石油精製生産の全工程最適化に関する考察

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近年、国際原油価格の継続的な高止まりや国内の石油製品価格メカニズムの影響により、中国石化工業の精製事業部門は長期にわたって帳簿上の損失を計上している。日増しに激しくなる市場競争に直面して、中国石化は理念革新、技術革新、経営革新に頼り、製油の全プロセスをさらに最適化し、国際的な競争力を持つ多国籍エネルギー化学企業を築かなければならない。「より強い国際競争力を持つ多国籍のエネルギー化学企業を築く」という壮大な目標を実現するために、中国石化はまず、自主的な革新を堅持しつつ、海外の先進的な理念や確立された経験を学び、取り入れ、参考にし、「洋を中に活かす」ことで理念の革新を推進すべきである。1990年代以降、シェルをはじめとする国際石油会社は、重質油を最適化するための理論を確立してきました。すなわち、減圧深抜きという処理方式によって減圧残油の収率を低下させ、またコーク生成サイクルを短縮し循環比を下げることでコークス製造プラントの運転負荷を高め、重質原油から可能な限り経済的な利益を得るのです。中国石化が実施した原油の劣化戦略は良好な経済効果をもたらしたが、一部の企業ではコークス製造などの重油処理設備における潜在能力が十分に発揮されず、直留残油をそのまま燃料油として販売したため、原油劣化による利益水準が低下した。シェルの減圧ワックスオイルの切断温度は一般的に560℃以上であり、新設された常圧・減圧装置の切断温度は615℃に達している。一方、中国石化の切断温度は一般的に540℃以下で、最高でも580℃前後である。その原因を探ると、一つには工程が不完全で、装置の材質が適合していないことがある。設計上のワックスオイルの切断温度は540℃であるが、常圧減圧加熱炉の管材はほとんどが一般炭素鋼であり、減圧塔底部の急冷油や減圧炉管への蒸気注入といった工程も設けられていない；個別の遅延コークス化プロセスにおけるコークス塔の材質も通常の炭素鋼であり、コークス生成サイクルを短縮するとコークス塔のクリープや球状化を引き起こしやすくなる。適切なタイミングで工程を改善し、機器の材質をアップグレードすることで、重油の最適化のための基盤を築くことができる。二つ目は、技術的な操作過程において認識の「ブラインドスポット」が存在することです。運転員は、炉の出口温度が上昇すると炉管に焦げ付きが発生し、生産サイクルに影響を与えるのではないかと懸念している。実践により、加熱炉のタール付着曲線を計算・描画する技術によって、加熱炉の運転状況を直感的に把握できることが証明されている。思想の解放と理念の革新により、青島煉化は大胆にも減圧炉の出口温度を419℃まで上げ、コークス化循環比を0.15にまで下げることに成功し、これら2つの指標はいずれも国際的な先進水準に達しました。重油処理能力が不足しており、輸出用の直留残油を扱う企業は、青島煉化の経験を参考にして、重油処理システムの運用レベルをさらに向上させることができる。地域の実情に応じて技術革新を推進し、石油精製・化学プロセスの最適化を図る実務において、異なる専門分野の出発点が異なるため関心事も様々であり、技術管理上の矛盾が生じ、最適化の理念の推進や最適化策の実施に影響を与えている。現在、技術革新を妨げている顕著な問題は主に以下の通りである：1.触媒分解式ガスタービン発電技術の普及。中国石化は60基の触媒クラッキング装置を保有しており、総処理能力は年間6000万トン以上に達する。設計上、タービンの80％が発電可能であり、つまり主送風機とタービンのユニットから電力を外部に供給できる点が、我が国の触媒クラッキング技術が海外の石油精製会社をリードする大きな強みとなっている。現時点では、高橋石化、九江石化、洛陽石化などの企業にある6基の触媒クラッキング装置のみが発電運転状態に達している。その理由は、発電を行う臨界状態において、機械の駆動方式が頻繁に変化し、それが機械の運転に悪影響を及ぼすからです。設備専門分野は機器の保護という観点から、この運転状態では操作できないと考えている一方、石油精製プロセス専門分野は省エネ・排出削減の観点から発電を実現する必要性を強調しており、このような矛盾が煙機発電技術の普及に直接的な影響を与えている。発電を実現している企業の経験から、プロセス技術が完璧で計画も整っており、臨界状態を避けることができれば、この技術は導入・普及に値するものであることがわかっている。2.ポンプの揚程最適化。現在、石油精製プラントにおいてポンプの揚程が過大になる現象は非常に一般的であり、2004年以降、石油精製事業部ではポンプの揚程を低減するために「カッティングインペラ」技術の普及に力を入れてきている。しかし、実際の実施過程において、各企業間でのインペラーの切削度合いには大きな差がある。進捗が遅い企業の主な理由は、一部の設備管理者が面倒を嫌い、作業量が増えることや設備の運用に支障が出ることを恐れているからである。これには、科学的発展の観点から出発し、さらに思考を解放し、生産の実情を深く理解し、本位主義を排除し、最適化を強化する必要がある。3. 催化オイルスラリーをコークス化原料として使用する。石油精製プロセスにおいて、触媒クラッキングスラリーをコーキングに供給することで、燃料油をガソリンや軽油に変換できるだけでなく、コーキング製品の組成も効果的に改善し、石油コークスの生成量を減少させることができる。現在の価格体系のもとで、青島煉化、鎮海煉化、九江石化などの企業は、すべての触媒オイルスラリーをコークス製造工程に投入することで、良好な経済効果を上げている。しかし、油スラリーが石油コークスの品質に悪影響を与えたり、炉管を摩耗させたりすることを懸念する企業も多く、触媒分解油スラリーのコークス製造への導入を推進する上で、意識が統一されておらず、認識が不十分で、対策も実施されていない。これが石油精製の総合的な経済効率の向上を妨げ、制約している。したがって、企業の核心的な競争力を高めるためには、技術を学び、技術を信頼し、技術に依存するという良い環境を積極的に築き上げる必要がある。また、オリジナルな革新能力や統合的な革新能力、さらには既存の技術を導入し、それを消化・吸収して再び革新する能力も大幅に向上させるべきである。成熟した経験や先進的な理念を積極的に導入し、継続的に最適化を図りながら、ますます変化する国際的な経済情勢や市場の要求に対応するために、中国石化は常に思考を解放し、従来の固定観念や慣習を打ち破り、経営面での革新を推進していかなければならない。市場の需要や原材料の性質、価格体系などの要因が変化するにつれて、最適化の目標も動的に変化している。1. 操作上の*慣れを克服し、端まで丁寧に操作することで極限までのコントロールを実現する。まずは、手間を省き便利を求める*慣れを克服し、細かく計算して一滴の油も大切に活用し、「乾いたタオルであっても3滴の水を絞り出す」ようにしなければならない。精製・化学統合企業の事例*シェルは、ドライガスから水素やプロピレン、その他の高付加価値製品を回収し、低炭化水素資源を効率的に活用している。二つ目は、変わらない運営パターンを打破し、市場の変化を踏まえて効率向上の機会を探すことです。三つ目は、科学的発展観を堅持し、分子最適化の考え方や全工程最適化の考え方を活用して、石油精製における省エネと効率向上を図ることである。熱併給を実現する基盤の上で、熱交換ネットワークを最適化し、低温の余熱を回収するとともに、断熱塗料技術を用いてタンクエリアや加熱炉の放熱損失を削減し、エネルギーフローの最適化という観点から、省エネと効率向上を積極的に推進しなければならない。2. 局所から全体へ、微視的なレベルからマクロ的なレベルへと、全プロセスの最適化という考え方を推進し、総合的な効果の最大化を実現することが、中国石化にとって最適化を目指す目標であり、努力の方向性でもある。近年の技術サービスの過程において、単一装置の最適化や局所的な改善よりも、全プロセスの最適化による効率向上の方がはるかに顕著であった。したがって、局所的な最適化を徹底すると同時に、全体を統合的に調整し、精製・化学の一体化や資源の地域的配置、重要な工程の最適化に重点を置くことで、石油精製の全プロセスにわたる新たな最適化の局面を切り開く必要がある。3. 管理モデルの改善を図り、継続的な最適化作業が行われるようにする。現在、茂名石化、青島煉化、荊門石化、九江石化といった企業では、それぞれ専門の最適化チームが設立され、企業内で最適化活動が行われている；本社レベルでは、システム内の専門家リソースを活用して技術サービスを提供し、経験の共有を通じて共にレベルアップを実現しました。各企業は、経営モデルや経営理念の面で革新と突破を実現し、統合管理部門に専門的な最適化チームを設置する必要がある。研究開発、設計、管理、生産運営などの分野の専門家リソースを活用し、ソフトウェアモデルをツールとして品質の向上を図り、適切な投資によって対策の実施を確保し、行政的な規制によって限界状態での運用の実現と全工程の継続的な最適化を保障する。石油精製の最適化は、動的な変化のプロセスです。中国石化は、原油市場と製品市場の両方を考慮するとともに、プラントの構造的特徴も踏まえ、思考を解放し、発想を広げ、革新に挑戦し、責任を果たす姿勢を持つ必要がある。理念、技術、管理の面で総合的な革新を図り、システム最適化や全工程最適化といった先進的な考え方を活用して、効率化と生産性向上を継続的に推進し、石油精製企業が「より一層進化し、後れている企業が先頭を追いかける」状況を実現し、国内でのリーダー的地位を維持しつつ、国際競争力の高い多国籍エネルギー化学企業を築き上げていくのである