我が国のC2～C5軽質炭化水素処理技術の紹介

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1. 二酸化炭素処理技術の紹介。現在、我が国で建設され稼働している接触分解装置の処理能力は1億5,000万トン以上、乾性ガス生産量は600万トン以上で、一般にエチレン含有量は10～18％、エチレン総量は60万～100万トンに達します。エチルベンゼンへの触媒乾燥ガス技術はエチレンの一部を利用できますが、十分なベンゼン資源がない企業の場合、製油所からの乾燥ガスは燃料ガス用のガスパイプネットワークにしか送ることができません。石油資源の枯渇が進み、価格が上昇し続ける中、収入を増やし支出を削減することが非常に重要です。乾燥ガス中のエチレンを利用すれば、多大な経済効果が得られます。 製油所の乾式ガス芳香化技術により、芳香族が豊富な高オクタン価ガソリン混合成分の一部が得られますが、残りの製品は基本的に経済性に優れた乾式ガスです。原料としてオレフィン含有量が 15% の製油所乾燥ガスを使用すると、芳香族含有量が 50% を超え、オクタン価 RON が 95 を超える約 10% の液相生成物が得られます。これは、優れた高オクタン価ガソリン混合成分です。現在、この技術は国内企業で産業用サイドラインテストを実施し、良好な適用結果を達成しています。2. C3 処理技術の紹介 我が国の現在の C3 資源には、主な化学原料としてのプロピレンに加えて、主に民生用液化ガスの成分として使用されるプロパンの一部も含まれています。さらに、プロパンはエチレン分解やプロパン脱水素装置の原料としても使用できます。近年、多くの国内民間企業が、プロパン脱水素によりプロピレンを製造するプロパン脱水素装置の建設を計画している。現在、プロパン脱水素技術は主にアメリカ企業 Lumus と UOP の手に渡っています。私の国も現在、独自の移動床プロパン脱水素触媒とプロセスを開発中です。3. 既存の C4 処理技術の紹介 現在、我が国の接触分解処理能力は 1 億 5,000 万トン/年に達し、C4 液化ガスの年間生産量は 2,000 万トン/年を超えています。しかし、現在では、触媒C4から除去されたイソブチレンが主にMTBEの製造に使用され、十分に利用されている。残りのブタンおよびブテンはほとんど使用されず、主に民生用液化ガス燃料として使用されます。既存の C-4 処理技術には、主に C-4 アルキル化、MTBE、C-4 芳香族化、C-4 分解、無水マレイン酸、メチル-B-縮合および不均化が含まれます。以下は、私の国におけるいくつかの主要な技術の開発とその応用の見通しについての簡単な分析です。：1) 炭素テトラアルキル化ブテンおよびイソブタンのアルキル化は、高オクタン価ガソリン混合成分の製造にとって重要な技術です。海外では広く使われています。しかし、この技術は依然として液体硫酸またはフッ化水素酸を触媒として使用しており、これには特定の腐食と汚染の問題があり、我が国でのこの技術の適用は制限されています。過去数年間に中国では十数のアルキル化ユニットが導入されましたが、開始されたものはほとんどありません。フッ酸アルキル化装置にはフッ酸漏洩などの潜在的なリスクがあるため、近年中国で新たに計画・建設されるアルキル化装置は基本的に硫酸を触媒として使用しています。しかし、装置の腐食や酸スラグ処理などの課題も残されています。2) MTBE とイソブチレンの製造技術 現在の観点からすると、C4 中のイソブチレンから MTBE を製造することは、C4 を利用する比較的理想的な方法です。まず、MTBE プロセス テクノロジーは成熟していて信頼性が高く、投資が少なくて済みます。；第二に、重要な高オクタン価ガソリン混合成分として、MTBE は常に大きな市場需要を持っています。**現在計画されている国家 IV および国家 V ガソリン規格は MTBE の制限の問題を提起していないため、わが国における MTBE 技術は依然として大きな発展の可能性を秘めています。さらに、MTBEを再分解して高純度のイソブチレンを生成し、ブチルゴム、MMA（メタクリル酸メチル）、tert-ブチルフェノール、農薬中間体などの製造原料として使用できます。市場の見通しは非常に広いです。 既存のC4の接触分解およびC4のエチレン分解におけるイソブチレン含有量が限られていることを考慮すると、n-ブテン骨格の異性化技術やイソブタン脱水素技術など、イソブチレンの生産を増加させるいくつかの技術も、市場への応用の見通しが良好である。 主なn-ブテン骨格異性化プロセスとしては、Lyondell/CDTECH社のISOMPLUSプロセス、Mobil/BP社のIsofinプロセス、Texas CompanyのSKIPプロセス、IFP社のIso-4などがあり、C4のブテン-1とブテン-2を骨格異性化によりイソブチレンに変換することができます。中でも米国ライオンデル社のISOMPLUSプロセスは国内の多くの拠点で導入されています。 私の国も現在、独自のn-ブテン骨格異性化プロセスを開発中です。 n-ブテン骨格異性化反応に対して優れた触媒性能を有するモレキュラーシーブ材料を調製しました。同時に、担持触媒とプロセスの研究開発も進行中であり、近い将来市場に投入される予定です。 工業化されているイソブタン脱水素プロセスには、Phillips の Star プロセス、Lummus の Catofin プロセス、IFP の FDB-4 プロセス、UOP の Oleflex プロセスなどがあります。中でも、Lummus 社の Catofin プロセスと UOP 社の Oleflex プロセスは世界で広く使用されており、それぞれ 10 台近くの産業装置が導入されています。現在、中国では数セットのアルカン脱水素化装置が計画されていますが、それらはすべてプロピレンを製造するためにプロパン脱水素化を使用しています。イソブタンの脱水素化をイソブチレン技術に応用することは、中国ではまだ報告されていない。私の国は現在、独自のプロパン/イソブタン脱水素触媒とプロセス技術を開発中であり、適切な時期に市場に導入される予定です。3) C4 芳香族化 C4 芳香族化技術は、C4 を芳香族化合物または芳香族を豊富に含む高オクタン価ガソリン混合成分に変換できます。現在、C4 芳香族化技術には 2 つのプロセス ルートがあります。 1 つのプロセス ルートの主な生成物は、主にトリフェニルから構成される芳香族炭化水素です。反応温度は比較的高温（500℃以上）です。 C4 のオレフィンを変換できるだけでなく、C4 アルカンも変換できます。ただし、欠点は、より多くの乾燥ガス (15% 以上) が発生することです。別のプロセスルートでは、高オクタン価ガソリン混合成分を目的生成物として使用します。反応温度は低く（通常300～450℃）、カーボンテトラオレフィンしか変換できません。利点は、乾燥ガスの収率が低い (2% 未満) ことです。 現在、世界で既存の低炭素芳香化技術には、UOP の CYCLAR 技術、三洋電機のアルファプロセス、モービルの M2 成形技術などがあります。石油科学技術研究所、大連理工大学、洛陽設計研究所精製研究所などの国内研究機関も独自の芳香化技術を開発している。中でも、石油科学技術研究所が開発した軽質ナフサ技術とC-4非水素改質（芳香族化）技術は、国内20以上の産業界に導入されている。現在、中国で工業的に適用されている芳香化装置は依然として固定床反応器を使用している。触媒のシングルパス運転サイクルは通常1～2ヶ月で、再生時には触媒の切り替えが必要となります。石油科学技術院と洛陽瑞沢石化会社は移動床芳香化技術を共同開発し、山東省華龍市での運用に成功した。この技術の応用により、我が国の芳香化技術レベルは大きく前進しました。4) C-テトラカーボンテトラオレフィンは、特定の触媒の触媒作用による分解反応によりプロピレンとエチレンを生成します。現在、比較的成熟した技術としては、KBR の Superflex 技術 (流動床) や Lurgi の Propylur (固定床) 技術などがあります。国内の上海石化研究所もプロピレンを生産するためのブテン分解技術を開発しており、中原石化では工業的に応用されている。現在、固定床反応器を使用する C4 分解プロセスでは、一般に触媒の操作サイクルが短く、触媒が頻繁に再生されるという問題があります。流動床または移動床を使用する C4 分解プロセスが将来の開発方向となるはずです。 4. 既存の C5 処理および利用技術の紹介。既存の C5 リソースには主に 2 つの部分が含まれています。一部は直留または水素化軽質ナフサ、主に飽和ノルマルペンタンおよび異性体ペンタンの留分に存在します。現在、一部はエチレン分解の原料として、また一部はガソリンの配合成分として使用されています。n-ペンタンはオクタン価（RON63）が低いため、海外では軽質ナフサの水素化異性化技術が広く使われており、異性化によりC5留分のオクタン価を大幅に高めることができます。国内のシノペック傘下の湛江東興石油化学と海南精製化学もC5/C6異性化装置を保有している。しかし、未反応生成物を組み合わせるリサイクルプロセスがないため、異性化生成物のオクタン価は高くなく（RON80）、企業の応用意欲に影響を与えています。輸入原油の処理能力の増加に伴い、C5などの直留軽質炭化水素の資源も増加しており、C5/C6異性化技術の重要性が徐々に認識され始めています。例えば、ペトロチャイナは新たな大規模精製プロジェクトの一部（昆明、四川省など）でC5/C6異性化装置の計画・建設を相次いで開始しており、外資系企業AXENSやUOPの異性化技術も国内に流入し始めている。シノペック石油科学技術研究所は、この技術の研究開発作業を行っています。モレキュラーシーブ触媒を使用した第 1 世代の異性化技術は、国内初の C5/C6 異性化産業ユニット (湛江東興石油化学) に適用され成功しました。この技術はその後、ゼプ、ユメン、イランの産業ユニットに適用されています。また、石油科学技術研究所が開発した第2世代固体超酸異性化触媒も開発され、産業応用の準備が整いました。 C5 資源の別の部分は主に接触分解ガソリン成分に存在しており、これはオレフィン含有量が高く、現在主にガソリンの高オクタン価成分として使用されています。しかし、過剰なカーボンペンタオレフィン含有量は、我が国のガソリンのオレフィン含有量が高く、蒸気圧が高くなる原因にもなります。多くの外国企業は、軽質ガソリンエーテル化技術を使用して、カーボンペンタ異性化オレフィンを TAME に変換しています。これにより、軽質ガソリンのオクタン価が高まるだけでなく、ガソリンの蒸気圧も効果的に低下します。これは、接触分解ガソリンでカーボン ペンタ オレフィンを利用する効果的な方法です。米国の CD-TECH によって開発された接触蒸留と異性化を組み合わせたプロセスは、接触分解された軽質ガソリン中のカーボン ペンタオレフィンを TAME にうまく変換できます。国内企業2社、ゴルムド社と南充社もこの技術を採用している。 さらに、接触分解軽質ガソリン中のカーボンペンタオレフィンも接触分解によってエチレンとプロピレンに変換できます。たとえば、KBR の Superflex テクノロジー (流動床) は、カーボン ペンタオレフィンをエチレンとプロピレンに変換できます。