エチレンプラント

エチレンプラントとは

エチレンプラントは、石油化学工場において中心的な役割を担う設備で、主に炭化水素を熱分解し、エチレンなどの石油化学製品を生成します。このプラントの生産能力は、石油化学工場全体やコンビナートの規模を測る重要な指標となっており、産業全体の動向を見極めるうえでも欠かせません。

原料の選定

エチレンプラントで使用される原料は、設備の設計によって多様であり、エタン、LPG、ナフサ、灯油、軽油などが一般的です。特に日本ではナフサが多く使用されており、また、天然ガス由来のエタンやLPGも原料として取り入れられています。この場合は「天然ガス化学」として分類されることが多いですが、設備や生成物の特徴は石油化学と類似しているため、しばしば一緒に扱われます。なお、メタンはエチレンプラントの原料には使用できず、特別な技術が必要です。

コストの競争

日本の石油化学産業は、天然ガス由来のエタン・クラッキングに脅威を感じています。アメリカや中東では、シェールガスや随伴ガスを生かすプラントが増えており、これらの原料はナフサよりも低コストでの生産が可能です。具体的には、コストはナフサ・クラッキングの約3分の1から5分の1で製造が可能とされています。

製品の多様性

エタンを原料とする場合、エチレン収率が高くなり、主にエチレンを生産する目的で使用されます。しかし、他の原料からは、プロピレン、ブタン、ブテン、ブタジエン、さらには芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン）など、さまざまな製品も生成できます。これらの製品を効率的に利用するため、エチレンプラントの周辺には多くの生産設備が配置され、石油化学コンビナートを形成します。

設備の構成

エチレンプラントは、主に熱分解工程と分離精製工程に分かれています。熱分解工程では、炭化水素と水蒸気の混合物を高温で加熱し、ここで無触媒ラジカル反応によって原料が分解されます。熱交換器による急冷を経て、分離精製工程に進むことで、エチレンやその他の製品が取り出されます。この工程では、蒸留を用いて不純物が除去され、必要に応じて水素が加えられることもあります。

エタンクラッキング

特に中東やアメリカでは、天然ガス由来のエタンを熱分解する方法が進んでいます。エタンクラッキングでは、エタンを90％以上含むガスを高温で熱分解し、エチレンに加えて水素やその他の副産物を生成します。このとき、水蒸気を添加して管壁への炭素の析出を防ぎます。この過程は「スチームクラッキング」とも呼ばれ、分解炉を出た後には急冷が行われます。

設備の運用方法

エチレンプラントは、長期間にわたる連続運転が一般的ですが、内部にはコークの析出が避けられないため、定期的なメンテナンスが必要です。「デコーキング」と呼ばれる手法で、並行して設置された加熱炉や熱交換器を用いて、実施されます。これにより、運転に影響を与えることなく、コークの燃焼除去が行われます。

日本におけるエチレンプラント

日本では、1958年からエチレンプラントを中心とする石油化学コンビナートが稼働しています。現在、日本国内には14ヶ所のエチレンプラントが存在し、2008年の時点で、合計エチレン生産能力は728万トン/年に達しています。しかしながら、昨今では中東や中国などからの競争が激化しており、価格競争力を保つためには企業間の再編成が不可欠とされています。このような情勢を踏まえ、国内のプラントの一部は、数年以内に廃止される可能性もあります。

日本のエチレンプラントの現状は、外部環境に大きく影響されるため、今後の動向には注視が必要です。

もう一度検索