石炭から作られたエチレングリコール製品は受け入れられているが、一つの厄介な問題に直面している

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石炭から製造されるエチレングリコール製品は既に受け入れられているが、困った状況に直面している 著者/出典： 日付：2016年8月8日 クリック数：4 中国は世界で最も大きなエチレングリコール消費市場であり、その市場規模は非常に大きい。しかし、国内のエチレングリコールの生産量は依然として国内市場の需要を満たすには不十分であり、長期にわたって輸入に頼らざるを得ない。近年、国内における合成ガスを用いたエチレングリコールの生産が急速に発展しており、その製品は徐々に下流市場で受け入れられつつあり、ある程度国内市場の空白を埋めることができる。今後数年間で、国内における合成ガスを用いたエチレングリコールの生産規模はさらに拡大する見込みであり、合成ガスを用いたエチレングリコールは中国のエチレングリコール市場において重要な役割を果たすことになるだろう。合成ガスからエチレングリコールを製造する際の総コストをさらに削減し、そのための製品業界標準を策定することが、現在、業界が直面している主要な課題となっている。 世界の市場において供給と需要のバランスが崩れており、中国ではエチレンギ酸エステルの需要が非常に高い。世界的に見ると、エチレンギ酸エステルは重要な化学製品として、ポリエステル（ポリエステル繊維、ボトル片、フィルムを含む）の製造や、防凍剤として、また不飽和ポリエステル樹脂の製造にも使用されている。その中で、ポリエステルの製造がエチレンジオールの最も主要な用途です。統計によると、世界で毎年ポリエステルの製造に使用されるエチレングリコールの消費量は、世界のエチレングリコール総消費量の85％以上を占めている。世界のエチレングリコール市場は基本的に供給過多の状態にあるが、生産地と消費地の間には不均衡が見られる。中東、北東アジア、北米地域は、世界のエチレングリコールの主要な供給地域であり、その供給量の合計は世界全体の供給量の約84％を占めている。東北アジア地域は、世界で最もエチレングリコールが消費されている地域であり、その消費量は世界全体の約60％を占めています。その中で、世界最大のエチレングリコール消費国である中国は、2015年のエチレングリコール消費量が1275万トンに達し、これは世界全体の消費量の約半分にあたる。しかし2015年末時点での中国国内のエチレンジオールの総生産能力は745万トンであり、2015年の生産量はわずか400万トンに過ぎず、年間の輸入量は875万トンに達した。そのため市場には大きな不足があり、自給率は長期にわたって30％前後で推移していた。 そのため、中国のエチレングリコールは輸入に頼らざるを得ない。アジア・カウンセリングが第7回石炭からのエチレングリコール製造に関する技術経済シンポジウムで発表した推計データによると、2020年までに中国のエチレングリコールの消費量は約1700万トンに達する見込みです。その時点で国内のエチレングリコールの生産能力も倍増するでしょうが、それでも国内の生産量では市場の需要を満たすことはできず、引き続き強い需要が続く見通しです。 2つの主流の生産ルートがあり、合成ガス法が徐々に認知されている。現在、世界のエチレングリコールの生産ルートは主に2つあり、すなわちエチレン・エポキシエチレンルートと合成ガス・オキサレートルートである。エチレン・エポキシエチレン法は、エチレンの酸化とエポキシエチレンの水和によってエチレングリコールを製造する方法で、世界中の主要な製造企業で広く採用されているエチレングリコール製造プロセスです。合成ガスオキシ酸エステル法は、一酸化炭素と水素を主な原料とし、カルボニル合成によるオキシ酸エステルの生成およびオキシ酸エステルの水素化によってエチレングリコールを製造するプロセスであり、現在この技術は国内で工業的に利用されている。 合成ガスからエチレングリコールを製造する工程の概略図　合成ガス法によるエチレングリコールの生産は、最初に1966年にアメリカのユニオン・オイル社のD.M.フェントンによって提案された工程である。19世紀80年代、中国科学院福建物質構造研究所と天津大学が国内で先駆けて関連技術の研究開発を行った。20年以上にわたる開発を経て、世界初の合成ガス法エチレンジオール工業プラントが2009年に稼働を開始した。その後数年間で、石炭化学産業が下流の高度化方向へと進展するにつれて、合成ガス法によるエチレングリコール製造プラントが次々と建設され、生産能力は急速に増加した。2015年末時点で、合成ガス法によるエチレングリコール製造設備の生産能力は187万トンに達し、これは我が国のエチレングリコール総生産能力の約4分の1を占めている。ここ数年の発展を経て、合成ガス法によるエチレングリコールの製造プロセスはかなり成熟してきました。核心となる触媒も工業規模の装置でその性能が検証され、プロセスやエネルギー消費量も最適化・統合されています。また、合成ガス法によって得られるエチレングリコールは、ポリエステルの製造にもすでに成功裏に利用されています。合成ガス法によるエチレングリコールの製造は、業界内で徐々に認知されつつある。 原料の出所は多様であり、商業的な利用の可能性も広い。我が国に豊富にある石炭資源は、合成ガス法によるエチレングリコール製造技術の普及にとって優れた原料基盤を提供している。さらに、大量に存在する安価な工業排ガス（カルシウムカーバイド炉からの排ガス、黄リンからの排ガス、コークス炉からの排ガスなど）も、この製造工程の原料として活用されている。国内における巨大なエチレンジオール市場の存在、安価で手に入りやすい原材料、そして合成ガス法によるエチレンジオール製造がもたらす高い投資収益率により、近年、国内で多くの合成ガスを利用したエチレンジオール製造プロジェクトが計画・建設されている。合成ガスを用いたエチレンジオール製造技術は、石炭からのエチレンジオール生産に応用できるだけでなく、工業排ガスの商業的利用も効果的に実現できる。2015年、恵生工程がEPC方式で受注した貴州鑫新化工（集団）有限公司の黄リン排ガスを利用した年間7万トンのシュウ酸および年間1万トンのエチレングリコール製造プロジェクトでは、恵生工程、鑫新集団、天津大学が共同で完全な独自知的財産権を有する天津大学の合成ガスからエチレングリコールを製造する一連の技術が採用されました。この技術により、黄リン排ガスを浄化・分離して得られた一酸化炭素と水素を原料として、高付加価値のあるエチレングリコールなどの化学製品が生産されています。天津大学の合成ガスからエチレングリコールを製造する一連の技術は、COの気相法を用いてオキシ酸エステルを合成し、そのオキシ酸エステルを水素化してエチレングリコールを製造するものです。2011年以降、恵生工程は天津大学と共に合成ガスからエチレングリコールを製造するプロセスの実用化に向けた協力を進めてきました。天津大学が工業装置の基本プロセスパッケージを作成し、恵生工程が基本設計および詳細設計を担当し、両者で合成ガスからエチレングリコールを製造するプロセスパッケージの最適化や設計作業を行っています。変換・最適化された合成ガスからエチレングリコールを製造する一式の技術パッケージにより、単一プラントで年間30万トン規模のエチレングリコール生産が可能となり、エチレングリコール製造設備への投資額を10％削減できる。同時に、高性能な熱ポンプ蒸留の特許技術を活用することで、エチレングリコール製品の高品質率を維持しつつ、装置の総合的なエネルギー消費量をさらに削減することができる。 低油価の衝撃、機会と課題が共存　国内で合成ガスを用いたエチレンギ酸ジエチル製造プラントの建設が盛んに進められている頃、国際的な原油価格は高水準だった1バレル100ドルを大幅に下回り、一時は1バレル30ドルを割る状況となり、現在は1バレル約50ドル前後となっている。国内のエネルギー・化学工業用原材料および大量化学品の価格が大幅に下落し、エチレングリコールの市場価格は2014年上半期の約7500元/トンから、現在は5000元/トン前後まで下がっている。しかし、国内における巨大な市場規模のおかげで、他の大量生産される化学製品と比べて、エチレングリコールは石油価格の下落に対する耐性が依然として高い。さらに、原材料やエネルギーコストが安いという利点もあるため、現在の状況下では、国内に合成ガスを用いたエチレングリコール製造プラントを建設することには、一定の利益が見込める。 世界を見渡すと、中東地域のエチレンはほとんどが石油随伴ガスの分解によって生産されているため、その総合的なコストは、ナフサの分解によってエチレンを得る国内の技術ルートよりも大幅に優れている。しかし、合成ガスを用いたエチレングリコールの製造が普及することで、ある程度、国内市場が海外のエチレングリコールに依存する度合いが低下し、同時に**エネルギー安全保障の観点からも積極的な意義がある。 現在の状況において、合成ガスからエチレンジオールを製造する際の総コストをさらにどのように削減し、合成ガスから得られるエチレンジオール製品をポリエステル製造に完全に活用していくかが、業界で最も注目されている課題です。単一のエチレングリコール製造装置の規模を拡大し、物質消費量やエネルギー消費量を削減することは、投資コストを低減する有効な手段である。その鍵となるのは、重要な触媒の性能向上およびプロセスの最適化であり、例えば天津大学が長年の研究を通じて開発したカルボニル化触媒や水素化触媒によって、高濃度のメチル亜硝酸（MN）やジメチルオキシム（DMO）の条件下でも反応が可能となり、高い反応活性を実現しつつ循環ガスの流量を削減できる。これにより、同じ条件で単一の反応器の処理能力を10％～15％向上させることができ、単一装置の投資コストを効果的に低減し、運用コストも削減できる。また、恵生工程が天津大学と協力して行ったエチレングリコール製造プロセスの統合および最適化により、装置の長期にわたる安定した運転を確保しつつ、エネルギー利用効率をさらに向上させ、**エチレングリコールの生産コストを大幅に削減することができました。 合成ガスを用いたエチレンジオールの製造は、既にポリエステル製造に一部利用されているが、現在、合成ガス法で生産されるエチレンジオールに関する規格は定められていない。また、現行のエチレン法によるエチレンジオールの規格では、エチレンジオール製品の品質の良し悪しを十分に反映していない。さらに、合成ガス法で生産されるエチレンジオールに含まれる微量の不純物がポリエステル製品の品質にどのような影響を与えるかについての研究も十分に進んでいない。こうした点が、今、様々な関係者の注目の的となっている。