生産と技術

第64巻 第４号（2012）

グリーンサスティナブルケミストリーの研究開発
北 村企業リポート

勝＊Development of Green Sustainable Chemistry Process
Key Words：GSC, Catalyst,ε-Caprolactam, Propylene Oxide,Hydrogen Chloride, Chlorine

１．はじめに発生する排ガスの中から有害な亜硫酸ガスを除去し、化学産業は、低炭素社会・循環型社会の実現に向

それを原料に肥料を製造したのが住友化学の創業のけ、あらゆる場面で重要な貢献ができる産業である。

経緯である。肥料を製造・販売することで自身が利すなわち、製品の全ライフサイクルにおいて、地球するだけではなく、環境問題の克服と農産物の増産

環境と生態系に与える影響を最小にする経済的な製というかたちで国家、地域社会に貢献することを目品や技術を創出し、地球の資源とエネルギー消費を指す会社としてスタートした。

低減するとともに、その循環的利用を促進させることを実現できる産業として期待されている。

この創業の哲学は、現在もコーポレートスローガ
ン・ステートメントの中で受け継がれており、エコ・この期待に対して住友化学では、こういった地球ファースト企業 2）として、既存製品・技術分野で、規模の問題を解決しうる事業のみが生き残れる時代

製造時の省エネ化、グリーンプロセスへの転換、であるとの認識から、将来の世界動向と社会変化をCO2 排出量の低減などの取り組みを進めている。

洞察して、サスティナビリティーと経済の観点から２−２．創造的ハイブリッドケミストリーの対応を急ピッチで進めている。
具体的には、原料・エネルギー多消費プロセスか住友化学では研究開発を企業経営そのものと位置らの転換、非化石原料プロセスの開発、希少資源の付けており、その基本戦略としているのが「創造的代替、CO2 排出・廃棄物削減、アトムエコノミーのハイブリッドケミストリー」（図 1 ）である。有機追求、省エネ高機能材料・次世代エネルギー用材料合成、無機合成、分析・物性評価、安全性評価などの開発などを通して、グリーンサスティナブルケミの基盤技術の充実や、触媒設計、精密加工、有機・ストリー（GSC）の実現に取り組んでいる。

高分子材料機能設計、無機材料機能設計、デバイス設計、生態メカニズム解析といったコア技術の深化、

1）

さらに社内外の異分野技術の融合によって、より付

２−１．住友化学における GSC加価値の高い製品・技術の開発につなげることを目

２．住友化学の研究開発戦略

住友化学でも積極的に GSC に取り組んでいるが、指している。

その取り組みの歴史は当社設立の経緯に遡る。

さらに、素材・材料の開発にとどまらず、ダウン住友の中核事業であった別子銅山で銅製錬の際にストリーム事業や異業種への展開も視野に入れた「マテリアル・ソリューション・ビジネス」へのつなが＊りを重視しており、研究開発成果を高い効率とスピ

Masaru KITAMURA
1960年7月生
大阪大学大学院基礎工学研究科修了（1986年）
現在、住友化学株式会社 基礎化学品研究所 グループマネージャー 修士 触媒化学
TEL：0897-37-4009
FAX：0897-37-1718
E-mail：kitamuram2@sc.sumitomo-chem.
co.jp

ードをもって高付加価値事業に結びつけるため、国内外の大学や異業種企業との連携にも積極的に取り組んでいる。
既にこの戦略により、数多くのグリーンプロセス、クリーンプロダクトを生み出してきており、今後もこの戦略により GSC の追求を通じて、地球規模の問題解決に寄与する国際競争力のある製品・技術を− 54 −

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図１．住友化学の創造的ハイブリッドケミストリー
表１．カプロラクタム製造における硫安副生量 4）開発していく。
３．グリーンプロセスの開発例
住友化学のバルクケミカルにおける触媒研究開発の事例を概説し、触媒開発が GSC の追及において重要なコア技術の一つとなっていることを紹介する。
ポリオレフィンに代表されるバルクケミカルは圧倒的なコスト競争力の確保が事業の維持・成長の鍵であり、原料ソース転換も視野にいれた安価原料の追住友化学ではこのベックマン転位工程で硫安を副及、プロセスイノベーションにつながる革新的触媒生することなく、カプロラクタムだけを製造するこ開発を推進している。とができる世界初の技術である気相法カプロラクタプロセスイノベーションにつながった触媒研究のムプロセスを開発した。大幅な原料の使用量削減と事例として、気相法カプロラクタム製造プロセス、製造工程の短縮が可能で、より安全性の高い触媒をプロピレンオキシド単産製造プロセス、塩酸酸化プ使用している。そして、エニケム社が開発したアンロセスが挙げられる。これらはいずれも固体触媒のモキシメーションプロセスと気相法カプロラクタム開発が鍵となっている。

プロセスを組み合わせることで世界初の硫安フリープロセスを完成した（図 2 ）。

１）気相法カプロラクタム製造プロセス 3）
カプロラクタムは主に 6 ナイロンの原料であるが、その製造過程では生成物であるカプロラクタムより多くの硫酸アンモニウム（硫安）が副生する。
表 1 にその副生量を示したが、オキシム化のプロセスとしてどれを採用するかによって硫安の副生量は変わるが、ベックマン転位の工程では発煙硫酸を使用する以外に技術がなく硫安の副生は避けられなかった。

図２．世界初の硫安フリープロセス− 55 −

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本プロセスはシクロヘキサノン、アンモニアおよ塩素に変換し、リサイクル使用を可能にする技術でび過酸化水素から効率よくコスト優位にカプロラクある。本プロセスは、例えばウレタン原料であるイタムを製造でき、唯一の副生物は水であることからソシアネート類や各種有機塩化物の合成工程で副生もグリーンプロセスである。

する塩化水素から塩素を製造しこれをリサイクルするクローズドプロセスとして利用できる（図 4 ）。

２）プロピレンオキシド単産製造プロセス 5）

低 温 で 高 活 性 を 有 す る 熱 伝 導 性 に 優 れ た R u-

プロピレンオキシドは主にポリウレタンの原料でO2/ TiO2 触媒を開発し、これを充填した固定床反応あるが、廃棄物の多い塩素法か、スチレンなどを伴器による塩酸酸化プロセス技術を確立した。従来法

う併産プロセスのみであった。に比べ、大幅な省エネルギー、CO2 排出量の低減を

プロピレンオキシド単産法プロセスは、クメンを循環使用することにより、副産物や併産物を生じる実現しており、国内外化学メーカーからのライセンス案件が多数ある。

ことなく、プロピレンオキシドだけを生産することができる（図 3 ）。さらに、反応で生じる熱を有効利用したり、排水を抑制するなど、省資源・省エネルギーを実現しており、従来法よりも、設備がコンパクトで、高いコスト競争力を有している。
本プロセスは、産学連携、およびコンカレントエンジニアリングによりその開発期間を大幅に短縮し、触媒開発に着手してから 6 年で商業運転を開始している。
図４．塩酸酸化プロセスの適用例

４．おわりに今後の化学産業は、省エネ、GSC を基盤に、低炭素社会・循環型社会の実現に向けた取り組みをますます加速させる必要がある。当社の開発例でも紹介したように「創造的ハイブリッドケミストリー」の戦略の下、今後もグリーンサスティナブルケミストリーの実現に取り組んでいく。
【参考文献】
1) 住友化学 CSR レポート 20112) 2008 年 11 月エコファースト企業認定（環境省）
図３．プロピレンオキシド単産製造プロセス(http://www.env.go.jp/guide/info/eco-first/)3) 住友化学誌 2001 - II p4-12３）塩酸酸化プロセス 6）4) G. Petrini, ACS Symp. Ser., 626, 33-48 1996

塩酸酸化プロセスは、化学製品を生産する際に副5) 住友化学誌 2006 - I p4-10

生する塩酸を、触媒と酸素を用いて化学原料となる

6) 住友化学誌 2004 - I p4-12− 56 −