"「十三五」において石炭化学はどのような技術的課題を克服すべきか？

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"「十三五」において石炭化学はどのような技術的課題を克服すべきか？著者/出典：化化網石炭化学工業　日付：2016年3月18日　クリック数：5
一、現代石炭化学工業の「十二五」期間における発展の振り返り
「十二五」期間中、現代石炭化学工業の急速な発展は、石油化学工業の発展における最も注目すべき点の一つであったと広く認識されている。 一連の石炭化学産業の実証プロジェクトが完成・稼働するにつれ、自主知的財産権を持つ技術による現代的な石炭化学生産装置が、実験室から商業運転の段階へと移行し始めた。これは画期的な発展段階であり、一方で工程の核心技術において大きな突破を達成し、もう一方で製品規模が大幅に拡大した。どの面から見ても、中国の現代石炭化学工業はすでに世界の先頭を行っていると言える。 1.1　核心技術で大きなブレークスルー 石炭ガス化技術は石炭化学工業の鍵となる技術であり、通常、石炭化学プロジェクトの生産が思うようにいかないのは、石炭ガス化の安定した生産に起因している。ガス化：多ノズル対向式ガス化炉で、109基のガス化炉が建設されており、そのうち40基がすでに稼働している；宇宙炉は72基が建設され、そのうち24基が稼働している；水冷壁清華炉、西安熱工院二段炉、五環炉、東方炉などは、いずれも先進的なガス化の重要技術において大きな突破を達成した。関連資料によると、現代的なガス化技術を用いることで、約2億トンの石炭がガス化されている。 石炭液化油：神華の石炭直接液化製油技術が、包頭の年産100万トンの石炭液化油実証プロジェクトに成功裏に適用された；中国科学院山西煤化研究所と中科合成油が共同で開発した石炭間接液化製油プロセス、すなわち高温スラリー床F-T合成法による、伊泰、潞安、神華包頭での年間16万トン規模の石炭間接液化実証プラントが建設され、既に順調に稼働している。 石炭からのメタノール・オレフィン・芳香族化合物製造：大連化学物理研究所のDMTO法によるメタノールからのオレフィン製造技術を活用し、神華集団が鄂爾多斯に年産60万トンのMTO実証プラントを建設し、優れた成果を上げている；神華寧煤の年産60万トンのMTPメタノールからプロピレンを製造する工場が稼働を開始し、顕著な経済的効果も得られている；清華大学は、華電および中国化学とそれぞれ共同で開発した流動床式メタノールから芳香族化合物製造のFMTA、メタノールからプロピレン製造のFMTPなどのパイロットプラントの運転に成功した。また、延長石油集団が開発した灯油・石炭共処理水素化プロセスにおいても、年産45万トンの実証プラントが建設され、エネルギー効率は70％以上に達している。 石炭からのエチレングリコール：中国科学院福構所、浦景、東華、五環、中国石油化学工業集団が開発した石炭からのエチレングリコールで、10以上のエチレングリコール製造プラントが建設され、総生産能力は165万トン/年に達している。石炭からの天然ガス：大唐克旗および新疆慶華建設による初期段階の年産13億立方メートルの天然ガスプラントは、すでに稼働している。要するに、現代の石炭化学工業は、我が国の石油化学製品の多様化に貢献している。 1.2　石炭化学工業の超大規模化と産業クラスター化　現代の石炭化学製品は、「十二五」計画期間中、構造面および規模面の両方から見て、急速な発展を遂げた。 石炭からのオレフィン：既に10基のオレフィン製造プラントが建設され稼働しており、1基あたりの生産能力は約60万トン/年で、全体のオレフィン生産能力は約500万トン/年に達する ； 石炭からの石油製造：既に5基の石炭からの石油製造プラントが建設され、稼働しており、総石油生産能力は240万トン/年に達している。1基あたりの生産能力は100万トン/年である； 石炭からの天然ガス製造：既に5基の石炭からの天然ガス製造プラントが建設されており、1基あたりの生産能力は13億m3/年、20億m3/年、40億m3/年で、全体の生産能力は170億m3/年に達している ； 石炭からのメタノール製造：既に建設されたメタノール製造設備の生産能力は年間約4,000万トン程度であり、単一系列の設備の生産能力は年間60万トン、100万トン、150万トンがある ； 石炭からのエチレングリコール製造：既に10基以上のエチレングリコール製造プラントが建設されており、1基あたりの生産能力は20万トン/年で、全体のエチレングリコール生産能力は165万トン/年に達している。 1.3　石炭化学産業団地の建設が成果を上げている　石炭化学産業団地の建設は大きな進展を遂げており、主に内モンゴル、陝西、寧夏、山西、新疆といった石炭産出地域に集中している。石炭化学産業団地内では、**政策や地方の**支援、さらには団地の柔軟な仕組みや発展計画といったインセンティブにより、活力に満ちた大規模な石炭化学およびエネルギー建設基地が育成・形成されてきました。内モンゴルのオルドス石炭化学工業基地、寧夏の寧東にある大規模なエネルギー・石炭－発電－オレフィン産業基地、新疆の準東石炭化学工業園区といった構造は、現代の石炭化学企業における上流・下流の産業チェーンの統合的な構築に非常に適している。 二、「十三五」計画における石炭化学工業の重点研究課題　石炭化学工業において研究すべき課題は多数あるが、ここでは緊急を要するもののみをいくつか挙げる。 2.1 石炭化学工業の計画策定における制約事項 **現代の石炭化学工業プロジェクトの立地には厳格な要件があり、石炭資源がある開発地域や重点開発地域に優先的に立地させる必要がある**； 水資源が比較的豊富で環境容量が良好な地域を優先的に選定し、環境保護計画にも適合させる；環境容量がない地域に石炭化学プロジェクトを配置する場合、事前に経済構造の調整や石炭消費の同量または削減代替などの措置を講じて環境容量を確保するとともに、先進的な製造工程技術および汚染制御技術を採用し、汚染物質の排出を最大限に抑えるべきである。 2.2　水資源利用のボトルネック課題　中国は水不足に悩む**であり、石炭資源と水資源の分布が一致していない。石炭がある地域には水がなく、水がある地域には石炭が不足している。主要な石炭産地や石炭化学プロジェクトの基地は、水資源が比較的不足しており、環境が比較的脆弱な地域に多く分布している。石炭化学工業は、大量の水資源を消費する産業であり、主に反応工程で使用される蒸気、循環冷却水の蒸発や漏れによる損失分を補うためのシステム用水、脱塩水の補充水、そして生活用の新鮮な水が必要となります。同時に大量の廃水が発生し、環境に大きな脅威をもたらします。オープンサイクル冷却水システムによる節水技術、空冷技術、クローズド型凝縮液回収技術、水の段階的利用および再利用技術といった、実際に効果的な節水対策を講じなければ、単位水量や廃水排出量は減少せず、それが石炭化学プロジェクトの配置に影響を与えることになる。 2.3　高濃度有機廃水の排出による汚染問題　高濃度有機廃水は主にガス化工程からの廃水などが起源であり、その特徴は汚染物質がCODを主体とし、一般的に2,000 mg/L以上であることです。典型的な高濃度有機廃水、石油・化学工業の廃水などでは、主要な生産工程から出る排水のCOD濃度は一般的に3,000～5,000 mg/L以上であり、一部の工程では10,000 mg/Lを超えることもある ；各工程の混合水であっても、一般的には2,000 mg/Lを超え、中には数万mg/Lに達するものもある。石油・化学工業廃水のBODも高い。そのBODとCODの比は0.3を超える。この種の廃水は比較的処理しやすいが、水量が多いため、汚水処理プロセスの選定が不適切であったり、投資が不十分であったり、汚染濃度が高すぎたりすることで、処理水が基準値を満たせなくなってしまう。そのため、多くの企業が直接蒸発池で処理しており、周囲の環境に悪影響を与えている。 2.4　高濃度の難分解性有機物を含む廃水の処理問題　有機物の中には難分解性物質が多く存在し、その主な特徴としては、高濃度の有機物、高度に難分解性の物質、高濃度の有害物質、高濃度の油脂分、高濃度のアンモニア窒素などの汚染物質が挙げられる。BODとCODの比率は0.3を大幅に下回っています。コークス製造廃水には、高濃度のアンモニア窒素のほか、フェノールやナフタレン、アントラセン、ベンゾピレンといったフェノール系の多環式化合物、さらには**、硫化物、硫**なども含まれている。この種の廃水には、有機物として芳香族化合物や雑環化合物が多く含まれ、同時に硫化物、窒化物、重金属、有毒有機物も含まれています。色度が高く、異臭があり、鼻をつく悪臭を放ち、強酸性または強アルカリ性です；例えば、低品位炭の低温ガス化や熱分解などのプロセスで発生する廃水は、成分が非常に複雑であり、一般的な生化学的処理法では処理が困難である。タールからのフェノール除去、アンモニア除去および回収設備を併設して前処理を行ったとしても、前処理後の有機廃水のCOD値は依然として高く、生分解性も悪い。 生物処理が困難な理由は、本質的に分解しにくい物質の特性によって決まる。処理時の外部環境条件（温度やpHなど）が生物処理に最適な状態になっていないことも一因ですが、より重要な理由は、化合物自体の化学組成や構造が非常に複雑であり、微生物群集の中に処理対象となる化合物に対応する酵素が存在しないため、分解されにくくなっているからです；同時に、廃水には微生物に有毒であったり、微生物の増殖を抑制する物質（有機物または無機物）が含まれており、そのため有機物が迅速に分解されないのです。 2.5　高濃度塩水処理回収課題 高濃度塩廃水の特徴は塩分濃度が高いことである。塩分を含む廃水の塩分は、主に製造工程でのガス洗浄廃水、循環水システムからの排水、脱塩水システムからの排水、再利用システムからの濃縮水、および補充される新鮮な水などに由来する。例えば、ある石炭からの天然ガス製造プロジェクトにおいて、黄河の水を新鮮な水として使用することでもたらされる塩分量は、システム全体の塩分量の約60％を占めている。次いで多いのが、製造工程や水処理システムで使用される化学薬品によって生じる塩分量で、それぞれ29％と13.6％である。石炭化学工業における塩分含有廃水の総塩分濃度（TDS）は、通常500～5,000 mg/Lであり、さらに高い場合もある。石炭化学工業が「ゼロ排出」を実現した後に得られるのは不純物を含む塩であり、多種多様な無機塩や大量の有機物を含んでいる。この種の石炭化学工業における蒸発結晶によって生じる雑塩は、危険廃棄物として分類され、厳格に管理されている。この種の雑塩は非常に高い溶解性を持ち、安定性や固化性が低いため、雨によって浸出し二次汚染を引き起こす可能性がある。現在、これらの雑塩を受け入れることができる処理施設はほとんどなく、処理コストも非常に高い。 2.6 石炭化学製品の同質化問題 石炭化学産業は立ち上がりが遅く、研究開発期間も短い。さらに投じられるリソースも限られており、核心的な技術装置も完全には習得できていないため、石炭化学の中間製品における類似現象が深刻で、産業チェーンを長く維持することができない。一部の最終製品は低端製品であり、ポリエチレンやポリプロピレンなどの中間原料も競争力が弱い。差別化された発展路線を歩まなければ、新たな生産能力の過剰状態を招くことになるだろう。 2.7 石油・ガス価格の低水準がもたらす技術経済上の課題 石油・ガス価格が高水準にある前提では、石炭化学工業の競争力は疑いようがない。しかし、石油価格が低下し、1バレルあたり60ドルや50ドル以下となる時代には、石炭化学工業の競争力とコスト面での優位性が大きな試練に直面します。そのため、どのような対策を講じるか、また政府が支援策を打ち出すかが非常に重要になります。 2.8 石炭化学工業の重点技術革新課題 一つ目は現代石炭化学工業における汚染物制御技術（三廃処理・排出および廃棄物のリサイクル利用に関する環境保護技術、省エネ・節水技術）；二つ目は、現代の石炭化学工業の高度化における核心的なプロセス技術（現代の石炭ガス化、合成ガスの精製、合成、石炭の質別分級による総合的利用技術）である；三つ目は、現代石炭化学の後続製品チェーン技術（合成材料、合成樹脂、合成ゴムなどのハイエンド新素材技術、精密化学製品の専門化、高付加価値技術）；四つ目は、現代的な石炭化学工業のカップリング・統合技術（製品カップリング技術、触媒向上技術、情報制御技術、国産化された大型装置技術）においても、この業界が開拓し発展させるための技術革新の余地がまだ大きく残されているということです。 三、「十三五」における石炭化学工業が守らなければならない規則
3.1　現代の石炭化学工業が守るべき基本原則
「十三五」計画期間中、現代の石炭化学工業の課題は、エネルギー効率、環境保護、節水、そして技術装備の自給化といった観点から産業化プロジェクトの実証を行い、これらの実証プロジェクトを通じて現代の石炭化学工業における独自の技術を継続的に向上させることです。また、石炭のクリーンな利用方法への転換を加速し、石炭の緑色化された多角的な利用を支える強力な基盤を築くことが求められます。水量に応じて行動し、水不足地域でのプロジェクト建設を厳格に制限する；清潔かつ効率的な転換を堅持し、エネルギー効率、資源消費及び汚染物排出が法的な許容基準を満たすこと；模範事例を先導として、模範的なプロジェクトの建設を重点的に推進し、産業の発展のリズムを把握する；科学的かつ合理的な配置を堅持し、生態が脆弱で環境に敏感な地域での石炭化学プロジェクトの建設を禁止する；技術装備の自主化を堅持し、自主知的財産権を持つ技術や装備の普及・推進を行う。 3.2 現代石炭化学工業は厳格な産業配置のレッドラインに従うべき 石炭化学工業の配置は産業団地内に設定され、団地の計画や環境影響評価の要件に適合しなければならない。汚染物質の総量規制指標、水資源の総量規制指標、またはエネルギー消費量の規制指標に達しているか超過している地域など、以下の地域には工場を設置しない；『全国主体機能区計画』において定められた開発を制限・禁止する重点生態機能区、およびその他特別な保護が必要な地域；都市計画区域の境界から2km以内、主要な河川や道路、鉄道の両側1km以内、そして住民が集まる地域の衛生防護距離範囲内。立地選定の誤りは、現代の石炭化学工業における環境影響評価報告書が却下されるという深刻な結果を招く。環境影響に重大な問題がある石炭化学プロジェクトは承認できない。 3.3　現代の石炭化学工業は、より厳格な節水基準を遵守すべきである。現代の石炭化学工業は節水対策を強化し、新鮮水の使用量を削減すべきだ。条件を満たす地域では、優先的に鉱山からの排水や再生水を利用する；沿岸地域は、循環冷却水として海水を利用すべきである；水不足地域では、空冷や閉ループ循環などの節水対策を優先的に採用すべきである；地表水の利用にあたっては、生態系用水、生活用水、農業用水を圧迫してはならない；生産用水としての地下水の使用を禁止する。空冷、閉ループ循環、廃水からのパルプ製造などの節水技術や装置を導入することで、可能な限り水の使用効率を高める。工業用水の再利用率は97％以上でなければならず、冷却水の循環利用率は98％以上でなければならない。新規プロジェクトにおいては、既に稼働している実証プロジェクトの実際のデータを参考にするだけでなく、設計段階で節水最適化を行い、「水が豊富な場合は多量に使用し、水が少ない場合は少量のみ使用する、清水と汚水を分離し、段階的に利用する」という原則に従う必要がある。 3.4 現代の石炭化学工業は、より厳格な廃ガス排出基準に従う必要がある。石炭化学工業における廃ガス排出にあたっては、地域の環境許容能力を考慮し、「石炭のクリーンかつ効率的な利用に関する行動計画（2015年～2020年）」で示されている「大気汚染物質および汚水の排出は、最も厳格な環境保護基準に適合させるべき」という規定に従い、「石油化学工業汚染物質排出基準」（GB 31571-2015）を実施しなければならない。汚染物の新規排出量を厳格に制御し、汚染物排出総量を環境評価の承認における前提条件とし、総量に基づいてプロジェクトを決定する。新規プロジェクトにおいて、二酸化硫黄、窒素酸化物、工業用煙塵、揮発性有機化合物の排出については、汚染物排出量の削減による代替措置を実施し、生産増加と排出削減を実現する必要がある。重点管理地域および大気環境質が基準を超過している都市では、新規プロジェクトについては地域内の既存排出源の2倍の削減量で代替するが、一般管理地域では1.5倍の削減量で代替する。 3.5　現代の石炭化学工業では、揮発性有機化合物の効果的な管理基準を参考にすべきである。環境保護省が2014年に発表した「石油化学産業における揮発性有機化合物の総合的な管理方針」を厳格に遵守し、VOCsなどは、製造される製品の種類に応じて、一時的にGB 31570「石油精製産業における汚染物質排出基準」またはGB 31571「石油化学産業における汚染物質排出基準」の関連要求に従って管理する必要がある。石炭化学工業における揮発性有機化合物（VOCs）の排出管理には、特に重点を置くべきである。これに基づき、揮発性有機化合物の排出状況を全面的に確認する。装置の動的・静的シール部、有機液体の貯蔵および積み下ろし、汚水の収集・一時保管・処理システム、石炭の準備・貯蔵などの工程において対策を講じ、揮発性有機化合物（VOCs）、悪臭物質、および有毒有害な汚染物質の漏出や排出を効果的に抑制しなければならない。ガス/水の分離、フェノール・アンモニアの回収、貯水タンクおよび気化・浄化・硫黄回収などの装置における揮発性有機化合物の無組織排出を抑制するための対策を充実させる。汚水処理装置の運用においては、揮発性有機物の濃度に応じて適切な対策を講じる必要がある。廃水、廃液、廃渣の収集・貯蔵・処理の過程において、揮発性有機物が漏れ出す主な箇所に対して、効果的な封じ込めおよび回収措置を実施し、処理された排気ガスが関連する基準要求を満たすようにしなければならない。異常に排出された排気ガスは、専用の装置やトーチなどの設備で処理しなければならず、直接排出することは厳禁である。 3.6　現代の石炭化学工業は厳格なCO2排出基準を遵守しなければならない。現代の石炭化学工業プロジェクトでは、工程の最適化やエネルギー効率の向上といった措置を通じて、可能な限りCO2の排出量を削減すべきである。また、現代の石炭化学工業プロジェクトで生産されるCO2は濃度が高く回収しやすいという利点を十分に活かし、ガス駆動型石油採取、地中封存、微細藻類を利用した石油製造などの処理方法を積極的に探求すべきである。例えば、尿素、炭酸アンモニウム、ジメチルカーボネート、メタノール、PC、分解可能なプラスチック、CO2を用いた酸素富化によるCO生成、天然ガスからのメタノール製造（煙道ガスからのCO2回収）、食品用途などが挙げられる。 3.7　現代の石炭化学工業では、より厳格な廃水排出基準を遵守しなければならない。現代の石炭化学工業における廃水処理および排出にあたっては、清水と汚水の分離、汚水同士の分別処理、高度処理、質別再利用といった原則に従って廃水処理計画を策定し、実用化されているか中規模試験でその有効性が証明され、かつ経済的に実行可能な技術を採用する必要がある。汚水を受け入れることができる水域がある地域に近代的な石炭化学プロジェクトを建設する場合、廃水（塩分を含む廃水を含む）の排出は関連する汚染物質排出基準を満たす必要があり、また、地表水が下流での利用機能の要件を満たしていることも確保しなければならない。汚水を受け入れる水域がない地域に近代的な石炭化学プロジェクトを建設する場合、地下水や大気、土壌などを汚染してはならない。石炭化学工業の高濃度廃水から結晶化した雑塩は、有機物や微量の重金属を含んでいるため、危険な固体廃棄物として分類されている。これらの雑塩はすべて活用されるか、安全に処理されるべきであるが、現在、雑塩の質別資源化利用技術はまだ研究段階にあり、下流製品の基準にも適用不可などの制約が存在する。したがって、高塩分含有廃水の効果的な処理方法や技術の導入には高い関心を払う必要がある。 3.8　現代の石炭化学工業では、核心的なプロセス技術の革新を一層推進する必要がある。現代の石炭化学工業は、核心的なプロセス技術やエンジニアリング技術、環境保護制御技術の革新にさらに力を入れ、重要かつ核心的な技術分野で画期的な成果を上げなければならない。プロジェクトの工程技術、工学技術、および環境保護・省エネルギー・排出削減制御技術は、**産業政策の要求に適合し、エネルギー変換効率が高く汚染物質の排出量が少ない高度化された工程を採用しなければならない。業界の実証段階においては、石炭の質別効率的利用、資源・エネルギーの統合的利用、汚染制御技術の開発（廃水処理技術、廃水処分案、結晶塩の利用及び処分案など）の分野で環境保護に関する実証課題を担い、実証技術が期待される効果を達成できない場合の対応策を提案しなければならない。同時に、加工工程、汚染防止技術、または総合利用技術がまだ未熟な、アルミニウム、ヒ素、フッ素、油分、その他の希少元素を多く含む石炭種を、原料炭や燃料炭として使用することを厳しく制限する。 四、「十三五」計画における石炭化学工業の先進技術の向上と革新　現代の石炭化学工業における汚染物質制御技術；現代石炭化学工業の核心的なプロセス技術；現代石炭化学の後続製品チェーン技術；現代石炭化学工業の結合統合技術は、「十三五」計画における現代石炭化学工業の発展と存続を支える鍵となっている。環境保護問題、生存問題、技術経済問題、そして核心競争力の問題を重点的に解決する。“「十三五」計画期間中は、現代の石炭化学産業の発展や技術向上のための実証プロジェクトを順序良く推進し、評価基準を明確にして、3つの点をしっかりと把握する必要がある。一つ目は、標準的なモデルプロジェクトにおける物質消費量、エネルギー消費量、水の消費量、そして3種類の廃棄物の排出量といった主要な指標を把握することであり、例えばモデルプロジェクトのエネルギー変換効率や二酸化硫黄（SO2）、窒素酸化物（NOx）、二酸化炭素（CO2）の排出強度などがこれにあたる；二つ目は、モデルプロジェクトの生産負荷など各機器や回転機器の運転状況、製品の種類と品質指標、安全・環境対策、投資規模および経済効果を把握し、これらの指標が設計値を達成しているかどうかを判断することである；三つ目は、モデルプロジェクトの運用経験を把握し、存在する問題をまとめたり調査・分析したりすることで、運用のさらなる最適化や技術的なアップグレードに向けた信頼性の高いデータ基盤を提供することです。 4.1　EBAプロセスによる高濃度で分解しにくい有機物を含む廃水の処理技術　現在のガス化プロセスでは、ルッチ炉などの低級炭を用いた低温ガス化が採用されており、石炭中の軽質成分はガス化過程でタール、フェノール、アンモニア、アルカン類、芳香族炭化水素類、複素環式化合物、アンモニア窒素、シアン、ピリジン、アルキルピリジンなどの物質とともにガスとして生成される。その後のガス洗浄、冷却、浄化の過程で、上記物質の大部分がガス水に移行し、これは典型的な高濃度かつ分解しにくい有機物を含む廃水であり、量も多く、毒性や有害性を持ち、成分構造も複雑で処理が困難である。EBAプロセスは、ルッチ炉やBGL炉、低温分解などによって発生する高濃度のフェノールアミン含有廃水の処理を目的としている。フェノールアミン含有廃水はフェノールアミン回収プロセスを経て処理されるものの、生物化学的処理システムに入る廃水の成分は依然として複雑であり、有害である。その中で、フェノール化合物の質量濃度は200～1,000 mg/L、アンモニア窒素の質量濃度は100～300 mg/Lに達する。この処理技術は、廃水の生分解性を向上させ、毒性を低減し、汚泥の活性を高めるなどの手法により、高濃度のフェノール・アンモニア含有廃水の処理水が再利用基準を満たすようにするものです。この技術は処理パスとして、さらなる検証と改善が求められている。 4.2　閉式空冷循環冷却水の節水技術　閉式空冷循環冷却水システムでは、軟水または脱塩水を冷却水として使用し、プロセス用熱交換装置から熱を吸収して温度を上昇させた後、省エネ型の水膜式空冷器または複合式空冷器の管内で予冷される。その後、スプレー管区間に入り、管外の空気およびスプレー水によって熱が吸収されて温度が下がり、循環ポンプによって加圧されてプロセス用熱交換装置へ送られる。軟水は閉鎖循環システム内で循環利用され、外部の空気と接触することなく吸熱および放熱の熱伝達過程を行う。この工法は、従来の産業用循環冷却水システムに代わるもので、冷却塔の代わりに省エネ型の水膜式空冷器または複合式空冷器を使用する。これにより、各工程要件を満たすための冷却水温度を確保するとともに、節水効果が得られ、配管設備のスケール付着を抑制し、設備の使用寿命を延ばすことができる。節水対策の一つの手法として有効であるが、さらなる検証と改善が求められる。 4.3　高濃度食塩水の結晶分塩処理による総合利用技術　高濃度食塩水を多段蒸発結晶させて雑塩とする技術は、中煤図克の肥料プロジェクトにおいて（BGL炉）ある程度実証されているが、この雑塩の総合利用には依然として課題が残っている。石炭化学工業における結晶塩の総合的な利用が困難であることから、「ゼロ排出」を実現するために、結晶塩の無害化および資源化利用を図る手段として蒸発結晶法による分離が一つの方向性として挙げられ、中規模試験が必要である。各種汚染防止対策の技術的・経済的実現可能性および運用の信頼性が十分に検証された後でなければ、導入を決定することはできない。結晶分塩・総合利用技術とは、段階的な結晶化によって食塩や硫酸ナトリウムを分離し、濃縮塩水に含まれる大量の有機物などの不純物をどのように処理するかというものである。この段階的結晶化の効果については、まだ実験データが存在しない。また、現在、我が国の食塩や硫酸ナトリウムの品質基準は、工業廃水からの製塩には適用されていない。この技術は高濃度塩水の総合的な利用に道を開いたが、さらなる検証が必要である。 4.4 低品位炭（亜瀝青炭）の質別・グレード別総合利用技術
低品位炭（亜瀝青炭）の前処理、ガス化、合成、発電、熱供給などの技術を一体化した、低品位炭の質別・グレード別での品質向上と多目的総合利用は、将来性のある現代石炭化学技術である。タール、乾留ガス、半コークスを主要製品として得るための、低温度（中温・高温）における迅速（中速）な熱媒体気流床（固定床・流動床）熱分解プロセスの研究開発は、今後の発展傾向となっている。この技術により、さまざまな技術の組み合わせが生み出される。熱分解と半コークスガス化技術を組み合わせ、半コークス粉のガス化によって得られる高温ガスを熱媒体として用いて逆順段階式の直接接触熱分解を行うことで、高温ガスの顕熱を効率的かつ合理的に利用し、低品位炭の段階的な熱分解を実現することができる。特に含油率が高い低級炭については、中低温（550～850℃）で熱分解し、そこからタールやガスなどの軽質成分を抽出すると同時に、発熱量の高いクリーンな材料を得る；ガスは水素やメタンの製造に使用される；コールタールはフェノール抽出などの処理を経て水素と触媒裂化反応させ、ナフサおよびディーゼル留分を製造する；揮発分を除去した半コークスは、原炭よりも発熱量が高く、よりクリーンである。ガス化して合成ガスを製造し、それをさらに化学製品に変換することもできるほか、高品質な民生用燃料や発電所用燃料としても利用できるため、石炭の質別・階層別の効率的かつクリーンな利用が実現される。 4.5　コールタールの精製および製造技術 低品位炭の熱分解やコークス製造によって得られるコールタールの精製においては、高温ガスからの粉塵除去、熱分解廃水処理、そしてタールの精製技術という3つの大きな課題があり、これらはすべて総合的な利用に大きな影響を与える。高温ガス中の油・塵の分離、高濃度（タール、フェノール、ベンゼン、アンモニア窒素、CODを含む）の熱分解廃水の処理と資源化、そして装置の大型化は、石炭微粉または石炭全体の熱分解を妨げる3つの大きな課題であり、低品位炭の質別・階層別利用が達成しなければならない3つの障壁でもある。例えば、低品位石炭の回転熱分解による無煙炭製造技術では、使用中の熱い煙ガスで石炭を乾燥させると同時に、粒径0.2mm未満の石炭粉塵を吹き出し、その後の熱分解工程におけるコールタール中の石炭粉塵量を大幅に削減する。また、高速遠心分離技術を用いて、わずかな石炭粉塵を含むコールタールを効率的に分離することで、石炭の熱分解工程における油分と粉塵の分離が困難であるという問題をうまく解決している。中低温石炭タールの軽質化技術は、石炭タールの遅延接触分解技術を統合し、タールを水素化してナフサやディーゼル留分を製造することで、塊炭の熱分解、未処理ガスからの水素製造、中低温石炭タール用固定床水素化装置の大規模化といった課題を克服している；中・低温石炭タール全留分水素化による中間留分油大量生産技術（FTH）が、世界初の石炭タール固定床全留分水素化工業化実証プラントとなった；CGPS技術では、粒径25mm未満の末煤を分級して供給し、ベルト炉内に多層の移動粒子層を形成する。異なる粒径の石炭層から構成されるこの移動フィルター層を利用し、慣性衝突、拡散沈着、重力沈着、直接捕捉、静電気的吸引力といったフィルタリング原理によって、熱分解ガスの高効率な自己除塵を実現する（除塵率は96％以上で、タール中の粉塵含有量は0.32g/m3以下にまで低下する）。 4.6　大規模クリーンコール低エネルギー石炭ガス化技術　現代の石炭ガス化は石炭化学プラントにおける核心的な技術であり、使用する原料石炭の選択は、現代の石炭化学プロジェクトのエネルギー効率、環境保護、安全性、投資、および収益に直接的な影響を与える。現代のガス化の発展傾向と方向性は、我が国の石炭種が多く、成分が複雑であるという特徴に合致すべきである。常に、石炭転換率が高く、ガス化効率が高く、有効収率が高く、エネルギー消費が少なく、コストが低く、環境に優しいガス化高度化プロセスを追求すべきである。乾燥炭粉／水コークススラリー／破砕炭ガス流動層／移動層加圧気化技術は、さらに高度化・統合・連携が図られ、装置も大型化されるべきである。例えば、1日3,000トン以上の処理能力を持つ多ノズル対向式粉炭加圧ガス流動層技術を開発し、安定した生産と長期間の運転を実現し、投資コストを削減することが求められる；1日3,000トン以上の乾式粉炭加圧急冷ガス流動層技術を開発し、石炭の転換率やガス化効率、有効生産率を向上させ、安定した生産とコスト削減を実現する；1,600 t/d以上の石炭粉加圧固定層技術の開発、石炭粉加圧ガス化における炭素転換率及び利用率の向上、装置の大型化、蒸気消費量の削減、廃水の排出量及び処理量の低減；3,000 t/d以上の湿式水コークススラリーガス化技術を開発し、低投資、安定性、長期運用、大型化、多様な石炭種への対応、消費量の削減を実現する。各種の現代ガス化技術は、廃水処理、廃棄物の循環利用、高濃度塩水の削減といった重要な技術分野において、新たなブレークスルーや発展を遂げるべきである。全体ガス化は、石炭化学、コンバインドサイクル発電、および大型超超臨界発電などと連携させる必要がある；コークス化、低温熱分解、およびさまざまなガス化技術の組み合わせ応用技術、ならびに汚染物質制御技術の分野で大きな進展が必要であり、主なものとしては高効率な除塵、硫黄回収、脱窒技術がある；フェノールアミン回収、廃水パルプ化、活性炭吸着などの汚水処理技術；コンバインドサイクル発電と大型超臨界発電などの連携技術；コークス化、低温熱分解、およびさまざまなガス化技術の組み合わせ応用といった汚染物質制御技術において、大きな進展が必要である。高効率な除塵、脱硫、脱硝、フェノール・アンモニアの回収、廃水からのパルプ製造、活性炭による吸着といった汚水処理技術、さらには大型ガス化炉、熱分解炉、合成塔、廃熱ボイラーの技術分野において、独自の知的財産権を持つクリーンガス化の高度化コア技術を確立する必要がある。 4.7　大規模合成ガス浄化シリーズ技術 国内外のガス浄化技術を消化吸収した上で、独自の知的財産権を持つ大規模合成ガス浄化技術を統合的に創出する。変換プロセスの内容を向上・改善するために、以下のような取り組みが行われる：（1）高濃度一酸化炭素変換用の大規模化技術を開発し、硫黄耐性や広温度域での触媒活性及び使用寿命を向上させる。また、さまざまなクリーンガス化合成ガスに適応できるようプロセスパラメータを最適化し、各種製品が持つ異なる変換ニーズに応える。これにより一酸化炭素の変換率を高め、蒸気消費量やエネルギー消費を削減し、投資コストも低減する；（2）二酸化炭素除去技術：単一系列で合成ガスからメタノールを年間100万トン以上精製可能な大規模な低温メタノール洗浄プロセスを開発し、大規模な二酸化炭素除去に対応できる低温メタノール洗浄プロセスおよびそれに付随する大型吸収塔などの設備を確立する。さまざまな浄化プロセス技術の結合・統合技術、二酸化炭素の総合的利用による原油・ガス駆動技術。70,000 m3/h以上の大型空気分離技術、および大型国産ガス圧縮機、循環ガス圧縮機、大型動力設備技術；（3）脱硫・硫回収および一酸化炭素・二酸化炭素分離技術を開発し、吸着、PSA、膜分離、低温蒸留などのプロセスの組み合わせにより、異なる製品、規模、組成のガス分離ニーズに応える。 4.8　大規模メタノール合成技術　副生蒸気を用いた等温合成を特徴とする合成プロセスが、メタノール合成技術の発展の主流である。大型メタノール合成技術の開発では、以下の点に重点を置くべきである。（1）多段絶熱・段間熱交換を備えたメタノール合成反応器プロセスの消化吸収、2基の塔を直列に接続するプロセス設計の習得、メタノール反応器の大型化を推進し、最大規模の制約を打破すること；（2）消化吸収段間急冷式メタノール合成反応器プロセスは、超大規模化を図りつつ、メタノール合成のエネルギー消費を削減する；（3）スラリー床メタノール合成反応器のプロセス実証装置を研究開発し、メタノール反応器の熱交換能力を向上させ、触媒の寿命を延ばす。 結語：「十二五」期間、技術革新は常に現代石炭化学産業の発展における大きな特徴であり、「十三五」期間においても技術革新は最も重要な課題となることだろう。技術革新とは、オリジナルな発明だけでなく、大きな応用価値を持つ技術の統合にもある。石炭化学の各種プロセス技術、エンジニアリング技術、情報技術、および環境保護制御技術を統合・再構成することにより、統一された総合的機能を持つ全く新しい高度化技術を創出し、現代の石炭化学の新たなブランドを築き上げることを目指しています。新常態の下で、現代の石炭化学工業はより多く、より大きく、より困難な新たな課題に直面することになるが、同時に戦略的な機会も訪れ、我が国の石油・化学産業が「大国から強国へ」と飛躍的に発展する過程において積極的な貢献を果たすことになるだろう。