基礎化学品...

基礎化学品“石油，石油化学とその誘導品”

2015年10月24日

化学工学会 SCE・Net八木宏

化学技術特論 1b 知の市場

目次

1. 日本の化学工業

2. 化石原料

3. エチレンプラント

4. 日本の石油化学コンビナート

5. エチレン以外の留分

6. 競争力強化と今後の課題

石油化学の産業への広がり

自動車部品の採用例

5

出典：Chemical Industry in Japan 2012

6

出典：Chemical Industry in Japan 2012

石油精製

原油の見かけ姿

Liquid Volume Percent

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

TB

P (

oC

)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Carbon: 84- 87 wt%

Hydrogen: 11- 14 wt%

Sulfur: 0- 3 wt%

Nitrogen: 0-0.6 wt%

代表的な石油の沸点曲線

Heavy Oil

AsphaltLight OilKerosene

NaphthaLPG

350oC

240oC

140oC

35oC

石油の性状

出典：JX日鉱日石エネルギーホームページ

石油精製

出典：経済産業省資源エネルギー庁：石油産業の現状と課題，平成26年2月

目次


2. 化石原料





石油資源原料と天然ガス

石油資源原料と天然ガス

出典：石油連盟，今日の石油産業2014

原油生産量の推移出典：石油連盟，今日の石油産業2014

世界の石油貿易量


わが国の石油製品需要


JIS 硫黄重量% A重油 <0.5~2.0% B重油 <3.0% C重油 <3.5%

Source: U.S. Energy Information Administration, based on Energy Intelligence Group—International Crude Oil Market Handbook. Notes: Points on the graph are labeled by country and benchmark name and are color coded to correspond with regions in the map below. The graph does not indicate price or volume output values. United States-Mars is an offshore drilling site in the Gulf of Mexico. WTI = West Texas Intermediate; LLS = Louisiana Light Sweet; FSU = Former Soviet Union; UAE = United Arab Emirates.

Source: U.S. Energy Information Administration. Notes: Locations on the map are based on the pricing point, not necessarily the area of production. Locations are approximate. Points on the map are labeled by country and benchmark name. United States-Mars is an offshore drilling site in the Gulf of Mexico. WTI = West Texas Intermediate; LLS = Louisiana Light Sweet; FSU = Former Soviet Union; UAE = United Arab Emirates.

1 boe≒5.4 MMBtu

天然ガスの埋蔵量

シェールガスの埋蔵分布

目次


2. 化石原料





全世界のエチレン系誘導品の生産及び需要見通し

出典：経済産業省，世界の石油化学製品の今後の需要動向，2014年

平成24年度版平成26年度版

エチレン系誘導品における中国及びアジアの需要量が世界全体に占める割合の推移

出典：経済産業省，世界の石油化学製品の今後の需要動向，2014年

日本・米国・欧州のエチレン原料構成比較（2011年)

出所：石油化学工業協会ホームページ

世界のエチレン需要推移

OthersVAMStyreneEDCEOPE

エチレンプラントとは

エチレンプラントフロー（ナフサ熱分解）

エタン熱分解では不要

ナフサ熱分解エチレンプロセス－ホットセクションー

33

分解炉の概要

主要石化原料性状

ParaffinsOlefinsNaphthenesAromatics

コーキング抑制剤

• ＤＭＳ: Dimethyl Sulfide CH3-S-CH3

• DMDS: Dimethyl Disulfide CH3-S-S-CH3

2CO = CO2 + C

H2Sによりこの反応を抑制

ｺｰｷﾝｸﾞ実例触媒作用によるフィラメント状コーク

配管技術，”分解炉チューブｺｰｷﾝｸﾞ防止技術“，vol.46. No.10

分解管ｺｰｷﾝｸﾞ例

デコーキング

• ナフサ分解の分解管では分解反応伴い，炭素析出が起き，2~3週間ごとにデコーキング操作が行われる．

• デコーキング操作は高圧スチームで炭素析出にひびを発生させ，空気導入により燃焼除去する．

• 炭素析出部分に硫黄がどれだけ含まれているか不明であるが，燃焼排ガス中には少量のSoxが含まれる可能性がある．

• C3H8 0.5

• C4H6 5.1

• C4H8 6.4

• C4H10 1.4

• C5s 6.8

• Benzene 3.1

• Toluene 1.8

• Xylene 1.0

• Non-BTX 2.4

• Fuel Oil 0.88

• H2 0.9

• H2S 0.03• CO 0.05• CO2 0.04

• CH4 13.9

• C2H2 0.6

• C2H4 32.6

• C2H6 3.6

• C3H4 1.0

• C3H6 17.8

• ナフサ分解ガス組成（wt%）@P/E=0.55製品は連産品－効率よく各製品に分離

青字が目的成分，赤字が分離除去すべき成分39

酸性ガス除去

• NaOHによる反応吸収によって除去

H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O

Na2S + O2 → Na2SO4 (芒硝）

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

NaCO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 (重炭酸ソーダ）

SOX排出源

• 原料種によるが，硫黄分0.01~0.2%程度に精製されたものを使用

• 分解炉のコーキング抑制のため，DMS，DMDSを使用

• 分解ガスには0.03%程度のH2Sが含まれるが，NaOHで吸収し，芒硝として処理される．

• 分解炉の燃料は分解ガスから回収される水素を含むメタンリッチガスが使用される．

• デコーキングに伴い少量のSox排出の可能性がある．

プロパン

原料別エチレン製造コスト比較

Source: American Chemistry Council

原料別エチレン製造コスト比較

石化原料構成比較

主要地域のエチレン生産量

主要地域のエチレン換算の需給バランス

中東エチレン生産能力推移

出典：経済産業省 “石油化学産業の市場構造に関する調査報告”，平成26年11月7日

中東の設備能力(エチレン及びエチレン誘導品）


中東の設備能力(プロピレン及びプロピレン誘導品）

中国エチレン生産能力と内需推移

中国の石炭化学

CTO/MTOのプロセス概略

中国の主要な石炭化学プラントの建設プロジェクト

中国CTO/MTOのエチレン製造コスト

目次


2. 化石原料





日本の石油化学コンビナート

出典：石油化学工業協会ホームページ

57

我が国のエチレン生産量の推移

出典：石油化学工業協会

耐久消費財の需要推移

国内エチレン生産・内需推移

国別・地域別エチレン生産能力の見通し（対2012年）

出典：経済産業省，世界石油化学製品需要2014

目次


2. 化石原料






エチレン・プロピレンの用途割合

主要地域のプロピレン生産

世界のプロピレンの需給バランス

プロピレン製造コスト比較

国別・地域別プロピレン生産能力の見通し（対2012年）

出典：経済産業省，世界石油化学製品需要2014

目次


2. 化石原料





わが国石油化学産業の抱える問題

＜供給に関する要素＞

• シェール革命による北米の化学製品の製造コストの低下

• 中東における化学産業への投資拡大

• 中国の石炭化学による生産拡大

＜需要に関する要素＞

• 中国の化学製品需要の減退

• わが国の製造拠点の国内需要の減退



• シェール革命による北米の化学製品の製造コストの低下

–シュールガス由来の安価なポリエチレンが大量に生産され，北米市場で余剰となったものが中国市場に流入することにより，わが国の石油化学産業の輸出が減少する．

• 中東における化学産業への投資拡大

–中東における化学産業への投資拡大が継続され，それらが中国市場に流入することにより，わが国石油化学産業の輸出が減少する可能性がある．



• 中国の石炭化学による生産拡大

–石炭化学プラントが着実に立ち上がり，化学製品の中国国内での需要に対する中国産の割合が上昇することにより，わが国石油化学産業の輸出が減少する可能性がある．

国内エチレンプラント生き残りの必要条件

74

出典：日本化学繊維協会資材専門委員会「原料供給に係る石化産業の動向，2010年7月

Research Association of Refinery Integration for Group-Operation

出典：石油コンビナート高度統合運営技術研究組合

RINGのコンセプト

経済産業省石油化学産業の市場構造に関する調査報告

平成26年11月7日

• わが国の石油化学産業は全国８地域にコンビナートがあり，ナフサクラッカー１４

基を保有

• 住友化学：千葉３８万トンを2015年に停止．国内エチレンから撤退．

• 旭化成：水島44万トンを2016年までに停止．隣接する三菱化学と連携．

• 収益構造は国内生産量の3~4割を輸出が占め，アジア市況の影響で大きく変動

しやすいことに加えて，総じて利益率が低い．

石油化学産業の経常利益：2,725億円（2006年過去最高）

→▲1,825億円（2008年過去最大）

過去10年間の売上高経常利益率：2.5% （製造業平均：4.1%）

現状


• 北米の安価なシェールガス由来の化学製品がアジア市場へ流入．

• 中国における安価な石炭を原料として化学製品の増産．

• 中東の化学産業への投資拡大による安価な化学製品がアジア市場へ流入．

• 日本の化学製品の最大輸出先である中国の経済成長の減速（需要減）．

国際的な需給構造の変化

• エチレン生産量： 6.7百万トン稼働率： 85.4%

内需：約 4.3百万トン，輸出：約 2.4百万トン

輸出比率 36%

そのうち生エチレンの輸出が約 0.9百万トン

2013年の現状


• リスク要因が顕在化した場合，内需の現象および輸出の減少により，国内のエ

チレン生産量は2020年では470万トンまで，2030年では310万トンまで減少する

可能性がある．

内外の需給構造変化によるわが国の石油化学産業への影響

• 生産設備の集約や再編による生産効率の向上

• 石油精製企業との連携強化による生産体制の最適化

• 隣接する企業とのエネルギーの相互融通や発電設備の共有化や，設備メンテ

ナンスの調達等の共通部門の集約統合によるコスト削減

• 安価な原材料の獲得や独自の生産技術を活用した海外展開の促進．等

石油化学産業の課題に対する対応の方向性

便利な簡易換算表 (1/2)

87

参考用

便利な簡易換算表 (2/2)

88

Source: DRMI (based on information from OPEC, IEA, BP, IEE Japan and field studies)

参考用

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