(57)【要約】【課題】低エネルギーで、運転費を安価にでき、排ガス等から二酸化炭素を分離回収できる二酸化炭素分離回収の装置及び方法、そして該上記排ガス等から二酸化炭素を分離し一酸化炭素に転化できる二酸化炭素分離燃料化の装置及び方法を提供する。【解決手段】熱プロセス装置２０からの排ガスと酸化マグネシウムとを反応させてマグネシウム炭酸塩を生成させて上記排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置１と、上記マグネシウム炭酸塩を廃プラスチック粉と反応させて一酸化炭素及び水素を生成させる一酸化炭素生成装置２とを備え、混合体供給装置５は、上記マグネシウム炭酸塩と廃プラスチック粉とを反応器４の一酸化炭素生成反応室に供給するように該一酸化炭素生成反応室に接続されており、上記一酸化炭素生成反応室には、衝撃波発生装置６が接続されていて衝撃波発生装置６によって発生した衝撃波を上記一酸化炭素生成反応室内に伝播させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有するガス中の二酸化炭素を該ガスから分離そして燃料化させる二酸化炭素分離燃料化装置において、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とを受ける分離反応室を有し該分離反応室で該ガスと該金属酸化物とを反応させることにより金属炭酸塩を生成させて上記ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、該二酸化炭素分離手段から上記金属炭酸塩の供給を受けこれを加熱して二酸化炭素を生成させて該二酸化炭素を二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質と反応させて一酸化炭素を生成させる一酸化炭素生成手段とを備え、該一酸化炭素生成手段は、金属炭酸塩供給手段と、一酸化炭素生成反応室と、反応物質供給手段と、衝撃波発生手段とを有し、上記金属炭酸塩供給手段は、上記二酸化炭素分離手段から金属炭酸塩を受けこれを上記一酸化炭素生成反応室に供給するように該一酸化炭素生成反応室に接続されており、上記一酸化炭素生成反応室には、反応物質を該一酸化炭素生成反応室に供給する上記反応物質供給手段が接続されているとともに、上記衝撃波発生手段が接続されていて上記衝撃波発生手段によって発生した衝撃波を上記一酸化炭素生成反応室内に伝播させて、該衝撃波により上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を分解させて二酸化炭素を生成させて、生成した該二酸化炭素と上記反応物質とを反応させて、一酸化炭素を生成させることを特徴とする二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項２】
反応物質供給手段は、反応物質として、炭素を含む粒子、炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、溶融プラスチックの噴霧粒子、プラスチック粉のうち少なくとも１つからなるものを一酸化炭素生成反応室内に供給するようになっていることとする請求項１に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項３】
一酸化炭素生成手段は、一酸化炭素生成反応室内で金属炭酸塩の分解反応により生成した金属酸化物を二酸化炭素分離手段の分離反応室へ帰還させるようになっていることとする請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項４】
衝撃波発生手段は、高圧ガスを収容し一酸化炭素生成反応室に連通可能なガス収容室と、該ガス収容室と上記一酸化炭素生成反応室とを連通そして遮断させる開閉手段とを有し、該開閉手段が上記ガス収容室内の高圧ガスを間欠的に上記一酸化炭素生成反応室内へ開放することによって衝撃波を発生するようになっていることとする請求項１に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項５】
ガス収容室と一酸化炭素生成反応室は、開閉手段から該一酸化炭素生成反応室へ向け通路断面積が小さくなる収束管を介して連通していることとする請求項４に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項６】
収束管の通路断面積は開閉手段から一酸化炭素生成反応室へ向けて１０分の１以下の収縮比で収束していることとする請求項５に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項７】
衝撃波発生手段は、ガス収容室内に高圧ガスとして水蒸気が収容されていることとする請求項４に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項８】
一酸化炭素生成反応室は回転可能な回転体に周方向の複数位置で軸線方向に延び該回転体の軸線方向の少なくとも一方の端面に開口して形成され、各一酸化炭素生成反応室に対して、反応物質の供給、衝撃波の伝播、生成ガスの排出、水蒸気の排出が順次行われるように、反応物質供給手段、開閉手段、生成ガス排出口、水蒸気排出口が、上記一酸化炭素生成反応室の開口と略同一半径方向位置で周方向に順次配置されて、上記回転体の回転により上記一酸化炭素生成反応室の開口に断続的または連続的に順次接続されるようになっていることとする請求項７に記載の二酸化炭素分離燃料化装置。
【請求項９】
二酸化炭素を含有するガスを金属酸化物と分離反応室で反応させて金属炭酸塩を生成させることにより該ガスから二酸化炭素を分離させる二酸化炭素分離工程と、該二酸化炭素分離工程で得られた金属炭酸塩を一酸化炭素生成反応室内へ供給する金属炭酸塩供給工程と、二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質を上記一酸化炭素生成反応室内に供給する反応物質供給工程と、上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を高温にすることにより上記金属炭酸塩から生成した二酸化炭素と上記反応物質とを反応させて一酸化炭素を生成させる一酸化炭素生成反応工程とを有し、該一酸化炭素生成反応工程は、上記一酸化炭素生成反応室内に衝撃波を伝播させて、上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を分解させて二酸化炭素を生成させて、生成した該二酸化炭素と上記反応物質とを反応させることを特徴とする二酸化炭素分離燃料化方法。
【請求項１０】
反応物質は、炭素を含む粒子、炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、溶融プラスチックの噴霧粒子、プラスチック粉のうち少なくとも１つからなるものであることとする請求項９に記載の二酸化炭素分離燃料化方法。
【請求項１１】
一酸化炭素生成反応室内で金属炭酸塩の分解反応により生成した金属酸化物を分離反応室内へ帰還させる金属酸化物帰還工程を一酸化炭素生成反応工程後に有することとする請求項９又は請求項１０に記載の二酸化炭素分離燃料化方法。
【請求項１２】
二酸化炭素を含有するガス中の二酸化炭素を該ガスから分離そして回収する二酸化炭素分離回収装置において、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とを受ける分離反応室を有し該分離反応室で該ガスと該金属酸化物とを反応させることにより金属炭酸塩を生成させて上記ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、該二酸化炭素分離手段から上記金属炭酸塩の供給を受けこれを加熱して二酸化炭素を生成させる二酸化炭素生成手段とを備え、該二酸化炭素生成手段は、金属炭酸塩供給手段と、二酸化炭素生成反応室と、衝撃波発生手段とを有し、上記金属炭酸塩供給手段は、上記二酸化炭素分離手段から金属炭酸塩を受けこれを上記二酸化炭素生成反応室に供給するように該二酸化炭素生成反応室に接続されており、上記二酸化炭素生成反応室には、上記衝撃波発生手段が接続されていて上記衝撃波発生手段によって発生した衝撃波を上記二酸化炭素生成反応室内に伝播させて、該衝撃波により上記二酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を加熱分解させて、二酸化炭素を生成させることを特徴とする二酸化炭素分離回収装置。
【請求項１３】
二酸化炭素を含有するガスを金属酸化物と分離反応室で反応させて金属炭酸塩を生成させることにより該ガスから二酸化炭素を分離させる二酸化炭素分離工程と、該二酸化炭素分離工程で得られた金属炭酸塩を二酸化炭素分離反応室内へ供給する金属炭酸塩供給工程と、上記二酸化炭素分離反応室内の金属炭酸塩を高温にすることにより上記金属炭酸塩を加熱分解させて二酸化炭素を生成させる二酸化炭素生成反応工程とを有し、該二酸化炭素生成反応工程は、上記二酸化炭素分離反応室内に衝撃波を伝播させて、上記二酸化炭素分離反応室内の金属炭酸塩を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を加熱分解させて二酸化炭素を回収することを特徴とする二酸化炭素分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球温暖化の原因となっている温室効果ガスである二酸化炭素の排出を抑制するために二酸化炭素を分離し燃料として有効利用可能な一酸化炭素に転化する二酸化炭素分離燃料化装置及びその方法、並びに二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離回収装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の原因となっている大気中の温室効果ガスの濃度を低減するためには、その代表的なガスである二酸化炭素の排出自体を抑えることが不可欠である。そのため、近年、二酸化炭素の排出削減のために、様々な方法が研究されている。
【０００３】
従来、発電所、製鉄所、廃棄物焼却炉、化学工場等の熱プロセスから排出される排ガスから二酸化炭素を除去する方法としては、吸着法、膜分離法などが広く知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、吸着法と膜分離法を組み合わせて採用し、二酸化炭素を選択的に透過させる性質をもつポリイミドやポリスルホン等のガス分離膜を用いた膜分離法により排ガスから二酸化炭素濃度の濃縮された一次濃縮ガスを得た後に、更にゼオライト系や炭素系等の吸着剤を用いた吸着法により一次濃縮ガスを二次濃縮することにより、排ガスから二酸化炭素を分離させて除去する方法が開示されている。
【０００５】
上記一次濃縮時には、膜分離法を用い、上記ガス分離膜に対して両側に圧力差をつけることによって、低圧側から一次濃縮ガスを得る。そして、上記二次濃縮時には、吸着法を用い、上記一次濃縮ガスから二酸化炭素を上記吸着剤に吸着させて分離した後、二酸化炭素を吸着した吸着剤を減圧状態又は加熱状態のもとで再生するとともに、上記一次濃縮時よりも更に二酸化炭素濃度の濃縮されたガスを得る。該ガスは、濃縮された二酸化炭素含有ガスとなっているので、排気ガスから有害ガスとして除去されるだけでなく、積極的に原料等として利用することができるものである。例えば、上記濃縮された二酸化炭素含有ガスは、別途他の手段によって更に二酸化炭素濃度が高められることにより、化学合成原料として利用可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−９９０３５号公報（図１〜図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に示されるような従来方法は、膜分離法と吸着法とを組み合わせ吸着法を用いているので、二酸化炭素を吸着した吸着剤から二酸化炭素を減圧状態又は加熱状態のもとで脱着させなければならないため、この減圧状態又は加圧状態を得るためのエネルギーとして膨大な電力が必要となり、運転費が高くなってしまう。
【０００８】
又、かかる従来方法は、膜分離法も用いているので、ガス分離膜に対して両側に圧力差をつけることによって、低圧側にて排ガスから二酸化炭素を分離しなければならないため、この圧力差を設けるためのエネルギーとしても膨大な電力が必要となり、この点でも、運転費が高くなってしまう。
【０００９】
吸着法や膜分離法では排ガスから二酸化炭素を物理的に分離するため、そのガス処理量は吸着剤やガス分離膜の量や大きさに応じて決定される。そのため、熱プロセスからの大量の排ガスを処理するには大量の吸着剤や大きなガス分離膜が必要となり、上述した吸着法や膜分離法に必要なエネルギーは、排ガスの処理量が大きくなるほど膨大となってしまう。上記エネルギーとして、二酸化炭素を排出してしまう火力発電所等による発電で得られた電力が用いられたのでは、ＬＣＡ評価法に基づく正味の二酸化炭素排出削減効果が小さい。
【００１０】
更に、かかる従来方法では、熱プロセスからの大量の排ガスを処理するには大量の吸着剤や大きなガス分離膜が必要となるため、装置が大型化してしまう。したがって、かかる従来方法による設備は、設置面積が大きいため、既設の発電所等に後から設置することが困難である。
【００１１】
又、かかる従来方法で分離回収した二酸化炭素は、そのままではあまり純度が高くないため、化学合成原料として用いることができず、利用価値があまりない。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、低エネルギーで、二酸化炭素を含有する排ガス等から二酸化炭素を分離除去し、そして燃料として有効利用可能な一酸化炭素に転化できる小型で運転費の安価な装置とすることができる二酸化炭素分離燃料化装置及び二酸化炭素分離燃料化方法の提供を目的とする。
【００１３】
また、本発明は、低エネルギーで、二酸化炭素を含有する排ガス等から高純度の二酸化炭素を分離回収できる小型で運転費の安価な装置とすることができる二酸化炭素分離回収装置及び二酸化炭素分離回収方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本出願は、上記の二酸化炭素を分離燃料化する手段として、装置に関しては第一発明、方法に関しては第二発明を提案するものである。
【００１５】
本出願は、上記の二酸化炭素を分離回収する手段として、装置に関しては第三発明、方法に関しては第四発明を提案するものである。
【００１６】
＜第一発明＞
第一発明に係る二酸化炭素分離燃料化装置は、二酸化炭素を含有するガス中の二酸化炭素を該ガスから分離そして燃料化させるようになっている。
【００１７】
かかる二酸化炭素分離燃料化装置において、第一発明では、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とを受ける分離反応室を有し該分離反応室で該ガスと該金属酸化物とを反応させることにより金属炭酸塩を生成させて上記ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、該二酸化炭素分離手段から上記金属炭酸塩の供給を受けこれを加熱して二酸化炭素を生成させて該二酸化炭素を二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質と反応させて一酸化炭素を生成させる一酸化炭素生成手段とを備えている。
【００１８】
そして、上記一酸化炭素生成手段は、金属炭酸塩供給手段と、一酸化炭素生成反応室と、反応物質供給手段と、衝撃波発生手段とを有している。上記金属炭酸塩供給手段は、上記二酸化炭素分離手段から金属炭酸塩を受けこれを上記一酸化炭素生成反応室に供給するように該一酸化炭素生成反応室に接続されている。上記一酸化炭素生成反応室には、反応物質を該一酸化炭素生成反応室に供給する上記反応物質供給手段が接続されているとともに、上記衝撃波発生手段が接続されていて上記衝撃波発生手段によって発生した衝撃波を上記一酸化炭素生成反応室内に伝播させるようになっている。該衝撃波により上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を分解させて二酸化炭素を生成させて、生成した該二酸化炭素と上記反応物質とを反応させて、一酸化炭素を生成させる。
【００１９】
このような第一発明に係る二酸化炭素分離燃料化装置は、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とが分離反応室内で反応して、金属炭酸塩が生成されて上記ガスから二酸化炭素が分離される。そして、衝撃波が、二酸化炭素と反応性を有する反応物質と上記金属炭酸塩とを収容する一酸化炭素生成反応室内に伝播して上記反応物質及び上記金属炭酸塩を衝撃圧縮する。急激に圧縮された上記反応物質及び上記金属炭酸塩は温度が上昇して高温となって、上記金属炭酸塩が分解して二酸化炭素が生成されて、その生成された二酸化炭素と上記反応物質とが反応して、一酸化炭素が生成される。
【００２０】
第一発明において、例えば、金属酸化物として酸化マグネシウムや酸化カルシウムを用いた場合、二酸化炭素分離手段の分離反応室内では、酸化マグネシウムや酸化カルシウムと、二酸化炭素を１５〜２０％程度含有する排ガス等とが、
ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２（排ガス中）  →  ＭｇＣＯ３      （１）
ＣａＯ  ＋  ＣＯ２（排ガス中）  →  ＣａＣＯ３      （２）
の反応により、金属炭酸塩を生じさせる。この金属炭酸塩（ＭｇＣＯ３，ＣａＣＯ３）の生成反応（１），（２）は発熱反応であり、４００〜５００℃の比較的低い温度で進行することからエネルギー的にも有利となる。
【００２１】
次に、上記一酸化炭素生成反応室内で起こる反応について説明する。
【００２２】
上記（１），（２）に示す反応で生じた金属炭酸塩（ＭｇＣＯ３，ＣａＣＯ３）は、一酸化炭素生成手段の一酸化炭素生成反応室内で、
ＭｇＣＯ３  →  ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２      （３）
ＣａＣＯ３  →  ＣａＯ  ＋  ＣＯ２      （４）
の分解反応により、気相中で高濃度（ほぼ１００％）の二酸化炭素と、金属酸化物（ＭｇＯ，ＣａＯ）とを生じさせる。上記（３），（４）の反応は、吸熱反応であり、反応温度として一般的には８００℃以上の高温度が必要であるが、第一発明では、衝撃波を用いて上記金属炭酸塩を衝撃圧縮することにより、外部からの加熱無しに、高温度が得られ、（３），（４）の反応を速やかに進行させることができる。
【００２３】
上記第一発明においては、反応物質として、炭素を含む粒子、炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、溶融プラスチックの噴霧粒子、プラスチック粉のうち少なくとも１つからなるものとすることができる。
【００２４】
（反応物質として、炭素を含有する粒子を用いた場合）
炭素を含有する粒子としては、例えば粉コークス、微粉炭等を用いることができる。上記一酸化炭素生成反応室内で、このような炭素を含有する粒子は、上記金属炭酸塩（ＭｇＣＯ３，ＣａＣＯ３）が上述の（３），（４）の分解反応によって生成した二酸化炭素と、
ＣＯ２  ＋  Ｃ  ＝  ２ＣＯ            （５）
の反応により反応して、燃料として有効利用可能な一酸化炭素を生成させる。上記（５）の反応は、上述の（３），（４）の分解反応により生成した高純度の二酸化炭素と炭素を含有する粒子とで行われるため、純度の高い一酸化炭素を得ることができる。
【００２５】
（反応物質として、炭化水素を含有する粒子等を用いた場合）
炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、溶融プラスチックの噴霧粒子、プラスチック粉は、主成分が炭化水素であるので、上述の（３），（４）の反応で生成された二酸化炭素と、
ＣｍＨｎ  ＋  ｍＣＯ２  →  ２ｍＣＯ  ＋  （ｎ／２）Ｈ２    （６）
の反応により、一酸化炭素及び水素を発生させる。なお、一酸化炭素生成反応室内への溶融プラスチックの供給は溶融プラスチックの噴霧により行うことができる。
【００２６】
また、反応物質としての炭化水素を含むガスには、例えば天然ガスの主成分であるメタンガスを使用できる。反応物質としてのメタンは、上述の（３），（４）の反応で生成された二酸化炭素と、
ＣＯ２  ＋  ＣＨ４  →  ２ＣＯ  ＋  ２Ｈ２      （７）
の反応により、一酸化炭素及び水素を発生させる。かくして、反応物質として、炭化水素を含む粒子、プラスチック粉、溶融プラスチックの噴霧粒子、炭化水素を含むガスを使用する場合には、水素を含有するガスが製造される。このようにして得られたガスは、一酸化炭素ガスおよび水素ガスが主成分であるため、燃料ガスとして、利用することができる。
【００２７】
上記（５），（６），（７）の反応は、反応温度として８００℃以上の高温度が必要であるが、第一発明では、衝撃波を用いて上記反応物質を衝撃圧縮することにより、外部からの加熱無しに、高温度が得られ（５），（６），（７）の反応を速やかに進行させることができる。
【００２８】
上述したように一酸化炭素生成反応室内で金属炭酸塩の分解反応により生成した金属酸化物は、二酸化炭素分離手段の分離反応室へ帰還させて有効利用することができる。
【００２９】
また、第一発明において、上記衝撃波発生手段は、例えば、高圧ガスを収容し一酸化炭素生成反応室に連通可能なガス収容室と、該ガス収容室と上記一酸化炭素生成反応室とを連通そして遮断させる開閉手段とを有し、該開閉手段が上記ガス収容室内の高圧ガスを間欠的に上記一酸化炭素生成反応室内へ開放することによって衝撃波を発生するようにする。
【００３０】
このように衝撃波発生手段が構成されている場合、ガス収容室と一酸化炭素生成反応室は、開閉手段から該一酸化炭素生成反応室へ向け通路断面積が小さくなる収束管を介して連通していると、衝撃波が該収束部の通過に伴い収束されて次第に高圧となるので、低エネルギーで高温高圧の衝撃波を得ることができる。この際、収束管の通路断面積は開閉手段から一酸化炭素生成反応室へ向けて１０分の１以下の収縮比で収束していると、衝撃波の収束密度が大きいため、上記（３），（４），（５），（６），（７）の反応に必要な高温を得るための高圧の衝撃波を比較的低いエネルギから得ることができる。
【００３１】
また、衝撃波発生手段は、ガス収容室内に高圧ガスとして水蒸気が収容されていると、設備費が安価となるので好ましい。又、該水蒸気が廃熱ボイラにより生成されたものであることは、低運転費、省エネルギーとすることができるだけでなく、水蒸気を生成するために新たな二酸化炭素の排出が少ないため、好ましい。
【００３２】
更に、第一発明において、一酸化炭素生成反応室は回転可能な回転体に周方向の複数位置で軸線方向に延び該回転体の軸線方向の少なくとも一方の端面に開口して形成されているようにすることができる。この際、各一酸化炭素生成反応室に対して、反応物質の供給、衝撃波の伝播、生成ガスの排出、水蒸気の排出が順次行われるようにする。具体的には、反応物質供給手段、開閉手段、生成ガス排出口、水蒸気排出口が、上記一酸化炭素生成反応室の開口と略同一半径方向位置で周方向に順次配置されて、上記回転体の回転により上記一酸化炭素生成反応室の開口に断続的または連続的に順次接続されるようにする。こうすることにより、複数の一酸化炭素生成反応室に対し順次断続的または連続的に一酸化炭素生成反応室内の反応物質及び金属炭酸塩が衝撃波によって衝撃圧縮されて加熱される。
【００３３】
＜第二発明＞
第二発明に係る二酸化炭素分離燃料化方法は、先ず、二酸化炭素分離工程で、二酸化炭素を含有するガスを金属酸化物と分離反応室で反応させて金属炭酸塩を生成させることにより該ガスから二酸化炭素を分離させる。次に、金属炭酸塩供給工程で、上記二酸化炭素分離工程で得られた金属炭酸塩を一酸化炭素生成反応室内へ供給する。一方、反応物質供給工程で、二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質を上記一酸化炭素生成反応室内に供給する。上記金属炭酸塩供給工程及び上記反応物質供給工程の後、一酸化炭素生成反応工程で、上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を高温にすることにより上記金属炭酸塩から生成した二酸化炭素と上記反応物質とを反応させて一酸化炭素を生成させる。この際、上記一酸化炭素生成反応工程は、上記一酸化炭素生成反応室内に衝撃波を伝播させて、上記一酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩及び反応物質を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を分解させて二酸化炭素を生成させて、生成した該二酸化炭素と上記反応物質とを反応させる。
【００３４】
上記第二発明においても、上記第一発明と同様に、例えば、金属酸化物として酸化マグネシウムや酸化カルシウムを用いた場合、上記二酸化炭素分離反応室内では上述の反応（１），（２）が起こり、上記二酸化炭素生成反応室内では反応（３），（４），（５），（６），（７）が起こる。
【００３５】
また、反応物質としても、上記第一発明と同様に、炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、炭素を含む粒子、溶融プラスチックの噴霧粒子、プラスチック粉のうち少なくとも１つからなるものを用いることができる。
【００３６】
更に、第二発明では、一酸化炭素生成反応室内で金属炭酸塩の分解反応により生成した金属酸化物を分離反応室内へ帰還させる金属酸化物帰還工程を一酸化炭素生成反応工程後に有するようにすれば、一酸化炭素生成反応室内で反応物質と金属炭酸塩との反応により生成した金属酸化物を有効利用できる。
【００３７】
＜第三発明＞
第三発明に係る二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素を含有するガス中の二酸化炭素を該ガスから分離そして回収するようになっている。
【００３８】
かかる二酸化炭素分離回収装置において、第三発明は、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とを受ける分離反応室を有し該分離反応室で該ガスと該金属酸化物とを反応させることにより金属炭酸塩を生成させて上記ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離手段と、該二酸化炭素分離手段から上記金属炭酸塩の供給を受けこれを加熱して二酸化炭素を生成させる二酸化炭素生成手段とを備えている。
【００３９】
そして、上記二酸化炭素生成手段は、金属炭酸塩供給手段と、二酸化炭素生成反応室と、衝撃波発生手段とを有している。上記金属炭酸塩供給手段は、上記二酸化炭素分離手段から金属炭酸塩を受けこれを上記二酸化炭素生成反応室に供給するように該二酸化炭素生成反応室に接続されている。上記二酸化炭素生成反応室には、上記衝撃波発生手段が接続されていて上記衝撃波発生手段によって発生した衝撃波を上記二酸化炭素生成反応室内に伝播させるようになっている。該衝撃波により上記二酸化炭素生成反応室内の金属炭酸塩を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を加熱分解させて、二酸化炭素を生成させる。
【００４０】
このような第三発明に係る二酸化炭素分離回収装置にあっては、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とが分離反応室内で反応して、金属酸化物が生成されて上記ガスから二酸化炭素が分離される。そして、衝撃波が、上記金属炭酸塩を収容する二酸化炭素生成反応室内に伝播して上記金属炭酸塩を衝撃圧縮する。急激に圧縮された上記金属炭酸塩は温度が上昇して高温となって、上記金属炭酸塩が加熱分解して、二酸化炭素が生成される。
【００４１】
上記第三発明においても、例えば、金属酸化物として酸化マグネシウムや酸化カルシウムを用いた場合、上記第一発明と同様に、上記二酸化炭素分離反応室内では、反応（１），（２）が起こり金属炭酸塩が生成され、上記二酸化炭素生成反応室内では、反応（３），（４）が起こり二酸化炭素が生成される。
【００４２】
＜第四発明＞
第四発明に係る二酸化炭素分離回収方法は、先ず、二酸化炭素分離工程で、二酸化炭素を含有するガスを金属酸化物と分離反応室で反応させて金属炭酸塩を生成させることにより該ガスから二酸化炭素を分離させる。次に、金属炭酸塩供給工程で、上記二酸化炭素分離工程で得られた金属炭酸塩を二酸化炭素分離反応室内へ供給する。上記金属炭酸塩供給工程の後、二酸化炭素生成工程で、上記二酸化炭素分離反応室内の金属炭酸塩を高温にすることにより上記金属炭酸塩を加熱分解させて二酸化炭素を生成させる。この際、上記二酸化炭素生成反応工程は、上記二酸化炭素分離反応室内に衝撃波を伝播させて、上記二酸化炭素分離反応室内の金属炭酸塩を衝撃圧縮して高温にすることにより、上記金属炭酸塩を加熱分解させて二酸化炭素を回収する。
【００４３】
上記第四発明においても、上記第三発明と同様に、例えば、金属酸化物として酸化マグネシウムや酸化カルシウムを用いた場合、上記二酸化炭素分離反応室内では反応（１），（２）、上記二酸化炭素生成反応室内では反応（３），（４）が起こる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づき説明する。
【００４５】
図１は本実施形態にかかる二酸化炭素分離燃料化装置の概略構成を示す図である。
【００４６】
本実施形態にかかる二酸化炭素分離燃料化装置は、火力発電所、製鉄所、廃棄物焼却炉、セメント工場等の既設の熱プロセス装置２０から排出される排ガスから二酸化炭素を分離そして燃料化する装置である。
【００４７】
かかる本実施形態装置は、図１に示すように、大別して、二酸化炭素分離装置１と、一酸化炭素生成装置２とを備えている。後で詳述するが、上記二酸化炭素分離装置１は、熱プロセス装置２０からの排ガス（ＣＯ２含有ガス）を酸化マグネシウムと反応させてマグネシウム炭酸塩を生成させる装置である。また、上記一酸化炭素生成装置２は、これについても後に詳述するが、上記二酸化炭素分離装置１からマグネシウム炭酸塩を受けこれを加熱分解して高濃度の二酸化炭素を生成させて、この生成した二酸化炭素を、二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質として、例えば廃プラスチック粉と反応させて一酸化炭素及び水素を生成させる装置である。なお、ここで、廃プラスチック粉とは、廃棄物として収集されたプラスチック材（以下、廃プラスチックという）を粉砕して得られた微粉状若しくは粉粒状のものをいう。以下、二酸化炭素分離装置１、一酸化炭素生成装置２について順に説明する。
【００４８】
＜二酸化炭素分離装置＞
先ず、図１及び図２に基づき、二酸化炭素分離装置１について詳細に説明する。
【００４９】
図２は、流動床型の二酸化炭素分離装置１の一例を示す図である。ここで、二酸化炭素分離装置としては、流動床型の装置に限られず、二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物とを反応させて金属炭酸塩を生成できる分離反応室を備えていればよい。
【００５０】
本実施形態では、二酸化炭素分離装置１は、図２に示すような縦筒状の分離反応室を有する流動床型の装置として構成されている。
【００５１】
上記二酸化炭素分離装置１は、透気性を有するように透気孔１Ｄが形成された分散板１Ｂにより、上記二酸化炭素分離装置１内の空間が仕切られて上下に区分され、その上部分の空間を分離反応室１Ａとし、下部分の空間を排ガス導入室１Ａ１としている。
【００５２】
このような上記二酸化炭素分離装置１は、図１に示す熱プロセス装置２０に接続されて、該熱プロセス装置２０から処理前の二酸化炭素を含有する排ガス（ＣＯ２濃度１５〜２０％程度）を上記排ガス導入室１Ａ１で受けこの排ガスが分散板１Ｂの透気孔１Ｄを通じて上記分離反応室１Ａ内に上昇するようになっている。上記分散板１Ｂの上には、図２に見られるように、外部から酸化マグネシウムの供給を受けるフィーダ１Ｃが接続されており、この酸化マグネシウムが、分散板１Ｂの透気孔１Ｄを通して上昇し上記分離反応室１Ａ内へ流入する排ガスにより巻き上げられて、分散板１Ｂ上方で矢印のごとく流動する流動層が形成される。そして、巻き上げられた酸化マグネシウムと排ガス中の二酸化炭素が接触して、
ＭｇＯ＋ＣＯ２→ＭｇＣＯ３
の反応により、マグネシウム炭酸塩が生成される。
【００５３】
酸化マグネシウムと上記の反応により生成されたマグネシウム炭酸塩とはともに固体（粉粒）であるが、上記マグネシウム炭酸塩は、酸化マグネシウムよりも密度が小さく粉状であるので、上述の流動層の上層に移行して重力の作用により酸化マグネシウムの層と分離され、フィーダ１Ｃよりも上方位置に設けられた排出部１Ｅから外部へ抜き出される。一方、マグネシウム炭酸塩の生成反応後の排ガスは、該反応により二酸化炭素が消費されて分離除去され二酸化炭素濃度の低い低ＣＯ２排ガスとなる。該低ＣＯ２排ガスは、気体であり軽いので上方へ移行し二酸化炭素分離装置１の上端から排出され、熱プロセス装置２０に帰還される。該熱プロセス装置２０に帰還された低ＣＯ２排ガスは、高温であるので、上記熱プロセス装置２０に設けられた廃熱ボイラ２０Ａの熱源として再利用される。
【００５４】
上記のＭｇＣＯ３の生成反応は、４００〜５００℃の温度で起きるので、この反応の開始時にヒータ等で二酸化炭素分離装置１を予め上記温度の範囲に加熱しておくと反応が円滑に進行する。また、この反応は発熱反応であるので、反応が連続して行われるような温度に一旦達すると、その後は加熱する必要はない。上記二酸化炭素分離装置１の分離反応室１Ａ内に供給される金属酸化物（ＭｇＯ）は、粒状または粉状で、粒径が１００μｍ以下であると反応効率が高いので好ましい。
【００５５】
＜一酸化炭素生成装置＞
一酸化炭素生成装置２は、図１に示すように、マグネシウム炭酸塩を加熱分解させて高濃度の二酸化炭素を生成させて、この二酸化炭素と反応物質としての廃プラスチック粉とを反応させるための反応器４を備えている。該反応器４では、上記マグネシウム炭酸塩を加熱分解させて二酸化炭素を生成させ、さらに、この生成した二酸化炭素と上記廃プラスチック粉とを反応させて、他の装置で有効利用可能な燃料として一酸化炭素及び水素を含有するガス（以下、「燃料ガス」という）を生成させる。反応物質としては、廃プラスチック粉の他、炭素を含む粒子、炭化水素を含む粒子、炭化水素を含むガス、溶融プラスチックの噴霧粒子のうち少なくとも１つからなるものとすることができる。
【００５６】
上記反応器４については後で詳述するが、上記反応器４には、入口側に、廃プラスチック粉とマグネシウム炭酸塩との混合体を反応器４に供給する混合体供給装置５と、高圧水蒸気による衝撃波を発生させる衝撃波発生装置６とが接続され、出口側には、上記反応器４内から反応生成ガスを排出するためのラバールノズル７が接続され、又、上記反応器４内から水蒸気を排出するための水蒸気排出口４Ｃ３が設けられている。
【００５７】
上記混合体供給装置５には、廃プラスチックを混合体供給装置５へ供給する供給装置５Ａと、マグネシウム炭酸塩を混合体供給装置５へ供給する供給装置５Ｂとがそれぞれ接続されている。上記供給装置５Ａは、図示しない装置によって、廃プラスチック粉が窒素等の不活性ガスにより搬送されて外部から該廃プラスチック粉の供給を受けるようになっている。又、上記供給装置５Ｂは、二酸化炭素分離装置１より得られたマグネシウム炭酸塩が搬送されて該マグネシウム炭酸塩の供給を受けるようになっている。そして、それぞれの供給装置５Ａ，５Ｂは、混合体供給装置５との間に設けられた制御弁（図示せず）の開閉制御により、廃プラスチック粉、マグネシウム炭酸塩のそれぞれの供給量が所定量に制御される。
【００５８】
なお、反応物質として廃プラスチックを用いる場合には、廃プラスチックを溶融したものを反応室に噴霧して供給するようにしてもよい。こうすることにより、廃プラスチックとマグネシウム炭酸塩との反応性がよくなる。
【００５９】
上記衝撃波発生装置６は、図３に示すように、図１に示す上記反応器４への高圧水蒸気の供給方向へ延びる軸線１２を中心とする円筒形状をなし密閉されたシリンダ１３と、該シリンダ１３内部に対して上記軸線１２方向に摺動自在に配されたピストン１４とを有し、該ピストン１４によって上記シリンダ１３内の空間が加圧空間Ｐと背圧空間Ｂとに区分されている。
【００６０】
上記シリンダ１３には加圧空間Ｐ側に収束管１５が取り付けられている。該収束管１５は上記シリンダ１３内から該シリンダ１３の一方の端壁１３Ａを貫通してシリンダ１３外へ延出している。この収束管１５は、シリンダ１３内に在る入口開口部１５Ａが大径となっており、該入口開口部１５Ａよりも小径な直管部分１５Ｂが上記シリンダ１３外へ延出し、図１に示す反応器４に直管部分１５Ｂの出口が接続されている。又、上記収束管１５は、上記入口開口部１５Ａから上記直管部分１５Ｂへの移行部分が次第にその内径が小さくなってラッパ状となっている。本実施形態では、収束管１５の通路断面積は、上記入口開口１５Ａから上記直管部分１５Ｂへ向けて例えば１０分の１以下の収縮比で収束している。このような収縮比の収束管１５を用いることにより、衝撃波が該収束管１５の通過に伴い収束されて次第に高圧となるので、後述の一酸化炭素生成反応室４Ａ内のマグネシウム炭酸塩及び廃プラスチック粉を衝撃圧縮してより高温な高温場を生じさせる。
【００６１】
上記ピストン１４は、本実施形態では、金属板をプレス加工して軽量に作られており、シリンダ１３に対し瞬時に移動するのに好都合な低質量となっている。このピストン１４は、シリンダ１３の内壁と摺接する短筒状のスカート部１４Ａと、上記加圧空間Ｐと背圧空間Ｂを区分する円盤状の部分にテーパ部１４Ｂとを有している。該テーパ部１４Ｂは収束管１５の入口開口部１５Ａのテーパ部分と密に接するように好適なテーパとなっている。さらに、シリンダ１３の他方の端壁１３Ｂと上記ピストン１４との間には、弾性体としてのコイルばね１６が配設されていて、ピストン１４に背圧を与え該ピストン１４を収束管１５の入口開口部１５Ａに圧している。
【００６２】
さらに、シリンダ１３には、上記加圧空間Ｐに通ずる高圧水蒸気供給管１７が、背圧空間Ｂに通ずる背圧水蒸気供給管１８そして排気管１９がそれぞれ接続している。上記高圧水蒸気供給管１７、上記背圧水蒸気供給管１８、上記排気管１９は、図１に示すごとく、上述の熱プロセス装置２０の廃熱を利用した廃熱ボイラ２０Ａに弁１７Ａ，１８Ａ，１９Ａを介して接続されている。そして、上記高圧水蒸気供給管１７、上記背圧水蒸気供給管１８は、上記廃熱ボイラ２０Ａから高圧水蒸気を受け、上記排気管１９は、背圧空間Ｂからの水蒸気を上記廃熱ボイラ２０Ａへ帰還させるようになっている。
【００６３】
図１に示す上記弁１７Ａは通常、開放されており、上記弁１８Ａ、１９Ａはシーケンスに則り設定時に開となる。上記弁１８Ａは所定タイミングで開閉を繰り返すように設定されている。上記弁１９Ａは、上記弁１８Ａの開状態時に閉状態、上記弁１８Ａの閉状態時に開状態となるように設定され、図３に示す背圧空間Ｂを減圧そして加圧させてピストン１４を軸線１２方向で往復動させるようになっている。すなわち、上記弁１９Ａの閉状態時には、背圧空間Ｂが加圧されて、ピストン１４が該背圧空間Ｂ内の高圧水蒸気の圧力とコイルばね１６の付勢力とによって収束管１５に向けて付勢される。上記弁１９Ａの開状態時には、背圧空間Ｂが減圧されて、加圧空間Ｐの圧力が上記コイルばね１６の付勢力に勝って、ピストン１４が上記付勢力に抗して後退する。
【００６４】
以上のように、上述のピストン１４の往復動により上記テーパ部１４Ｂと入口開口部１５Ａのテーパ部分とが協働して加圧空間Ｐと上記収束管１５内とを連通そして遮断させて水蒸気の流通に対する開閉手段を構成し、また、シリンダ１３の加圧空間Ｐが高圧ガスとして上記廃熱ボイラ２０Ａからの高圧水蒸気を収容するガス収容室を構成している。したがって、上記テーパ部１４Ｂと入口開口部１５Ａのテーパ部分との協働により、上記収束管１５の入口開口部１５Ａが上記ピストン１４によって閉ざされた状態から瞬間的に開放されると、上記入口開口部１５Ａと上記ピストン１４との間から加圧空間Ｐの高圧水蒸気が上記収束管１５内へ瞬間的に流入して衝撃波を生じ、該衝撃波が反応器４へ向け上記収束管１５内を伝播することとなる。
【００６５】
次に、図４に基づき、本実施形態にかかる反応器４を詳細に説明する。
【００６６】
図４（Ａ）は反応器４の概略構成を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線横断面図である。
【００６７】
この反応器４は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、図４にて横方向に延びる軸線まわりに回転する回転体４Ｂに、周方向の複数位置で、上記軸線に平行に延びて回転体４Ｂの軸線方向両端にて開口する一酸化炭素生成反応室４Ａが形成されている。該一酸化炭素生成反応室４Ａは、上述の混合体供給装置５から廃プラスチック粉及びマグネシウム炭酸塩の混合体の供給を受け、これを上述の衝撃波発生装置６からの衝撃波によって衝撃圧縮して高温とすることにより、上記マグネシウム炭酸塩を分解させて二酸化炭素を生成させて、この二酸化炭素と上記廃プラスチック粉とを反応させて、一酸化炭素及び水素を生成させるための空間である。
【００６８】
この回転体４Ｂの両端面に対向する位置には、それぞれ、回転体４Ｂの回転を許容するよう該端面に対して微小間隙をもって蓋状の開閉部材４Ｃが非回転で配設されている。該開閉部材４Ｃは、供給側の開閉部材４Ｃに形成された開口４Ｃ１，４Ｃ２を各一酸化炭素生成反応室４Ａと、排出側の開閉部材４Ｃにそれぞれ形成そして取り付けられた水蒸気排出口４Ｃ３、ラバールノズル７を各一酸化炭素生成反応室４Ａと上記回転体４Ｂの回転に伴い順次連通させてるようになっている。この開閉部材４Ｃと回転体４Ｂの端部周面との間はこれらの相対回転を許容しつつシール部材４Ｅによってシールされている。また、シールとしてはラビリンスシールを用いてもよい。
【００６９】
上記開口４Ｃ１，４Ｃ２は、供給側（図４にて左側）の開閉部材４Ｃに、上記回転体４Ｂの直径方向で互いに対向する位置で形成され、開口４Ｃ１が上述の混合体供給装置５に連通し、開口４Ｃ２が上述の衝撃波発生装置６の収束管１５と連通している。上記ラバールノズル７は、排出側（図４にて右側）の開閉部材４Ｃに取り付けられ、又、排出側の開閉部材４Ｃには、上記水蒸気排出口４Ｃ３が一酸化炭素生成反応室４Ａ内の水蒸気排出のため開口形成されている。上記ラバールノズル７及び上記水蒸気排出口４Ｃ３と、開口４Ｃ１，４Ｃ２との位置関係を以下説明する。
【００７０】
この回転体４Ｂは、軸受等の支持部材４Ｄによって回転自在に支持され、駆動手段（図示せず）によって間欠回転駆動されるようになっている。該回転体４Ｂは、開口４Ｃ１が各一酸化炭素生成反応室４Ａの開口に順次一致して連通するように、断続的に回転されるようになっている。
【００７１】
一酸化炭素生成反応室４Ａの開口が開口４Ｃ１と一致するときには、該一酸化炭素生成反応室４Ａと混合体供給装置５とが上記開口４Ｃ１を介して連通される。一方、開口４Ｃ２には、開口４Ｃ１と一酸化炭素生成反応室４Ａの開口とが一致するときに、該一酸化炭素生成反応室４Ａと半径方向反対側の他の一酸化炭素生成反応室４Ａの開口が一致する。上記開口４Ｃ２と一酸化炭素生成反応室４Ａが一致すると、該一酸化炭素生成反応室４Ａと衝撃波発生装置６の収束管１５とが上記開口４Ｃ２を介して連通される。一酸化炭素生成反応室４Ａの開口が上記開口４Ｃ１及び上記開口４Ｃ２と一致せずに開閉部材４Ｃの蓋面に対面するときには、該一酸化炭素生成反応室４Ａと上記混合体供給装置５及び上記収束管１５との連通が実質的に遮断される。
【００７２】
上述のごとく該一酸化炭素生成反応室４Ａと上記混合体供給装置５及び上記収束管１５との連通が実質的に遮断されている間に一酸化炭素生成反応室４Ａは、ラバールノズル７、水蒸気排出口４Ｃ３に順次一致して連通する。
【００７３】
このように、複数の一酸化炭素生成反応室４Ａは、回転体４Ｂの間欠回転中によって、順次断続的に、開口４Ｃ１と一致した一酸化炭素生成反応室４Ａが廃プラスチック粉及びマグネシウム炭酸塩の混合体の供給を受ける。そして、その混合体の供給を受けた一酸化炭素生成反応室４Ａの開口が回転体４Ｂの１８０°回転後に開口４Ｃ２と一致する位置にきたときに、衝撃波発生装置６からの衝撃波を伴う高圧水蒸気が一酸化炭素生成反応室４Ａ内に供給されるようになっている。上記衝撃波により上記一酸化炭素生成反応室４Ａ内で上記混合体が衝撃圧縮されて反応し、一酸化炭素及び水素を生成しこれを燃料として含有する燃料ガスを生じる。その後、上記回転体４Ｂの回転により、一酸化炭素生成反応室４Ａはラバールノズル７と連通して、該一酸化炭素生成反応室４Ａから上記燃料ガスが排出される。次いで、該燃料ガスの排出後の一酸化炭素生成反応室４Ａは水蒸気排出口４Ｃ３と連通して、該一酸化炭素生成反応室４Ａに残留せる水蒸気が排出される。なお、本実施形態では反応器４は上述のごとく構成されているが、特にその形態に限定はない。例えば、反応器は上述のような回転機構を有さずに非回転であってもよく、又、一酸化炭素生成反応室の数や形状も任意であり、衝撃波発生装置６からの高圧水蒸気による衝撃波を受けて反応物質と共に上記高圧水蒸気が瞬時に圧縮されるに適した一酸化炭素生成反応室を有していればよい。
【００７４】
上記ラバールノズル７には、該ラバールノズル７から断続的に噴出された燃料ガスの圧力変動を緩和して低圧とするため該ガスを一旦収容するガスタンク８が連通して接続されている。
【００７５】
上記ガスタンク８には、ガスタンク８内で圧力変動が緩和された燃料ガス中に混在する粉粒状の酸化マグネシウムを上記燃料ガスから除去する分離装置９（例えば、サイクロンやバグフィルタ）が接続されている。
【００７６】
上記分離装置９は、上記燃料ガスから除去された酸化マグネシウムを上述の二酸化炭素分離装置１に帰還させて再利用するため、該二酸化炭素分離装置１に接続されている。
【００７７】
また、上記分離装置９は、上記燃料ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び水素を上述の熱プロセス装置２０に燃料として帰還させて有効利用するため、該熱プロセス装置２０に接続されている。なお、上記分離装置９を通過した後の燃料ガス中の一酸化炭素及び水素は、ガス分離装置等により、一酸化炭素と水素に分離してもよい。その際、分離された一酸化炭素または水素は、それぞれ適した用途に用いることもできる。
【００７８】
次に、本実施形態装置における一酸化炭素の生成工程を図１ないし図４にもとづいて説明する。
【００７９】
▲１▼  先ず、一酸化炭素生成反応室４Ａが開口４Ｃ１と連通すると、廃プラスチック粉及びマグネシウム炭酸塩の混合体が上記一酸化炭素生成反応室４Ａに混合体供給装置５によって供給される。
【００８０】
▲２▼  上記混合体の供給を受けた一酸化炭素生成反応室４Ａは、次に、上述の回転体４Ｂの回転により開口４Ｃ２に連通する。また、これと同期して、弁１９が瞬間的に開放され、図３に示す背圧空間Ｂ内の高圧水蒸気が排気管１９を通じて廃熱ボイラ２０Ａへ帰還されて、上記背圧空間Ｂが減圧される。このとき、弁１８は開状態から閉状態となっていて、廃熱ボイラ２０Ａから背圧空間Ｂへの高圧水蒸気の供給が遮断される。背圧空間Ｂが減圧されると、加圧空間Ｐの圧力が背圧空間Ｂの圧力及びばね１６の付勢力（背圧）に勝って、ピストン１４が背圧に抗して後退する。このようにピストンが後退すると、収束管１５の入口開口部１５Ａとの間に隙間が形成され、上記収束管１５と加圧空間Ｐとが連通する。該隙間から高圧水蒸気が収束管１５内へ瞬間的に流入すると、衝撃波が発生し、この衝撃波が上記収束管１５を経て収束されて一酸化炭素生成反応室４Ａ内へ至る。本実施形態では、廃熱ボイラ２０Ａ内の水蒸気は、例えば、温度が３００℃であり、圧力が３ＭＰａである。
【００８１】
▲３▼  反応物質の供給を受けた一酸化炭素生成反応室４Ａ内に高圧の水蒸気による衝撃波が伝播すると、一酸化炭素生成反応室４Ａ内の上記混合体が水蒸気による衝撃波によって一酸化炭素生成反応室４Ａの排出側の端部（図４にて右端部）に向けて衝撃圧縮されて高温となり、上記混合体中のマグネシウム炭酸塩が分解されて二酸化炭素が生成され、この生成された二酸化炭素と廃プラスチック粉とが反応し、その結果、一酸化炭素及び水素を生成して燃料ガスを得る。このとき、本実施形態では、一酸化炭素生成反応室４Ａ内の温度は１０００℃、圧力は３ＭＰａとなる。又、混合体中の廃プラスチック粉（ＣｍＨｎ）とマグネシウム炭酸塩（ＭｇＣＯ３）との反応は、
ＭｇＣＯ３  ＝  ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２      、ＣｍＨｎ  ＋  ｍＣＯ２  →  ２ｍＣＯ  ＋  （ｎ／２）Ｈ２
のごとく二段階の反応をする。即ち、先ず、マグネシウム炭酸塩が分解反応し、この反応で生成される気体は二酸化炭素のみであるため高純度の二酸化炭素が生成される。そして、次に、廃プラスチックは、この高純度の二酸化炭素の存在下で二酸化炭素と反応するので、高純度の燃料ガスが生成される。このような反応を回転体４Ｂの間欠的な回転により次々と行い、その都度燃料ガスを生成する。
【００８２】
▲４▼  次に、一酸化炭素生成反応室４Ａ内で生成された燃料ガスは反応器４に取り付けられたラバールノズル７を経由してガスタンク８内に噴射されて一旦収容される。このとき、ラバールノズル７から高速噴出された高温の燃料ガスは断熱のもとで急冷却されるので、逆反応が抑制されるとともに、水蒸気が冷却され凝縮するので、ガス中の水分を分離除去することができる。又、ガスタンク８は、比較的大容量になっているので、ラバールノズル７から噴射された高圧の燃料ガスが一旦収容されることにより該燃料ガスの圧力変動が緩和されて低圧となる。このように、本実施形態では、高温高圧の燃料ガスの圧力及び温度を低下させて、逆反応を防止して反応の高効率化が図れている。
【００８３】
一方、ラバールノズル７から燃料ガスが排出された後に一酸化炭素生成反応室４Ａ内の水蒸気は、回転体４Ｂの回転に伴う一酸化炭素生成反応室４Ａの開口と水蒸気排出口４Ｃ３との連通により、水蒸気排出口４Ｃ３から排出される。
【００８４】
▲５▼  その後、ガスタンク８内の燃料ガスは、分離装置９によって、反応後の固体物質（本実施形態ではＭｇＯ、未反応の廃プラスチック粉）が除去される。この分離装置９によって捕集された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、上述の二酸化炭素分離装置１に戻されて再使用される。
【００８５】
▲６▼  分離装置９を通過した後の燃料ガスは、上述の熱プロセス装置２０に供給されて燃料として有効利用される。このように上記燃料ガスは上記熱プロセス装置２０での化石燃料の代替となる。また、分離装置９を通過した燃料ガスをガス分離装置等により一酸化炭素と水素に分離した場合には、この一酸化炭素は、比較的純度が高いので、別途取り出して化学合成原料として用いることもできる。
【００８６】
（他の実施形態）
次に、排ガスから二酸化炭素を分離し、そして高純度の二酸化炭素を回収する実施形態装置の例を図５に基づき説明する。
【００８７】
図５は、かかる実施形態装置の概略構成を示す図である。なお、図５において、前述の図１に示す装置と同一構成の部分に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。この図５に示す装置は、図１に示す混合体供給装置５及び供給装置５Ａを有していないという点で、図１に示す装置と相違するが、他の構成については、図１に示す装置と同じである。つまり、図５に示す装置の反応器４には、廃プラスチック粉は供給されずに、マグネシウム炭酸塩のみが原料として供給される。
【００８８】
図５に示す装置では、供給装置５Ｂから反応器４へマグネシウム炭酸塩のみが供給されるので、反応器４でマグネシウム炭酸塩が衝撃波発生装置６からの衝撃波により衝撃圧縮されて該マグネシウム炭酸塩が加熱分解される。この加熱分解の反応は、前述の実施形態でのマグネシウム炭酸塩の分解反応と同様、
ＭｇＣＯ３  ＝  ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２
である。この反応において生成する気体は二酸化炭素のみであるため、図５に示す実施形態装置では、別途取り出して化学合成原料等として利用可能な高純度の二酸化炭素を得る。ここで、図５に示す装置では、反応器４の反応室は二酸化炭素生成反応室となる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で様々な変更が可能である。例えば、廃熱ボイラ２０Ａの高圧水蒸気によって衝撃波を発生させる方法としては、上述の衝撃発生装置６を用いずに、一酸化炭素生成反応室４Ａの開口と開閉部材４Ｃとの協働により、廃熱ボイラ２０Ａと一酸化炭素生成反応室４Ａとを連通そして遮断させてもよい。
【００９０】
反応物質として、上述の実施形態の廃プラスチック粉に代えて、例えば粉コークス、微粉炭等の炭素を含有する粒子を用いた場合には、一酸化炭素生成反応室内では、このような炭素を含有する粒子と、金属炭酸塩（例えばＭｇＣＯ３）とが、段階的に、
ＭｇＣＯ３  →  ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２
ＣＯ２  ＋  Ｃ  ＝  ２ＣＯ
の反応により、金属酸化物（ＭｇＯ）と、燃料として有効利用可能な一酸化炭素とを生成させる。この一酸化炭素の生成反応は、金属炭酸塩の加熱分解で生成した高純度の二酸化炭素存在下で行われるため、高純度な一酸化炭素を得ることができる。
【００９１】
又、温度、圧力等の各種条件については、本実施形態に説明したものに限るものではなく、一酸化炭素生成装置若しくは二酸化炭素生成装置においては、金属炭酸塩そして反応物質の種類や形状等に応じて上記各種条件を設定すればよい。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、第一発明又は第二発明によれば、熱プロセスからの処理されるべき二酸化炭素を含有するガスと金属酸化物との反応により金属炭酸塩を生成させ、二酸化炭素に対して反応性を有する反応物質と上記金属炭酸塩とを収容する二酸化炭素生成反応室内に衝撃波を伝播せしめて上記金属炭酸塩及び上記反応物質を衝撃圧縮させることにより、上記金属炭酸塩が分解して二酸化炭素を生成させ該二酸化炭素と上記反応物質とが反応して、一酸化炭素が生成されるので、上記一酸化炭素の生成の反応に必要十分な熱は衝撃波による衝撃圧縮により短時間で効率よく供給できるので、一酸化炭素生成のためのエネルギーを低エネルギーとすることができる。又、衝撃波による衝撃圧縮は短時間であっても非常に高い温度状態を生じさせることができるので、大量の金属炭酸塩を処理できる。その結果、二酸化炭素を含有する排ガス等から多くの二酸化炭素を分離除去し、そして燃料として有効利用可能な高純度の一酸化炭素を得ることができる。
【００９３】
又、第三発明又は第四発明によれば、上述の第一の発明又は第二の発明と同様に生成した金属炭酸塩だけを原料として、該金属炭酸塩を二酸化炭素反応生成室内で上述の第一の発明又は第二の発明と同様に衝撃波により衝撃圧縮して反応させて、二酸化炭素を生成させることとしているので、上述の第一発明又は第二発明で衝撃波を用いていることと同様の理由で、二酸化炭素生成のためのエネルギーを低エネルギーとすることができ、又、大量の金属炭酸塩を処理できる。その結果、二酸化炭素を含有する排ガス等から多くの二酸化炭素を分離除去し、そして高純度の二酸化炭素を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる二酸化炭素分離燃料化装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置に備えられた流動床型の二酸化炭素分離装置の概略構成を示す図である。
【図３】図１の装置に備えられた衝撃波発生装置の概略構成を示す図である。
【図４】図１の装置に備えられ一酸化炭素反応室をなす反応器の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる二酸化炭素分離回収装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離手段）
２  一酸化炭素生成装置（一酸化炭素生成手段）
２´  二酸化炭素生成装置（二酸化炭素生成手段）
４Ａ  一酸化炭素生成反応室
４Ｂ  回転体
５  混合体供給装置（反応物質供給手段、金属炭酸塩供給手段）
６  衝撃波発生装置（衝撃波発生手段）
１５  収束管
２０  熱プロセス
Ｐ  加圧空間（ガス収容室）
【図１】
2004292525.tif 000003
【図２】
2004292525.tif 000004
【図３】
2004292525.tif 000005
【図４】
2004292525.tif 000006
【図５】
2004292525.tif 000007