって水蒸気を発生させるボイラであってよい。反応装置４０では、キルン排ガス中のＣＯ_２と仮焼物中のＣａＯとが上記式（２）のとおり反応してＣａＣＯ_３を生成する。これによって、反応装置４０では、ＣａＣＯ_３が生成する。この反応は発熱反応であるため、反応装置４０が冷却部４１を有することによって、安定的にＣａＣＯ_３を生成することができる。反応装置４０の温度は、６００～７５０℃であってよい。これによって、上記式（２）の反応が十分に促進され、キルン排ガス中のＣＯ_２を十分効率よく回収することができる。反応装置４０は、生成した炭酸カルシウムとＣＯ_２が低減されたガス（第２ガス）とを固気分離する。反応装置４０は、サイクロン型反応器であってよい。

【0043】

反応装置４０で生成し第２ガスと分離されたＣａＣＯ_３を含む固形分は、反応装置４０から導出され、搬送路Ｂを通って導入口２０ｂから仮焼炉２０に導入される。搬送路Ｂとしては、パイプラインなどのセメント原料の搬送装置として通常使用されている部材を用いることができる。反応装置４０から仮焼炉２０に導入されたＣａＣＯ_３は、第１予熱装置６０で予熱された第１セメント原料に含まれるＣａＣＯ_３とともに、上記式（１）のとおり熱分解して、ＣａＯとＣＯ_２を生成する。反応装置４０で生成しＣａＣＯ_３と分離された第２ガスは、反応装置４０の上方に設けられた第２予熱装置５０の配管５２ａに導入される。

【0044】

第２予熱装置５０は、上下方向に直列的に配置された複数の固気分離器５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、上下方向に隣接する固気分離器同士を接続する配管５２ａ，５２ｂ，５２ｃとを有する。固気分離器５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、例えば、サイクロンであってよい。この例では、第２予熱装置５０は３基の固気分離器を有しているが、変形例では、固気分離器の数が２基以下であってよく、４基以上であってもよい。

【0045】

第２予熱装置５０の最下段にある固気分離器５１ａと、反応装置４０とが配管５２ａで接続されている。最上段の固気分離器５１ｃには、第２ガスを導出する排出管５２ｄが接続されている。排出管５２ｄには、送風機５３が配置されている。送風機５３から第２ガスが排出される。送風機５３の下流側に、第２ガスの排熱回収をする装置（熱交換器等）を設けてもよい。

【0046】

第２予熱装置５０は、最上段の固気分離器５１ｃと中段の固気分離器５１ｂとの間の配管５２ｃに、第２セメント原料の導入口を有する。第２セメント原料の導入量は、制御装置によって制御されてよい。第２セメント原料は、第１セメント原料と同様の成分を含んでよい。第１セメント原料の成分と第２セメント原料の成分は、同じであってよく、異なっていてもよい。第２セメント原料は、第２予熱装置５０内を仮焼炉２０の導入口２０ｄに向かって流通しながら、第２ガスと接触することによって予熱される。このように第２予熱装置５０も、第１予熱装置６０と同様にプレヒータとして機能する。最下段の固気分離器５１ａの導出口には搬送路Ｄが接続されている。搬送路Ｄは、仮焼炉２０の導入口２０ｄと接続している。第２予熱装置５０で予熱された第２セメント原料は、搬送路Ｄを通過して導入口２０ｄから仮焼炉２０に導入される。搬送路Ｄとしては、パイプラインなどのセメント原料の搬送装置として通常使用されている部材を用いることができる。

【0047】

搬送路Ａ１で搬送されたＣａＯを含む仮焼物は、仮焼物導入部１５からセメントキルン１０の炉体１１内に導入される。仮焼物は炉体１１内において焼成されセメントクリンカが生成する。炉体１１内で生成したセメントクリンカは、クリンカ取出部１６から取り出され、クリンカクーラー１３で冷却される。このようにしてセメントクリンカが製造される。

【0048】

セメントクリンカの製造システム２００では、第１セメント原料及び第２セメント原料に含まれる石灰石に由来するＣＯ_２、並びに、仮焼炉２０及びセメントキルン１０における炭素含有燃料の燃焼によって生じるＣＯ_２を、効率よく回収して第１ガスにＣＯ_２を濃縮することができる。これによって、大気に放出されるＣＯ_２を低減し、ドライアイスの製造、メタネーション、及び廃コンクリートの炭酸化といった種々のプロセスにＣＯ_２を有効活用することができる。

【0049】

図３は、セメントクリンカの製造システム２００の変形例である。図３のセメントクリンカの製造システム２０１は、キルン排ガス管１４にＣＯ_２含有ガスの流路７０が接続されている。このＣＯ_２含有ガスは、セメントキルン１０及び仮焼炉２０とは異なる二酸化炭素排出源（異排出源）で発生する排ガスであってよい。キルン排ガス管１４に導入される際のＣＯ_２含有ガスの温度は４５０℃以下であってよく、３００℃以下であってもよい。

【0050】

セメントクリンカの製造システム２０１の二酸化炭素の回収設備１０２においては、キルン排ガス管１４から反応装置４０に導入されるガスが、キルン排ガスと二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスとの混合ガスとなる。反応装置４０では、ＣａＯを含む仮焼物と、キルン排ガス及び異排出源からのＣＯ_２含有ガスの混合ガスとが接触し、ＣａＣＯ_３とＣＯ_２が低減された第２ガスとが生成する。

【0051】

セメントクリンカの製造システム２０１（二酸化炭素の回収設備１０２）は、キルン排ガス管１４に、二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスの流路７０が接続されていること以外は、図２のセメントクリンカの製造システム２００（二酸化炭素の回収設備１０１）と同じであってよい。セメントクリンカの製造システム２０１は、セメントクリンカの製造システム２０１内で発生する二酸化炭素のみならず、異排出源で発生する排ガスに含まれる二酸化炭素をも効率よく回収して第１ガスにＣＯ_２を濃縮することができる。これによって、大気に放出されるＣＯ_２を低減し、ドライアイスの製造、メタネーション、地中への貯蔵及び廃コンクリートの炭酸化といった種々のプロセスにＣＯ_２を有効活用することができる。

【0052】

＜セメントクリンカの製造方法＞
一実施形態に係るセメントクリンカの製造方法は、上述の二酸化炭素の回収方法によって生成するＣａＯを含む仮焼物の一部をセメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造するクリンカ製造工程を有する。このセメントクリンカの製造方法は、図２，図３に示すセメントクリンカの製造システム２００，２０１を用いて行ってよい。この場合、二酸化炭素の回収方法の加熱工程、反応工程及び導入工程を含む各工程を、二酸化炭素の回収設備１０１，１０２を用いて行ってよい。この場合、加熱装置として仮焼炉２０を用いる。

【0053】

加熱工程では、仮焼炉２０において炭素含有燃料を燃焼しＣａＣＯ_３から、ＣａＯとＣＯ_２を生成する。上記式（１）の熱分解によってＣＯ_２を生成するＣａＣＯ_３は、搬送路Ｃによって仮焼炉２０に導入される第１セメント原料、搬送路Ｄによって仮焼炉２０に導入される第２セメント原料、及び、搬送路Ｂによって仮焼炉２０に導入されるＣａＣＯ_３を含む固形分に由来する。加熱工程では、炭素含有燃料の燃焼に高酸素濃度ガスを用いることから、燃焼によって生じるガスのＣＯ_２濃度を十分に高くすることができる。高酸素濃度ガスは、空気から酸素を分離する分離工程によって得られる酸素を含んでよい。分離工程で得られる酸素を高酸素濃度ガスとして用いてもよいし、当該酸素と他のガスとを混合して高酸素濃度ガスとして用いてもよい。

【0054】

加熱工程における仮焼炉２０内の温度は、ＣａＣＯ_３が熱分解してＣａＯとＣＯ_２を生成する温度であればよい。加熱温度は、上記式（１）の熱分解反応を円滑に進める観点から、７００～１０００℃であってよい。この温度は、仮焼炉２０内の圧力によって変動する。仮焼炉２０内の圧力が低くなるに伴って、ＣａＣＯ_３の熱分解温度は低くすることができる。仮焼炉２０内の圧力を低くする手段としては、例えば、送風機６３に減圧タイプの送風機を用いることが挙げられる。加熱工程を大気圧よりも低い減圧下で行うことによって、炭素含有燃料の使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ_２の発生量を低減させることができる。

【0055】

加熱工程は、大気圧よりも高い圧力下で行ってもよい。これによって、ＣａＣＯ_３の熱分解温度を高くすることができる。その結果、反応工程で用いる仮焼物（ＣａＯ）の温度が高くなり、ＣａＯとＣＯ_２の反応が促進され、排ガス中のＣＯ_２を一層高い効率で回収することができる。また、セメントキルン１０に導入される仮焼物（ＣａＯ）の温度が高くなるため、バーナ１２の燃料消費を抑制してＣＯ_２の発生量を低減することができる。

【0056】

加熱工程で生成するＣＯ_２を含む第１ガスによって、第１セメント原料を予熱する第１予熱工程を行う。加熱工程において仮焼炉２０内で生成したＣＯ_２を含む第１ガスは、取出管２１、及び固気分離器２２を通って第１予熱装置６０に導入される。第１ガスは、送風機６３に向かって第１予熱装置６０内を上昇する。配管６２ｃから第１予熱装置６０内に導入される第１セメント原料は、配管６２ｃを流通する第１ガスに随伴して固気分離器６１ｃに流入する。固気分離器６１ｃにて、第１セメント原料と第１ガスとが分離され、分離された第１セメント原料は配管６２ｂに導入される。配管６２ｂに導入された第１セメント原料は、配管６２ｂを流通する第１ガスに随伴して固気分離器６１ｂに流入する。

【0057】

固気分離器６１ｂにて、第１セメント原料と第１ガスとは分離され、分離された第１セメント原料は配管６２ａに導入される。配管６２ａに導入された第１セメント原料は、配管６２ａを流通する第１ガスに随伴して固気分離器６１ａに流入する。固気分離器６１ａにて、第１セメント原料と第１ガスとは分離され、分離された第１セメント原料は、搬送路Ｃを流通して仮焼炉２０の導入口２０ｃに送られる。このように、第１予熱装置６０において第１セメント原料と第１ガスとが接触することによって、第１ガスの熱が第１セメント原料に伝導して、第１セメント原料が予熱されるとともに、第１ガスが冷却される。このような第１予熱工程を行うことによって、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。これによって、燃料起源のＣＯ_２の発生量を低減することができる。

【0058】

反応工程では、反応装置４０において、キルン排ガス（又は、キルン排ガスと異排出源からのＣＯ_２含有ガスとの混合ガス）とＣａＯを含む固形分とを接触させることによって、ＣａＣＯ_３を含む固形分とキルン排ガス（又は混合ガス）よりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスが生成する。反応工程における反応温度は、特に限定されず、６００～７５０℃であってよい。これによって、上記式（２）の反応が十分に促進され、排ガス中のＣＯ_２を十分効率よく回収することができる。この反応温度は、反応装置４０に設けられる冷却部４１を用いて調整することができる。

【0059】

反応工程でＣａＯを含む固形分と接触するガスが、キルン排ガスと異排出源からのＣＯ_２含有ガスとの混合ガスである場合、キルン排ガスと異排出源からのＣＯ_２含有ガスとを合流させる合流工程を有していてよい。これによって、回収するＣＯ_２（第１ガス）の量を増やすことができる。

【0060】

導入工程では、反応工程で生成したＣａＣＯ_３を含む固形分を反応装置４０において固気分離によって回収し、回収したＣａＣＯ_３を含む固形分を仮焼炉２０に導入する。導入工程では搬送路Ｂを用いてよい。導入工程によって仮焼炉２０に導入されるＣａＣＯ_３は、第１セメント原料及び第２セメント原料に含まれるＣａＣＯ_３とともに上記式（１）のとおり熱分解する。これによって、ＣａＯを含む仮焼物とＣＯ_２を含む第１ガスが生成する。

【0061】

反応工程で生成した第２ガスによって、第２セメント原料を予熱する第２予熱工程を行ってもよい。反応工程において反応装置４０内で生成した第２ガスは、第２予熱装置５０に導入される。第２ガスは、送風機５３に向かって第２予熱装置５０内を上昇する。配管５２ｃから第２予熱装置５０内に導入される第２セメント原料は、配管５２ｃを流通する第２ガスに随伴して固気分離器５１ｃに流入する。固気分離器５１ｃにて、第２セメント原料と第２ガスとが分離され、分離された第２セメント原料は配管５２ｂに導入される。配管５２ｂに導入された第２セメント原料は、配管５２ｂを流通する第２ガスに随伴して固気分離器５１ｂに流入する。

【0062】

固気分離器５１ｂにて、第２セメント原料と第２ガスとは分離され、分離された第２セメント原料は配管５２ａに導入される。配管５２ａに導入された第２セメント原料は、配管５２ａを流通する第２ガスに随伴して固気分離器５１ａに流入する。固気分離器５１ａにて、第２セメント原料と第２ガスとは分離され、分離された第２セメント原料は、搬送路Ｄを流通して仮焼炉２０の導入口２０ｄに送られる。このように、第２予熱装置５０において第２セメント原料と第２ガスとが接触することによって、第２ガスの熱が第２セメント原料に伝導して、第２セメント原料が予熱されるとともに、第２ガスが冷却される。このような第２予熱工程を行うことによって、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。これによって、燃料起源のＣＯ_２の発生量を低減することができる。

【0063】

予熱された第２セメント原料は、加熱工程で加熱され、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む仮焼物とを生成する。第２予熱工程で、第２セメント原料と熱交換した第２ガスは、ＣＯ_２濃度が十分に低いため、例えば、排熱ボイラ、セメント原料の乾燥などの熱源として利用してもよい。その後、除塵処理を行った後に外部に排気されてもよい。

【0064】

クリンカ製造工程では、仮焼炉２０で生成するＣａＯを含む仮焼物の一部をセメントキルン１０に導入し、セメントクリンカを製造する。セメントキルン１０に導入される仮焼物の量は、制御装置２５で調整することができる。反応工程で用いる排ガスのＣＯ_２濃度及び反応工程で生成する第２ガスのＣＯ_２濃度の一方又は両方に基づいて、反応工程でキルン排ガスと接触させるＣａＯを含む仮焼物の量を調整する制御工程を有していてもよい。これによって、第１ガスにおけるＣＯ_２濃度を高くするともに、第２ガスにおけるＣＯ_２濃度を十分に低減して、ＣＯ_２の回収量を増やすことができる。

【0065】

セメントキルン１０に導入されたＣａＯを含む仮焼物は、炉体１１内で焼成されてセメントクリンカとなる。セメントキルンで生成したセメントクリンカはクリンカクーラー１３において、例えば空気との熱交換によって冷却された後、外部に導出される。このようにして、セメントクリンカが製造される。セメントクリンカを冷却したときに得られる高温空気ＣＧは、熱源として有効活用することができる。

【0066】

高温空気ＣＧは、乾燥機等の熱源として使用してよい。セメントクリンカの製造方法は、高温空気ＣＧと、分離工程で得られる酸素を含む高酸素濃度ガスとを熱交換して、高酸素濃度ガスを加熱する熱交換工程を有していてもよい。これによって、燃料起源のＣＯ_２の発生量を低減することができる。

【0067】

製造されたセメントクリンカは、石膏等の他の原料と混合してセメント組成物としてもよい。セメントキルン１０において、バーナ１２の燃焼によって生じるＣＯ_２を含む排ガスは、反応工程において、仮焼物に含まれるＣａＯと接触しＣａＣＯ_３を生成する。

【0068】

このようなセメントクリンカの製造方法では、セメントキルン１０において生成した排ガスに含まれるＣＯ_２を第１ガス中に回収することができる。また、反応工程において、セメントキルン１０の排ガスに含まれるＣＯ_２とＣａＯとの反応によって発生する反応熱を、第２予熱工程における第２セメント原料の予熱に利用することができる。したがって、二酸化炭素の発生量を抑制しつつ、発生した二酸化炭素を効率よく十分に回収することができる。

【0069】

以上、本開示の各実施形態を説明したが、本開示はこれらの実施形態に限定されない。例えば、図２及び図３の仮焼炉２０は、３つの導入口２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有しているが、導入口は２つ以下であってもよい。この場合、搬送路Ｂ，Ｃ，Ｄの少なくとも二つが合流し、合流後の搬送路が仮焼炉２０に接続されていてもよい。冷却部４１は水冷式ではなく、空冷式のものであってもよい。図１の二酸化炭素の回収設備及び二酸化炭素の回収方法は、セメントクリンカの製造システム以外のシステム及びセメントクリンカの製造方法以外の方法に用いられてもよい。例えば、石灰製造プロセスに用いられてもよい。

【0070】

本開示は以下の実施形態を含む。
［１］ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入され、空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼してＣａＣＯ_３を熱分解し、ＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱装置と、
冷却部で冷却しながら、加熱装置で生成したＣａＯを含む前記固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに前記排ガス及び前記第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応装置と、
前記反応装置で生成したＣａＣＯ_３を含む前記固形分を前記加熱装置に導入する搬送路と、を備える二酸化炭素の回収設備。
［２］空気から酸素を分離する分離装置を備え、前記高酸素濃度ガスは当該酸素を含む、［１］に記載の二酸化炭素の回収設備。
［３］前記加熱装置は仮焼炉であり、当該仮焼炉で生成したＣａＯを含む仮焼物の一部が導入されるセメントキルンを備え、
前記反応装置には、前記セメントキルンからの前記排ガスが導入される、［１］又は［２］に記載の二酸化炭素の回収設備。
［４］前記加熱装置及び前記セメントキルンとは異なる二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスを前記反応装置に導入する流路を備える、［３］に記載の二酸化炭素の回収設備。
［５］前記第１原料を前記第１ガスで予熱する第１予熱装置を備え、
前記第１予熱装置で予熱された前記第１原料が前記加熱装置に導入される、［１］～［４］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収設備。
［６］ＣａＣＯ_３を含む第２原料を前記第２ガスで予熱する第２予熱装置を備え、
前記第２予熱装置で予熱された前記第２原料が前記加熱装置に導入される、［１］～［５］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収設備。
［７］上記［１］～［６］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収設備とセメントクリンカ製造設備とを備え、前記排ガスがセメントキルンからの排ガスを含み、前記加熱装置が仮焼炉である、セメントクリンカの製造システム。
［８］ＣａＣＯ_３を含む第１原料が導入される加熱装置において空気よりも高い酸素濃度を有する高酸素濃度ガスを用いて炭素含有燃料を燃焼し、ＣａＣＯ_３を熱分解してＣＯ_２を含む第１ガスとＣａＯを含む固形分とを生成する加熱工程と、
前記加熱工程で生成したＣａＯを含む前記固形分の少なくとも一部とＣＯ_２を含む排ガスとを冷却しながら接触させて、ＣａＣＯ_３を含む固形分を生成するとともに前記排ガス及び前記第１ガスよりもＣＯ_２濃度が低い第２ガスを生成する反応工程と、
前記反応工程で生成したＣａＣＯ_３を含む前記固形分を前記加熱装置に導入する導入工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法。
［９］空気から酸素を分離する分離工程を有し、前記高酸素濃度ガスは当該酸素を含む、［８］に記載に二酸化炭素の回収方法。
［１０］前記反応工程におけるＣＯ_２を含む前記排ガスは、互いに異なる複数の二酸化炭素排出源で発生したものである、［８］又は［９］に記載の二酸化炭素の回収方法。
［１１］前記第１原料を前記第１ガスで予熱する第１予熱工程を有し、
前記第１予熱工程で予熱された前記第１原料を前記加熱装置に導入する、［８］～［１０］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収方法。
［１２］ＣａＣＯ_３を含む第２原料を前記第２ガスで予熱する第２予熱工程を有し、
前記第２予熱工程で予熱された前記第２原料を前記加熱装置に導入する、［８］～［１１］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収方法。
［１３］上記［８］～［１２］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収方法によって得られる前記第１ガスを精製してドライアイスを製造する工程を有する、ドライアイスの製造方法。
［１４］上記［８］～［１２］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収方法によって得られる前記第１ガス又はその精製物を地中に貯留する工程を有する、二酸化炭素の貯留方法。
［１５］上記［８］～［１２］のいずれか一つに記載の二酸化炭素の回収方法によって生成するＣａＯを含む前記固形分の一部を仮焼物としてセメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造するクリンカ製造工程を有し、
前記加熱装置が仮焼炉であり、
前記反応工程における前記排ガスは、前記セメントキルンから導出される排ガスを含む、セメントクリンカの製造方法。
［１６］前記反応工程における前記排ガスは、前記加熱装置及び前記セメントキルンとは異なる二酸化炭素排出源からのＣＯ_２含有ガスを含む、［１５］に記載のセメントクリンカの製造方法。

【符号の説明】

【0071】

１０…セメントキルン、１１…炉体、１２，２３…バーナ、１３…クリンカクーラー、１４…キルン排ガス管、１５…仮焼物導入部、１６…クリンカ取出部、２０…加熱装置（仮焼炉）、２０ａ，２２ａ，２２ｂ…導出口、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…導入口、２１…取出管、２２，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…固気分離器、２５…制御装置、２６…冷却器、３０…分離装置、４０…反応装置、４１…冷却部、５０…第２予熱装置、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…配管、５２ｄ，６２ｄ…排出管、５３，６３…送風機、６０…第１予熱装置、７０…流路、１００，１０１，１０２…二酸化炭素の回収設備、１５０…セメントクリンカ製造設備、２００，２０１…セメントクリンカの製造システム、Ａ，Ａ１，Ａ２，Ｂ，Ｃ，Ｄ…搬送路。

【図1】

【図2】

【図3】