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http://www.mhg114.com/forum.php?mod=viewthread&tid=106584 石炭にはタールやガスなどの揮発分が含まれている。石炭の質別利用とは、熱分解によって石炭中の異なる成分、すなわちメタン、水素、タール、半コークスなどをまず分離することです。タールの水素化によって、ガソリンやディーゼルも製造できる。石炭の質別利用には2つの実際的な意義がある。1つ目は、資源をより十分かつ効率的に活用できること、2つ目は、半コークスを熱分解することによって効果的に浄化し、低揮発分・低硫黄のクリーンな燃料に変えることができ、半コークスで散焼石炭に代えることで大気汚染を削減できることである。したがって、石炭の質別利用は、多くの専門家によって石炭をクリーンかつ効率的に利用する有効な手段と見なされており、石炭を加工して利用する上で最も理想的な方案であり、「十三五」計画における石炭化学工業の重点的な発展方向でもある。 写真は、ホンフェイエネルギー化学会社の1000万トン規模の石炭の質別利用プロジェクトです。（王紅撮影）しかし、低油価の時代において、近年石炭の質別利用を実践する企業들が好成績を収め、業界から評価されているものの、石炭の質別利用によって生産されるディーゼルやナフサといった製品の価格は大幅に下落している；一方、石炭の質別利用における重要な製品であるセミコークスは、過剰供給に直面しているだけでなく、比較的経済的な利用方法も欠如しているため、石炭の質別利用における製品チェーンの経済性が試練にさらされている。 インタビューにおいて、業界関係者は、現在石炭の質別利用が静かに盛り上がっている中で、産業をより発展させ、より良くしていくためには、石炭の質別利用による下流製品の方向性について慎重に検討する必要があると考えている。 ディーゼル：国標ディーゼルの調合は実現可能である。石炭の質別利用における大きな利点の一つが、ディーゼルの製造である。石炭の熱分解によってコールタールが生成され、このコールタールを水素化することでディーゼル燃料を製造できる。これは、石炭を直接利用して油を製造する方法や間接的に油を製造する方法に比べて、投資額が低い。しかし、生産されるディーゼル燃料は国際基準のディーゼル燃料の規格とは一定の差があり、凝固点や硫黄分、窒素分は低いものの、オクタン価や多環芳香族炭化水素などの数値は低い。 “コールタールを水素化して得られるディーゼル燃料の総合的な性能は、国Ⅲ規格の車用ディーゼル燃料基準に達していない。”甘粛宏匯エネルギー化学有限公司の副総経理である張建強によると、コールタールを水素化して得られるディーゼル燃料のオクタン価は40未満であり、国III基準の自動車用ディーゼル燃料ではオクタン価が49以上でなければならない。そのため、この燃料はディーゼル燃料の混合成分としてしか使用できず、直接自動車の燃料として使用することはできない。 将来も、我が国のエネルギー消費において石炭は長期にわたって中心的な役割を果たし続けるため、石炭の利用はクリーンで効率的な変換の道を歩まなければならない。写真は、延長石油の石炭・石油・ガス資源の総合的な変換プロジェクトです。（国華撮影）張建強は、高騰する石油価格の時代において、コールタールを水素化して製造されるディーゼル油は販売に困ることがなく、これを導入した企業はすべて良好な経済効果を得ていると述べた。国際的な原油価格の大幅な下落と、国内の精製燃料価格の継続的な引き下げの影響で、コールタール水素化によって得られるディーゼル油の価格は4000元/トン前後まで下落しました。これは価格が最も高かった時と比べて半分以下です。さらに燃料消費税を加えると、コールタール水素化法でディーゼル油を生産する企業は実質的に利益を得ることがほとんどできず、赤字に陥る状況にあります。 同時に、我が国の完成油の高度化のペースも加速しており、2016年1月1日からは東部地域の主要都市で、国IV基準の車用ディーゼルと同等の硫黄含有量を持つ通常のディーゼルが供給されるようになった。2017年7月1日には全国で国IV基準の通常のディーゼルの供給が全面的に開始され、同時に国IV基準未満の通常のディーゼルの国内販売は中止された。 国際原油価格の継続的な下落と軽油の高度化という背景のもと、過去2年間で国内では3度にわたり軽油消費税が引き上げられた。そこで、石炭の多段階利用プロジェクトを建設中の企業の総経理は、石炭タール水素化製品の製品ラインを調整するという考えを抱くようになった。彼は2つの製品ライン調整案を提案した。一つ目は、石炭タールの水素化によって得られた軽油を国IV基準の一般軽油や国IV基準の自動車用軽油に調合し、そのまま最終市場に出荷するというものである；二つ目は、軽油またはコールタールを化学製品の製造に利用し、消費税を適切に回避することだ。 齊魯石化の上級エンジニアである劉煥田は、石炭タールから製造されたディーゼル燃料をブレンドすることによって、一般用ディーゼル燃料の国IV基準や自動車用ディーゼル燃料の国IV基準を満たすことは可能だと考えている。フィッシャー・トロプシュ合成によるディーゼル燃料のオクタン価は65であり、硫黄、窒素、リン、重金属イオンを含まず、芳香族炭化水素の含有量も非常に少ない。しかし欠点としては凝固点が比較的高く、一般的なディーゼル燃料より密度が低く、わずか0.7キログラム/立方デシメートル程度である。ポリメトキシジメチルエーテルのセタン価は平均で76以上であり、ディーゼル燃料に添加することで凝点を下げることができる。酸素含有量は40％以上に達し、ディーゼル燃料の燃焼をより完全にし、炭素煙や粒子状物質などの汚染物質の排出を大幅に削減することができる。コールタール水素化によって得られたディーゼル燃料を、フィートロディーゼルやポリメトキシジメチルエーテルと混合することで、国IV・国Vの自動車用ディーゼル燃料基準を満たし、直接市場に供給することができる。現在、我が国のディーゼル消費量の約2/3は非道路機械や水運機器などの分野に集中しており、市場の需要は非常に大きい。 山西丹峰化工株式会社の副技術責任者である李保明は、コールタールを水素化して得られるディーゼル燃料をフィートロディーゼルやポリメトキシジメチルエーテルと混合し、基準を満たした上で直接市場に供給することは確かに実現可能な方法だと述べている。しかし、具体的な混合方法や比率については、まだ検証が必要だ。 コールタールの水素化によって得られるディーゼル燃料において、オクタン価が低いということは、成分中のアルカンの含有量が少なく、ナフサ成分や芳香族炭化水素の含有量が多いことを意味する。そのため、企業の中には、そこから化学製品を抽出できないかと提案するところもあり、これにより製品の価値を高めると同時に消費税を回避できるからだ。 しかし、記者が把握した情報によると、コールタールの水素化によって得られるディーゼルから化学製品を抽出するための十分な技術的支援はまだ得られていない。 記者が関連する設計院の専門家から聞いたところによると、石炭タールを水素化して得られるディーゼル燃料に含まれるナフサ成分の割合は約54.67％であり、ディーゼル燃料を分解して芳香族化合物を製造することは理論上は可能だ。しかし、ディーゼル燃料中のナフサ成分の構造は複雑で測定が困難であり、純度99.5％以上の化学製品としてディーゼル燃料を分離抽出する場合、得られる化学製品の選択性を定量的に評価するのは難しい。単環芳香族化合物に完全に変換するためには、工程や触媒の観点から見ても困難が伴い、また必ずしもすべてが有効な単一の芳香族化合物になるとは限らない。 また、記者の調査によると、現在、中国石化においてはディーゼルを利用して芳香族化合物を製造する技術はまだ確立されておらず、ディーゼルを水素化処理して高オクタン価のガソリン成分を生産しているだけで、芳香族化合物を抽出しているわけではない。 ナフサ：芳香族化合物の製造にはまだ工業的な検証が必要。コールタールを水素化して得られる製品にはディーゼル燃料のほかにナフサもあり、触媒や操作条件を調整することで、得られるナフサの割合は最大で35％～40％に達する。記者の調べによると、現在、コールタールを水素化して得られるナフサの価格は1トンあたり約3800元で、ほぼ微益の状態にある。1トンあたりさらに2300～2400元の消費税が課されれば、企業は損失を被ることになる。 ナフサはエチレンや芳香族炭化水素の重要な製造原料ですが、コールタールの水素化によって得られるナフサもエチレンや芳香族炭化水素の製造に利用できるのでしょうか？それともコールタールから直接芳香族化合物を製造するのか？これも業界関係者が現在注目している問題となっている。 業界の関係者の中には、石炭タールを直接利用して芳香族化合物を製造するという手法は実現不可能だと考える人もいる。湖南長嶺石化科技開発有限公司の副総経理である朱方明は記者に対し、コールタールの芳香族化合物の含有量が高いため、理論的には水素化分解によって芳香族化合物を得ることができるが、得られる芳香族化合物は混合物であり、その構成成分があまりにも複雑で多様であるため、ベンゼン、トルエン、キシレン、パラキシレンの割合を正確に把握するのは難しく、分離や精製のプロセスも複雑で面倒だと述べた。コールタールから芳香族化合物を製造する際、ベンゼン、トルエン、キシレンが得られるが、特に市場価値が高いパラキシレンの選択性が高く、純度が99.95％に達して初めて意味がある。朱方明は、このような基準に達しなければ、石炭タールからの芳香族化合物製造は単なる概念に過ぎないと指摘した。 山東淄博泰通触媒技術有限公司の万学兵総経理も、石炭タールの芳香族成分の含有量が高く、構成が非常に複雑であるため、ベンゼン、トルエン、キシレン、対位キシレンなどの芳香族化合物を得ることを目的とした分離・精製には、経済的な価値はないと考えている。 ナフサ中のアルカン含有量が高いほど、その分解によって得られるエチレン、プロピレン、ブタジエンの収率も相対的に高くなる。中国石化や中国石油のエチレン分解用原料ナフサの基準によると、アルカンの含有量は最低55％が求められる。記者の調査によると、コールタールを水素化して得られる精製ナフサのアルカン含有量は約38％であり、分解用ナフサでも50％程度に過ぎず、エチレン分解用原料の要件を満たすのは非常に困難である。 ナフサの芳香族含有量の高低は、芳香族炭化水素の生産量を直接決定し、またプラントの経済的効率も左右します。芳香族潜在含有量、すなわち芳香族の潜在含有量とは、ナフサ中のC6～C10のシクロパラフィン含有量とC6～C10の芳香族含有量の合計を指す。触媒改質により、C6ナフサがC6芳香族炭化水素（ベンゼン）に、C7ナフサがC7芳香族炭化水素（すなわちトルエン）に変換され、これを順次繰り返す。そして、C7芳香族炭化水素、C9芳香族炭化水素、C10芳香族炭化水素は分岐反応を経て、高付加価値のあるC8芳香族炭化水素（すなわち混合トルエン）およびベンゼンに変換される。現在、コールタールを水素化して得られるナフサの芳香族含有量は45％～60％であり、通常のリフォーム原料の芳香族含有量よりも高い。このナフサをリフォームすることで、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびC9以上の重質芳香族が製造できる。残りの成分は高オクタン価ガソリンの調合成分として利用され、これらは直接販売されるか、企業が自ら国Vガソリンを調合するために使用される。外部から購入した触媒式ガソリン、直留ガソリン、またはアルキル化ガソリンの成分を高オクタン価ガソリンの調合成分と混合することで、芳香族含有量を国Vガソリンの品質基準に適合させることができる。 そのため、一部の技術特許権者や設計院は、いくつかの完成品製造ルートを提案している。一つ目は、ナフサを用いてベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物を製造するルートである；二つ目は、アロマチック化合物や高オクタン価ガソリン製品を生産するルートで、アロマチック化合物やガソリンの市場価格の変動に応じて製品を適宜調整し、プラントの規模が大きい場合は石油化学系の低アロマチック含有ナフサを適宜調達する；三つ目は、ナフサからシクロペンタンなど2種類の化学製品を抽出した後、それらを異性化させてオクタン価を向上させ、国Vガソリンの調合成分として使用することです；四つ目は、ナフサを精密化学製品の製造に利用する方法で、蒸留によってイソペンタン、ノルペンタン、シクロペンタン、ノルヘキサン、シクロヘキサンが得られる。ノルペンタンは発泡剤として、シクロペンタンは冷媒として使用され、ノルヘキサンとシクロヘキサンは高精度な抽出剤として利用される。 “ただ、現在は一般的にある専門家が来てこの製品路線を提案し、別の専門家が来てあの製品路線を提案しているだけで、具体的なものはまだ工業化による検証を経ていません。”甘粛宏匯エネルギー化学有限公司のシニアエンジニア、曹先勇は語った。 曹先勇によれば、ナフサ改質による芳香族化合物の製造は、まだ工業化に向けた検証が必要である。専門家によると、芳香族を製造できるのも、ほとんどがPONA（アルカン、オレフィン、ナフサン、芳香族から構成される値）に基づく成分モノマー炭化水素理論によって算出されたものであり、ナフサを改質した後の触媒反応の難易度はどうなるのでしょうか？乾燥ガスや液化ガスが増えるが、どれだけが液体になるのか？これらの問題はすべて判断が難しく、検証が必要である。また、検証後の経済性はどうでしょうか？プロジェクトのサイクルはどうですか？現在もまだ分かっていません。 半コークス：利用方法はまだ検討中である。石炭の質別利用の過程において、1トンの石炭を熱分解すると約0.5トンの半コークスが生産される。半コークスの利用は石炭の質別利用において重要であり、石油価格が低い状況では、石炭の質別利用の効率にも影響を与える。現在、半コークス市場は過剰状態にあります。そのため、業界関係者は石炭の質別利用を進める上で、半コークスの活用問題を解決しなければならないと提言しています。 昨年から、榆林地域は半コークスの販売ルートを拡大するため、「クリーン燃料」というブランドを打ち出している。小型ボイラーや家庭用暖房、飲食店での石炭など、民生用の石炭に代わって半コークスを使用することを奨励し、民生用石炭によるさまざまなスモッグ前駆物質を削減することで、都市や地域の灰塵汚染を改善している。また、住民の室内で発生する大量の有害な多環式芳香族炭化水素の排出量も著しく減少している。しかし、半コークスの強度が低いため、成形炭にした後の強度が不十分で、長距離輸送時に破損しやすく、さらに通常の原炭よりも価格が高いため、ユーザーは原炭の使用をやめて半コークスを使うことをためらい、民生用の石炭が半コークスに置き換わるケースは依然として少ない。 半炭で発電しても、原炭の方が経済的だ。半コークスの市場価格は、塊炭よりも常に1トンあたり200元高い。また、乾留後の半コークスは揮発分が少なく、単独で燃焼させるのは点火しにくい。現在の粉炭ボイラーや循環流動層ボイラーの多くは煙炭を想定して設計されており、半コークスを使用する場合には既存の設備や制御プログラムを改造・調整する必要があり、これは間違いなくコストを増加させることになる。 半焦は気化原料として利用でき、フィート合成などの石炭化学プロジェクトと組み合わせることで複合生産を実現し、石炭の質別利用を真に達成することができる。調査によると、半コークスを原料炭の代わりに用いた水コークススラリーガス化は既に工業的に利用されており、最大で50％の割合で混合燃焼することが可能である。 理解によると、大量生産が可能なタールやガスを得るためには、石炭の多目的利用を実現するためにも、設備を大規模化・大型化する必要がある。現在、単一の石炭熱分解炉の規模はますます大きくなっており、技術の成熟度はさておき、現在建設中の新型の垂直型乾留炉や回転炉、新型のベルト式熱分解炉では、1基あたりの年間石炭熱分解量が、従来の垂直型乾留炉の10万トンから30万トン、100万トンへと向上しており、これが石炭の多目的利用の大規模化の基盤となっている。現在、国内の熱分解により、石炭1トンあたり約0.5トンの半コークスが生産されており、年間1000万トンの石炭を高度利用するプロジェクトでは、1年間で500万トンの半コークスが生産されることになる。“半焦の量が多すぎて、使い切れない。” 北京中科合成油工程有限公司の顧問、唐宏青はこう述べた。 石油化学計画院のエネルギー化学部の上級エンジニアである劉思明氏は、もし半コークスだけを使って水炭素スラリーを作り、それを気化させる場合、半コークスには孔が多く比表面積が大きいため、半コークスと水が結合してできるスラリーの濃度が低くなり、スラリー化の性能も悪くなる。また、固定炭素の割合は80％から85％に達し、酸素消費量も多くなると語った。半焦によって揮発分が既に除去されているため、揮発分が少ないと反応活性が低下し、炭素転換率も低くなる。半コークスの灰分含有量が高く、硬度も大きい。中には灰分が35％にも達するものもあり、そのため水素化炭素スラリーにしても乾式粉末ガス化にしてもガス化炉の閉塞を引き起こしやすく、かつ有効な合成ガスを得るためのガス化コストも高くなる。 “半コークスの活用方法がないわけではなく、適切な方法がないだけであり、半コークスを完全にガス化するには、試験から工業規模への拡大というプロセスを経なければならない。” 唐宏青は言った。さらに業界関係者の中には、半コークスガス化が採算に合わず、有効な利用策もない場合、熱分解で得られる石炭タールを水素化して製造した軽油が**基準に達しないのであれば、むしろ直接石炭ガス化し、フィッシャー・トロプシュ合成で石油を製造する方が経済的だ、と主張する者さえいる