Ⅲ．共同分解システムへのスラリー床水素化分解装置の適用

究極の重質油分解装置（消費地精製の総仕上げ）

SCE⊖NET エネルギー研究会

原＊

晋一＊

E mail：sharasetsu@yahoo.co.jpに お け る 原 油 処 理 能 力， す な わ ち 常 圧 蒸留装置

6．スラリー床水素化分解装置（SHC）による石油精製の構造改善（ADU）の能力で表せるが，現在（2015 年）の製油

6⊖1．石油精製構造改善の方向されている ADU の合計能力は日量 4 百バーレル

石油精製は少子化や，乗用車の燃費向上や，重油（BSD） 弱で， 製油所当たりの ADU の平均能力は火力発電シェアの低下等により，需要の低減や製品17 万 BSD 強，その稼働率は 83％である。OECD の―原油の価格差の低下という環境下に置かれている。

製油所の稼働率平均は 86％あり，アジア太平洋地また将来的にも船舶燃料の低硫黄化規制や，気象域で 82.5％である。（BP 統計 2016）。収益性の指標

変動緩和のために消費が低下することが見込まれてとしては 85％は欲しい状態である。また，新しいいる。このような環境において収益性を確保し，か製油所の ADU の能力を見ると，40 万 BSD の規模

つ気象変動緩和に資すための方向として重要なことは珍しくなく，インドのリライアンスの Jamnagar

は，輸入原油コストの低減すなわち原油の重質化と，製油所は 120 万 BSD を越える能力を持っている。

所数は表 8 に示すように，23 カ所ありそこに設置

今後の石油精製の収益力の向上において，装置産重油生産の減少による原油処理量の低減である。
その方策は，業である石油精製としては，製油所の装置規模を大Step ①：企業統合・連携による生産規模の低減と，きくかつ重質油分解能力を高く保つことが必要であそれによる対原油重油分解能力の増加る。そこで，統合・連携の動きに対応した製油所のStep ②：大規模重質油共同分解設備の導入によ

規模削減につき，次に示す基準に基づき製油所ごとに閉鎖の可能性のある製油所を検討した。これは先る重質油分解能力の向上
Step ② ⑴：企業統合・連携による大規模重質油に述べた Step ①の検討に当たると言える。
当検討における製油所閉鎖の基準は，以下の二つ共同分解設備の導入による，安価なが挙げられる。

重質原油の処離可能化①合計 ADU 能力/製油所：15 万 BDS 以下

Step ② ⑵：大規模重質油共同分解設備における非在来型超重質油の処理による原料②合計 VR 分解能力/合計 ADU 能力：10％以下

油のコスト削減と，原油ソースの多その上で，現状の製油所のままにした場合と，製油所閉鎖が行われた状態において，現状の原油処理様化の段階を経た対応である。以下その内容を確認する。

表86⊖2．統合・連携と重質油分解能力の向上
現在石油企業の統合や連携の動きが進んでいるが，これは縮小するマーケットに対応した，生産・販売能力の削減の動きである。石油製品生産の能力は製油所
2017 年 6 月号

製油所数

製油所閉鎖前後の製油所状況比較
ADU 能力 1ADU 平均 VR 分解能力 原油処理 平均稼働率〔％〕〔kBSD〕 〔kBSD〕 〔対 ADU％〕 〔kBSD〕

現状（2015 年）

233946.2

171.6

13.1

3,275

83.0

15 年後
（設備：現状）

23

同上

同上

同上

2,60766.1

15 年後（設備削減）

163113.2

194.6

15.9

同上

83.7

13

量と，2030 年の原油処理量が低下

表 9 製品需要変化予測ベース（〜2015：2016 年石連統計，2015〜2030 年筆者設定）した条件で，稼働率や VR 分解能力等を比較検討した。その値を表 8 に示す。なお，この 2030 年の原油処理量の想定に使った製品需要量の値

ガソリン

ナフサ

JET ＊

灯油

軽油

AFO

B・CFO

2010〜2015 −1.35％−1.56％

＋2.5％

−5.0％

−0.36％−4.28％−4.15％

2015〜2030

−1.5％

＋2.5％

−5％

−0.7％

−4.0％

−5.0％

−2.0％

：Export 含み＊は表 9 に示す。さらに参考として，
表 10 に VR 分解能力の中国および米国との比較を

表 10 VR Cracker（デイレードコーカー）他国比較示す。なお対原油 VR 分解能力の計算には，ディレChinaードコーカーは 70％，EBHC は 55％，RFCC は 94％，
FCC は 30％の VR 分解率とした。

Japanデイレード
1,321119
コ ー カ ーkBSD（Coker/ADU） （12.0％） （2.7％）

表 8 から分かるように，もし精製設備能力の低減が行われないと，15 年後需要が低下した状況では，常圧蒸留装置
kBSD

平均の製油所稼働率は 66％となる。一方精製設備

10,984

4,454

US Total

US new（’10〜’13）2,419（7.3％）

359

17,763―能力の削減が行われれば，稼働率は 84％弱になり，VR 分解能力も 13％強から約 16％になる。また一製（SHC）は VR の分解率の高いプロセスであるため，油所の規模もほぼ 20 万 BSD と上がり，中東や，イさらに VR の分解を行うのに適したプロセスである。

ンド等新しく製油所の拡張を行っている国や，オラ

SHC は，商業運転装置としては，約 20〜30 年前小ンダ，ベルギー等のヨーロッパの中心的石油精製基規模な装置がドイツとカナダでそれぞれ運転されて地の製油所規模に近づくことができる。ただ，在来いたのと，2013 年からイタリアで運転されている型原油には VR が 18％〜25％あり，精製コストを下本格的な装置と，中国で石炭液化を兼ねて運転されげるべく重質な原油を処理するには，さらに VR 分ているものを除き未だなく，新しい装置だと言える。

解能力を上げる必要がある。これらの効果を表 12

ただ現在建設中のものや，開発中のものは比較的数と図 38 に，Step ②の効果（共同分解効果）と一緒があり，今石油精製プロセスとして注目されているに示す。

プロセスである。表 11 に，日本で開発中のプロセスを含め主要な SHC プロセスを示す。以降，当解説

6⊖3．SHC による重質油分解

では SHC の適用による効果の検討は，古くからのこれまで述べたようにスラリー床水素化分解装置

実績のある VCC の Web 公表データを基に展開した。

表 11

ライセンサー
歴史・実績

主要スラリー床水素化分解プロセス

VCC

EST

Uniflex

KBR

ENI

UOP

神鋼・千代田1979 年からカナダ
CANMET で Oil Sand 分解として開発。
1985 年〜1997 年
PetroCanada Co. で5000BD 商業運転。
2007 年 UOP 技術に。

1970 年代から石炭液化開発。
2005 年から VR 分解に展開。
実証化 Pilot Test 移行段階。

WW Ⅱ独で石炭液化油生産。 ’90 年代初 R&D 開始
1987 年から独 Veba が VR2005 年 1200BD
Demo Plant Test。
分解。
2010 年，KBR 技術に。
2013 年 10 月，
Sannazzaro Refinery
中国：山西省延長石化
9000BD
23000BD
露：TAIF，54000BSD
商業装置運転開始
2016 年運転開始予定

SPH

プロセス構造（リサイクル有無）

ワンス・スルー

Residue & Cat.
リサイクル

分解重質軽油リサイクル

Residue & Cat.
リサイクル

触媒 or 添加剤

Red Mud/Lignite：
数 wt％

MoS2：
数百 wtppm

調整触媒（非 Mo）

水酸化鉄・鉄鉱石（天然リモナイト）

VR 分解率 1）

95％（Russia Cr. VR）

96.2％（Ural VR）

94％（Cold Lake VR）

93〜97％（中東原油 VR）

460℃/21MPa/2hrs≧410℃/16MPa/2〜3hrs

440℃/14MPa/̶̶1（Base）

1.05

1.090.98 2）

HC Processing，会議，’10，Rome

World Energy.org/congress papers

JJPI，Vol.53，No.1

2）：JPEC 報告書
2013，2014 年

温度/圧力/滞留時間
原油/中間留分 1）
適用（＊ Canada Bitumen Cracking，推算14原）

化学装置

表 12〔年〕

数量的に表したのが，表 12 と精製設備能力削減と SHC を共同分解に適用したケースの収益状況

比較ケース

共同
製油
分解所
装置

1 製油所
1 共同
原油量
ADU
Dilbitマージン
原油〔API〕 分解
輸送用
運転〔kBSD〕〔$/B〕〔kBSD〕
燃料〔kBSD〕

2015

BL（Baseline） 23

0145

AXL：AL＝60：40（36）2030

BL 23 Ref.

230113

同上

2030
Step 1BL 16 Ref.

160163

同上

PJ（共同分解）2030
16Step 2 1 −AH4

同上AH（27）85.1
89.1801.1898.3800

4.96

PJ−AH＋2030
Step 2 2 Dilbit80

164同上

AH（27）＋Dilbit（22）PJ−AH＋2030
Step 2 2 Dilbit800

164同上AH（27）＋Dilbit（22）

図 38 である。表 12 には各ケースの条件と，解析結果である各ケースの現状（BL（Basline））

Base

に対する単位原油量当たりの収−2.06益の差を，図 38 にはマージン差のグラフを示す。

1.420.03

1.32

0.73
1.77*

（1）精製能力削減効果
表 12 で見るように，現状の製油所数の 23 カ所では需要に対応した原油処理を行うと製油所能力 172kBSD に対し， 現在

AH：Arabian Heavy Crude
AXL：Arabian Extralight：VR Price＝Coal 発 熱 等 価 価 格
Crude
AL：Arabian Light Crude
DilBit：Diluted Bitumen（Bitumen（Oil Sand）75％＋
Natural Gas Condensate 25％） BL：Baseline（no New VR−Cracking Process） PJ：Project（SHC 新設による共同分解 Project）
経済計算ベース：表 6 および coal：85$/T と Dilbit（WCS）：52$/B＊の需要では 145kBSD，2030 年
では 113kBSD しか操業できな
いことと， 原油も API 比重 36と高価な軽質原油を使用せざる

6⊖4．SHC による共同分解効果を得ないため収益は現状より単位原油量当たり約

次に，Step ②の概要を説明する。SHC は高温・2$/B 低下するという状況である。これに対し，製高圧の反応部を持つ設備であるため高価な装置であ油所削減が行われれば製油所数は 16 カ所になり，るが，通常の石油精製装置と同じく規模が大きくな稼働率と，VR 分解率が上がり収益性は現状並みにると単位処理規模に対する設備費用は低下する。統戻る。

合・連携により，より多くの製油所が連動して操業（2）SHC 適用によ共同分解効果しやすい環境が生まれるので，各製油所の重質油さらに，SHC を適用し共同分解を行えば，収益（VR）を集め共同でそれを分解する方式を取れば単は上がる。すなわち，統合・連携を行ってもまだ 5位分解コストは低下する。この効果を活用するのが，〜6％の重油生産は避けられず，これを個々の製油共同分解工場の設置である。

所で小規模（3kBSD 程度）な VR Cracker の導入で共同分解工場を設置すれば，統合・連携効果のみ対応しても経済性は得られない。そこで複数の製油ので得られる VR 分解能力の増大では処理できない所が共同で利用できる VR CRacker を導入し，安価コストの低い，より重質な原油を処理できたり，船な重質原油を処理し余剰の VR を共同分解工場で分舶燃料の低硫黄化規制により余剰となる高硫黄重油解する事により収益を上げることができる。

製品の生産停止もできる（Step ② ⑴）。
また，さらに重質で安価なカナダ産のオイルサンド等の非在来型原油の処理も可能となる（Step ② ⑵）。
これらの効果を Step ①の効果も併せて6（$/B Crude）

北米・南米等，超重質原油
中東軽質原油→ 中東重質原油②AH①Dilbit③Feed

中東軽質原油→ 中東重質原油

VR

中東軽質原油→ 中東重質原油

VR

中東軽質原油→ 中東重質原油

VR

543VR

輸送用燃料
④VR

輸送用燃料

輸送用燃料
輸送用燃料

⑤Feed
VR

（新設）
共同分解装置（Slurry Hydrocracker）⑥Cracked Oil

2
10−1

共同分解ルート油種・流量

Base
BL Present

BL ’30-23R

BL ’30 16R PJ AH PJ AH DB80
PJ AH DB800

−2

図 38

分解軽質油

精製設備能力削減と SHC を共同分解に適用したケースの収益差

2017 年 6 月号

Route①Oil
AH Crude
PJ−AH 162.9kBSD
PJ−AH＋
Dilbit800 112.9kBSD

図 39②Dilbit
0kBSD
200kBSD③Ref. Feed

④Ref VR⑤⑥共同分解原料 Cracked Oil
162.9kBSD 21.3kBSD 85.1kBSD 88.0kBSD
同上24.6kBSD

98.3kBSD 100.1kBSD

共同分解スキームと各ルートの流量

15

1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00る。 これは，SHC という VR を 95％以上分解し輸送用燃料に変えることのできるプロセスを使い，製油所で余剰となる VR を分解することによるものである。その状態を図 40 に示す。ここで消費する原図 40
共同分解なし共同分解あり共同分解による
単位輸送用燃料生産当たりの原消費量効果

油は，製油所や共同分解装置で消費される燃料や，水素を作る原料としても使われるので，共同分解ス
キームは，高温高圧かつ大規模にアスファルトを分解するという高エネルギー消費量スキームだと思われがちであるが，実は低炭素な方式であると言える。

そのシステムは，全国の 16 製油所を 4 グループ

ただここには，これまで VR を含む重油を燃料としに分け一グループ平均約 800kBSD（194.6kBSD×4た発電が，再生エネルギー等より低炭素な発電で行製油所）の製油所グループとし，各グループに一つわれるという条件が必要となる。の SHC による共同分解装置を配置し行われる。その場合の原油および余剰 VR と分解油の流れを図 39

7．ま と めに示す。 図 38 と図 39 から分かるように超重質油

現在，日本の石油産業は石油製品の需要減少に対（オイルサンド）75％に，コンデンセーを 25％ブレし，企業統合や連携による石油産業の中・下流の効ンした Dilbit を， 全日本で処理する原油の 30％程率化の方策を取りつつある。しかし，将来人口減少

度使うと，収益性は Arabian Heavy（AH）原油のみや低炭素社会への移行等により，さらなる効率化対の場合に比べ収益性は格段に高くなる。すなわち非策が必要と考えられる。

在来型の超重質原油が安価である事が収益に寄与す

その方法として，重質油を 95％以上分解可能で，ることが分かる。また，このように米国マーケット

製品イールドとして輸送用燃料留分を多く生産できを主マーケットとする北米原油は活発な原油生産やるスラリー床水素化分解装置を重質油の共同分解装石油精製の競争環境が価格の低下に寄与しているこ

置として導入すれば，①安価な重質原油を，規模のとも窺える。ただ，オイルサンドやオリノコタール大きい装置により処理できるので，生産コストを低は現状では東アジアへの原油輸送は限られており，減できること，②中東以外からの，さらに安価な超早期にロッキー山脈越えのパイプラインが完成する

重質原油の輸入処理が可能になり，コスト低減がさことが望まれる。中東以外の原油の輸入は地政学的らに進むと共に，原油ソースの多様化も可能となり，リスクの低下になると言われているが，非在来型超非常に有効である。③さらに，重質油の分解により，重質原油の輸入は原料ソースの多様化になり，中東重油生産を低減できることから，輸送用燃料油生産地域からの原油調達にも有利に働くものと考えられに必要な原油処理量を低減できるので，低炭素社会る。さらに，コストの安い製品を我が国で生産できへの動きに寄与できる。

ることは，海外からの石油製品の輸入や輸出においても有利となると考えられる。

このように，原油のない我が国が世界各地からの原油を安価に調達し，コストの低いエネルギーを需共同分解スキームのもう一つの利点は，マーケッ

要の状況に応じ生産し，かつ気候変動緩和にも寄与トが必要とする輸送用燃料製品を一単位生産するのできるようにすることは，これまで培ってきた消費に必要な原油消費量を下げることができることであ

地精製システム確立のための重要な方向だと言える。

情報ファイル

ドイツ機械産業、引き続き日本のポテンシャルを高く評価

VDMA，在日ドイツ商工会議所内に日本代表事務所を開設した。ドイツ機械産業は，将来における日本市場のポテンシャルを高く評価している。この評価に基づいて，ドイツ機械工業連盟（VDMA）は，日本における活動を継続するべく，2017 年 4 月に在日ドイツ商工会議所内に日本代表事務所を開設（〒102 0075 東京都千代田区三番町 2 4 三番町 KSビル 5F，Tel：03 5276 6632）。在日ドイツ商工会議，

16

シニアコンサルタントの長谷川平和氏が，1984 年以来日本で VDMA の代表を務めてきたホルガー・ヴィッテヒよりバトンを受け継ぐことになる。
同代表事務所は，日本の行政機関に対してドイツ機械産業を代表するとともに，日本の業界団体とのコンタクト等を円滑に行う役割を担っている。市場情報を調査，分析等も行う。

化学装置