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石油化学製品（略してペトケム[1]とも呼ばれる）は、石油を精製して得られる化学製品です。石油から作られる化合物の中には、石炭や天然ガスなどの他の化石燃料や、トウモロコシ、ヤシの実、サトウキビなどの再生可能な資源から得られるものもあります。
最も一般的な2つの石油化学製品クラスは、オレフィン（エチレンとプロピレンを含む）と芳香族（ベンゼン、トルエン、キシレン 異性体を含む）です。
石油精製所では、石油留分の流動接触分解によってオレフィンと芳香族化合物を生産します。化学工場では、エタンやプロパンなどの天然ガス液体の水蒸気分解によってオレフィンを生産します。芳香族化合物はナフサの接触改質によって生産されます。オレフィンと芳香族化合物は、溶剤、洗剤、接着剤など、さまざまな材料の構成要素です。オレフィンは、プラスチック、樹脂、繊維、エラストマー、潤滑剤、ゲルに使用されるポリマーとオリゴマーの基礎です。[2] [3]
2019年の世界のエチレン生産量は1億9000万トン、プロピレンは1億2000万トンでした。 [4]芳香族生産量は約7000万トンです。最大の石油化学産業は米国と西ヨーロッパにありますが、新しい生産能力の大きな成長は中東とアジアにあります。地域間の石油化学貿易はかなり行われています。
一次石油化学製品は、化学構造に応じて 3 つのグループに分けられます。
- オレフィンには、エチレン、プロペン、ブテン、ブタジエンが含まれます。エチレンとプロピレンは工業用化学薬品やプラスチック 製品の重要な原料です。ブタジエンは合成ゴムの製造に使用されます。
- 芳香族にはベンゼン、トルエン、キシレンが含まれ、総称してBTXと呼ばれ、主に石油精製所から得られるナフサを使用して接触改質装置で生成された改質油から抽出することによって得られます。あるいは、BTX はアルカンの芳香族化によって生成できます。ベンゼンは染料や合成洗剤の原料であり、ベンゼンとトルエンはポリウレタンの製造に使用されるイソシアネートMDIおよびTDI の原料です。製造業者はキシレンを使用してプラスチックや合成繊維を製造します。
- 合成ガスは、メタノールやその他の化学物質の製造に使用される一酸化炭素と水素の混合物です。スチームクラッカーは、アンモニア製造用の水素を製造するために使用されるスチーム改質プラントと混同しないでください。アンモニアは肥料尿素の製造に使用され、メタノールは溶剤および化学中間体として使用されます。
- メタン、エタン、プロパン、ブタンは主に天然ガス処理プラントから得られます。
- メタノールとホルムアルデヒド。
2007年に蒸気クラッカーで生産されたエチレンとプロピレンの量は、それぞれ約1億1500万トンと7000万トンでした。[5]大型蒸気クラッカーのエチレン生産能力は、年間1.0～1.5 Mtにも及びました。[6]
隣の図は、石油化学製品の生産に使用される主要な炭化水素源とプロセスを模式的に表している。[2] [3] [7] [8]
一般化学品と同様に、石油化学製品も大規模に製造されています。石油化学製品製造ユニットは、多くの関連製品を生産することが多いという点で一般化学工場とは異なります。これを、製品が個別のバッチ プロセスで製造される 特殊化学品およびファイン ケミカル製造と比較してください。
石油化学製品は主に、サウジアラビアのジュバイルとヤンブーの工業都市、米国のテキサス州とルイジアナ州、英国北東部のティーズサイド、カタルーニャ州のタラゴナ、オランダのロッテルダム、ベルギーのアントワープ、インドのグジャラート州ジャムナガルとダヘジ、シンガポールなど、世界中の数か所の製造拠点で作られています。化学産業で生産される石油化学製品や一般化学物質のすべてが1か所で製造されているわけではなく、関連する材料のグループは、産業の共生、材料とユーティリティの効率、およびその他の規模の経済を誘発するために、隣接する製造工場で製造されることがよくあります。これは、化学工学の用語では統合製造と呼ばれています。特殊化学品やファインケミカル企業は、石油化学製品と同様の製造拠点に所在する場合もありますが、ほとんどの場合、同レベルの大規模なインフラストラクチャ（パイプライン、貯蔵、港、電力など）は必要ないため、多分野ビジネスパークに所在します。
大規模な石油化学製品製造拠点には、発電所、貯蔵タンク、港湾施設、道路や鉄道ターミナルなどのユーティリティや大規模インフラを共有する製造ユニットのクラスターがあります。たとえば、英国には、そのような製造の主な拠点が 4 つあります。北西イングランドのマージー川付近、ヨークシャー東海岸のハンバー、スコットランドのフォース湾近くのグランジマウス、および北東イングランド プロセス産業クラスター(NEPIC) の一部であるティーズサイドです。クラスター化と統合の実例として、英国の石油化学製品と汎用化学製品の約 50% がティーズサイドの NEPIC 産業クラスター企業によって生産されています。
歴史
1835年、フランスの化学者アンリ・ヴィクトール・ルニョーは、塩化ビニルを太陽の下に置いたところ、フラスコの底に白い固体が見つかりました。これがポリ塩化ビニルでした。 1839年、エドゥアルド・シモンは、エゴノキを蒸留して偶然ポリスチレンを発見しました。1856年、ウィリアム・ヘンリー・パーキンは、最初の合成染料であるモーブインを発見しました。1888年、オーストリアの植物学者フリードリヒ・ライニツァーは、コレステリルベンゾエートに2つの異なる融点があることを発見しました。1909年、レオ・ヘンドリック・ベークランドは、フェノールとホルムアルデヒドからベークライトを発明しました。1928年、フィッシャー・トロプシュ法を使用して合成燃料が発明されました。 1929年、ウォルター・ボックは、スチレンとブタジエンから作られ、車のタイヤを作るのに使用される合成ゴムブナSを発明しました。 1933年、オットー・レームが最初のアクリルガラスメチルメタクリレートを重合しました。1935年、マイケル・ペリンがポリエチレンを発明しました。1937年、ウォレス・ヒューム・カロザースがナイロンを発明しました。1938年、オットー・バイエルがポリウレタンを発明しました。1941年、ロイ・プランケットがテフロンを発明しました。1946年、彼はポリエステルを発明しました。ポリエチレンテレフタレート（PET）ボトルはエチレンとパラキシレンから作られています。1949年、フリッツ・スタストニーはポリスチレンをフォームに変えました。第二次世界大戦後、 1950年代初頭にポリプロピレンが発見されました。1965年、ステファニー・クオレクがケブラーを発明しました。[9]
オレフィン
以下は、主要な市販石油化学製品とその誘導体の一部です。
- エチレン– 最も単純なオレフィン。化学原料や熟成促進剤として使用される。
- プロピレン– モノマーや化学原料として使用される
- イソプロピルアルコール– 2-プロパノール。溶剤や消毒用アルコールとしてよく使用される。
- アクリロニトリル– Orlon、ABSの形成におけるモノマーとして有用
- ポリプロピレン–重合プロピレン
- プロピレンオキシド[11]
- ポリエーテルポリオール – ポリウレタンの製造に使用される
- プロピレングリコール– エンジン冷却液[12]や航空機の除氷液に使用される
- グリコールエーテル– グリコールの縮合から
- アクリル酸
- アリルクロライド
- エピクロロヒドリン- クロロオキシラン; エポキシ樹脂の形成に使用される
- エポキシ樹脂– ビスフェノールA、エピクロロヒドリン、およびいくつかのアミンから作られた重合接着剤の一種
- エピクロロヒドリン- クロロオキシラン; エポキシ樹脂の形成に使用される
- ブテン
- ブチレンの異性体– モノマーまたはコモノマーとして有用
- イソブチレン–メチルtert-ブチルエーテル（MTBE）の製造原料、または低濃度イソプレンとの共重合によるブチルゴムの製造用モノマー
- 1,3-ブタジエン（またはブタ-1,3-ジエン） -ポリブタジエン、スチレンブタジエンゴム、またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS） などのプラスチックなどのエラストマーへの重合のためのモノマーまたはコモノマーとしてよく使用されるジエン。
- ブチレンの異性体– モノマーまたはコモノマーとして有用
- 高級オレフィン
芳香族化合物
- ベンゼン– 最も単純な芳香族炭化水素
- エチルベンゼン– ベンゼンとエチレンから作られる
- クメン– イソプロピルベンゼン。クメン工程の原料
- フェノール– ヒドロキシベンゼン。クメン法で作られることが多い。
- アセトン– ジメチルケトン。クメン法で作られることも多い。
- ビスフェノールA – エポキシ樹脂の重合や一般的なタイプのポリカーボネートの製造に使用される「二重」フェノールの一種
- エポキシ樹脂– ビスフェノールA、エピクロロヒドリン、およびいくつかのアミンから作られた重合接着剤の一種
- ポリカーボネート– ビスフェノールAとホスゲン（二塩化カルボニル）から作られたプラスチックポリマー
- 溶剤– 物質を溶かすために使用される液体。石油化学製品から作られることが多い例としては、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどがある。
- シクロヘキサン– 6炭素の脂肪族環状炭化水素。非極性溶媒として使用されることもある。
- ニトロベンゼン– ベンゼンの1回のニトロ化によって生成できる
- アルキルベンゼン–スルホン酸 界面活性剤（洗剤）
の原料として使用できる芳香族炭化水素の一般的な種類
- 洗剤–アルキルベンゼンスルホン酸塩やノニルフェノールエトキシレートなどの界面活性剤が含まれることが多い
- クロロベンゼン
- トルエン– メチルベンゼン; 他の化学物質の溶媒または前駆物質として使用できます
- 混合キシレン- ジメチルベンゼンの3つの異性体のいずれか。溶媒となることもあるが、多くの場合は前駆化学物質である。
- オルトキシレン– 両方のメチル基が酸化されて（オルト）フタル酸
- パラキシレン– 両方のメチル基が酸化されてテレフタル酸が形成される。
- ジメチルテレフタレート– 共重合して特定のポリエステルを形成できる
- ポリエステル- さまざまな種類がありますが、ポリエチレンテレフタレートは石油化学製品から作られ、ガソリンスタンドで広く使用されています。
- 精製テレフタル酸– 多くの場合共重合されてポリエチレンテレフタレートを形成する
- ジメチルテレフタレート– 共重合して特定のポリエステルを形成できる
- メタキシレン
石油化学製品一覧
参照
- 石油 – 天然に存在する可燃性液体
- 石油製品 – 最終的に原油から得られる製品
- ペトロドル – 石油輸出収入の国際支出
- 石油国 – 主に石油や天然ガスを生産する国
- 石油化学産業における計測機器
- 石油輸出国機構 – 政府間石油組織
- アジア石油化学産業会議 – 石油化学産業における国際会議(APIC)
- イングランド北東部プロセス産業クラスター - 経済クラスター(NEPIC)
参考文献
- ^ Kiesche, Liz、「ロイヤル・ダッチ・シェル、90億ドル規模のインドの石油化学プロジェクトに50%出資か」、ロイター、Seeking Alpha経由、2020年8月12日。2020年8月12日閲覧。
- ^ ab Sami Matar および Lewis F. Hatch (2001)。石油化学プロセスの化学。Gulf Professional Publishing。ISBN 0-88415-315-0。
- ^ ab スタッフ（2001年3月）。「石油化学プロセス2001」。炭化水素処理：71–246。ISSN 0887-0284 。
- ^ 「2024年の世界エチレン生産能力」
- ^ Hassan E. Alfadala、GV Rex Reklaitis、Mahmoud M. El-Halwagi 編 (2009)。第 1 回ガス処理シンポジウム議事録、第 1 巻: 2009 年 1 月 – カタール(第 1 版)。Elsevier Science。pp. 402–414。ISBN 978-0-444-53292-3。
- ^ 蒸気分解：エチレン製造[永久リンク切れ ] (PDF ページ 3/12 ページ)
- ^ SBSポリマー供給見通し
- ^ Jean-Pierre Favennec編 (2001)。石油精製：製油所の運営と管理。Editions Technip。ISBN 2-7108-0801-3。
- ^ 「タイムライン – Petrochemicals Europe」www.petrochemistry.eu . 2018年4月7日閲覧。
- ^ Han, Y. -F.; Wang, J. -H.; Kumar, D.; Yan, Z.; Goodman, DW (2005-06-10). 「Pd ベース触媒による酢酸ビニル合成の速度論的研究: Pd–Au/SiO2 および Pd/SiO2 触媒による酢酸ビニル合成の速度論」Journal of Catalysis . 232 (2): 467–475. doi :10.1016/j.jcat.2005.04.001. ISSN 0021-9517.
- ^ イ・オジン;イ・ジョンウォン;イ・ジュンウォン。ミン・ヒョンギ;イ・ジョンフプ。ソン・インギュ。キム・ドヒ(2018-06-01)。 「プロピレンオキシド製造用の Ag-(Mo-W)/ZrO2 触媒: ZrO2 担体の調製における pH の影響」。触媒通信。111：80～83。土井：10.1016/j.catcom.2018.04.005。ISSN 1566-7367。S2CID 103189174。
- ^ HU 特許 209546B、Forstner、Janos、Gal、Lajos、Feher、Pal 他、「内燃機関用不凍液」、1994 年 7 月 28 日公開
外部リンク
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