JP2000072981A - セメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置 - Google Patents
セメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＣＯ２を安価なコストで固定化することができ
るセメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造
装置を提供する。 【解決手段】セメント製造工程部２から排出される二酸
化炭素を二酸化炭素固定部８に取り込み、一方系外から
導入したメタンをメタン分解部４で、触媒存在下で連続
的に炭素と水素に分解する。その水素を水素燃焼部６と
二酸化炭素固定部８に取り込み、二酸化炭素固定部８は
触媒存在下で二酸化炭素と水素を反応させて連続的に炭
素と水を生成する。水素燃焼部６は水素を燃焼させて、
そこで得られた燃焼熱と二酸化炭素固定部８での反応熱
を、セメント製造工程部２およびメタン分解部４に供給
し、系内で必要な熱をすべて賄うことができる。二酸化
炭素固定部８はこの装置により安価なコストで二酸化炭
素を固定化することができる。
るセメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造
装置を提供する。 【解決手段】セメント製造工程部２から排出される二酸
化炭素を二酸化炭素固定部８に取り込み、一方系外から
導入したメタンをメタン分解部４で、触媒存在下で連続
的に炭素と水素に分解する。その水素を水素燃焼部６と
二酸化炭素固定部８に取り込み、二酸化炭素固定部８は
触媒存在下で二酸化炭素と水素を反応させて連続的に炭
素と水を生成する。水素燃焼部６は水素を燃焼させて、
そこで得られた燃焼熱と二酸化炭素固定部８での反応熱
を、セメント製造工程部２およびメタン分解部４に供給
し、系内で必要な熱をすべて賄うことができる。二酸化
炭素固定部８はこの装置により安価なコストで二酸化炭
素を固定化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセメント製造工程排
出ガス利用カーボンブラック製造装置に係わり、セメン
ト製造工程から排出される二酸化炭素を処理する環境制
御に関する。
出ガス利用カーボンブラック製造装置に係わり、セメン
ト製造工程から排出される二酸化炭素を処理する環境制
御に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＰＣＣ（気候変動に関する政府間パネ
ル）の炭素循環に関する推計データによれば、人為的に
排出される年間約７１億トン（炭素換算）の二酸化炭素
のうちおよそ半分が大気中に残留、残りが海洋その他に
吸収されたりしていると考えられているが、大気中の温
室効果ガス濃度を低減するためには、その排出自体を抑
えることが不可欠である。その排出削減のために、いろ
いろな方法が研究されている。大気中の二酸化炭素（Ｃ
Ｏ２）や、発電所、製鉄所、セメント工場などから大量
に排出されるＣＯ２を排出源で固定して再資源化する方
法の一つに、例えば、水素（Ｈ２）雰囲気下でＣＯ２を
還元し、微粉状炭素に変換する方法が考案されている。
その変換方式は、大気や排ガスからＣＯ２を分離するＣ
０２分離装置や、その分離されたＣＯ２を濃縮するＣＯ
２濃縮装置、ＣＯ２とＨ２を触媒存在下で反応させて微
粉状炭素を生成するＣＯ２／Ｈ２反応装置などから構成
されている。一方、セメント製造工程では乾式法と湿式
法があるが、乾式法では、採掘された石灰石、粘土など
が粗砕されたのち、円筒形の回転乾燥機で乾燥され、コ
ンバインドチューブミルによって８８μｍ程度に粉砕さ
れ貯蔵槽にためられ、そこから焼成用回転窯へ送られ
る。湿式法では粗砕された石灰石、粘土などは乾燥され
ることなく、直ちにコンバインドチューブミルで水を加
えて粉砕され、泥漿として貯蔵槽にためられ、空気で攪
拌混合し成分補正をしてから焼成用回転窯へ送られる。
焼成用回転窯は上端から原料を送入し、下端から微粉炭
または重油を吹き付けて下端の方へ転がり出る間にしだ
いに熱せられる。下端部では原料の温度は１４００〜１
５００℃となる。ここで半溶融状態となって化学反応を
完了し、クリンカーと称する灰黒色の小塊となる。この
小塊に少量のせっこうが加えられ、コンバインドチュー
ブミルによって粉砕される。この製造工程の焼成用回転
窯において、その熱源として発熱量６８００ｃａｌの有
煙炭を微粉炭として用いるか、または、１０３００ｋｃ
ａｌ程度のＣ重油が大量に使われるので、その燃焼によ
ってＣＯ２が大量に発生する。また、乾式法ではレポー
ル式やサスペンションプレヒーター式のような特殊な熱
回収設備を付加して原料を予熱したり、仮焼したりする
ことが行われる。湿式法では原料泥漿中に３５〜４０％
の水分を含むので、長い経済窯によって回転窯に送入す
る泥漿の水分を焼成して半減している。このように製造
工程には大量の熱量を必要としている。
ル）の炭素循環に関する推計データによれば、人為的に
排出される年間約７１億トン（炭素換算）の二酸化炭素
のうちおよそ半分が大気中に残留、残りが海洋その他に
吸収されたりしていると考えられているが、大気中の温
室効果ガス濃度を低減するためには、その排出自体を抑
えることが不可欠である。その排出削減のために、いろ
いろな方法が研究されている。大気中の二酸化炭素（Ｃ
Ｏ２）や、発電所、製鉄所、セメント工場などから大量
に排出されるＣＯ２を排出源で固定して再資源化する方
法の一つに、例えば、水素（Ｈ２）雰囲気下でＣＯ２を
還元し、微粉状炭素に変換する方法が考案されている。
その変換方式は、大気や排ガスからＣＯ２を分離するＣ
０２分離装置や、その分離されたＣＯ２を濃縮するＣＯ
２濃縮装置、ＣＯ２とＨ２を触媒存在下で反応させて微
粉状炭素を生成するＣＯ２／Ｈ２反応装置などから構成
されている。一方、セメント製造工程では乾式法と湿式
法があるが、乾式法では、採掘された石灰石、粘土など
が粗砕されたのち、円筒形の回転乾燥機で乾燥され、コ
ンバインドチューブミルによって８８μｍ程度に粉砕さ
れ貯蔵槽にためられ、そこから焼成用回転窯へ送られ
る。湿式法では粗砕された石灰石、粘土などは乾燥され
ることなく、直ちにコンバインドチューブミルで水を加
えて粉砕され、泥漿として貯蔵槽にためられ、空気で攪
拌混合し成分補正をしてから焼成用回転窯へ送られる。
焼成用回転窯は上端から原料を送入し、下端から微粉炭
または重油を吹き付けて下端の方へ転がり出る間にしだ
いに熱せられる。下端部では原料の温度は１４００〜１
５００℃となる。ここで半溶融状態となって化学反応を
完了し、クリンカーと称する灰黒色の小塊となる。この
小塊に少量のせっこうが加えられ、コンバインドチュー
ブミルによって粉砕される。この製造工程の焼成用回転
窯において、その熱源として発熱量６８００ｃａｌの有
煙炭を微粉炭として用いるか、または、１０３００ｋｃ
ａｌ程度のＣ重油が大量に使われるので、その燃焼によ
ってＣＯ２が大量に発生する。また、乾式法ではレポー
ル式やサスペンションプレヒーター式のような特殊な熱
回収設備を付加して原料を予熱したり、仮焼したりする
ことが行われる。湿式法では原料泥漿中に３５〜４０％
の水分を含むので、長い経済窯によって回転窯に送入す
る泥漿の水分を焼成して半減している。このように製造
工程には大量の熱量を必要としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のセメント製造工
程は焼成用回転窯において、その熱源として有煙炭を微
粉炭として用いるか、またはＣ重油が大量に使われるの
で、その燃焼によってＣＯ２が大量に発生する。このＣ
Ｏ２を微粉状炭素に変換して固定するためには大量のＨ
２が必要になる。Ｈ２の入手の方法として、例えば、水
の電気分解、太陽電池発電利用、水素吸蔵合金などがあ
り、それらからＨ２を入手して、種々のＣＯ２固定方法
が提案されているが、現状では、Ｈ２は非常に高価なの
で装置化されるには至っていないという問題があった。
また、セメント製造工程では特殊な熱回収設備を付加し
て原料を予熱したり、仮焼したり、長い経済窯によって
泥漿の水分を焼成するなど、大量の熱量を必要とする。
これらの熱量をまかなう手段を考慮しなければならない
という問題がある。
程は焼成用回転窯において、その熱源として有煙炭を微
粉炭として用いるか、またはＣ重油が大量に使われるの
で、その燃焼によってＣＯ２が大量に発生する。このＣ
Ｏ２を微粉状炭素に変換して固定するためには大量のＨ
２が必要になる。Ｈ２の入手の方法として、例えば、水
の電気分解、太陽電池発電利用、水素吸蔵合金などがあ
り、それらからＨ２を入手して、種々のＣＯ２固定方法
が提案されているが、現状では、Ｈ２は非常に高価なの
で装置化されるには至っていないという問題があった。
また、セメント製造工程では特殊な熱回収設備を付加し
て原料を予熱したり、仮焼したり、長い経済窯によって
泥漿の水分を焼成するなど、大量の熱量を必要とする。
これらの熱量をまかなう手段を考慮しなければならない
という問題がある。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、セメント製造工程で排出する大量のＣＯ
２を安価なコストで固定化することができ、原料を予熱
または乾燥するための大量の熱量を賄うことができるセ
メント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置
を提供することを目的とする。
ものであって、セメント製造工程で排出する大量のＣＯ
２を安価なコストで固定化することができ、原料を予熱
または乾燥するための大量の熱量を賄うことができるセ
メント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のセメント製造工程排出ガス利用カーボンブ
ラック製造装置は、セメント製造工程部と、系外から導
入したメタンを触媒存在下で連続的に炭素と水素に分解
するメタン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素
の一部を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製造工
程部で排出された二酸化炭素と前記メタン分解部で生成
した水素の一部とを触媒存在下で反応させて連続的に炭
素と水を生成する二酸化炭素固定部と、を備えたことを
特徴とする。
め、本発明のセメント製造工程排出ガス利用カーボンブ
ラック製造装置は、セメント製造工程部と、系外から導
入したメタンを触媒存在下で連続的に炭素と水素に分解
するメタン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素
の一部を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製造工
程部で排出された二酸化炭素と前記メタン分解部で生成
した水素の一部とを触媒存在下で反応させて連続的に炭
素と水を生成する二酸化炭素固定部と、を備えたことを
特徴とする。
【０００６】また、本発明の製造装置は、セメント製造
工程部と、系外から導入したメタンを触媒存在下で水蒸
気と連続的に反応させ二酸化炭素と水素に分解するメタ
ン水蒸気改質部と、前記メタン水蒸気改質部で生成した
水素の一部を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製
造工程部で排出された二酸化炭素と前記メタン水蒸気改
質部で生成した水素の一部と二酸化炭素を触媒存在下で
反応させて連続的に炭素と水を生成する二酸化炭素固定
部と、を備えたことを特徴とする。
工程部と、系外から導入したメタンを触媒存在下で水蒸
気と連続的に反応させ二酸化炭素と水素に分解するメタ
ン水蒸気改質部と、前記メタン水蒸気改質部で生成した
水素の一部を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製
造工程部で排出された二酸化炭素と前記メタン水蒸気改
質部で生成した水素の一部と二酸化炭素を触媒存在下で
反応させて連続的に炭素と水を生成する二酸化炭素固定
部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】さらに、本発明の製造装置は、セメント製
造工程部と、系外から導入したメタンを触媒存在下で連
続的に炭素と水素に分解するメタン分解部と、前記メタ
ン分解部で生成した水素の一部を燃焼させる水素燃焼部
と、前記セメント製造工程部で排出された二酸化炭素と
前記メタン分解部で生成した水素の一部とを触媒存在下
で反応させて連続的にメタノールと水を生成するメタノ
ール製造部と、を備えたことを特徴とする。
造工程部と、系外から導入したメタンを触媒存在下で連
続的に炭素と水素に分解するメタン分解部と、前記メタ
ン分解部で生成した水素の一部を燃焼させる水素燃焼部
と、前記セメント製造工程部で排出された二酸化炭素と
前記メタン分解部で生成した水素の一部とを触媒存在下
で反応させて連続的にメタノールと水を生成するメタノ
ール製造部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明のセメント製造工程排出ガス利用カ
ーボンブラック製造装置は上記のように構成されてお
り、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上を占め
る水素をメタン分解部、またはメタン水蒸気改質部で得
ることができるので水素を安価に入手することができ
る。そして、セメント製造工程、メタン分解部、また
は、メタン水蒸気改質部に必要な熱を、水素燃焼部及び
二酸化炭素固定部、またはメタノール製造部で発生した
熱を利用することにより、系内で必要な熱をすべて賄う
ことができ、経費の削減に寄与することができる。
ーボンブラック製造装置は上記のように構成されてお
り、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上を占め
る水素をメタン分解部、またはメタン水蒸気改質部で得
ることができるので水素を安価に入手することができ
る。そして、セメント製造工程、メタン分解部、また
は、メタン水蒸気改質部に必要な熱を、水素燃焼部及び
二酸化炭素固定部、またはメタノール製造部で発生した
熱を利用することにより、系内で必要な熱をすべて賄う
ことができ、経費の削減に寄与することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のセメント製造工程排出ガ
ス利用カーボンブラック製造装置の一実施例を図１のブ
ロック図に基づいて説明する。本装置はセメント原料か
らセメントを製造するセメント製造工程部２と、メタン
ガスを分解するメタン分解部４と、メタン分解部４で生
成した水素の一部を燃焼する水素燃焼部６と、メタン分
解部４で生成した水素の一部とセメント製造工程部２で
発生した二酸化炭素を反応させる二酸化炭素固定部８か
ら構成されている。セメント製造工程部２は乾式法と湿
式法があるが、乾式法では採掘された石灰石、粘土など
を粗砕するための粗砕機と、粗砕された原材料を乾燥す
るための円筒形の回転乾燥機と、乾燥された原材料を８
８μｍ程度に粉砕するためのコンバインドチューブミル
と、その粉状の原材料を貯蔵するための貯蔵槽と、粉状
の原材料を焼成しするための焼成用回転窯と、少量のせ
っこうを加えて粉砕するためのコンバインドチューブミ
ルとから構成されている。湿式法では上記の回転乾燥機
は使われずに、粗砕された原材料は水を加えられコンバ
インドチューブミルで泥漿にされ貯蔵槽にいられる。セ
メント製造工程２では、乾式法では、採掘された石灰
石、粘土などが粗砕されたのち、円筒形の回転乾燥機で
乾燥され、コンバインドチューブミルによって８８μｍ
程度に粉砕され貯蔵槽にためられ、そこから焼成用回転
窯へ送られる。湿式法では粗砕された石灰石、粘土など
は乾燥されることなく、直ちにコンバインドチューブミ
ルで水を加えて粉砕され、泥漿として貯蔵槽にためら
れ、空気で攪拌混合し成分補正をしてから焼成用回転窯
へ送られる。焼成用回転窯は上端から原料を送入し、下
端から微粉炭または重油を吹き付けて下端の方へ転がり
出る間にしだいに熱せられる。下端部では原料の温度は
１４００〜１５００℃となる。ここで半溶融状態となっ
て化学反応を完了し、クリンカーと称する灰黒色の小塊
となる。この小塊に少量のせっこうが加えられ、コンバ
インドチューブミルによって粉砕される。この製造工程
の焼成用回転窯において、その熱源として発熱量６８０
０ｃａｌの有煙炭を微粉炭として用いるか、または、１
０３００ｋｃａｌ程度のＣ重油が大量に使われるので、
その燃焼によってＣＯ２が大量に発生する。また、乾式
法ではレポール式やサスペンションプレヒーター式のよ
うな特殊な熱回収設備を付加して原料を予熱したり、仮
焼したりすることが行われる。
ス利用カーボンブラック製造装置の一実施例を図１のブ
ロック図に基づいて説明する。本装置はセメント原料か
らセメントを製造するセメント製造工程部２と、メタン
ガスを分解するメタン分解部４と、メタン分解部４で生
成した水素の一部を燃焼する水素燃焼部６と、メタン分
解部４で生成した水素の一部とセメント製造工程部２で
発生した二酸化炭素を反応させる二酸化炭素固定部８か
ら構成されている。セメント製造工程部２は乾式法と湿
式法があるが、乾式法では採掘された石灰石、粘土など
を粗砕するための粗砕機と、粗砕された原材料を乾燥す
るための円筒形の回転乾燥機と、乾燥された原材料を８
８μｍ程度に粉砕するためのコンバインドチューブミル
と、その粉状の原材料を貯蔵するための貯蔵槽と、粉状
の原材料を焼成しするための焼成用回転窯と、少量のせ
っこうを加えて粉砕するためのコンバインドチューブミ
ルとから構成されている。湿式法では上記の回転乾燥機
は使われずに、粗砕された原材料は水を加えられコンバ
インドチューブミルで泥漿にされ貯蔵槽にいられる。セ
メント製造工程２では、乾式法では、採掘された石灰
石、粘土などが粗砕されたのち、円筒形の回転乾燥機で
乾燥され、コンバインドチューブミルによって８８μｍ
程度に粉砕され貯蔵槽にためられ、そこから焼成用回転
窯へ送られる。湿式法では粗砕された石灰石、粘土など
は乾燥されることなく、直ちにコンバインドチューブミ
ルで水を加えて粉砕され、泥漿として貯蔵槽にためら
れ、空気で攪拌混合し成分補正をしてから焼成用回転窯
へ送られる。焼成用回転窯は上端から原料を送入し、下
端から微粉炭または重油を吹き付けて下端の方へ転がり
出る間にしだいに熱せられる。下端部では原料の温度は
１４００〜１５００℃となる。ここで半溶融状態となっ
て化学反応を完了し、クリンカーと称する灰黒色の小塊
となる。この小塊に少量のせっこうが加えられ、コンバ
インドチューブミルによって粉砕される。この製造工程
の焼成用回転窯において、その熱源として発熱量６８０
０ｃａｌの有煙炭を微粉炭として用いるか、または、１
０３００ｋｃａｌ程度のＣ重油が大量に使われるので、
その燃焼によってＣＯ２が大量に発生する。また、乾式
法ではレポール式やサスペンションプレヒーター式のよ
うな特殊な熱回収設備を付加して原料を予熱したり、仮
焼したりすることが行われる。
【００１０】ガス反応系として、セメント製造工程部２
は二酸化炭素固定部８に接続され、メタン分解部４は水
素燃焼部６と二酸化炭素固定部８に接続されている。熱
交換系として、水素燃焼部６と二酸化炭素固定部８はセ
メント製造工程部２とメタン分解部４に接続されてい
る。
は二酸化炭素固定部８に接続され、メタン分解部４は水
素燃焼部６と二酸化炭素固定部８に接続されている。熱
交換系として、水素燃焼部６と二酸化炭素固定部８はセ
メント製造工程部２とメタン分解部４に接続されてい
る。
【００１１】メタン分解部４は、例えば、ＳｉＯ２やＡ
ｌ２Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、系
外から導入したメタンを連続的に炭素と水素に分解す
る。水素燃焼部６は、メタン分解部４で生成した水素の
一部を取り込み、燃焼させて、そこで得られた燃焼熱を
セメント製造工程部２およびメタン分解部４に供給す
る。二酸化炭素固定部８は、例えばＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ
３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン分
解部４で生成した水素の一部とセメント製造工程部２か
ら排出されたＣＯ２とを取り込み、反応させて連続的に
水素と水を生成する。そこで得られた反応熱をセメント
製造工程部２およびメタン分解部４に供給する。また、
二酸化炭素固定部８で生成した水蒸気（Ｈ２Ｏ）を凝縮
する凝縮部（図示していない）が設けられている。
ｌ２Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、系
外から導入したメタンを連続的に炭素と水素に分解す
る。水素燃焼部６は、メタン分解部４で生成した水素の
一部を取り込み、燃焼させて、そこで得られた燃焼熱を
セメント製造工程部２およびメタン分解部４に供給す
る。二酸化炭素固定部８は、例えばＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ
３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン分
解部４で生成した水素の一部とセメント製造工程部２か
ら排出されたＣＯ２とを取り込み、反応させて連続的に
水素と水を生成する。そこで得られた反応熱をセメント
製造工程部２およびメタン分解部４に供給する。また、
二酸化炭素固定部８で生成した水蒸気（Ｈ２Ｏ）を凝縮
する凝縮部（図示していない）が設けられている。
【００１２】次に、動作について説明する。メタン分解
部４は、系外から導入したメタンを触媒存在下で連続的
に炭素と水素に分解する。炭素は固体の炭素もしくはカ
ーボンブラックとして析出する。 ＣＨ４→Ｃ＋２Ｈ２＋９０．１ｋＪ／ｍｏｌ メタン分解部４で生成した水素の一部が水素燃焼部６に
送られ、水素燃焼部６は水素を燃焼させる。その燃焼熱
をセメント製造工程部２及びメタン分解部４の熱源とし
て利用する。 Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ−２８５ｋＪ／ｍｏｌ セメント製造工程部２で排出されたＣＯ２とメタン分解
部４で生成したＨ２の一部が二酸化炭素固定部８に送ら
れ、二酸化炭素固定部８は触媒存在下でＣＯ２とＨ２を
反応させて炭素と水を連続的に生成する。 ＣＯ２＋２Ｈ２→Ｃ＋２Ｈ２Ｏ−９６．０ｋＪ／ｍｏｌ この反応熱をセメント製造工程部２及びメタン分解部４
に送り、熱源として利用する。また、図示していない凝
縮部を通すことによって、生成したＨ２Ｏを凝縮し、排
出する。
部４は、系外から導入したメタンを触媒存在下で連続的
に炭素と水素に分解する。炭素は固体の炭素もしくはカ
ーボンブラックとして析出する。 ＣＨ４→Ｃ＋２Ｈ２＋９０．１ｋＪ／ｍｏｌ メタン分解部４で生成した水素の一部が水素燃焼部６に
送られ、水素燃焼部６は水素を燃焼させる。その燃焼熱
をセメント製造工程部２及びメタン分解部４の熱源とし
て利用する。 Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ−２８５ｋＪ／ｍｏｌ セメント製造工程部２で排出されたＣＯ２とメタン分解
部４で生成したＨ２の一部が二酸化炭素固定部８に送ら
れ、二酸化炭素固定部８は触媒存在下でＣＯ２とＨ２を
反応させて炭素と水を連続的に生成する。 ＣＯ２＋２Ｈ２→Ｃ＋２Ｈ２Ｏ−９６．０ｋＪ／ｍｏｌ この反応熱をセメント製造工程部２及びメタン分解部４
に送り、熱源として利用する。また、図示していない凝
縮部を通すことによって、生成したＨ２Ｏを凝縮し、排
出する。
【００１３】メタン分解部４および二酸化炭素固定部８
で得られる炭素は、工業用カーボンブラックとして使用
することができる。従来、工業用カーボンブラックは化
石燃料を原料としていたが、セメント製造工程から排出
される二酸化炭素を使用することにより、資源の節約に
貢献することができる。また、メタン分解部４および二
酸化炭素固定部８で得られる炭素の一部には、付加価値
の高いフラーレンやカーボンナノチューブが、含まれて
いる可能性があり、精製することにより副生成物として
利用することができる。
で得られる炭素は、工業用カーボンブラックとして使用
することができる。従来、工業用カーボンブラックは化
石燃料を原料としていたが、セメント製造工程から排出
される二酸化炭素を使用することにより、資源の節約に
貢献することができる。また、メタン分解部４および二
酸化炭素固定部８で得られる炭素の一部には、付加価値
の高いフラーレンやカーボンナノチューブが、含まれて
いる可能性があり、精製することにより副生成物として
利用することができる。
【００１４】本装置は、水素燃焼部６で発生する燃焼熱
と、二酸化炭素固定部８で発生する反応熱を、セメント
製造工程部２及びメタン分解部４に導く、反応熱伝達部
１２を備える。その結果、セメント製造工程部２に必要
なエネルギーを減少することができ、またメタン分解部
４の吸熱反応の熱を補うことができ、コストの低減を図
ることができる。水素燃焼部６で発生する反応熱を電力
に変換する反応熱利用電力発生部を備えることが好まし
い。その結果、装置作動の電力の一部を賄うことがで
き、コストの低減を図ることができる。
と、二酸化炭素固定部８で発生する反応熱を、セメント
製造工程部２及びメタン分解部４に導く、反応熱伝達部
１２を備える。その結果、セメント製造工程部２に必要
なエネルギーを減少することができ、またメタン分解部
４の吸熱反応の熱を補うことができ、コストの低減を図
ることができる。水素燃焼部６で発生する反応熱を電力
に変換する反応熱利用電力発生部を備えることが好まし
い。その結果、装置作動の電力の一部を賄うことがで
き、コストの低減を図ることができる。
【００１５】図２に水素燃焼部６で発生する反応熱を電
力に変換する反応熱利用電力発生部１４を備えるダイア
グラムを示す。水素の燃焼式から判るように水素１ｍｏ
ｌ当たり２８５ｋＪの熱量を発生する。この熱をボイラ
ーに通じて発電し電力として余熱を回収したり、特殊な
熱回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼をしたり、ク
リンカーの焼成用の熱に消費したりする。また湿式では
原料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むので、泥漿濾過
機を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を燒成すること
ができる。図３に二酸化炭素固定部８で発生する反応熱
を電力に変換する反応熱利用電力発生部１４を備えるダ
イアグラムを示す。二酸化炭素と水素の反応式から判る
ように二酸化炭素１ｍｏｌ当たり９６．０ｋＪの熱量を
発生する。この熱を図３のシステムと同様に、ボイラー
に通じて発電し電力として余熱を回収したり、特殊な熱
回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼をしたり、クリ
ンカーの焼成用の熱に消費したりする。また湿式では原
料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むので、泥漿濾過機
を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を燒成することが
できる。
力に変換する反応熱利用電力発生部１４を備えるダイア
グラムを示す。水素の燃焼式から判るように水素１ｍｏ
ｌ当たり２８５ｋＪの熱量を発生する。この熱をボイラ
ーに通じて発電し電力として余熱を回収したり、特殊な
熱回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼をしたり、ク
リンカーの焼成用の熱に消費したりする。また湿式では
原料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むので、泥漿濾過
機を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を燒成すること
ができる。図３に二酸化炭素固定部８で発生する反応熱
を電力に変換する反応熱利用電力発生部１４を備えるダ
イアグラムを示す。二酸化炭素と水素の反応式から判る
ように二酸化炭素１ｍｏｌ当たり９６．０ｋＪの熱量を
発生する。この熱を図３のシステムと同様に、ボイラー
に通じて発電し電力として余熱を回収したり、特殊な熱
回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼をしたり、クリ
ンカーの焼成用の熱に消費したりする。また湿式では原
料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むので、泥漿濾過機
を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を燒成することが
できる。
【００１６】更に、本発明は図４に示すように、メタン
分解部４を下記の反応を利用するメタン水蒸気改質部１
６に変更することも可能で、この場合メタンと水蒸気と
の反応で生成する二酸化炭素と、セメント製造工程部で
排出された二酸化炭素とを同時に、二酸化炭素固定部８
に導入し、メタン水蒸気改質部１６で生成した水素と
を、二酸化炭素固定部８で触媒存在下で反応させて、炭
素と水を連続的に生成することができる。この場合、吸
熱反応であるために、二酸化炭素固定部８は水素燃焼部
６で発生した熱を受けて反応を行なうことができる。 ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２＋１８４．７ｋＪ／
ｍｏｌ
分解部４を下記の反応を利用するメタン水蒸気改質部１
６に変更することも可能で、この場合メタンと水蒸気と
の反応で生成する二酸化炭素と、セメント製造工程部で
排出された二酸化炭素とを同時に、二酸化炭素固定部８
に導入し、メタン水蒸気改質部１６で生成した水素と
を、二酸化炭素固定部８で触媒存在下で反応させて、炭
素と水を連続的に生成することができる。この場合、吸
熱反応であるために、二酸化炭素固定部８は水素燃焼部
６で発生した熱を受けて反応を行なうことができる。 ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２＋１８４．７ｋＪ／
ｍｏｌ
【００１７】更に、本発明は図５に示すように、二酸化
炭素固定部８を下記の反応を利用するメタノール製造部
１８に変えることも可能である。二酸化炭素と水素の反
応式から判るように二酸化炭素１ｍｏｌ当たり８６．１
ｋＪの熱量を発生する。この熱を図３のシステムと同様
に、ボイラーに通じて発電し電力として余熱を回収した
り、特殊な熱回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼を
したり、クリンカーの焼成用の熱に消費したりする。ま
た湿式では原料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むの
で、泥漿濾過機を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を
燒成することができる。このメタノール製造部で生成し
たメタノールは、ガソリンあるいはジメチルエーテルに
変換することもでき、付加価値の高い製品になる。 ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ−８６．１ｋＪ／
ｍｏｌ 本装置は、セメント製造工程部２で発生するＣＯ２をす
べて二酸化炭素固定部８で固定化することができるの
で、地球温暖化の原因の一つである温室効果ガスである
Ｃ０２を大量に固定化し、地球環境に貢献することがで
きる。上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載された本発明の要旨の範囲内で様々な変更を行うこ
とができる。
炭素固定部８を下記の反応を利用するメタノール製造部
１８に変えることも可能である。二酸化炭素と水素の反
応式から判るように二酸化炭素１ｍｏｌ当たり８６．１
ｋＪの熱量を発生する。この熱を図３のシステムと同様
に、ボイラーに通じて発電し電力として余熱を回収した
り、特殊な熱回収設備を付加して、原料の予熱、仮焼を
したり、クリンカーの焼成用の熱に消費したりする。ま
た湿式では原料泥漿中に３５〜４０％の水分を含むの
で、泥漿濾過機を設けて回転窯に送入する泥漿の水分を
燒成することができる。このメタノール製造部で生成し
たメタノールは、ガソリンあるいはジメチルエーテルに
変換することもでき、付加価値の高い製品になる。 ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ−８６．１ｋＪ／
ｍｏｌ 本装置は、セメント製造工程部２で発生するＣＯ２をす
べて二酸化炭素固定部８で固定化することができるの
で、地球温暖化の原因の一つである温室効果ガスである
Ｃ０２を大量に固定化し、地球環境に貢献することがで
きる。上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載された本発明の要旨の範囲内で様々な変更を行うこ
とができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のセメント製造工程排出ガス利用
カーボンブラック製造装置は上記のように構成されてお
り、系外から導入したメタンを触媒存在下で分解するこ
とにより、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上
を占める水素を得るので、水素を安価に入手することが
できる。その水素をセメント製造工程部で発生した二酸
化炭素と反応させて炭素を得ことができ、固定化のコス
トを削減することができる。そして、セメント製造工
程、メタン分解部に必要な熱を、水素燃焼部及び二酸化
炭秦固定部で発生した熱を利用することにより、系内で
必要な熱をすべて賄うことができ、経費の削減に寄与す
ることができる。地球温暖化の原因の一つである温室効
果ガスである二酸化炭素を大量に固定化し、地球環境に
貢献することができる。
カーボンブラック製造装置は上記のように構成されてお
り、系外から導入したメタンを触媒存在下で分解するこ
とにより、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上
を占める水素を得るので、水素を安価に入手することが
できる。その水素をセメント製造工程部で発生した二酸
化炭素と反応させて炭素を得ことができ、固定化のコス
トを削減することができる。そして、セメント製造工
程、メタン分解部に必要な熱を、水素燃焼部及び二酸化
炭秦固定部で発生した熱を利用することにより、系内で
必要な熱をすべて賄うことができ、経費の削減に寄与す
ることができる。地球温暖化の原因の一つである温室効
果ガスである二酸化炭素を大量に固定化し、地球環境に
貢献することができる。
【図１】 本発明のセメント製造工程排出ガス利用カー
ボンブラック製造装置の一実施例を示す図である。
ボンブラック製造装置の一実施例を示す図である。
【図２】 本発明の他の実施例を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施例を示す図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示す図である。
【図５】 本発明の他の実施例を示す図である。
２…セメント製造工程部 ４…メタン分解部 ６…水素燃焼部 ８…二酸化炭素固定部 １２…反応熱伝達部 １４…反応熱利用電力発生部 １６…メタン水蒸気改質部 １８…メタノール製造部
Claims (3)
- 【請求項１】セメント製造工程部と、系外から導入した
メタンを触媒存在下で連続的に炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素の一部
を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製造工程部で
排出された二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した水
素の一部とを触媒存在下で反応させて連続的に炭素と水
を生成する二酸化炭素固定部と、を備えたことを特徴と
するセメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製
造装置。 - 【請求項２】セメント製造工程部と、系外から導入した
メタンを触媒存在下で水蒸気と連続的に反応させ二酸化
炭素と水素に分解するメタン水蒸気改質部と、前記メタ
ン水蒸気改質部で生成した水素の一部を燃焼させる水素
燃焼部と、前記セメント製造工程部で排出された二酸化
炭素と前記メタン水蒸気改質部で生成した水素の一部と
二酸化炭素を触媒存在下で反応させて連続的に炭素と水
を生成する二酸化炭素固定部と、を備えたことを特徴と
するセメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製
造装置。 - 【請求項３】セメント製造工程部と、系外から導入した
メタンを触媒存在下で連続的に炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素の一部
を燃焼させる水素燃焼部と、前記セメント製造工程部で
排出された二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した水
素の一部とを触媒存在下で反応させて連続的にメタノー
ルと水を生成するメタノール製造部と、を備えたことを
特徴とするセメント製造工程排出ガス利用カーボンブラ
ック製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10243913A JP2000072981A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | セメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10243913A JP2000072981A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | セメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000072981A true JP2000072981A (ja) | 2000-03-07 |
Family
ID=17110881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10243913A Withdrawn JP2000072981A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | セメント製造工程排出ガス利用カーボンブラック製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000072981A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908507B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-06-21 | Co2 Solution Inc. | Process and a plant for the production of Portland cement clinker |
| US8066965B2 (en) | 2002-09-27 | 2011-11-29 | Co2 Solution Inc. | Process for recycling carbon dioxide emissions from power plants into carbonated species |
| JP2012508101A (ja) * | 2008-11-10 | 2012-04-05 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 有利には二酸化ケイ素および／またはシリコンを製造するための設備との高エネルギ複合体としての、カーボンブラックを製造するためのエネルギ効率の良い設備 |
| US8329458B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | Co2 Solutions Inc. | Carbonic anhydrase bioreactor and process for CO2 containing gas effluent treatment |
| WO2014151135A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Seerstone Llc | Direct combustion heating |
| US9586823B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-07 | Seerstone Llc | Systems for producing solid carbon by reducing carbon oxides |
| EP3196177A1 (de) * | 2016-01-21 | 2017-07-26 | HeidelbergCement AG | Wasserstoff als brennstoff in der zementherstellung |
| US9783416B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-10 | Seerstone Llc | Methods of producing hydrogen and solid carbon |
| US10086349B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-02 | Seerstone Llc | Reactors, systems, and methods for forming solid products |
| US10115844B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-30 | Seerstone Llc | Electrodes comprising nanostructured carbon |
| WO2023192618A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | Mahmoud Reda Taha | Sustainable concrete mixes incorporating carbon black & methods of making |
| US11951428B2 (en) | 2016-07-28 | 2024-04-09 | Seerstone, Llc | Solid carbon products comprising compressed carbon nanotubes in a container and methods of forming same |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP10243913A patent/JP2000072981A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908507B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-06-21 | Co2 Solution Inc. | Process and a plant for the production of Portland cement clinker |
| US8329458B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | Co2 Solutions Inc. | Carbonic anhydrase bioreactor and process for CO2 containing gas effluent treatment |
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| US8066965B2 (en) | 2002-09-27 | 2011-11-29 | Co2 Solution Inc. | Process for recycling carbon dioxide emissions from power plants into carbonated species |
| US8277769B2 (en) | 2002-09-27 | 2012-10-02 | Co2 Solutions Inc. | Process for treating carbon dioxide containing gas |
| US8435479B2 (en) | 2002-09-27 | 2013-05-07 | Co2 Solutions Inc. | Process for treating carbon dioxide containing gas |
| JP2012508101A (ja) * | 2008-11-10 | 2012-04-05 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 有利には二酸化ケイ素および／またはシリコンを製造するための設備との高エネルギ複合体としての、カーボンブラックを製造するためのエネルギ効率の良い設備 |
| WO2014151135A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Seerstone Llc | Direct combustion heating |
| WO2014151135A3 (en) * | 2013-03-15 | 2014-11-27 | Seerstone Llc | Direct combustion heating |
| US9586823B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-07 | Seerstone Llc | Systems for producing solid carbon by reducing carbon oxides |
| US9783416B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-10 | Seerstone Llc | Methods of producing hydrogen and solid carbon |
| US10086349B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-02 | Seerstone Llc | Reactors, systems, and methods for forming solid products |
| US10115844B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-30 | Seerstone Llc | Electrodes comprising nanostructured carbon |
| EP3196177A1 (de) * | 2016-01-21 | 2017-07-26 | HeidelbergCement AG | Wasserstoff als brennstoff in der zementherstellung |
| US11951428B2 (en) | 2016-07-28 | 2024-04-09 | Seerstone, Llc | Solid carbon products comprising compressed carbon nanotubes in a container and methods of forming same |
| WO2023192618A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | Mahmoud Reda Taha | Sustainable concrete mixes incorporating carbon black & methods of making |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070403 |