石油化学技術の系統化調査

2

A Systemized Exploration of Petrochemical Technology

田島 慶三 Keizo Tajima■ 要旨
石油化学工業は、石油・天然ガスを原料に石油化学基礎製品、有機工業薬品、高分子を製造している。日本では、1950 年代に誕生して以来、瞬く間に化学産業の中核を占め、医薬品、化粧品、合成洗剤、塗料、プラスチッ
ク成形加工、ゴム成形加工など、日本の化学産業の幅広い各部門に原材料を提供する基幹産業となって現在に至っている。1960 年代には、プラスチック製品を大量に供給するようになったことから、高分子材料革命を起こして社会に大きなインパクトを与え、高度経済成長を支えた。また、石油化学臨海コンビナートという新しい化学工場群を誕生させた。
石油化学は米国で 1920 年代に始まった。しかし、1940 年代前半までは米国だけに存在し、ごく一部の有機工業薬品を供給する程度の化学工業であった。石油化学よりも古くから繁栄している量産型化学工業としては、欧州でも、米国でも、日本でも、木材化学、油脂化学、発酵化学、石炭化学があった。米国の石油化学は、それらの化学工業と並存していた。1940 年代にナフサの水蒸気分解技術が開発され、1950 年代に石油化学の欧州移転が実現したことによって、石油化学技術は大きく変わった。伝統ある欧州化学技術との融合が進み、石油化学の技術革新が一挙に花開いた。これによって、石油化学の誕生以前に存在していた多くの量産型化学工業を石油
化学は一挙に飲み込み、化学産業の基幹的な地位に就いた。
日本は、そのような時代に石油化学を始めた。しかも、石油化学以前に量産型化学工業が存在したことから、
石油化学技術を受け身で導入するだけでなく、積極的に技術革新の一端を担った。この経験によって、早くも1960 年代後半には石油化学技術を吸収し、自社開発技術が続出している。1970 年代後半には、石油化学の激しい技術革新が一段落し、発展途上国への石油化学の普及が始まった。この時代には石油化学の負の側面が顕在化した。環境問題、化学物質汚染問題などである。しかも、2 度にわたる石油危機によって、石油化学製品のコストが上昇した。このため、低公害型技術や省エネルギー技術が求められるようになった。日本の石油化学工業
は、もはや技術導入にのみ依存することなく、自社開発技術で対応できるようになった。1980 年代からは、炭素数 2 のエチレン系製品よりも、炭素数 3 以上のオレフィン製品の技術開発が課題となった。日本の石油化学
はこの分野で大いに活躍した。石油化学は、多数の製品を抱える厚みのある化学工業に変わっていった。
一方、1980 年代には中東石油化学が登場し、世界の石油化学の産業地図が大きく変わり始めた。この動きは、
2000 年代以後、中国での石油化学の開始、大増産によって加速している。2010 年代には、石油化学工業の中心が欧米から中東を含むアジアに大きくシフトしつつある。このため、1990 年代以後は、石油化学事業から撤退する欧米化学会社が相次いだ。しかし、日本の石油化学会社は欧米とは違う道を選んだ。石油化学内での機能化を図るばかりでなく、従来の石油化学の範囲を超えた高分子成形加工技術までも取り込んだ機能化学を展開している。
一方、従来の範囲の石油化学においても、エチレン需要に比べてプロピレン需要が大きく伸びるなどの変化が起きた。こういう事業環境の変化に対応して、1990 年代以後、石油化学技術に新しい潮流が見え始めている。
石油化学は、次の 10 年～20 年で大きく変わるかも知れない。
このように世界の石油化学の歴史の中で、石油化学技術の流れを捉え、技術の系統化を考えてみた。その中で日本の石油化学技術の位置づけを明らかにした。

■ Abstract
The petrochemical industry involves the production of basic petrochemical products, organic industrial chemicals andpolymers using petroleum or natural gas as the raw material. The industry took hold in Japan in the 1950s and almost
immediately dominated the chemical industry; to this day, the petrochemical industry still remains a key industry,
providing raw materials to a wide range of sectors in the Japanese chemical industry, including pharmaceuticals,
cosmetics, synthetic detergents, paints, plastic molding, and rubber molding. By the 1960s, a mass supply of plastic
products had dramatically impacted society, triggering a polymer revolution and undergirding Japan’s rapid economic
growth. New chemical factory conglomerates sprang up along the coastlines, known as petrochemical industrial
complexes or kombinats.
The petrochemical industry originated in the 1920s in the United States. However, up until the early 1940s, it was
little more than a chemical industry supplying a few organic industrial chemicals. Wood chemistry, oleochemistry,
fermentation chemistry, and coal chemistry had all long flourished prior to the advent of petrochemistry. Petrochemistryco-existed with these in the U.S. as yet another type of chemical industry. The development of naphtha steam-cracking
technology in the 1940s and the European migration of the petrochemical industry in the 1950s had a major impact on
petrochemical technology. Innovations in petrochemical technology suddenly began to proliferate as the technology
began to be combined with conventional European chemical technology. The petrochemical industry swallowed up theexisting mass-producing chemical industries and quickly assumed a leading role among the other chemical industries.
It was at this time that Japan entered the petrochemicals arena. Since it already had mass-producing chemicalindustries in place, it was in a position to do more than simply adopt the new petrochemical technology being
introduced; it could take an active role in new technological innovations. Japan’s prior experience meant that by thelate 1960s it was absorbing petrochemical technologies and successively developing its own. By the late 1970s, theintensive developments in petrochemical technology had eased, and petrochemistry began to spread across thedeveloping nations. It was during this time that the negative aspects of petrochemistry began to emerge, such asenvironmental issues and chemical pollution issues. On top of this, the two oil crises in the 1970s escalated the costof petrochemical products, resulting in a demand for low-emission technology and energy-conserving technology. By
this time the Japanese petrochemical industry was no longer simply relying on technology imports and was developing
its own technology. From the 1980s, the challenge was to develop olefin products with at least three carbons, rather
than ethylene products with two carbons. The Japanese petrochemical industry was very active in this field.
Petrochemistry became a substantial chemical industry with a wide range of products in its arsenal.
Meanwhile, significant changes started taking place on the petrochemical world map with the emergence of the
Middle Eastern petrochemical industry in the 1980s. This trend has accelerated since the 2000s with China entering
the industry and huge increases in production. In the 2010s, the core of the petrochemical industry is taking a dramatic
shift away from the West and towards Asia and the Middle East. Accordingly, Western companies have beensuccessively dropping out of the industry since the 1990s. However, unlike its counterparts in the West, the Japanesepetrochemical industry took a different path. Japan is now not only planning for greater functionalization within the
petrochemical industry, but also developing fields of functional chemistry outside of the conventional scope of
petrochemistry, even incorporating polymer molding technology.
There have also been changes within the conventional scope of petrochemistry, such as significant growth in the
demand for propylene in contrast to ethylene. In response to these changes in business environment, new trends havebeen observed in petrochemical technology since the 1990s. Petrochemistry may change significantly in the next
decade or two. This survey report aims to identify the trends in petrochemical technology throughout the history of thepetrochemical industry worldwide and pinpoint Japan’s contribution to petrochemical technology.

■ Profile田島

慶三 Keizo Tajima

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
昭和42年 都立上野高校卒業
昭和47年 東京大学工学部合成化学科卒業
昭和49年 東京大学大学院工学系研究科修士課程修了
同 年 通商産業省入省（行政職）
昭和62年 三井東圧化学㈱入社
平成₉年 合併により三井化学㈱に転籍
平成20年 三井化学㈱を定年退職
以後、
著作、
編集、
翻訳、
講演活動に従事
平成27年 国 立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員■ Contents
1. はじめに… …………………………………………… 117
2. 石油化学の概要… …………………………………… 119
３. 石油化学の製品体系………………………………… 130
４. 石油化学誕生以前からの有機工業薬品・高分子……………………………… 156
５. 石油化学工業の歴史………………………………… 184
６. 石油化学の技術体系と系統化……………………… 212
７. 終りに………………………………………………… 252
石油化学

産業技術史資料

所在確認……………… 253

本報告書で使っている製品名略号一覧……………… 254

1 はじめに
化学基礎製品、有機工業薬品、高分子を製造する化学

最初に本調査に当っての石油化学の定義と調査対象

工業」と定義する。石油化学工業は、日本標準産業分とした範囲を説明する。

類の細分類のうち、石油化学系基礎製品製造業、脂肪1.1 石油化学の定義

族系中間物製造業、環式中間物製造業、プラスチック
製造業、合成ゴム製造業、界面活性剤製造業が該当す

石油化学工業は、しばしば「石油を原料とする化学る。この定義では、メタンを原料とする有機工業薬工業」と定義される。確かに日本の石油化学工業は石品、エンジニアリングプラスチック、最近たくさんの油を主原料としている。しかし、世界を見渡すと米国種類の製品が開発されている機能性高分子も含まれる

や中東の巨大な石油化学工業は天然ガスや原油随伴ガことになり、一般に石油化学と呼ばれている概念よスを主原料としており、日本の石油化学工業だけを見り、やや広いとらえ方になる。

た定義では不正確である。さらに、上記の定義では化

ただし、石油化学工業は、生産量や需要量がそれな学工業の原料を限定しているだけであり、その工業がりに大きな製品を指すことが多いので、本技術系統化

生み出している製品のどこまでを石油化学とするかが調査にあたっては、この広範な定義の中で生産量や需決まっていない。

要量が大きな製品を中心に考えることとする。

現代の化学産業は、図 1.1 に示す構造をしている。
石油化学工業は、低分子の有機化学品を使った最終化
学品工業（医薬品、農薬など）、高分子を使った最終1.2 調査対象の絞り込み

化学品工業（プラスチック成形加工製品、化学繊維、

塩化ビニル、塩化ビニル樹脂、合成界面活性剤、塗塗料など）の原料を供給する基幹産業の位置を占めて料用樹脂、接着剤用樹脂も現代の石油化学製品に含まいる。

れる。これらについては、すでに技術系統化調査「塩ここで化学産業とは、表 1.1 に示すように、日本標化ビニル」（2001 年 3 月、2002 年 3 月）、「石鹸・合成

準産業分類の化学工業に、プラスチック製品製造業、洗剤」（2007 年 3 月）、「塗料」（2010 年 3 月）、「接着剤」

ゴム製品製造業、それに化学繊維工業（レーヨン、ア（2012 年 8 月）の中で触れられている。石油化学工業

セテート、合成繊維）を加えた範囲と定義する。化学には、これに匹敵する生産規模、歴史、技術体系を持

繊維工業は、2002 年の日本標準産業分類改定まで化

つ製品・製品群として、「メタノールとその誘導品」

学工業に含まれていたが、それ以後、繊維工業に移さ「オレフィン（ジエンを含む）」「芳香族」「アルコールれた。統計の継続性、産業の歴史、技術内容から考え類」「有機溶剤」「可塑剤」「酢酸、酢酸ビニルとそのて本調査では、化学繊維工業も化学産業に含めた。

誘導品」「エチレンオキサイドとその誘導品」「アクリ

このような現代の化学産業の構造を踏まえて、本調

ロニトリルとその誘導品」「アクリル酸とその誘導品」

査では石油化学工業を「石油・天然ガスを原料に石油「メタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル」「ポ化学産業の範囲
石油化学工業の範囲

石油天然ガス

石油化学基礎製品

有機工業薬品

化学肥料、
無機化学工業製品

医薬品、農薬、染料、
食品添加物、合成洗剤、化粧品、火薬、写真感光剤、石油添加剤など

低分子系最終化学品

図1.1

図 1.1

高分子

高分子系最終化学品

プラスチック成形加工製品、
ゴム成形加工製品、
化学繊維、塗料、接着剤、
印刷インキなど

化学産業と石油化学工業

化学産業と石油化学工業
1

石油化学技術の系統化調査

117

表 1.1 化学産業の定義
表1.1 化学産業の定義
中分類

小分類

化学工業

細分類

化学肥料製造業

窒素質・りん酸質肥料、複合肥料

無機化学工業製品製造業

ソーダ、無機顔料、圧縮ガス・液化ガス、塩

有機化学工業製品製造業

石油化学系基礎製品、脂肪族系中間物、発酵工業、
環式中間物・合成染料・有機顔料、プラスチック、合成ゴム

油脂加工製品・石けん・合成
洗剤・界面活性剤・塗料製造業

脂肪酸・硬化油・グリセリン、石けん・合成洗剤、界面活性剤、塗料、印刷インキ、洗浄剤・磨用剤、ろうそく

医薬品製造業

医薬品原薬、医薬品製剤、生物学的製剤、生薬・漢方製剤、動物用医薬品

化粧品・歯磨・その他の化粧用調整品製造業

仕上用・皮膚用化粧品、頭髪用化粧品

その他の化学工業

火薬類、農薬、香料、ゼラチン・接着剤、写真感光
材料、天然樹脂製品・木材化学製品、試薬

プラスチック製品製造業
繊維工業

化学繊維

ゴム製品製造業

注：細分類の表記では、「製造業」を省略した。また各細分類にある「その他」も省略した。
出典： 総務省日本標準産業分類

リエチレン」「ポリプロピレン」「スチレンとスチレン

石炭化学工業など、石油化学誕生以前に石油・天然系樹脂」「フェノールとその誘導品」「フェノール樹

ガス以外の原料から発展した有機工業薬品・高分子工

脂・アミノ樹脂」「ポリウレタンとその原料」「エポキ

業についても、本調査において石油化学前史としてや

シ樹脂」「不飽和ポリエステル樹脂」「ＰＥＴ樹脂とそや詳細に述べた。これらの工業は、石油化学工業に押の原料」「ポリアミド樹脂（ナイロン樹脂）とその原され、現在では大幅に縮小した。しかし、石油化学工料」「エンジニアリングプラスチック」「汎用合成ゴム」

業の技術の歴史を考える上では欠かせないものであ「特殊合成ゴム」「熱可塑性エラストマー」「ケイ素樹

る。今後、技術系統化調査の一環として取り上げられ脂」「フッ素系有機工業薬品・樹脂」など、多数存在

る機会は少ないと考えられるので本調査に含めた。
石油化学工業は、1920 年代に米国で誕生して発展する。
「オレフィン」や「塩化ビニル」などを一つ一つのした。1950 年代以後、中東原油が世界に広く輸出さ木とすれば、「石油化学」は森に相当する概念である。

れるようになってから、欧州、日本にも石油化学工業

したがって、すでに技術系統化調査が終了した「塩化が誕生した。さらに 1970 年代以後は世界各地に拡大

ビニル」などと同等の深さを持った調査を「石油化学」

しつつある。1950 年代以後、石油化学工業では、原に対して行うことは、時間的にも、紙数の上でも、ま料も、製品も、技術も、国際的に取引されてきた。した一担当者の能力の上からも不可能である。一方、たがって、日本の石油化学の発展は、世界的視野の中「オレフィン」「フェノールとその誘導品」「ポリエチ

で見て行かなければならない。このため、本調査でレン」のように石油化学の未調査の一部門に絞ってしは、日本だけに限定せず、世界の石油化学という視点

まっては、石油化学の全体像が見えなくなって適切でから描くことをできるだけ心がけた。

ない。よって、本調査では、絞り込みをすることなく、また、本調査報告は、一般社会人の方を対象にして石油化学という森を俯瞰し、森としての変遷を広く述いるので、化学構造式の使用を参考程度に止めるととべることとする。半面、すでに終了した調査に比べもに、化学反応式の使用は極力避けていることを、あて、個々の木については内容が浅くなることを了承願

らかじめお断りしておく。

いたい。

118

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

2 石油化学の概要
本章では、石油化学を概観する。石油化学製品と炭化水素である。芳香族炭化水素は、比較的安定したは、どのような製品で、どのような用途に使われるの炭素の環（芳香環）（脚注 2）を持つ炭化水素である。

か。石油化学工業は、社会や他の産業とどのような相ベンゼン（炭素数 6）、トルエン（炭素数 7）、キシレ

互作用をしてきたのか。製造技術の特徴は何なのか。

ン（炭素数 8）が代表的な製品である。オレフィンは、

石油化学技術が生まれる元になった技術や石油化学を

芳香環を持たず、二重結合をもつ炭化水素である。エ

支える関連技術には、どのようなものがあるのか。こチレン（炭素数 2、二重結合 1）、プロピレン（炭素数のような点を概観する。

3、二重結合 1）、ブチレン（炭素数 4、二重結合 1）、ブタジエン（炭素数 4、二重結合 2）、イソプレン（炭2.1

石油化学製品の用途

素数 5、二重結合 2）、シクロペンタジエン（炭素数 5、環状、二重結合 2）（脚注 3）が代表的な製品である。参石油化学製品は、図 2.1 に示すように、大きく 3 つに分けることができる。石油化学基礎製品、有機工業

考までに、代表的な石油化学基礎製品の分子構造を図2.2 に示す。

薬品、高分子である。さらに図 2.1 には、それぞれのHH

区分の中の主要な製品名を具体的に示している。ただCO ＋ H2

し、これらの製品以外にも非常に多数の製品がある。

C

H

C

H

C

H

H

エチレン

合成ガス

CH3
C

H

プロピレン

石油化学工業
天然ガス
石油

石油化学
基礎製品

有機工業薬品

メタン

合成ガス

メタノール

エチレン

ナフサ
ガスオイル

プロピレン
ブチレン
ブタジエン

エチレンオキサイド
プロピレンオキサイド

イソプレン
シクロペンタジエン アクリロニトリル
フェノール
ベンゼン
カプロラクタム
トルエン

図 2.1

2.1.1

スチレン
塩化ビニル

キシレン

CH2CH3

H
C

テレフタル酸

ポリエチレン

C

H

C

C

H

C
H

H 3C

H

cis-2-ブチレン

1-ブチレン

CH3

H

CH3

H3C

C

H

酢酸
エタン
プロパン
ブタン

高分子

trans-2-ブチレン

ポリプロピレンCH3

H

ポリスチレンC

塩化ビニル樹脂H

ポリエステル

H2C

C

CH

CH3

イソブチレン

H
H

C

アクリル樹脂
H

エポキシ樹脂炭素数 1 の石油化学基礎製品（合成ガス、一酸化炭
素、ホスゲン、シアン化水素、クロロメタン類）の用
途は、おもに有機工業薬品の原料である。少量が有機溶剤として使われ、また無機工業薬品の原料になっている。
炭素数 2 以上の石油化学基礎製品は、大きく 2 種類に分けることができる。オレフィン（脚注 1）と芳香族（脚注 1）炭素と水素だけから成る化合物を炭化水素と言う。炭素の結合数、結合方法が非常に多様なので、炭化水素の数は、無限と言ってよいほど存在する。二重結合を 1 つ以上含む炭化水素をオレフィンと言う。二重結合を 1 つだけ含む炭化水素はアルケンとも呼ばれる。二重結合は、一重結合に比べて反応性

H

C

H

C
C

H

イソプレン

H

C
C

C

C
H

C
C

CH3
H

オルトキシレン

図 2.2

C

CH3

C

C
C

C

H

H

H

H

C
C

H

H

C

C
C

C

H

H

ベンゼン

トルエン

C
C

C

C

C
C

H

H

CH3

CH3

CH3
H

C

H

シクロペンタジエン

現代の石油化学工業の原料と主要製品

石油化学基礎製品の用途

C

H

CH2

H 3C

H

ポリカーボネート

合成ゴム

CH2

CH
C

ブタジエン

ポリアミド
ポリウレタン

H 2C

CH

H

H

CH3

H

C
C

C

C

C
C

H

H

H

CH3

メタキシレン

パラキシレン

代表的な石油化学基礎製品の分子構造が高い。
（脚注 2）6 つの炭素が環状に結合したベンゼン環、ナフタレン環が代表例である。芳香環自体は非常に安定で、壊れにくい。
芳香環をつくっている炭素－炭素結合の反応性に比べると、芳香環の周辺に付いている原子や官能基の方が置換反応や酸化反応を受けやすい。
（脚注 3）オレフィンの代表的製品として掲げた中で、シクロペ
ンタジエン以外は、炭素が線状（分岐もあり得る）に連なっている。シクロペンタジエンは、5 つの炭素が環状に連なる。図
2.2 の化学構造式を参照。

石油化学技術の系統化調査

119炭素数 8 までの炭化水素は、この他にも原理的には多数存在する。あとで述べるナフサの水蒸気分解によ残りの 4 割からは、非常に多種類の有機工業薬品がつくられている。

る生成物の中には、それらの物質も含まれている。し一方、芳香族炭化水素が直接に高分子となること

かし、大きな用途がなかったり、分離精製が困難だっは、ほとんどなく、すべてが有機工業薬品の原料となたりするために、石油化学基礎製品として使われるこる。有機工業薬品以外の大きな用途としては溶剤があとは少ない。

る。ベンゼン、トルエン、混合キシレン（キシレン異このように石油化学基礎製品のうちで大量に利用さ性体の混合物）が溶剤に使われる。

れているものの数は、異性体（脚注 4）を含めても、せいぜい十数個に過ぎない。石油化学基礎製品の用途

2.1.2

有機工業薬品の用途

は、もっぱら有機工業薬品や高分子の原料である。こ石油化学基礎製品同士を反応させたり、また石油化のうち、オレフィンは、有機工業薬品を経ないで、そ学基礎製品を空気、酸素、水素、水、アンモニア、塩のままで高分子の原料（モノマー）として消費される

素、硫酸、硝酸などの無機化学製品と反応させたりしことも多い。世界の石油化学基礎製品の生産量のうて、有機工業薬品はつくられる。石油化学基礎製品とち、エチレンの 6 割がポリエチレンに、プロピレンの異なって、有機工業薬品の種類は非常に多く、化学的6 割がポリプロピレン PP や合成ゴム EPR（エチレン

性質、物理的性質も様々である。図 2.1 に掲げた製品

プロピレンゴム）に、ブタジエンの 9 割以上がスチレ

は、そのほんの一例であり、有機工業薬品の中でも特ンブタジエンゴム SBR、ブタジエンゴム BR、ニトリに生産量が多い製品である。

ルゴム NBR などの合成ゴムや ABS 樹脂（アクリロ

有機工業薬品は、官能基（脚注 6）によって、ある程

ニトリルブタジエンスチレン樹脂）として消費されて度大きく区分できる。表 2.1 に官能基によって区分しいると推定される（脚注 5）。エチレンやプロピレンのた代表的な有機工業薬品の種類と製品の例を示す。また、図 2.3 には代表的な官能基の例を、代表的な製品（脚注 4）分子式が同じでも、化学構造が異なるために、化学的性質、物理的性質の違う物質が存在することがある。これを異性体と言う。たとえば、図 2.2 に示すように、炭素数 4 のブチ
レンには 4 つの異性体があり、炭素数 8 のキシレンには 3 つの異性体がある。同じ分子式となるエチルベンゼンも加えると異性体は 4 つになる。
（脚注 5）日本の石油化学工業は、多様な製品を供給しているので、エチレン、プロピレンの 4 割程度が、ポリエチレン、PPに消費されるに過ぎない。

の化学構造式とともに例示する。有機工業薬品の化学（脚注 6）有機化合物の性質を決める原子や原子団を官能基と言う。たとえば、炭素、水素だけから成るアルキル基は、反応性が比較的低く、水になじみにくい性質を与える。酸素、水素からなるヒドロキシ基は、水になじみやすい性質を与える。塩素基は、燃えにくい性質を与える。

2.1 有機工業薬品の代表的な種類と製品
表2.1 表有機工業薬品の代表的な種類と製品
種類

官能基

製品例

炭化水素類

アルキル基

シクロヘキサン、エチルベンゼン、クメン、アルキルベンゼン類、スチレン、αｰオレフィン類、プロピレンオリゴマー、アルキレー
トアルコール類ヒドロキシ基

メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、tert-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、2-エチルヘキサノール、
高級アルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、 1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、グリセリン、
プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、シクロヘキサノール、ペンタエリトリトール

アルデヒド類

アルデヒド基ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、n-ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド
アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、シクロヘキサノン、アントラキノン

ケトン類

カルボニル基

エポキシド類（三員環エーテル）

エポキシ基

エーテル類

エーテル結合ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、グリコールエーテル、プロピレングリコールエーテル、ＭＴＢＥ、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル類、ＴＨＦ

カルボン酸類

カルボキシ基酢酸、アクリル酸、フマル酸、アジピン酸、テレフタル酸、ＥＤＴＡ

エステル類

エステル基

酢酸エステル類、酢酸ビニル、アクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、エチレンカーボネート、フタル酸エステル類、リン酸
エステル類、高級アルコール硫酸エステル塩

エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリン

無水マレイン酸、無水フタル酸、無水酢酸

酸無水物類

－

アミド類

アミド基

ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、アクリルアミド、カプロラクタム、N-メチルピロリドン

アミン基

モノエタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、アニリン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、アルキルアミン類、脂肪族4級アンモニウム類

アミン類
ニトリル類

シアノ基

アクリロニトリル、アジポニトリル、アセトニトリル

イソシアネート類

イソシアン酸エステル基

ＴＤＩ、ＭＤＩ、ＨＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート

フェノール類ヒドロキシ基塩素系有機化合物

塩素基

含硫黄有機化合物－

フェノール、ビスフェノールＡ、アルキルフェノール類、ヒドロキノン、レゾルシン
クロロメタン類、二塩化エチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、アリルクロライド、エピクロルヒドリン、クロルベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロプレン
アルキルベンゼンスルホン酸類、ＤＭＳＯ、スルホラン

5120

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

CH
HC

C

HC

CH

CH2

OH
CH3

H2C

CH3

CH2

H2C

C

CH3

O
O

アセトン
（ケトン類）

アセトアルデヒド（アルデヒド類）

CH

プロピレンオキサイド（エポキシド類）

O

ジメチルエーテル（エーテル類）

H2N

H3C

H3C

H2C

O

O

CH3

CH O

CH3

tert-ブチルアルコール（アルコール類）

エチルベンゼン（炭化水素類）

CH2

C
CH3

CH

H3C

H3C

CH

C

C

OH

エチレンジアミン（アミン類）

HC
O

C

C
C

H3C

C
O
C

H

ＤＭＦ
（アミド類）

N

HC

C

HC

CH

C

CH
HO

C

C

C

H3C

O

O

アクリロニトリル N（ニトリル類）ON

無水フタル酸（酸無水物類）

C

CH

CH

CH3

メタクリル酸メチル（エステル類） CH3

H2C

CH

HC

C

H3C

アクリル酸
（カルボン酸類）
NH2

O

ＴＤＩ
N
（イソシアネート類）

CH

C

C
CH

O

CH

CH3
C
CH3

CH

CH

CH

CH

C

C

OH

ビスフェノールＡ（フェノール類）

図 2.3 有機工業薬品の代表的な官能基と化学構造の例

的性質は、官能基によって大きく左右されるので、こ類ある。炭素－炭素の二重結合を持つモノマーは、二の区分によって、大まかな用途や製法を理解すること

重結合が一重結合になる反応を起こしながら、モノができる。たとえば、アルコール類は、多くは、そのマーがつながって行き、高分子ができる。環状結合をままで溶剤として使われるか、エステルやエーテルの持つモノマーは、環が開きながら高分子ができる。1

原料となる。エポキシド類は、反応性に富む含酸素三分子内に複数の官能基を持つモノマーは、官能基同士員環を持っているので、別の有機工業薬品の生産や重が反応して新たな結合を形成しながら高分子ができ合反応に使われる。また、1 つの有機工業薬品が、有る。たとえば、エチレングリコール EG は、アルコー

機溶剤として使われたり、有機中間体として使われた

ル 類 で、 ヒ ド ロ キ シ 基 を 2 つ 持 つ。 テ レ フ タ ル 酸

りというように、複数の用途を持つことも多い。

PTA は、カルボン酸類で、カルボキシ基を 2 つ持つ。

有機工業薬品の主要な用途は、表 2.2 に示すように、ヒドロキシ基とカルボキシ基は反応し、水が脱離してモノマー（高分子原料）、有機溶剤・冷媒・熱媒・可エステル結合を形成する。EG と PTA が１分子ずつ

塑剤、界面活性剤、有機中間体、その他である。

でエステル結合すると、分子の端にヒドロキシ基とカルボキシ基ができるので、さらに EG と PTA が反応（1）モノマー（高分子材料）できる。また、生成した大きな分子同士が反応しても有機工業薬品の用途のうち、量的にはモノマーが圧同様である。こうして分子が伸びて、高分子になる。

倒的に多い。モノマーには、表 2.2 に示すように４種複数の反応点を持つモノマーも、複数の官能基を持つ

表 2.2

有機工業薬品の代表的な用途と製品の例

表2.2 有機工業薬品の代表的な用途と製品の例

用途

種類

製品例

二重結合を持つ

スチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸メチル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル

環状結合を持つエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリン、
カプロラクタム

複数の官能基を持つ

エチレングリコール、1,4‐ブタンジオール、グリセリン、ポリプロ
ピレングリコール、ペンタエリスルトール、ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸、テレフタル酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、
ＴＤＩ、ＭＤＩ、ＨＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート、ビスフェノール
Ａ、ジクロロベンゼン

複数の反応点を持つフェノール、ホルムアルデヒド

モノマー

有機溶剤・冷媒・熱媒・可塑剤

シクロヘキサン、メタノール、エタノール、アセトン、ＭＥＫ、ジエ
チルエーテル、グリコールエーテル、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、N‐メチルピ
ロリドン、ＤＭＳＯ、ＴＨＦ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレ
ン、クロルベンゼン、フタル酸エステル類、リン酸エステル類

界面活性剤

アルキルベンゼンスルホン酸類、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル類、アルキルアミン類、脂肪族4級アンモニウム類

有機中間体

アセトアルデヒド、二塩化エチレン、アルキルベンゼン類

その他（燃料、石油添加剤など）

アルキレート、ＭＴＢＥ、ジメチルエーテル

7

石油化学技術の系統化調査

121

が、種類が非常に多い。

モノマーと同様に反応点同士が反応して新たな結合を形成して高分子ができる。たとえば、フェノールは３（5）その他つの反応点を持ち、ホルムアルデヒドは２つの反応点

その他の用途の中で量的に大きな製品は、アルキを持つ。

レート（脚注 7）や MTBE のようなガソリン原料や石（2）有機溶剤・冷媒・熱媒・可塑剤

油添加剤である。アルキレートは、石油精製会社が生産して、自家消費することが多い。

有機溶剤は、化学産業（反応用溶剤、合成繊維紡糸
用溶剤、抽出溶剤など）ばかりでなく、機械産業（機2.1.3

械部品加工時の脱脂洗浄、半導体製造時の洗浄、冷媒、高分子の用途

熱媒など）、洗濯業（ドライクリーニング用）でも大

分子量が 1000 程度以上の物質を高分子（ポリマー）量に使われる。また、塗料、接着剤、印刷インキ、香と呼んでいる。高分子は、低分子物質であるモノマー

料、化粧品、農薬などの化学製品の構成成分としてもが非常に多数反応して生成するので、分子構造として使われる。さらに最近ではリチウムイオン 2 次電池のは、繰り返し単位が非常に多く連なっている。高分子

構成成分（電解液）としても使われている。可塑剤は、を生成する反応を重合と言う。
有機工業薬品ほどではないが、高分子の種類も非常

高分子を軟化させたり、加工性を良くしたりするために多い。分子構造による区分、重合方法による区分、に使われる高沸点の液状有機工業薬品である。

用途による区分などが可能である。参考までに代表的（3）界面活性剤

な高分子の化学構造を図 2.4 に示す。表 2.3 は用途に界面活性剤は、合成洗剤に大量に使われている。そよる高分子の区分を示している。高分子の用途は、成のほか柔軟剤、コンクリート減水剤、殺菌剤、起泡形加工品、塗料・接着剤・バインダー、高機能製品に剤・消泡剤、化粧品や農薬の可溶化剤・乳化剤など、区分できる。量的には圧倒的に成形加工品が大きいの

幅広い用途に使われる。

で、ここでは成形加工品のみ説明する。
成形加工品は、プラスチック成形加工品、合成繊維、（4）有機中間体

ゴム成形加工品の 3 つに大きく区分できる。

有機中間体は、スチレンの原料となるエチルベンゼ（1）プラスチック成形加工品

ン、カプロラクタムやアジピン酸の原料となるシクロ
ヘキサン、塩化ビニルや塩素系溶剤の原料となる 2 塩

プラスチックとは、希望する形に成形加工できる

化エチレンのように、もっぱら他の有機工業薬品の原

材料（可塑性を持つ材料）という程度の意味である料として使われる。量の大きな製品群である。その一が、現在ではもっぱら高分子に対してのみ使われる。

方、医薬品、農薬、染料など、石油化学以外の化学工（脚注 7）イソブタンとプロピレン、ブチレンなどのオレフィン
を反応させてつくる分岐鎖の多い飽和炭化水素混合物であり、ガソリン基材となる。

業の原料として使われる有機中間体もある。これらの有機中間体は、一つ一つの量はそれほど大きくない

H H

H CH3

C C

C C

H H n

H H

n
ポリプロピレン

ポリエチレン0n
ＰＥＴ樹脂、ポリエステル繊維

NH CH2 5CO

加硫前のＳＢＲnVol.23 2016. March

H

H

C

C

H CI n
塩化ビニル樹脂

CH3

OH3

CH3

C

0 CH3 CH CH2 0

C

CH3

n

0
0 CH3 CH CH3

CH3

硬化前のエポキシ樹脂
H
H 2C

C＝C

H
CH2

n

加硫前のＢＲ

図 2.4

国立科学博物館技術の系統化調査報告

CH3 CH CH2 0

6-ナイロン（ CH2 CH ）m（ CH2 CH ＝CH CH2 ）nn

ポリスチレン

H

HO

122

CH2 CH代表的な高分子の化学構造

CH CH2 CH CH2

CH CH2

SO3H

SO3H

CH CH2

陽イオン交換樹脂の一例

表 2.3高分子の用途と製品例

表2.3 高分子の用途と製品例
用途
プラスチック
成形加工
成形
加工
品

製品例
熱可塑性

ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ＰＥＴ樹脂、
メタクリル樹脂、エンジニアリングプラスチック類

熱硬化性

ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ア
クリル酸系樹脂、ケイ素樹脂、フッ素樹脂

合成繊維
ゴム
成形加工

加硫
熱可塑性

ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタ
ン、アラミドＳＢＲ、ＢＲ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＩＲ、ブチルゴム、特殊ゴム類
熱可塑性エラストマー類（スチレン系、ポリオレフィン系、ウレタン系）

塗料・接着剤・バインダー

フェノール樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリ
酢酸ビニル、ＥＶＡ樹脂、アルキド樹脂、合成ゴム、ケイ素樹脂、フッ素樹脂

高機能製品

イオン交換樹脂、キレート樹脂（スチレン-ジビニルベンゼンコポリマーのス
ルホン酸塩、4級アンモニウム塩、イミノジ酢酸塩、ポリアクリル酸ソーダ）
凝集剤（ポリアクリルアミド類）
分散剤（ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール）
増粘剤（ポリアクリルアミド、キサンタンガム）
感光剤（フォトレジスト、印刷製版、歯科材料、インキ、コーティング）
8

プラスチックは、熱可塑性プラスチックと熱硬化性化度を高めることによって、繊維方向の強度が非常にプラスチックに区分できる。熱可塑性プラスチック高くなる。合成繊維は、熱可塑性プラスチックの成形は、加熱すると軟化・流動化する高分子である。加加工製品のひとつと捉えることもできる。

熱して成形でき、成形後、冷却すれば、成形製品が得られる。成形製品は、再度加熱すれば軟化、溶融（3）合成ゴム成形加工品

する。一方、熱硬化性プラスチックの成形製品は、

合成ゴムは、いわゆるゴム弾性を示す材料である。

もう一度加熱しても、もはや軟化も溶融もしない。

ゴム分子は、プラスチックの分子に比べて、常温で非分子量が低く、流動性を持つ原料やある程度分子量

常に軟らかい分子構造を持つ。このため、引っ張ったが大きくなった半原料段階で、熱硬化性プラスチッ

場合に、強度が非常に小さく、大きく伸びる。一方、

クは、まず成形する。成形後、加熱すると、さらにゴム分子同士を架橋して分子鎖がずれないようにして反応が進み、そのまま成形製品となる。成形後に加あるので、加えた力をなくせば、すぐに元の形に戻る。

熱によって起こる反応は、高分子同士が 3 次元につこのように、ゴムは、プラスチックとは物理的性質がながる反応（架橋と言う）である。

大きく異なる。合成ゴムは、軟化状態で成形する。そ一般に成形加工段階の生産性は、熱可塑性プラスの際に、硫黄や架橋剤をあらかじめ練り込んでおく。

チックの方がはるかに高いので、プラスチックの生産

成形後、加熱すると加硫反応が起こる。熱硬化性プラ

量としては、熱可塑性プラスチックが圧倒的に大きスチックの架橋反応と同じである。硫黄や架橋剤がゴい。ただし、同じ高分子であっても、高分子構造の分ム分子同士をつなぐことによって、はじめてゴム弾性子設計や重合・成形の操作によって、熱可塑性にも、が発揮される。

熱硬化性にもすることができるので、この区分は絶対一方、熱可塑性エラストマーは、加熱すると熱可塑的なものではない。たとえば、ポリエチレンは熱可塑性プラスチックと同じように溶融して、成形可能とな性プラスチックとしての用途が非常に多い。しかし、る。そして、そのまま冷却すれば成形品が得られ、そ

高圧電線ケーブル用や給水・給湯配管用には、成形の成形品はゴム弾性を発揮する。あらかじめ硫黄や架後、架橋して 3 次元構造にし、熱硬化性プラスチック

橋剤を加える必要もなく、加熱して加硫反応を起こさとして利用することもある。一方、ポリウレタンは、せる必要もないので、成形加工工程で生産性が高い合

熱硬化性プラスチックとして利用することが多い。

成ゴムである。

クッションに使われているウレタンフォームは熱硬化性プラスチック製品である。しかし、合成繊維用途では、1 次元分子構造の熱可塑性プラスチックとして使われる。

2.2 化学産業・他産業、社会との相互作用
石油化学工業は、化学産業や他の産業、さらに社会と様々な相互作用をしてきた。それを日本の石油化学（2）合成繊維工業の歴史を例として簡単に述べる。

合成繊維は、分子構造が 1 次元で、結晶化しやすい高分子を使っている。繊維状に成形後、延伸して結晶

石油化学技術の系統化調査

1232.2.1

高分子材料革命のひとつとなってきたセルロイド工業、レーヨン・ア

日本では、石油化学工業は 1950 年代後半に主に欧セテート工業は、石油化学工業が提供する新しいプラ

米からの技術導入によって工業化された。1960 年代

スチック、合成繊維に押されて 1960 年代に縮小した。

末までには、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ

その一方で、プラスチック、合成ゴム、合成繊維原

ピレン PP、ポリエステル繊維、アクリル繊維、SBR

料が、安価に、大量に供給されるようになったので、のような新製品が大量に供給されるようになった。

プラスチック成形加工業、ゴム成形加工業、合成繊維

そればかりか、石油化学誕生以前からの化学工業が工業のような高分子成形加工業が大きく発展した。

提供してきたナイロン繊維、塩化ビニル樹脂、ビニロ

また、天然油脂を原料とした石けん工業も、石油化

ン繊維、酢酸、可塑剤などの製品も、1960 年代に原学工業が供給する合成界面活性剤を主原料とする合成料転換、製法転換によって石油化学の製品体系に吸収

洗剤工業に押されて縮小した。同じく天然油脂を原料され、大きく発展した。このように石油化学工業は、としてきた塗料工業も合成高分子に原料転換した。石

高分子を社会に大量に供給することによって、他の産炭化学製品や天然物を原料としてきた合成染料、合成業や社会に大きな影響を与えながら発展してきた。米

医薬品、化粧品、農薬などの化学工業も、石油化学製

国で 1930 年代～50 年代に徐々に普及した高分子が、品に原料転換した。

日本では 1950 年代後半に石油化学工業の導入とともに一挙に普及したので、日本社会に高分子材料革命を

2.2.3

化学工業の立地転換

引き起こした。そればかりでなく、1950 年代後半か

日本の石油化学工業は、主に中東から輸入された原ら 60 年代には、石油化学工業の生産量が急増したの油を精製・分離する石油精油所から供給されるナフサ

で、それをまかなうために大規模な設備投資が行わ（沸点が 30℃から 200℃程度の石油留分）を原料としれ、日本の高度経済成長の一端を担った。このようなて誕生した。ナフサの水蒸気分解から、多種類の石油

歴史は、1970 年代以後に石油化学工業が誕生した韓化学基礎製品が気体・液体の連産品として得られる。

国、台湾、アセアン各国、中国でも繰り返された。

それを隣接する有機工業薬品プラント、高分子プラン

高分子は、それまで使われてきた木材、紙、天然繊

トにパイプ輸送することによって、コストダウンが実維、天然ゴム、ガラス、陶磁器、金属などの利用分野現した。その際に、石油化学基礎製品の連産品をすべに進出した。高分子の長所は、軽量、加工性の良さ、て使い切ることが重要であった。このため日本の石油

耐水性、耐食性などであった。最初は、繊維、包装・化学工業は、誕生時から広大な敷地と多数の化学プラ

容器、日用品、農業用フィルム、タイヤ、電線被覆のントが集結した臨海コンビナートの形態をとった。

ような用途に多く使われた。その後、建築、土木、機

それまで日本には、石炭、電力（主に流下式水力発

械部品、漁船、大型タンク、光ファイバーなど、かな

電）、農産物を原料とする化学工業が、原料の得られりの強度・耐久性が必要な用途にも使われるようにる内陸部を中心に散在して発展してきた（脚注 8）。石なった。現在では、航空機機体にまで使われるように

油化学は、これら既存の化学工業に対して、石油化学なった。こうして、高分子を利用する製造業、流通業、への原料転換の過程で臨海コンビナートへの移転を

運輸通信業、情報産業などに対して、省エネルギー、迫った。アンモニア、産業用ガス（酸素、窒素など）、製品の長寿命化、コストダウンの面で大きく貢献して食塩電解（塩素・苛性ソーダ）など大量生産型の無機いる。

化学品工業は、石油化学工業よりもはるかに古い歴史を持っている。石油化学工業が炭素源以外の原料とし

2.2.2

化学産業の構造転換て、アンモニア、酸素、窒素、塩素を大量に必要とす

日本の石油化学工業は、誕生から 20 年足らずの短るようになったので、石油化学工業が大型化するとと期間に急成長するとともに、日本の化学産業の構造をもに、これらの無機化学品工業も臨海コンビナートに全面的に変え、基幹的な存在になった。石油化学工業

立地することが多くなった。このように、石油化学工

以前から存在していた石炭化学工業（アセチレン化学

業は、日本の化学工業の立地面においても大きな構造

工業、コールタール化学工業）、発酵化学工業（発酵

変化をもたらし、石油化学コンビナートへの集中を進法エタノール工業、発酵法アセトン・ブタノール工

めた。

業）は、1960 年代末までに急速に縮小した。木材・パルプから得られるセルロース（天然高分子）を原料として、1910 年代から長らく日本の化学産業の主役

124

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March（脚注 8）石炭化学工業や電気化学工業の一部には製品の連鎖体
系からコンビナート形態を持つ工場も存在した。

2.2.4

公害・環境問題の発生と対応る。なお、石油化学は、有機化学工業のひとつなので、その一方、石油化学工業が発展し、大型化し、集中するとともに、社会に対する負の側面も顕在化した。

有機化学技術が最も大きな基盤となっている。しかし、これは当然すぎるので省略する。

工場公害問題、プラスチック廃棄物問題、化学物質汚染問題、地球環境問題などである。これらに対処する

2.3.1

石油分解技術、石油改質技術

ために、日本では緊急対応的な公害対策が 1970 年代

石油分解技術、石油改質技術は、原油からできるだの短期間に集中して行われた。しかし、それだけでなけ多くの良質なガソリンを得ようとして米国で発展しく、1980 年代以後は、化学反応プロセスの根本からた。これが水蒸気分解技術や芳香族炭化水素製造技術

変革する技術開発や代替品の開発が進んだ。プラスにつながり、石油化学基礎製品を製造する技術の中核

チック廃棄物問題は解決が困難であったが、社会（分となっている。

別回収、廃棄物発電など）や他産業（セメント産業、鉄鋼業）との連携によって、サーマルリサイクル、マテリアルリサイクルを主体にして、近年、ようやく解決への道が進展しつつある。

2.3.2

低温蒸留技術ドイツのリンデ社は、1895 年に空気液化の工業化装置を完成した。続いて、低温蒸留技術の開発に取り
組 み、1902 年 に 純 酸 素、1903 年 に 純 窒 素、 さ ら に

2.2.5

省エネルギーへの貢献

1910 年には純酸素と純窒素を同時に得る二本カラム

1970 年代に 2 度起こった石油危機は、日本ばかり装置を開発した。純酸素は、当時は溶接・切断に、さでなく、世界の石油化学工業に大きな影響を与えた。

らに 20 世紀半ばからは転炉に大量に使われるように

石油化学工業内では、気相法直鎖状低密度ポリエチレなった。また純窒素は、石灰窒素の製造、さらにアン

ン L-LDPE 製造技術のような省エネルギー技術開発

モニア合成にも使われるようになった。低温蒸留技術が促進された。その一方で、軽量なプラスチックは、は、その後、合成ガス、水性ガスから水素の分離にも自動車産業・航空機産業に広く採用されるようにな

使われ、水素は油脂の水素添加、アンモニア合成の原

り、自動車・航空機のエネルギー効率向上をもたらし料になった。

た。断熱性能の優れたプラスチックは、冷蔵庫、建築、

このような低温蒸留技術は、石油化学においても不住宅設備の断熱化を促進した。このように、石油化学

可欠であった。とくにナフサの水蒸気分解において工業は、製品を通じても、社会・産業の省エネルギーは、多くのガスの精密な分離が重要である。天然ガスに大きく貢献している。

からのエタンの蒸留分離、エタンとエチレン、プロパ

2.3 石油化学の基盤となった技術
石油化学は、米国を母、ドイツを父として生まれた

ンとプロピレンの精密な蒸留分離は、低温蒸留技術が石油化学を支えている最大の例である。
2.3.3

工業触媒技術、高圧化学技術、連続操業技術と言われる。この言葉は、米国で発展した石油精製技

1910 年代のアンモニア合成に始まる工業触媒技術

術、ドイツで発展した有機・無機工業薬品や人造石油と高圧化学技術は、石油化学技術に活用されて大きくの大規模な合成技術、同じくドイツで行われた合成ゴ開花した。石油化学の歴史上、石油化学を飛躍させた

ムの工業化などの高分子合成技術を念頭に置いてい新製品、新プロセスのほとんどすべてが新しい工業触る。これらの技術が、石油化学技術誕生の基盤となっ媒の開発によって達成されている。一方、高圧化学技

た。石油化学が誕生し、発展する基盤となった技術を術は、1930 年代に高圧法ポリエチレン製造技術とし考えてみると図 2.5 のように大きく 4 つに整理されて、石油化学の中で大きな金字塔を建てた。ここまで

石油化学技術の高圧ではないが、高圧下での反応は、石油化学技術

石油分解技術
石油改質技術1910年代～1930年代
米国石油精製業

低温蒸留技術

工業触媒技術
高圧化学技術
連続操業技術の基本技術のひとつとして定着している。高圧化学が高分子合成技術

1890年代～1900年代
1910年代ドイツ
1900年代～1940年代
ドイツ産業ガス工業 合成ガスからの化学工業 石炭化学・発酵化学からの合成高分子工業

図 2.5

石油化学の基盤となった技術多用される石油化学設備は、非常にコンパクトで高い設備生産性を発揮している。
一方、大量のガスや液体を扱って連続的に反応させ、連続的に分離精製も行って連続操業する技術は、
1867 年のソルベー（Solvay）法（アンモニアソーダ
法）にまでさかのぼることができる。しかし、石油化

石油化学技術の系統化調査

125

学で多用されている連続プロセスの直接の基盤となっし、参入するかどうかを検討している。その際に、合たのは、アンモニア合成、メタノール合成、人造石油

成染料など、バッチ反応に慣れた化学会社では、石油などで培われた技術である。

化学技術ばかりでなく、それを支える関連技術にも強い抵抗感を感じている場合が多い。それは、理学部の2.3.4

高分子合成技術

化学的な企業文化と工学部の工学的な企業文化の違い

石油化学は、米国で誕生後、約 20 年間は、溶剤、である。この企業文化の違いによって、石油化学への石油添加剤、不凍液などの製品用途が中心であった。

参入に失敗、あるいは立遅れてしまった会社は多かっ

しかし、1940 年代に米国は合成ゴムの生産に迫られ、た。

石油化学が高分子と初めて結びついたことによって石油化学は大発展を始めた。現在でも、すでに石油化学

2.4.1

化学工学

製品の用途で述べたように、高分子は石油化学基礎製

化学工学は、1910 年代に米国の石油精製業で発展

品、有機工業薬品の圧倒的に大きな消費先となっていした。流れ（流体輸送、ろ過）、熱伝導、物質移動（ガる。石油化学は、高分子と結びついたことによって、

ス吸収、蒸留、抽出、乾燥、吸着）など、石油精製業、材料供給産業に変身し、大規模な産業となった。すで化学工業に横断的に活用される物理的操作を研究対象に 1940 年代に出来上がっていた多くの高分子合成技とする学問として発展した。米国の A.D. リトルが単術は、石炭化学工業や発酵化学工業で生産されたモノ位操作の概念を提唱し、教育カリキュラムに採用したマーを扱う技術であった。この技術が石油化学に流れことから化学工学は確立した。1920 年代末には、蒸込んで石油化学の基盤技術の一つとなった。さらに留理論が完成するなど、徐々に単位操作の内容が充実

1950 年代に欧州でも石油化学時代が始まってオレ

し、米国の石油精製業、さらに石油化学工業にも活用

フィンが大量に供給されるようになった。ちょうどそされるようになった。さらに石油精製プロセス、化学の頃に欧州で発明されたチーグラー・ナッタ（Ziegler-

プロセス全体をみるプロセス工学、プロセスの中心とNatta）触媒による高分子合成技術は、石油化学の中なる反応部分を集中的に検討する反応工学に発展してで初めて生まれた高分子技術である。この技術は、そいった。化学工学は、石油化学の個々の設備の設計、の後、石油化学に大きな飛躍をもたらした。

資材調達、建設管理、運転ばかりでなく、工場全体、コンビナート全体を設計する上からも必要な技術と2.4 石油化学を支える関連技術なった。
日本でも、早くからドイツ流の工業化学、応用化学

すでに何度も述べたように、石油化学技術は、1950が教育されていた。しかし、それは、システム工学的年代後半に日本に導入された。その際に、石油化学技

な化学工学とは本質的に異なるものであった。1940

術だけでなく、石油化学を支える多くの関連技術も、年前後に金沢高等工業学校（現在の金沢大学）、京都

ほぼ同時に導入された。その主要なものは図 2.6 に示大学、東京工業大学などに化学機械学科、化学工学科

す 4 つである。その頃、石油化学が必要とするこれらが設置されたが、まだ日本の化学業界に化学工学が広関連技術も、ちょうど飛躍の時期にあった。その意味

く知られるまでに至らなかった。1950 年代に石油化

では、日本の石油化学は、良いタイミングで工業化で学技術と一緒に日本の化学業界に化学工学が導入されきた。

た際には、化学工学は、その発想からして新鮮な驚きを持って迎えられた。現在では、石油化学だけでなく、多くの化学工業分野において、化学工学は定着し、

石油化学

広く化学工業の基本的な技術となっている。
化学工学

計装制御技術図 2.6

機器分析技術

高分子成形
加工技術

石油化学を支える関連技術

2.4.2

計装制御技術計装制御は、計測機器による測定、フィードバック
自動制御、自動バルブの 3 つの要素によって、プラン

126

しかし、すべての化学会社が、このような関連技術

トを操作する技術である。日本に石油化学が導入されを受け入れられたわけではない。日本の化学会社の社

た頃は、計装制御技術の歴史においては空気制御から史をみると、1950 年代前半、多くの化学会社が、米電気制御への移行期であり、計装制御の小型化、遠距国で発展していた石油化学工業、石油化学技術を調査離化が進んでいた。このため、新鋭の日本の石油化学

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

工場では、中央制御室が設置され、そこでの監視、制レンなどが、欧州で工業化された。その成形加工は、御が行われた。これは、それまでの日本の化学工業に

まだゴムの成形加工技術の応用の域を出るものではな

なかった運転操作法であった。プロセスオートメー

かったが、早くも現在の押出機の原型といえるスクションと呼ばれた。石油化学工業は、石油精製工業とリュー式押出機が誕生し、1939 年には欧州で硬質塩並んで、生産工程のオートメーション化がもっとも早ビパイプが製造されるまでになっていた。

く行われた産業となった。

熱可塑性プラスチックの生産性の高い成形加工技術
としては、押出成形、中空成形、射出成形がある。射

2.4.3

機器分析

出成形は第 2 次大戦前に欧米で開発されたが、まだご日本に石油化学が導入された 1950 年代後半は、機く小型の製品を低速でつくるだけだった。1950 年代

器分析技術の面でも石油化学を支える技術がちょうどに日本では、石炭化学を基盤とした塩化ビニル樹脂、

開花した時期であった。石油化学では、ガス状成分や酢酸ビニル樹脂、ユリア樹脂が大きく発展した。ま気化しやすい液状成分を分離して分析するガスクロマ

た、ポリエチレンやポリスチレンも輸入された。欧米

トグフィーと、官能基によって有機化合物を分析するから成形加工機が輸入されて、成形加工が始まること

赤外分光法がよく使われる。1955 年に世界初のガスによって、プラスチックの成形加工業者や成形加工機

クロマトグラフが輸入され、1957 年には国産量産型

械会社が生まれた。ちょうど、この頃に、押出成形やガスクロマトグラフ装置が開発された。さらに 1958

射出成形が大型化、高速化の方向に急速な発展を始め

年にはプロセスガスクロマトグラフが開発されていた。このため、日本の石油化学工業が誕生した 1950る。一方、1957 年には高分解能赤外分光光度計が開年代後半には、新しいプラスチックを成形加工する基発された。

盤が、石油化学に先行して出来上がりつつあった。そこのような分析装置は、当初は高価であったが、しばらくして価格が大きく低下し、石油化学工業では、研究開発や品質管理だけでなく、工程管理にも広く使われるようになった。

の後、石油化学とプラスチック成形加工技術は、相互に影響し合いながら発展して現在に至っている。
合成繊維についても同様であった。1920 年代から日本でも大発展したレーヨン工業は、高分子を溶剤に溶解して紡糸する湿式法であった。レーヨン原料であ

2.4.4

高分子成形加工技術

るセルロースが、熱可塑性高分子でなかったためであ

高分子成形加工技術としては、天然ゴムの成形加工る。これに対して、1930 年代末に米国で工業化され技術が 19 世紀半ばから発展した。1839 年に加硫が発たナイロンは、熱可塑性高分子なので、溶融紡糸法が見された。英国のハンコックによるゴム加工機械や加開発された。日本でも、第 2 次大戦中からナイロンは硫法の開発（1849 年）は、ゴム成形加工技術を大き国産技術で少量生産が開始され、溶融紡糸法で生産さく発展させた。天然ゴムは加工しにくい材料である

れるようになった。溶融紡糸法は、1950 年代後半にが、これをローラーで練るカレンダー成形技術やプレポリエステル繊維でも活用され、1970 年代以降は、

ス成形技術が発展した。20 世紀に入ってからは、自重合と紡糸の連続化、高速紡糸による紡糸、延伸、仮動車工業で自動車タイヤなどのゴムの成形加工製品が

撚加工の一体化などの技術革新につながっていった。

たくさん使われたことからゴムの成形加工業は第 2 次世界大戦前に大規模な産業となった。日本では、1886
年に土屋護謨製造所が加硫法を用いた操業を開始し、

2.5 石油化学技術の特徴

天然ゴムの成形加工が始まった。1920 年代には日本石油化学以前に発展していた量産型の化学工業や現でもタイヤ工業が確立し、1931 年にはブリヂストン

代の石油化学以外の化学工業と比較して、例外が多い

による純国産タイヤの製造も始まった。

ことはもちろんであるが、石油化学技術の特徴を大き

一方、19 世紀後半には、熱可塑性高分子であるセ

くとらえてみると、図 2.7 に示す 5 点に整理される。

ルロイドが工業化され、その成形加工が行われた。セ
ルロイドの成形加工は、天然ゴムの成形加工技術の応

2.5.1

流体革命の一端用であった。1910 年代には熱硬化性樹脂であるフェ1950 年代に中東石油が日本や欧州に大量に供給さノール樹脂が工業化された。その成形加工法は圧縮成れ、エネルギー源が 18 世紀産業革命以来続いてきた形であった。プレス成形の拡張技術であった。1930

石炭から一挙に石油に変わった。当時、流体革命と言年代には、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチわれた。石炭や農産物を原料としてきた化学工業も、

石油化学技術の系統化調査

127

流体革命の一端こともある。米国は、エチレンなどの輸送パイプライン網が縦横にあって、それに多くのエタンやナフサのコンビナートを形成

石油化学技術連続・高圧・触媒反応

大規模

国際性

図 2.7

石油化学技術の特徴

水蒸気分解工場が連結され、一方で有機工業薬品工場
や高分子工場が連結するというコンプレックスを形成していることが多い。スパゲッティ・ボウルと呼ばれる状態になっている。
2.5.3

連続、高圧、触媒化学工業では、化学反応の操作を、連続的に行うか、回分（バッチ）で行うかによって、工場の形態、運営

原料が石油に変わった。流体革命の一環であった。

方式は大きく変わる。石油化学は、多くの反応が連続石油化学では、原料だけでなく、石油化学製品を生的に行われ、蒸留などの処理も連続的に行われる。し産する各段階でも、できるだけ流体にして扱うことがかも、操業も連続して行われる。日本のナフサの水蒸大きな特徴である。石油化学基礎製品や多くの有機工

気分解工場は、かつては高圧ガス取締法の規制などで、業薬品は、常温では気体か液体である。このため、工年 1 回定期修理が行われ、それ以外の期間は連続操業

場内の輸送はポンプとパイプ、貯蔵はタンクで行われされた。現在では、法規制が緩和され、数年間の連続ることが多い。流体を扱うことが、多くの石油化学工操業を行うまでになっている。有機工業薬品、高分子場が集結し、石油化学コンビナートを形成する大きなの工場でも連続操業、連続反応を行うものは多い。

要因にもなっている。遠距離の工場間の輸送も、石油石油化学では、反応を高圧で行うことも多い。この

化学基礎製品や多くの有機工業薬品では、流体の長所

点は、コールタール化学、アセチレン化学、発酵化学を生かすために、タンクローリー、鉄道タンク車、タのような、石油化学以前に存在していた化学工業とのンカーで、大規模に行われることが多い。

大きな違いである。高圧の利用は、省エネルギーとい一方、高分子は、溶液やエマルションのような液体

う面から非難され、常温常圧で反応が進む自然界と対製品もあるが、多くは固体製品である。しかし、固体で比されて批判されることが多い。しかし、適度な高圧も粉体やペレットのような粒状にして扱うことが多い。

の活用は、設備の生産性に大きく貢献し、最適な反応条件を得る手段でもある。常温常圧の反応が一概に優

2.5.2

コンビナート（コンプレックス）

れているわけではない。

石油化学は、いくつかの石油化学基礎製品が併産さ

また、触媒を多用する点も、石油化学技術の特徴とれ、各々の石油化学基礎製品から有機工業薬品、高分いえる。特に固体触媒がよく使われる。触媒の進歩、子の製品体系がつくられている。しかも前項で述べた

改良は、石油化学会社の競争において、重要なポイン

ように、石油化学基礎製品と多くの有機工業薬品が流トである。ただし、石油化学で最大のプラントであ体である。このため、多くの工場が集結し、パイプでり、しかも石油化学基礎製品を供給する基盤であるエ

連結されて、製品、原料が輸送される。こうしてコンタンの水蒸気分解、ナフサの水蒸気分解は、皮肉にもビナートが形成される（脚注 9）。

無触媒反応である。

日本では、ナフサの水蒸気分解工場ごとに有機工業
薬品、高分子工場が集結してコンビナートを形成する

2.5.4

大規模

ことが多い。コンビナート同士がパイプで連結され1950 年代後半、日本に石油化学技術が欧米から導て、エチレンやプロピレンなどの石油化学基礎製品が入された時でも、石油化学の設備・工場は、石炭化学

融通できる例は皆無ではないが少ない。欧州でも、基など、それまでの量産型の化学工業に比べて、はるか

本的には日本と同様であるが、大陸内に長距離のエチに大きな規模であった。大規模な設備・工場を建設す

レン輸送パイプラインが存在し、コンビナート外でるための資金量は、それまでの化学工業の常識を超えも、有機工業薬品工場や高分子工場がつながれているるものであった。しかも、日本の市場には知られていなかった新製品が多かったので、石油化学に参入を希（脚注 9）脚注 8 でのべたように、石炭化学や電気化学でも、コンビナートを形成した例はあった。しかし、石油化学コンビ
ナートは規模が格段に大きく、しかも石油化学ではコンビナー
ト形態をとることが普通である。

128

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

望する会社にとって、大きなリスクを伴うものであった。これが、企業グループの形成を促進する一因になった。

大規模化は、1950 年代から 1960 年代に急速に進ん

むためにわざわざ調査団を派遣している。

だ。石油価格が安価な時代には、石油化学工業は、規このような背景から生まれた石油化学技術の国際性

模の経済性が大きく効く工業であった。1950 年代後

は、1970 年代以後、プラントエンジニアリング会社

半に年産２万トン程度のエチレン生産能力で建設されが成長するとともに、ますますその傾向を強めた。

たナフサの水蒸気分解プラントは、1960 年代前半には年産 5 万トン、1960 年代中半には年産 10 万トン、

参考文献

1960 年代末には年産 30 万トン規模にまで急速に拡大

1） 林雄二郎「日本の化学工業」岩波新書（第 1 版

した。石油危機後、大規模化のスピードは鈍化し、1957、第 2 版 1961）、林雄二郎、渡辺徳二「日本1970 年代から 40 年が経過した現在で、新設のエチレの 化 学 工 業 」 岩 波 新 書（ 第 3 版 1968、 第 4 版

ンプラントの規模は、年産 60 万トン～120 万トン（投1974）

資額が少ないエタンの水蒸気分解プラントでは、年産

2） 渡 辺 徳 二「 石 油 化 学 工 業 」 岩 波 新 書（ 第 1 版

100 万トン～150 万トン）程度である。これに伴って、1966、第 2 版 1972）、「転機に立つ石油化学工業」

有機工業薬品、高分子のプラントの規模も拡大してい岩波新書（1984）

る。このように、石油化学は、他の化学工業に比べて大規模であることが大きな特徴である。

3） 石油化学工業協会編「石油化学 10 年史」石油化学工業協会（1971）
4） 技術の系統化調査報告第 11 集「プロセス制御シ

2.5.5

国際性

ステム」国立科学博物館（2008 年 3 月）

1950 年代に石油化学が米国から欧州、日本に拡大

5） 日本分析機器工業会・日本科学機器協会編「分析して以来、石油化学は、技術も、原料も、製品取引も、

機器・科学機器遺産カタログ（2014）」（2014 年 9

国際的に行われた。19 世紀後半に発展した合成染料

月）工業や 20 世紀に発展した石炭化学工業は、このよう

6） 安田陽一「プラスチック 100 年記念特集－成形方な国際性に乏しく、カルテル体質を持って新規参入者

法・成形機の歴史」日本プラスチック工業連盟誌を排除し、生産を独占しようとする傾向が強かった。

「プラスチック」2007 年連載

技術は、そのための有力な手段であった。これに対して、石油化学が世界に広まった第 2 次大戦後は、独占禁止政策が国際的に普及するようになったので、石油化学新技術を秘匿することによって世界の生産を独占することは難しくなった。米国のデュポン社と英国のICI 社との間の特許同盟は、1952 年に反トラスト法違反で解体された。また、1950 年代当時、石油化学においては、圧倒的な力を持っていた米国の会社が欧州

7） 小山寿「日本プラスチック工業史」工業調査会（1967 年）
8） 日本射出成型工業連合会「日本射出成形 10 年史」（1963 年）
9） 特許庁編「射出用金型」（技術分野別特許マップ
1997 年）
10）特許庁編「プラスチック押出成形」（技術分野別特許マップ 1998 年）や日本に資本進出して石油化学工業を押さえてしまう11）技術の系統化調査報告第 2 集「塩化ビニル技術史

ことを、欧州各国や日本の政府が恐れ、資本進出を厳の 概 要 と 資 料 調 査 結 果（2）
」国立科学博物館

しく規制した。このことも、技術の国際化を促したひ（2002 年）

とつの要因と考えられる。新技術をテコに進出することができない代わりに、新技術をライセンスすること

12）技術の系統化調査報告第 16 集「タイヤ技術の系統化調査」国立科学博物館（2011 年）

によって技術開発に要した費用を早期に回収するよう13）技術の系統化調査報告第 7 集「衣料用ポリエステになった。英国の ICI 社は、1930 年代に開発した高ル繊維技術の系統化調査」国立科学博物館（2007

圧法ポリエチレン技術を、1950 年代に日本に売り込年）

石油化学技術の系統化調査

129

3 石油化学の製品体系
前章では、石油化学の森を遠くから眺めてみた。こ

石油製品（炭素数 5 以上の炭化水素混合物）を原料とれだけでは森の構造がよくわからないので、第 3 章ですると、生成する基礎製品はオレフィンと芳香族炭化は現代の石油化学の森の中に入り込んでみる。すなわ

水素になる。

ち、石油化学が、どのような製品体系を持ち、どのよ
うにつくられるのかを述べる。

原料とする炭素数に応じて、石油化学製品体系の大きさ、複雑さが決まる。世界の石油化学工業の主要な

石油化学製品は、石油化学基礎製品、有機工業薬品、高分子の 3 つに大きく区分できるが、必ずしもすべて

製品体系のパターンは表 3.1 に示すようにおおむね 5つに分類できる。

がこの順番につくられているわけではない。石油化学①は、天然ガスのメタンを原料として合成ガスから基礎製品から、有機工業薬品を経ないで、高分子がつ

メタノールを生産する石油化学である。現代では、メ

くられることも多い。有機工業薬品及び高分子の製品

タノールは年産 100 万トン以上の大型プラントでつく

体系は、おおむね石油化学基礎製品の炭素数ごとに形られる。後で述べるように、メタノールからいくつか成されているので、有機工業薬品と高分子については、の誘導品がつくられるが、メタノール生産地で大規模

石油化学基礎製品の炭素数の順に一緒に説明する。

に誘導品がつくられることは少ない。生産されたメタ

なお、本章は化学に不慣れな方には煩雑で分かりにノールは、そのままの形で輸出されることが多い。しくいと思われる。図や表だけを見て、現代の石油化学

たがって①はメタノール単独プラントの石油化学との壮大で、入り組んだ森を眺めていただくだけで結構言っても過言でない。

である。

②は、天然ガス、原油随伴ガスから得るエタンを原

3.1 製品体系から見た世界の石油化学工業料としてエチレンからエチレン系製品のみを生産する
石油化学である。現代では、エチレン生産能力年産
100 万トン以上のプラントがつくられ、エチレンを原

石油化学の製品体系は煩雑で、個々の木を見すぎる料に数種類のエチレン系製品をつくるコンビナートがと森全体が見えなくなる可能性があるので、最初に世形成される。③はナフサ、ガスオイルなど液体石油製

界の石油化学工業の主要な製品体系のパターンを述べ品を原料として多種類のオレフィン、芳香族炭化水素て、石油化学の森の大まかな種類を説明する。

から多種類の有機工業薬品、高分子を生産する石油化

石油化学基礎製品の製品体系は、原料によって大き学である。現代では、エチレン生産能力が 50 万トン以く左右される。炭素数 1 のメタンを原料とすると、炭上（石油化学基礎製品合計で 150 万トン以上）のプラ

素数 1 の石油化学基礎製品だけができる。炭素数 2 のントがつくられるので、多数の誘導品プラントが周辺

エタンを原料とすると生成する石油化学基礎製品は炭に位置して大型のコンビナートが形成される。②と③

素数 2 のエチレンだけである。炭素数 3、4 のプロパ

は、世界のエチレン系製品市場で競合するが、②からン、ブタンを原料とすると炭素数 2～4 のオレフィン

は原則としてエチレン系以外の製品は生産されないのが主体となって生成する。ナフサ、ガスオイルなどので、エチレン系以外の製品は、主に③から供給される。

表 3.1 製品体系からみた世界の石油化学工業
表3.1 製品体系からみた世界の石油化学工業

130

パタ
ーン

原料

基礎石化製
品製造技術

主要な
基礎石油化学製品

主要な有機工業薬品・高分子

主要国・地域

①

メタン

水蒸気改質

合成ガス

メタノール

サウジアラビア、
トリニダード・トバコ

②

エタン

水蒸気分解

エチレン

エチレン系製品

米国、中東

すべてのオレフィン系、
芳香族系製品欧州、アジア(日本
を含む）

③

ナフサ

水蒸気分解

オレフィン
芳香族炭化水素

④

重質油

接触分解

プロピレン
ブチレン

プロピレン系製品、ブチレン系製品

米国

⑤

ナフサ

接触改質

芳香族炭化水素

芳香族系製品

米国、日本

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March13

④は重質油を原料にガソリン留分を生産する際に副簡単な飽和炭化水素（脚注 1）である。メタンは、日生する廃ガスからプロピレン、ブチレンを生産し、プ

本には、LNG として長距離輸送によって大量に輸入

ロピレン系製品、ブチレン系製品を生産する石油化学

され、もっぱら燃料用として火力発電、都市ガスに使である。⑤は、改質油から芳香族炭化水素を抽出してわれている。しかし、これでは高価になるので、石油

芳香族系製品を生産する石油化学である。④、⑤は重化学原料になることは少ない。メタンを原料とする石質油からのガソリン生産、あるいはオクタン価の高い

油化学工業やアンモニア・肥料工業は、メタン産地近ガソリン生産を大量に行っている国、地域だけに存在

くに立地することが多い。

する。ガソリンの生産を主目的とし、石油化学基礎製

一方、米国・カナダ、中東で採掘される天然ガスに品は副生物なので、②、③を補完する位置づけである。

は、主成分のメタンのほか、炭素数 2 の飽和炭化水素

ただし、米国では②が主体で③が少なく、一方、④、であるエタンが数％含まれ、さらに炭素数 3 や 4 の飽⑤の供給力が大きいので、エチレン系以外の製品の主

和炭化水素プロパン、ブタンが少量含まれることもあ

要な供給源になっている。

る。最近話題の米国で採掘されているシェールガスも3.2 石油化学の原料同様である。エタン、プロパン、ブタンは、分離してオレフィン原料として利用できる。プロパン、ブタン
は、簡単に液化できるので、LPG（液化石油ガス）に入手できる原料の違いによって、世界各国の石油化

して長距離輸送し、燃料用に販売されることが多い。

学工業は異なる製品体系を持つ。原料は、石油化学工

エタンの液化は、プロパン、ブタンほど容易ではない業の形態を決定する最大の要因なので、まず石油化学

ので、メタンの場合と同様に、もっぱら産地近くで石の原料について説明する。

油化学原料として利用される。石油化学用の利用先がない場合には、エタンはメタンから分離されないで燃

3.2.1

石油・天然ガス産地と石油化学工業の立地

料用に使われる。

石油化学の原料は、定義で述べたように石油と天然ガスである。石油も天然ガスも炭化水素から成ってい3.2.3

原油随伴ガスる。石油も天然ガスも、燃料（エネルギー）としてのガス状炭化水素は、地下の高圧下では原油に溶解し利用が圧倒的に大きい。石油、天然ガスの全消費量かているが、原油を採掘する際に常圧になるので自然にらみれば、石油化学原料になるのは、ごく少量に過ぎ分離されてくる。これが原油随伴ガスである。原油随ない。天然ガスは、燃料（エネルギー）として使われ伴ガスには、メタンのほか、エタン、プロパン、ブタる場合には、ガスのままでパイプラインにより、またンが含まれることが多い。エタンを分離して回収するは LNG（液化天然ガス）となって LNG タンカーにとエチレン原料になる。1980 年代以後に中東で大規よって、長距離輸送される。燃料は、石油化学原料に模に展開された石油化学工業は、それまで未利用で比べて桁違いに量が多いので、長距離輸送を行うためあった原油随伴ガスを原料とした。また、原油随伴ガの固定費を十分に負担できるからである。しかし、石スには、ナフサ留分に相当する常温では液状になる炭

油化学原料として使われる場合には、長距離輸送はさ化水素も含まれる。これは、コンデンセートとか、天れず、産地に近い場所で消費される。一方、石油は、

然ガソリンと呼ばれる。コンデンセートは、簡単な蒸原油はもちろん、主要な石油化学原料であるナフサも留によって非常に優れた石油化学原料になる。原油か

大型タンカーで長距離輸送できるので、消費地近くにら蒸留分離されるナフサと同様に、ナフサとして取引運ばれてから使われることが多い。

される。

このために、天然ガスが得られる地域では、産地近
くに石油化学工業が立地している。天然ガスが得られ

3.2.4

原油、石油製品ない地域では、輸入原油やナフサなどの石油製品を原

炭素数 5 以上の炭化水素は、常温で液体である。原料にして消費地近くで石油化学工業が発展している。

油は、産地によって飽和炭化水素を主体とするもの、

3.2.2（脚注 1）炭素が鎖状の一重結合だけからなる炭化水素を飽和炭化水素と言う。パラフィン、アルカンとも呼ばれる。分子式では、CnH2n+2 と表すことができる。メタン CH4 は、最も炭素数の小さな飽和炭化水素である。炭化水素の中で、飽和炭化水素
は最も反応性が低い。

天然ガス

北海、ロシア、アジア・大洋州で採掘される天然ガスは、日本で少量採掘される天然ガスも含めて、ほとんどメタンだけから成る。メタンは、炭素数 1 の最も

石油化学技術の系統化調査131脂環式炭化水素（脚注 2）や芳香族炭化水素を多く含

3.3.1

炭素数 1 の石油化学基礎製品

むものなど様々である。その他、原油には、硫黄、窒メタンを原料とした炭素数 1 の石油化学基礎製品の素などが有機化合物の構成成分として含まれている。

製品体系を図 3.1 に示す。炭素数 1 の主要な石油化学

石油精製業は、原油を蒸留精製して、沸点範囲に応じ

基礎製品は合成ガスである。それ以外にも一酸化炭素て、ナフサ・ガソリン留分（脚注 3）、灯油・ジェット

CO、ホスゲン COCl2、シアン化水素 HCN、クロロメ

燃料油留分、軽油留分、重油留分に分離する。さらにタン類がある。

石油精製業では、減圧蒸留、水素化分解、熱分解、接

水蒸気改質

触分解、接触改質、アルキル化、脱水素、水素化処理、異性化、コーキング処理など様々な物理的処理・化学的処理を行って、需要量に応じた各種の石油製品を連

塩素

合成ガス

メタン

一酸化炭素

ホスゲン

アンモニア

シアン化水素
塩化メチル

産品として生産している。
日本やアジア各国では、ナフサをもっぱら石油化学

塩素

クロロメタン類

原料として使っている。欧州では、ナフサのほかに、ガスオイル（脚注 4）も石油化学原料としている。
石油精油所では、接触分解などの化学的処理を行う
際に、大量の石油廃ガスが発生する。この石油廃ガス

塩化メチレン
クロロホルム

消滅した製品 ： 四塩化炭素

図 3.1

メタンからの石油化学基礎製品には、プロピレン、ブチレンなどのオレフィンが含ま

合成ガスは、一酸化炭素と水素の混合ガスである。

れている。これらオレフィンは、必要に応じて石油化

合成ガスは、石炭、天然ガス、石油からつくることが学原料にされる。接触改質は、ガソリンのオクタン

でき、さらに炭水化物からも少量つくられている。石

価（脚注 5）を上げるための化学的処理である。接触

油化学工業では、もっぱら天然ガス（メタン）を原料

改質油には、芳香族炭化水素が大量に含まれるので、に合成ガスがつくられる。合成ガスは用途に応じて、必要に応じて、これから芳香族炭化水素が抽出され、さらに化学的処理をして一酸化炭素と水素の混合比率

石油化学基礎製品となる。このように、石油精製業もを変え、メタノール合成や一酸化炭素の生産に使われ石油化学基礎製品を生産し、供給することは多い。なる。オキソ反応（ヒドロホルミル化）の原料として、

お、本調査報告ではこれ以上の石油精製技術の詳細な

オキソアルデヒド、オキソアルコールの生産にも使わ説明は省略する。

れている。また、石油化学以外にも、水素の生産、ア3.3 石油化学基礎製品の製品体系
主要な石油化学基礎製品には、炭素数 1 の合成ガ

ンモニア合成、人造石油の合成に使われる。
メタンからの合成ガスの製造は、水蒸気改質反応で行われる。メタンと水が反応して、一酸化炭素とその3 倍の容量の水素から成る合成ガスが生成する。

ス、炭素数 2～5 のオレフィン、炭素数 6～8 の芳香族

次に合成ガス以外の炭素数 1 の石油化学基礎製品に炭化水素がある。原料別／生産技術別に石油化学基礎

ついて述べる。一酸化炭素は合成ガスから生産され製品の製品体系を説明する。

る。ホスゲン COCl2 は、一酸化炭素と塩素の反応でつ く ら れ る。 シ ア ン 化 水 素 は、 ア ン ド リ ュ ー ス（Andrussow）法によって、約 1000℃で、メタン、ア（脚注 2）一重結合だけから成るが、炭素の環状構造を持つ炭化
水素を脂環式炭化水素と言う。ナフテン、シクロパラフィンとも言う。

ドリュース法の改良法では、空気を使わず、1400℃でアンモニアとメタンだけから、シアン化水素と水素が（脚注 3）沸点 30℃～180℃（または 200℃）の石油留分をナフサと言う。ナフサは、粗留ガソリンとも呼ばれる。主に炭素数５～12 程度の炭化水素から成る。ナフサのうち、自動車燃料用としてオクタン価、硫黄分、ベンゼン含有量などを規格に合わせて調整した石油製品がガソリンである。

つくられる。プロピレンのアンモ酸化によってアクリ（脚注 4）ガスオイルは、一般には軽油と同義である。ただし、灯油・軽油を合わせてガスオイルと呼ぶ場合もある。

化法の触媒改良が進み、シアン化水素の副生量が大幅（脚注 5）オクタン価は、ガソリンエンジンの燃料のノッキングを起しにくさを示す指標である。指標の基準は、イソオクタンのオクタン価を 100、n- ヘプタンのオクタン価を 0 としている。

132

ンモニア、空気から合成される。水が副生する。アン

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

ロニトリルをつくる際に、大量にシアン化水素が副生するので、1960 年代以来、安価なシアン化水素供給
源として利用されてきた。ところが、近年、アンモ酸に減少している。
クロロメタン類は、メタンの直接塩素化によってつくられる。塩素の数によって、塩化メチル、ジクロロメタン（塩化メチレン）、クロロホルム、四塩化炭素

なオレフィン、芳香族炭化水素の混合物が同時に連産の 4 種類がある。メタノールと塩化水素から脱水反応

品として生成する。

によって塩化メチルをつくり、続いて塩化メチルを塩（1）水蒸気分解技術

素化して塩素数の多いクロロメタン類をつくる製法もナフサやガスオイルを過熱水蒸気と混合し、外部かある。この製法の方が、必要とする製品を収率よく得ら 1000℃強に加熱したパイプ中を滞留時間数ミリ秒やすい。
四塩化炭素は、オゾン層破壊物質としてモントリ

で通じると炭化水素が分解される。分解ガスを、熱交

オール議定書で生産・消費が規制され、商品としては

換器（クエンチクーラー）によって約 300℃に急冷す

1990 年代に消滅した。クロロメタン類からつくられる。水蒸気分解の反応温度が 800℃～900℃なので、たフロン類（水素を含まないクロロフルオロメタン類

クエンチクーラーによって高圧水蒸気として熱回収でなど）、ハロン類（水素を含まないブロモフルオロメ

きる。分解ガスは、続いて急冷塔（クエンチタワー）

タン類など）は、オゾン層破壊物質として規制され、で油噴霧（主に後述する分解ガソリンを利用）され、すでに商品としては消滅した。クロロホルムなどからさらに次の水急冷塔で水噴霧される。これによって、つくられる代替フロン類も地球温暖化問題から逐次規

反応時に混合した水蒸気は水となり、また分解生成物

制されつつある。

のうち炭素数 5～9 の成分は凝縮分離されて液体（分解ガソリン）として回収される。分解生成物のさらな3.3.2

ガス状炭化水素の水蒸気分解からの石油化学

る分離精製については次項で述べる。

基礎製品

水蒸気分解と言っても、前項で述べた合成ガスの製

天然ガス・原油随伴ガスなどから分離したエタンを造（水蒸気改質）のように炭化水素と水蒸気が反応し水蒸気分解すると、おもにエチレンと水素だけが得らているわけではない。水蒸気はガス状になっている炭れる。その他のオレフィンや芳香族炭化水素は、ほと化水素の分圧を下げているに過ぎない。水蒸気分解はんど得られない。エタン、プロパンの混合ガス、また触媒なしの熱分解反応であり、大きな吸熱反応であはプロパン、ブタンの混合ガスを水蒸気分解することる。炭化水素の炭素鎖の切断、異性化、環化、脱水素も米国では少し行われている。この場合には、エチレが起こっている。滞留時間を長くすれば、炭化水素のンのほか、プロピレン、ブチレンなどのオレフィンも熱分解がさらに進み、究極的には炭素と水素にまで分得られる。芳香族炭化水素の生成量は少ない。水蒸気

解してしまう。これを避けるために滞留時間を短くす

分解技術は、ナフサやガスオイルの水蒸気分解技術とるが、それでも運転中に炭化水素の熱分解で副生する

同じなので次項で説明する。

炭素がパイプ内に析出してくる。水蒸気分解装置は、数炉～十数炉で構成されているので、パイプに炭素が3.3.3

液状炭化水素の水蒸気分解からの石油化学基

蓄積した炉は原料の供給を止めて切り離し、空気を礎製品

送って炭素を燃焼除去する。このデコーキング操作を行った後に、炉を再稼働する。

液状炭化水素を水蒸気分解すると図 3.2 に示すよう

炭素数２のオレフィン

エチレン

炭素数３のオレフィン

プロピレン

ブタジエン
炭素数４の
オレフィン
ブチレン

ナフサ
ガスオイル

n-ブチレン
イソブチレン

炭素数５の
オレフィン

1-ブチレン2-ブチレン

cis-2-ブチレン
trans-2-ブチレン

シクロペンタジエン
イソプレン
ベンゼン

芳香族
炭化水素

トルエン

オルトキシレン

キシレン

メタキシレン
パラキシレン

図 3.2図3.2
ナフサやガスオイルの水蒸気分解から得られる主要な石油化学基礎製品
ナフサやガスオイルの水蒸気分解から得られる主要な石油化学基礎製品
15

石油化学技術の系統化調査

133

分解温度が高いほど、滞留時間が短いほど、また炭られる。エタンは、分解炉に原料として再投入され化水素の分圧が低い（水蒸気を多く混合）ほど、オレる。炭素数 3 の成分はプロピレン塔によってプロパン

フィンの生成が多い。日本でも現在では、石油化学基とプロピレンに分離され、プロピレンが得られる。プ

礎製品のうち、芳香族炭化水素の供給の主力が石油精

ロパンとプロピレンの蒸留分離は特に困難であり、段製業（接触改質油）に移ってきたので、ナフサの水蒸

数の多い蒸留塔が必要になる。有機工業薬品の合成で気分解装置は、オレフィンを多く得る運転を行うこと

は、プロピレン純度 94% 程度のケミカルグレードにが多い。

まで精製して使うことが多い。PP の生産にはさらに水蒸気分解によって生成する石油化学基礎製品の収率は、原料、分解条件によって大きく異なる。前項の精製して純度 99.5% 以上のポリマーグレードのプロピレンが必要である。

エタン原料の場合、エチレンが約 80%、水素、メタ

炭素数 4 の留分の分離は、含まれる成分が多いのでンが約 14% である。同じく前項のブタン原料の場合、手間がかかる。図 3.3 に示すように、まずブタジエン

エチレンが約 38%、プロピレンが約 15%、ブチレン・が極性溶剤を利用した抽出蒸留により分離される。ブブタジエンが約 10%、水素、メタンが約 25% である。

タジエンを除いたラフィネートⅠには、3 種類の n-

これに対して、ナフサ原料の場合は、エチレンが約

ブチレン（脚注 6）とイソブチレンが含まれているの30～35%、プロピレンが約 15～17%、ブチレン・ブタ

で、反応性が最も高いイソブチレンを、固体酸触媒をジエンが約 9～12%。炭素数 5 以上の石油化学基礎製

使った水和反応によって tert- ブチルアルコールにし品（芳香族炭化水素を含む）が約 25％、水素、メタて分離する。tert- ブチルアルコールは、脱水反応にンが約 14%～16% である。

よってイソブチレンに戻される。残ったラフィネート
Ⅱから 1- ブチレンを分離したい時は、抽出蒸留や多（2）オレフィン、芳香族炭化水素の分離精製

孔性固体吸着剤を使って分離する。1- ブチレンを除

ナフサやガスオイルの水蒸気分解では、多種類のオ

去したラフィネートⅢは、シス（cis）体とトランス

レフィン、芳香族炭化水素が併産されるので、これを（trans）体の 2- ブチレン混合物である。これ以上は分離精製する技術が発展した。分離精製技術は、どの分離せずにアルキレートガソリン製造用に使うか、順番に製品を取り出していくかによって、いくつかの

sec- ブチルアルコールの合成に利用することが多い。

プロセスが開発されている。個々のプロセスを詳細に一方、本項の最初に述べた水急冷塔でガス成分及び述べることは省略し、一例を示すことによって、連産

水と分離された分解ガソリンは、まず、炭素数 5 の留品の分離精製技術を紹介する。

分が分離される。炭素数 5 の留分には、様々な炭化水

まず、水急冷塔で常温にした分解生成物は、水とガ素が含まれている。このすべてを分離することは難し

ス成分と常温で液状の成分（分解ガソリン）の 3 つにく、特に大きな用途があるイソプレンとシクロペンタ

分ける。

ジエンだけが分離される。炭素数 5 の留分を加圧下でガス成分は水酸化ナトリウム水溶液で洗浄され、炭150℃に加熱すれば、シクロペンタジエンが二量化し酸ガスや微量の硫黄分が除去される。ガスを乾燥後、て炭素数 10 のジシクロペンタジエン DCPD になるの

圧縮冷却する。脱メタン塔、脱エタン塔、脱プロパン

で、蒸留で分離できる。二量体は、分離後、350℃に塔、脱ブタン塔などの蒸留塔を順次通ることによって、水素と炭素数 1 の留分、炭素数 2、3、4 の留分が逐次分離される。さらに炭素数 2 の留分はエチレン塔によってエチレンとエタンに分離され、エチレンが得（脚注 6）炭素鎖の連なりが、分岐していない分子を直鎖（ノルマル）の分子と言い、略称として n を付ける。ブチレンでは、
図 2.2 に示す 1- ブチレン、cis-2- ブチレン、trans-2- ブチレンが該当する。

ブタジエン(37‐47wt%)
炭素数４留分イソブチレン (22‐27wt%)
ラフィネートⅠ

１‐ブチレン （14‐16wt%）
ラフィネートⅡ
ラフィネートⅢ

cis‐2‐ブチレン (5wt%)
trans‐2‐ブチレン(6‐7wt%)
イソブタン
ブタン
n‐ブタン

図3.3

134

国立科学博物館技術の系統化調査報告

図 3.3

炭素数 4 の留分の分離

炭素数4の留分の分離

Vol.23 2016. March16加熱すれば、シクロペンタジエンが再生する。シクロ

るために、ナフサ・ガソリン留分の接触改質が行われペンタジエンを除去した炭素数 5 の留分を、アセトニる。接触改質によって、炭化水素分子が分岐、環化、トリルや N- メチルピロリドンを使って抽出蒸留して芳香族化するため、オクタン価が向上する。このた

イソプレンを分離する。残りの炭素数 5 の留分は、こめ、接触改質油には芳香族炭化水素が含まれる。しかれ以上は分離しないで重合させて石油樹脂として利用

し、接触改質油は、分解ガソリンに比べて芳香族炭化する。

水素濃度が低いために、様々な溶媒抽出法が開発され

次に炭素数 6 以上の留分から、まず芳香族炭化水素て き た。 古 く は 1952 年 に 開 発 さ れ た UOP 社 － ダと非芳香族炭化水素を分離する。N- メチルピロリド

ウ・ケミカル社のユーデックス（Udex）法（抽出溶ン、N- ホルミルモルホリン、DMF などの溶剤を利用

媒：エチレングリコール類／水）、1959 年に開発されする溶剤抽出法がよく使われる。

たシェル社－ UOP 社のスルホラン法などが有名であ

芳香族炭化水素は、さらに蒸留によって、ベンゼン、るが、その後も新しい溶媒を使った新プロセスが続々

トルエン、混合キシレンに分離される。混合キシレンと開発されている。米国では接触改質油が芳香族炭化（炭素数 8 の芳香族炭化水素留分）は、エチルベンゼ

水素の主要な供給源となっている。欧州や日本のようン、オルトキシレン、メタキシレン、パラキシレンのなナフサの水蒸気分解が盛んな国では、分解ガソリン

混合物である。これらは沸点が近く、蒸留では分離でから芳香族炭化水素を供給できる。しかし、芳香族炭

きないので様々な分離法が開発された。需要はパラキ

化水素の需要が増大したため、日本でも芳香族炭化水

シレンが圧倒的に大きいので、パラキシレンの分離が素の供給源が、分解ガソリン主体から接触改質油主体

最大の目標である。現在では、1971 年に UOP 社が開に変わった。

発したパレックス（Parex）法がよく使われている（6.1.1（6）参照）
。

3.3.5

芳香族炭化水素の不均化、異性化

トルエンの不均化によるベンゼンとキシレンの生3.3.4

接触分解、接触改質からの石油化学基礎製品

産、またメタキシレンの異性化による混合キシレンの石油精製業では、原油に含まれているガソリン留分

生産は、石油化学基礎製品の製造技術のひとつであるだけでなく、さらに多くのガソリン留分を得るために、重質油留分の接触分解が行われる。その際に、多量の廃ガスが得られる。この廃ガスには、プロピレ
ン、ブチレンなどのオレフィンが含まれているので、（6.1.1（6）参照）。

3.4 有機工業薬品と高分子の製品体系

必要に応じて、オレフィンを精製分離して利用するこ

石油化学工業では、石油化学基礎製品の炭素数ごととが可能である。ただし、ナフサの水蒸気分解によるに、有機工業薬品、高分子がつくられ、一つ一つの有生成ガスに比べて、接触分解の廃ガスに含まれるプロ

機工業薬品からは、さらに別の有機工業薬品、高分子

ピレン、ブチレンの濃度は低いので効率が悪い。ナフがつくられていく。したがって、この項では、石油化

サの水蒸気分解が盛んな国では、エチレン生産量に対学基礎製品の炭素数別に有機工業薬品、高分子の製品して、その半分の量程度のプロピレンや約 3 分の 1 程体系を説明する。

度の量のブチレンが得られるので、接触分解の廃ガス

なお、有機工業薬品の製造ルート、製造技術は、通から、プロピレンやブチレンを得る依存度は低い。一常いくつもあって競合している。しかも歴史的に大き方、米国では、プロピレン、ブチレンの供給を、接触く変わったことも多い。ここでは、現代の石油化学の分解からの廃ガスに大きく依存している（3.1 参照）。

製品体系、製造技術をまず理解するために代表的な石油精製業で接触分解ガスから得た炭素数 3 の留分

ルートを述べる。競合ルートや歴史的な変遷についてをアルキレートガソリンの合成などに利用する場合

は後の章で述べる。

には、精密な蒸留を行わず、プロピレン純度 70％程

石油化学工業で生産される有機工業薬品、高分子度（主要な不純物は反応性の低いプロパン）のリファ

は、石油化学基礎製品と違って非常に多数あるので、イナリーグレードで利用する。有機工業薬品や高分

そのすべてを語ることは不可能である。本稿は石油化子の生産に利用する場合には、前項で述べたケミカル

学製造技術を大きく俯瞰し、その技術の系統化を考えグレードやポリマーグレードにまで精製する必要がることを目的としているので、世界または日本で生産ある。

量の多い代表的な製品に絞って述べることとする。

石油精製業では、ガソリンのオクタン価を向上させ

石油化学技術の系統化調査

1353.4.1

炭素数 1 から出発する製品体系

コール）、ネオペンチルグリコール（2 価アルコール）

炭素数 1 の石油化学基礎製品としては、合成ガス、がつくられる。これらのアルコールは、不飽和ポリエ

一酸化炭素、ホスゲン、シアン化水素、クロロメタン

ステル、アルキド樹脂の原料となり、またポリウレタ類がある。各々からつくられる主要な有機工業薬品、ンに使われるポリエーテルポリオールの原料となる。

高分子の製品体系を図 3.4 に示す。

ホ ル ム ア ル デ ヒ ド は、MDI の 原 料 4,4’- ジ ア ミ ノ ジ
フェニルメタンの合成にも使われる。

メタノール

ホルムアルデヒド

酢酸は、現在ではメタノールと一酸化炭素からつく

合成ガス
オキソ反応物る製法が主流になった。これについては、本項（3）

酢酸

一酸化炭素

で述べる。

イソシアネート
ホスゲン
カーボネートシアン化水素（2）オキソアルデヒド、オキソアルコール

ニトリル化合物、シアン化物
クロロメチルシラン類

ケイ素樹脂（シリコーン）クロロジフルオロメタン
HCFC-22 ＣＨＣｌＦ2

テトラフル
オロエチレン

クロロメタン類

オキソ反応（ヒドロホルミル化）は、オレフィンなどに一酸化炭素と水素を反応させて、アルデヒドを合ポリテトラフルオロエチレン

消滅または減少した製品 ： クロロフルオロメタン類、ブロモフルオロメタン類

図 3.4

 素数 1 の石油化学基礎製品からの主要な製
炭品体系（1）メタノール

成する反応である。オレフィンよりも、炭素数がひとつ多いアルデヒドができる。
プロピレンから n- ブチルアルデヒド、イソブチル
アルデヒドの合成はオキソ反応の最大の応用分野である。そのほかにも、エチレンからプロピオンアルデヒドの合成、エチレンオキサイドからのβ - ヒドロキシ
プロピオンアルデヒドの合成がある。プロピオンアル

合成ガスからつくられるメタノールは、炭素数 1 のデヒド、β - ヒドロキシプロピオンアルデヒドは、水石油化学製品では最大の生産量を持つ。メタノール

素還元して、それぞれ n- プロピルアルコール、1,3- プ

は、ガス容量で一酸化炭素 1：水素 2 の混合比率の合

ロパンジオールになる。またα - オレフィンのオキソ

成ガスを反応させてつくられる。メタノールは溶剤と反応によって直鎖高級アルコールがつくられる。このして使われるほか、有機工業薬品の合成にも大量に使ように、オキソ反応でつくられる一連のアルデヒドをわれている。ホルムアルデヒド、酢酸のほか、各種のオキソアルデヒド、その還元で生成するアルコールをメチルエステルの製造に使われる。最近では油脂からオキソアルコールと言う。

のバイオディーゼル油（脚注 7）やジメチルエーテルのような燃料、燃料添加剤の合成にもメタノールは大量（3）一酸化炭素から出発する有機工業薬品
一酸化炭素からつくられる最大の有機工業薬品は酢に使われている。
ホルムアルデヒドは、メタノールを脱水素または酸酸である。酢酸は、メタノールと一酸化炭素から生産

化脱水素してつくられる。多くのプロセスが工業化さされる。酢酸の最大の用途は、酢酸ビニルである。まれている。ホルムアルデヒドは、フェノール樹脂、ユた、テレフタル酸製造の反応溶剤としても使われる。

リア樹脂、メラミン樹脂の生産に使われる。また、エそのほかの用途として、酢酸エステル、無水酢酸、クンジニアリングプラスチックのひとつであるポリアセ

ロル酢酸がある。

タールの生産にも使われる。そのほかホルムアルデヒ

宇部興産は、一酸化炭素と亜硝酸メチルを、白金族

ドには、様々な有機化合物をつくる有機中間体の用途

触媒を使って反応させて、ジメチルカーボネートとがある。ホルムアルデヒドと各種アルデヒドのアル

シュウ酸ジメチルを併産する製法（ナイトライト技

ドール縮合、還元反応から、ペンタエリトリトール（4術）を工業化した。亜硝酸メチルは、一酸化窒素、メ

価アルコール）、トリメチロールプロパン（3 価アル

タノール、酸素から合成する。シュウ酸ジメチルからは、シュウ酸が得られる。またシュウ酸ジメチルを水（脚注 7）バイオディーゼル油は高級脂肪酸メチルエステルである。油脂（高級脂肪酸のトリグリセリド）とメタノールのエス
テル交換反応により、高級脂肪酸メチルエステルとグリセリンが生産される。油脂としては、パーム油、ナタネ油、ヒマワリ
油がよく使われる。使用済みの食料油からもつくることができるが、その生産量は微々たるものである。

136

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

素還元することによってエチレングリコール EG が得られる。したがって、ナイトライト技術によって、一酸化炭素、メタノールのような炭素数 1 の石油化学製品から炭素数 2 の有機工業薬品（シュウ酸、EG）ができることになる（6.2.3 参照）。

（4）ホスゲンから出発する製品

クロロホルムを無水フッ酸と反応させてクロロジフ

ホスゲンは非常に反応性の高いガスであり、ポリウ

ルオロメタン（HCFC-22）をつくり、これを熱分解

レタンの原料となるジイソシアネートとポリカーボ

すると炭素数 2 のテトラフルオロエチレンができる。

ネートの製造に大量に使われている。

テトラフルオロエチレンを懸濁重合法でラジカル重合

イソシアネートは、アミンとホスゲンの反応によっさせるとポリテトラフルオロエチレンになる。ポリテて合成される。生産規模が大きいジイソシアネート

トラフルオロエチレン PTFE は、代表的なフッ素樹

は、芳香族ジイソシアネート MDI と TDI である。生

脂テフロンである。

産規模はそれほど大きくないが、無黄変ポリウレタンをつくるのに不可欠な脂肪族ジイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネートなどがある。

3.4.2

炭素数 2 から出発する製品（エチレン系製品）

炭素数 2 の石油化学基礎製品はエチレンである。エ
チレンから出発する主要な製品体系を図 3.5 に示す。

ホスゲンはヒドロキシ基を持つ化合物と反応すると高分子の中でも生産量がとびぬけて大きな四大汎用樹

炭酸エステル（カーボネート）を生成する。そのうち、

脂のうち、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビ

BPA とホスゲンとの反応で、エンジニアリングプラ

ニルの 3 つがエチレンからの製品である。さらに残る

スチックのひとつであるポリカーボネートが大量に生１つ PP についても、エチレンはプロピレンのコモノ

産されている。

マー（脚注 8）として使われることが多いので、エチ

そのほか、ホスゲンはカルボン酸と反応して酸塩化

レンから出発する製品は、石油化学工業の中核を成物を生成する。モノイソシアネートや酸塩化物は、反す。エチレンの反応は、おもに二重結合への付加反応

応性の高い有機工業薬品なので、農薬、医薬品、界面である（6.1.2（1）参照）。

活性剤のための有機中間体として使われる。

重合（5）シアン化水素から出発する有機工業薬品

ＥＶＡ樹脂

シアン化水素（青酸）は、そのアルカリ塩（シアン化ナトリウム、シアン化カリウム）が金属精錬、メッ
キ工業、無機化学工業に使われる。有機合成反応でもシアノ基を導入するために使われ、染料、飼料添加物、

プロピレンと共重合

副生した頃は、アセトンとの反応でメタクリル酸メチ
ル、ブタジエンとの反応でアジポニトリルの生産にシアン化水素が使われた。しかし、最近は、安価な副生
シアン化水素が減少したので、シアン化水素の大型の用途は減りつつある。
（6）クロロメタン類から出発する製品
クロロメタン類からの有機工業薬品は、オゾン層破ポリプロピレン

プロピレン、ＤＣＰＤと共重合

エチレン

合成ゴムＥＰＲ酸素

エチレンオキサイ ド
エチルベンゼン 脱水素 スチレン

ベンゼン
塩素

医薬品、農薬などの有機中間体になる。
アクリロニトリル製造の際に大量のシアン化水素がポリエチレン

酢酸ビニルと共重合

酸素

二塩化エチレン 脱塩化水素 塩化ビニル
アセトアルデヒド

酢酸、酸素
水
オリゴマー化

酢酸ビニル
エタノール
αｰオレフィン、直鎖高級アルコール

エチレンからのその他の製品：
エチレンワックス、トリエチルアルミニウム、
プロピオンアルデヒド、n-プロピルアルコール、プロピオン酸、
酢酸・酢酸エチル、塩化エチル
消滅した製品：
四エチル鉛、二臭化エチレン、1,1,1-トリクロロエタン

図 3.5

エチレンからの主要な製品体系

壊物質として、また温室効果ガスとして規制され、生産量は近年かなり減少した。しかし、今なおクロロメ
タン類からは、いくつかの重要な石油化学製品がつくられている。
ジクロロメタン（塩化メチレン）は、溶剤・洗浄剤（1）ポリエチレン
エチレンを重合するとポリエチレンになる。ポリエ
チレンはエチレンの最大の消費先であり、高分子の中でも最大の生産量を誇る代表的な石油化学製品であとして化学工業ばかりでなく、機械工業でも広く使われる。塩化メチルをケイ素と反応させるとクロロシラン類が生成する。クロロシラン類は、シリコーンオイ
ル、シリコーンゴム、シリコーンレジン（ケイ素樹脂）の重要な原料である。

（脚注 8）一種類の分子（モノマー）だけを重合させた高分子をホモポリマーと言う。異種類の分子を重合（共重合と言う）させた高分子をコポリマー（共重合体）と言う。共重合に関与する複数のモノマーのうち、主となるモノマー以外のモノマーを
コモノマーと言う。

石油化学技術の系統化調査

137

る。エチレンの分子構造が CH2=CH2 なので、ポリエ

着性が良いので、他種類の高分子フィルムと EVA 樹

チレンの基本的な分子構造は、－（CH2）－であり、脂フィルムをラミネート（貼り合せ）させて多層フィ

これが数千から数十万個連なっている。この連なりルムとして使われる。また紙袋などの接着剤（ホットは、ほぼ 1 次元のまっすぐの場合と途中で枝分れする

メルト接着剤）に、また発泡製品として靴やサンダル場合がある。またエチレンだけでなく、少量のコモノに使われる。EVA 樹脂は、LDPE 設備で生産できる。

マーを使って、分子鎖の構造を少し変化させて、性能HDPE（高密度ポリエチレン）は、常圧から 150 気を変えることもある。このようにしてポリエチレンに圧以下、温度も常温から 250℃以下でエチレンをイオ

は、 図 3.6 に 示 す よ う に 大 別 し て LDPE、EVA、

ン重合（脚注 10）させてつくられる。重合には触媒

HDPE、L-LDPE の 4 種類ある。

が必要である。触媒によってフィリップス（Phillips）

高圧法低密度ポリエチレン ＬＤＰＥOil of Indiana）法があり、数十気圧から 150 気圧以ＥＶＡ樹脂

下の中圧で反応させる。一方、チーグラー（Ziegler）

高密度ポリエチレン ＨＤＰＥ

触媒やメタロセン（metallocene）触媒を使うと常圧、ポリエチレン

直鎖状低密度ポリエチレン Ｌ‐ＬＤＰＥ

図 3.6

法、スタンダードオイル・インディアナ（Standard

代表的なポリエチレンの種類

図3.6 代表的なポリエチレンの種類

90℃以下の温和な条件でエチレンを重合できる。中圧法でも、常圧法でも、分子鎖に枝分かれがない直鎖状
ポリエチレンが得られる。このような分子鎖は折りた
たまれて結晶をつくりやすいので、密度が少し高く

LDPE（高圧法低密度ポリエチレン）は、1933 年に（0.955 ～ 0.965）、 半 透 明 な ポ リ エ チ レ ン に な る。

最初に合成されたポリエチレンである。微量の酸素まHDPE は、LDPE のような超高圧設備が不要であり、たは過酸化物を重合開始剤（脚注 9）にして 2000 気圧、製 造 に 要19す る 消 費 エ ネ ル ギ ー も は る か に 少 な い。

200℃でラジカル重合（脚注 10）によってつくられる。

HDPE は、溶液重合法（脚注 11）やスラリー重合法

反応器の形式によって、オートクレーブ法（ベッセル（脚注 11）で生産されてきた。しかし触媒の高活性化

法 ） と チ ュ ーブラー法があり、いずれも塊 状 重 合によって、1980 年代に流動床反応器を使った気相重法（脚注 11）である。分子鎖が大きく枝分かれしてい

合法（脚注 11）による生産も行われるようになり、るために結晶化しにくく、ポリエチレンの中では密度普及している。

が低い（0.915～0.925）。透明で軟らかいフィルムとし

HDPE は、射出成形、中空成形によく使われ、日て、包装袋、ゴミ袋、農業用マルチフィルムなどに大用雑貨、容器、自動車ガソリンタンク、灯油缶、ボト量に使われる。中空成形によるボトル、押出成形によルになる。分子量の高い HDPE は、押出成形によりるパイプなどフィルム以外の成形品としても使われ強度が高い極薄フィルムとして、スーパーのレジ袋、る。架橋して高圧電線ケーブルの絶縁材料としても使

包装袋に使われる。また合成繊維として漁網、ローわれている。高圧法ポリエチレンは非常に高圧の設備

プ、沪布、防虫網に使われる。さらにフィルムを裂いのために設備費が高く、近年は後述する L-LDPE にて延伸すると、フラットヤーン、スプリットヤーンと代替されて、新規プラントの建設はほとんどなくなっなり、ブルーシート、フレキシブルコンテナ、荷造りている。

ひもなどに使われる。

EVA 樹脂（エチレン酢酸ビニル樹脂）は、エチレ

HDPE の設備費と運転エネルギーの小ささの長所

ンと酢酸ビニルを共重合させたコポリマーである。接を生かしながら、低密度を実現した製品が、L-LDPE（直鎖状低密度ポリエチレン）である。エチレンに（脚注 9）加熱などによってラジカルを発生して、ラジカル重合を開始させる化学製品を重合開始剤と言う。触媒が高分子の分子鎖に残らないのに対して、重合開始剤の一部は分子鎖の一部になっている。
（脚注 10）ラジカル重合は、重合反応のひとつ。モノマーが反応して高分子鎖が成長していく際に成長していく分子鎖がラジカルである反応を言う。これに対して、成長していく分子鎖がイオンである反応をイオン重合と言う（6.1.3（1）の 2）､ 3）を参照）。
（脚注 11）これらの重合操作技術については 6.1.3（1）を参照の
こと。

138

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

数％の 1ｰブチレン、１ - ヘキセン、1- オクテンなどの低級α - オレフィン（脚注 12）を共重合させると、分子鎖に炭素数 2～6 のアルキル基の側鎖がランダムに生じる。この側鎖のために、直鎖状の主鎖は、HDPEのように結晶になることができず、LDPE に似た特性（脚注 12）二重結合が炭素－炭素の結合の一番端にあるオレフィ
ンをα - オレフィンと言う。炭素数が小さな低級α - オレフィ
ンと炭素数が大きい高級α - オレフィンの両方の製品がある。

（低密度、透明性、軟らかさなど）を示す。しかも、エチレンは、プロピレンとの共重合に、さらにプロ

HDPE と同様に高活性な触媒を使えるので、生産性

ピレン、ジシクロペンタジエン DCPD との共重合にの高い気相重合法で生産できる。スラリー重合法も行も使われるが、これについてはあとで述べる。

われる。
上記 4 種類のポリエチレンのほかにも、特殊なポリ（2）エチレンオキサイド

エチレン、改質したポリエチレンが、数多くつくられ

ポリエチレンに次ぐエチレンの大きな用途は、国にている。上に述べた代表的なポリエチレンの分子量はよって異なり、エチレンオキサイド、エチルベンゼ

2 万～25 万程度である。分子量 100 万以上のポリエチ

ン・スチレン、二塩化エチレン・塩化ビニルがほぼ拮

レンは、超高分子量ポリエチレンと呼ばれる。成形加抗している。

工が難しいが、耐摩耗性、耐衝撃性に優れるのでエン

エチレンオキサイドは、銀触媒によってエチレンに

ジニアリングプラスチックとして利用されている。ポ酸素を直接付加させて生産される。酸化が行き過ぎれリエチレンは放射線や有機過酸化物の配合によって成ば二酸化炭素になるので、選択率（脚注 14）が重要で形時や成形後に架橋できる。架橋ポリエチレンは、耐ある。銀触媒に少量のアルカリ金属塩などの助触媒を

熱性、強度、耐候性が大きく向上する。またエチレン

加えるなどによって、絶え間なく選択率の向上を図っとビニル化合物を共重合させた様々なポリエチレンコてきた長い歴史がある。選択率は 1930 年代の 60% 台ポリマーがある。クラレのエバール

TMはエチレンとビ ニ ル ア ル コ ールの共重合体である。ガスバ リ アから現在では 90% を超えるレベルにまで到達している。

性（脚注 13）が高いので、包装容器、自動車のガソリ

エチレンオキサイドは、非常に反応性の高いガスでンタンクのラミネートに使われている。ポリエチレンある。それ自体で医療器具の消毒に使われることもあに塩素ガスなどを反応させると塩素化ポリエチレンがるが、大部分は図 3.7 に示すように様々な有機工業薬生成する。塩素化ポリエチレンは、プラスチックとゴ品、高分子の合成に使われる。

ムの両方の特性を持つので、塩化ビニル樹脂の耐衝撃

最大の用途は、水との反応によって生成するエチレ性改良材として使われる。また、塩素基によって燃えングリコール EG である。EG は、自動車エンジンのにくいので、ポリエチレン、PP などの難燃化材とし不凍液に使われるほか、ポリエステル（PET 樹脂、ても使われる。

ポリエステル繊維、不飽和ポリエステル樹脂など）の（脚注 13）気体の通過しにくさのこと。ゴム風船が翌日にはしぼ
むように、多くの高分子はある程度の圧力がかかると気体を通しやすい。食品包装においては、水蒸気や酸素の通過しにくさが必要となることが多いので、ガスバリア性は、重要な性能である。

（脚注 14）化学反応では、しばしば目的とする生成物以外に、副反応によって目的外の生成物ができることが多い。目的とする生成物ができる反応の割合を選択率と言う。

水
重合
アルコール

エチレングリコールEG

ＥＯ

ジエチレングリコール

ポリオキシエチレン（ポリエチレングリコール）
グリコールエーテル

酢酸

グリコールエーテルエステル

直鎖高級アルコール

ポリオキシエチレンアルキルエーテル

アルキルフェノール

ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル
脂肪酸

エチレン
オキサイド
（ＥＯ）

アンモニア

ポリエチレングリコール脂肪酸エステル
モノエタノールアミン
ＥＯ

二酸化炭素

脱水

エチレンイミン

ジエタノールアミン

ＥＯ

トリエタノールアミン

エチレンカーボネート

オキソ反応、水素還元

1,3-プロパンジオール

ホルムアルデヒドと共重合

ポリアセタール
エピクロルヒドリンと共重合

エピクロルヒドリンゴム

図 3.7 エチレンオキサイドからの主要な製品体系
図3.7 エチレンオキサイドからの主要な製品体系
20

石油化学技術の系統化調査

139

合成に大量に使われている。EG を生産する際に、生法に対する新製法（3.4.3（8）参照）である。

成した EG にエチレンオキサイドが反応してジエチレ

このほか、エチレンオキサイドは、ホルムアルデヒ

ングリコールが、さらにこれにエチレンオキサイドがドとの共重合によってポリアセタールになり、また、

反応してトリエチレングリコールが副生する。これら

エピクロルヒドリンとの共重合によってエピクロルヒ

は溶剤や抽出蒸留などに使われる。さらに多数のエチ

ドリンゴムを生成する。しかし、これらの高分子は、

レンオキサイドを重合させるとポリオキシエチレンに

エチレンオキサイドが主たるモノマーではないので、なる。ポリオキシエチレンは、EG が重合した構造をエチレンオキサイドの用途としては小さい。

持ち、ポリエチレングリコールとも呼ばれる。ポリオ
キシエチレンは、ポリウレタンの原料などに使われるほか、無毒なのでドラッグデリバリーシステムなど、医療用途への応用が期待されている。

（3）エチルベンゼン・スチレン
エチレンとベンゼンを反応させてエチルベンゼンは生産される。この反応には、様々な酸触媒及び液相

エチレンオキサイドを各種の低級アルコールと反応法・気相法の製造プロセスが開発されてきたが、設備させると、グリコールエーテル類が生成する。グリの腐食性、廃触媒処理、熱回収などの課題から、現在

コールエーテルのヒドロキシ基を使って酢酸とのエスではゼオライト触媒を使った気相法がよく使われていテルもつくられる。グリコールエーテル、グリコール

る（6.1.2（1）4）参照）。エチルベンゼンは、ナフサ

エーテルエステルは、溶剤として塗料、クリーナーにの水蒸気分解からの分解ガソリンや石油の接触改質油使われる。

から、炭素数 8 留分のひとつとしても得られるが、キエチレンオキサイドがヒドロキシ基やカルボキシ基と反応することから、直鎖高級アルコール（脚注 15）、

シレンとの分離精製が困難なので、エチレンとベンゼンからの合成法が主流である。

高級脂肪酸、アルキルフェノールと反応させて、ポリエチルベンゼンは、ほとんどがスチレンの生産に使

オキシエチレン基 -（CH2CH2O）n- を加えた一連の化われる。典型的な有機中間体である。スチレンの生産

合物（エトキシレートと呼ばれる製品）ができる。エ

はエチルベンゼンの脱水素法が主流である。この反応

トキシレートは、非イオン界面活性剤に使われる。イは吸熱反応であり、ナフサやエタンの水蒸気分解と同オンに解離しないものの、ポリオキシエチレン基は親様に炭化を防ぐために高温の水蒸気を加えて分圧を下水性を示す。一方、高級アルキル基は親油性なので、げ、500～600℃で行われる。ただし、ナフサ、エタン

エトキシレートは非イオン界面活性剤になる。

の水蒸気分解が無触媒の熱分解であるのに対して、エエチレンオキサイドは、アンモニアの水素とも次々

チルベンゼンの脱水素には触媒が使われる。また、プに反応して、モノエタノールアミン、ジエタノールア

ロピレンオキサイドとスチレンの併産法もスチレンのミン、トリエタノールアミンを生成する。エタノール

重要な供給ルートになっている（3.4.3（4）参照）

アミン類は、有機中間体として農薬、医薬品などの原料になるほか、溶剤、PH 調整剤として合成洗剤や化スチレンは、図 3.8 に示すようにもっぱら高分子の原料として使われる。

粧品に、また炭酸ガスの吸収剤として使われる。
発泡

二酸化炭素は反応性の低いガスであるが、エチレン

重合

ポリスチレンＰＳ

オキサイドは二酸化炭素とも反応してエチレンカーボ
ネートを生成する。エチレンカーボネートは極性溶剤

アクリロニトリルと共重合

ポリカーボネートの製造にも使われる。
一酸化炭素、水素を使ってエチレンオキサイドにオキソ反応させると、β - ヒドロキシプロピオンアルデ

アクリロニトリル、ブタジエンと共重合

ＡＢＳ樹脂

スチレン

ブタジエンと共重合

合成ゴムＳＢＲ
ブタジエンとブロック共重合

熱可塑性エラストマーＳＢＳ
架橋剤として共重合

ヒドを経由して、一段で 1, 3- プロパンジオールをつく る こ と が で き る（3.4.1（2） 参 照 ）。シェル社が1999 年に工業化した。従来のアクロレインからの製

耐衝撃性ポリスチレン
ＨＩＰＳ

ＡＳ樹脂

として使われ、近年はリチウムイオン 2 次電池の電解液として注目されている。さらにホスゲンを使わない

発泡ポリスチレンＦＳ

ゴム変性

不飽和ポリエステル樹脂

図 3.8

スチレンからの主要な製品体系

図3.8 スチレンからの主要な製品体系

ホモポリマーのポリスチレンは、硬い透明な高分子（脚注 15）有機化学において炭素数が十数個と多いことを高級と言う。逆に炭素数が１～数個の場合、低級と言う。

140

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

であり、成形品、シート、発泡品として、日用品、電気器具、容器、食品トレイ、緩衝材、断熱材に使われる。ポリスチレンの衝撃弱さを修正するために、ゴムEDC と塩素からトリクロロエチレンとテトラクロ

変性した耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）、アクリロニロエチレンの混合物が得られる。テトラクロロエチレ

トリルを共重合させたアクリロニトリルスチレン樹脂

ン、トリクロロエチレンの生成比率は、EDC と塩素（AS 樹脂または SAN）
、アクリロニトリル、ブタジエの投入比率によって調整できる。

ンを共重合した ABS 樹脂がある。ABS 樹脂は、不透

塩素、脱塩化水素

明であるが、着色してテレビ、パソコンなど電気製品

重合

塩化ビニリデン

ポリ塩化ビニリデンのケーシング（筐体）によく使われる。ポリスチレン、
HIPS、AS 樹脂、ABS 樹脂などを総称してスチレン
系樹脂と言う。
スチレンのもうひとつの大きな用途が、ブタジエン

二塩化エチレン

塩素、脱塩化水素

トリクロロエチレン
テトラクロロエチレン（パークロロエチレン）

塩化ビニル

フッ化水素、脱塩化水素

フッ化ビニルとの共重合による合成ゴムである。スチレンブタジエ
ンゴム SBR は、代表的な合成ゴムであり、タイヤに大量に使われている。スチレンブタジエンスチレンブ
ロック共重合体 SBS は代表的な熱可塑性エラスト
マーである。

アンモニア

重合

ポリフッ化ビニル

モノクロロ酢酸

エチレンジアミン

ＥＤＴＡ

図 3.9 二 塩化エチレン、塩化ビニルからの主要な製
図3.9
二塩化エチレン、塩化ビニルからの主要な製品体系
品体系

このようにスチレン系ポリマーには様々なものがあ

トリクロロエチレンは溶剤や抽出溶剤に使われる。

るので、重合法も塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合

またテトラクロロエチレンは、パークロロエチレンと法、乳化重合法が使い分けられている。そのほか、不も呼ばれ、ドライクリーニング溶剤に、また金属加工

飽和ポリエステルの成形加工においてスチレンは架橋における脱脂洗浄剤として使われる。これら塩素系溶剤として使われる。

剤は、燃えにくい長所を持つ。半面、健康や環境への影響が懸念されている。塩化ビニルから製造された（4）二塩化エチレン、塩化ビニル

1,1,1- トリクロロエタンは、1990 年代前半までは、テ

二塩化エチレン EDC はエチレンに塩素を付加させトラクロロエチレンと同様に塩素系溶剤として大量にて つ く ら れ る。 次 に 無 触 媒 熱 分 解 反 応 に よ っ て、使われた。しかし、オゾン層破壊物質としてモントリ

EDC は塩化ビニルと塩化水素に分解される。冷たい

オール議定書で規制されたために 1990 年代半ばに生EDC を噴霧して反応物を急冷する。塩化水素ガスを産が中止された。

除去し、塩化ビニルを蒸留で分離する。この操作は、フッ化ビニルは、塩化ビニルの塩素をフッ素で置換

ナフサの水蒸気分解後の反応物の急冷とよく似ていした製品である。塩化ビニルにフッ化水素を無触媒、る。塩化水素ガスは回収し、エチレンのオキシ塩素化

加圧下で付加して 1- クロロｰ1- フロロエタンを得た後反応に使う。オキシ塩素化反応は、エチレン、塩化水に 500℃程度で脱塩化水素して得られる。フッ化ビニ

素、酸素または空気を、塩化銅触媒によって EDC とルは、もっぱらポリフッ化ビニルになり、コーティン

水にする。

グ材料に使われる。炭素数 1 からつくられるテトラフ

塩化ビニルの多くは、重合してポリ塩化ビニル（塩化ビニル樹脂）の生産に使われる。ラジカル重合によルオロエチレンと似た有機工業薬品であるが、原料、製造法とも対照的に異なる。

るポリ塩化ビニルの生産は、当初は水を使った乳化重

EDC に加圧下でアンモニア水を反応させてつくら合法であったが、その後、製品品質の良い懸濁重合法

れるエチレンジアミンは、有機中間体として医薬品、に切り替わった。

ゴム薬品の製造に使われるほか、モノクロロ酢酸と反

EDC または塩化ビニルからは、塩化ビニル樹脂以
外に、図 3.9 に示すように多くの有機工業薬品が得ら応させてエチレンジアミン四酢酸（EDTA、エデト酸）となり、錯体形成剤として使われる。

れる。塩化ビニルをさらに塩素化して得られる 1,1,2トリクロロエタンを、アルカリを使って脱塩化水素す（5）アセトアルデヒド、酢酸ビニル

ると塩化ビニリデンが得られる。塩化ビニリデンをラ

ポリエチレン、エチレンオキサイド、エチルベンゼ

ジカル重合するとポリ塩化ビニリデンとなる。ポリ塩

ン、EDC に比べると、図 3.5 に示すその他のエチレ

化ビニリデンは、ガスバリア性が高く、しかも密着性

ンから出発する製品の生産規模ははるかに小さくなが良いために、家庭用食品ラップフィルムとして身近る。しかし多数の製品がある。

に使われている。

アセトアルデヒドは、塩化ビニルとともにアセチレ

石油化学技術の系統化調査

141

ンを原料とする化学工業の中核となった有機工業薬品る。 一 方、 最 近 は 様 々 な L-LDPE を つ く る た め に、で あ っ た。1950 年 代 後 半 に ヘ キ ス ト - ワ ッ カ ー 法

炭素数 4～8 の低級αｰオレフィンの需要も高まってい（6.1.2（2）1）参照）の工業化によってアセトアルデる。

ヒドは石油化学工業の製品になった。同様の触媒にエチレンのオリゴマー化によるα - オレフィンの製

よって、エチレン、酢酸、酸素の反応で酢酸ビニルも造法として、トリアルキルアルミニウムとエチレンを生産される。

反応させる方法（チ―グラー法）がある。現在も改良

アセトアルデヒドの主要用途は酢酸とブタノール

されて使われている。この製法は、生成するα - オレ（ブチルアルコール）、オクチルアルコールの合成でフィンの炭素数が 4 から 24 と幅広い欠点がある。直あった。ところが、1970 年代に新しい酢酸製造法と鎖トリアルキルアルミニウムをいったんつくり、これして、すでに述べたメタノールのカルボニル化法が工を酸素と反応させた後に加水分解すると高級アルコー

業化され、世界に普及した。また、ブタノール、オクルが得られる。また、αｰオレフィンに合成ガスでオ

チルアルコールもプロピレンを出発原料にしたオキソキソ反応をさせた後に水素還元すると、炭素数が 1 つ反応法（ヒドロホルミル化）が普及した。このために多い奇数の高級アルコールが得られる。

アセトアルデヒドは主要な用途を失い、1980 年代以

トリアルキルアルミニウムによるエチレンのオリゴ

後、生産量が世界的に急速に減少した。現在ではペン

マー化法の欠点を改良し、需要の多い炭素数 6 からタエリトリトールなどの小型製品の生産に使われる程14 を多く得る改良法もある。半面、分岐鎖や内部オ度である。

レフィンが増えてしまう。シェル社が開発し、2003

昭和電工はアセトアルデヒドを経由せずに、エチレ

年に工業化された SHOP 法は、炭素数 10 から 14 のンの直接酸化による酢酸製造法を開発し、1990 年代

αｰオレフィン、炭素数 11 から 15 の末端ヒドロキシ後半に工業化した。しかし、メタノールのカルボニル基の高級アルコールを得る製法である。他の長さのα化法を覆すほど世界には普及していない。

- オレフィンは、反応中に再利用される。

酢酸ビニルは、重合してポリ酢酸ビニル（接着剤、塗料、繊維加工剤）、さらにこれをケン化してポリビ
ニルアルコール（糊剤、コーティング剤、ポリビニル

3.4.3

炭 素数 3 から出発する製品（プロピレン系
製品）

ブチラール原料）に使われる。また酢酸ビニルは、エ

炭素数 3 の石油化学基礎製品はプロピレンである。

チレンや塩化ビニルのコモノマーとしても使われる。

プロピレンから出発する主要な製品体系を図 3.10 に示す。1950 年代に石油化学工業が本格化してからし（6）エタノール

ばらくの間、石油化学基礎製品の需要は、エチレン、

エタノール（エチルアルコールとも呼ばれる）は、

ブタジエン、ベンゼンが中心で、プロピレンは生産量

気相法で酸触媒（リン酸／シリカ担体など）を使ってが大きな割に消費先が少なかった。炭素数 3 の有機工

エチレンに水を付加させてつくられる。エタノール

業薬品（アクリロニトリル、アクリル酸、グリセリン

は、溶剤として広く使われるほか、酢酸エチルなどのなど）は、石炭化学、油脂化学で石油化学誕生以前か

エチルエステルの原料となる。エタノールは、石油化

らつくられていた製品であったが、プロピレンからの学工業発足前に存在した発酵法によって開拓された市

合成法がなかなか開発できなかったためである。しか場をそのまま引き継いだ。このため、石油化学工業がし、その後、プロピレンからの有機工業薬品の生産体本格化した 1950 年代には、エチレンの主要製品で系がつくられ、さらに PP が開発されて目覚ましく伸あった。エタノールを酸化してアセトアルデヒドが生

び、プロピレン需要も大きくなった。プロピレンの反産できるためであった。しかし、ヘキスト - ワッカー

応 に は、 エ チ レ ン と 同 様 な 二 重 結 合 へ の 付 加反 応法によって、エタノールを経由せずにアセトアルデヒ（6.1.2（1）参照）に加えて、二重結合を残しながらメドを生産できるようになり、エタノールは衰退した。

チル基が反応する形（6.1.2（2）参照）がある。後者の反応によるものは、アクリロニトリル、アクロレイ（7）α - オレフィン、直鎖高級アルコール
末端（α位）に二重結合を持つ炭素数 4 から 20 程
度の炭化水素を総称してα - オレフィンと呼ぶ。特に炭素数 10 から 14 の直鎖のα - オレフィンが界面活性剤や潤滑油原料として重要であり、工業生産されてい142

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchン、アリルクロライドである。

重合

ポリプロピレンＰＰ

エチレン、ＤＣＰＤと共重合

合成ゴムＥＰＲ
ベンゼン

二重結合への付加

酸素

クメン － アセトン、フェノール

塩素、水、脱塩化水素

プロピレンオキサイド
水

イソプロピルアルコール ＩＰＡ
水素、一酸化炭素

プロピレン

n‐ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド
アンモニア、酸素

アクリロニトリル
メチル基の反応酸素
塩素酸素

アクロレイン － アクリル酸、 アクリル酸エステル
塩素、水、脱塩化水素

アリルクロライド－

エピクロルヒドリン

生産量が大幅に減少したプロピレンからの製品 ； プロピレンオリゴマー(ドデセンなど）、グリセリン

図 3.10
プロピレンからの主要な製品体系
図3.10
プロピレンからの主要な製品体系
23（1）ポリプロピレン用も行われている。チーグラー・ナッタ触媒で生産さエチレンと違って、プロピレンを重合させて工業材れてきた立体規則性 PP は、アイソタクチック PP の料とすることは、ラジカル重合でも、イオン重合でもみであった。メタロセン触媒を使うと、シンジオタク

なかなかできなかった。1957 年にチーグラー・ナッ

チック PP の生産も可能であり、2011 年に三井化学

タ触媒が開発されたことにより、初めてポリプロピレが工業化した。

ン PP をつくることができた。PP は、ポリエチレン

PP には、図 3.11 に示すように、プロピレンだけがと違って高分子の主鎖に側鎖のメチル基が付くが、側重合したホモポリマー、エチレンと共重合したコポリ鎖の方向が規則的に並ぶように重合させないと、工業

マーがある。

材料としての良い物性の高分子が得られない。このよ

ホモポリマー

うに側鎖の方向まで制御する重合を立体特異性重合と呼び、生成したポリマーを立体規則性ポリマーと言ポリプロピレン ＰＰ
ランダムＰＰう。すべての側鎖が一定方向に並ぶ場合をアイソタク
コポリマー

チック、側鎖が交互に方向を変えて整列する場合をシンジオタクチックと言う。規則的でない場合をアタク
チックと言う。
チーグラー・ナッタ触媒は微結晶であり、最初はヘブロックＰＰ
図 3.11

図3.11

代表的なポリプロピレンの種類

代表的なポリプロピレンの種類

キサンのような溶剤に触媒を分散させ、そこにプロピ

コポリマーには、少量（5% 以下）のエチレンを加レンを通す溶液重合法で生産された。触媒活性が低えてプロピレン配列に不規則にエチレンを共重合さく、しかも生成ポリマーの立体規則性も低かったのせたランダムコポリマーと、プロピレンホモポリマー

で、反応後メタノールにより触媒を除去する脱灰工程

部分に、エチレンとプロピレンのランダムコポリマーや結晶性が低いポリマー、分子量の低いポリマーを溶

部分をつなぎ、さらにプロピレンホモポリマー部分を剤により洗浄除去する工程が必要であった。その後、つないだ形のブロックコポリマー（インパクトコポリ

触媒改良とともに、スラリー重合法、塊状重合法（液マーとも呼ばれる）がある。ホモポリマーは結晶性が化プロピレン中で重合、バルク重合法とも言う。
）が高く、硬く、強い。ポリエチレンや PP ランダムコポ

開発され、洗浄工程、脱灰工程が不要となった。これリマーに比べて耐熱温度が高い。フィルム、シート、によって設備費、エネルギー費が大幅に改善された。

射出成形品、繊維、不織布、バンド（包装結束用）に触媒改良を飛躍的に進めた技術は、三井石油化学工業使われる。ランダムコポリマーは、結晶性が低下する（現在の三井化学）が開発した世界に誇る日本発の高ので耐熱性は低下する（それでもポリエチレンより高分子技術である（5.6.3（1）､ 6.1.3（1）4）参照）。

い）。透明になり、ヒートシール性も良好なのでフィ

一方、ポリエチレンの画期的触媒として 1980 年代

ルム・シート用途に適する。フィルムにも、無延伸のに発見されたメタロセン触媒のプロピレン重合への適

CPP フィルム、二軸延伸の OPP フィルムがある。そ石油化学技術の系統化調査

143のほか、透明衣装ケース、透明食品容器のような射出ンを脱水素してα - メチルスチレンをつくることは可成形品、シャンプーボトルのような中空成形品にもラ能である。α - メチルスチレンは、ABS 樹脂の耐熱

ンダムコポリマーは使われる。ブロックコポリマー

性向上用コモノマーとして少量使われる小規模の有機は、ホモポリマーの硬さ、強さと、ランダムコポリ

工業薬品である。実際には、次に述べるクメンから

マーの柔らかさの両方を備えた耐衝撃性に優れた材

フェノール、アセトンを併産する際の副生物として得料である。自動車バンパーなど自動車や大型家電製られるので、それが主要な供給源になっている。

品に使われ、1980 年代以後の PP 需要拡大の主役とクメンの主要な用途は、フェノールとアセトンの併なった。

産である。クメンを空気酸化すると、過酸化物である
クメンハイドロパーオキサイドが生成する。これを硫（2）合成ゴム EPR

酸で処理すると過酸化物が開裂してフェノールとアセ

EPR は、エチレン、プロピレンに第 3 成分として、トンが得られる。1 モルのクメンから 1 モルのアセト

ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンのよンと 1 モルのフェノールが併産されるので、アセトン

うな非共役ジエン（脚注 16）をチーグラー・ナッタ触とフェノールの需要バランスが重要となる。かつて

媒によって共重合させた高分子である。エチレン、プは、アセトン需要が強く、フェノールが余剰傾向に

ロ ピ レ ン、 ジエンモノマーから成るという 意 味 であった。その場合には、後に述べるイソプロピルアル

EPDM とも呼ばれる。硫黄加硫ができ、合成ゴムとコールの脱水素または酸化脱水素によってアセトンをして使われる。多くの共役ジエン系合成ゴムは高分子

供給することができた。最近は、逆にフェノール需要

主鎖に二重結合を持ち、その一部が加硫反応に関与しが強く、アセトンが余剰傾向になってきた。アセトン

た後も、主鎖に不飽和結合が残る（3.4.4（1）参照）。

を水素還元してイソプロピルアルコールにし、さらにこれが酸素・オゾンや光によるゴムの劣化の主要な要

脱水してプロピレンをつくり、クメン原料に戻す製法因になる。これに対して EPR の主鎖は、すべて飽和が工業化されている。しかし、水素の供給が必要にな結合であり、不飽和結合がすべて側鎖にあるという特り、アセトン不足の場合に比べて費用が高い。

徴を持っている。EPR は、耐候性、耐熱性、耐薬品

ベンゼン由来のフェノールについてはベンゼンの項性に優れるので自動車部品、タイヤやチューブに広く（3.4.5 参照）で述べ、プロピレン由来のアセトンにつ使われている。

いてのみ、ここで述べる。アセトンは重要な溶剤であるとともに、図 3.12 に示すように有機中間体として（3）クメン、アセトン、フェノールも重要である。

エチルベンゼン生成反応と同様に、プロピレンとベ

現在のアセトンの最大の合成用途は、フェノールとンゼンの反応によってクメンがつくられる。エチルベの反応で生成するビスフェノールＡ（BPA）である。

ンゼンを脱水素してスチレンを生産するように、クメ

これについてもベンゼンの項で述べる。次に重要な用途は、シアン化水素との反応を経由して合成されるメ（脚注 16）二重結合を 2 つ持つオレフィンをジエンと言う。二重結合／一重結合／二重結合と並ぶ場合を共役ジエン、2 つ以上の一重結合をはさむ場合を非共役ジエンと言う。非共役ジエンの 2 つの二重結合は、お互いに関係なく反応する。

タクリル酸メチル（MMA）である。この反応は、長らく MMA の主要な製造法であったが、近年急速に廃れつつある。ひとつの理由は、アクリロニトリル生シアン化水素、メタノール

重合

メタクリル酸メチルMMA － ポリメタクリル酸メチルPMMA
ホスゲンと共重合

ポリカーボネート

フェノール

アセトン

ビスフェノールＡ
エピクロルヒドリンと共重合

エポキシ樹脂縮合、脱水、水素化

メチルイソブチルケトンMIBK

縮合三量化

イソホロン

図 3.12図3.12

144

国立科学博物館技術の系統化調査報告－ イソホロンジイソシアネート

アセトンからの主要な製品体系

アセトンからの主要な製品体系

Vol.23 2016. March25

産時の安価な副生シアン化水素の供給が著しく減った

プロピレングリコールは、ポリエーテルポリオールためである。もうひとつは、炭素数 4 のイソブチレン

や不飽和ポリエステルに使われる。しかし、EG、グや tert- ブチルアルコールを出発原料とする MMA のリセリン、ペンタエリトリオールなどの多価アルコー製造法が開発され、普及してきたためである。

ルのひとつに過ぎず、EG に比べると商品規模ははる

アセトンのケトン基を使って 2 分子のアセトンをアかに小さい。

ルドール縮合し、さらに数段の反応を経ると炭素数 6

プロピレンオキサイドと低級アルコールからつくらのメチルイソブチルケトンが得られる。これは溶剤とれる各種のプロピレングリコールエーテルは、エチレして使われる。また、アセトン 3 分子をアルドール縮

ンオキサイドと低級アルコールからつくられる各種の合させると、イソホロンが得られる。イソホロンは高グリコールエーテル（セロソルブ）と競合して使われ沸点溶剤であるとともに、有機中間体としても使われる溶剤である。しかし、それほど大型の商品ではなる。イソホロンから誘導される重要な有機工業薬品にい。

イソホロンジイソシアネートがある。脂肪族ジイソシ
アネートとしてポリウレタンの生産に使われる。

プロピレンオキサイドは、エチレンオキサイドと同様に二重結合に酸素が直接付加した化学構造をしている。しかし、エチレンへの酸素の直接付加が 1930 年（4）プロピレンオキサイド

代に実現したのに対して、プロピレンへの酸素の直接

プロピレンオキサイドからの製品を図 3.13 に示す。

付加は未だに実現していない。エチレンオキサイドのエチレンオキサイドからの製品体系図 3.7 に比べる

合成に使われた非常に古い製法であるクロルヒドリンと、EG、ポリエチレングリコール、グリコールエー

法が、プロピレンオキサイドの生産では、いまだにたテルに相当するプロピレングリコール、ポリプロピレ

くさん使われている。これは非常に無駄の多い製法な

ングリコール、プロピレングリコールエーテルがある

ので多くの他の製法が研究された。
工業化されたのは、過酸化物によってプロピレンを程度で、プロピレンオキサイドの製品展開はエチレン

酸化してプロピレンオキサイドにする製法である。過オキサイドに比べてはるかに貧弱である。

酸化物が反応した後にできる生成物が有用である場合
水て工業化できる。併産法は、2 つの製品の需給、市況

ジイソシアネート化合物

プロピレングリコールと重合

プロピレン
オキサイド

には、その製品とプロピレンオキサイドの併産法としプロピレングリコール

ポリプロピレングリコールに左右されるので運営の難しさがある。工業化された－ ポリウレタン

主要な過酸化物は表 3.2 に示すようなものがあり、その原料、生成物も合わせて示す。

アルコール類

プロピレングリコールエーテル

図 3.13

このうち、①の製法は、tert- ブチルアルコールのプロピレンオキサイドからの主要な製品体系
プロピレンオキサイドからの主要な製品体系

需要先として、MTBE の大量の需要がある場合にはプロピレンオキサイドの主用途は、もっぱらポリウ

が禁止になったので、tert- ブチルアルコールの需要

レタン原料のポリプロピレングリコールである。多先がなくなった。②の製法は、スチレンの有力な供給

価アルコールにプロピレンオキサイドを重合させた

26
ルートになっている。③は、クミルアルコールからク

ポリプロピレングリコールは、ポリエーテルポリオー

メン、さらにクメンハイドロパーオキサイドが生産でルと呼ばれる。熱硬化性ポリウレタンの原料としてきるので、過酸化物からの生成物を元の原料に戻す方使われる。

法である。併産法の欠点を避けられる。最近は、過酸

図3.13

便利であった。しかし、MTBE のガソリンへの使用

過酸化物による代表的なプロピレンオキサイド製法
表 3.2表3.2
過酸化物による代表的なプロピレンオキサイド製法
過酸化物

過酸化物の原料

過酸化物の反応後の生成物①

tert‐ブチルハイドロパーオ
キサイド

イソブタン

tert‐ブチルアルコール（脱水してイソブチレン）②

エチルベンゼンハイドロ
パーオキサイド

エチルベンゼンフェニルメチルカルビノール（脱水してスチレン）③

クメンハイドロパーオキサ
イド

クメン

クミルアルコール（脱水、水素還元してクメン）

④

過酸化水素

水素

水

石油化学技術の系統化調査
27145

化水素が大規模に生産されて安価に供給されるように

ルは、ポリ塩化ビニルの可塑剤として大量に使われなったので、過酸化水素を過酸化物として使う④が工る。また n- ブチルアルデヒドを水素還元すると n- ブ

業化された。この場合には、プロピレンオキサイドと

タ ノ ー ル に な る。n- ブ タ ノ ー ル や 2- エ チ ル ヘ キ サ

水だけが生成するので併産問題が完全に解消される。

ノールのアクリル酸エステルは、塗料原料として使われる。一方、イソブチルアルデヒドの水素還元によっ（5）イソプロピルアルコールてイソブチルアルコールが得られる。n- ブタノール、エチレンに水を付加してエタノールを生産するよ

イソブチルアルコールとも溶剤として使われるが、n-

うに、プロピレンに水を付加してイソプロピルアル

ブタノールの方が溶解性は高く、塗料用溶剤として好コール IPA が生産される。イソプロピルアルコール

まれる。このように n- ブチルアルデヒドはイソブチ

は、エタノールの安価な代替溶剤として使われる。イルアルデヒドより需要が大きい。

ソプロピルアルコールは、かつてはアセトン原料とし（7）アクリロニトリルて重要だった。しかし、すでに述べたように、アセト
ン、フェノールの併産法において、アセトン余剰とアクリロニトリルは、プロピレンにアンモニア、酸なったのでイソプロピルアルコールの大きな需要先素を反応させて生産される。この反応はアンモ酸化とは失われた。

呼ばれ、石油化学の技術史上、画期的な反応のひとつである。発明した会社名によってソハイオ法とも呼ば（6）n- ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドれる。プロピレンの二重結合ではなく、メチル基が反プロピレンのオキソ反応（3.4.1（2）参照）によって、応している点が重要である。この反応は 1950 年代後

炭素数がひとつ多い n- ブチルアルデヒド、イソブチ

半に発見された。1960 年代にはアセチレンへのシアン

ルアルデヒドが生産される。n- ブチルアルデヒド、化水素法など、それ以前にあった多くのアクリロニト

イソブチルアルデヒドからつくられる主要な製品を図

リルの製法に代替した。当初は触媒の選択率が低く、3.14 に示す。

シアン化水素、アセトニトリルが大量に副生した。シn- ブチルアルデヒドをアルカリ触媒によってアルアン化水素はメタクリル酸メチルをはじめ多くの利用

ドール縮合させ、さらに脱水、水素還元すると、2- エ先があった。一方、アセトニトリルは当初は需要が少

チルヘキサノール（オクタノールの一つ）が得られる。

なかったが、極性溶剤、抽出溶剤として徐々に需要が2- エチルヘキサノールと無水フタル酸を反応させて拡大した。ところが近年は触媒改良が進み、副生物がDOP が生産される。また、アジピン酸やリン酸と反減少している。シアン化水素には他の製法があるが、応させて、2- エチルヘキシル基を持ったエステルが得

アセトニトリルはもっぱらアクリロニトリルの副生物られる。これら 2- エチルヘキサノールからのエステとしての歴史しかなく、今後の対応が迫られている。

アクリル酸
水素

n-ブタノール酢酸

アクリル酸ブチル
酢酸ブチル

プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド

グリコールブチルエーテル

n-ブチルアルデヒド

無水フタル酸
縮合、脱水、水素

2-エチルヘキサノール

可塑剤ＤＯＰ
アジピン酸、リン酸など

その他可塑剤
アクリル酸

水素

アクリル酸2-エチルヘキシル

イソブチルアルコール

イソブチルアルデヒド
ホルムアルデヒドとアルドール縮合、水素

ネオペンチルアルコール
図 3.14 ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドからの主要な製品体系
図3.14 ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドからの主要な製品体系

146

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

28

アクリロニトリルには、図 3.15 に示すように多くの用途がある。

分子であるポリアクリルアミドは水の粘度を高めるので、増粘剤として石油の増進回収（EOR）（脚注 17）用にも使われる。

重合

ポリアクリロニトリル

水素を持つ化合物は、アクリロニトリルの二重結合に付加し、シアノエチル化反応を起こす。シアノエチル

スチレンと共重合

ＡＳ樹脂

化合物を水素還元するとアミンが得られ、加水分解す

スチレン、ブタジエンと共重合

ればカルボン酸が得られる。これらは、カチオン界面

ＡＢＳ樹脂

活性剤や両性界面活性剤をつくる重要な反応である。

ブタジエンと共重合

このようにアクリロニトリルはモノマーとしてだけで合成ゴムＮＢＲ
電解二量化

アミン、アルコール、アルデヒドなど反応性のある

水素

なく、有機中間体としても使われる。

アジポニトリル － ヘキサメチレンジアミン
水

重合

アクリルアミド － ポリアクリルアミド（8）アクロレイン、アクリル酸、アクリル酸エステル

アミン、アルコール、アルデヒドなど

アクリル酸の製法にはいくつかあったが、現在はプ

シアノエチル化合物

ロピレンのメチル基を酸化してアクロレインに、さらアクリロニトリルからの主要な製品体系に酸化してアクリル酸にする製法が主流になっている

図 3.15（6.1.2（2）4）参照）。日本触媒や三菱化学が開発した。
重合してポリアクリロニトリルとしてアクリル繊維に、またガスバリア性に優れたプラスチックとして包アクリル酸に各種アルコールを反応させるとアクリル酸エステルが得られる。

装容器に使われる。アクリル長繊維を炭化してつくらアクリル酸は、ラジカル重合して水溶性高分子であれる PAN 系炭素繊維は高強度である。東レをはじめるポリアクリル酸になる。ポリアクリル酸は、水の中とする日本の会社によって 1970 年代から釣竿、ゴルのカルシウムイオンなどを捉えるので、合成洗剤のビフシャフト、テニスラケットなどへの応用が始められルダーとして使われる。しかし、日本ではビルダーとた。1980 年代後半から軽量性を生かして航空機部品

しては、もっぱらゼオライトが使われ、ポリアクリルに使われるようになり、さらに 2000 年代後半からは酸はほとんど使われない。アクリル酸、アクリル酸ナ

航空機の主翼や胴体にも使われるようになって注目さトリウム、さらに架橋剤としてアクリル酸の多価アルれている。自動車部品やさらにボディへの活用も期待

コールエステルを加えて共重合させると、高吸水性樹されるようになり、今後大きな需要が生まれることが脂になる。高吸水性樹脂にはその他にデンプン系など期待されている。

もあるが、アクリル酸系が最も多く使われている。ア

アクリロニトリルは、コモノマーとして、AS 樹脂、

クリル酸エステルとメタクリル酸エステル、酢酸ビニ

ABS 樹脂、合成ゴム NBR に使われる。また、アクリルなどとの共重合高分子は、アクリル塗料として使わ

ロニトリルを電解二量化して炭素数 6 のアジポニトリれる。様々なエステル基を使うことにより、水性塗

ルをつくり、これを水素還元してヘキサメチレンジア

料、熱硬化性塗料、紫外線硬化性塗料など多彩な塗料

ミンがつくられる。6,6- ナイロンの原料であるヘキサをつくることができる。

メチレンジアミンのひとつの製法である。

アクロレインの用途を図 3.16 に示す。最大用途はアクリロニトリルのニトリル基を加水分解するとアアクリル酸であるが、アクロレインは反応性に富むア

クリルアミドが得られる。加水分解には銅触媒が使わルデヒドなので、必須アミノ酸のメチオニン（アミノ

れてきたが、1985 年に日東化学工業（現在の三菱レ酸製剤、飼料添加物）、グルタルアルデヒド（殺菌消イヨン）がアクリルアミド生産菌によるバイオ法を工

毒剤、皮革なめし剤、繊維処理剤）、1,3- プロパンジ業化した。その後、高耐熱性・高生産性の酵素を使っオールの有機中間体としても使われる。

たバイオ法も開発されている。日本発のユニークな石
油化学技術である。アクリルアミドを重合するとポリ
アクリルアミドとなる。ポリアクリルアミドは、凝集剤として排水処理に、また石油掘削時の泥の凝固による掘削井の安定剤に、また製紙においては歩留向上（脚注 17）枯渇してきた油井に水やガスを圧入して原油の増産を図る方法

剤、濾水剤、紙力増強剤に使われる。さらに水溶性高

石油化学技術の系統化調査

147

重合

ポリアクリル酸

Na塩、架橋剤共重合

酸素

高吸水性ポリアクリル酸

アクリル酸

重合

アルコール

アクリル酸エステル

ポリアクリル酸エステル

メチルメルカプタン、NaCN、炭酸アンモニウム

アクロレイン

メチオニン
メチルビニルエーテル、水

グルタルアルデヒド
水、水素

1,3‐プロパンジオール

図 3.16 アクロレインからの主要な製品体系
図3.16 アクロレインからの主要な製品体系
30（9）アリルクロライド、エピクロルヒドリン原料としたバイオディーゼル油が大量に生産されるよ
うになり、大量のグリセリンが副生するので、グリセ

500℃でプロピレンに塩素を反応させると、二重結リンの合成は廃れた。

合への付加反応でなく、高選択的にメチル基の塩素化が起き、アリルクロライド（塩化アリル）が得られる。

3.4.4

アリルクロライドの大きな用途はエピクロルヒドリン

炭素数 4、5 から出発する製品の製造である。アリルクロライドに塩素水（次亜塩素

ナフサの水蒸気分解の炭素数 4 のオレフィンとして酸）を作用させ、次にアルカリで脱塩化水素すると、は、ブタジエンと 4 種類のブチレンが必要に応じて分エピクロルヒドリンが得られる。この製法は、プロピ離精製される。このうち、ブタジエンが最も重要な製

レンオキサイドの製法と同じである。エピクロルヒド品である。ブタジエンからつくられる主要な製品体系

リンは、エポキシ基と塩素基の 2 つの官能基を持つのを図 3.17 に示す。

でモノマーになり、エポキシ樹脂の生産に使われる。
（1）ブタジエンから出発する高分子

エポキシ樹脂は、接着剤や半導体封止材に使われ、まブタジエンの重合、共重合によって、ジエン系ゴム

た最近は炭素繊維のマトリックス樹脂（含浸樹脂）とと呼ばれる合成ゴムがつくられる。ブタジエンとスチして需要増加が期待されている。
アリルクロライド、エピクロルヒドリンの両方から

レンとの共重合によるスチレンブタジエンゴム SBR

グリセリンを合成することでき、かつては工業化されおよびブタジエンのみの重合によるブタジエンゴムていた。しかし、2000 年代以後、ヤシ油など油脂をBR は、汎用ゴムと呼ばれ、天然ゴム及び後で述べる

スチレンと共重合

合成ゴムＳＢＲ
スチレンとブロック共重合

熱可塑性エラストマー ＳＢＳ
重合

合成ゴムＢＲ

アクリロニトリルと共重合

合成ゴムＮＢＲ

塩素、脱塩化水素

ブタジエン

水素

合成ゴムＨＮＢＲ

重合

クロロプレン － ＣＲ（クロロプレンゴム）
スチレン、アクリロニトリルと共重合

ＡＢＳ樹脂

テレフタル酸

ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）

アセトキシル化、水素、水

1,4-ブタンジオール
シアン化水素アジポニトリル

水素

ＴＨＦ

ヘキサメチ
レンジアミン

ナイロン

二酸化イオウ、水素

スルホラン
図 3.17148

国立科学博物館技術の系統化調査報告

ブタジエンからの主要な製品体系

Vol.23 2016. March

ポリウレタンアジピン酸

イソプレンゴム IR と並んで消費量の多いゴムであ（2）ブタジエンから出発する有機工業薬品

る。SBR、BR ともにタイヤに大量に使われるほか、ブタジエンは、高分子原料以外に有機工業薬品の製

ゴム履物、工業部品、ゴム引布、製紙コーティングな造にも使われる。ブタジエンに酢酸を 1,4 付加させるどに広く使われる。また BR はゴルフボールコアや耐と、1,4- ジアセトキシ -2- ブテンが得られる。これを衝撃性ポリスチレン HIPS にも使われる。

水素還元し、さらに加水分解すると 1,4- ブタンジオー

ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合によって

ルと酢酸が得られる。酢酸は再利用される。1,4- ブタ

ニトリルゴム NBR が生成する。NBR の二重結合をンジオールは、テレフタル酸と共重合して、汎用エン

ほぼ水素化した水素化ニトリルゴム HNBR は耐候性

ジニアリングプラスチックのひとつポリブチレンテレが改善されている。NBR、HNBR ともに耐油性に優

フタレート PBT になる。また 1,4- ブタンジオールかれた特殊ゴムである。耐油ホース、タンクライニン

らは、脱水反応によってテトラヒドロフラン THF がグ、パッキングに使われる。ブタジエンと塩素からク生産される。THF は溶剤として使われるほか、開環

ロロプレンがつくられる。クロロプレンを重合すると重合させるとポリテトラメチレングリコール PTMG

ク ロ ロ プ レ ン ゴ ム CR が 得 ら れ る。CR は ベ ル ト、となる。PTMG は MDI と共重合してポリウレタン弾

ホース、接着剤、電線被覆などに使われる。

性繊維になる。

共役ジエンから合成ゴムを製造する反応は、共役二ブタジエンの二重結合にシアン化水素を 2 段階にわ

重結合の特性を生かした 1,4 重合（脚注 18）である。こたって付加させると、炭素数 6 の有機工業薬品であるの反応の結果として、共役ジエンの 1,3 位にあった二アジポニトリルが得られる（3.4.1（5）参照）。

重結合が 2 位に動いて残る。ゴムの加硫は、この二重ブタジエンに二酸化硫黄を 1,4 付加させるとスルホ結合の一部を硫黄と反応させることによって、ゴム弾

レンが得られ、これを水素化するとスルホランにな性を発現させる。共役ジエンからの重合、共重合の反る。スルホランは、溶剤として抽出蒸留やガス精製に

応には、ラジカル重合、イオン重合がそれぞれの製品使われる。

に応じて使い分けられる。ラジカル重合においても、通常の重合開始剤によるものと、酸化・還元系による（3）イソブチレンから出発する有機工業薬品、高分子

レドックス重合と呼ばれる低温での重合がある。イオ

ブタジエンに次いで重要な炭素数 4 の基礎化学品はン重合も、アルカリ金属、有機金属、チーグラー・

イソブチレンである。イソブチレンからつくられる製

ナッタ触媒などが使い分けられている。また重合法

品体系を図 3.18 に示す。

も、乳化重合法、溶液重合法がゴムの種類に応じて使

イソブチレンは、酸触媒によって容易に水と反応しい分けられる。重合製品も、ゴム成形加工の原料とすて tert- ブチルアルコールになる。この反応は、すでるために凝固させた固形製品を得る場合と、乳化したに述べたようにイソブチレンの分離法にも使われていままのラテックスとして利用する場合がある。

る（3.3.3（2）参照）。tert- ブチルアルコールは脱水

ブタジエンとスチレンをブロック共重合させると熱されてイソブチレンになる。

可塑性エラストマーSBS（スチレンブタジエンスチレ

イソブチレンまたは tert- ブチルアルコールを出発

ンブロック共重合体）が得られる。SBS は、ハード原料として、メタクリル酸メチル MMA がつくられセグメントのポリスチレン部とソフトセグメントのる。プロピレンの二重結合を保持して側鎖のメチル基

BR 部から成るブロックコポリマーである。また、ブを酸化してアクロレイン、さらにアクリル酸を生産す

タジエン、スチレン、アクリロニトリルを共重合させる反応と似ている。

ると ABS 樹脂が得られる。

イソブチレンを少量のイソプレンと共重合させるとブチルゴム IIR が得られる。IIR は、飽和結合が主体の主鎖を持つために特異な物性を持ったゴムである。
耐老化性、耐オゾン性に優れ、またガス透過性が非常（脚注 18）共役ジエン CH2 ＝ CH － CHR ＝ CH2 の二重結合が単独に付加反応して重合して－ CH2 － CH（CHR ＝ CH2）－の重合鎖をつくる場合を 1,2 重合、2 つの二重結合が協奏的に関与
して － CH2 － CH ＝ CHR － CH2 － の重合鎖をつくる場合
を 1,4 重合と言う。1,2 重合では、二重結合が側鎖に残るのに対して、1,4 重合では二重結合が主鎖に残る。二重結合周りの主鎖の結合方向（cis か trans）も乱雑な場合と制御される場合がある。

に小さい。このため、タイヤチューブ、タイヤ用インライナー、ルーフィングなどに使われる。
イソブチレンをメタノールと直接反応させると、メ
チルターシャルブチルエーテル MTBE が得られる。
MTBE がガソリン添加剤として使われ、その後禁止された経緯は 5.5.2（3）3）で述べる。

石油化学技術の系統化調査

149

酸化

メタクリル酸メチル
イソプレンと共重合

合成ゴムＩＩＲ

イソブチレン水

tert‐ブチルアルコール

メタノール

ＭＴＢＥ

エチレンと共重合

１‐ブチレン

直鎖状低密度ポリエチレン
酸化

フマル酸

無水マレイン酸

１‐ブチレン

不飽和ポリエステル樹脂

cis‐2‐ブチレン
水trans‐2‐ブチレン
ブチレン類

イソブタン

脱水素

sec‐ブチルアルコール

メチルエチケトンＭＥＫ

アルキレート（ガソリン基材）

図 3.18 ブチレン類からの主要な製品体系
図3.18 ブチレン類からの主要な製品体系
32（4）n- ブチレンから出発する有機工業薬品、高分子

としてイソブタンと反応させると、炭素数 8 の分岐パ

n- ブチレン（ノルマルブチレン）（1- ブチレン、cis-

ラフィンが生成する。プロピレン、ブチレンを含んだ

2- ブチレン、trans-2- ブチレンの混合物）からつくら

石油廃ガスをそのまま使ってイソブタンと反応させ、れる有機工業薬品、高分子を図 3.18 に示す。n- ブチ

炭素数 7、8 の分岐パラフィンをつくることもある。

レンは、分離されることなく、有機工業薬品の生産にこれらの分岐パラフィンがアルキレートである（2.1.2

使われることが多かった。しかし、直鎖状低密度ポリ（5）参照）。ガソリン基材となる。

エチレン L-LDPE が 1980 年代に世界中に普及するよ（5）炭素数 5 から出発する主要な有機工業薬品・高うになってから、1- ブチレンは急速に重要な製品にな分子り、分離精製されるようになった。
n- ブチレンを空気酸化すると無水マレイン酸にな

炭素数 5 からの製品体系を図 3.19 に示す。炭素数 5る。しかし、n- ブタン酸化による無水マレイン酸のの留分から分離精製される重要な基礎石油化学製品製造法が開発されてからは、n- ブチレンからの経路

は、シクロペンタジエンとイソプレンである。これらは重要でなくなった。n- ブチレンは、混合物のままの分離法は、すでに述べた（3.3.3（2）参照）。これら

酸触媒によって水を付加すると sec- ブチルアルコーを除いた残分あるいは炭素数 5 留分をそのままを重合ルになる。これを酸化すると溶剤として広く使われる

させれば、石油樹脂が得られる。石油樹脂は、道路のMEK（メチルエチルケトン）が得られる。

白線用塗料や粘着剤に使われる安価な高分子である。
ジシクロペンタジエンは、エチレン、プロピレンとブチレン類を分離精製することなく、フッ酸を触媒

エチレン、プロピレンと共重合

合成ゴムＥＰＲ
シクロペンタジエン
ジシクロペンタジエン
ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）
重合

Ｃ５留分

合成ゴムＩＲ

イソブチレンと共重合

イソプレン

合成ゴムＩＩＲ
スチレンとブロック共重合

熱可塑性エラストマーＳＩＳ

オリゴマー化、酸化など

香料、スクアレンなど
重合

脂肪族系石油樹脂
図 3.19150

国立科学博物館技術の系統化調査報告

炭素数５からの主要な製品体系

Vol.23 2016. March共重合して EPR を生産するための重要な第 3 成分で（1）エチルベンゼン、クメン、直鎖アルキルベンゼン

ある（3.4.3（2）参照）。ジシクロペンタジエンを加熱

エチレンとベンゼンとの反応によるエチルベンゼン

すれば分解してシクロペンタジエンが得られる。シクの生成、さらに脱水素反応によるスチレンの生成につロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンを開環メ

いては、エチレンの項で述べた（3.4.2（3）参照）。

タセシス重合させたり、エチレンと共重合させたりし同様にプロピレンとベンゼンとの反応によるクメン

たあと還元して、各種のシクロオレフィンポリマーの生成、さらに酸化して過酸化物とし、それを酸にCOP やコポリマーがつくられる。COP は、非晶質でよって開裂してフェノールとアセトンを生成する反応

透明性に優れ、しかも吸湿性がないので、光学材料とについてはプロピレンの項で述べた（3.4.3（3）参照）。

して使われる。

フェノールは重要な有機工業薬品であり、項を改めて述べる。

イソプレンの大きな用途は、合成ゴム IR の製造である。チーグラー・ナッタ触媒による立体特異性重合

α - オレフィンとベンゼンとの反応によって直鎖アにより、cis-1,4- ポリイソプレンをつくることができ

ルキルベンゼンがつくられる。直鎖アルキルベンゼる。この構造は天然ゴムと同じである。また、イソプ

ンは、さらに無水硫酸によって芳香環の水素がスルホ

レンはイソブチレンの共重合用に少し加えられて合成

ン酸基で置換されて直鎖アルキルベンゼンスルホン

ゴム IIR になる。イソプレンが加わることによって、酸になる。直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩は、重IIR は硫黄加硫が可能なゴムとなる。また SBS と同

要なアニオン界面活性剤であり、合成洗剤に大量に使様に、ポリスチレン - ポリイソプレン - ポリスチレン

われる。

の構造を持つブロックコポリマーがつくられる。SISと呼ばれる熱可塑性エラストマーである。このほか、（2）フェノール
図 3.21 に示すように、フェノールからは多くの有イソプレンを二量化し、さらに酸化して多くの合成香機工業薬品、高分子がつくられる。

料が生産される。またイソプレンのオリゴマーからフェノールとホルムアルデヒドの付加縮合によっては、スクワレンのような化粧品原料、医薬、農薬の中フェノール樹脂がつくられる（6.1.3（2）参照）。

間体がつくられる。

ホルムアルデヒドとフェノールの反応に似た反応に
3.4.5

炭素数 6 から出発する製品

よって、アセトンとフェノールからはビスフェノール

炭素数 6 の主要な石油化学基礎製品は、オレフィン

A が得られる。ビスフェノール A は、フェノールのではなく、芳香族炭化水素のベンゼンである。ベンゼ

ヒドロキシ基 -OH を 2 つ持つ有機工業薬品なので、ンからつくられる主要な有機工業薬品、高分子の製品

モノマーとして広く使われる。ホスゲンと重合してポ体系を図 3.20 に示す。付加反応がオレフィンの反応

リカーボネート、エピクロルヒドリンと重合してエポの中核を成すように、置換反応がベンゼンの反応の中キシ樹脂がつくられる。ポリカーボネートは、透明心となっている。図 3.20 では、水素化してシクロヘ

性、耐衝撃性、難燃性に優れた高分子である。家電、

キサンになる反応以外、ベンゼンの反応のすべてが置

自動車、建築材料などに幅広く使われ、身近なもので換反応である。

は CD・DVD の 透 明 な 基 板 と し て 使 わ れ て い る。
脱水素

エチレン

エチルベンゼン

プロピレン

クメン

ベンゼン

酸素

フェノール、アセトン

n-高級オレフィン

直鎖アルキルベンゼン

硝酸、硫酸

ニトロベンゼン

塩素
水素

スチレン

ジクロロベンゼン

水素

Na2S

無水硫酸

直鎖アルキルベンゼンスルホン酸

ＨＣＨＯ、ホスゲン

アニリン

ＭＤＩ

ポリエーテルポリオール

ポリウレタンＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）
カプロラクタム

シクロヘキサン

シクロヘキサノン

6-ナイロン

ヘキサメチレンジアミン

アジピン酸

6,6-ナイロン

ベンゼンからのその他の製品： ヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、アントラキノン
図3.20

図 3.20 ベンゼンからの主要な製品体系
ベンゼンからの主要な製品体系
34

石油化学技術の系統化調査

151

ホルムアルデヒドと共重合

フェノール樹脂

ホスゲンと共重合

ポリカーボネート
エピクロルヒドリンと共重合
アセトン

エポキシ樹脂ジクロロジフェニルスルホンと共重合

ビスフェノールＡ

ポリスルホン
ポリエーテルイミド

フェノール

エチレンオキサイド

n-高級オレフィン

ポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテル

アルキルフェノール

メタノール

水素
塩素

酸化重合

ＨＩＰＳとアロイ化

2,6-キシレノール

ポリフェニ
レンエーテル

シクロヘキサノン

カプロラクタム

変性ポリフェニ
レンエーテルクロロフェノール類

図 3.21

フェノールからの主要な製品体系

図3.21 フェノールからの主要な製品体系

1990 年代以後生産量が大きくなり、大型製品になっ後、シクロヘキサンの項で述べる。

た。エポキシ樹脂については、エピクロルヒドリンの項で述べた（3.4.3（9）参照）。その他小型の高分子と35（3）ニトロベンゼン、アニリン

してビスフェノール A からは、ポリスルホン、ポリベンゼンを濃硝酸、濃硫酸混合液で処理するとニト

エーテルイミドがつくられる。ポリスルホンは、人工

ロベンゼンが得られる（図 3.20）。ニトロベンゼンを腎臓のフィルターとしてよく使われる。ポリエーテル

水素で還元するとアニリンが得られる。アニリンは、

イミドは、ポリイミドの成形加工性を改良したスー

合成染料の重要な有機中間体であるが、石油化学工業

パーエンジニアリングプラスチックである。

では MDI（4,4’- ジフェニルメタンジイソシアネート）

前項で述べたエチレンやプロピレンとベンゼンとのの原料として大量に使われる。アニリンとホルムア反応と同様に、α - オレフィンとフェノールを反応さルデヒドをアルカリ下で反応させると、4,4’- ジアミノ

せて、アルキルフェノールがつくられる。アルキル

ジフェニルメタンが生成する。この反応は、すでに述

フェノールのヒドロキシ基にエチレンオキサイドを反べたフェノールとアセトンからビスフェノール A が応させると、ポリオキシエチレンアルキルフェニル生成する反応と形の上では同じである。芳香環のパエーテルが生成する。これは非イオン界面活性剤としラ位の水素がアルデヒド由来のメチレン基で置換さて使われる。

れ、アニリンが連結されている。4,4’- ジアミノジフェ

メタノールによってフェノールの 2 位、6 位をメチ

ニルメタンをホスゲンと反応させると、アミノ基がイル基で置換すると 2,6- キシレノールが得られる。銅触ソシアネート基になり、MDI がつくられる。MDI は、媒を使い、2,6- キシレノールを酸化重合（酸化カップ

ポリエーテルポリオールと重付加してポリウレタンリング）すると、フェノールのパラ位（４位）のみがになる。

反応して芳香環と酸素が直鎖状に連結したポリフェニ
レンエーテルになる。ポリフェニレンエーテルは成形性が悪い。しかし、ポリスチレンとは良く混合し、成ベンゼンと塩素を反応させると、芳香環の水素が塩形性が著しく改良されるので、通常このような高分子

素にいくつか置換したクロロベンゼン類が得られるの混合物（ポリマーアロイと言う）として使用される。

（図 3.20）。モノクロロベンゼンをトリクロロアセトア

変性ポリフェニレンエーテル PPE と呼ばれる。

ル デ ヒ ド と 反 応 さ せ る と 殺 虫 剤 DDT が で き る。

フェノールを塩素と反応させ、芳香環の水素をいく

DDT はかつて重要な公衆衛生用薬、農薬であったが、つか塩素基で置換したクロロフェノールは、農薬中間

現在では製造が禁止されている。モノクロロベンゼン体に使われる。

は、おもに溶剤として使われる。前項の 4,4’- ジアミ

フェノールの水素化からシクロヘキサノンを経由してカプロラクタムを製造する方法は、古い製法であ152（4）クロロベンゼン

ノジフェニルメタンとホスゲンの反応の際の溶剤として使われる。

る。しかし、まだ米国や欧州では相当に行われ、フェパラジクロロベンゼンは、防虫剤、防臭剤として使ノールの重要な用途になっている。ベンゼン水素化にわれるほか、硫化ナトリウムによって重合して PPS

よるカプロラクタムの製造ルートについては、この（ポリフェニレンサルファイド）になる。PPS は、耐

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March熱性、機械強度が高く、エンジニアリングプラスチッ

ロトルエンにする。これは、芳香環の水素をニトロ基クとして使われる。

で置換する置換反応である。次にジニトロトルエンを水素還元してジアミノトルエンをつくり、これにホス（5）シクロヘキサン、アジピン酸、カプロラクタム

ゲンを反応させて TDI にする。

ベンゼンを水素化して芳香環を破壊しシクロヘキサ

TDI は、MDI とともに生産量の大きなジイソシア

ンにする反応は、置換反応が多いベンゼンの反応の中ネートである。ポリエーテルポリオールと重付加してでは異色である。シクロヘキサンは、接触改質油や分ポリウレタンになる。特に軟質ウレタンフォームの製

解ガソリンにも含まれる。しかし、分離精製が困難な造によく使われるほか、ウレタン塗料、ウレタン接着

ため、もっぱらベンゼンの水素化でつくられる。シク剤、ウレタンゴムに使われる。

ロヘキサンは溶剤として使われる。また酸化してシク

しかし、TDI のほかにトルエンからの大型の有機

ロヘキサノンやシクロヘキサノールになり、さらに酸

工業薬品はない。このために、分解ガソリンや接触改化するとアジピン酸やカプロラクタムになる（6.1.2

質油から芳香族炭化水素を抽出してベンゼン、キシレ（4）参照）。アジピン酸はヘキサメチレンジアミンとンとともに生産されるトルエンの量に比べて石油化学

縮合重合して 6,6- ナイロンになる。カプロラクタムはでの需要は小さく、トルエンは余剰になる。石油化学

開環重合して 6- ナイロンになる。ナイロン（ポリア

工場では、余剰のトルエンを不均化させてベンゼンとミド）は、合成繊維、エンジニアリングプラスチック

キシレンにする。

として使われる。
（2）キシレンから出発する有機工業薬品
3.4.6

炭素数７，8 から出発する製品

キシレンには 3 種類（オルト、メタ、パラ）の異性

炭素数 7 と 8 の主要な石油化学基礎製品も、炭素数体がある。キシレンからの主要な有機工業薬品は、メ6 と同じく、オレフィンでなく芳香族炭化水素のトルチル基を 2 つとも酸化してカルボン酸にする反応の生

エンとキシレンである。炭素数 8 の芳香族炭化水素で成物である（6.1.2（3）1）参照）。芳香族炭化水素のあるエチルベンゼンは、分解ガソリンからも得られる

典型的な反応である置換反応でなく、プロピレンのメが、エチレンとベンゼンから合成される経路が主体な

チル基を酸化してアクリル酸をつくる反応に相当すので、すでにエチレン系製品として述べた。トルエ

る。ただし、反応機構がまったく違うので、あくまでン、キシレンからの主要な製品体系を図 3.22 に示す。

形式的に似ているに過ぎない。
オルトキシレンからは、酸化反応で無水フタル酸が（1）トルエンから出発する有機工業薬品つくられる。無水フタル酸は、2- エチルヘキサノール

トルエンは溶剤として塗料、接着剤などによく使わとの反応によって可塑剤 DOP になる。可塑剤は、ポれる。トルエンからの主要な有機工業薬品には、図リ塩化ビニルとともに使われて軟質塩ビ製品（フィル3.22 に示す TDI（トルエンジイソシアネート）があム、ホース、レザー、電線被覆など）をつくる。そのる。ベンゼンからアニリンがつくられるように、まほか無水フタル酸は、イソデシルアルコールなど様々

ず、トルエンを濃硝酸、濃硫酸でニトロ化してジニトなアルコールと反応して多種類のフタル酸エステル系

水素、ホスゲン

硝酸

トルエン
不均化

ポリエーテルポリオール

ＴＤＩ

ジニトロトルエン

ポリウレタンベンゼン
キシレン
アルコール類o‐キシレン酸素

フタル酸エステル系可塑剤
無水フタル酸

不飽和ポリエステル樹脂
不飽和油モノ・ジグリセリド

酸素

キシレン

m‐キシレン

イソフタル酸異性化

o‐キシレン

アルキド樹脂不飽和ポリエステル樹脂
メタ系アラミド

p‐キシレン エチレングリコールと共重合
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
p‐キシレン酸素

テレフタル酸

1,4‐ブタンジオールと共重合

ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）
パラ系アラミド

図図3.22
3.22 トルエン、キシレンからの主要な製品体系
トルエン、キシレンからの主要な製品体系

36

石油化学技術の系統化調査

153

可塑剤の原料になる。また、無水フタル酸は、無水マ

レンは需要が著しく小さい。一方、接触改質油、分解

レイン酸とともに、多価アルコールと縮合重合して不ガソリンから得られるキシレンの異性体比率はおおむ

飽和ポリエステル樹脂になる。不飽和ポリエステル樹

ね決まっている。このため、メタキシレンは余剰にな

脂は、ガラス繊維強化プラスチックとして、漁船、タるので、酸触媒によって異性化し、オルト、メタ、パンク、浴槽などの大型成形品に使われる。無水フタル

ラキシレン混合物にし、オルト、パラを分離精製して酸は、アルキド樹脂の原料としても古くから使われてきた（6.1.1（6）参照）。

いる。
3.4.7

メタキシレンは酸化されてイソフタル酸になる。イ

炭素数 10 以上から出発する製品

ソフタル酸は、不飽和ポリエステル樹脂に使われる。

炭素数 10 以上から出発する有機工業薬品には界面

しかし、無水フタル酸のような主モノマーではなく、活性剤として重要な製品が多い。界面活性剤の最大の改質用である。イソフタル酸を反応性の高い酸塩化物

用途は、合成洗剤である。合成洗剤は、泡公害を防止にしてから、メタフェニレンジアミンと縮合重合させするために環境中に排出された後、速やかに微生物にると、メタ系アラミド（全芳香族ポリアミド）になる。

よって分解されることが求められる。このためには、

メタ系アラミドは、耐熱性、防炎性に優れるので宇宙炭素鎖が直鎖である必要がある。しかし、ナフサの水服、消防服、カーテンなどに使われるが、量的には小蒸気分解からは、界面活性剤の原料となるような炭素さな商品である。

数 10 以上の石油化学基礎製品は得られない。界面活性剤の出発原料としては、図 3.23 に示すように 3 つ

パラキシレンは酸化されてテレフタル酸になる。テのルートがある。

レフタル酸は、EG との縮合重合によって PET（ポリ1 つは、ナフサよりも炭素数の多い石油留分である

エチレンテレフタレート）になる。ポリエステル繊維
は、ナイロン繊維、アクリル繊維を圧倒して、現在で灯油から直鎖の n- パラフィンを抽出する方法であるは合成繊維の覇者となっている。また PET 樹脂とし

（ 図 3.23 ① ）。n- パ ラ フ ィ ン を 熱 分 解 す る と n- オ レて、ボトル、フィルム、テープなどに大量に使われてフィンが得られる。n- オレフィンは、分子が直鎖のいる。さらにテレフタル酸は、1,4- ブタンジオールとオレフィンであるが、二重結合の位置が端の場合もあ縮合重合して PBT（ポリブチレンテレフタレート）

るし、内部の場合もある。もう１つは、3.4.2（7）でになる。PBT はエンジニアリングプラスチックとし述べたエチレンを出発原料としてα - オレフィンをつて幅広く使われている。テレフタル酸は、酸塩化物にくる方法である（図 3.23 ②）。そして 3 つ目の方法は、してからパラフェニレンジアミンと縮合重合してパラ

石油や天然ガスを原料とせず、油脂を原料とする方法

系アラミドになる。パラ系アラミドは、非常に高強度である（図 3.23 ③）。これは、石油化学の定義から外の繊維としてタイヤコード、防弾チョッキ、安全手袋れる。しかし、油脂を界面活性剤原料にする技術は石などに使われる。このようにテレフタル酸は、イソフ

油化学技術を応用できる。油脂は、高級脂肪酸のトリ

タル酸はもちろん、無水フタル酸よりもはるかに大き

グリセリドである。しかも、油脂を構成する高級脂肪な需要を持つ大型の有機工業薬品である。

酸は、炭素数 12 から 18 の直鎖のカルボン酸が主体である。

オルトキシレン、パラキシレンに比べて、メタキシ① 灯油

n-パラフィン
(炭素数10～13)

n-高級オレフィン（α-または内部）

直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩
α-オレフィンスルホン酸塩
直鎖高級アルコール② エチレン

石けん、金属石けん
加水分解

脂肪酸（炭素数11～21）

ポリエチレングリコール脂肪酸エステル
脂肪酸４級アンモニウム塩③ 油脂

脂肪酸ニトリル
アルキルアミノ脂肪酸塩
高圧水素還元

高級アルコール硫酸エステル塩

脂肪アルコール(直鎖高級アルコール）

ポリオキシエチレンアルキルエーテル
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩

図 3.23
10 以上から出発する製品の体系
図3.23炭素数
炭素数10以上から出発する製品の体系

154

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March（1）炭 素数 10 以上のオレフィンから出発する有機
工業薬品

1 級から 3 級の脂肪酸アミンが得られる。脂肪酸アミンに塩化メチルを反応させると脂肪酸 4 級アンモニ

図 3.23 ①、②の n- オレフィン（α - オレフィンもウム塩が得られる。これはカチオン界面活性剤とな含まれる）とベンゼンとの反応から、直鎖アルキルベ

る。1 級脂肪酸アミンにアクリロニトリルを付加させンゼンが得られる。次に芳香環に無水硫酸でスルホンる（シアノエチニル化反応）。その後ニトリル基を加酸を導入し、アルカリで中和すれば直鎖アルキルベン

水分解して中和すればアルキルアミノ脂肪酸塩が得

ゼンスルホン酸塩となる。洗浄力の強いアニオン界面られる。これは、分子内にアミノ基とカルボキシ基を活性剤 LAS であり、洗剤に大量に使われる。

持ち、さらに長鎖アルキル基も持つので両性界面活性α - オレフィンに無水硫酸を反応させてスルホン化剤となる。

後、加水分解すると、反応過程で二重結合が内部にシ

一方、油脂の高圧水素還元によって、油脂の高級脂フトする。二重結合の位置が異なる混合物であるが、肪酸が還元されて脂肪アルコール（直鎖高級アルコー

α - オレフィンスルホン酸が得られる。これをアルカル）ができる。実際には、反応を速めるために、油脂リで中和すればα - オレフィンスルホン酸塩が得られをメタノールとエステル交換させて高級脂肪酸メチる。生分解性の良いアニオン界面活性剤 AOS として

ルエステルにし、これを水素化分解する。高級アル使われる。

コールをクロル硫酸や無水硫酸でエステル化した後エチレンをオリゴマー化したあと、酸化、加水分解にアルカリで中和すると高級アルコール硫酸エステ

によって、直鎖高級アルコールが得られる。また、αル塩が得られる。穏やかな中性洗剤として使われる- オレフィンのオキソ反応によって、元のオレフィン

アニオン界面活性剤 AS である。高級アルコールにエより炭素数が 1 つ多い直鎖高級アルコールをつくるこ

チレンオキサイドを重合させるとポリオキシエチレとができる。直鎖高級アルコールの用途については、

ンアルキルエーテルが得られる。これは非イオン界

次項で述べる。

面活性剤 AE である。さらに硫酸エステル塩にするとポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩とな（2）油脂から出発する有機工業薬品
油脂の高圧加水分解（図 3.23 ③）によって得られる高級脂肪酸（炭素数 12～18）をアルカリで中和する。これはアニオン界面活性剤 AES である。高級ア
ルコールにジメチルアミンを反応させて 3 級脂肪族
アミンがつくられる。

ると、石けんや金属石けんが得られる。石けんは高級
脂肪酸のナトリウム塩で、非常に古くからつくられて参考文献

きた洗剤であり、アニオン界面活性剤である。高級脂

1） 技術の系統化調査報告第 1 集「塩化ビニル技術史

肪酸のカルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、の概要と資料調査結果」国立科学博物館（2001）

亜鉛塩などが金属石けんである。金属石けんはプラス

2） 技術の系統化調査報告第 9 集「石鹸・合成洗剤のチックの安定剤、滑剤・離型剤などに使われる。
高級脂肪酸にエチレンオキサイドを反応させるとポリエチレングリコール脂肪酸エステルが得られる。

技術発展の系統化調査」国立科学博物館（2007）
3） K.Weissermel, H.J.Arpe「工業有機化学」東京化
学同人（第 5 版、2004）

これは非イオン界面活性剤となる。一方、高級脂肪酸

4） H.A.Wittcoff, B.G.Reuben, J.S.Plotkin 「, Industrialにアンモニアを反応させてアミドにし、これを脱水す

Organic Chemicals」Wiley,New York（Third

ると脂肪酸ニトリルが得られる。これを還元すれば、Edition, 2013）

石油化学技術の系統化調査

155

4 石油化学誕生以前からの有機工業薬品・高分子
石油化学工業が誕生する以前に、木材、炭水化物

た。したがって前章で述べた石油化学製品体系の中に（発酵）、油脂、石炭を原料とする有機工業薬品工業、は、もともと石油化学以前の森で育ったものが多数混高分子工業が 19 世紀後半から本格的に起こった。も在している。本章はこれら石油化学誕生以前の化学工

ちろん、それ以前から酒の蒸留による高濃度のエタ業の盛衰を、日本の状況を中心に述べる。

ノール、酒の酢酸発酵による酢（酢酸水溶液）、油脂
をアルカリで煮てつくる石けん、不飽和油や漆を原料とする塗料、にかわやデンプン糊を使った接着剤など

木材を原料とする有機工業薬品・高分

4.1 子の有機工業薬品や高分子はつくられていた。しかし、木材を原料とする化学の森は、図 4.1 に示すように、

それらは、近代化学工業と呼べるものではなかった。

大きく 2 つある。ひとつは近代化学工業が始まる前かしたがって、本章では、19 世紀後半からの有機工業ら行われていた木材乾留工業に伴う副産物からの有機

薬品工業、高分子工業を述べる。

工業薬品の森である。もうひとつは木材の主成分であ

これらの有機工業薬品工業、高分子工業は、原料入

る天然高分子セルロースを利用する森である。

手の難易度と製品需要の動向によって、各国で大きく

木材乾留工業は、あとで述べるカーバイド・アセチ

異なった形で発展した。前章で述べた石油化学の森とレン工業によって 1930 年代に消滅した。これは、日同様に、一つ一つが森を形成した。しかも後述するよ

本だけでなく、米国、欧州でも、ほぼ同時に起こった。

うに、木材からは 2 つ、石炭からは 3 つの森が生まれ

一方、セルロース利用工業は、第 2 次世界大戦前におた。技術面では、ドイツ、米国、英国が先進国であっいて、日本で生産した化学製品の中では数少ない世界た。しかし、日本でも、1930 年代から様々な原料か

1 位の生産量を誇る製品（セルロイド、レーヨン）をら出発する有機工業薬品工業、高分子工業が本格的に生み出した。1950 年代後半に石油化学が工業化され発展した。これが、1950 年代後半に日本が石油化学るとともに、セルロース利用の森は石油化学の森に押を素早く受け入れ、急速に発展させる基盤となった。

されて縮小・衰退した。しかし、ファインケミカル製

1920 年代に米国で石油化学が誕生したが、米国で品、機能製品としてセルロース製品は現代においてもは 1940 年代までは石油化学誕生以前からの有機工業

生き残っている。

薬品工業、高分子工業と並存していた。石油化学の森
は、誕生地の米国においてさえ、誕生後約 30 年間は4.1.1

木材乾留工業小さな森に過ぎなかった。石油化学の森よりも大きく

木材を乾留して木炭をつくる際に木タール、木酢

繁栄した森がいくつもあった。しかし、1950～60 年

液、木ガスが副生する。木酢液からは、酢酸石灰、粗代の短期間に、米国、欧州、日本のいずれにおいても、

メタノールが得られた。酢酸石灰からは酢酸、その塩

石油化学の森は急速に成長し、その誕生以前に存在やエステルがつくられ、また酢酸石灰を乾留するとアし、発展していた森を吸収するか、または衰退に導いセトンが得られた。粗メタノールからは精製メタノー

木炭
乾留

木酢液
木タール

乾留

アセトン

メタノール
綿火薬
コロジオン
セルロイド
ラッカー

木ガス
ニトロセルロース
木材

酢酸エステル

酢酸
酢酸石灰

キュプラ法レーヨン繊維

硝化綿法レーヨン繊維

ビスコース法レーヨン繊維
ビスコース
パルプ化

セルロース

セロファン
アセテート繊維

酢酸セルロース

アセテートフィルム

カルボキシメチルセルロースナトリウムメチルセルロース

図 図4.1
4.1 木材を原料とする主要な製品体系
木材を原料とする主要な製品体系

156

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchル、さらにホルマリンがつくられた。

かし、合成酢酸の登場によって、木材乾留工業が生き

オーストリア、ハンガリー、北欧、米国のような森残る見込みはないので、大日本酢酸製造組合では合成

林資源の豊富な国では、木材乾留工業が 18 世紀に起酢酸の国産化を計画した。このあとの経緯は、カーバ

こり、またドイツ、イギリスには、酢酸石灰を輸入しイド・アセチレンの節で述べる。合成酢酸の国産化にてこれから酢酸をつくる酢酸精製工業が発展した。

伴って、図 4.2 に示すように木材乾留工業は急速に縮

日本の木材乾留工業は、日光の素封家加藤昇一郎が小し、1939 年には完全に消滅した。

加藤製薬所を設立し、1893 年に栃木県に木材乾留工

生産量t場を建設したことに始まる。その後、染色用に酢酸の35,000

需要が増大したので、木材乾留工業は発展し、炭焼き

30,000に付設したような小規模な業者が増加した。しかし、25,000酢酸の需要増加には、このような小規模生産では対応

20,000

できなくなった。このため、加藤昇一郎は、1902 年

15,000に東京本所に日本酢酸製造（資本金 10 万円）を創設

10,000

した。加藤製薬所を吸収合併して設備を移設し、輸入

5,000

酢酸石灰を主原料として、大規模に酢酸の生産を行う

0ことした。当時の実業界の重鎮であった馬越恭平、渋沢栄一、大倉喜八郎、大川平三郎などが賛同し、日本酢酸製造は 1907 年に資本金を 30 万円に増資した。新たにドイツのマイヤー商会から酢酸製造機械一式（蒸気加熱式減圧粗酢酸製造装置、酢酸濃縮蒸留装置、酢

合成酢酸

木材乾留酢酸1939年消滅
1926

1930

1934

1938

1942

1946

1950

1954 年

出典：参考文献1）

図4.2昭和前期における木材乾留酢酸から
昭和前期における木材乾留酢酸から合成酢酸への切り替え
図 4.2
合成酢酸への切り替え

39

4.1.2

ニトロセルロース

酸精留装置）を輸入した。1908 年に新工場が完成し、木材から生まれたもうひとつの森がセルロース化学

氷酢酸（100％酢酸）の生産を開始した。次に原料の工業である。木材や草本類の主成分であるセルロース

自給率を高めるために、日本酢酸製造は資本金を 60

は天然高分子である。麻、木綿として、また紙として万円に増資して栃木県塩原に新工場を建設した。新工

古くから利用されてきた。しかし、セルロースは、熱場には、ドイツのマイヤー商会から車両式木材乾留装を加えて溶融・軟化させることも、溶剤に溶かすこと

置一式を輸入して設置した。小規模の炭焼の副産物処もできない。このため、天然に得られる短繊維のセル

理の域を超え、近代的な木材乾留工場の出現であっロース材料を紡績や抄紙という物理的操作によって利た。車両式レトルト（乾留釜）（木材仕込み量 1000 立用してきた。19 世紀後半にセルロースを濃硝酸、濃法尺）で木材を乾留し、揮発分からまず木タールを除

硫酸で部分ニトロ化したニトロセルロースが溶剤に溶去して木酢液を得た。木酢液は、中和槽で石灰乳によけ、また樟脳と混合するとプラスチックの性能を持つり中和した。中和液を加熱してメタノールを蒸発さことが知られるようになって化学的利用が始まった。

せ、さらに蒸留して粗メタノールを得た。中和液の蒸発残液は二重効用蒸発缶で濃縮され、濃厚酢酸石灰液（1）セルロイドとなる。これをさらに円筒型乾燥器で乾燥した。80%

最初のセルロース製品として、ニトロセルロースを酢酸石灰が年産 900t、80% 粗メタノールが年産 250t

エーテルとエタノールの混合液に溶解したコロジオン

生産され、これを東京の本所工場に送って精製した。

（液体絆創膏）がつくられた。続いて、1870 年代には

その後、第 1 次世界大戦による酢酸石灰の輸入途

米国でニトロセルロースと樟脳からセルロイドがつく

絶、市況高騰により、木材乾留工業には、多数の業者られた。樟脳の役割は現在の用語で言えば可塑剤であが新規参入した。ところが、大戦中にドイツでカーバる。セルロイドは 1850 年代に英国で工業化されたと

イド・アセチレンからの合成酢酸が工業化され、大戦も言われるが、本格的な普及は米国での工業化以後で後は、日本を含めて世界中にドイツから合成酢酸が輸ある。セルロイドは最初のプラスチックである。日用出された。それに追われた米国木材乾留工業からの酢品、おもちゃに使われたほか、1889 年にはイースト

酸石灰の輸入激増もあって、日本の木材乾留業者にはマン・コダック社によって写真フィルムにも使われ、倒産、吸収合併が続出した。生き残った日本酢酸製造

写真感光材料工業に大きな変革をもたらした。

をはじめとする 4 社は、1925 年に大日本酢酸製造組

日本には、セルロイドが発明されて間もない 1870

合を結成して生産制限を行い、市況安定を図った。し年代後半にセルロイド生地が初めて輸入された。1880

石油化学技術の系統化調査

157

年代半ばには本格的にセルロイド生地が輸入されるよ

ポリスチレンなど熱可塑性プラスチックが多い）に押うになり、それを加工して擬珊瑚珠、くし・かんざし、されて斜陽産業化した。とくにセルロイドの代替品とカラーなどがつくられた。1890 年代には多くのセルなる熱可塑性プラスチックが続出した後は、セルロイ

ロイド加工業者、発明家・企業家によってセルロイドドの欠点である可燃性が問題とされ、玩具、日用品の生地の国産化が図られた。爆発事故など失敗を重ねなような大口需要を失う大きな原因になった。その後もがらもセルロイド生地を小規模に生産できるように

日本でのセルロイドの生産は、減少の一途をたどり、なった。1900 年代後半には三井、三菱、鈴木商店、

1996 年に完全に消滅した。

岩井商店などの大資本がセルロイド生地の生産に参入し、第 1 次世界大戦前後には日本のセルロイド生地の（2）ラッカー生産は急速に増大した。これらのセルロイド生産会社

ニトロセルロースの酢酸ブチル溶液は塗料にも使8 社が大合同して 1919 年に大日本セルロイド（現在われた。ニトロセルロースラッカーである。それまのダイセル）を設立した。

での不飽和油脂を使用した塗料に比べてニトロセル

日清戦争後、日本が台湾を領有し、樟脳生産の振興

ロースラッカーは速乾性であり、自動車塗装に革新をを図ったことによって、1900 年代前半には、台湾がも た ら し た。1923 年 に 登 場 し た デ ュ ポ ン 社 の 商 品

世界の樟脳の大部分を供給するようになった。このたDuco が有名である。ニトロセルロースラッカーは、め、日本のセルロイド工業は競争力を強め、1937 年

光沢、耐久性の良さ、乾燥の速さなどの長所から現在には世界 1 位の生産量（12,760t）を誇るに至った。こでも皮革、合成皮革、木工品・家具などの塗装に使われは、世界のセルロイド生産量の 45% を占め、日本れている。

からのセルロイド生地の輸出量は 7,500t になった。
日本におけるセルロイドの生産量の推移を図 4.3 に示（3）硝化綿法レーヨン繊維

す。セルロイドの生産は、1937 年～1940 年がピーク

ニトロセルロースのエーテル・エタノール溶液を細であった。1915 年に国産化されたフェノール樹脂は、いガラス管から押し出して紡糸することも可能となっ最初に出現した合成高分子であった。1930 年代後半

た。1892 年にフランスのシャルドンネは人造繊維（硝には 70 社近くが参入して、プラスチックの地位をセ化綿法レーヨン繊維）の工業生産を開始した。それまルロイドと 2 分するようになった。セルロイドは熱可

で人類が入手できる長繊維素材は絹だけだったので、

塑性プラスチックなので、その長所を生かして熱硬化初めてつくられた長繊維の人造繊維は、人造絹糸（人性のフェノール樹脂と十分に競争できた。

絹）と呼ばれた。ニトロセルロースは燃えやすい欠点を持っているので、シャルドンネは糸を硫化ナトリウ

生産量ｔ
14,000

ム液に浸して脱硝を行った。セルロースが銅アンモニ

12,000ア水溶液に溶けることは 1857 年にドイツのシュバイ

10,000

ツァーによって発見されていたが、この溶液を硫酸浴8,000中で紡糸するキュプラ法レーヨン繊維もつくられ、206,000

世紀初め頃には欧州で硝化綿法レーヨン繊維と激しく4,000競合した。日本では硝化綿法レーヨンは工業化されな

2,000

かった。

0
1911

1923

1935

1947

1959

1971

1983

1995

年

出典： 参考文献 8）

図 4.3

4.1.3

ビスコース

セルロース利用工業は、ビスコースの発明によってセルロイド生産量の推移

大 き く 変 わ っ た。1904 年 に 英 国 の コ ー ト ル ズ 社 によってビスコース法レーヨン繊維が工業化されると、

158

セルロイド工業は、第 2 次世界大戦後も、いち早く

早くも 1910 年代には硝化綿法、キュプラ法を、製造生産を回復し、玩具、日用品の輸出に貢献した。しかコスト、製品品質の面で圧倒してレーヨン繊維の主軸

し、1950 年代後半には、新興してきたアセチレン工となった。セルロースを水酸化ナトリウム水溶液で処業によるポリ塩化ビニル（熱可塑性プラスチック）に理後、二硫化炭素を加えると、セルロースキサントゲ

押されるようになり、さらに石油化学工業国産化後

ン酸ナトリウムになって溶解し、粘稠な液体（ビスは、続々と提供された新たな高分子（ポリエチレン、コース）が生成する。これを硫酸浴中で紡糸すると、

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchセルロースが再生し、ビスコース法レーヨン繊維となる。ビスコースをスリットから押し出してフィルム状にするとセロファンになる。
（1）レーヨン繊維
日本でのレーヨン繊維の工業化の始まりは、硝化綿

生産量 ｔ
1,200,000
1,000,000

600,000
400,000

1908 年に日本セルロイド人造絹糸（現在のダイセル）が設立され、1911 年に網干工場が操業を開始した。

レーヨン繊維200,000

法でも、キュプラ法でもなく、ビスコース法であった。
前項で述べた三菱、岩井商店、鈴木商店が参加して

合成繊維

800,000

アセテート繊維01926 1930 1934 1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970年

出典：参考文献5)

図 4.4

しかし、この会社は社名と異なって、人造絹糸の生産

図4.4 レーヨン繊維、アセテート繊維、合成繊維の生産量推移

 ーヨン繊維、アセテート繊維、合成繊維のレ
生産量推移には至らず、もっぱらセルロイド生地の生産を行っン繊維はセルロイドと異なって合成繊維に圧倒されてた。欧州では硝化綿法、キュプラ法が激しく競合し、急激に衰退するようなことはなかった。その後の成長

さらにビスコース法も加わってきたために、当時、欧は著しく鈍ったものの、1967 年に生産のピーク（479

州各社とも容易には技術も設備も輸出しなかった。こ千トン）を記録した。レーヨンは合成繊維に比べて強のため、日本セルロイド人造絹糸は、人造絹糸の技術

度が弱いものの、吸湿性という大きな長所を持ち、しを入手できず、工業化できなかった。

かもセルロイドの可燃性のような致命的な欠点がない

一方、鈴木商店の支援を受け、米沢高等工業学校ためであると考えられる。しかし、その後、ポリエス（現在の山形大学工学部）の秦逸三は、欧州からの文テルを中心にした合成繊維の改良が進んだために、図献情報を頼りにして、ビスコース法レーヨン繊維を独

4.5 に示すようにレーヨン繊維の生産量は 1970 年代以自に開発した。この技術を工業化して 1918 年に米沢後低下していった。

に帝国人造絹糸製造所（現在の帝人）が設立された。

生産量 ｔ

第 1 次世界大戦後は、敗戦国ドイツの会社が積極的に

500,000

技術を提供するようになったことから、導入技術に

400,000

よって多くの日本企業がビスコース法レーヨン繊維に

300,000参入した。さらに 1931 年にレーヨン短繊維も開発さ

200,000

れて、当時世界で最強であった日本の紡績業とレーヨ

100,000

ン工業は結びついた。これによって 1938 年に日本は0

米国を抜いて世界 1 位のレーヨン生産国（245 千トン）となった。半面、これは米国の化学繊維生産の中心がビスコース法レーヨンから次項で述べるアセテートに移ったことも一因であった。

41

レーヨン繊維アセテート繊維

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

年

注：2000年代以後は、事業者数減少のため、レーヨン・アセテート合算数字しか公表されない
出典：経済産業省繊維統計、繊維・日用品統計

図 4.5

 産ピーク後のレーヨン繊維の生産量推移と
生
アセテート繊維の逆転

図4.5 生産ピーク後のレーヨン繊維の生産量推移とアセテート繊維の逆転

42

レーヨン繊維（1931 年から日本でも少量の生産が始まったキュプラ法も含む）、アセテート繊維及び合さらに日本の繊維産業全体（合成繊維―紡績―織成繊維の生産量の推移を図 4.4 に示す。セルロイドの物・編物―染色加工―縫製）が縮小した現在では数万

戦前でのピークの生産量に比べて、レーヨン繊維の戦トンの生産量にまで縮小したと推定される。2000 年

前のピーク生産量は約 20 倍である。この数字から、

代には、事業者数減少により、レーヨンのみの統計数

繊維に比べてプラスチックの市場規模が、第 2 次世界字が発表されなくなった。レーヨン繊維、アセテート

大戦前にはいかに小さかったかがわかる。高分子材料

繊維、合成繊維を合わせた化学繊維全体の生産量に占の化学的な利用は、プラスチックよりも繊維から始めるレーヨンの割合も現在では数％に過ぎなくなってまった。

いると推定される。

レーヨン繊維は、第 2 次世界大戦後も比較的早く復興し、図 4.4 に示すように 1950 年代前半には戦前の（2）セロファン

ピークを越え、1957 年には戦前ピークの 1.8 倍にまでセロファンは、1908 年にスイスの化学者プランデ達した。ちょうどこの頃にビニロン、ナイロンなどのンペルガーが発明し、1912 年にフランスのラ・セロ

合成繊維の本格的な生産が始まった。しかし、レーヨ

ファン社が工業化した。1914 年にはデュポン社が米

石油化学技術の系統化調査

159

国で工業化し、1927 年には硝化綿塗布防湿セロファ

維の工業生産に入った。フランスのローヌプーラン社

ンを開発して、需要を大きく伸ばした。

も同様な技術開発を進め、1922 年にローデアセタ社

日本でのセロファンの工業化はレーヨン繊維に比べを設立してアセテート繊維の工業生産を開始した。アて遅れ、1926 年に光進社が生産を開始した。第 2 次

セテートは、ニトロセルロースのような燃えやすい欠

大戦前の生産ピークはレーヨン繊維と同じく 1937 年

点がなく、特に映画用写真フィルムとしても使われる頃で、当時の新聞記事「満州日日新聞 」（1938 年 7ようになった。アセテート繊維は、通常の木綿用染料

月 21 日）によれば約 6 千トンと推定される。セロに染まりにくいために、専用の合成染料が開発されファンの生産は、戦後もいち早く復活し、1950 年代た。これが後に合成繊維の染色にも活用された分散染

前半には大戦前のピークを越えた。一方、1951 年に料である。またアセテート繊維の製造と利用には、無は LDPE の輸入が始まり、同年には生産性の高いイ

水酢酸、アセトンなど有機工業薬品工業の発展が必要

ンフレーションフィルム加工も始まった。安価なポリであり、モノアセチル化制御技術、乾式紡糸、溶剤回

エチレンフィルムはセロファンの強力な競合品と考え

収、分散染料による染色など、ビスコース法レーヨンられた。1958 年には LDPE の国内生産も開始されたに比べて、はるかに高度な技術が必要であった。これので、セロファンは衰退すると予想された。ところらの技術は、合成繊維につながるものが多かった。

が、セロファンとポリエチレンフィルムのラミネート品（ポリセロと呼ばれた）が 1954 年に実用化され、（1）アセテート繊維

これが両方のフィルムの特徴（セロファンの腰の強

第 2 次大戦前の日本では、有機工業薬品の発展が不さ、透明性、ポリエチレンの防湿性、ヒートシール性）

十分であったために、アセテート繊維は 1930 年代にを生かした性能を持つことから、両者は食品包装を中数社によって試作されたに止まった。本格的な工業化

心に相俟って成長した。予想外の展開であった。セロは 1949 年であった。しかし、合成繊維の本格的な工ファンの業界統計は、フィルム面積なので重量推定が業化時期と重なったために、図 4.4 に示す通り、日本

難しいが、1950 年から 1970 年までの 20 年間で 23 倍では、アセテート繊維は完全に合成繊維の発展に押さも拡大し、10 万トンに達したと推定される。

れて低迷したままであった。

しかし、1963 年に二軸延伸ポリプロピレン（OPP）

ところが、1960 年代に日本でも本格的に使われるフィルムが国産化された。OPP フィルムは、透明性ようになったタバコフィルターの原料としてアセテーと腰の強さからセロファンフィルムと真っ向から競合

ト繊維が採用された。タバコフィルターは、内需ばかした。当初 OPP フィルムは、ヒートシール性など包りでなく、輸出が大きく伸びたために、アセテート繊

装機械適性に欠けて伸び悩んだが、無延伸ポリプロピ

維は現在では衣料用よりも、タバコフィルター用が中レン（CPP）フィルムやポリエチレンフィルムとのラ心になっている。セルロイドやレーヨン繊維と異なミネートやシール方式の改善によって、1960 年代後り、石油化学製品と競合しない独自の用途を持ったた

半から急速に伸び始めた。このため、セロファンの生

めに、アセテート繊維は徐々に生産量を増やし続けて産量は、1960 年代後半に頭打ちとなり、1970 年代にいる。1990 年代後半には 10 万トンを超えるようにな

入ると急速に低下した。1974 年に OPP フィルムの生り、図 4.5 に示すように 2000 年代にはレーヨン繊維

産量がセロファンにほぼ追いつくと、その後は急速にの生産量を追い抜くまでになった。

差 を 拡 大 し た。1980 年 に セ ロ フ ァ ン の 生 産 量 は、OPP フィルムの半分以下の約 5 万トンに低下した。

（2）アセテートフィルム

その後もセロファンの縮小は続いたが、セロファンの

アセテートの繊維以外の用途として、写真用フィル

特性を生かした用途があり、現在でも生産されていムがある。写真用フィルムの不燃化のため、ニトロセる。最近は、生分解性という面でもセロファンは注目

ルロースフィルムからアセテートフィルムへの転換がされている。

世界中で進められた。1948 年にはイーストマン・コ
ダックがトリアセテートフィルムによる不燃フィルム

4.1.4

160

アセテート

の工業化に成功した。日本では 1953 年からトリアセ

セルロースを無水酢酸と反応させたアセテートは、

テートフィルムの国産化が始まった。1960 年代には

第 1 次世界大戦中に飛行機塗料用樹脂として開発され早くも石油化学製品である PET フィルムがこの分野た。英国のセラニーズ社は、アセテートをアセトンにに投入された。しかし、PET フィルムは、エックス

溶解し、乾式紡糸法によって 1924 年にアセテート繊

線用フィルムなどに浸透しただけで、一般の写真用

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchロールフィルムにはトリアセテートフィルムが使われルである。水溶性で、水溶液は粘調なので、食品、化た。ところが、1990 年代末からデジタルカメラが普粧品の乳化安定剤、増粘剤、感熱紙用保護コロイド剤、及し、一般の写真用ロールフィルムの生産量が 2000

医薬品錠剤のバインダーなどに使われる。

年代に急減したために、トリアセテートの写真フィル

発酵法有機工業薬品を原料とする有機

4.2 工業薬品・高分子

ム向け需要は減少した。しかし、トリアセテートフィ
ルムは、1990 年代からは液晶用偏光フィルムとして炭水化物を原料とした発酵法による有機工業薬品と脚光を浴びるようになった。アセテートフィルムは新しては、図 4.6 に示すように発酵法エタノールと発酵

たな機能製品として生き残った。

法アセトン・ブタノールがある。1920～40 年代にガ
4.1.5

セルロースからのファインケミカル製品

ソリンの代用燃料、オクタン価向上剤として、エタ

セルロースはヒドロキシ基による高分子同士の相互

ノールとブタノールは各国とも国策で増産が図られ作用が強いので、水や有機溶剤に溶けない。このヒドた。この結果、豊富に供給されるようになったので、ロキシ基の一部をエステル化またはエーテル化する

これを原料とした化学工業が生まれた。しかし、1950と、高分子同士の相互作用が弱まり、水や有機溶剤に

年代に中東原油が世界に豊富に供給されるようになる

溶けるようになる。様々な誘導品がつくられ、ファイと、発酵法エタノールの燃料用需要がなくなり、発酵

ンケミカル製品として使われている。とくに次の 2 つ法による有機薬品工業は産業基盤を失った。発酵法有は､ その中核的な製品である。

機工業薬品とその誘導品は、1950～60 年代に石油化

カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）

学工業にほぼ吸収された。ところが、発酵法エタノー

は、水酸化ナトリウムで処理したセルロースにモノクル工業は、1970 年代に石油危機によってブラジルでロル酢酸を反応させてセルロースのヒドロキシ基をカ復活し、さらに 2000 年代に米国で環境対策として突ルボキシメチルエーテルにした高分子である。エーテ

然に復活し、大発展した。

ル化によってセルロースが水溶性になる。CMC の水
4.2.1

溶液は粘調であり、保護コロイドを形成する。塗った発酵法エタノール

後、乾燥すると透明な皮膜を形成し、接着作用がある。

発酵酒の蒸留によってエタノール濃度の高い蒸留酒

水溶液は生理的に無害であり、食品添加物として国内を得る産業は、近代以前から存在した。しかし、その外で認可されている。このような特徴から CMC は、

多くは、バッチ式（回分式）であり、化学工業とは言食品の分散安定剤、医薬品錠剤のバインダー、農薬水

い難いものであった。連続蒸留法の開発によって、発和剤、製紙の表面サイズ剤、内添紙力増強剤など、幅

酵法エタノールは有機工業薬品工業になった。

広い用途に使われている。
（1）発酵法エタノールの日本での始まり

メチルセルロースは、水酸化ナトリウムで処理したセルロースに塩化メチルを反応させて、セルロースの陸軍火薬廠は、火薬製造用溶剤を得るためにドイツ

ヒドロキシ基の一部をメチルエーテル化して製造すからイルゲス式蒸留装置を購入し、1902 年頃に製品る。CMC と異なり、非イオン性のセルロースエーテを得ることができた。これが連続式エタノール蒸留装

脱水
酢酸アルコール発酵

ジエチルエーテル
酢酸エチル
鉛ナトリウム合金

塩化水素

エタノール

四エチル鉛

塩化エチル

塩素、水 エチレンクロ

ルヒドリン
デンプン

脱水

糖

エチレン

アルカリ

エチレングリコール

アクリロニトリル

臭素

二臭化エチレン重合

ポリエチレンベンゼン

エチルベンゼン－スチレン

ブタジエン

合成ゴム

アセトン・ブタノール発酵

n‐ブチルアルコール

イソオクタンアセトン
発酵法による有機工業薬品を原料とする製品体系
図 4.6図4.6発酵法による有機工業薬品を原料とする製品体系

石油化学技術の系統化調査

161

置の日本への最初の導入であった。
イルゲス式蒸留装置は、2 本の蒸留塔から成る。も

表 表4.1
4.1 工業用酒精戻税法によって指定されたエタ
工業用酒精戻税法によって指定されたエタノールの主要用途（1906年～1935年）
ノールの主要用途（1906年～1935 年）

ろみ蒸留塔は、平行に並んだスリット孔の上に切妻屋

区分根型に曲げた板がかぶさったバッフルトレイから成っ

製品の構成成分ている。発酵もろみは固形分が多いので、これによる詰まりを防ぐためであった。しかし、スリットからの流下が多いので蒸留効率は悪かった。もろみ塔から得られた粗エタノールは、通常のバブルキャップトレイ

陸軍火薬廠の導入に刺激されて、日本酒精製造が1902 年にイルゲス式蒸留装置を導入して旭川工場を

香水、コロジオン、ワニス、ラッカーとしての溶剤
加工用溶剤

抽出溶剤、
沈殿溶剤

から成る精留塔で精製された。精留後に得られるエタ
ノール濃度は 92％程度であった。

具体例

化学的改変
の原料

火薬、セルロイド､擬真珠、透明石けん、
煙草発酵、写真感光乳剤
ボルネオール、タンニン酸・五倍子、ジアスターゼ、ビタミン、
シトロネロール・ゲラニオール、
ハイドロ亜硫酸ソーダ、
ジギタリス製剤、臓器製剤
ジエチルエーテル、食酢、エチル炭酸キニーネ、 酢酸エステル、
エチレンとその誘導体

その他

燃料

建設した。ジャガイモを原料とした発酵法エタノールの生産を目指したが、翌年には解散した。しかし、同様な試みが、日本精製糖をはじめとして多数続いた。

欧州では、第 1 次世界大戦によって石油の重要性が1919 年には傾斜型もろみ塔によるギョーム式装置も認識され、石油代用燃料として無水アルコールへの関導入され、1920 年には、イルゲス式 44 基、ギョーム

心が高まった。1930 年代には、ドイツ、フランス、

式 24 基になった。

イタリアその他欧州各国で、アルコール強制混用法がエタノールの飲用以外の利用には酒税が大きな壁と

162（2）石油代用燃料施行された。エタノールは、水と 96% 濃度の共沸混なった。このため、政府は、イルゲス式蒸留装置が導合物をつくるので、通常の蒸留で得られる共沸混合物

入されて間もない 1906 年に工業用酒精戻税法を制定し（含水アルコール）では、ガソリンにエタノールを混た。指定した用途に関しては酒税が免除されることに用 し て も 分 離 し や す い。 無 水 ア ル コ ー ル に す る となった。ここに初めて、酒類とは別の化学製品として20% まで混用することができる。無水アルコールはエタノールが認められたことになる。1906 年の最初の共沸混合物に生石灰を作用させてつくられた。しか指定用途は、火薬（政府用、民需用）、煙草発酵用（政し、1930 年頃に共沸蒸留法が開発され、無水アルコー府）、ワニス（民需、以下同じ）、エーテル、石けん、

ルが得やすくなった。共沸蒸留法は、ドイツではトリタンニン酸、龍脳（ボルネオール）、食酢、セルロイド

クロロエチレンを使用するドラビノール法、フランスとその加工、輸出用香水、蒸気機関燃料用の 12 項目でではベンゼンやベンジンを使用するギノー氏法が開発あった。その後、指定項目の拡大は 1935 年まで逐次行された。発酵法エタノールの蒸留技術は、2.3.2 で述われた。これらの指定項目から、当時のエタノールのべたリンデの低温蒸留技術の開発に大きな影響を与用途を詳細に知ることができるので、これを表 4.1 にえ、これが石油化学の基盤技術の一つとなった。同様

主要用途別に整理した。香水、コロジオンのような製に、無水アルコールを生産する共沸蒸留技術も石油化

品構成成分となる用途、セルロイド加工のような加工学では不可欠な技術になっている。

のためにエタノールが使われる用途、ジキタリスの抽

日本でも、高橋留吉が独自にトリクロロエチレンを出、ジアスターゼの沈殿のような抽出・沈殿溶剤とし使用する共沸蒸留法による無水アルコール蒸留法を開ての用途など、溶剤としての用途が多かった。

発した。高橋は、大阪で高橋鉄工所を営み、ボイラー、

エタノールを有機工業薬品の原料とする利用法とし化学機械を製作していた。高橋鉄工所のもろみ塔は、ては、古くから食酢とジエチルエーテルがあった。食

もろみによる詰まりを防ぐために工夫されたバブル

酢がエタノール用途全体の２割、エーテルが 1 割程度

キャップトレイであった。1934 年に千葉・流山の帝を占めたが、消費量は横ばいであった。ところが、

国清酒で高橋鉄工所製装置により無水アルコールの生1933 年頃から、エーテルをはじめ、酢酸エチルなど

産（年産約 300kl）が始まった。翌年には、同じ高橋

化学原料向け需要が急速に増大し、食酢を除く有機工

鉄工所製装置によって、川崎の昭和酒造で大規模な生業薬品原料用で全体の 4 分の１を占めるまでに増大し産（1935 年 約 1,200kl、1936 年 約 4,500kl、1937 年た。この背景には、写真フィルムの国産化、ワニス・

13,500kl）が始まった。両社とも、無水アルコールかラッカーをはじめとする塗料製品の変化などが考えら

ら合成清酒を製造した。昭和酒造は、味の素の廃液処れる。

理のために、鈴木忠治が中心になって設立した合成清

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March酒会社であった。合成清酒は、1922 年に理化学研究所の鈴木梅太郎らによって発明されていたが、昭和酒生産量KL

160,000

造の「三楽」によって広く普及した。昭和酒造は、

120,000

1939 年には熊本・八代に年産 18,000kl の工場を新設

100,000

した。

80,000

一方、日本政府は欧州の動きからやや遅れたが、1937 年にアルコール専売法と揮発油及びアルコール
混用法を制定した。エタノールを急速に増産し、石油代用燃料とすることが目的であった。合わせてエタ
ノール原料として芋を増産することにより、当時疲弊

揮発油混入用140,000

軍需
医薬・化学工業用
食酢その他

60,000

統制期間中で内訳不明

40,00020,000
0

1926

1928

1930

1932

1934

1936

1938

1940

1942

1944

年

出典：大蔵省主税局統計年報、参考文献11)
図 4.7
昭和初期のエタノール用途別需要量推移

していた農村経済を救うことも目的とした。アルコー
ル専売法によって、濃度 90% 以上のエタノールは、（3）発酵法エタノールからの化学工業の発展

生産、輸入、販売のすべてが国の事業とされ、北海道

図 4.7 には、揮発油混入用と軍需用以外に、もうひから九州までジャガイモ、サツマイモを原料とする国とつ大きく伸びたエタノールの需要がある。化学工業

営アルコール工場が続々と建設された。1938 年から向け需要である。化学工業用需要が、1933 年頃から1942 年の間に全国に 13 工場が次々と操業を開始し伸び始めたことはすでに述べた。1937 年から豊富にた。おおむね年産 3,600kl の工場であり、一部に 2 倍発酵法エタノールが供給されるようになったことかの年産 7,200kl 工場もあった。それまでに操業していら、これを原料とするエチレン系有機工業薬品が発展た民営酒造会社のエタノール工場よりは、やや大きい

した。化学工業用需要は、1935 年 16 千 kl に対して、程度の規模であったが、昭和酒造に比べるとはるかに1939 年には 35 千 kl に達した。図 4.6 の製品体系に示小規模であった。国営アルコール工場の発酵技術は、すように、エタノールを脱水してエチレンを生産し麹（こうじ）によるデンプンの糖化、酵母による糖のた。エチレンの製造には、アセチレンの部分水素化法

発酵という伝統的な技術でなく、アミロ菌による糖もある。しかし、この方法では、エタンもできるので化、酵母による発酵であった。一方、蒸留設備は、主エチレンの精製がなかなか困難であった。エタノールに高橋鉄工所製であったので昭和酒造などと同じでの脱水によるエチレン生産には、酸性白土のような固あった。アルコール専売法施行により民営酒造会社の体酸触媒による固定床気相連続反応装置が使われた。

エタノール工場は、国からの生産委託となり、製品は

工業用酒精戻税法では、すでに 1928 年にエチレン及国に納付することになったので自由な営業活動は次第

びそのハロゲン誘導体が指定されているので、この頃にできなくなっていった。

から日本でもエチレンがつくられるようになったこと

アルコール専売法、揮発油及びアルコール混用法のが裏付けられる。

施行によって、1937 年を境にエタノールの需要量とエチレンからは、エチレンクロルヒドリン、EG（不その内訳は図 4.7 に示すように大きく変わった。揮発凍液原料）、二臭化エチレン（オクタン価向上剤用掃

油混入用と軍需用が急速に伸びた。エタノールの燃料気剤）がつくられた。またエタノールから塩化エチル

用需要は、1935 年には 1 千 kl 未満であったが、1938

を経て四エチル鉛（オクタン価向上剤）が大規模に生年には 19 千 kl、1940 年には 66 千 kl になった。1941産された。エチレンクロルヒドリンにシアン化水素を

年から 1945 年までは統制期間中のために需要内訳は反応させて、アクリロニトリルも生産された。アクリ

不明である。

ロニトリルは、耐油性合成ゴム NBR の原料であり、需要の伸びに国営工場の建設が追いつかないので、不凍液は北方戦線で使われた。また、オクタン価向上

台湾からの移入が中心となった。台湾の発酵法エタ

剤は、航空機燃料に不可欠であった。オクタン価向上

ノールの生産も、日本政府の指示と技術指導で急速に剤は掃気剤と混合して使用されるが、第 2 次大戦間近整備された。台湾ではサトウキビを原料とする発酵がまでもっぱら米国エチル社からの輸入に依存する製品行われたので、芋原料のような糖化工程がなく効率がであった。これらの有機工業薬品は、いずれも極秘裏よかった。しかし、戦局が悪化し、海上輸送が困難にに開発された国産技術によって生産された。

なった 1944 年以後、移入量は激減した。これには、

図 4.6 に示すエタノールからエチレンを経て様々な国営工場の増産や民間酒造会社への生産委託量増大に製品がつくられる体系は、前章で述べた石油化学の製よって対応した。

品体系、またあとで述べるアセチレンやコールタール

石油化学技術の系統化調査

163

からの製品体系に比べると非常に特異である。すなわ方法である。エタノールと不純物との比揮発度の差

ち有機工業薬品であるエタノールから基礎化学品にさを、水を加えて大きくすることにより不純物を除去す

かのぼってエチレンがつくられ、それから新たな製品る。水を使った抽出蒸留と言える。このような技術改体系ができる点である。当時の製品原単位が不明なの良によってエタノール中の不純物（メタノール、フーで、理論原単位によって計算してみると、EG などエ

ゼル油、アルデヒド）が大きく低下したので、発酵法

チレン系製品生産量から推定されるエチレン換算の生エタノールは食品工業向け需要の成長に対応できた。

産 量 は 1940 年 ~1944 年 の 間 は 年 6~7 百 ト ン で あ っ

もっとも、日本における発酵法エタノールの復活にた。あとで述べるカーバイド・アセチレン系製品（当は、発酵法エタノール事業が大きく変化したことに時は圧倒的に合成酢酸が中心）から計算されるエチレ

よってコスト競争力を回復したことも大きく寄与しン換算の生産量 8～10 千トンに比べると、エタノールた。海外で発酵から蒸留まで行った粗留アルコールをからつくられたエチレン、さらにエチレン系製品は非原料として輸入し、国内で精製のみを行う工業に変常に小規模であった。ところが、発酵法エタノールのわったのである。したがって国内での発酵は著しく減製品体系の特異性を考慮して、発酵法エタノールすべ

少した。

てがエチレンからつくられたと仮定してエチレン換算

この背景には、石油危機後、世界では発酵法エタの生産量を計算してみると、1942 年のピーク時で 60

ノール工業を取り巻く環境が様変わりとなり、粗留ア～70 千トン、そのうち、燃料用、食酢用を除いた化

ルコールの安定した入手が可能になったことがあっ

学工業用消費量はおおむね 20 千トンと推定される。

た。粗留アルコールの最大の供給元はブラジルであこうしてみると、発酵法エタノール工業は、1940 年

る。輸入石油からの脱却を目指したブラジルは、石油

代前半ではカーバイド・アセチレン工業よりも、大き代用燃料として、さとうきびを原料とする発酵法エタな化学工業であったことがわかる。

ノールの生産を、石油危機直後から大規模に始めた。
米国はガソリンへのアルコール添加を 2000 年代に（4）第 2 次大戦後の発酵法エタノール工業の衰退と復活

政策的に大々的に始めた。これは、自動車の排ガス対策とオクタン価向上のためである。この政策によっ欧州でも、日本でも、1930 年代～1940 年代前半のて、図 4.8 に示すように、米国のトウモロコシからの発酵法エタノールからの化学工業の需要は大部分が軍発酵法エタノールの生産は 10 年程度の短期間に急激需であった。このため、大戦後は発酵法エタノールかに増加した。最近の米国での発酵法エタノールの生産

らの化学工業が復活することはなかった。また、ガソ

量は、1980 年代初期の石油化学法エタノールの生産

リン代用燃料需要も失われたことから、発酵法エタ

量に比較しても、その 6 倍以上の規模になっている。

ノールの生産は長らく低迷した。

2010 年の生産量は、ブラジルの約 3 倍にも達してい日本では、1960 年代後半にはエチレンからの石油る。

化学法エタノール（合成アルコール）の生産も始まり、溶剤需要、化学原料需要などを奪って短期間に発酵法

百万ガロンを上回るほどに成長した。ところが、2 度にわたる石

12,000

油危機による石油化学法のコスト上昇、さらに発酵法

10,000エタノールが独占できる食品防腐剤用途（食品添加物）（脚注 1）の急成長によって、発酵法エタノールは

14,000

4,000
2,000

油化学と競合しない需要の開拓による生き残り策の成0発したアロスパス式蒸留法が 1950 年代に技術導入さエネルギー・環境政策の一環としてのアルコール

地下水汚染問題によるMTBE禁止

6,000

1980 年代に復活し、石油化学法を再度逆転した。石功であった。精製技術として、フランスのメル社が開

農業政策(トウモロコシ価格維持）の一環としてのアルコール8,000

発酵法アルコール
合成法アルコール
1981

1986

1991

1996

2001

2006

2011 年

出典： 発酵法：米国ｴﾈﾙｷﾞｰ省ｴﾈﾙｷﾞｰ情報局ＥＩＡ，合成法:参考文献37)

図 4.8

米国のエタノール生産量推移れた。これはいったん濃度を高くしたエタノールに、わざわざ水を加えて濃度を低くした後、再度蒸留する

2010 年の米国の発酵法エタノール生産量をエチレ
ン換算（エチレンから石油化学法で合成したと想定し（脚注 1）エタノールの用途のうち、食酢、食品防腐剤など、身体に入る可能性のある分野には、世界各国とも石油化学法エタ
ノールは使わず、発酵法エタノールだけを使っている。

164

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchて計算した所要エチレン量）してみると 25 百万トンになる。この数字は 2012 年の米国のエチレン生産量に匹敵する。発酵法エタノールは、2000 年代以後、

10 年程度で、環境政策によって急速に復活した。

12 月末には設備が完成した。1945 年初に運転開始に成功し、3 月には野口研究所の研究員も引き上げるほ

4.2.2

発 酵法エタノールを原料としたポリエチレ

ど順調であった。しかし、1945 年 5 月に空襲によっ

ン、ポリスチレンの工業化て全壊した。第 2 次大戦後、この国産技術は完全に埋レーダー用高周波絶縁材料が必要になったことか

もれてしまった。

ら、発酵法エタノールを原料に LDPE とポリスチレ

三井化学工業は 1944 年 11 月に月産 20kg 設備の建ンが、第 2 次大戦末期の 1944 年に国産化されたこと設を始めたが、生産に至らずに終わった。京都大学

は日本の石油化学技術史の上から注目される。ここには、1944 年 1 月から 40cc 反応器で研究を開始したが、項を改めてやや詳細に述べる。

3 月に少量の試料を得ただけで終戦となった。しか発酵法エタノールを原料とするエチレンからし、第 2 次大戦後、電電公社から再度京都大学に研究

LDPE、ポリスチレンが国産技術でつくられたことは、委託があって再開し、1951 年から日産 10kg の連続工

現在ではほとんど忘れられている。この 2 つの新しい業化試験を 1953 年まで行った。原料は発酵法エタ

プラスチックの必要性は、当時の軍にとっては切実でノールであった。この研究を基礎に、住友化学工業

あった。しかし、用途がレーダー用の絶縁部品だったは、通産省から工業化試験補助金を得て、新居浜工場

ので、非常に小規模な需要に過ぎなかった。このた内に月産 3 トンの中間試験工場を 1953 年に建設し、め、工業化されたとは言え、戦後石油化学工業の最初稼働させた。このような研究実績があったので、ICIの工業化の規模に比べてもはるかに小さなものであっ社が日本で技術譲渡先を探した際に、住友化学工業がた。さらに工業化が大戦末期であったために、資材、選ばれた。

原料不足に悩まされ、最後は空襲被害を受けたために、稼働期間が短いままに敗戦を迎えた。戦後技術導（2）ポリスチレン入を中心とした工業化に当って、技術の継承もほとん

ポリスチレンは、モノマーであるスチレンの製造法

どなかった。しかしながら、国産技術による工業化が大きな課題であった。すでに 1930 年代前半にドイ

は、第 2 次大戦時点での日本の有機合成技術、高分子

ツの IG ファルベン社がエチルベンゼンをアルミナ－

合成技術が到達した高さを象徴するものである。

クロミア触媒によって脱水素する方法でスチレンの工業生産を開始した。エチルベンゼンは、塩化アルミニ（1）ポリエチレン

ウム触媒によりエチレンとベンゼンから合成した。こLDPE は、1933 年 に 英 国 ICI 社 で 発 明 さ れ、1939

れは、石油精製業でしばしば行われる反応である。一年に工業化された。原料は発酵法エタノールであっ方、エチルベンゼンの脱水素反応は、タールが副生し、た。1940 年には約 100 トンが生産され、高周波絶縁収率は良くなかった。このため、様々な迂回法が開発

材料として優れた性質を持つことが認められた。すでされた。

に第 2 次世界大戦が始まっており、ICI 社は米国海軍

第 2 次大戦中に日本では、図 4.9 に示すように、原の要請によって米国デュポン社に技術を提供し、1943料の異なる 3 つの製造法でスチレンが工業化された。

年に年産 900 トンの工場が米国に建設された。

エタノールからエチレン、エチルベンゼン、２ - クロ

一方、日本は 1942 年に米軍から捕獲したレーダー

ロエチルベンゼンを経由する保土谷化学法、アセチレの電線で LDPE の実物を初めて知り、その国産化がンからアセトフェノン、α - フェニルエチルアルコー

重要課題となった。1943 年秋に海軍から電気試験所

ル（メチルフェニルカルビノール）を経由する日本有を経て委託を受けた大阪大学呉祐吉教授―三井化学工機法、バラの香料β - フェニルエチルアルコールの脱業、野口研究所久米泰三博士―日本窒素肥料、京都大水による塩野香料法であった。

学児玉信次郎教授―住友化学工業の 3 グループで研究が進められた。

軍からのポリスチレン工業化要請を受け、保土谷化
学工業は 1938 年から研究を始めた。エチルベンゼン

野口研究所は、少ない文献情報を頼りに、1944 年に塩素を作用させて、2- クロロエチルベンゼンをつく

初から実験を開始し、早くも同年夏にはエチレン液化

り、これを脱塩酸してスチレンモノマーとする迂回法

充填による製造法を確立した。驚異的なスピードでであった。IG ファルベン法に比べるて収率のよい製あった。1944 年夏には、日本窒素肥料（現在のチッ法と推定される。ところが、重合してできたポリスチソ）水俣工場でプラント建設が始まった。海軍燃料廠

レンは、もろく、分子量が低くて製品にならなかった。

から 1000 気圧の圧縮機が提供されたことから早くもこの原因は、脱塩酸反応の過程で副反応として脱水素

石油化学技術の系統化調査

165

H2C CH2 Cl

H2C CH3

保土谷化学法H3C CH2 OH

H2C CH2

発酵法エタノール

エチレン

H3C

日本有機法
O

HC CH

H3C CH O

アセチレン

アセトアルデヒド

H3C

H3C C

C
OH

酢酸

2‐クロロエチルベンゼン

エチルベンゼン
C

O

H3C

CH

OH

HC

CH2

O
Cl

塩化アセチル

アセトフェノン

α‐フェニルエチルアルコールスチレン

H2C CH2 OH

塩野香料法
バラなどから抽出

β‐フェニルエチルアルコール

図 4.9
第 2 次大戦中に日本で工業化されたスチレンの製法
図4.9
第2次大戦中に日本で工業化されたスチレンの製法
47

反応が起こり、微量ながらもフェニルアセチレンが生生産し、さらにポリスチレンにした。1944 年に稼働成しているためであると解明された。この不純物がスを開始し、1945 年までに 12 トンの生産を行った。しチレンのラジカル重合を停止させていた。しかし、こかし、1945 年 3 月に空襲によって被災したため、その微量な不純物を蒸留で除去することは困難であっの後は再開できなかった。

た。これに対して、保土谷化学工業の研究者たちは、

塩野香料は、大阪・三国で天然香料を抽出生産してスチレンを第 1 銅水溶液と接触させてアセチレン系不きた歴史のある香料会社である。バラなどから得られ純物を除去し、高分子量で誘電損失の小さいポリスチ

る香料β - フェニルエチルアルコールを脱水してスチレンの合成に成功した。銅（Ⅰ）アセチリドは、アセレンを得る技術を自社開発し、これからポリスチレン

チレン系化合物を扱う際に爆発危険性があるので、そを生産する技術を自主的に開発した。1944 年に軍需の生成に注意しなければならない物質である。それを省からポリスチレン発注工場の指定を受け、月産 2 ト

逆に利用した見事な精製技術であった。当時の日本のンの能力に対して、1 トン前後の生産を続けた。大戦

化学会社の分析技術、有機合成技術の高さをうかがいによって香料の営業が不振になった事態を逆転した見知ることができる。1941 年秋から 1 年間の工業化試

事な発想による発明であった。

験を行い、1942 年秋にはエタノール原料からのエチレンを経由するポリスチレン製造技術を完成した。し発酵法アセトン・ブタノール

パスツールは、ブタノールが嫌気性細菌によってつ

月に東京・小松川に月産 5 トンの工場がようやく完成

くられることを明らかにした。1912 年にマンチェス

した。工場は順調に稼働したが、1945 年 1 月に火災

ター大学のワイツマン（後のイスラエル初代大統領）が発生し、さらに 3 月には空襲を受け、結局再開できは強力な細菌を分離し、1915 年にこの細菌を使用すないままに終わった。

るアセトン・ブタノール製造法の特許を取った。第 1

花王石鹸長瀬商会と鉄興社の合弁会社である日本有次世界大戦中、火薬成形加工のためにアセトンが必要

機は、1940 年にポリスチレンの生産を目的のひとつだったので、この発酵法は英国、カナダで工業化されとして設立された。鉄興社酒田工場でアセチレンからた。一方、1920 年にデュポン社はニトロセルロース

アセトアルデヒド経由で酢酸をつくり、さらに塩化ア塗料を発明した。その溶剤として酢酸ブチルが使われセチルにする。塩化アセチルをベンゼンに反応させるたことから米国でもアセトン・ブタノール発酵が大規とアセトフェノンが得られる。アセトフェノンを日本模に行われ、1931 年に日本でも広栄社（現在の広栄

有機の東京・平井工場に運んだ。アセトフェノンを高化学工業）が工業生産を開始した。原料はショ糖で圧水素添加すると、α - フェニルエチルアルコールがあった。

得られる。高圧水素添加技術は、油脂から高級アル1936 年、合同酒精、宝酒造、大日本酒類製造の 3

コールをつくる技術として花王石鹸が得意とした。

社が共同で研究所を設立し、ブタノールから航空燃料

α - フェニルエチルアルコールを脱水してスチレンを

166

4.2.3

かし、資材不足の中、工場建設は長引き、1944 年 8

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchイソオクタンをつくる研究を開始した（脚注 2）。これ請から 2 年以上もかかったが、1948 年に許可された。

が戦後の協和発酵工業の発足につながる。この研究を

戦後いち早く再開されたカーバイド・アセチレンから

陸軍航空本部が注目し支援した。1940 年暮にはイソの合成法を数年して発酵法は圧倒するようになった。

オクタンのサンプルを陸軍に提出するまでに至り、陸ブタノールは塩化ビニル樹脂の可塑剤 DBP、DOP

軍航空本部から工業生産を促された。この結果、すで原料として急速に需要が増大した。このため、発酵法にアセトン・ブタノール発酵を行っていた合同酒精旭エタノールと異なり、発酵法アセトン・ブタノールの川工場にパイロットプラントを建てた。発酵法エタ

戦後の生産回復は早かった。この状態は、1962 年にノールと違って、発酵法アセトン・ブタノールの研究

石油化学法が始まるまで続いた。1960 年代初頭には、と生産は、民間会社主導で進められた。

ブタノール能力として発酵法が年産 27 千トンに対し太平洋戦争の初戦で、ショ糖を得やすい南方地域を入手したことから、政府内の意見は、発酵法ブタノーて、カーバイド・アセチレンからの合成法は年産 6 千
トンに止まった。

ルからのイソオクタン製造に傾いた。この結果、1943

ところが、石油化学法への転換が企画された 1950年に東洋紡績防府工場を転換して、アセトン・ブタ

年代後半から、石油化学法の生産コスト低下を見込ん

ノールとイソオクタンの生産を行うことになった。防で、早くもアセトン、ブタノールの急速な値下がりが

府工場に 400kl の大型発酵槽を建設し、ブタノールの始まった。このために、発酵法会社も、アセチレンか

生産が 1943 年末から開始された。ところが、1944 年

らの合成法会社も、旧設備を廃棄して、急速に石油化に戦局悪化から南方地域の確保ができなくなり、ショ学法に転換することになった。この結果、石油化学法

糖の入手難から、防府工場に対してイソオクタンの生がスタートしてわずか 2 年で発酵法の生産は中止され産を中止し、アセトン・ブタノールに代わり、芋を原た。発酵法エタノールと異なって、発酵法アセトン・料として無水アルコールを生産するように政府から変ブタノールは世界的にも現在まで復活していない。

更指示が出た。このため、1944 年以後終戦まで防府
工場では無水アルコールが生産された。
ブタノールは、カーバイド・アセチレンからも生産

油脂を原料とする有機工業薬品・高分

4.3 子

することができたが、合成法によるブタノールの国内油脂を原料とする主要な化学製品としては、近代化学

生産は図 4.10 に示すように試験生産程度に止まり、工業の誕生以前から石けんと塗料がある。油脂をアルカ

ブタノールの国内生産はほぼ全量を発酵法が担った。

リで煮ることによって石けんが古代からつくられた。
一方、乾性油（不飽和結合を多量に含む油。亜麻仁

生産量 トン油、桐油など）や半乾性油（大豆油など）に顔料を混7,000合した塗料も古くからつくられていた。油脂中の不飽6,000

和結合が空気中の酸素により酸化されて重合し、耐候

5,000
合成法

4,000

性のある高分子となることを利用した製品であった。

発酵法

3,000

油脂ではないが、同じく塗料として日本・東アジアで

2,000

古くから使われてきた漆も空気による酸化重合を利用1,000している。これらの塗料の欠点は、塗布後の乾燥（重01937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945

年合）が遅いことだった。乾燥（重合）を少しでも速め

出典：参考文献2)

るために、油脂に鉛、マンガン、コバルト酸化物を混

図 4.10

合して加熱したボイル油もつくられた。

第 2 次大戦中の日本でのブタノール生産量

20 世紀に入ると、油脂化学が発展し、図 4.11 に示
戦後すぐに、防府工場の運営者等によりショ糖に代わって安価な輸入糖蜜を原料としたアセトン・ブタ

すように油脂を原料として、多くの有機工業薬品・高分子がつくられるようになった。

ノールの生産再開が計画された。糖蜜の輸入許可は申
4.3.1（脚注 2）n- ブタノールを脱水して n- ブチレンをつくり、これを異性化してイソブチレンにする。イソブチレンを二量化し、さらに還元すればイソオクタンが生成する。イソブチレンとイソブタンの反応によって、イソオクタンをつくる反応も、当時すでに知られていた。

石けん・硬化油

日本では、明治早々から石けんが輸入されて定着した。この需要を見込んで多くの新規参入者が現れた。
技術は欧米からの導入であった。しかし、直火式ケン
化釜、型練り技術により、まだ手工業の域を出るもの

石油化学技術の系統化調査

167

脂肪酸

石けん

常圧加水分解高圧加水分解
グリセリン
油脂

火薬

マーガリン、石けん

水素還元

硬化油

高圧水素還元

脂肪アルコール（直鎖高級アルコール）

乾性油
半乾性油

乾性油系塗料（ボイル油も含む）

高級アルコール硫酸エステル塩

グリセリンとエステル交換

図 4.11

無水フタル酸

モノグリセリド

油変性アルキド樹脂(アルキド樹脂塗料）

油脂を原料とする製品体系

図4.11 油脂を原料とする製品体系

均一に浸透させ染着させるための染色助剤として使わではなかった。
日本の石けん工業は、1900 年頃に近代化学工業として確立した。長瀬商会（現在の花王）は、高級石けんの製造を唱えて、蒸気式ケン化釜、機械練り技術を導入して工場形態による生産を確立した。1910 年にドイツから輸入したオートクレーブ設備を使って油脂の高圧加水分解による高純度脂肪酸とグリセリンの生産が始まった。これによって、品質の良い石けんをつくることができるようになった。
グリセリンは第 1 次大戦前までは全量輸入に依存し49れた。これに刺激されて、日本でも高級アルコール硫酸エステル塩を国産化する動きが活発化した。
CH2OCOR1
CHOCOR2
CH2OCOR3

CH2OH
CHOH
CH2OH

油脂
（高級脂肪酸トリグリセリド）

グリセリン

RCH2OH
脂肪アルコール（油脂の高圧還元による高級アルコール）

石けん（高級脂肪酸ナトリウム塩）

ROSO3Na

R4COOR5

高級アルコール
硫酸エステル塩

ロウ（高級脂肪酸高級ア
ルコールエステル）

注）R１～R5は、長鎖の直鎖アルキル基
または二重結合を１～３程度含む。
炭素数は、11から21の奇数が多いていたが、1911 年に長瀬商会が石けん廃液からはじめて粗製グリセリンを回収し、その後多くの業者が続いた。しかし、軍は火薬用に精製グリセリンが必要

RCOONa

代表的な脂肪酸（Rの炭素数17の系統）

だ っ た の で、グリセリンを染料医薬品製造 奨 励 法

ステアリン酸

不乾性油（牛脂、植物油）から（1915 年 ） の 対 象 に 加 え た。 こ の 法 律 に 基 づ い て、

オレイン酸

不乾性油（牛脂、植物油）からリノール酸

1916 年に資本金 6 百万円の国策会社日本グリセリン工業が設立され、精製グリセリンがつくられるように半乾性油（大豆油、ベニバナ油）からリノレン酸
乾性油（亜麻仁油）からなった。
また、ほぼ同じ大正期には油脂の水素添加による硬図 4.12

油脂化学製品の主要な分子構造化油の生産も始まった。当時は魚油（いわし油など）が豊富に得られた。魚油は不飽和脂肪酸を多く含むの第一工業製薬は、マッコウ鯨油（鯨蝋）を原料としで、ニッケル触媒を使って水素添加すると常温で固形た。マッコウ鯨油の主成分は、油脂（高級脂肪酸トリ状の硬化油になる。硬化油は、石けん原料である輸入

グリセリド）ではなく、ロウ（高級脂肪酸の高級アル

牛脂の代替品として使われた。

コールエステル）である。具体的にはパルミチン酸とセチルアルコールのエステルが主体である。したがっ

4.3.2

168

油脂総合化学への展開てこれを加水分解すれば、高級アルコール（主にセチ1930 年代には石けん・油脂工業から脱皮し、油脂総

ルアルコール）が得られ、硫酸でエステル化した。第

合化学への展開が試みられるようになった。油脂の化

一 工 業 製 薬 は、1934 年 に こ の 製 造 技 術 を 開 発 し、学展開は文章だけではわかりにくので、油脂及び油脂

1938 年に生産を開始した。羊毛などを傷めない家庭製品の化学構造を以下に述べることの参考に図 4.12 に用中性洗剤「モノゲン」の販売を開始した。これは、示す。1930 年代初頭にドイツのベーメ社から、初めて

日本で最初に国産化された合成洗剤である。しかし、合成界面活性剤である高級アルコール硫酸エステル塩

鯨蝋からセチルアルコールを得る技術は、1910 年代AS（3.4.7（2）参照）が輸入された。この界面活性剤は、に導入された高圧加水分解技術であった。油脂でな

現在もおしゃれ着洗いなどに使われる中性洗剤である

く、ロウを原料としたので、高圧加水分解技術によっが、当時は、洗剤としての利用よりも、生地に染料をて高級アルコールを得ることができた。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March一方、花王はヤシ油を高圧還元して高級アルコールの原因が究明され、合成洗剤のソフト化（脚注 3）が進をつくり、これを硫酸エステル化し、1938 年に合成められることになった。油脂の高圧還元技術によって洗剤「エキセリン」として発売した。花王の技術は高つくられる直鎖の高級アルコール、直鎖のα - オレ

圧下での水素による高級脂肪酸の還元であった。高圧フィンから、生分解性の良い界面活性剤がつくられる還元技術は、応用範囲が広く、油脂総合化学が始まっようになった。日本での合成洗剤のソフト化は、たった。花王は、1939 年に亜鉛触媒を使い、高温高圧下たの 6 年程度で達成され、1970 年代早々には完了しで高級脂肪酸を還元することによってα - オレフィン

た。洗剤のソフト化に伴って、油脂を原料とする高級を得、さらにこれを塩化アルミニウムでオリゴマー化

脂肪酸、高級アルコールが大型化学製品として復活しして航空潤滑油をつくることに成功した。1940 年にた。油脂総合化学は、石油化学と結びついて新たな発米国が高オクタン価ガソリンと航空潤滑油の対日禁輸展を始めた。

を開始したことから、花王は軍からの要請を受けて1941 年末に年間 100kl 規模の航空潤滑油設備の建設

4.3.3

油変性アルキド樹脂に着手した。高圧還元技術は、さらにグルコースから

古くからの乾性油系塗料に対して、ニトロセルロー

ソルビット（1943 年工業化）、アセトフェノンからαスと有機溶剤から成るニトロセルロース塗料は、乾燥- フェニルエチルアルコール（1943 年工業化、4.2.2（2）が早かったために、米国で勃興しつつあった自動車工で述べたスチレンの原料）の製造にも使われた。

業と結びついて 1920 年代に急成長した。

油脂の高圧還元による高級アルコールの生産は、戦これに対して、乾性油、半乾性油と無水フタル酸を後の油脂化学工業の復活にも貢献した。塩化ビニル樹原料とした油変性アルキド樹脂が 1920 年代後半に開脂に使われる可塑剤 DOP 用の n- オクチルアルコール

発されたことによって、油脂は塗料原料として生きの生産であった。しかし、油脂から得られるオクチル

残った。油脂（高級脂肪酸トリグリセリド）をグリセ

アルコールは直鎖のため、可塑剤としての性能はアセリンと反応させると、エステル交換が起こり、図 4.13

チレン・アセトアルデヒドから合成される分岐鎖のオに 示 す 高 級 脂 肪 酸 の モ ノ グ リ セ リ ド、 ジ グ リ セ リクチルアルコールに劣ったので、その後の可塑剤の成ド（脚注 4）の混合物が生成する。これに無水フタル酸

長はアセトアルデヒド法が担うことになった。

を反応させると、ヒドロキシ基を 2 つ持つモノグリセ

1950～60 年代、石油化学製品を原料とする合成洗剤の出現と大発展によって、石けんはもちろん油脂を原料とする合成洗剤は片隅に押しやられた。しかし、初期の石油化学系合成洗剤の急速な普及に伴って1960 年代に環境問題（河川の泡公害）が起こった。
これは、日本だけでなく、欧米でも同様であった。こ（脚注 3）環境中での生分解性の悪い洗剤をハード、生分解性の良い洗剤をソフトと言う。
（脚注 4）グリセリンの分子構造は、CH2OH － CHOH － CH2OH
であり、油脂（高級脂肪酸トリグリセリド）は、アルキル基をR と書くと、CH2OCOR1 － CHOR2 － CH2OR3 の分子構造になる。グリセリンと油脂をエステル交換すると、油脂のアルキル基が 1 つ、または 2 つ外れてヒドロキシ基 OH になる。これがジグリセリド、モノグリセリドである。

CH2OH
CHOCOR2
CH2OH

CH2OCOR1
CHOCOR2
CH2OH

モノグリセリド

ジグリセリドCH2 - CH CH2O- COOOCOR1 COR2

CO-OCH2CHCH2O- COO
COR2

CO-OCH2CH - CH2
OO
COR2 COR1n
油変性アルキド樹脂
図 4.13

グリセリドと油変性アルキド樹脂の分子構造

石油化学技術の系統化調査

169

リド分子がいくつか連結される（オリゴマー化）。ヒ

石炭を原料とする森は、石炭化学と呼ばれ、石油化

ドロキシ基を１つしか持たないジグリセリドは、この学が誕生する前、また誕生後も長らく大繁栄した。石

連結延長を止める働きをするので、オリゴマー分子の炭化学の森には大きなものが 3 つあり、いずれも大き

長さの調節に使える。高級脂肪酸に含まれる不飽和結く発展した森なので一つずつ節を改めて説明する。

1

2

合は図 4.13 の R 、R の中にそのまま残っているので、カーバイド・アセチレン化学の森、コールタール・芳塗料として塗布後は、乾性油塗料と同様に空気中の酸

香族化学の森、コークス・合成ガスの森である。

素による酸化重合が起こる。これが図 4.13 に示すア

この他にも石炭化学を乾留した際に生成するガス（コークス炉ガスとか、石炭ガスと呼ばれる）を利用

ルキド樹脂である。
アルキド樹脂は、オリゴマー1 分子中の不飽和結合する森もあった。コークス炉ガスの主成分は水素と一の数が、元の不飽和油脂に比べて多いので、乾燥が早

酸化炭素であり、都市ガスに広く利用された。また、

くなり、しかも耐候性、屈曲性に優れた塗膜ができる。

これを原料にアンモニア工業も誕生した。コークス炉

ボイル油と同じようにアルキド樹脂に、ナフテン酸コ

ガスには、水素、一酸化炭素以外にも様々な物質が含バルト、ナフテン酸鉛などを加えると、乾燥が一層早まれている。アンモニア、硫黄化合物、炭化水素など

くなる。日本では 1930 年代初頭にアルキド樹脂が国である。炭化水素の中にはエチレンもあった。コーク

産化され、フタル酸樹脂とも呼ばれた。

ス炉ガスからエチレンを取出し、精製し、有機工業薬

戦後は、アルキド樹脂とアミノ樹脂（ブチル化メラ品の原料とすることは難しい。日本では、ほとんど行

ミンホルムアルデヒド樹脂、ブチル化尿素ホルムアル

われなかった。しかし、ドイツでは行われ、第 2 次世

デヒド樹脂など）の混合物であるアミノアルキド樹脂

界大戦中は発酵法エタノールの脱水、アセチレンの部

塗料が焼付型塗料として 1948 年に登場した。しかし、分水素添加に次ぐエチレンの重要な供給ルートとな

石油化学工業の国産化、発展とともに、多くの石油化

り、EG などが生産された。ただし、コークス炉ガス

学系高分子が塗料に使われるようになり、油脂を使っの森は、有機工業薬品としては小さな森であったのた塗料の位置づけは大きく低下した。そのような流れ

で、これ以上の説明は省略する。

の中でも、エポキシアルキド樹脂塗料のような石油化
学系塗料と油脂系塗料の良さを生かした製品がつくられている。

カーバイド・アセチレンを原料とする

4.5 有機工業薬品・高分子

カーバイドは、石炭の乾留によってつくられるコー
4.3.4

バイオディーゼル油

クスを原料とするので、石炭化学の森のひとつであ油脂の化学展開については、近年、大きな変化がる。カーバイドは、電気炉の中、2000℃以上で生石灰あった。2003 年 EU によるバイオ燃料指令などによとコークスを反応させて製造されるので、電気を大量り、温室効果ガス削減のために再生可能資源の利用がに消費し、電気化学工業のひとつにも数えられる。

急速に図られるようになった。その一例が、すでに述

石灰窒素は、カーバイドに 1000～1100℃で窒素気流

べた米国での発酵法エタノールの急激な増産である。

を通じて製造する。石灰窒素は、そのままで窒素肥料

この動きは、油脂にも及んでいる。パーム油、ナタネになる。また、石灰窒素は、水蒸気と反応させるとア油、ヒマワリ油などを原料としたバイオディーゼル油

ンモニアが生成するので、これを硫酸に吸収させて硫の欧州での利用の急増である。バイオディーゼル油

酸アンモニウム（変成硫安）の形で窒素肥料として使は、油脂（高級脂肪酸トリグリセリド）をメタノール

うことも可能である（脚注 5）。カーバイドを常温で水ととエステル交換して生産される高級脂肪酸メチルエス

反応させると、アセチレンが発生する。この反応はテルである。技術的には、高級アルコールの生産の一1862 年にドイツのウェーラーによって発見された。

工程として、すでに使われてきたものに過ぎない。しウェーラーは、有機化学の創始者のひとりである。

かし、パーム油生産量が、1995 年の 30 万トンから2009 年には 4,100 万トンに急増したように、自動車燃料として使われるのでバイオディーゼル油の生産量は巨大である。

石炭を原料とする有機工業薬品・高分

4.4 子
170

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March（脚注 5）窒素と水素から直接つくられたアンモニアを原料とす
る硫酸アンモニウム（硫安肥料）を合成硫安と言う。これに対して、石灰窒素に水蒸気を反応させて得たアンモニアを原料とする硫安を変成硫安と言う。カプロラクタムなど、硫安以外の化学製品を製造する際に、廃硫酸の処理などのために生産される硫安を回収硫安、石炭乾留の際に発生するコーク
ス炉ガスに含まれるアンモニアから生産される硫安を副生硫安と呼んでいる。

く展開した。

カーバイドの工業化の数年後に石灰窒素が工業化されたのに対して、アセチレン化学工業の発足は、ウェー

図 4.14 に示すように、1950 年頃まで、カーバイド

ラーの発見の約 50 年後の 20 世紀に入ってからである。

の用途の 5～8 割が肥料用、2～3 割が照明、溶接・切断用であった。

4.5.1

カーバイド

窒素と水素からのアンモニア直接合成は、ドイツでカーバイドは、1894 年に米国のユニオンカーバイ

BASF 社 に よ り 1911 年 に 工 業 化 さ れ た。 こ れ は、ド社によって工業化され、また欧州でもほぼ同時期にカーバイドからの窒素肥料製造に競合する技術であっ工業化された。アセチレンは、当初は照明用アセチレた。アンモニア直接合成は、1920 年代には世界に普ンガスとして使われた。鉱山坑内の照明のようなハン及し、日本でも 1923 年、日本窒素肥料が延岡（現在

ディな用途に安全灯が開発された。その後、カーバイの旭化成）でイタリアのカザレ―法によって工業化しドの製造は、電気炉が単相電流から三相電流へ、炭素たことを皮切りに 1920 年代、1930 年代に続々と多く原料が木炭から無煙炭、さらにコークスへと改良が重の会社がアンモニア直接合成に参入し、合成硫安を製ねられ、1915 年には 1 万 kW の大型電炉が建設され造した。しかし、合成硫安が出現してもカーバイドのるようになった。

肥料用需要が大きく減少に転じるようなことはなかった。第 2 次大戦後も肥料増産の要請に、カーバイド工

石灰窒素の生成は 1897 年にドイツで発見された。

業はいち早く対応して復活した。

その後、炉の改良が重ねられて、1908 年にフランク カロ炉が工業化された。空気中の窒素から、窒素肥料

カーバイドの消費内訳では、1950 年代以後、肥料を大規模に生産でき、またアンモニアを生産すること

用が減少し、代わってアセチレン化学工業向けが急激もできるので、1909 年に米国ナイアガラ・フォールに増加し、カーバイド需要の中心となった。しかし、ズにアメリカン・サイアナミド社が設立されるなど、1960 年代になると、アセチレン化学は、石油化学の世界各地に、石灰窒素・変成硫安工場が建てられた。

追い上げを受け、1960 年代末にはほぼ消滅したので、日本では、1902 年に仙台・三居沢で藤山常一・野カーバイドの生産量も、1965 年をピークにして、それ以後急激に減少した。

口遵が 50kW 電気炉によってカーバイドの生産に成功した。その後、野口は日本窒素肥料（現在のチッソ）

4.5.2

を設立し、1908 年に水俣でドイツ製 3000kW カーバ

アセチレン化学工業

イド炉４基の工場を建設し、石灰窒素の生産を始め

カーバイドからのアセチレンを原料とするアセチレ

た。一方、藤山は 1912 年に苫小牧に北海カーバイド

ン化学工業は、1916 年ドイツのワッカー社によって工場（現在のデンカ）を建設した。1916 年に大牟田始まった。アセチレンと水の反応によるアセトアルデ

工場（福岡県）を、1921 年に青海工場（新潟県）をヒドの生産であった。すぐにドイツ、カナダ、米国で開設し、カーバイド、石灰窒素、変成硫安事業を大き

多くの会社が参入したので、木材乾留工業が消滅した

トン
2000000
1800000

肥料用

1600000

有機合成用

その他

生産量

1400000
1200000
1000000
800000600000400000200000
0
1926

1931

1936

1941

1946

出典：1926～1960年は参考文献25)
図 4.14

1951

1956

1961

1966

1971

1976 年

1961～1970年は通産省化学工業統計
1972年以後は消費内訳統計が廃止された

カルシウムカーバイドの生産量と需要内訳推移

石油化学技術の系統化調査

171

ことは 4.1.1 で述べた。

以下にアセチレン化学工業の主要な製品と技術につ

日本では 1928 年に日本合成化学工業が合成酢酸製

いて述べるとともに、第 2 次大戦の直前に有機工業薬

造の中間体としてアセトアルデヒドの生産を開始し品工業の振興を図った日本の産業政策について述べる。

た。日本では、これ以後、約 40 年間、アセチレン化（1）アセトアルデヒド

学工業が展開された。1950 年までの日本のアセチレ
ン化学工業は、ほとんどアセトアルデヒド、合成酢酸

酢酸、アセトンの供給は、19 世紀後半から木材乾の生産が主体であった。図 4.14 に示すように、この留工業によって行われてきた。しかし、上述したよう

約 20 年間のカーバイドの全消費量に占める有機合成に第 1 次大戦中にドイツのワッカー社によって、アセ用（アセチレン化学工業向け）の割合は、第 2 次大戦

チレン法アセトアルデヒドが工業化された。アセトア期を除けば 1 割以下であった。

ルデヒドから酢酸マンガンを触媒として安価な酢酸がこれに対して 1950～60 年代には有機合成用が急激生産されるようになったので、第 1 次大戦後は合成酢に増加した。それに伴ってカーバイド生産量も戦前の酸がドイツから世界に輸出され、木材乾留工業は消滅

最高値をはるかに超える急激な増加を示した。その主の危機に陥った。日本でも合成酢酸の国産化が検討さ

役は塩化ビニルであった。塩化ビニルは、もっぱら塩れ、ドイツ IG ファルベン社と技術導入の交渉が重ね化ビニル樹脂の生産に使われた。アセチレン化学も、られた。しかし、条件が折り合わなかったので、大日モノマー、高分子の需要を得ることによって、急速に本酢酸製造組合 4 社は、大阪市立工業研究所の指導の規模を拡大した。そのほかにも、図 4.15 に示すよう下、各社の研究成果を持ち寄って共同研究を開始しに、酢酸ビニル、塩素系溶剤など多くの有機工業薬品た。1927 年には工業化試験も終了した。同年、大日がアセチレンから生産された。

本酢酸製造組合 4 社は共同出資して日本合成化学研究

ところが、1960 年代末にカーバイド生産量は急激

所（現在の日本合成化学工業）を設立した。原料のに減少した。その主要な原因も有機合成用であった。

カーバイドが必要なことから、カーバイド生産者であアセチレンからつくられたアセトアルデヒドも、塩化る揖斐川電気工業（現在のイビデン）の隣接地に大垣

ビニルも、その他のアセチレンからの有機工業薬品の工場を建設し、1928 年に月産 60t で生産を開始した。

ほとんどすべてが石油化学法に切り替えられ、アセチ

1930 年に実施された金輸出解禁によって、合成酢酸、

レン化学工業は急速に消滅した。電力単価が上昇し、合成メタノールなどの輸入が急増したため、日本合成

カーバイド法によるアセチレンが、石油化学基礎製品

化学工業出資 4 社は自社の木材乾留事業の急速な縮小に対抗できなくなった上に、ヘキスト・ワッカー法、を迫られ、代わって日本合成化学工業の合成酢酸の生オキシ塩素化法など、石油化学基礎製品を原料とする産能力を増強した。

有機工業薬品の低コスト製造法が続々と開発されたこ

アセトアルデヒドからは、酢酸を経て、酢酸石灰のとが主要な要因であった。

熱分解により、アセトンが生産された。また、アルカ

酸素

アルコール

酢酸
水

アセトアルデヒド

水

縮合

酢酸エステル

石灰

重合

シアン化水素

アセトン
アセトアルドール

メタクリル酸メチル

ＰＭＭＡ

脱水

水素

クロトンアルデヒド

水素 1,3-ブチレングリコール 脱水

1,3-ブタンジオール

エチリデンジアセテート

酢酸

酢酸ビニル

アセチレン

重合

無水酢酸

水素

モノビニルアセチレン（ＭＶＡ）

セルロース

アクリロニトリルと共重合

ブタジエン

アセテート

ケン化、アセタール化

酢酸ビニル樹脂

二量化

塩素

熱分解

ブタノール

ビニロン

ブタジエン

塩化水素

クロロプレン

重合

クロロプレンゴム

トリクロロエチレン

四塩化エタン

六塩化エタン
塩化水素

塩化ビニル

重合

塩化ビニル樹脂

シアン化水素アクリロニトリル

図 4.15172

国立科学博物館技術の系統化調査報告

日本でアセチレンを原料として工業化された製品体系

Vol.23 2016. March

合成ゴム
ＮＢＲ

リ触媒によって、アセトアルデヒドをアルドール縮合事業（合成ゴム、合成トルエンなど）に対しては、一し、さらに脱水してクロトンアルデヒド CH3CH＝定期間所得税、営業税などの課税免除、必要な輸入機

CHCHO を得、水素添加して、ブタノールを得ること

械の輸入税免除、試験研究奨励金の交付などの保護策もできた。日本合成化学工業は、1939 年にカーバイを追加した。

ドからの一貫生産によるアセトン、ブタノールの生産

有機合成事業法により生産を拡充、または至急企業拠点として熊本工場（宇土市）を建設した。この工場化が必要とされた有機工業薬品・高分子として 18 品

では、アセトアルデヒド、酢酸を原料とせず、アセチ目（表 4.2）が指定された。その多くは、カーバイド・

レンと多量の水蒸気を酸化鉄または酸化亜鉛触媒を用アセチレンを原料とする有機工業薬品、高分子であっいて、直接にアセトンを合成した。ただし、水素、二た。このうち、1945 年までに、カーバイド・アセチ

酸化炭素が副生する。しかし、図 4.16 に示すように、レンを原料に工業生産と言える状態にまで行った製品

1940 年代はショ糖、1950 年代は糖蜜を原料とするアは、アセトアルデヒド、酢酸、酢酸エステル、アセト

セトン・ブタノール発酵が始まると、アセチレンからン、酢酸ビニル（酢酸ビニル樹脂）、無水酢酸（アセの合成法は発酵法に押され、低迷した（4.2.3 参照）。

テート）
、トリクロロエチレン、塩化ビニル（塩化ビ

アセチレンを原料とする有機工業薬品には、当初はアニル樹脂）、メタクリル酸メチル（メタクリル樹脂）、

セトアルデヒド - 酢酸以外に大きな製品がなかった。

ポリスチレンであった。このほか、クロルヒドリン
は、すでに述べたようにエタノール原料からエチレン

生産量ｔを経由してつくられ、またポリスチレンもすでに述べ

14,000たように、アセチレン以外にも、エタノールや香料β

12,00010,0008,000

合成法アセトン発酵法アセトン

合成法ブタノール

発酵法ブタノール－フェニルエチルアルコールを原料とするルートからも少量生産された。合成ゴムについては、次項で述べ6,000る。メタノールは、有機合成事業法制定前から合成ガ

4,000スを原料に生産されていた。合成タンニンは、新田化

2,000
0

1935

1940

1945

1950

1955

年

出典：参考文献2）

図 4.16 昭 和 10～30 年代初期、アセトン・ブタノールの生産量推移（2）有機合成事業法
日本で、大規模な有機工業薬品工業や合成高分子工学工業、日本化成工業（現在の三菱化学）、三井化学
工業で工業化された。三井化学工業の製法は、亜硫酸
パルプ廃液を原料とする方法であった。
表 4.2

 機合成事業法による 1941 年 1 月指定の 18
有
品目
指定品目

法律で期待した原料

アセトアルデヒド、酢酸、アセトン、ブチルアルコール

カーバイド・アセチレン業が本格的に発展するのは、戦時経済体制が強くなっ

トリクロロエチレン

た 1930 年代後半からである。それを象徴する法律とメタノール、ホルマリン

カーバイド・アセチレン

クロルヒドリン

発酵アルコール・エチレン
合成ガス

して、1937 年制定の人造石油製造事業法、アルコー

ビニル系重合物、アクリル系重合物、スチレン系重合物、ブチレン系重合物、重合繊維

ル専売法、1940 年制定の有機合成事業法がある。人ブタジエン系ゴム、クロロプレン系ゴム

カーバイド・アセチレン

造石油製造事業法は、石炭を原料に石油を合成するこベンゼン、トルエン

カーバイド・アセチレン

鞣剤(タンニン）とを国策として進めることを目指した。これについてはあとで、合成ガスからの製品の節（4.7.2）で述べる。

カーバイド・アセチレン
その他

コールタール

注）法律で期待した原料は、筆者が推定して作成した。
なお、航空機燃料として期待されたイソオクタンは、人造石油製造事業法によるアルコール専売法は石油代替燃料として発酵法無水エ

一方、ベンゼン、トルエンについては、従来のコー

タノールの急速な増産を国策として進めた。これにつルタール（主に製鉄用コークス生産の副生物）からいては、すでに 4.2.1 で述べた。

の分留ではなく、カーバイド・アセチレンを原料に有機合成事業法は、有機合成事業の急速な発展を図合 成 に よ る 生 産 が 期 待 さ れ た。 東 京 工 業 試 験 所がることを目的とした。このために、主要な有機合成事

1938 年に技術を開発し、有機合成事業法制定前に日業を政府の許可制として自由な参入を制限する半面、本カーバイドが年産 400t 規模で工業化した。しかし、許可事業者に対しては、社債発行の商法特例、必要がそれを 3 倍に拡張することすら、終戦までに間に合あれば土地収用の権利付与、事業の確立を妨げるおそわなかった。

れのある物品の輸入制限、製造奨励金交付などの保護

なお、有機合成事業法でなく、人造石油製造事業法を与えた。さらに特に国防産業として重要な有機合成の対象とされた航空機燃料イソオクタンの合成につい

石油化学技術の系統化調査

173

ては、終戦までに国内生産はなく、日本窒素肥料の朝の製造法と重合法の研究が盛んに行われた。その中鮮における子会社であった朝鮮窒素肥料興南コンビ

で、ブタジエンとスチレンの共重合体の性能が一番良

ナート竜興工場で 1942 年から大規模に生産された。

く、天然ゴム用途に広く使えることが分かった。ブナ

終 戦 時 点 に お ける年産能力は、アセトアル デ ヒ ド

S、現在の名称では SBR である。1929 年に IG ファル

45,000t、ブタノール 30,000t、イソオクタン 20,000kl

ベン社は、ドイツ、米国で特許を取得し、1934 年にであった。日本国内では得られない大規模な水力発電

は試験工場を建設した。一方、デュポン社はクロロプを使い、当時の有機工業薬品の生産としては、けた外レンの乳化重合により CR を開発し、1932 年に工業れの巨大な規模であった。アセチレン － アセトアル生産を開始した。CR は天然ゴムの代替にはならな

デヒド － ブタノール － 脱水・異性化・二量化・水かったが、耐油性に優れ、独自の用途が生まれた。ス

素添加の工程を経てイソオクタンが合成された。アセ

タンダード石油（ニュージャージー）社は、イソブチ

チレンからブタノールについては日本窒素肥料の技

レンとイソプレンの共重合体である IIR を開発し、術、ブタノールからイソオクタンについては海軍燃料

1943 年に工業生産を始めた。IIR はガス透過性が小さ廠が開発した技術を使った。

くタイヤチューブに使われた。

有機合成事業法が施行された 1940 年から 1945 年の第 2 次大戦中は、開戦早々に日本が東南アジアを占間は、図 4.14 に示すように、カーバイドの消費は肥領したことから、米国は国策として合成ゴムの開発・料用が抑制され、有機合成用、鉱山照明用、溶接・切生産に注力せざるを得なくなった。米国での SBR の断用が推進された。このため、有機合成用の割合は、生産量は、1942 年に 2.4 千トンだったが、1943 年に

この時期の前後が 1 割以下であるのに対して、この期

18 万トン、1944 年に 67 万トン、1945 年に 72 万トン

間だけは、15% 前後で推移している。用途は、もっに達した。ドイツも終戦時に年間 15 万トンの生産能

ぱら軍需であった。

力を持ち、1944 年には 11 万トン生産した。

有機合成事業法は、日本の大規模な有機工業薬品工

日本での合成ゴムの工業化は、有機合成事業法制定

業や高分子工業が発展する契機となり、1950 年代にの大きな目標であった。第 2 次大戦中に日本で合成ゴ大規模な石油化学工業が短期間に導入される基盤をつ

ムを生産した会社、製法、製品を表 4.3 に示す。1935

くった。また、これら事業法と呼ばれた産業振興法

年に商工省大阪工業試験所は合成ゴムの研究を始め、が、1950 年代から 1980 年代まで石油化学工業への日

まずエタノールから酸化マグネシウム触媒により、脱本政府の強い政策介入の発想の原点となった。

水・二量化・脱水素によってブタジエンを得る方法（アルコール法）を確立した。塩化第一銅によるブタ（３）合成ゴム

ジエンの抽出法も完成し、1938 年に日産 10kg のプラ

合成ゴムの工業化は、第 1 次大戦中、海上封鎖を受ントを建設した。さらに金属ナトリウムによる重合、けたドイツで、バイエル社によって世界で初めて行わ

アクリロニトリルやスチレンとの共重合も研究した。

れた。2,3- ジメチル -1,3- ブタジエンを重合したメチル

1939 年に大阪工業試験所の多くの技術者が日本化成ゴムであった。アセチレンから合成したアセトンを、工業（現在の三菱化学）に移り、有機合成事業法の適金属マグネシウムを使ってピナコールカップリングさ用を受けて日産 1t のブタジエンプラントを 1942 年にせ、さらに脱水してジメチルブタジエンを生産し、こ完成した。これから NBR 系合成ゴムを生産した。

れを重合した。第 1 次大戦中に 2 千トンの合成ゴムが一方、京都大学の古川淳二教授はモノビニルアセチ

生産されたが、戦後は天然ゴムに性能面で劣るためにレン（MVA）還元法によるブタジエン製造技術を完衰退した。第 1 次大戦後、ドイツ、米国でブタジエン

成した。この技術は、アルコール法に比べてブタジエ

表 4.3 第 2 次大戦中、日本で工業生産された合成ゴム

クロロプレンゴム系

ＮＢＲ系

会社名

工場

日本カーバイド工業

魚津

製造方式

年産ｔ
公称能力

実働

200

１／３

三井化学工業三池

アルドール法300

１／２

日本化成工業黒崎

アルコール法
ＭＶＡ法

300

１／２

住友化学工業

新居浜

ＭＶＡ法

60

鐘淵工業

鳥飼

ＭＶＡ法

300

プラント完成のみ
出典：参考文献1)

174

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

ン製造工程が簡略化され、設備費が安かった。日本化

ル樹脂、ポリビニルアルコール、合成繊維ビニロンが成工業は、MVA 還元法による NBR プラントも建設得られた。1949 年に国産合成繊維の期待を担って、したが、原料不足のため満足な生産に至らずに終戦とビニロンの生産が倉敷レイヨン（現在のクラレ）になった。住友化学は京都大学のパイロット試験設備をよって開始された。続いて京都大学桜田一郎らの開発

新居浜工場に移設し、別途アクリロニトリルプラント

した技術により、大日本紡績（現在のユニチカ）がビを建設して NBR 系合成ゴムを少量ながらも生産しニロンの生産を開始した。またアセテート繊維の工業

た。 鐘 淵 工 業 も、MVA 法 に よ る ブ タ ジ エ ン か ら

生産は、技術導入によって 1955 年に帝人、その翌年

NBR プラントを 1945 年初めに完成させたが、空襲なには三菱レイヨン系の菱光アセテートによって開始さどで十分な生産ができないままに敗戦を迎えた。

れた。

三井鉱山は、1937 年から自社で研究を開始し、ア

無水酢酸と酢酸ビニルは、製造面でも関連があっセトアルデヒドの二量化によるアセトアルドールを経た。図 4.15 に示すように、酢酸とアセチレンの反応

由するブタジエン製造法（アルドール法）を完成し、によって、酢酸ビニルとエチリデンジアセテートが併

さらに NBR 系合成ゴム生産技術も開発した。1941 年産する。低温を保ちながら、アセチレンを過剰に供給に有機合成事業法の適用を受けて日産１ t のブタジエ

すると酢酸ビニルの収率が上がり、逆にするとエチリ

ンプラントの建設に着手した。同時にアクリロニトリ

デンジアセテートが多く得られる。エチリデンジアセ

ルプラントも建設し、1944 年から NBR 系合成ゴムをテートを熱分解すると無水酢酸とアセトアルデヒドが終戦まで生産した。

得られるので、アセトアルデヒドは酸化して酢酸とし

日本カーバイド工業は、大阪大学小竹無二雄教授のて再利用する。

研究を基に、クロロプレンゴムの研究を進めた。触媒

しかしながら、第 2 次大戦前からアセチレン化学工をデュポン社の塩化アンモニウムでなく、アミノ塩酸

業の中心となってきたアセトアルデヒド－酢酸の製品を使う製法を開発した。1943 年に魚津工場に日産 1t

系列とはまったく別の大型需要が 1950 年から生まれ、プラントが完成したが、原料・資材不足のため、生産短期間にアセチレン化学工業の主役になった。それは量は公称能力を大幅に下回った。

塩化ビニル－塩化ビニル樹脂であった。

日本政府・軍は、開戦前までは SBR なども含めた

塩化ビニルは、アセチレンに塩化水素を反応させて幅広い合成ゴムの開発の必要性を重視していた。とこ合成される。塩化ビニルの乳化重合によって、塩化ビ

ろが、開戦早々に南方地域を占領したので、天然ゴム

ニル樹脂が得られた。塩化ビニル樹脂は、1920 年代が豊富に入手できるようになった。このため、合成ゴ

末にドイツで、1930 年代初めに米国で工業化された。

ムの開発と生産奨励は耐油性の高い NBR 系、クロロ

日本には 1937 年に商品見本が輸入され、すぐに国産

プレン系に限るようになった。1943 年以後、戦局悪化 の 動 き が 始 ま っ た。1941 年 に 日 本 窒 素 肥 料 が、化によって天然ゴムの入手が困難になった頃には、国カーバイドの新用途開拓を目指して、塩化ビニル樹脂

内の資材不足も著しくなり、いくら政府が支援しての工業化（月産 3t）を水俣工場で行った。モノマー、も、汎用合成ゴムプラントを建設することは不可能とポリマーの製造技術とも自社で開発した。1939 年になった。

は酢酸ビニルとの共重合体も生産された。しかし、日
本窒素肥料水俣工場は 1945 年、空襲によって破壊さ（4）塩化ビニル、塩化ビニル樹脂れた。

日本は、1945 年の敗戦によって、軍需が一挙に消

敗戦後、欧米の技術、市場情報が開放されるととも滅した。カーバイド工業は、図 4.14 に示すように、に、1948 年には米国から塩化ビニル樹脂スクラップ

再び肥料向けが中心となった。敗戦後の食糧難、物資が輸入され、十数社の加工会社に分配されて研究され難のため、肥料需要が順調に伸びたことからカーバイ

た。1950 年 か ら 欧 米 の 塩 化 ビ ニ ル 樹 脂 加 工 機 械 がドの生産量も復活した。カーバイドの消費に占める有

続々と輸入されるようになった。輸入塩化ビニル樹脂

機合成用の割合は、再び 1 割に逆戻りした。しかし、によって、電線被覆、フィルム、シート、レザー、ベ

酢酸製造会社の中では、従来の酢酸用途（溶剤、酢酸

ルト、チューブ、ホースなど多くの成形加工製品がつエステル、食酢）でない大型需要を開拓しようとする

くられるようになった。このような市場の動きを見て動きが始まった。ひとつは無水酢酸によるアセテート

多くの企業が塩化ビニル、塩化ビニル樹脂の国産化に繊維の工業化であった。もうひとつは、酢酸ビニルか参入した。戦時中から生産していた新日本窒素肥料がらの製品展開であった。酢酸ビニルからは、酢酸ビニ

1949 年に月産 5t で生産を開始したのに続いて、1950

石油化学技術の系統化調査

175年から 51 年に、日本化成工業（後に三菱モンサント示すように主に常圧での反応であった。常圧でのヒド化成工業として 1951 年に工業化）、三井化学工業、鐘ロキシ基の付加反応によるアセトアルデヒド、酢酸ビ

淵化学工業、鉄興社、電気化学工業など多くのカーバ

ニルの合成、塩素や塩化水素の付加反応によるトリク

イド－アセチレン製造会社が参入した。さらに戦時中

ロロエチレン、塩化ビニルの合成が主体であった。そに塩化ビニル樹脂の試験生産を行っていた横浜ゴムの他の多彩なアセチレン系有機工業薬品は、主にアセは、日本軽金属、古河電工とともに、米国グッドリッ

トアルデヒドを中間体として合成された。アセチレンチ社と合弁で 1950 年に日本ゼオンを設立した。三菱の二量化反応や熱分解反応は、製品の生産までにはほ

モンサント化成工業、日本ゼオンが、懸濁重合法にとんど至らなかった。

よって塩化ビニル樹脂の生産を始めると、乳化重合法

これに対して、ドイツでは IG ファルベン社のレッに比べて製品品質が優れたことから、他の国産塩化ビ

ペ（Walter Reppe）によって、爆発的分解の危険性

ニル樹脂会社も、外国技術導入によって 1952～53 年のある加圧アセチレンの基礎研究が積み重ねられ、安に一斉に懸濁重合法に切り替えた。

全な取扱い技術が開発された。続いてレッペは、図

塩化ビニル樹脂の生産量の伸びは驚異的であった。
図 4.17 に示すように、アセチレン化学工業発足以来

4.19 に示す重要な 4 つの反応を見出し、アセチレン化
学を体系化した。

の主流を占めてきた酢酸はもちろん、酢酸系製品とし常圧でのヒドロキシ基、ハロゲン化水素の付加反応て戦後成長が期待されてきた無水酢酸・アセテート

は、加圧では図 4.19 に示すように、活性水素を持つも、酢酸ビニル・ビニロンも瞬く間に追い抜き、アセアルコール類、フェノール、カルボン酸、アミン、アチレン化学工業の主役の座についた。

ミド、イオウ化合物が三重結合に付加し、ビニル化合物を生成するビニル化として一般化された。また二量生産量ｔ180,000

化反応は、加圧では三量化、四量化の環化オリゴマー

160,000

化に拡張された。環化重合とよばれることもある。

140,000
120,000
100,000

一方、常圧のアセチレン反応では見いだされなかっ

酢酸ビニル

アセテート

合成酢酸

塩化ビニル樹脂た反応が、図 4.19 に示すエチニル化とカルボニル化である。エチニル化は、アセチレンの炭素三重結合を保80,00060,000

持しながら、メチン水素（炭素－炭素の三重結合のす40,000ぐ横にある水素）が反応する。特に、アセチレンとホ

20,00001946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958

年

ルムアルデヒドのエチニル化反応によって 1,4- ブチン
ジオールをつくり、これを水素化、さらに脱水してブ

出典：通産省化学工業統計

図 4.17 第 2 次大戦後の主要なアセチレン系製品の生
産量推移（5）レッペ反応

タジエンにする製法は、第 2 次大戦中にドイツで工業化された。ドイツで生産された合成ゴムの原料であるブタジエンのひとつの製法であった。カルボニル化は、アセチレン、一酸化炭素、活性水素を持つ化合物を、

日本ではアセチレン化学の工業展開は、図 4.18 に水の付加
ヒドロキシ基の付加

コバルト、ニッケル、鉄のカルボニル錯体を触媒にしアセトアルデヒド

酢酸をはじめ、様々な製品

酢酸ビニル
酢酸の付加
無水酢酸

ハロゲン付加アセチレン

四塩化エタン

ハロゲン化水素付加

トリクロロエチレン
塩化ビニル

塩化ビニル樹脂

主に常圧反応シアン化水素付加

図 4.18176

国立科学博物館技術の系統化調査報告

アクリロニトリル
ブタジエン
クロロプレン

二量化

モノビニルアセチレン

熱分解

ベンゼン、トルエン （パイロット規模まで）

合成ゴム

戦前、戦後の日本で行われたアセチレン化学の技術体系と主要製品

Vol.23 2016. Marchビニルエーテル類

ビニル化

プロパルギルアルコール
アルデヒド、ケトンと反応

エチニル化

アセチレン

1,4-ブチンジオール

メチロールアミンと反応

1,4-ブタン
ジオール

ブタジエン

プロパルギルアミン

加圧反応
アミンと反応カルボニル化

アミノブチン
アクリル酸

水と反応

アクリル酸エステル

アルコールと反応

アンモニア、アミンと反応
環化オリゴマー化

図 4.19

アクリルアミド（アクリル酸アミド）

三量化

ベンゼン

四量化

シクロオクタテトラエン

レッペ反応の技術体系と主要製品て行う反応である。アクリル酸誘導体が生成する。

をつくるオキソ反応（脚注 7）は、レッペ反応とは反応

レッペ反応は、石油、天然ガス資源がなく、石炭資機構が異なるものの、技術開発の発想としては通じる源だけしか持たなかった国ドイツで生み出された有機ものがあり、レッペ反応はのちの石油化学技術の発展

合成技術であった。第 2 次大戦後、1940 年代後半にに大きな影響を与えたと言える。

は、日本には国産資源として石炭と水力発電しかな

コールタールを原料とする有機工業薬

4.6 品・高分子

かったので、学界だけでなく、産業界でも熱心に研究された。米国が戦時中のドイツ科学技術を調査した
PB リポートが公表されると、特にレッペ反応への関石炭乾留は、18 世紀に製鉄用コークス製造のため心が高まった。しかし、しばらくして中東から大規模に始まり、さらに都市ガス製造（街灯用、燃料用、暖に石油が輸入され、石油化学が展開されるようになる

房用）のためにも行われた。石炭乾留の厄介な副生物と、レッペ反応を日本で工業化する気運は急速に衰退としてコールタールが発生する。コールタールを蒸留し、レッペ反応は忘れられた。しかし、石油化学で後すると、図 4.20 に示すようにベンゼン、ナフタレン、に開発されたアリル水素の反応（脚注 6）や、オレフィ

アントラセンなどの芳香族炭化水素と、フェノール

ンに一酸化炭素、水素を反応させてカルボニル化合物

類、クレゾール類、ピリジン類などの芳香族系有機化合物が得られ、約 60% が残渣（ピッチ）になる。石

（脚注 6）オレフィンの二重結合を残しながら、その隣のメチル基の水素が反応してアクリロニトリル、アクロレイン・アクリ
ル酸、アリルクロライド、無水マレイン酸などを生成する反応。
6.1.2（2）参照。

（脚注 7）プロピレンからブチルアルデヒド、α－オレフィンから高級アルデヒド、エチレンからプロピオンアルデヒドを生成する反応。6.1.2（1）5）参照。

フェノール
ベンゼン

ピクリン酸 （爆薬）
フェノール樹脂
6-ナイロン
カプロラクタム6,6-ナイロン
アジピン酸
ジクロロベンゼン （防虫剤、防臭剤）

クロルベンゼン

単環
芳香族
炭化水素

無水マレイン酸
トルエン

コールタール
縮合環

ＴＮＴ

ＤＤＴ （殺虫剤）
アルキド樹脂（爆薬）

サッカリン （人工甘味料）
アルキド樹脂無水フタル酸
ナフタレン
フタル酸エステル （塩ビ樹脂可塑剤）
アントラセン

芳香族系有機化学品
ピッチ注）非常に多数ある染料中間体、医薬品中間体、香料中間体、農薬中間体は除く

図 4.20図4.20
コールタールを原料とする主要な製品体系
コールタールを原料とする主要な製品体系

60

石油化学技術の系統化調査

177

時代になってからなので本節では省略する。

油の蒸留から得られる芳香族炭化水素が単環を中心（ベンゼン、トルエン、キシレン）とするのに対して、

4.6.1

コールタールからは縮合環炭化水素（ナフタレン、アフェノール

ントラセン）も多く得られる。図 4.21 にはコールター

フェノールは、コールタールからも直接得られ、19

ルから得られる主要な芳香族炭化水素と、それからつ

世紀には消毒薬、合成染料原料などに使われていた。

くられた主要な有機工業薬品の化学構造を参考までに

1880 年代にピクリン酸が爆薬として使われるように示す。

なってフェノールの需要が増大し、染料中間体の生産

コールタールを原料とする有機化学工業としては、規模から有機工業薬品の生産規模になった。これに対コールタールを蒸留して得られるベンゼン、トルエ

応して、1890 年代にドイツで、コールタールから得ン、ナフタレン、アントラセンを主要な出発物質としられるベンゼンを原料に硫酸化法によるフェノールのている。1856 年に W．パーキンが合成染料工業を始工業生産が始まった。ベンゼンを濃硫酸でスルホン化

め、その後ドイツ、スイスで合成染料工業が発展した。

し、中和後、水酸化ナトリウムと溶融するとフェノー

さらに 19 世紀末、バイエル社のアスピリン（アセチ

ルのナトリウム塩が生成するので、中和してフェノー

ルサリチル酸）を代表例とする合成医薬品工業が生まルを得た。非常に手間がかかる上に悪条件の製法でれ、また香料、人工甘味料など多くのファインケミカ

あった。日本でも 1915 年に由良精工（現在の本州化

ル 工 業 が 生 ま れ て い る。 第 2 次 世 界 大 戦 後 に は、

学工業）が自社開発技術により、また 1916 年に三井

DDT、BHC、2,4-D、PCP をはじめとする農薬の原料

鉱山三井染料工業所（現在の三井化学）が技術導入ににもなった。非常に多彩な芳香族化学製品を合成する

よって工業化した。

技術が、石油化学工業以前に発展した。コールタール

1910 年代にはフェノール樹脂が米国で工業化されからの化学工業は、石炭化学の森のひとつであるが、たので、フェノールの需要はますます増大した。1920

最も多彩な製品を生み出し、複雑な構造を持った森で年代にはクロルベンゼン法が米国で工業化された。ベあった。

ンゼンを塩素化してモノクロルベンゼンにし、これをしかし、これらの工業は、少量多品種のコールター

オートクレーブで水酸化ナトリウム水溶液と反応させ

ル化学工業であり、その多くは石油化学につながるもるとフェノールのナトリウム塩が生成するので、塩化のではなかった。石油化学につながっていった量産型

水素で中和してフェノールを得た。

の芳香族有機工業薬品としては、フェノールと無水フ

1930 年代にはラシッヒ（Raschig）法が開発され工

タル酸がある。図 4.20 に示すように、フェノールは業化された。ベンゼンを酸化銅－酸化鉄－アルミナを

ベンゼンを原料とし、無水フタル酸はナフタレンを原

触媒に塩化水素、空気と反応させてモノクロルベンゼ

料として生産された。その他の量産型の芳香族有機工ンをつくり、次にシリカを触媒に気相でモノクロルベ

業薬品としては、TDI、MDI がコールタール化学工

ンゼンを加水分解してフェノールを得た。副生する塩業から生まれた。TDI、MDI は、芳香族炭化水素の化水素は再利用された。ラシッヒ法はかなり洗練されニトロ化、還元による芳香族アミンという、コールた製法であった。

タール化学の王道を経由する製品であった。しかしな

1939 年に米国デュポン社が 6,6- ナイロンを工業化

がら、TDI、MDI が大きく発展したのは石油化学のした。その原料アジピン酸はフェノールからつくられ

CH3

HC
HC

CH

CH

CH

HC

CH

HC

C

CH

CH

HC

CH

HC

トルエン

ベンゼン

CH

CH

C
C

CH

CH

HC
HC

CH

CH

HC

CH

CH

O

CH

HO

CH

C CH2 CH2 CH2 CH2 C

図 4.21

国立科学博物館技術の系統化調査報告

C

CH

C

CH

CH
CH

O

O

HC

OH

HC

CH

CH

C
C

C
O
C

無水フタル酸

HC
HC

CH

CH

C
C

C

C

OＲ
OＲ

O

フタル酸エステル（Ｒはアルキル基）

コールタールからの主要な芳香族炭化水素と有機工業薬品

Vol.23 2016. MarchCH

C

アントラセン

O

アジピン酸

CH

C

（縮合環炭化水素）
O

フェノール

178

HC

ナフタレン

（単環炭化水素）OH
CCH

た。デュポン社は、「水と空気と石炭よりつくられ、インジゴの中間体として工業化された。コールタール

鋼のように強く、クモの糸のように繊細な」と宣伝しから得られるナフタリンを、発煙硫酸などを酸化剤とた。デュポン社よりやや遅れて、1940 年代前半にドして化学量論的に酸化して生産した。1916 年に五酸

イツの IG ファルベン社が 6- ナイロンを工業化した。

化バナジウムを触媒にした空気酸化法が開発され、工6- ナイロンの原料ε - カプロラクタムもフェノールか業化された。1920 年代後半に油変性アルキド樹脂がらつくられた。第 2 次大戦後、ナイロンの生産が急増開発され、無水フタル酸の需要は増大した。日本でするとともに、フェノールの需要も急激に増大した。

は、1930 年代に合成染料会社が自社用に無水フタル

日本では、図 4.22 に示すように、ナイロンの工業生酸の生産を開始し、1940 年代にはアルキド樹脂用に産が本格的に始まった 1950 年代後半から急速にフェ市販を始めた。

ノール生産量も増加している。それは、第 2 次大戦前

石油の接触改質油からオルトキシレンを入手しやすのレベルとも、大戦後の 1950 年代前半レベルともくなった米国では、触媒はそのままで、1945 年に原まったく違う次元での生産量であった。

料をナフタレンからオルトキシレンへ転換した。しかし、欧州、日本では、引き続きコールタールからのナ生産量 ｔ

フタレンを原料とした。

200,000
180,000
160,000

第 2 次大戦後、塩化ビニル樹脂の生産が急増すると

140,000

ともに、軟質塩ビ用の可塑剤として、フタル酸エステ

120,000

ルの需要も急増した。1952 年にはポリエステルの原

100,000
80,000料となるテレフタル酸の製法として、無水フタル酸か

60,000

らつくられるオルトフタル酸を異性化する第 1 ヘンケ

40,00020,000ル法が開発された。1958 年に日本の川崎化成が世界

0
1946

1950

1954

1958

1962

1966

1970

年

出典：通産省化学工業統計

図 4.22

戦後の合成フェノールの生産量推移

図4.22 戦後の合成フェノールの生産量推移

で最初に工業化し、続いて 1963 年に帝人も工業化したので、無水フタル酸需要はますます増大した。しかし、第 1 ヘンケル法は、その後テレフタル酸の主流の製法にはならず、日本でも 1970 年代初頭には中止とフェノールの生産急増によってベンゼンの需要も急なってテレフタル酸向け需要は長くは続かなかった。

激に増加した。しかし、コールタールの生産は、あく1960 年に日本触媒化学工業は、オルトキシレンかまでもコークスの副生なので、ベンゼンの需要急増にらの無水フタル酸の生産を開始し、その後、多くの会対応できなかった。

社がオルトキシレンからの製法に転換したので、図621953 年にはフェノールの新製法としてクメン法が4.23 に示すように、1960 年代後半にはオルトキシレ

米国、英国で開発され、最初にカナダで工業化された。

ン法が急速に伸びた。コールタールからのナフタレン

クメン法では、ベンゼンとプロピレンからクメンをつを原料とする製法では、ナフタレンの炭素 2 つが二酸

くり、これを酸化、開裂してフェノールとアセトンを化炭素として浪費されるのに対して、オルトキシレン併産する。クメンは、第 2 次大戦中には米国でオクタ

法では炭素の浪費はない。このため、ナフタレン法はン価の高いガソリンをつくるガソリン基材として、石急速に衰退するものと思われた。ところが、図 4.23

油会社で生産されていた。クメン法は、まさに石油化に示すように、1970 年代の石油危機後、ナフタレン

学に適した技術であった。ちょうど石油化学工業が欧法の生産が回復し、以後、オルトキシレン法の方が多米で大発展しつつある時期であり、クロルベンゼン

いものの、ナフタレン法もオルトキシレン法と競合し法、ラシッヒ法に代わって瞬く間に世界中に広まっている。

た。日本では 1959 年に三井石油化学工業が技術導入
によって工業化した。

フェノールと違って、無水フタル酸ではコールター
ルを原料とする製法が、石油化学法が開始された後こうして、コールタールからのベンゼンの最大需要も、長期間にわたって石油化学法に競合しながら生き先であったフェノールは、原料供給面でも、生産技術残った。この理由は、第 1 に触媒がほぼ同じであり、面でも、完全にコールタールから離れて行った。

フェノールのように、生産プロセスの上で圧倒的なコ
スト差が生まれにくかったこと、第 2 にナフタレンの4.6.2

無水フタル酸

無水フタル酸は、1896 年に BASF 社によって染料需要先が無水フタル酸以外にはなく、副生コールター
ルからの製品の消化先を確保するためであったと考え

石油化学技術の系統化調査

179

造、応用技術は、第 2 次大戦後、ウレタン原料のイソ

生産量 ｔ

シアネートの製造に活用されて、大規模化した。

250,000

ナフタレン原料200,000

o-キシレン原料

4.7.1

150,000

メタノールは、木材乾留工業において、木酢液から採取され、溶剤、化学原料として利用された。1925

100,000

年にドイツで合成ガスからのメタノール合成が工業化

50,0000

メタノール、ホルムアルデヒド

されると、木材乾留工業からのメタノールは瞬く間に
1946

1951

1956

1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

年

駆逐された。メタノールの合成技術は、アンモニア高

出典：通産省化学工業統計

圧合成技術の延長とも言える技術であった。日本で

図 4.23も、臨時窒素研究所（後の東京工業試験所、現在の産戦後の原料別無水フタル酸生産量推移

図4.23 戦後の原料別無水フタル酸生産量推移

成工業（現在の三井化学）で工業化され、続いて多く

られる。

4.7

63

業技術総合研究所）の研究に基づいて、1932 年に合コークスからの合成ガスを原料とする製品と技術の企業が参入した。
メタノールの最大の用途は、当時も現在と同じくホルムアルデヒドである。ホルムアルデヒドは、フェ

合成ガスは一酸化炭素と水素の混合ガスである。第ノール樹脂の原料として使われた。ホルムアルデヒド

2 次大戦前までは、合成ガスは赤熱したコークスに空は、メタノールの脱水素または酸化的脱水素によって気、水蒸気を送って製造された。したがって、合成ガ生産される。1889 年に銅触媒法がドイツで始まった。

スからの化学製品の森は、もともと石炭を原料とする

1910 年には銀触媒法も開発され、過剰メタノール下で森の 3 つ目として生まれた。石炭を乾留すると、一酸

液相反応が行われた。日本では、1926 年に江戸川工業

化炭素、水素などを含んだコークス炉ガスが大量に発所（現在の三菱ガス化学）がホルムアルデヒドの生産生する。コークス炉ガスの水素を利用して 1910 年代にを開始し、その後、数社が参入した。図 4.25 に示すよ

合成アンモニア工業が起きたが、コークス炉ガスでは

うに、ちょうどフェノール樹脂の生産量が急増していアンモニアの生産に不足するので、1910 年代にコークる時期であった。1937 年には完全に国産ホルムアルデ

スから合成ガスが大規模に生産されるようになった。

ヒドでフェノール樹脂の生産をまかなえるようになっ

続いて図 4.24 に示すように合成ガスはメタノール合成

た。有機合成事業法では、メタノールとホルマリン

原料として 1920 年代に大規模に生産されるようになっ（ホルムアルデヒド）は、フェノール樹脂原料としてた。さらに 1930 年代にはドイツで合成ガスからフィッ指定され、合成ガスからの生産増強が図られた。

シャー・トロップシュ法による人造石油の生産が開始

生産量 ｔ

され、合成ガスの生産量はますます増大した。

14,00012,000

アンモニア
メタノール

プラスチック生産量

10,000ホルムアルデヒド

フェノール樹脂

フェノール類使用量

8,000
6,000

合成ガス

4,000

人造石油

2,000

一酸化炭素

レッペ反応カルボニル化
ホスゲン

図 4.24

染料中間体

 油化学出現以前に合成ガスからつくられて石
いた主要な製品01929
出典：参考文献1)

1933

1937

1941

1945

1949

年

図 4.25 第 2 次大戦前のプラスチック生産量、フェノール類使用量の推移

図4.24 石油化学出現以前に合成ガスからつくられていた主要な製品

180

そのほかの合成ガスの利用先としては、一酸化炭素

第 2 次大戦後、メタノールの製法には根本的な変化がある。一酸化炭素は、レッペ反応よるアセチレンのはなかったが、合成ガスは、コークスから天然ガスにカルボニル化に使われた。また、一酸化炭素と塩素を原料転換した。日本では早くも 1952 年に日本瓦斯化

反応させてホスゲンをつくり、カルボニル化剤とし学工業（現在の三菱ガス化学）が新潟の天然ガスを原て、染料中間体などの生産に使われた。ホスゲンの製料に合成ガスとメタノールの生産を開始した。5.3.3

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March64

で述べるが、日本の石油化学工業の誕生である。続いであるホルムアルデヒドも、アセチレンに、さらにエて 1958 年には東洋高圧（現在の三井化学）が茂原のチレンに基幹原料の地位を奪われた。

天然ガス、秋田石油化学工業（住友化学と帝国石油の合弁）が秋田の天然ガス、1962 年には日産化学が長

4.7.2

人造石油

岡の天然ガス、協和ガス化学が中條の天然ガスを原料

1940 年に人造石油製造事業法が制定され、日本でにメタノールの生産を開始した。日本では珍しく国産も国策として人造石油の研究、工業化、生産増強が図

資源による石油化学工業が各地で展開された。このよられた。その対象となった主要な技術は、次の 4 つでうに合成ガス化学の中核製品であるメタノールの製造ある。

技術に関しては、石炭化学時代に培われた技術が石油①石炭の低温乾留法

化学時代に継承され、生かされた。

②ベルギウス法（石炭の直接液化法）

日本での合成ガス原料については、その後、ナフサ、③フィッシャー・トロップシュ法

石油化学廃ガス、LPG など幾多の変遷を経たが、結④オイルシェール乾留法

局、日本では安価な天然ガスが大量に得られないので

このうち、1941 年から 1945 年の間に生産の主力と1980 年代に急速に衰退した。

なった製法は、表 4.4 に示すように④が最大であり、ホルムアルデヒドについては、第 2 次大戦中に酸化次が①であった。④のオイルシェール乾留法は、19

鉄、酸化モリブデン触媒を使った過剰空気による酸化

世紀半ばにすでに工業化された古い技術である。日本

法が開発され、デュポン社で工業化された。この気相では、満州の撫順炭鉱の炭層の上に厚いオイルシェー

酸化法は、反応熱の除去法、生成ホルムアルデヒドのル層があるので、この利用が大正年間から検討され高濃度取得法によって、戦後多くのプロセスが開発さた。しかし、欧州のオイルシェールの含油率が高いのれた。ホルムアルデヒドは、フェノール樹脂に加えて、に対して撫順の含油率は 6～8％と低いために欧州の第 2 次大戦後、ユリア樹脂、メラミン樹脂の新需要を技術では経済性がなかった。満州鉄道は内熱式乾留炉得た。特にユリア樹脂は、図 4.26 に示すように 1940

を開発し 1929 年に工場を建設した。得られたシェー

年代後半から 1950 年代前半にはフェノール樹脂を抜い

ルオイルは重質なので、開発間もないダブス式熱分解て、最大の生産量を誇るプラスチックとなった。フェ炉を米国から導入し、1935 年に生産を開始した。

ノール樹脂とともに接着剤、電気部品などに使われる
ほか、フェノール樹脂と違って褐色にならないので、食器、ボタンなど身近な成形品用途に使われた。

表 4.4 第２次大戦中、日本・満州での人造石油生産量
単位Kl
1941年
石炭の低温乾留法
ベルギウス法

生産量 ｔ

フィッシャー・トロップシュ法

1,400,000

オイルシェール乾留法

塩化ビニル樹脂

1,200,000

合 計

1942年

1943年

1945年

49,18065,141

90,473

95,420

0

770

0

692

0

7,695

11,243

15,397

16,022

3,986

137,776

163,282

160,141

83,145

16,526

194,651

240,436

266,011

195,279

45,665

ユリア樹脂
1,000,000

1944年

25,153

出典：参考文献１）

フェノール樹脂①の石炭の低温乾留法も 18 世紀にドイツで始まっ

ポリエチレン

800,000
600,000

た非常に古い技術であった。日本では 1922 年に大阪

400,000

乾留工業が生産を開始した。第 2 次大戦期には、朝鮮

200,000

窒素肥料永安（1932 年）、日本製鉄室蘭、宇部窒素宇

0
1946

1951

1956

1961

1966

年

部、三菱鉱業内幌、東京瓦斯鶴見、日産化学若松、宇部油化宇部、樺太人造石油内淵の 8 つの大規模な工場

出典： 通産省化学工業統計がつくられた。非粘結炭を原料とするために 6 工場は

図 4.26

ドイツからの技術導入で行うことができたのに対し戦後の主要なプラスチックの生産量推移て、日本製鉄室蘭と東京瓦斯鶴見は、粘結炭を原料とこうして、ホルムアルデヒドは、第 2 次大戦後、約するために独自の技術を使った。

10 年間は、プラスチックの主原料として重要な地位

これに対して、②と③は、ドイツで 20 世紀早々にを保った。しかし、ユリア樹脂は、1950 年代後半に開発された技術であった。②のベルギウス法は、1910

塩化ビニル樹脂にプラスチックの王者の地位を奪わ

年代にベルギウスが開発した方法である。石炭粉末

れ、さらに 1960 年代前半には、石油化学の主力製品

を重油に加え、高圧で水素添加して石炭を液化する。

であるポリエチレンに追い抜かれた。このため、原料1927 年に IG ファルベン社がベルギウスから特許を譲

石油化学技術の系統化調査

181

渡されて研究を継続し、改良した。イオウによる被毒

最も早くから石油化学工業に着目し、石油化学の国産の少ない触媒を開発し、1932 年に褐炭を原料に工業化に先駆的役割を果たしたことは注目される。人造石生産を開始した。製品は芳香族炭化水素に富み、人造油技術に直接触れたことが、米国で発展した石油化学

石油の中では最も航空機用ガソリンに適していた。

技術の将来性を見抜く目を育てたとも言えよう。しかIG ファルベン社は技術を秘密にしたので、日本ではし、1950 年代後半にアンモニアのガス源転換が行わ独自に海軍燃料廠が研究を進めた。海軍は 1935 年

れ、コークス、石炭ガス化法から原油ガス化法、天然に、満州鉄道に撫順で、朝鮮窒素肥料に阿吾地で工場

ガス法、石油化学廃ガス法などに転換する動きが本格建設を命じた。しかし、技術が未完成であったために化したことから、三池合成のコークス炉事業は立ち行

表 4.4 に示すように終戦まで満足な生産は行えなかっかなくなった。こうして人造石油設備を引き継いだ事た。一方、③のフィッシャー・トロップシュ法は、コ

業はすべてなくなった。

バルト触媒を使い、常圧から 10 気圧程度の圧力で合人造石油技術が、石油化学技術の形成に果たした役

成ガスから液状炭化水素を合成する技術である。製割については様々な意見がある。上記②の石炭の直接品が直鎖の炭化水素なので、オクタン価が低い欠点を液化法を進めた IG ファルベン社はスタンダード石油持つ。しかも、炭化水素の炭素数分布が幅広く、必ず（NJ）社などと水素添加の特許権供与で 1930 年代初

しも期待したガソリン留分が十分に得られるわけで頭に提携した。これが米国における重質油の水素化分はなかった。それでも、1925 年にドイツ特許が公表

解技術などの発展に貢献したので、石油化学技術を生されると、世界中で改良研究が行われた。日本では京み出す元になったとの考え方がある。しかし、米国に都大学の喜多源逸研究室で研究され、後に独自の鉄触おける重質油熱分解技術の発展は 1910 年代、エタン媒を開発した。

の水蒸気分解技術の発展は 1920 年代初頭であり、人

ドイツでは、1936 年にドイツのルールヘミー社が造石油技術の発展よりも早かった。したがって人造石工業化し、続いて多くの会社が参入した。この結果、油技術が石油化学技術を生み出したとする考え方には第 2 次大戦中のドイツの生産能力は 74 万トン、最大

賛成しがたい。欧州や日本のように、大規模な石油精生産量は 57 万トンに達した。日本では三井鉱山が早製技術の展開がなかった地域において、メタノールや

くも 1936 年に技術導入契約を締結し、大牟田に工場

人造石油は、大規模な連続法による操業技術の習得とを建設して 1940 年に運転を開始した。その後、戦時いう面で、1950 年代に米国発の石油化学技術をスムー

中に会社は色々な変遷を経たが、表 4.4 に示すフィッ

ズに受け入れる素地をつくったという程度に評価すべ

シャー・トロップシュ法による生産の大半を、この大きである。

牟田工場が担った。
一方、政府は 1937 年に帝国燃料興業株式会社法を制定して人造石油の生産を目的とする特殊会社を設立した。滝川（北海道人造石油）、尼崎（尼崎人造石油）に 10 気圧の加圧法を採用した工場を建設し、滝川では 1943 年から生産を開始した。さらに 1944 年には、

1） 渡辺徳二編「現代日本産業発達史 13

化学工業（上）」交詢社出版局（1968）
2） 渡辺徳二編「戦後日本化学工業史」化学工業日報社（1973）

大牟田、滝川、尼崎の人造石油会社を合併させて日本

3） 飯島孝「日本の化学技術」工業調査会（1981）

人造石油を発足させ、技術交流、資材設備の活用、触4） 高橋武雄「化学工業史」産業図書（1973）

媒の大牟田集中生産などによって、人造石油の生産増

5） 日本化学繊維協会編「日本化学繊維産業史」日本

強を図ろうとした。しかし、4 つの製法の中では、政府が直接に乗り出して最も力を入れたにも関わらず、フィッシャー・トロップシュ法人造石油の生産も、表4.4 に示すとおり低迷したままで終戦を迎えた。
大牟田の人造石油部門は、1946 年に三池合成工業

化学繊維協会（1974）
6） 内田星美「新訂版

合成繊維工業」東洋経済新報

社（1970）
7） 福島克之「ビスコース法レーヨン（1）（
, 2）（
, 3）
」
，
化学工業，623-631, 711-719, 800-807（1988）

として独立し、人造石油工場のコークス炉、合成ガス

8） 岩井薫生，Polyfile 2013, 52 , 12-15

設備を使って、隣接する東洋高圧の硫安原料用に合成

9） 大須賀弘，日本包装学会誌

ガスを供給した。さらに、人造石油の遊休設備を活用
して石油系合成洗剤の生産を開始した。
三池合成工業は、三井系化学会社の中では、戦後、

182

参考文献

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

2013，22 ，254-261

及び 366-373
10）通産省化学工業局アルコール事業部編「アルコール専売 30 年史」発酵協会（1969）

11）通産省基礎産業局編「アルコール専売事業 50 年史」アルコール協会（1987）
12）黒野勘六「酒精及び無水酒精」専売協会（1937）
13）加藤弁三郎編「日本のアルコールの歴史―その事業と技術」，協和発酵工業（1974）

27）有機合成化学協会編「ドイツ有機合成技術

PB

リポート集録Ⅰ」 丸善（1954）
28）村橋俊介「我国に於けるレッペ反応の研究」有機合成化学 13,195-202（1955）
29）阿久根央「合成石油の開発と今後の課題（1）､14）三楽社史編纂室「三楽 50 年史」，三楽（1986）（2）」、 化 学 工 業 ,1058-1087（1988） 及 び 99-111

15）燃料懇話会編「日本海軍燃料史；上下」 原書房（1989）（1972）
16）久米泰三，「日本で最初のポリエチレン製造」，高圧ガス協会誌，21 ，274-281（1957）17）化学史学会編「20 世紀の日本の化学技術」化学史学会（2004）
18）保土谷化学工業研究所編「研究所 50 周年記念誌」
保土谷化学工業中央研究所（1989）19）塩野香料編「塩野香料株式会社 200 年の歩み」
塩野香料（2010）30）宗像英二「内熱式反応筒による石炭液化」、化学
工業 ,189-199（1989）31）江崎正直「合成メタノール（1）､（2）」、化学工業，
958-967，1036-1043（1990）
32）三井東圧化学「三井東圧化学社史」三井東圧化学（1994）
33）技術の系統化調査報告第 1 集「塩化ビニル技術史の概要と資料調査結果」国立科学博物館（2001）34）技術の系統化調査報告第 9 集「石鹸・合成洗剤の20）協和発酵創立 50 周年社史編纂委員会「それから技術発展の系統化調査」国立科学博物館（2007）

それへ－協和発酵 50 年の軌跡と新世紀への礎」

35）技術の系統化調査報告第 15 集「塗料技術発展の協和発酵工業（2000）
21）
  花王石鹸「花王石鹸七十年史」（1960.）
22）花王社史編纂室、日本経営史研究所「花王史 100年」花王（1993）23）永田彦太郎「有機合成事業法に就て」日本護謨協会誌 13 ，537-544（1940）24）「化学工業―戦後半世紀と 21 世紀展望」化学経済研究所（1996）
25）カーバイド工業会「カーバイド工業の歩み」カー
バイド工業会（1968）

系統化調査」国立科学博物館（2010）36）技術の系統化調査報告第 16 集「染料技術発展の系統化調査」国立科学博物館（2011）37）技術の系統化調査報告第 18 集「農薬産業技術の系統化調査」国立科学博物館（2013）38）H.A.Wittcoff, B.G.Reuben, J.S.Plotkin 「, Industrial
Organic Chemicals」Wiley,New York（Third
Edition, 2013）39）児 玉 信 次 郎「 研 究 開 発 へ の 道 」 東 京 化 学 同 人（1978）

26）石橋弘毅「ペトロケミカルズ」共立出版（1953）

石油化学技術の系統化調査

183

5 石油化学工業の歴史
前章冒頭で述べたように、石油化学は 1920 年代に残りのために様々な試行錯誤が行われた。この中か

米国で小さな森として生まれた。その後、30 年間はら、従来の石油化学の範疇を超えた機能化学の動きや他の原料による大きな森と競争しながらも米国で並存石油化学を根本的に変える可能性のある新技術の開発していた。欧州や日本には存在しなかった。しかし、の動きがみられるようになった。

1950 年代に石油化学が欧州に移転され、欧州の化学技術と融合することによって大きく変わった。1930
年代に中東で発見された原油が、1950 年代から世界

5.1 1920 年代 米国で誕生中に大量に輸出されるようになり、石炭や発酵製品に

米国の石油生産は、1859 年にドレイク（E.Drake）

比べて安価なエネルギー源となったことも、石油化学

がペンシルバニア州で石油井の掘削に成功して始まっ工業が変わった大きな原因であった。

た。19 世紀末には、イリノイ州、カンサス州、オク1960 年代には石油化学はシュトルム・ウント・ド

ラホマ州、テキサス州、ルイジアナ州、カリフォルニ

ラングの時代を迎えた。他の化学の森の製品を、石油

ア州など全米各地で新油田が続々と開発された。一

化学の森でより安価に生産する技術が続々と開発され方、石油需要は当初は灯油が中心だったが、1908 年た。こうして石油化学の森は、他の量産型化学製品のに T 型フォードが発売され、大衆自動車時代が到来

森をほとんどすべて衰退に追い込み、化学産業の中のするとともに、ガソリンが米国の石油需要の中心とな

基盤的な地位を一手に占めることになった。1970 年

り、現在に至っている。

代以後、環境問題、エネルギー問題、化学物質問題、

このような米国の事情を背景として石油精製技術が地球温暖化問題など、石油化学の地位を脅かす問題が

表 5.1 のように展開し、その中から石油化学工業が誕

いくつも起こった。それに応じて油脂化学の森や発酵生した。

化学の森が一部で復活している。また、中国のように経済安全保障の視点から石炭化学の森を政策的に復興

5.1.1

重質油の熱分解

させようとしている国もある。しかし、石油化学の森

石油精製技術としては、1910 年頃に連続蒸留装置

は、次々と起こってきた問題を解決しながら、現在まが導入された。原油を蒸留して得られる製品構成に比で 50 年以上にわたって化学産業の基盤的な地位をべて、米国の石油需要はガソリンの占める割合が大き保っている。

く、重質油が余剰になった。このため、原油からのガ

先進国で発展した石油化学は、1970 年代以後、世ソリン収率を大きくするために、精油所では石油、特界各地に広まった。このため、天然ガス、石油原料にに重質油の熱分解が行われるようになった。1912 年

恵まれた地域の石油化学の競争力が強くなった。これに は バ ー ト ン（Burton） 法、1914 年 に は ダ ブ ス 法にはサウジアラビアのように原料価格への政策的な関（Dubbs）が導入され、その後、いくつかの熱分解法

与による場合もあり、多くの問題を含んでいる。一が開発された。重質油を熱分解すると、ガソリンなど方、それらの資源に恵まれない地域では、化学産業のの軽質油が得られるとともに、水素、アルカン、低級

基盤をなくすわけにはいかないので、石油化学の生きオレフィン（エチレン、プロピレン、ブチレン）を含

表 5.1 1920 年代～1930 年代前半の米国石油精製業と石油化学工業
表5.1 1920年代～1930年代前半の米国石油精製業と石油化学工業（天然ガス・石油原料以外による有機化学品、高分子は除く）（天然ガス・石油原料以外による有機化学品、高分子は除く）
石油精製業

石油化学工業

1910年頃 原油の連続蒸留法
1912年 バートン熱分解法

1920年 石油廃ガスから硫酸法IPA

1914年 ダブス熱分解法

1920年 エタン水蒸気分解法エチレン

1920年 チューブ＆タンク熱分解法

1922年 四エチル鉛
1925年 クロルヒドリン法エチレングリコール
1929年 二塩化エチレン分解法塩化ビニル
1930年 硫酸法エタノール
1931年 石油廃ガスから硫酸法ブタノール
出典：参考文献3)

184

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

んだ石油廃ガスが発生し、大量の炭素が析出する。

は、EDC の熱分解により塩化ビニル（モノマー）を生産した。塩化ビニルは、19 世紀から知られた化合5.1.2

世界最初の石油化学の誕生物であったが、この頃ドイツで塩化ビニル樹脂が開発

1920 年 に ス タ ン ダ ー ド 石 油（NJ） 社 は、 ニ ュ ー

された。ユニオンカーバイド＆カーボン社も重合を試

ジャージー州ベイウェイ精油所で、石油廃ガス中のプ

みたが、塩化ビニル樹脂の光安定化技術及成形加工技

ロピレンを硫酸と反応させて硫酸プロピルをつくり、術の不足で失敗した。しかし、その後、酢酸ビニルと

さらにこれを水と反応させて、イソプロピルアルコーの共重合によって、特殊塩化ビニル樹脂の開発に成功

ル（IPA）を生産した。これが石油化学工業の始まり

し、米国ではレコード盤市場から塩化ビニル樹脂の利と言われる。イソプロピルアルコールは酸化してアセ用が始まった。

トンとなり、溶剤として利用された。類似の技術とし1926 年にユニオンカーバイド＆カーボン社は、エて、シェル社は石油廃ガス中のブチレンから、硫酸濃

チレンクロルヒドリンをアルカリで脱塩化水素してエ度を変えて、n- ブチレン、イソブチレンを分離する

チレンオキサイドを合成した。エチレンオキサイド

ことに成功し、1931 年に n- ブチレンから sec- ブチル

は、3.4.2（2）で述べたように、反応性の高い有機中

ア ル コ ー ル、 さ らにこれからメチルエチルケ ト ン

間体で現在では多くの用途があるが、当時はセルロー（MEK）の生産を開始した。MEK もアセトンと同じスと反応させて、ラッカー溶剤に使われるセロソルブ

く溶剤として利用された。

の 生 産 に 使 わ れ た。1931 年 に フ ラ ン ス の T.E. ル
フォールが銀触媒を使ってエチレンを直接に空気酸化

5.1.3

エタンの水蒸気分解法

してエチレンオキサイドをつくる製法を発明すると、一方、ユニオンカーバイド＆カーボン社は、1920

ユニオンカーバイド＆カーボン社は、この技術を導入

年に子会社としてカーバイド＆カーボンケミカル社をして 1937 年に米国で工業化した。EG は、エチレン

設立し、ウエストバージニア州クレデニンで、天然ガクロルヒドリンを経ず、エチレンオキサイドと水の反スからエタンを分離し、エタンの水蒸気分解によるエ応でつくられるようになった。石油化学の歴史の初期

チレンの工業生産を開始した。それまでの重質油の高において、ルフォール法のような固体触媒によるオレ温高圧下での熱分解技術と異なり、水蒸気を加えるこ

フィンの直接酸化法の誕生は驚異的である。

とによって石油の分圧を下げ、滞留時間も短くした画

さらに、ユニオンカーバイド＆カーボン社は、1930期的な熱分解法であった。現在まで、石油化学基礎製

年にはエチレンを原料に硫酸法によってエタノールの品を製造する重要な技術である石油・天然ガスの水蒸

生 産 を 開 始 し た。 こ れ は、 上 記 ス タ ン ダ ー ド 石 油

気分解法の始まりであった。原料の天然ガスからエタ（NJ）社の IPA、シェル社の sec- ブチルアルコールとンの分離および生成ガスからエチレンの分離には、低同種の技術である。また、ユニオンカーバイド＆カー

温蒸留分離技術が使われた。この技術開発には、1917

ボン社は、エタノールを酸化してアセトアルデヒドの年、ユニオンカーバイド＆カーボン社設立に参画した生産を行った。これに伴って、同社は、ナイアガラ・

4 社のうちの 1 社、リンデエアプロダクツ社の貢献がフォールズのカーバイド・アセチレンを原料とするア大きかった。もともとリンデエアプロダクツ社の親会

セトアルデヒドの生産を中止した。

社であったドイツのリンデ社は、19 世紀末から 20 世

スタンダード石油（NJ）社は、1921 年に GM 社が紀初頭に空気液化、液体空気の蒸留分離技術を工業化発見したガソリンのオクタン価向上剤四エチル鉛をした（2.3.2 参照）。

1922 年にベイウェイ精油所で工業化した。原料の塩化エチルは、重質油熱分解廃ガス中のエチレンを利用

5.1.4

エチレン系製品の展開した。後に開発され、普及した重質油の接触分解に比ユニオンカーバイド＆カーボン社は、1925 年にエべると、熱分解からの廃ガスにはエチレンが多く含ま

チレンと塩素、水を反応させてエチレンクロルヒドリれていた。1923 年にデュポン社も四エチル鉛を工業

ンをつくり、さらにこれを加水分解して EG の生産を化した。デュポン社は発酵法エタノールから塩化エチ開始した。EG は、当時はもっぱら自動車用不凍液とルを生産した。GM 社とスタンダード石油（NJ）社

して利用され、第 2 次世界大戦開始直前まで、同社はは、四エチル鉛の生産会社としてエチル社を設立し、この市場を独占した。エチレンクロルヒドリン生産時

四エチル鉛の本格生産に乗り出した。エチル社への原の副生物二塩化エチレン EDC の用途開拓も行い、ド料エチレンの供給のために、スタンダード石油（NJ）

ライクリーニング用溶剤市場を開拓した。1929 年に社は、重質油熱分解廃ガスからの回収に代わって、プ

石油化学技術の系統化調査

185ロパンの水蒸気分解設備を建設した。この技術は、ユ績用機械部品などに普及し始めた程度で、高分子時代

ニオンカーバイド社のエタンの水蒸気分解法に準ずる到来にはまだ程遠い状態であった。

ものであったが、プロパンを原料とするために生成物が多くなり、これらの分離、回収技術の開発が必要であった。同社は、さらにナフサやガスオイルの水蒸気

5.2 1940 年代 米国石油化学工業の発展

分解の研究も行うが、これについては、次節で述べる。

米国石油化学工業は約 20 年間の揺籃期を経て、第このように、1920 年代から 30 年代には、米国で石2 次世界大戦期に大きく発展した。そのきっかけは、

油化学工業が石油精製業の発展とともに誕生し、徐々合成ゴムの大量生産であった。1930 年代後半の米国に育っていった。しかし、その需要は、四エチル鉛以

石油精製技術の展開と石油化学技術の発展を表 5.2 に外は、酸素を含有したアルコール、ケトンなどの溶剤、まとめて示す。

不凍液に限られた。高分子との結びつきはなく、まだ大規模な工業ではなかった。この時代の最大の含酸素
化合物の溶剤は、発酵法エタノールであった。したがって、米国で石油化学が誕生したとは言っても、まだ、その程度の規模であった。

表 5.2

 930 年代後半～1940 年代の米国石油精製業
1と石油化学工業（天然ガス・石油原料以外に
表5.2
1930年代後半～1940年代の米国石油精製業と石油化学工業
よる有機化学品、高分子は除く）（天然ガス・石油原料以外による有機化学品、高分子は除く）
石油精製業

石油化学工業

1934年 ポリマーガソリン
1937年 直接酸化法エチレンオキサイド

5.1.5

木材化学、石炭化学による高分子時代の到来

米国は 1920 年代に世界で最初に大衆消費社会が始まった。1930 年にはスーパーマーケットが誕生した。
これに符合して米国では 1920 年代からプラスチックが普及し、早くも高分子材料時代が訪れていた。しかし、高分子の原料は、石油ではなく、木材と石炭で

1938年 フードリー固定床接触分解法

1937年 スチレン、ポリスチレン

1939年 アルキレートガソリン

1940年 米国政府、合成ゴム会社設立

1939年 モリブデン触媒接触改質法

1940年 ブチルゴム
1941年 ナフサ水蒸気分解法

1942年 ガソリン基材としてのクメン

1942年 フードリー法ブタジエン

1942年 流動接触分解法(FCC)
1943年 ＩＣＩ法低密度ポリエチレン
1949年 白金触媒接触改質法(プラットフォーミング法）

1948年 直接水和法エタノール
1951年 直接水和法IPAあった。1920 年代に米国でよく使われた高分子は、

出典：参考文献3)

セルロイド、フェノール樹脂、ビスコース法レーヨン、
アセテートであり、1930 年代には、これに防湿セロ

5.2.1

重質油の接触分解

ファン、ユリア樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹

ガソリン収率を上げるための重質油の熱分解法に代脂、メタクリル樹脂、クロロプレンゴムが加わった。

わって、1938 年にフランス人フードリー（E.Houdry）

1930 年代最後には、高分子時代の到来を米国だけでが固定床接触分解法を開発した。この技術が米国に導なく、世界中の人々に強く印象付けた製品としてナイ入されて接触分解法は急速に普及した。現在、世界中ロンが登場した。

に普及している流動床接触分解法（FCC）は、スタ

これらの高分子の開発国は、米国だけではなく、欧ンダード石油（NJ）社によって開発され、1942 年に州であることも多い。しかし、欧州ではまだ大衆消

バトンルージュ精油所に導入された。ただし、FCC

費社会が始まっておらず、プラスチック製品は安物、が、米国はもちろん、世界中に普及するのは第 2 次大代替品のイメージが強く、デザインの自由さなどの戦後である。接触分解法は、熱分解法とは反応機構がプラスチックの利点が米国のように高く評価されな

まったく異なるので、石油廃ガス量が多く、しかも石かった。このため、欧州では高分子時代はまだ訪れ

油廃ガスの構成が異なる。エチレン含有量が少なく、なかった。

プロピレン、ブチレン含有量が多い。接触分解法の普日本は、20 世紀初めにセルロイド、ビスコース法

及によって、1940 年代前半から米国では低級オレフィ

レ ー ヨ ン が 工 業 化 さ れ、1920 年 代 に 大 発 展 し た。

ンの供給量が著しく増加した。このため、オレフィン

1937 年ころには、セルロイド、ビスコース法レーヨ

化学がいよいよ本格的に発展を始めることとなった。

ンとも世界最大の生産国となった（4.1 参照）。しかし、これらは、米国への製品輸出需要に支えられたも

石油廃ガスからガソリン基材の大量生産のであり、日本国内で大衆消費社会が始まったわけでオレフィンと硫酸の反応によって、アルコール類がはなかった。合成樹脂としては、フェノール樹脂の国生産されることはすでに述べた。この反応条件を変内生産が 1910 年代から始まり、1930 年代に電灯、ラえ、熱硫酸を使うと、硫酸が触媒的に作用してブチレ

ジオ部品などの電気部品、レーヨン製造用ポット、紡

186

5.2.2

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

ンが二量化し、ポリマーガソリン（脚注 1）が得られる。

5.2.4

合成ゴムの大増産

さらにこれを水素化するとイソオクタンが得られる。

第 2 次大戦中、合成ゴム大増産のために米国政府がイソオクタンは、航空機燃料に不可欠なオクタン価の行った国営工場建設計画は、米国石油化学工業の発展

高いガソリン基材であった。イソオクタンは 1934 年の最大の起爆剤となった。日本軍がマレー半島、インにシェル社で工業化され、続いてスタンダード石油

ドネシアを開戦早々に抑えたために、米国は天然ゴム（NJ）社も工業化した。

不足に陥ることが明らかとなった。このため、合成ゴ

1939 年にはイソブタンとブチレン、プロピレンにムの大増産計画が立てられた。とくに大量に必要だっよるアルキル化反応によりアルキレートガソリンが両たのは、タイヤの材料となる SBR であった（4.5.2（3）

社により工業化された。アルキレートガソリンは、ポ参照）。また耐油性に優れた NBR も必要だった。こリマーガソリンと違って二量化後の水素化操作が不要

れらの合成技術は、IG ファルベン社とスタンダードである。シェル社は、コールタールからのベンゼンと石油（NJ）社の 1930 年技術提携拡張契約の中に IG

石油廃ガスからのプロピレンを使って、酸触媒によファルベン社による合成ゴム研究が含まれていたのり、1942 年にクメンの生産を工業化した。クメン、で、スタンダード石油（NJ）社を通じて知ることがポリマーガソリン、イソオクタン、アルキレートガソ

できた。このため、合成ゴム国営工場建設計画は、非リンは、オクタン価が高く、良質のガソリン基材とし常に短期間に着手できた。前章で述べた合成ゴムの工て使われた。とくに第 2 次世界大戦中、需要量が大き業化で日本が大きく遅れたことと対照的である。

かった航空機用に不可欠な燃料となった。これらのオレフィン化学による量産製品は、化学工業よりも石油精製業でつくられ、使われた。

5.2.5

ブタジエン

合成ゴムの主原料であるブタジエンについては、

また、1939 年にドイツの IG ファルベン社によって様々な供給ルートがあった。スタンダード石油（NJ）

ナフサの接触改質法（酸化モリブデン－アルミナ触社の子会社ハンブル石油は、ブチレンの脱水素プラン

媒）が開発された。この技術は、大戦中にスタンダー

トを 1943 年に建設した。石油廃ガスからのブチレンド石油（NJ）社、スタンダード石油（インディアナ）が不足すると、ブタンの脱水素法（フードリー法）も社、ケロッグ社で工業化され、オクタン価の高いガソ開発された。この技術は、第 2 次大戦後は、コスト高リンの供給に貢献した。ただし、化学工業への芳香族のために廃れた。さらにすでに述べたスタンダード石

炭化水素の供給は、米国でもコールタールの蒸留から油（NJ）社が工業化したナフサの水蒸気分解の炭素十 分 に 行 わ れ て い た の で、 第 2 次 大 戦 中 は ト ル エ

数 4 留分からブタジエンを抽出する製法も行われた。

ン（脚注 2）の一部を除いて、もっぱらコールタールでしかしながら、意外なことにブタジエン供給の最大の賄われた。

原料は、発酵法エタノールだった。発酵法エタノール
は、米国ではトウモロコシを原料に生産された。発酵

5.2.3

ナフサの水蒸気分解

法エタノールからアセトアルデヒド、アルドール縮すでに述べたスタンダード石油（NJ）社によるナ合、水素化、脱水を経る長い工程の製法は、農業ロ

フサを原料とした水蒸気分解法の開発は成功し、1941

ビーの政治力で主流の製法となった。大戦中にユニオ

年にバトンルージュ精油所で工業化された。エタン、

ンカーバイド社が、シリカ触媒を使ったエタノールとプロパンを原料とする場合と異なり、ナフサを原料とアセトアルデヒドの縮合によるブタジエン新製法を開すると、次に述べるブタジエンが得られるので第 2 次

発し、製造工程を著しく短縮化した。ユニオンカーバ

大戦中の米国にとっては重要であった。スタンダード

イド社は、エタンの水蒸気分解で得たエチレンからの石油（NJ）社は、ナフサの水蒸気分解による炭素数 4

合成エタノールを大増産し、ブタジエン原料にした。

留分からブタジエンを得るために銅アンモニア溶液による抽出法を開発した。

5.2.6

オレフィン化学と高分子との結びつき

合成ゴム SBR のもうひとつの原料であるスチレンについては、1930 年にドイツの IG ファルベン社が世（脚注 1）ポリマーガソリンは、石油精製業界の不正確な用語。
炭素数 8 程度の炭化水素なのでポリマーではないが、この用語が定着している。
（脚注 2）トルエンは爆薬原料として大戦中は化学原料としての需要が強かった。

界で初めて工業化し、ポリスチレンを生産した。米国
では、1937 年にダウ・ケミカル社が工業化し、ポリスチレンを生産したが、これはほとんど市場に知られないような規模であった。しかし、第 2 次大戦中、ス

石油化学技術の系統化調査

187

チレンは合成ゴム SBR の生産に不可欠なために大増原料だった。

産が図られ、ダウ・ケミカル、モンサント、コッパー

塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、合ス化学、ユニオンカーバイドの 4 社が生産した。原料

成ゴム、ナイロン繊維などが米国で重要な軍需物資とのベンゼンは、すべてコールタールから得られた。ス

して生産されていることは、日本でも知られていた。

チレンの需要先は、大戦中はもっぱら SBR であり、このため急いで国産化するために、前章で述べたようポリスチレンの生産はレーダー用絶縁材料など軍需用に政府・軍が支援した研究が行われた。原料は、国内中心で相変らず少量であった。同じくレーダー用絶縁で入手できる石炭と発酵法エタノールであった。欧米

材料として不可欠な低密度ポリエチレン LDPE は、からの情報は少なかったが、それでも研究開発が進展

1933 年にイギリス ICI 社で発明され、1939 年に工業し、大戦中に工業化された高分子はいくつかあった。

化された。イギリスでのエチレン原料は、発酵法エタ

しかし、それらでもごく小規模の生産に終わったのノールだった。第 2 次大戦中に、ICI 社技術が米国にで、1930 年代に発展したセルロース系高分子に代わ提供され、1943 年にユニオンカーバイド社、デュポ

る合成高分子の時代は、まだ 1940 年代の日本には訪ン社でも工業化された。

れなかった。

一方、スタンダード石油（NJ）社は、ガスバリア性に優れ、タイヤチューブに有用なブチルゴムを開発
し、工業化した。これは、イソブチレンと少量のブタ

1950 年代

米国発石油化学技術の欧5.3 州化学技術との融合

ジエンを低温下で重合させる特殊なゴムであった。戦1950 年代に、石油化学工業は、米国だけでなく、後はブタジエンに代わって、ナフサの水蒸気分解から

欧州、日本にも移転された。石油化学以前から欧州で得られるイソプレンが使われている。

発展していた量産型化学製品の製造技術と石油化学技

このように、1930 年代までは、高分子に結びつかなかった米国石油化学工業は、第 2 次大戦中に軍需を術が融合し、その製品・技術の内容を大きく拡大するとともに大発展を始めた。

通じて合成ゴム、ポリエチレン、ポリスチレンなど高欧州、日本ではエタンを含んだ天然ガスが産出しな分子との結びつきをようやく強め始めた。一方、すでいので、ナフサなど軽質石油製品の水蒸気分解が主流に 1920 年代、30 年代に米国に高分子時代をもたらしとなった。ナフサなどの水蒸気分解では、多種類のオていたセルロイド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、塩レフィンが得られるだけでなく、分解ガソリンも得ら

化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ナイロンなどは、第れる。分解ガソリンには大量の芳香族炭化水素が高濃

2 次大戦中は民需が抑えられ、もっぱら軍需用に生産度で含まれるので、これが芳香族炭化水素の主要な供量を伸ばした。たとえば、ストッキングスで売り出し給源となった。一方、米国では、高オクタン価ガソリたナイロン繊維は、大戦中はパラシュート、テント、ンを目的に大量に生産されるナフサの接触改質油からロープに、また熱帯地方で兵士を保護する蚊帳にと

芳香族炭化水素を抽出回収する技術が開発され、急速様々な戦時物資として使われた。塩化ビニル樹脂も、に普及した。この技術は、分解ガソリンからの芳香族

軟質塩化ビニル製品がつくられ、難燃性電線被覆材料

炭化水素回収にも応用された。こうして 1950 年代をとして重要であった。ただし、これら米国で大戦中に通じて、米国、欧州で、芳香族炭化水素の供給は、コー

大量生産されたプラスチック、合成繊維のほとんどのルタールから石油に大きく変化し、日本でも 1950 年

原料は、依然として木材、石炭であった。

代末から欧州に 5 年遅れで原料転換が始まった。
有機工業薬品製造技術においても、従来のエタノー

5.2.7

188

高分子への関心の高まり

ル、IPA の製造法であった硫酸法に代わって、触媒

米国製プラスチック製品、合成繊維製品は、米軍とを使った直接水和法が開発され、1948 年に工業化さともに、欧州戦線にもたらされ、その優秀さが欧州にれた。このようにオレフィン、芳香族炭化水素から触も認識されるようになった。一方、ドイツでは、米国媒を使って、特に固体触媒を使って直接に求める製と同じように大戦中に合成ゴムの生産が急増し、ブタ品、あるいは有機中間体を製造する技術は、その後のジエンの需要が急増した。また不凍液用 EG、合成ゴ

石油化学工業の主流となる技術である。

ム用スチレンの原料としてエチレンの需要も急増し

さらに、1950 年代には、高分子製造技術においてた。ドイツでは、これら化学製品の原料は、第 1 に石も、大きな発展があった。チーグラー・ナッタ触媒の炭（アセチレン、コークス炉ガス、コールタール）で発見である。この有機金属錯体触媒の発見は、現在にあったが、それとともに、発酵法エタノールも重要な至るまで高分子製造技術の発展の中核となるばかりで

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

なく、製品生産量の面においても、石油化学工業を大急成長に対応できなくなった。1950 年代の 10 年間

きく飛躍させるものであった。しかも、それが石油化で、米国の芳香族炭化水素の供給は、コールタールか

学技術の発祥の地であった米国ではなく、ドイツ、イら完全に改質油とナフサの水蒸気分解からの分解ガソ

タリアで行われたことも注目される。石油化学技術がリンに転換した。特に米国ではエタンの水蒸気分解がもはや米国だけのものでなく、欧州の技術と融合して中心のために分解ガソリンが豊富に得られず、芳香族

新たな発展を始めたことを象徴している。

炭化水素の供給は改質油からの抽出が中心になった。

5.3.1（3）有機工業薬品

米国石油化学工業の拡大（1）オレフィン

1920 年代に石油化学を誕生させたアルコールの製

1920 年代から 1940 年代までの米国石油化学工業

法も、1950 年代に大きな技術革新が起こった。従来

は、石油精製業の廃ガス中のオレフィンや天然ガス中の硫酸を使った間接水和法に代わって、固体触媒をのエタン、プロパンの水蒸気分解によるオレフィンを使った直接水和法の開発、工業化である。硫酸法で原料に展開された。1950 年代になると、天然ガス中

は、オレフィンと硫酸を反応させて硫酸エステルをつのエタン、プロパンの水蒸気分解が米国でのエチレン

くり、次にそれを加水分解してアルコールを得る。副生産の主流になるとともに、プロピレン、ブチレンの生する希硫酸は加熱して濃縮され、再利用された。こ

供給は、流動床接触分解法（FCC）が急速に普及拡のプロセスは、量論反応の組み合わせであった。これ大したので石油精製廃ガスが主流というオレフィン生に対して、シェル社はリン酸－シリカ触媒を用いて、産体制が出来上がった。

エチレンを直接に水蒸気と気相で反応させてエタノー

ナフサの水蒸気分解も行われたが、米国全体に占めルを合成する製法を開発し 1948 年に工業化した。同る割合は低かった。ナフサの水蒸気分解ガスと異なっ様な製法は、英国の BP 社でも開発され、1951 年にて、エタンの水蒸気分解ガスにも、石油精製廃ガスに

英国で工業化された。一方、プロピレンを酸化タング

も、ブタジエンがほとんど含まれないので、米国では

ステン－シリカ触媒を用いて水蒸気と直接反応させてブチレンの脱水素によってブタジエンが供給されるこIPA をつくる製法は、1951 年に英国の ICI 社によっとになった。発酵法エタノールからのブタジエン生産て工業化された。

は平時においてはコスト面から廃れた。

すでに述べたように、米国ではオクタン価の高いガ
ソリン基材のひとつとして、プロピレンとベンゼンか（2）芳香族炭化水素

らクメンが大量に生産されていた。このクメンから石油化学基礎製品のうち、大戦中まで、もっぱらフェノールとアセトンを併産する製法が 1951 年にコールタールからの供給に依存していた芳香族炭化水

ハーキュレス社によって開発され、1953 年に最初に素についても大きな変化が起こった。第 2 次大戦中にカナダで工業化された。さらに翌年には米国や欧州各

ナフサの接触改質法は工業化されていたが、1949 年

地で工業化された。これは、世界のフェノールの生産に UOP 社は、それまでの酸化モリブデン触媒に代法を一新した大きな技術革新であった。それまでの製

わって、白金触媒によるプラットフォーミング法を開法に比べるとはるかに穏和な条件で行え、副生物も少発した。この製法は、短期間に接触改質法の主流にないので、現在に至るまで世界の主流の製法になってなった。さらに UOP 社は、1952 年に改質油（炭化水いる。

素の混合物）から芳香族炭化水素を回収するユーデッ
クス法を開発した。改質油に芳香族炭化水素が多量に（4）高分子含まれていることは知られていた。しかし、コール

第 2 次大戦が終了すると、合成ゴム国営工場をはじ

タールの蒸留と違って、改質油には共沸混合物が多め、米国の国営工場は安価に化学会社に払い下げられ

く、蒸留では芳香族炭化水素の回収が効率よく行えなた。膨大な軍需が突然になくなったために、合成ゴム

かった。ユーデックス法は、グリコール類と水の混合を筆頭に多くの化学製品の生産量は一時大きく低下し溶媒による抽出と抽出蒸留を組み合わせた巧みな製法た。しかし、大戦中に抑制されていた米国の大衆消費で、改質油から芳香族炭化水素を回収できた。一方、需要が一気に開花したので、設備過剰状態は長くは続

米国の鉄鋼生産は 1950 年頃をピークに減産に転じた。

かなかった。

このために、コールタールの生産も減少に転じ、ポリ1940 年代に米国で開発された高分子として、不飽

スチレン、ナイロンなどによる芳香族炭化水素需要の和ポリエステル、フッ素樹脂、シリコーンが新たに加石油化学技術の系統化調査

189

わったが、それ以上に大戦中に軍需用に本格的な生産によって、欧州では、それまでの石炭から原油へのエが開始された LDPE とポリスチレンが、民生用に汎ネルギー転換が起こった。エネルギー流体革命であ用的な高分子として登場し、米国石油化学工業の大発る。ただし、米国と異なって、欧州ではまだ乗用車の展をもたらした。合成繊維としてはナイロンに続い普及率が低かったために、石油製品の中では重油の需て、アクリル繊維、ポリエステル繊維も 1950 年代に要が強く、ガソリンの需要はそれほど高くなかった。

米国で伸び始めた。一方、1930 年代以来、依然としこのため、米国の精油所のように、接触分解、接触改て石炭を主原料とする塩化ビニル樹脂、フェノール樹質が大規模に行われることはなく、精油所から石油廃

脂、ユリア樹脂、メタクリル樹脂、ナイロンなどの高ガスが大量に供給されることもなかった。それでも、分子も、第 2 次大戦中の生産技術、成形加工などの利精油所廃ガスからフランスでは 1949 年にプロピレン

用技術の進歩を生かして、民生用にさらに広く使われ系溶剤が少量生産され、石油化学が始まった。

るようになった。このうち、塩化ビニル樹脂原料の塩化ビニルについては、エチレンからの EDC 法も行わ

（2）欧州石油化学工業の始まり

れるようになり、また、フェノール樹脂やナイロンの欧州の石油化学工業の本格的な展開は、欧州に建て原料となるフェノール、メタクリル樹脂原料のアセトられた精油所で生産されたナフサ、ガスオイルなどのンも、クメン法の生産が始まったので、これらの高分

液状炭化水素を原料とする水蒸気分解法によって、オ子は石油化学工業に組み込まれるようになった。

レフィン、芳香族炭化水素が供給されて始まった。

高分子成形加工技術は、第 2 次大戦中に大きく進歩

1950 年に英国 ICI 社は、米国のケロッグ社の過熱水した。従来からの圧縮成形法、カレンダー成形法に加蒸気分解技術を導入して、欧州で最初のナフサの水蒸

えて、押出成形法は合成繊維、パイプ、フィルム、シー

気分解工場を英国北東部のウィルトンに建設し、石油

ト、電線被覆に大戦中からすでに大量に使われていた

化学コンビナートを形成した。英国では、このほかが、1950 年代に機械が大型化した。さらに大戦前にに、北部スコットランドのグランジマウスにある BP

小型プラスチック部品の成形用に生まれた射出成形法

社精油所、南部サウサンプトン近郊のエッソ石油社

は、戦後、急速に大型化、高速化、自動化の方向に発ファーレー精油所など、大規模な石油精油所周辺に石展した。これによって、大戦後、短期間に米国の石油

油化学コンビナートが建設された。1950 年代前半に、化学工業は、ポリエチレン、ポリスチレンという熱可フランス、イタリア、オランダでも石油化学工業が開塑性プラスチックを中核製品として急速な発展を開始始された。これに対して、第 2 次大戦の敗戦国ドイツした。

（西ドイツ）の石油化学着手は大幅に遅れ、1950 年代後半になった。西ドイツでは、まず石炭化学の復興か

5.3.2

欧州石油化学工業の誕生と発展ら始まった。

欧州は、近代化学工業の発祥地であり、20 世紀

欧州石油化学工業の特徴は、ナフサの水蒸気分解を

前半には石炭と発酵法エタノールを原料とした量産型出発点としているために、併産される多種類のオレ化学工業が発展した地域である。第 2 次大戦中には、

フィン、芳香族炭化水素を有効利用しなければならな

ドイツで高圧水素添加による石炭液化やフィッ

いので、コンビナートごとの製品の種類が極めて多い

シャー・トロップシュ法人造石油の大規模な生産も行ことである。さらに米国石油資本や化学資本、あるいわれた。石油化学技術に匹敵する大規模な生産技術、はイギリス石油資本が、欧州各国の化学資本と合弁会

連続法操作技術が発展していた。しかし、米国のよう社をつくる場合が多いことも特徴であった。たとえばに天然ガスや石油が豊富には得られないので、1940

西ドイツでは、BASF 社がシェル社とライニッシェ・

年代までは石油化学工業は存在しなかった。

オレフィンヴェルケ（ROW）社を、バイエル社は BP
社とエルトエール・ヘミー社を折半出資で設立し、ナ（1）欧州のエネルギー流体革命
1930 年代に中東で大規模な油田が発見された。第 2州では、臨海部に立地した石油精油所に隣接するナフ

次大戦後は、この原油が大量に世界に輸出されるようサの水蒸気分解工場を中心として有機工業薬品・高分になり、欧州でも臨海部を中心に大規模な石油精油所

子工場がコンビナートを形成した。この点は日本でもが建設された。それは、米国による欧州復興マーシャ

同じであり、米国とは異なる（2.5.2 参照）。

ルプランの一環であった。それまでの産油地精製主義
から、消費地精製主義への大きな転換であった。これ

190

フサの水蒸気分解を行った。もうひとつの特徴は、欧国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

（3）欧州発石油化学技術の続出る製法が 1960 年にソ連で開発され、1965 年に英国

欧州では化学技術力に優れた会社が多かった。このICI 社や米国セラニーズ社によって工業化された。そため、ナフサの水蒸気分解が欧州で始まり、オレフィの後、バイエル社などによって気相法も開発された。

ンと芳香族炭化水素が豊富に供給されるようになる

石油化学の歴史において、欧州の最大の貢献は、と、欧州発の石油化学技術が続出するようになった。

チーグラー・ナッタ触媒の発見である。現在、チーグ

1950 年代には、原油や石油製品価格に欧州各国政

ラ ー・ ナ ッ タ 触 媒 の 系 統 に あ る 高 分 子（HDPE、府の関与が強く、石油製品価格体系がいびつになって

L-LDPE、PP、EPR、BR、IR など）は、オレフィン

いた時期もあったことから、表 5.3 に示すように、米消費量の過半を占めると言ってよい。すでに述べたよ

国で開発されたエチレン製造法を技術導入するだけでうに LDPE は、1933 年にイギリス ICI 社で発明されなく、カタロール（Catarole）法、サンドクラッキンた。これは、2000 気圧の高圧下、酸素などを開始剤

グ（Sand Cracking ）法、BASF 法、ヘキスト法などとするラジカル重合で生産された。これに対して、ド様々なエチレン製造法が欧州企業によって開発され、イツのチーグラーは、チーグラー触媒を用いて、常圧工業化された。これらには、オレフィンだけでなく、でポリエチレンを製造する技術を開発した。この方法

アセチレンを併産して、従来からのアセチレン化学技

は、1954 年にイタリアのモンテカッチーニ社、1955

術、設備を活用することを狙ったものもあった。しか年に西ドイツのヘキスト社、1956 年にフランスのローし、石油製品価格体系が正常化し、またアセチレン化

ヌプーラン社で工業化された。このポリエチレンは、学に依存しなくても、オレフィン化学でほとんどすべ

高圧法によるポリエチレンと性能、用途が大きく異なての有機工業薬品が生産できる技術が開発されるととり、高密度ポリエチレン HDPE と呼ばれる。これにもに、エチレン製造法は、1960 年代末には外熱管式

対して、米国のフィリップス化学社は酸化クロム触

水蒸気分解法に収束していった。

媒、同じくスタンダード石油（インディアナ）社は酸

有機工業薬品の製造技術でも、欧州で重要な技術が化モリブデン等を触媒とし、30～40 気圧で重合して開発された。ヘキスト・ワッカー法が 1959 年に工業

HDPE を生産する技術を 1957 年に開発した。このた化された（6.1.2（2）1）参照）。この製法は、エチレ

め、チーグラー触媒による製法を低圧法、フィリップンを空気酸化してアセトアルデヒドを生産する。すでス等による製法を中圧法と呼ぶ。

に前章で述べたように、アセトアルデヒドは、カーバ

しかし、LDPE を得る高圧法（ラジカル重合法）でイド・アセチレン化学の重要な中間製品であり、大戦

も、HDPE を得る触媒による重合法でも、プロピレ

後も、塩化ビニルとともにアセチレン化学の 2 本柱にンを重合して性能の良い高分子を得ることはできななっていた。ヘキスト・ワッカー法は、直ちに世界中かった。これに対して、イタリアのナッタは、ナッタに広まり、米国では 1962 年にユニオンカーバイド社

触媒を用いてプロピレンの立体特異性重合法を開発などが製法転換した。アセチレン化学の大きな柱の一し、高性能の PP を得た。PP はモンテカッチーニ社

つが、ヘキスト・ワッカー法によって崩された。

が工業化し、1957 年にイタリアのフェラーラでプラ

酢酸ビニルについても、ヘキスト・ワッカー触媒とスチック用レジンの生産を、1960 年にはイタリアの同様な触媒を使い、液相でエチレンと酢酸から合成す

テルニで合成繊維の生産を開始した。チーグラー触

表5.3
表 5.3 1940‐60年代に開発された様々なエチレン製造法
1940～60 年代に開発された様々なエチレン製造法
製造法

分解方式

原料

ERE法(エッソ石油）

外熱管式水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

ストーン & ウェブスター法

外熱管式水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

ルーマス法

外熱管式水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

ブローン法

外熱管式水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

UOP法

外熱管式水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

ケロッグ法

過熱水蒸気分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

カタロール法（シェル化学）

銅―鉄触媒、気相接触分解

エタン～ナフサ、ガスオイル

サンドクラッカー法（ルルギ、ルールガス）

砂熱媒体、移動床式分解

エタン～ナフサ～原油

TPC法（熱分解法）（モービル石油）

砂熱媒体、移動床式分解

エタン～ナフサ～原油

BASF法

コークス燃焼熱利用流動床式分解原油、残渣油ヘキスト法

原料の部分燃焼による水蒸気分解

原油

呉羽油化法

2000℃過熱水蒸気分解

原油70

石油化学技術の系統化調査

191

媒、ナッタ触媒を総称して、チーグラー・ナッタ触媒

も大量には産出せず、第 2 大戦前及び大戦中には、石と呼ぶ（脚注 3）。

炭及び発酵法エタノールを原料とした量産型化学工業

チーグラー・ナッタ触媒は、応用範囲が広く、ブタが発展した。ドイツと同じく、敗戦国として大戦後はジエンの立体特異性重合により高性能の BR が開発さゼロからの再出発となった。それは、石炭、水力発電、れ、1960 年に米国のフィリップス石油社で工業化さ石灰石などの国内資源を基礎とした石炭化学による再れた。さらに、イソプレンの立体特異性重合による建であった。

IR も開発され、1959 年に米国で工業化された。モン
テカッチーニ社は、1958 年にエチレン－プロピレン（1）日本の高分子材料時代の到来

共重合体を開発した。しかし、これは加硫できなかっ

米国の石油化学工業の発展、高分子製品の活用情報た。加硫のために第 3 成分を加えた EPDM ゴムが英は、1940 年代末には日本にもたくさん入ってきた。

国ダンロップ社で 1961 年に工業化された。

戦前に生産されたアセチレンからの重要な有機中間体
アセトアルデヒドの生産は、戦後早々に再開された。

（4）欧州の高分子材料革命

それに続いて、1950 年代前半には、アセチレンを原

欧州でも 1950 年代には大衆消費社会に入り、高分料として塩化ビニル、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル、子が大量につかわれるようになった。高分子材料革命

ポリビニルアルコール、ビニロン、メタクリル樹脂がである。LDPE は英国 ICI 社、ポリ塩化ビニル、ポリ

本格的に生産されるようになった。またコールタール

スチレン、合成ゴム SBR はドイツの IG ファルベン

を原料として無水フタル酸、フェノール、カプロラク

社、低圧法 HDPE はドイツのヘキスト社、PP はイタ

タム、ナイロンの生産も開始された。コークス炉ガス

リアのモンテカッチーニ社というように、石油化学のやコークスを原料とした合成ガスからつくられた尿素主流を担う汎用高分子、汎用合成ゴムの多くは、欧州やメタノール・ホルムアルデヒドを原料とするユリアで開発され、工業化された。このため、ナフサの水蒸樹脂の生産も急増した。ビニロン、ナイロン、塩化ビ

気分解プラントが建設され、オレフィン、芳香族炭化

ニル樹脂、ユリア樹脂は、戦前からのセルロイド、水素が欧州でも豊富に供給されるようになると、高分

フェノール樹脂、レーヨンとともに、戦後の日本社会子の生産も一気に拡大した。

に高分子材料を急速に普及させた。米国からの輸入ポ

合成繊維についても同様であった。ドイツでは第 2リスチレン、輸入 LDPE も加わって、石油化学誕生

次大戦中にフェノールを原料に、6- ナイロンを生産

以前に日本にも高分子材料時代が訪れた。その中でしていた。1946 年にポリエステル繊維の特許が英国

も、1940 年代後半から 1950 年代に特に多く使われたのキャリコプリンターズ社に認められた。ICI 社は、

高分子は、図 5.1 に示すように塩化ビニル樹脂とユリ

この特許の米国を除く全世界についての譲渡を受け

ア樹脂であった。

て工業化研究を行い、1955 年に英国ウィルトンで本格生産を開始した。一方、デュポン社は、米国についての譲渡を受けて 1953 年に本格生産を開始した。
アクリル繊維についても、米国のデュポン社が 1949
年に生産を開始したのに対して、西ドイツのバイエ

生産量トン
600,000
500,000
400,000

ル社は 1951 年にドルマーゲン（レバークーゼン近郊）

300,000

で生産を開始した。このように、欧州での合成繊維

200,000の生産開始は、米国に遅れることはなく、しかも技術導入よりも、欧州独自で開発した技術によるものが多かった。

塩化ビニル樹脂

ユリア樹脂

フェノール樹脂

ナイロン

ビニロン

ポリエチレン

ポリスチレン

100,000
0
1950

1951

1952

1953

1954

1955

1956

1957

1958

1959

出典：通産省化学工業統計、繊維統計

5.3.3

日本石油化学工業の誕生

日本は、欧州と似た状況にあった。石油も天然ガス

図 5.1

1960
年

1950 年代日本の主要合成高分子の生産量推移（2）天然ガス原料による日本の石油化学の始まり（脚注 3）各種ポリエチレンの性能、用途については 3.4.2（1）、PP については 3.4.3（1）、各種ゴムについては、3.4.4（1）と（5）、ポリエチレン、PP の製造法やチーグラー・ナッタ触媒については 6.1.3（1）を参照のこと

192

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

表 5.4 に示すように、国内で産出する天然ガス（メタン主体で、エタン等はほとんど含まない）を原料に合成ガスをつくり、これから日本瓦斯化学工業・新潟

工場で 1952 年にメタノールが生産され、さらに 1957

化し、対日占領政策が転換された 1949 年 7 月によう

年にはアンモニア、尿素が生産された。翌年には東洋

やく操業再開が許可された。しかし、実際に多くの精

高圧・茂原工場でも、天然ガスからメタノールが生産

油所が操業開始となるのは、1950 年に入ってからでされた。本調査の石油化学の定義からは、1952 年こある。この時期に、日本の石油会社の多くは、欧米大

そが日本における石油化学の誕生と言える。

手石油会社と資本・業務提携を行った。

表 5.4

1950 年代日本での石油化学製品の最初の生産

年
1951

家庭用鉱油系合成洗剤

ライオン油脂1952

天然ガスからメタノール

1957

ポリスチレン1957

sec-ブチルアルコール、MEK

日本瓦斯化学工業・新潟
モンサント化成工業・四日市
旭ダウ・川崎丸善石油・下津1957

アンモニア、尿素
IPA、アセトン

1957

製品

会社・工場

日本瓦斯化学工業・新潟

日本石油化学・川崎1958 エチレン（ナフサ水蒸気分解） 三井石油化学工業・岩国
住友化学工業・大江
1958 低密度ポリエチレン（ICI法） 住友化学工業・大江
1958 エチレンオキサイド・グリコール（SD法） 三井石油化学工業・岩国
1959 エチレンオキサイド・グリコール（日触法） 日本触媒化学工業・川崎
1958 高密度ポリエチレン（チーグラー法） 三井石油化学工業・岩国
1958 分解ガソリンから芳香族炭化水素（UOP法） 三井石油化学工業・岩国

石油精油所再開、中東原油輸入による消費地精製主義への転換は、石油化学工業の基盤を整えた。欧米の石油化学躍進の情報に刺激されて、日本でも石油化学
企業化への関心が高まっていた。この結果、1940 年
代末から日本でも多くの石油化学計画が立てられた。
しかし、石油化学工業は、それまで日本で行われてきた量産型の化学工業に比べて、連産品の多い製品体系を持ち、はるかに広大な用地、格段に大規模な資金が必要であった。それに加えて、日本市場では知られていない新製品（ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエ
ステル繊維、アクリル繊維、合成ゴムなど）のリスクがあることから、単独での参入を躊躇する企業が多1958

ポリエステル繊維

東洋レーヨン・三島

かった。このため、日本で石油化学工業が誕生するに1958

改質油から芳香族炭化水素

三菱石油・川崎1958

ハード型アルキルベンゼン

日産化学工業・名古屋

は、欧州に比べても多くの時間が必要となった。それ

1958 フェノール・アセトン(クメン法） 三井石油化学工業・岩国
1958
テレフタル酸（SD法）
三井石油化学工業・岩国
三菱レイヨン・大竹
1959
日本エクスラン・西大寺
アクリル繊維旭化成・富士1959 高密度ポリエチレンフィルム 三井化学工業・名古屋
1959
四日市合成
非イオン界面活性剤
1959 プロピレンオキサイド・グリコール 旭電化工業・尾久三菱油化・四日市1959
スチレンモノマー
旭ダウ・川崎1959
日本石油化学・川崎
ブタジエン
昭和油化・川崎
高密度ポリエチレン（フィリップス法）
1959
高密度ポリエチレン（スタンダード法） 古河化学工業・川崎
1959 ニトリルゴム，SBRラテックス 日本ゼオン・川崎
出典：参考文献12）その他より作成に加えて、政府の関与が欧米に比べて著しく大きく、計画実現に時間がかかる大きな要因になった。土地に関しては旧陸海軍燃料廠払い下げや海岸埋立の許可、資金に関しては外国資本進出への規制、政府系金融機
関の低利融資その他の支援措置、技術に関しては技術導入認可など、政府が関与する余地が大きかった。日
本政府は、このようなアメとムチの政策を活用して、石油化学工業の育成を図ろうとしたばかりでなく、その後も 1980 年代まで長らく設備新増設、需給、原料価格、原料調達への介入を続けた。前章で述べた有機合成事業法の再来であった。このような政策は、1970

日本瓦斯化学工業のメタノールの生産は、国産原料

年代以後の発展途上国での石油化学工業の国産化時にを利用するとともに、旧海軍燃料廠のスクラップ設備

各国でも繰り返された。しかし国によって介入期間にを転用した国産技術であった。当時、競合するメタは大きな差がある。

ノール生産会社は、いずれも戦前からコークス炉ガス

精油所が再開されてから 7 年経過した 1957 年に丸を原料としていた。その後、各社とも天然ガス、さら

善石油・下津精油所では、接触分解の石油廃ガスを活にナフサや LPG への原料転換を迫られることになっ用して n- ブチレンから sec- ブチルアルコール、MEKた。その意味では、1951 年に設立された日本瓦斯化が生産され、また日本石油化学・川崎工場でも、接触学工業の大胆な原料選択は、その後の石油化学技術革

分解の石油廃ガスを活用してプロピレンから IPA、ア

新時代を先取りしたものであった。メタノール、尿素

セトンが生産された。これが、日本での石油化学工業

は、生産が急増していたユリア樹脂の原料となった。

の誕生と通説では言われている（表 5.4）
。これらの精油所では接触分解装置を持ち、その石油廃ガスが使わ（3）石油原料による石油化学への助走れた。しかし、当時の日本の石油製品の需要構成は欧日本で大規模な石油化学工業が誕生する基盤となる州と同様に重油が主体であったので、大規模な接触分

精油所については、欧州とは大きく事情が異なった。

解や接触改質が続々と行われたわけではなかった。し大戦後、占領軍は太平洋岸精油所の操業停止を指令したがって、米国と異なって、石油廃ガスからの石油化た。停止期間は、4 年以上に及んだ。東西冷戦が深刻

学工業がその後大きく発展することはなかった。

石油化学技術の系統化調査

193

同年に米国からの輸入スチレンモノマーを原料にし1960 年代

石油化学のシュトルム・

5.4 ウント・ドラング時代てモンサント化成工業・四日市工場及び旭ダウ・川崎
工場でポリスチレンの生産が始まった。これは、近い
将来、ナフサの水蒸気分解による石油化学コンビナー

日本の石油化学工業が急速に発展したことから、トがつくられることを見込んで、需要が成長している

1960 年代は米国、欧州と同じ歩調をとるまでに至り、高分子市場を早く抑えようとする狙いであった。この世界の石油化学工業は、米国、欧州、日本の三極体制

両社は、1960 年代における日本の石油化学工業の中となった。1950 年代終盤にスタートした日本の石油核を担う会社に発展していった。

化学工業は、1960 年代に急速に成長し、エチレン生産能力では先行した英国をはじめとする欧州各国を追（4）ナフサの水蒸気分解からの石油化学の開始

い越して、1960 年代末には米国に次ぐ世界第 2 位に日本における本格的な石油化学工業の誕生は、欧州なった。

と同じくナフサの水蒸気分解の開始時であった（表1960 年代には、石油化学内部で技術革新が著しく

5.4）。日本で最初の水蒸気分解プラントが稼働した三進んだばかりでなく、化学産業全体の基盤が石油化学

井石油化学工業・岩国工場では、ポリエチレンのほに大きく転換した。まさに石油化学のシュトルム・ウ

か、芳香族炭化水素、エチレンオキサイド・グリコー

ント・ドラングの時代であった。日本がこの時代に遅ルプラントがほぼ同時に稼働を開始し、数か月遅れてれることなく、舞台に登ることができたことは幸運でクメン法フェノール・アセトンプラントが稼働を開始あった。本節からは、統計数字が得やすい日本の石油した。一方、同年に稼働を開始した住友化学工業・大化学工業を中心にして述べる。

江工場は、ポリエチレンだけでスタートし、残りの炭化水素は水蒸気改質装置によって合成ガスにして、ア

5.4.1

日本の高分子材料革命

ンモニア原料とした。翌年に稼働を開始した三菱油

米 国 で 1930 年 代 か ら 1950 年 代 ま で 30 年 間 に わ

化・四日市工場では、スチレンモノマーやブタジエン

たって徐々に普及した高分子材料が、日本では 1950などが国産化された。しかし、日本でのエチレンプラ

年代半ばから 1960 年代に爆発的に使われるようにント稼働開始から 5 年が経った 1963 年でも、図 5.2

なった。まさに高分子材料革命と呼ばれるにふさわしに示すように日本ではエチレン消費に占めるポリエチ

い影響を社会に与えた。

レンの占める割合が 6 割と米国やドイツに比べて著し日本でスーパーマーケットが誕生したのも 1950 年

く高かった。ポリエチレン市場が急速に拡大し、採算代半ばである。米国と同様に、食品包装用フィルム・性の良い製品であったためと考えられる。1950 年代

トレーを多用し、プラスチック日用品を販売するスーの日本の石油化学工業は、ほとんどエチレン系製品に

パーマーケットの成立には、高分子材料の供給が不可

依存し、その中でも特にポリエチレンに依存して急成欠である。スーパーマーケットの成長とともに、高分長を開始した。住友化学工業・大江工場の運営スタイ

子の消費量も急増した。さらにプラスチックは、ビー

ルが、1950 年代に誕生した日本の石油化学工業の典

ルコンテナ、肥料袋・コメ袋に、またバルク輸送に役型的な姿であった。

立つフレキシブルコンテナのような重包装にも使われた。プラスチックは、高度経済成長の花形商品であったテレビ・ラジオ受信機、冷蔵庫、洗濯機などの家電

ドイツ製品に多用された。このほか、農業用フィルムなどのアメリカ

農業資材、下水道パイプ、雨樋・波板屋根などの建材

フランスにもプラスチックは不可欠な材料となった。さらに接着剤、塗料など、従来は天然高分子や不飽和油脂の酸英国化によって生成する高分子を活用していた化学製品でも、合成高分子の利用が主体になった。大量のプラス

イタリア
日本

単位 ％
0

10

20

30

40

50

60

70

出典：参考文献８）

図5.2

1963年のエチレン消費に占めるポリエチレンの割合

図 5.2 1
 963 年のエチレン消費に占めるポリエチレン
の割合

194

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

チックに囲まれ、大量に消費する生活様式が、日本では 1960 年代に普及し、定着した。
日本におけるプラスチックの生産量は、1950 年代
半ばに 10 万トンを超え、その 5 年後の 1960 年には 573

倍以上の 60 万トンに、さらに図 5.3 に示すように 10年後の 1970 年には 9 倍の 500 万トンに急増した。プラスチックは、軽量、安価、耐水性、良好な成形加工性などの長所を生かして、紙（例：包装紙、箱）、天然ゴム（電線被覆、ホース）、セルロイド・セロファン（包装、日用品）、金属（日用品、パイプ）、ガラス（容器、日用品）、陶器（容器、日用品）などの既存材料が使われていた製品分野に置き換わるとともに、そ塩化ビニル樹脂）の占める割合は、1970 年代から現在まで図 5.3 に示すように 7 割以上を占めている。

合成ゴム
の割合
27%
47%
64%
67%
67%
64%
63%
61%

1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995

の製品需要を大きく喚起した。プラスチックの中でも四大汎用樹脂（ポリエチレン、PP、スチレン系樹脂、

天然ゴム

合成ゴム

年

0

500

1000

1500

2000

千トン

出典：日本ゴム工業会統計

図 5.4

 本のゴム成形加工業における新ゴム消費量
日
推移

ヨン、アセテートに合成繊維を加えた化学繊維が全繊

千トン

16,00014,000

熱硬化性樹脂ポリエチレン系

維に占める割合は 48% と、ほぼ天然繊維（綿、羊毛、

12,000スチレン系

ポリプロピレン

塩ビ系

エンプラ系

麻、絹など）と拮抗していた。合成繊維は化学繊維の

10,0008,000

その他熱可塑系

半分弱で、まだこの時点での主役は、天然高分子を活6,000用したレーヨン・アセテートだった。しかし、1960 年

4,000

代後半に合成繊維は大きく伸びた。繊維全体に占める2,000

割合としては、1970 年には合成繊維が 4 割、レーヨ

01960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 年

ン・アセテートが 2 割、天然繊維が 4 割となり、合成

大汎用樹脂の割合（％）

繊維がいよいよ主役の座を占めるようになった。その

注）エンプラ系は、PA、PC、POM、PET、PBT、PPE、フッ素樹脂の合計
出典: プラスチック工業連盟統計を一部修正

図 5.3

日本のプラスチック生産量の推移

プラスチックが既存材料分野に浸透していく全体像を統計的に把握することは困難なので、ゴム分野への合成ゴムの浸透と繊維分野への合成繊維の浸透状況を述べる。
日本では、大戦後長らく合成ゴムの国産化が米軍によって禁止された。このため、国産化は大幅に遅れ、後も、合成繊維の割合が増加し、現在では日本で生産される糸の 8 割以上が合成繊維になっている。
レーヨン・アセテート

年

合成繊維

天然繊維

1958
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2003
0

500

1000

1500

2000

出典：通産省繊維需給表社と古河グループとの合弁会社であった日本ゼオンに

図 5.5

36%

7%

48%

23%

60%

42%

64%

52%

68%

57%

71%

60%

70%

60%

79%

69%

82%

75%

84%

79%

2500
千トン

注）化学繊維は、レーヨン・アセテート・合成繊維の総称

1959 年にようやく米国 B.F. グッドリッチ・ケミカル

化学繊維 合成繊維
割合割合

日本での糸の素材別生産量推移

よって合成ゴムの生産が始まった。合成ゴムの利用は
1950 年代早々から始まり、1960 年には生産 23 千トン

5･4･2

石炭化学製品の石油化学転換に対して、輸入は 52 千トンに達していた。したがっ石油化学以前からの化学工業の中で、戦前の生産量て、図 5.4 に示すように 1960 年では、新ゴム消費量

ピークを戦後越えたのは、レーヨンと石炭化学であっに占める合成ゴムの割合はすでに 27% になっていた。

た。1960 年代後半にレーヨンから合成繊維への大き1965 年には合成ゴムの生産 161 千トン、輸出 30 千ト

な転換が起きたことはすでに前節で述べた。本節ではン、輸入 27 千トンになり、新ゴム消費量の合成ゴム

石炭化学の石油化学への転換を述べる。

割 合 は 47% に な っ た。1970 年 に は 生 産 が 698 千 トン、新ゴム消費量の合成ゴム割合は 64% に達した。

（1）芳香族炭化水素の転換

その後は、現在まで、ほぼ 6 割程度で安定している。

石炭化学製品の石油化学への転換は、まず芳香族炭

繊維分野については、第 2 次大戦前から日本はレー化水素から始まった。日本でも 1958 年に分解ガソリ

ヨンの大生産国であり、大戦後もレーヨンはいち早くン及び改質油からの芳香族炭化水素の生産が始まっ復活したので、図 5.5 に示すように、1965 年時点でレーた。これは、米国から 5 年遅れ程度であった。分解ガ

石油化学技術の系統化調査

195ソリンから得られたベンゼンを使って、1958 年にはフタル酸エステル（塩化ビニル樹脂の可塑剤）の原料

クメン法によるフェノールの生産が始まった。

として需要が急増していた。もともとは、典型的な石同じく 1958 年にはポリエステル繊維の原料となる炭化学製品であった。19 世紀末から合成染料の中間

テレフタル酸（SD 法）の生産が始まった。SD 法は体として、コールタールから得られるナフタレンを原

パラキシレンを直接酸化して一段階でテレフタル酸を料に発煙硫酸のような酸化剤を化学量論的に使って生製 造 す る 優 れ た 製 法 で あ っ た。1955 年 に サ イ エ ン

産された。1910 年代に固体触媒（五酸化バナジウム）

ティフィック・デザイン（SD）社で開発され、アモを使ったナフタレンの酸素酸化法が開発された。オル

コ社で工業化試験が行われて 1958 年に生産が開始さトキシレンの酸素酸化法は米国で 1945 年に工業化された。したがって日本での生産開始は、米国と同時期れた。触媒は同じく五酸化バナジウムであった。日本であった。この製法の原料となるパラキシレンは、での原料転換は自社技術であったが 15 年も遅れた。

コールタールからは得難く、分解ガソリンや改質油か

その理由は、混合キシレン、オルトキシレンの生産がらは豊富に得られた。したがって混合キシレン、パラ

遅れたためだった。したがって、オルトキシレンからキシレン、テレフタル酸、ポリエステル繊維は、石油の無水フタル酸の国産化当初は、輸入オルトキシレン

化学を象徴する芳香族製品であった。表 5.5 に示すよが使用された。その後、オルトキシレンの輸入量が増

うに、日本ではパラキシレンの生産はテレフタル酸の加したので 1962 年に国産化された。

1958 年の生産開始よりも遅く、1960 年に始まった。

一方、ナイロン原料のカプロラクタムは、ナイロン

輸入パラキシレンによってテレフタル酸の生産が軌道の工業化以来長らく、フェノールを原料として生産さに乗った後にパラキシレンの生産が始まった。

れてきた。フェノールは、元来、コールタールからの表 5.5 1
 960 年代前半日本での石油化学製品の最初の
生産
年

製品

会社・工場

1960

無水フタル酸（オルソキシレン法）

日本触媒化学工業・吹田

1960 2-エチルヘキサノール，イソブタノール（オキソ法） 三菱化成工業・四日市

ベンゼンを原料に生産されていたが、1958 年にクメン法の生産が開始され、石油化学への転換が開始された。しかし、東洋レーヨンは、フェノールよりも安価なシクロヘキサンを原料としたカプロラクタムの製法（光ニトロソ化法）を自社開発し、1962 年に工業化した（表 5.5）。シクロヘキサンは、ベンゼンの水素化還

1960

スチレンブタジエンラバー（SBR）

日本合成ゴム・四日市

1960

パラキシレン

丸善石油・松山
三井石油化学工業・岩国

1960

アルキルフェノール

1961

ポリプロピレングリコール

1961

ポリカーボネート樹脂

1961

石油樹脂

三井石油化学工業・岩国

1961

AS樹脂

大日本セルロイド・堺
三菱モンサント化成・四日市

1962

オルトキシレン

丸善石油・松山1962

エポキシ樹脂三菱油化・四日市1962

ポリプロピレン繊維

東洋レーヨン・滋賀

ン以外のカプロラクタム生産会社でもシクロヘキサン

1962

カプロラクタム（光ニトロソ化）法

東洋レーヨン・名古屋

からの生産が始まり、石油化学法への転換が急速に進

1962

ポリプロピレン樹脂

三井化学工業・大竹んだ。このため、1963 年から 69 年にかけてベンゼン

丸善石油・下津三洋油脂
帝人化成・松山1962 アセトアルデヒド（ヘキスト・ワッカー法） 三井石油化学工業・岩国大竹

元でつくられた。ベンゼンはすでに 1950 年代末に分解ガソリンや改質油からの生産が始まり、石油化学への原料転換が進んでいた。シクロヘキサンも石油化学を象徴する非芳香族環状炭化水素である。ほぼこの時期に欧米でも光ニトロソ化法以外のいくつかのシクロ
ヘキサンからの製法が開発され、フェノールからシク
ロヘキサンへの原料転換が進んだ。1960 年代半ば以後にはこれらの技術も欧米から導入された。東洋レーヨの還元によるシクロヘキサンの生産開始が相次いだ。

1962 酢酸，酢酸ブチル（ナフサ直接酸化法） 大日本化成・大竹
1962

エタノールアミン

1962

アクリロニトリル(ソハイオ法）

旭化成工業・川崎1962

アルキルベンゼン

日本石油洗剤・川崎

1963

アクリルアマイド（硫酸水和法）

三菱化成工業・黒崎

1963

ABS樹脂

浜野繊維工業・浦和

日本に導入され、また国産技術の開発も行われた。こ1963

メチルイソブチルケトン（MIBK）

三井石油化学工業・岩国大竹のため、日本では 1960 年代末には、カーバイド・ア

日本触媒化学工業・川崎

出典 ：参考文献12)その他より作成（2）カーバイド・アセチレン化学の転換
1960 年代は、オレフィンを原料とする石油化学の新技術が次々と開発された。これら新技術は、すぐにセチレン化学がほとんど消滅するに至った。
1）オキソアルコール196

1960 年にオルトキシレンを原料とする無水フタル

アセチレン化学製品の石油化学への転換について酸の生産が始まった（表 5.5）
。無水フタル酸は、当時、

は、表 5.5 に示すように、1960 年にオキソ法による 2-

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchエチルヘキサノールの生産が開始されたことから始年に開発されたソハイオ法は、プロピレン、アンモニまった。2- エチルヘキサノールは、塩化ビニル樹脂のア、空気から直接にアクリロニトリルを生産する優れ可塑剤フタル酸ジオクチル（DOP）の原料である。

た製法だった。1962 年にはソハイオ法によるアクリ

アセチレン化学の重要な中間体であるアセトアルデヒ

ロニトリルが日本でも工業化された。日本のアクリロドから合成されてきた。オキソ法による 2- エチルヘ

ニトリル生産会社は、1960 年代前半に続々とソハイ

キサノールの生産は、プロピレンを原料にブチルアルオ法に転換した。日本は世界中でも最も早くソハイオ

デヒドを経て合成される（3.4.3（6）参照）。しかも、法が普及し、ナフサの水蒸気分解によって副生するプ

これは、三菱化成工業（現在の三菱化学）の自社開発

ロピレンの格好の消費先となった。

技術によって行われた。

4）塩化ビニル

2）アセトアルデヒド・酢酸・酢酸ビニル

第 2 次大戦後、塩化ビニルはアセチレンの大量消費

1962 年には、アセトアルデヒドをエチレンから合先となり、欧米でも、日本でもアセチレン化学工業を成するヘキスト・ワッカー法が日本にも導入され、工飛躍的に成長させる原動力となった。アセチレン法に業化された。ヘキスト・ワッカー法は、1959 年にドよる塩化ビニルの製法に比べて、エチレン法による塩イツで工業化され、その後、欧州各国、さらに 1962

化ビニルの製法は、やや複雑であり、各国ともアセチ

年には米国やカナダでも技術導入によって工業化されレン化学から石油化学への転換が最も遅くなった。表た。米国と同じ 1962 年に三井石油化学工業、翌年に5.6 に示すように、日本も同様であった。

は大協和石油化学、その翌年には化成水島、チッソ石
油化学、さらにその翌年には徳山石油化学と立て続け

表 5.6に、従来のアセチレン法プラントよりもはるかに大き 960 年代後半日本での石油化学製品の最初の1生産な能力のエチレン法プラントが稼働を開始した。この年ため、従来のアセチレン、アセトアルデヒド経由で酢

1964

塩化ビニル（混合ガス法）

酸を製造してきた会社は、エチレン法アセトアルデヒ

1964

カプロラクタム（新インベンタ法）

三菱化成工業・黒崎

ド生産会社に出資するか、または原料のアセトアルデ

1964

塩化ビニル（EDC法）

ヒドの供給を受けるようになった。アセトアルデヒド

セントラル化学・川崎
日本ゼオン・高岡
周南石油化学・徳山
三井化学工業・名古屋

1964

酢酸（ディスティラーズ法ナフサ直接酸化法）の生産に占めるアセチレン法の割合は、1962 年 93%1964

アセトン（ワッカー法）

大協和石油化学・四日市から 1965 年 29%、1967 年 20% へと急激に減少した。

1964

ブタジエンゴム

日本合成ゴム・四日市
旭化成工業・川崎

アセチレンを原料とする合成酢酸の生産量は 1969 年

1965 パークロルエチレン、トリクロルエチレン（EDC法） 関東電化工業・水島にはゼロとなった。1962 年には、ナフサの直接酸化

1965

合成エタノール

1965

ブタジエン（GPB法）

日本ゼオン・徳山

1965

高級アルコール（仏ユジーヌ・クールマン法）

日産石油化学・千葉

1965

エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（EVA）

三井ポリケミカル・大竹て酢酸ビニルを生産していた会社が 1967 年から一斉

1966

リニアアルキルベンゼン（LAB）に技術導入し、1968 年の徳山石油化学、倉敷レイヨ

1966

アクリル酸エステル（AN加水分解法）

三菱油化・四日市

ン、1969 年の日本合成化学工業など、続々とエチレ

1966

塩化ビニル（オキシ塩素化法）

東洋曹達工業・南陽

1966

エピクロルヒドリン

1967

アクロレイン（プロピレン法）

ダイセル化学・大竹1967

塩化ビニル（GPA法）

日本ゼオン・高岡1967

酢酸ビニル(エチレン法）

徳山石油化学・南陽法による酢酸の工業化も行われた。
酢酸ビニルについても、従来、アセチレン法によっ

ン法による酢酸ビニルの生産を開始した。それとともに、1970 年から 1986 年にわたって、アセチレン法酢酸ビニルの生産は逐次停止されていった。
3）アクリロニトリル

製品

会社・工場
呉羽油化・錦大日本化成・大竹日本合成アルコール・川崎

日産石油化学（日産コノコ）・千葉

旭硝子・淀川

1968

ノルマルパラフィン

日鉱油化

アクリロニトリルは、古くは合成ゴム NBR の原料

1968

ポリアセタール樹脂

ポリプラスチックス・富士と し て、 さ ら に 1960 年 代 当 初 は、 ア ク リ ル 繊 維、

1968

ブチルゴム

1968

混合キシレン異性化、メタキシレン

日本瓦斯化学工業・水島

1969

溶液重合SBR

エー・エー・ケミカル・大分

1969

トルエン不均化

東洋レーヨン・浮島

ABS 樹脂の原料として需要が急増していた。アクリ
ロニトリルの製法は、幾多の変遷を経てきたが、当時（1950 年代末）はアセチレンとシアン化水素から生産

日本ブチル・川崎

出典：参考文献12)その他より作成されていた。シアン化水素は、アンモニア、メタン、空気からのアンドリュース法、または、メタノール、

アセチレンと塩化水素の反応によって塩化ビニルが一酸化炭素、アンモニアからのホルムアミド法など、生成する。これに対して、エチレン原料の場合には、様々な製法でつくられていた。これに対して、1958

エチレンを塩素と反応させて二塩化エチレン EDC を

石油化学技術の系統化調査

197

生産し、次に EDC の気相熱分解によって塩化ビニル

産化されたので、塩化ビニルの生産に占めるアセチレが得られる（EDC 法）。EDC 法は数社で工業化されン原料の割合は 1967 年に 76% であったのが、1970

た。EDC 法は、熱分解の際に塩化ビニルと同じモル

年には 18% と急速に縮小した。

数の大量の塩化水素が副生するので、その消費先を確

塩化水素と酸素を使って、炭化水素を塩素化するオ保する必要があった。従来からのアセチレンと塩化水

キシ塩素化法は、もともとフェノールの製法であるラ素を反応させて塩化ビニルをつくるアセチレン法を併

シッヒ法の第 1 工程として、ベンゼンからクロルベン

産すれば、塩化水素の消費問題は解決する。結局、1ゼンをつくるために 1930 年代に開発された技術でモルのアセチレン、エチレン、塩素を反応させて、2あった。その技術が 30 年後にエチレンに適用された

モルの塩化ビニルを生産することになる（アセチレので、すぐに日米欧の多くの会社が自社技術によってン・エチレン併用法）。しかし、併用法はエチレンと多くのプロセスを開発できた。

アセチレンの両方が必要になるため、石油化学転換の

5）塩素系溶剤

優位性が十分には生かせない。1960 年時点で、米国

そのほかのアセチレン化学製品の石油化学転換としでも、アセチレン法、EDC 法、アセチレン・エチレては、1965 年に EDC を原料とする製法が工業化されン併用法が併存する状態であった。日本では 1964 年

たパークロルエチレン、トリクロルエチレンがある。

にセントラル化学、周南石油化学、三菱モンサント化
成がアセチレン・エチレン併用法を工業化した。

こうして、1960 年代末には日本では、アセチレン

呉羽化学はナフサの火炎分解により、アセチレン・からの化学製品の生産は大きく減少し、ごく一部を除エチレン混合ガスを生産し、これから塩化ビニルを生いて、アセチレンからの大型製品は 1970 年代以後残産する製法を開発し、1964 年に工業化した。（このプ

らず、1980 年代にはアセチレン化学工業はほぼ消滅

ラントは 1982 年まで稼働した。
）日本ゼオンも、同様した。これに対して、石油化学発祥の地である米国でなアセチレン・エチレン混合ガスによる GPA 法をは、意外にもアセチレン化学が根強く残り、2000 年

1967 年に工業化した。
（このプラントは 1979 年までころにアセチレン法塩化ビニルの最後のプラントが閉稼働した。）さらに呉羽化学は、1970 年に原油の過熱鎖された。

水蒸気分解によるアセチレン・エチレン混合ガスからの塩化ビニル製法も工業化した。（このプラントは

198

5.4.3

活発な技術革新と大型化の進展

1978 年まで稼働した。
）このように、塩化ビニルにつすでに 1950 年代にアルコール類の石油化学による

いては、日本でも様々な製法が工業化され、その中に製法において、硫酸法から直接水和法への転換が起きは自社開発された技術も多かった。

たことを述べた。1960 年代は、このように石油化学工

塩化ビニル生産の際に副生する塩化水素の処理問題

業内で新しい製法が続々開発されたことにより、短期を根本的に解決する方法として 1965 年に米国でオキ間に主役となる製法が変化する激しい技術革新が起シ塩素化法が開発され、工業化された。オキシ塩素化

こった。表 5.7 には、そのような製造技術の例として、法は、塩化銅を触媒にして、エチレンと塩化水素、酸

芳香族炭化水素抽出技術、アセトン製造技術、テレフ

素（または空気）によって、EDC と水を生成する。

タル酸製造技術、カプロラクタム製造技術を示した。

従来の EDC 法と組み合わせると、最終的にはエチレ

このほかにも、ブタジエン抽出技術、トルエン、キシン、塩素、空気から塩化ビニルと水が得られる。アセ

レンからベンゼンを得る水素化脱アルキル技術など

チレンをまったく使わないので、石油化学法への完全も、1960 年代にいくつかの製法が開発され、競合した。

な転換がオキシ塩素化法によって実現した。オキシ塩

1960 年代には、石油化学設備の大型化が進展した

素化法は世界中に広まった。日本では東洋曹達工業

ことも注目される。その代表例であるエチレン 1 プラ

（現在の東ソー）、徳山曹達（現在のトクヤマ）、東洋

ント当たりの生産能力の推移を図 5.6 に示す。1950 年

高圧工業（現在の三井化学）、東亜合成化学工業（現代末に完成した 4 プラントの稼働開始時能力の平均値

在の東亜合成）などで国産技術によるオキシ塩素化法

は年産 2 万トンに対して、1961 年から 1964 年の 10が開発された。それまで多くの技術導入に依存してきプ ラ ン ト の 平 均 値 は 年 産 4.8 万 ト ン、1965 年 か らた石油化学において、各社が開発した技術を大々的に1968 年の 10 プラントの平均値は 11.8 万トン、1969採用した最初の例となった。1966 年東洋曹達工業新年から 1970 年の 5 プラントの平均値は 27 万トンであ南陽工場でオキソ塩素化法が工業化されたことを皮切る。10 年程度で 5 倍以上にプラントが大規模化した。

りに、1970 年までの間に続々とオキシ塩素化法が国

エチレンプラントの 1 基当たりの大規模化に歩調を国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March表 5.7

石 油化学工業内で 1960 年代に激しく競合した製造技術の例

5.9 に示す。1950 年代においてすら、石油化学プラン
トの能力は、それまでの石炭化学プラントなどに比べ

1） 芳香族炭化水素溶剤抽出技術て大規模であった。それが、10 年間でさらに巨大化

1952 年

ユーデックス法 ： エチレングリコール類した。巨大化した原因は、規模の経済の追求であっ1960 年

アロソルバン法 ： N- メチルピロリドン

た。プラント能力に対する建設費の増加は、0.6 乗程1960 年頃 スルホラン法 ： スルホラン
1963 年

モルホリン法 ： モルホリン

1964 年DMSO 法 ： ジメチルスルホキシド

1968 年

アロメックス法 ： N- ホルミルモルホリン

2） アセトン製造技術度なので、大規模化するほど単位能力当たりの建設費が低下し、大幅な原価低下が実現した。
年産千トン

1920 年

IPA 法 ： イソプロピルアルコールを脱水素

350

1953 年

クメン法 ： クメンの酸化、 開裂によるフェノールとの併産

3001964 年

ワッカー法 ： プロピレンの白金 - 塩化銅触媒による空気酸化3） テレフタル酸製造技術
1950 年DMT 法 ： p- キシレンの空気酸化、 メチルエステル化、 生成
した p- トルイル酸メチルの空気酸化、 メチルエステル化

1951 年

硝酸酸化法 ： パラキシレンの硝酸２段酸化後に１段目を空気酸化に改良

1958 年

第 1 ヘンケル法：オルソフタル酸の異性化 （原料：ナフタレン、o- キシレン） 世界で初めて、 川崎化成、 続いて帝人で工業化

1963 年

第 2 ヘンケル法 ： 安息香酸の不均化 ( 原料 ： トルエン） 世界
で初めて、 三菱化成で工業化

1955 年

アモコ法 （SD 法） ： p- キシレンの空気直接酸化アモコで工業化後、 すぐに 1958 年三井石油化学工業も工業化

エチレン

250

ブタジエン

200
150
100
50
0
1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970年

出典：参考文献9)図図5.7
5.7 日本の石油化学プラント製品別最大能力推移（石油化学基礎製品）
日 本の石油化学プラント製品別最大能力推移（石油化学基礎製品）

４） カプロラクタム製造技術
フェノール法 ： フェノールを還元、 シクロヘキサノール、 ヘキ
1940 年代 サノンを経て、 ヒドロキシルアミンによるオキシム化、 ベックマ
ン転位
1958 年

カプロラクトン法 ： シクロヘキサノン、 過酢酸によりカプロラク
トン、 アンモニアによりカプロラクタム

1960 年代

年産千トン
250

200

ＥＯ

シクロヘキサン酸化法 ： シクロヘキサンを接触空気酸化、 ヒド
ロキシルアミンによるオキシム化、 ベックマン転位

150

塩化ビニル（オキシ塩素化法）

1960 年

光ニトロソ化法 ： シクロヘキサン、 塩化ニトロシル、 水銀光による塩酸オキシム化、 ベックマン転位

1001960 年

安息香酸法 ： トルエン酸化による安息香酸、 水素還元、 ニト
ロシル硫酸ｰ発煙硫酸によりカプロラクタム硫酸塩

501962 年

ニトロ化法 ： シクロヘキサンの硝酸によるニトロ化、 水素還元
によるオキシム化、 ベックマン転位

0

スチレン

アクリロニトリル（ソハイオ法）

1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970年

出典：参考文献9)千トン／年

図5.8 日本の石油化学プラント製品別最大能力推移（有機工業薬品）

図 5.8

300
250

日 本の石油化学プラント製品別最大能力推移（有機工業薬品）

84

200

年産千トン

150

70

100
50
0

高圧法PE(ベッセル）
高圧法ＰＥ（チューブラー）

60

低圧法ＰＥ

50
1958/ 1959/1961/ 1962 / 1963 /1964/ 1965 / 1966 / 1967 / 1968 / 1969 / 1970 /年注） 1970年までの日本のエチレンプラントごとの稼働開始時能力（稼働後の手直し能力は除外、ただし、稼働開始時に明らかに能力増含みの場合は修正した）
出典：参考文献９）図 5.61960 年代頃の 1 プラント当たりエチレン能力合わせて、他の石油化学基礎製品プラント、有機工業
薬品プラント、高分子プラントの 1 基当たり能力も大規模化していった。プラントの最大能力の推移をエチレンとブタジエンについては図 5.7 に、エチレンオキ

ＰＰ

40
30
20
10
0
1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970年

出典：参考文献9)図図5.9
5.9 日本の石油化学プラント製品別最大能力推移（高分子）日 本の石油化学プラント製品別最大能力推移（高分子）

サイド、スチレン、塩化ビニル、アクリロニトリルについては図 5.8 に、LDPE、HDPE、PP については図85

1960 年代後半に水蒸気分解プラントの大型化が実

石油化学技術の系統化調査

199

現できた大きな技術的要因は、遠心圧縮機の導入で年代から合成ゴム原料として利用されてきた。1960

あった。これは、アンモニアプラント、メタノールプ

年代には、従来の抽出法に代わって、様々な効率の良ラントなど、大量のガスを圧縮する設備に共通するもい抽出蒸留法が開発された。その中には、日本ゼオンのであった。また、1960 年代には、水蒸気分解したの GPB 法のような世界各国に技術輸出された国産技

高温ガスを熱交換して高温（高圧）水蒸気として熱回術もあった。しかし、ブタジエン以外の炭素数 4 のブ収する急冷熱交換器（TLE）が水蒸気分解プラント

チレン類については、1960 年代にはまだ十分な利用に組み込まれ、生成した高圧水蒸気を遠心圧縮機の動先がなかった。

力源として活用することも普及したので、大型化とと分解ガソリンについては、ベンゼン、パラキシレン、

もに水蒸気分解プラントの省エネルギー、運転コスト

オルトキシレンの需要が急増した。一方、需要が少なの低下が進んた。

いメタキシレンとトルエンについては、異性化と不均化が工業化され、これらの芳香族炭化水素も、石油化

5.4.4エチレン以外のオレフィン、芳香族炭化水素の総合利用の進展

学工業内で有効利用されるようになった。
このように、1960 年代は、ナフサの水蒸気分解に

もともと米国で発展した石油化学は、エチレンを中心とした化学工業であった。しかし、欧州、日本でナよるエチレン連産品の有効利用が、プロピレン、ブタ
ジエン、芳香族炭化水素で大きく進展した。

フサの水蒸気分解による石油化学が発展すると、エチレン以外のオレフィン、さらに分解ガソリンに含まれ

5.4.5

化学産業の石油化学化の進展

る芳香族炭化水素の総合利用が必要になった。米国の石油化学工業が、化学産業に対して、炭化水素系溶

ようにエタンを主原料とした水蒸気分解では、もっぱ剤、様々な有機工業薬品、高分子などを大量に供給すらエチレンが生産されるだけで、プロピレン、ブチレるようになったことから、化学産業全体が石油化学工

ンが必要な場合には、FCC 廃ガスから必要量だけ精業に深く関わるようになった。すでにゴム成形加工業

製して得ればよかった。また芳香族炭化水素が必要なや化学繊維工業における石油化学化は述べた。そのほ場合には改質油から必要量だけ抽出して得ればよかっ

かにも、1960 年代には幅広く石油化学化が進行した。

た。しかし、ナフサの水蒸気分解では、エチレン以外に多種類のオレフィン、分解ガソリンが併産される。

200（1）石油化学製品を利用する化学産業の石油化学化

現代のエチレン収率を高めたナフサの水蒸気分解プラ

洗剤工業は、もともと油脂を原料として始まった工ントの運転でも、得られるエチレン量は投入ナフサ量業であった。第 2 次大戦前に、油脂の高圧水素添加にの 3 分の 1 程度である。1960 年代のナフサの水蒸気

よって、高級アルコールが生産され、これを硫酸化し分解プラントでは、エチレン収率はもっと低かった。

た高級アルコール硫酸エステル塩のような中性洗剤もしたがって、エチレン以外の石油化学基礎製品が大量つくられていた。第 1 次大戦で油脂不足から石けん不に併産された。ナフサの水蒸気分解設備が大型化する足に陥ったドイツでは、早くから石炭化学による合成

ほど、エチレン以外の連産品の有効利用は重要な課題

界面活性剤が研究され、1930 年代にはアルキルナフとなった。

タレンスルホン酸ソーダが生産された。米国でも同じ

プロピレンの主要な利用先は、1960 年時点ではイころにアルキルナフタレンスルホン酸ソーダの生産がソプロピルアルコールとアルキルベンゼン（プロピレ

始まり、合成洗剤として販売された。大戦後の 1946

ンの四量体を利用）程度しかなかった。しかし、1960

年にスタンダード石油（カリフォルニア）の子会社オ

年代には多くの利用先が開拓された。1970 年時点で

ロナイト社でアルキルベンゼンスルホン酸ソーダが開は PP、プロピレンオキサイド（ポリウレタン原料）、

発され、P&G 社が販売して、合成洗剤が普及した。

アクリロニトリル、オキソアルコール（ブチルアルコ

日本では、1958 年にアルキルベンゼンの生産が始ま

ノール、2- エチルヘキサノールなど）、クメン、そのり、電気洗濯機の普及とともに急速に合成洗剤の生産

他が、イソプロピルアルコールにほぼ並ぶ量の利用先量も増加した。プロピレンを四量化したドデセンとベとして成長した。一方、プロピレンの四量体は、次節ンゼンの反応でアルキルベンゼンがつくられた。エチで述べる負の側面の顕在化により、需要先がなくなっ

レンオキサイドの国産化により、非イオン界面活性剤て生産が縮小した。

も 1959 年には生産が開始された。1960 年代には、洗ナフサの水蒸気分解から得られる炭素数 4 のオレ剤工業は、製品の主体が石けんから合成洗剤に移行

フィンの中で、最も多く生成するブタジエンは、1940

し、油脂化学工業から石油化学工業に大きく変わって

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchいった。

系ガスへの原料転換が一斉に起こった。アンモニア工

塗料工業も同様であった。塗料工業は、もともと不場の大規模化に合わせて、石油や石油系ガスが入手し飽和脂肪酸を含む乾性油・半乾性油を原料としてきやすい石油化学コンビナート内にアンモニア工場が建た。大戦前には、乾性油、半乾性油と無水フタル酸かてられるようになった。このことは、アクリロニトリ

らつくられるアルキド樹脂を塗料用樹脂として利用す

ルなど、アンモニアを大量に消費する石油化学工場にるようになった。無水フタル酸は、コールタールからとっても好都合であった。

得られるナフタレンの酸化でつくられた。第 2 次大戦

一方、食塩水の電気分解によって塩素と水酸化ナト

後は、アミノアルキド樹脂や塩化ビニル樹脂、不飽和リウムを生産する苛性ソーダ工場は、世界的には地下

ポリエステル樹脂が塗料用樹脂として使われるようにに岩塩層がある場所や水力発電により安価な電力が得なった。これは、まだ石炭化学による製品であった。

られる地域に立地することが多かった。日本では戦前

1960 年代になると、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、から流下式水力発電地帯に多く立地していた。

ウレタン樹脂のような優秀な塗料用樹脂が石油化学か

安価な電力が得られる地域では、同じく電力を多消ら提供され、また無水フタル酸の原料が石炭化学（ナ費するカーバイド・アセチレンの生産も盛んであっフタレン）から石油化学（オルトキシレン）に転換した。しかし、1960 年代には日本では電力需要の増加たので、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂も石によって、水力発電よりも石油による火力発電に中心

油化学製品となった。こうして塗料工業も、油脂化学が移った。苛性ソーダ工業は、従来は苛性ソーダ需要

工業から石油化学工業に変わった。

が強く、併産される塩素の需要が弱いという構造でにかわ、糊など天然高分子の活用から始まった接着あった。しかし、1950 年代から塩化ビニル樹脂、さ剤工業は、大戦前にはフェノール樹脂、大戦後 1950

らに 1960 年代には、塩素が製品には残らないが、生年代までは、ユリア樹脂、酢酸ビニル樹脂のような石産過程で塩素を大量に消費する化学製品（プロピレン

炭化学製品が大量に活用されるようになっていた。

オキサイド、イソシアネート、ポリカーボネートなど）

1960 年代には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクや塩素系溶剤の生産が急増したため、塩素の需要が急

リル樹脂、EVA 樹脂、合成ゴムなどが石油化学に激に伸びた。このため、苛性ソーダ工場も、塩素輸送、

よって新たに提供され、またフェノールや酢酸ビニル

原料塩輸送に不便な従来の水力発電地帯よりも、大規も石油化学に転換したので、接着剤工業も、石炭化学

模な石油火力発電所にも近く、塩素ガスをパイプ輸送

工業から石油化学工業に変わった。

できる石油化学コンビナート内に大規模な能力で建て

このほか、医薬品工業、農薬工業、化粧品工業などられるようになった。こうして、従来は、石油化学とファインケミカル工業が原料とする有機中間体、有機は直接には無関係だった量産型無機薬品工業も、石油溶剤などの有機工業薬品も、ほとんどが石油化学製品

化学コンビナートに立地し、集中するようになった。

に変わった。
こうして、石油化学工業は、1960 年代に日本の幅広い化学産業に原料を提供する基幹産業になった。

1970 年代

シュトルム・ウント・ド

5.5 ラング時代の終了と負の側面の顕在化

1950 年代から 60 年代にわたって続いた日米欧三極（2）石 油化学に副原料を供給する化学工業の石油化
学化の経済成長は、1970 年代には終了した。三極の石油化学工業も同様であった。高分子材料の普及が進み、化学肥料や有機工業薬品の基礎原料であるアンモニ

爆発的な需要増加は終わった。さらに 1973 年、1979

アは、水の電気分解やコークス炉ガスから、あるいは年に、OPEC により、原油価格の大幅引き上げが行わ

コークスの合成ガス反応、水性ガス反応によって原料れ、石油危機が起こった。安価な原油の時代は終わっの水素を得ていた。これに対して、石油、石油系ガス、た。このため、価格低下を武器にしてきた石油化学工

天然ガスは、炭化水素であり、石炭に比べて水素を得

業は、供給面からも成長が制約されることになった。

やすかった。さらに原油の大規模輸送が実現する一

一方、高度経済成長がもたらした負の側面が、環境問方、賃金の上昇による国産石炭価格の上昇によって、題、化学物質の安全問題として顕在化した。石油化学

石炭に比べて輸入石油・石油系ガスの方が割安になっ

工業は、その矢面に立った。石油化学の新技術開発ていった。また電力需要の増加により、かつてのようは、1970 年代前半まで活発に行われたものの、1970

な水力発電による余剰電力も存在しなくなった。この

年代後半には石油化学技術の成熟化が言われるほどにため、1960 年代には、アンモニア工業で石油・石油

低調になった。技術の成熟化とともに、石油化学が発

石油化学技術の系統化調査

201

展途上国にも移転されるようになり、三極体制が崩れ減技術として、低硫黄燃料への転換、排煙脱硫装置の始めた。

設置、集塵機によるばいじん除去、ボイラーの運転条
件の変更、脱硝装置、オイルセパレーター、凝集沈殿

5.5.1

三極の高分子材料革命の終了などの排水 1 次処理、活性汚泥などの排水 2 次処理設

石炭化学など既存化学工業に置き換わることによっ備が導入された。これらは、石油化学に限らず、すべて発生する需要増加は、1960 年代末にほぼ終了した。

ての産業に適用される技術であった。このような公害

1970 年代には、日米欧三極とも高分子材料の普及が防止投資は、1970 年代に急増し、日本の石油化学工

すでに相当に進み、高分子材料の急速な成長の時代も業の投資額全体に占める公害防止投資額の割合は終了した。さらに 2 度の石油危機が起こり、石油価格

1975 年には 22% に達した。

が高騰したために石油化学製品の原価が上昇し、価格

日本の石油化学工業では、大気汚染・水質汚濁防止も上がった。こうして石油化学製品の他の材料に対す対策は、1970 年代前半に集中的に行われた。このため、る相対価格が上昇に転じたことも、石油化学の高度成

その後は公害防止投資の割合は急速に減少した。しか長を終わらせる一因となった。

し、副生物の減少などを目指す低公害型製造法の開発

ところが、三極の石油化学工業は、大きな事業環境

は、これ以後、石油化学の技術開発の中心となった。

の変化にすぐに対応できず、従来のような旺盛な需要成長を見込んだ設備増設がしばらく続いた。このため（2）プラスチック廃棄物に、三極とも設備過剰に陥った。1960 年代終盤から

プラスチック廃棄物問題は、使い捨て製品の開発に設備が大型化したので、設備稼働率の低下は、コストよって成長してきた石油化学工業全体に関わる重要なの大幅な上昇を招くことになり、石油化学の収益性は問題であった。廃タイヤ問題も同様であった。しか一挙に悪化した。

し、この問題は、石油化学製品として販売され、加工されて、消費された後の廃棄段階で発生するので、石5.5.2

負の側面の顕在化

油化学工業だけで解決できる問題ではなかった。地方

石油化学の発展とともに、1950 年代、60 年代に大自治体、多くの関連産業、消費者が関係するので、即量生産、大量消費、大量廃棄という生活スタイルが急

効的な対策は行えなかった。日本では、1971 年にプ速に進んだ。また、物流費の削減など、大幅なコスト

ラスチック処理研究協会（翌年プラスチック処理促進

ダウンを求めて、臨海コンビナートに代表されるよう協会に改組、現在のプラスチック循環利用協会）が発に生産の集中が進んだ。このような変化は、良い面ば

足し、プラスチック廃棄物の処理、資源化のための調

かりではなかった。今までは見えにくかった負の側面

査研究、技術開発、広報活動、再生加工業の育成など、が 1970 年代には一挙に顕在化した。負の側面の問題

長期的な取り組みが始まった。

は、3 つに大きく分類できる。1 つは、深刻な大気汚

このような地道な取り組みは、その後、約 40 年を染、水質汚濁である。これは、石油化学に限らず、重経て、日本では徐々に成果を挙げるようになった。プ

化学工業に共通する問題として起こった。2 つ目は、

ラ ス チ ッ ク 廃 棄 物 の 量 は、 図 5.10 に 示 す よ う に、

プラスチック廃棄物問題である。これは、石油化学工2000 年までは増加してきたが、その後、頭打ちから業の根幹に関わる問題であった。3 つ目は、化学物質

徐々に減少に転じている。

に起因する環境・安全問題である。これは、石油化学

一方、プラスチック廃棄物の処理は、1970 年代にだけでなく、広く化学工業全体に関わる問題であっは埋立処分、単純焼却処分が多かった。しかし、図た。三極の石油化学会社は、1970 年代後半に、この5.11 に示すように、2000 年代には都市ごみ焼却処理

ような問題の解決に忙殺された。

場のサーマルリサイクルを中心にリサイクルが進展した。セメント産業、鉄鋼業など、他産業との連携も進（1）大気汚染・水質汚濁

んだ。2000 年に 48% であった有効利用率は、2013 年

大気汚染・水質汚濁は、特に石油化学、石油精製、には 88% にまで高まった。このように、プラスチッ

火力発電などが集中したコンビナート地域で、深刻なク廃棄物問題は、日本では長年にわたる地道な取り組問題となった。二酸化硫黄、窒素酸化物、ばいじんな

みがようやく成功しつつある。しかし、世界全体をみ

どの大気汚染物質、COD、BOD などの水質汚濁物質

ると、問題はむしろ拡大しており、大きな課題としての排出濃度規制が行われるとともに、特に排出源が集残っている。

中する地域には、総量規制も行われた。汚染物質の削202

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

1960 年代半ばに起こった。プロピレンを四量化して

万トン
1600

つくられるドデセンを原料としたアルキルベンゼンス

1400

ルホン酸ソーダは洗浄力が強く、合成洗剤の主原料と1200して日本でも 1950 年代後半から急速に普及した。し

1000
800

かし、ドデセンを使ったアルキルベンゼンスルホン酸

プラ生産量

ソーダは、アルキル基に分岐鎖が多く、生分解性が悪

600

いために、環境中に残存し、河川の泡公害を起した。

プラ製品
国内消費量

400
200

これに対して、直鎖のアルキル基をもつアルキルベン
ゼンスルホン酸ソーダは、生分解性がよいことがわ

廃プラ総
排出量

0

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

図 5.10万トン

かった。直鎖のアルキル基は、油脂の高圧水素添加に2013

よって得られる高級アルコールから得られた。このた年

出典：参考文献13)

め、油脂への原料転換が行われた。石油化学内でも、日本のプラスチック総排出量の推移

マテリアルリサイクル

ケミカルリサイクル

サーマルリサイクル

単純焼却

埋立

有効利用率

直鎖αｰオレフィンを製造する様々な技術が開発され、
有効利用率
％
85

1000

80
75

800

70
65

600

60
400

55
50

200

45

直鎖のアルキル基を供給する体制が整えられた。ナフサの水蒸気分解を出発点とする日本や欧州の石油化学にとっては、当時、まだ需要量が少なかったプロピレ
ンの利用先のひとつがこの問題で失われ、大きな痛手であった。しかし、この問題に対する対応は、合成洗剤工業はもちろん、石油化学工業でも早かった。
2）有機塩素化合物
1968 年に日本で起こったカネミ油症事件は、PCB

40

0
2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

年

マテリアルリサイクル：再生利用、
ケミカルリサイクル：高炉・コークス炉原料、ガス化、油化
サーマルリサイクル：固形燃料、廃棄物発電、熱利用焼却量

く有機塩素製品やその廃棄物・副生物の問題に発展し出典：参考文献13)

図 5.11だけに止まらす、ダイオキシン問題などに拡大し、広日本のプラスチックリサイクルの進展た。すでに 1960 年代初頭に指摘されていた塩素系農薬の問題とも結びついた。

（3）化学物質に起因する環境・安全問題

PCB は、安価で熱や薬品に安定で、絶縁性が高く、化学物質に起因する環境・安全問題としては、表

燃えにくいという性能から、熱媒体、変圧器やコンデ

5.8 に示すように 4 つの大きな問題が石油化学では起

ンサーの絶縁油、ノーカーボン紙、可塑剤などとしてこった。合成洗剤、有機塩素化合物、ガソリン添加剤

広範に使われた。PCB は、米国では 1920 年代末に、（四エチル鉛と MTBE）、地球環境問題に関与する化

日本では 1950 年代半ばに生産が開始された。食料油

学物質問題である。

の加熱処理のために熱媒体として使われた PCB が、熱交換器の管理が不十分であったために食料油に混入

1）合成洗剤して、カネミ油症事件が起きた。PCB の生産・使用

合成洗剤に多用されるようになったアルキルベンゼが禁止されるとともに、PCB の回収が、ノーカーボ

ンスルホン酸ソーダによる河川の泡公害は早くもン紙のような製品も含めて幅広く行われた。しかし、

表
5.8 石油化学関連の化学物質安全・環境問題
石油化学関連の化学物質安全・環境問題
表5.8
問題発生年代問題内容

アルキルベンゼンスルホン酸ソーダによ1960年代半ばる河川の泡公害
1968年

対応年代、対策
1970年代初 直鎖アルキルベンゼンスルホ
ン酸ソーダへの転換

PCB(ポリ塩化ビフェニル）によるカネミ油症 PCBは、1975年 生産・輸入の禁止。
1970年代半ば 化学物質の難分解性・蓄積事件、その後、広範な環境汚染問題に。
性・毒性に対する審査規制。
さらに、有機塩素系製品、副生物、廃棄物のダイオキシン問題に

1970年代初

四エチル鉛による自動車排ガスの鉛中毒問題

1980年代～2000年に自動車ガソリンへの添加禁止

1970年代

フロン、ハロンによるオゾン層破壊問題、代替フロン、亜酸化窒素による地球温暖化問題

1985年モントリオール議定書により、クロルフ
ルオロカーボンなどの製造・輸入禁止。代替フロン（ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン）。1997年京都議定書 温室効果ガスの排出量削減1990年代

MTBEによる地下水汚染

2000年代初 自動車ガソリンへの添加禁止

88

石油化学技術の系統化調査

203

問題は PCB だけに止まらなかった。

204

国では、1980 年代から 1990 年代に MTBE の生産量

PCB をはじめとする有機塩素化合物は、環境中でが急激に増加した。日本でも 1992 年に国産化された。

分解しにくく、しかも生体の脂肪に蓄積することから1990 年代末には、世界の MTBE 生産量は 18 百万ト

食物連鎖によって濃縮される。このことは、すでにンになった。これほどの大量になると、ナフサの水蒸1960 年代に塩素系農薬による環境汚染で指摘されて気分解や FCC 廃ガスからのイソブチレンでは供給がいた。さらに様々な有機塩素製品を製造する過程で副不足した。このため、イソブチレンの必要量の半分生物として、ダイオキシンが発生し、製品に混入するは、イソブタンの脱水素によって生産された。ところ可能性があることがわかった。また有機塩素製品を焼が、2000 年代に米国で MTBE の地下水汚染が問題と却した場合にも、ダイオキシンが発生する可能性があなった。その原因は、ガソリンスタンドの地下タンク

ることがわかった。ダイオキシンは PCB と同様に、の微小なひび割れからの漏洩であった。ガソリンに比

分解性、蓄積性、毒性のある有機塩素化合物である。

べて、MTBE の方がわずかに水に溶けやすいために

この問題は、日米欧三極で歩調を合わせて取り組ま

地下水を汚染した。しかも、MTBE は、少量でも水れた。その結果、単に有機塩素化合物に止まらず、既に溶解すると、臭いと味のために、地下水が飲料用に

存化学物質、新規化学物質も含め、すべての化学物質

使えなくなった。このため 2002 年にカリフォルニア

に対して、分解性、蓄積性、毒性の観点から管理を行

州がガソリンへの MTBE 添加を禁止したのを皮切り

うことになった。日本では、化学物質審査規制法、化に、米国各州で禁止が広まった。2000 年代半ばには学物質排出把握管理促進法などが制定された。

石油会社が MTBE の添加を中止した。本来ならば、

3）ガソリン添加剤

ガソリンスタンドの地下タンクを点検し、漏洩しない

3 つ目の問題は、四エチル鉛であった。1960 年代後

ような対策を取らせることが本筋である。しかし、行半に問題となった四エチル鉛は、ガソリンに添加さ政が MTBE 添加禁止のような政策を実施したことれ、ガソリンのオクタン価を向上させる化学製品では、化学物質を安易に規制すれば良いとする風潮が高あった。ガソリンの燃焼後、エンジンに酸化鉛がたま

ま っ た こ と を 反 映 し て い る。 そ の 後、 米 国 で は、ることを防止するために二臭化エチレンと併用して使MTBE の代わりに、発酵法エタノールを添加するこわれた。四エチル鉛は、1920 年代に米国で工業化さとになった。エタノールの方が、MTBE よりも、はれ、米国石油化学工業の初期からの製品であった。第るかに水に溶けやすいのに、ガソリンスタンドの地下

2 次大戦中は、航空機燃料のオクタン価向上剤としてタンクのひび割れに対する根本的な対策を取っていなも大量に使用された。日本でも第 2 次大戦前に工業化い。4.2.1（4）で述べたように、米国では、とうもろされたが、大戦後は長らく国産化されず、輸入品が使

こしからつくられる発酵法エタノールの生産量が、われてきた。

2000 年代半ばから 2010 年代半ばまでの短期間に急増

四エチル鉛自体は猛毒物質であるので、四エチル鉛

し、エチレン換算量で 25 百万トンに達するまでにを添加したガソリンの取扱いには十分な注意が必要で至った。とうもろこし農家に補助金が付けられているある。このことは、1920 年代から十分に知られていので、石油化学からの合成エタノールを添加物とするた。1960 年代後半に、自動車排ガスとして排出されことは禁止されている。石油化学工業としては、ガソ

た鉛化合物による大気汚染、道路沿線住民の慢性鉛中リン添加剤という大きな需要先を失い、回復できない

毒が問題となった。このため、無鉛ガソリンへの転換でいる。このように、1970 年代から始まったガソリが進められた。日本では早くも 1970 年代半ばに無鉛

ンオクタン価向上のための添加剤の問題は、現在まで化が達成された。米国は、ようやく 1990 年代半ばに石油化学に様々な影響を与えている。

使用が禁止された。石油化学にとっては、四エチル

4）地球環境問題に関係する化学物質

鉛、二臭化エチレンの両方でエチレン需要を失うこと

化学物質に起因する環境・安全問題の 4 つ目は、地になった。無鉛化を進めるには、アルキレートや芳香球環境問題に関与する化学物質の問題である。始まり

族炭化水素のような、オクタン価の高い炭化水素を多は、塩素や臭素を含んだフルオロカーボンによるオゾ

く含んだガソリンをつくるか、または別の添加物を加ン層破壊であった。フルオロカーボンは、冷蔵庫の冷える必要があった。米国では、1980 年代に添加物と媒として、また安全な溶剤や噴霧剤として多方面に使して MTBE が使われるようになった。MTBE は、イ

われた。1930 年代に米国で生産が始まり、日本でもソブチレンからつくられる t- ブチルアルコールとメ

1942 年に国産化された。フルオロカーボンは、クロ

タノールを反応させてつくられるエーテルである。米

ロホルム、メチルクロロホルム、トリクロロエチレン

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchなどとフッ化水素を反応させてつくられる。

法や UOP のパーレックス（Parex）法が開発され、1970 年代半ばにオゾン層破壊の原因物質として、

大きなコスト低下が実現した。また、長年望まれていクロロフルオロカーボン（フロン）、ブロモフルオロ

たプロピレンオキサイドのクロルヒドリン法に代わるカーボン（ハロン）が指摘され、モントリオール議定

新製法が、スチレンとの併産法として工業化された。

書によって、1985 年に製造、輸入が世界中で禁止さ欧米では、t- ブチルアルコールとプロピレンオキサイ

れた。その結果、1990 年代半ば以降、オゾン層の減ドの併産法も大規模に工業化された。

少傾向はみられなくなったが、回復には転じていない。水素を含んだハイドロフルオロカーボンや塩素、臭素を含まないパーフルオロカーボンが代替フロンとして新たに供給された。しかし、その後、これら製

表 5.9
年
1970

1970 年代日本での石油化学製品の最初の生産
製品

会社・工場
住友千葉化学工業・千葉
日本イーピーラバー・四日市
三井石油化学工業・千葉

EPDM

品も地球温暖化防止の観点から排出が抑制されてい1970

アクリル酸エステル（プロピレン直酸法）

日本触媒化学工業・姫路

る。このため、より安全な製品の開発が必要となって1970

無水マレイン酸（B-B留分）

いる。

化成水島・水島
日本触媒化学工業・姫路

1970

スチレン系熱可塑性エラストマー

1971

イソプレン（GPI法）、イソプレンゴム

ゼオンイソプレン・水島

1971

ブタンジオール，THF併産(ブタジエン法）

東洋曹達工業・南陽

1971

ポリアクリルアマイド

三菱化成工業・黒崎

1972

PBT樹脂

三菱レイヨン・豊橋

1972

高純度テレフタル酸

松山石油化学・松山1972

イソプロピルアルコール（直接水和法）

徳山曹達・徳山東

地球温暖化防止のために 1997 年に採択された京都議定書では、二酸化炭素をはじめとする 6 種類の温室効果ガスが削減対象となった。上記のハイドロフルオ
ロカーボン、パーフルオロカーボンに加えて、亜酸化窒素（一酸化二窒素）が石油化学に関連している。亜酸化窒素は、ナイロン原料のアジピン酸を製造する際に、硝酸酸化工程の副生物として発生する。アジピン
酸製造工程から発生する亜酸化窒素の量は、人間活動
によって発生する量の 1 割程度であったが、すでに多くのアジピン酸生産会社では、副生する亜酸化窒素を分解する設備を導入している。
5.5.3

1972

エチレン・ビニルアルコール共重合体（EVOH） クラレ・岡山

1972

直接重合法ポリエステルフィラメント

1973

PAN法炭素繊維

東レ・滋賀

1973

パラキシレン吸着分離（Aromax）

東レ・川崎

1975

スチレンモノマー，プロピレンオキサイド併産

1976

ボトル用PET樹脂

1977

高活性触媒による無脱灰法ポリプロピレン

1978

高吸水性樹脂三洋化成工業1978

アイオノマー樹脂

三井ポリケミカル

1979

変性ポリフェニレンエーテル

1970 年代前半は、表 5.9 に示されるように、1960
年代のような激しい技術革新がまだ続いていた。

カネボウポリエステル・北陸

日本オキシラン・千葉
東レ・三島
三井石油化学工業・千葉

旭ダウ・千葉
出典：参考文献10）より作成

石油化学技術の成熟と発展途上国への普及開始

旭化成工業・川崎

しかし、1970 年代後半には、工業化された新製品、新技術の数が急激に減少し、石油化学技術が成熟したと言われるようになった。1970 年代には、韓国、台

日本では、チーグラー・ナッタ触媒による新たな高湾など、後に NICS とか NIES と呼ばれるようになる分子として、EPDM、IR が国産化され、またリビン

国々で、国営のエチレン生産会社が設立され、石油化

グ重合の活用により、代表的な熱可塑性エラストマー学工業が開始された。これらの国では、欧州や日本とであるスチレン系熱可塑性エラストマーの生産も始異なって、石炭化学工業などがあらかじめ発展していまった。さらにナフサの水蒸気分解によるエチレン以

たわけではない。三極から輸入されたポリエチレン、外のオレフィンの活用として、プロピレン直接酸化法

ポリスチレンなどの高分子や合成繊維原料を使って、によるアクリル酸エステル、n- ブチレンや n- ブタン

合成繊維、高分子成形加工製品の生産が始まり、さらを原料とした無水マレイン酸、ブタジエンを原料としにそれらを利用した繊維産業、日用品産業、家庭用電

た 1,4- ブタンジオール（PBT 樹脂原料）や THF の工気製品産業などが起こることによって、石油化学製品

業化が行われた。高純度テレフタル酸が工業化されたの内需が増加した。その結果、各国政府は輸入代替政

ことにより、DMT を経ないでテレフタル酸と EG を策として石油化学工業を興した。このような石油化学

直接反応させて、ポリエステルフィラメント（長繊維）の誕生のパターンは、1980 年代以後、アセアン、中国、を製造する技術も工業化された。これは、1980 年代

インドと現在まで続いている。

以後にポリエステル繊維が、ナイロン繊維、アクリル

石油化学技術が成熟するとともに、技術を移転する

繊維を大きく凌駕していく基盤となった。テレフタル

際の主役が、新技術を開発した石油化学会社からプラ酸の原料であるパラキシレンを混合キシレンから分離

ントエンジニアリング会社に移った。このため、発展する技術についても、東レのアロマックス（Aromax）

途上国の国営会社や大民間会社にとっては、石油化学

石油化学技術の系統化調査

205

への参入が容易に行えるようになった。1980 年代以

ルギー価格よりも安かった。このために、中東石油化後、プレーヤーの増加とともに世界の石油化学需給は学工業の国際競争力は著しく高いものとなった。しか著しく変動するようになっていった。

し、発展途上国が新規産業を育成するためとして、こ5.6 1980 年代 中東石油化学工業の誕生のような一種のダンピング政策は先進国からも許容された。この背景には、原油随伴ガスの量は原油生産量に比例するので、原油生産量が著しく増加しない限り

石油化学工業において、1980 年代に起こった最大は、原油随伴ガスの量に限界があると見られたからでの出来事は、中東産油国での大規模な石油化学工業のあった。1980 年代の推定では、サウジアラビアで原誕生であった。石油化学技術の成熟化を象徴するもの

油随伴ガスに含まれるエタンから生産されるエチレンであった。これによって、1950 年代から 1970 年代ま

生産量は、高々600 万トン程度と見込まれていた。こで続いた石油化学の三極時代は完全に終了した。

れは、当時の日本のエチレン生産量の 1.5 倍程度であ

一方、先進国の石油化学工業では、1970 年代に起り、世界全体のエチレン需要から見れば十分に吸収可

こった需要の成熟化、環境問題、原料価格高騰に対応能であると考えられた。サウジアラビア石油化学工業

した動きが起こった。ひとつは高分子の構造材料へのは、稼働前には、欧州や日本など既存の石油化学工業展開であった。もうひとつは省エネルギー技術、低公国から大いに警戒されたが、ちょうどアジアの石油化

害型技術の展開であった。

学製品需要が立ち上がり、急速に増加したので、輸出品の多くはアジアに回った。

5.6.1

中東石油化学工業の誕生

1980 年代半ばに中東産油国の石油化学計画第 1 期

1970 年代の石油価格高騰により、中東産油国には大の操業が開始され、製品販売も順調に進んだ。しか量の資金が蓄積された。中東産油国は、この資金を活し、その頃には石油の国際需給が緩み、石油価格が大用して、石油以外の産業を興すことを計画した。その幅に低下したので、資金面から第 2 期計画の着手は遅際に着目したのが、今までほとんど活用されないできれた。その後、石油価格が上昇し、中東産油国の資金た原油随伴ガスであった。原油随伴ガスを回収分離が豊かになるたびに、石油化学設備を大幅に新増設すし、炭素数 1 のメタンは国内で使う燃料や合成ガス原ることが、現在までに数回繰り返されてきた。

料に利用する。炭素数 2 のエタンは石油化学原料にする。炭素数 3、4 のプロパン、ブタンは LPG として輸高分子の構造材料への展開

出し、コンデンセートはナフサ相当の軽質石油製品と日米欧先進国の石油化学工業は、1970 年代に石油して輸出することにした。炭素数 3，4 のプロパン、ブ

化学製品需要の成熟に直面し、設備過剰に陥った。こタンとコンデンセートも、石油化学原料にすることはれに対して、1980 年代には、高分子を包装材料のよ可能であったが、まず遠距離輸送が困難なエタンのみ

うな使い捨て用途でなく、機械部品、建築材料のようを水蒸気分解原料とした。このため、ポリエチレン、に、長期間にわたって使われる用途への拡大が図られEG、EDC、スチレン、合成エタノールなど、エチレン

た。プラスチックは、他の材料に比べて軽量と加工性から直接につくることができる少数の有機工業薬品やの良さが強みであるが、これに強さを持たせることが高分子から中東産油国の生産は始まった。非常に大規目標とされた。期待された大きな新市場は、自動車で模ではあるが、単純な構造の石油化学工業であった。

あった。石油価格が高騰したために、自動車工業では石油化学製品の生産会社のほとんどは、産油国の国

燃費の良さが求められるようになった。燃費を改善す

営会社と欧米石油資本との合弁会社であった。技術はる手法のひとつが、自動車の軽量化であり、これにプ

すべて先進国からの技術導入であり、建設は先進国のラスチックが応えた。一方、電気製品では、家電需要

プラントエンジニアリング会社が請け負った。中東産が成熟し、代わってエレクトロニクス製品が成長の中油国では、石油化学製品の国内需要がほとんどないの心となった。この新市場に応えるにはプラスチックにで、製品はほぼ全量が輸出された。生産された製品

精密成形性と耐熱性が必要であった。

は、産油国の国営会社と合弁会社に出資している欧米
石油資本が別々に引き取って販売した。

206

5.6.2

このようなプラスチックに対する新しい需要に応えたのがエンジニアリングプラスチックだった。エンジ

原油随伴ガスは、今までは燃焼・廃棄していたのニアリングプラスチックとしては、ポリカーボネー

で、石油化学生産会社には、ほとんどゼロに等しい、ト、ポリアミド（ナイロン）、ガラス繊維入り PET

著しく安い価格で供給された。天然ガスとしてのエネなどが、1950 年代から 1960 年代にすでに工業化され

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchていたが、汎用樹脂が大きく伸びた時代だったので、

三井石油化学工業（現在の三井化学）が開発した

あまり注目されなかった。1960 年代末から 1970 年代

PP 高活性触媒の開発も、1970 年代に省エネルギー化にはポリアセタール、PBT、変性ポリフェニレンエーに大きく貢献した。従来のチーグラー・ナッタ触媒でテルも工業化され、いわゆる汎用エンジニアリングプ

は、立体規則性のよくない PP も生成するために、こラスチックは一通りすでに誕生していた。これらの汎れを溶剤で除く必要があった。さらに触媒使用量も多用エンジニアリングプラスチックが、自動車分野、エ

いために、PP から触媒を取り除く脱灰工程が必要

レクトロニクス分野にプラスチックが進出する先兵とだった。このため、PP の生産工程は、HDPE に比べなった。それに続いて、ポリウレタン、ABS 樹脂、て複雑であった。これに対して、高活性触媒では、立ガラス繊維強化不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂の

体規則性の低い PP の生成が少なく、しかも触媒単位

ような、エンジニアリングプラスチックよりも安価な

量当たりの PP 生成量が飛躍的に大きくなったので、高分子も使われるようになった。

様々な除去工程が不要になった。さらにこの延長としプラスチックが自動車に大量に使われるようになるて、1980 年代には PP でも気相重合法が工業化された。

と、自動車会社はより安価なプラスチックを求めるよ1980 年代の石油化学の省エネルギー技術を代表すうになった。それに応えたのが PP だった。エチレン

る最大の眼目は、表 5.10 に示す直鎖状低密度ポリエとのブロック共重合によってつくられる PP は、軽チレン L-LDPE の工業化であった。表 5.10 に示すよ

量、加工性の良さに加えて、耐衝撃性などの機械強度

うに、日本でも 1980 年に既存の HDPE 設備を使っても優れたプラスチックである。このため、自動車会社

L-LDPE の工業化が行われ、1983 年には UCC 社の気のコストダウン要請に応じて、自動車分野に先行して相重合法技術を導入した新設プラントもつくられた。

進出したプラスチックに、PP は次第に代替していっ

LDPE は、1930 年 代 に ICI 社 が 工 業 化 し て 以 来、た。バンパーなど自動車の大型成形部品分野は、圧倒2000 気圧の高圧、高温で生産されてきた。これに対的に PP が占めるようになった。

して、L-LDPE は、HDPE の中低圧の製造技術を使い、そ の 一 方、1980 年 代 に は、 ポ リ イ ミ ド、PPS、

1- ブチレンのような低級α - オレフィンをエチレンとPEEK、PES などスーパーエンジニアリングプラス

共重合させることによって低密度ポリエチレンをつく

チックが続々と工業化され、さらに液晶ポリマーなどる技術である（3.4.2（1）参照）。

が続いた。これらスーパーエンジニアリングプラス
チックは、150℃以上の高温で使用でき、しかも精密

表 5.10 1980 年代日本での石油化学製品の最初の生産成形ができるので、エレクトロニクス分野にプラス

年

製品

チックが進出する端緒をつくった。

1980

メタノール法酢酸

5.6.3

1981

省エネルギー技術、低公害型技術

1970 年代の石油価格高騰と環境・安全問題に対応して、1980 年代には省エネルギー技術と低公害型技術が続々と工業化された。
（1）省エネルギー技術
すでに 1970 年代には、HDPE で高活性な触媒が開会社・工場
協同酢酸・網干1980 HDPE設備による直鎖状低密度ポリエチレン 昭和電工・大分
1983 ユニポール法直鎖状低密度ポリエチレン 日本ユニカー・川崎
1982

ジメチルエーテル
1-ブチレン

三菱瓦斯化学・新潟
日石樹脂化学・川崎
三井石油化学工業・千葉

1982

ブタン法無水マレイン酸

1983

ポリイミド樹脂

宇部興産・宇部1983
1985

イソブチレン直接酸化法MMA

三菱レイヨン・大竹
日本MMA・愛媛

日油化学工業・大分

1984 メタクリロニトリル（MAN）法MMA 旭化成工業・川崎
1984

バイオ法アクリルアマイド

日東化学工業・横浜

発され、重合後、触媒を除去する必要がない段階に達1985

気相法ポリプロピレン

住友化学工業・千葉したので、無脱灰スラリー重合、さらには気相重合が

1986

PPS

東ソー・サスティール

1987

PEEK

住友化学工業・千葉

工業化された。HDPE は、高分子量化により、強度

出典：参考文献10）より作成が高い製品も開発され、十分な強さを持った非常に薄いフィルムが生産できるようになった。製品使用の面（2）低公害型技術での省資源化であった。このフィルムは、中質包装紙

低公害型技術も 1980 年代には続々と工業化された。

の利用分野を代替し、スーパーのレジ袋などに多用さ

1970 年代に塩素を使わないプロピレンオキサイドのれた。合成繊維では、連続重合紡糸や高速紡糸・仮撚

新製法が工業化されたことはすでに述べた。塩素を製り加工（POY － PTY）のような、製造工程の短縮化

造工程で使用するものの、最終製品には塩素をまったによる省エネルギーが実現した。

く含まない石油化学製品は、ほかにもいくつかある。

石油化学技術の系統化調査

207

塩素は電気分解でつくられるので、エネルギー多消費

つつ、機能化学への転身を図る動きである。

であり、しかも最終的には塩化物として廃棄されるこ

石油化学技術は 1970 年代に成熟化したと言われてとは、エネルギーの無駄である。このため、塩素を使いたが、1990 年代には石油化学内での需給環境の変わない製法が 1980 年代以後、熱心に研究された。イ化などを反映して今までにない新潮流が現れた。

ソシアネートについては、現時点では脂肪族イソシア
ネートの一部で工業化に成功しただけである。生産量の多い芳香族イソシアネートの新製法は現在もまだ工中国石油化学工業の誕生と中東石油化学工業の変質業化できていない。一方、ポリカーボネートについて

中国は、韓国、台湾、アセアンの石油化学誕生と同は、従来のホスゲンと BPA の反応を、ジフェニル

じようなコースをたどった。中国の高分子材料革命

カーボネートと BPA の反応に切り替える多くの製法

は、中東産油国の石油化学が安価なエチレン系製品をが開発され、工業化された。

大規模に輸出し始めた 1990 年代に始まった。中東産

1980 年代には、表 5.10 に示すように日本の会社が油国の石油化学製品の最大の輸入国が中国であった。

様々な MMA の新製法を開発し、工業化した。MMA

そのほか、日本、韓国、台湾からも、中東では供給では、アセトンとシアン化水素を反応させるアセトンシ

きない石油化学製品を輸入した。

アンヒドリン法で 50 年以上にわたって生産されてき中国で最初に国産化した石油化学製品は合成繊維でた。この製法の大きな欠点は、毒性の強いシアン化水あった。1990 年代から急激に生産量が増加した。こ

素を使うことと、MMA の 1.5 倍量の硫酸水素アンモれを支えるために、EG、PTA、アクリロニトリルなニウムが副生することであった。これに対して、三菱

どの合成繊維原料が輸入された。中国の繊維産業は、

ガス化学は、アセトンシアンヒドリン法であっても、最も労働集約的な縫製業から世界を制覇し、その後、硫酸水素アンモニウムをまったく副生しない画期的な織物・編物、さらに紡績と遡って世界を制覇した。こ製法を開発し、工業化した。さらに、三菱レイヨン、のような繊維産業の基盤に立って、1990 年代に合成

日本触媒などは、イソブチレンまたは t- ブチルアル

繊維の国産化を図ると、日米欧の合成繊維産業は縮小

コールを原料として、酸素酸化反応によって MMAしていった。さらに 2000 年代に入ると、中国は急激を生産する新製法を開発した。これは、シアン化水素に設備を増加させて、1970 年代に台頭した台湾、韓を使わず、硫酸水素アンモニウムも副生しない低公害

国などの合成繊維生産国まで減産に追い込んだ。2010

型の製法である。ナフサの水蒸気分解による炭素数 4

年代には世界の合成繊維の 7 割弱を生産するまでに（イソブチレン）の有効活用にもなった。

至っている。

5.7

208

5.7.1

1990 年代以後
学へ

石油化学から機能化

同様にプラスチック加工製品も、原料であるプラス
チックの輸入から始まった。こうして、2000 年代には、石油化学製品の輸入量が増大したので、2000 年

世界の石油化学製品需要は、中東産油国から安価な代半ばにナフサの水蒸気分解を中心とした大規模な石ポリエチレンなどの石油化学製品が供給されたので、

油化学コンビナートを建設した。欧米石油会社や石油成長を続けた。特に 1990 年代に輸入石油化学製品に化学会社との合弁事業が主体であり、ほとんどが技術

よって高分子材料革命が起こった中国では、2000 年導入であった。その後も、中国は新増設を続けたが、代に欧米資本との合弁会社による本格的な石油化学コ

内需成長率が高く、輸入代替はすぐには達成されな

ンビナートの建設が始まった。2010 年代には、世界かった。2010 年代にも石油化学の大増設が続き、今の石油化学の需要の中心は、アジアに移った。これにや、中国、韓国、台湾、アセアンを含めたアジアと中対して、2010 年代にシェールガス革命が起きた米国

東は、石油化学製品の需要量においても、生産量におでは、2010 年代末のエチレン能力が 2010 年の 1.4 倍

いても世界の中心になりつつある。

にもなるエチレン新増設計画が進行している。米国の

ただし、アジア、中東への石油化学の中心移動は、

内需の成長はそれほど期待できないので、世界の石油

必ずしも良いことばかりではない。世界の石油化学工

化学需給の大きな波乱要因になると懸念される。

業の国際性が著しく歪んできた。ひとつは、中国や中

日米欧先進国の石油化学工業は長期間にわたって不東の国営石油化学会社が、世界の化学会社トップ 5 に況に苦しむ状況に陥ったことから、先進国の石油化学入るほどに巨大化したことである。韓国、台湾、シン会社には 2 つの対応が現れた。ひとつは、脱石油化学

ガポールなどでも、最初に石油化学に参入した時にはの動きである。もうひとつは、石油化学の基盤を残し

国営会社が存在したが、事業が軌道に乗った時点です

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchぐに民営化している。しかし、中東や中国では民営化なったので、技術開発のような長期的視野が必要な活の動きが見られないままに、国営会社が巨大化した。

動は、欧米ではますます低調となった。

もうひとつは、原料価格の国際性の欠如である。中国の国営石油化学会社は、巨大な石油精製会社であり、石油化学は、その一部門に過ぎない。欧米の大手石油会社が、石油化学事業から一斉に退き、石油精製事業に集中する方向にある中で、中国の国営石油会社だけが幅広い石油化学事業を異様なまでに拡大している。
一方、中東では、新増設を繰り返してきたために、2000 年ころには石油随伴ガスからのエタンをほぼ利用し尽くした。その後は、従来輸出していた LPG や
コンデンセートなどを国内の石油化学原料に回さざるを得なくなった。しかし、原料価格は、輸出価格よりも著しく安価に設定している。石油随伴ガスからのエ
タン価格を国際価格より著しく安く設定して石油化学を開始したたために、LPG やナフサを原料とせざるを得なくなった後発プラントに対しても国内事情から

表 5.11

欧米大手化学企業の脱石油化学の動き

1993年 デュポン社とICI社，ナイロンとアクリル繊維事業交換に合意
1990年代後半 ヘキスト社、HDPE、合成繊維、エンプラなど石油化学事業をすべて売却
1990年代後半 ICI社、塩化ビニル樹脂など石油化学事業を売却
1997年 モンサント社、化学品、合成繊維事業を分社化、農薬・バイオ会社に
2003年 デュポン社、合成繊維事業を売却し、繊維事業から撤退（石油化学事業は売却済み）
2005年 バイエル社、化学品、合成ゴム、ABS事業を分社化、石油化学
ではPU、PCのみ
2005年 BP社、石油化学事業を売却
2005年 シェル社、ポリオレフィン事業を売却（2000年代に多くの石化事業を売却済み）2012年 シェブロン社、フィリップス石油社、石油化学事業を分離
2013年 ダウ・ケミカル社、塩ビ、塩素系溶剤、エポキシ樹脂など分離売却の方針発表
2015年 バイエル社、PU、PC事業を売却し、医薬品とアグリビジネス(遺伝子組換え作物と農薬）に集中

原料価格を安く設定せざるを得なくなった。もはや発展途上国の新規産業育成という域をはるかに超えた規

5.7.3

石油化学から機能化学への動き

模に成長したのに、最初の政策を変更しないでいる。

しかしながら、すべての欧米石油化学会社が、脱石

中東産油国の石油化学工業は成長のみを追求してきた

油化学を指向したわけではない。石油化学事業をあるために、当初の米国型のエチレン系製品のみから、程度整理しながらも、石油化学の基盤を残しつつ、そ徐々に日本や欧州型の全オレフィン系製品、芳香族製

こ か ら 機 能 化 学 に 転 換 し よ う と す る 会 社 も 多 い。

品に広がってきている。国内需要が乏しく、輸出に頼BASF、ダウ・ケミカルが代表例である。多くの日本

らなければならない中東石油化学工業にとって難しいの石油化学会社も、この道を選択した。1978 年に世運営を迫られる域に入り込んだ。

界で初めて三洋化成工業が工業化したポリアクリル酸
系高吸水樹脂や 1990 年に日本ゼオンが工業化した光5.7.2

欧米石油化学会社の脱石油化学の動き

学樹脂 COP は、その成功例と言える。これらの技術

1970 年代に始まった石油化学技術の成熟と発展途

開発は、石油化学の技術基盤がなければ達成できるも上国への技術移転による新たな競争者の出現によっのではない。

て、日米欧の石油化学会社は、慢性的な設備過剰、低しかしながら、機能化学は、単に従来の石油化学の収益に苦しむようになった。表 5.11 に示すように、範囲に止まるものではなかった。機能性高分子を開発

石油化学事業の将来性に見切りをつけ、石油化学からするだけでなく、その成形加工技術も合わせて開発離脱し、医薬品など成長する化学分野に転じようとす

し、機能性高分子成形加工製品として市場に提供するる会社が多数現れた。このうち、ドイツのヘキスト

ようになった。これにより、競争会社が安易に参入で社、英国の ICI 社のように、転身過程で失敗し、消滅きる余地を減らし、収益性を高めている。化学工学技した名門会社もある。デュポン社、バイエル社は、石術が得意なプラントエンジニアリング会社も、機能性油化学事業を売却し、アグリビジネスや医薬品事業に

高分子の性能を生かすような成形加工技術までは容易

活路を見出そうとしているものの、かつての輝きは取にカバーできなかった。このような機能化学への動き

り戻せていない。従来、石油事業の川下事業として石を反映して、付加価値額でみると、石油化学工業より

油化学事業に積極的に乗り出していた巨大石油会社

もプラスチック成形加工業が日本の化学工業の中心にも、石油化学事業の収益性悪化に伴って、石油化学事なった。図 5.12 に示すように、1970 年から 1990 年ま

業を大幅に整理する動きを強めた。一方、投資ファン

では、石油化学、プラスチック成形加工、医薬品が、ド企業が、石油化学事業を積極的に買収し、一挙にグ

日本の化学産業を支える 3 事業として、ほぼ同様な成

ローバルな巨大石油化学会社に成長してきた。石油化

長をしてきた。1990 年代以後、石油化学の付加価値学事業が、比較的短期的視野から売買されるように額が横ばいから低下に転じたのに対して、プラスチッ

石油化学技術の系統化調査

209

ク成形加工は、医薬品と並んで成長を続けている。石
油化学の成長が止まったというよりも、石油化学会社

表 5.121990 年代以後 2008 年までの日本での石油化学製品の最初の生産が、新たな事業展開に必要となるプラスチック成形加

年

工にまで事業範囲を拡大した結果と見るべきである。

1990 シクロヘキセン法シクロヘキサノール 旭化成工業・水島

機能化学は、もはや従来の石油化学の範疇に収まらず、高分子成形加工まで含むようになった。

製品

1990

光学樹脂COP

日本ゼオン・水島

1992

MTBE

鹿島石油・鹿島1992

低圧気相法ジメチルカーボネート

宇部興産・宇部

1994

PES

住友化学工業・愛媛

1995 メタロセン気相法直鎖状低密度ポリエチレン 宇部興産，千葉

付加価値額 百万円

5,000,000
4,500,000

1996

新ACH法MMA

1997

エチレン直接酸化法酢酸

4,000,000

石油化学

2002

非ホスゲン法ポリカーボネート

3,500,000

プラスチック製品

2003

硫安無併産法カプロラクタム

医薬品

2004

メタセシス法プロピレン

2007

プロパン法アクリロニトリル

3,000,000

会社・工場

2,500,000

三菱瓦斯化学・新潟
昭和電工・大分旭化成・台湾の旭美化成*
住友化学工業・愛媛
三井化学・大阪
旭化成ケミカルズ・韓国の東西石油化学 *注）＊は、日本の化学会社が開発した技術であるが、最初の生産を海外の合弁会社で行った
出典：参考文献12）より作成

2,000,000
1,500,000（1）エチレン中心からプロピレン中心への対応技術

1,000,000

プロピレン需要は、PP の成長に支えられて 1980 年

500,0000

1970年 1975年 1980年 1985年 1990年 1995年 2000年 2005年 2010年

IPA、プロピレンオキサイド、アクリロニトリルなど

出典:経済産業省工業統計

図 5.12

5.7.4

代 以 後 も 順 調 に 伸 び た。1970 年 こ ろ に は、PP は

日本の化学産業付加価値三本軸の推移

石油化学技術の新潮流と並んで、プロピレン需要の 15% 程度を占める存在に過ぎなかった。ところが、2010 年ころには、プロピレン需要の 6 割以上を PP が占めるほどになった。

石油化学は 1970 年代に技術が成熟化したと言われそれほど、PP が、プロピレン誘導品の中では抜きんた。しかし、表 5.12 に示すように、1990 年代以後も、でて高成長した。一方、1970 年代後半にメタノール

日本の石油化学工業では興味深い技術が工業化されて法酢酸が工業化されたため、1980 年代以後、アセトいる。しかも、その多くが、日本の化学会社によってアルデヒドの生産量が大きく減少し、エチレン需要の開発されたものである。表 5.12 の中では、シクロヘ

伸び率は、先進国ではプロピレンに比べて低くなっキセン法シクロヘキサノール、光学樹脂 COP、低圧た。それにもかかわらず、エチレンのみを生産する中気相法ジメチルカーボネート、新 ACH 法 MMA、エ

東石油化学工業が誕生し成長したので、エチレン系製

チレン直接酸化法酢酸、非ホスゲン法ポリカーボネー品が世界の輸出市場にあふれ、先進国ではナフサの水

ト、硫安無併産法カプロラクタム、プロパン法アクリ

蒸気分解プラントをつくる余地がますますなくなっロニトリルが該当する。日本の石油化学工業は、今やた。このため、1990 年代からプロピレン不足の傾向

世界の石油化学の技術開発の最前線に立っている。そが明確になった。エチレン価格に対するプロピレン価

れとともに、1990 年代には、今までにない技術の新格も、徐々に上昇した。プロピレン価格は、かつては、潮流が見られるようになり、2000 年代には、その流エチレンの半額程度であったのが、2010 年ころには、

れはますます強くなった。ここでは、技術の新潮流をついに同額程度にまでなった。

生んだ背景のみを述べ、技術内容については 6.2 で述このような環境変化に対応して、いくつかの新たなプロピレンの製法が開発され、続々と工業化されるよべる。

うになった。
（2）パラフィンからモノマーの直接合成技術
石油化学は、その誕生以来、オレフィン化学と芳香族化学を基本としてきた。メタン、エタン、プロパンのような飽和炭化水素（アルカンまたはパラフィン）
は、反応性が乏しいので、これを直接使うことは非常に限られていた。パラフィンは、あくまでも水蒸気分解の原料としての利用が主体であった。ところが、パ

210

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchラフィンを原料に二重結合をもった有機工業薬品を

2） 川瀬義和「世界の石油化学工業」幸書房（1964）

つくる技術がアクリロニトリルで開発され、さらに実

3） 高橋武雄「化学工業史」産業図書（1973）

現する可能性のある技術がいくつか見えてきた。パ

4） Ｆ . アフタリオン「国際化学産業史」日経サイエ

ラフィンを原料とした技術開発が進展すると、従来の石油化学コンビナートの姿が変わってくる可能性がある。

ンス社（1993）
5） P. Spitz 「Petrochemicals   The Rise of an
Industry」john Wiley & Sons（1988）
6） 竹原あき子「魅せられてプラスチック（3）メタロセン触媒、ポストメタロセン触媒
ポリオレフィン分野では、1980 年代にメタロセン

文化とデザイン」光人社（1994）
7） Lindsay Frost,

Revisiting the first cracker, in

触媒が出現し、従来のチーグラー・ナッタ触媒をはるWest Virginia, as shale rekindles interest, HIS

かに凌ぐ性能を持った触媒として注目された。この触Chemical Week September 9, 2014

媒の利用は、まずポリエチレン分野で行われた。しかし、1950 年代のチーグラー・ナッタ触媒の出現のよ
うな、あるいは 1980 年代の L-LDPE の工業化のような大きな影響を、メタロセン触媒は石油化学市場に与えることはできていない。石油化学製品需要が成熟し、もはや、多少の生産性の改良や性能の良さだけでは、既存製品市場を簡単に代替できる状態ではなくなった。しかし、メタロセン触媒技術は、それだけに

8） 渡辺徳二，「石油化学工業（第 1 版）」岩波新書（1966）
9） 石油化学工業協会編「石油化学工業 10 年史」石油化学工業協会（1971）10）石油化学工業協会編「石油化学工業 20 年史」石油化学工業協会（1981）
11）石油化学工業協会編「石油化学工業 30 年のあゆみ」石油化学工業協会（1989）

止まらなかった。メタロセン触媒をはるかに凌ぐポス

12）石油化学工業協会広報委員会編「石油化学の 50

トメタロセン触媒が 1990 年代後半から続々と発表さ年－年表でつづる半世紀」石油化学工業協会

れている。

（2008）
13）プラスチック循環利用協会「2013 年プラスチッ

参考文献
1） レーモン・ギュリエルモ「世界の石油化学」白水社文庫クセジュ（1963）

ク製品の生産・廃棄・再資源化・処分の状況」
14）石油化学工業協会編「高圧法ポリエチレン技術史」石油化学工業協会（1998）

石油化学技術の系統化調査

211

6 石油化学の技術体系と系統化
すでに第 3 章では炭素数別に石油化学製品体系を述

オレフィン製造技術は、図 6.3 に示すように低級オ

べる中で、それぞれの製品ごとに製造技術にも少し触レフィン製造技術、高級オレフィン製造技術から成れた。本章では技術を横断的に整理し直して現代の石る。前者はさらに炭素数 2 のオレフィンであるエチレ

油化学の技術体系を述べる。それとともに 1990 年代

ン、炭素数 3 のプロピレン、炭素数 4 で共役二重結合

以後明確になった石油化学技術の新潮流も述べる。技を持つブタジエン、炭素数 4 で二重結合ひとつのブチ術体系を踏まえて石油化学技術の歴史を述べるととも

レン類の製造技術からなる。低級オレフィン製造技術に、石油化学以前の量産型化学技術が多数流れ込んだは、元来、石油精製技術であったものが、石油化学に

中で、石油化学技術の本質は何だったのかを考え、エ流れ込んで発展したものが多い。後者の高級オレフィ

ポックメイキングな技術を紹介する。そのような世界

ン製造技術は、直鎖高級オレフィン製造技術と分岐鎖の石油化学技術の流れの中で、日本の果たした役割も高級オレフィン製造技術から成る。

考えてみる。最後に、石油化学技術の系統化を行い、石油化学技術の今後を考察する。

エチレン製造技術
プロピレン製造技術

6.1 石油化学の技術体系と特徴
石油化学の技術体系は、製品体系と同様に石油化学

低級オレフィン
製造技術
ブタジエン製造技術
オレフィン
製造技術

ブチレン類製造技術

基礎製品、有機工業薬品、高分子の 3 つに大別できる

直鎖高級オレフィン製造技術（図 6.1）。石油化学の技術には、石油化学誕生以前の高級オレフィン
製造技術

技術や石油精製の技術も流れ込んで多種多様に展開し分岐鎖高級オレフィン製造技術ている。本節では現代の石油化学の技術体系を俯瞰し

図 6.3

てみる。

オレフィン製造の技術体系（1）エチレン製造技術
石油化学基礎製品製造技術

すでに第 4 章で述べたように、石油化学誕生以前か
ら世界各地では、そこで入手できる原料を使って有機

石油化学技術有機工業薬品製造技術

工業薬品、高分子の生産が始まっていた。その際のエチレン製造技術を図 6.4 に整理した。

高分子製造技術

図 6.1

コークス炉ガスからの低温分離

石油化学の技術体系

非触媒法
アーク法アセチレンからの副生品分離

6.1.1

石油化学基礎製品の技術体系

天然ガス、石油を原料とする石油化学基礎製品の技

エチレン製造石化以前の技術
発酵法エタノールの脱水術体系は、図 6.2 に示すように、合成ガス製造技術、

触媒法

オレフィン製造技術、芳香族炭化水素製造技術から成アセチレンの部分水素化

図 6.4

る。
水蒸気接触改質法
合成ガス製造技術
部分燃焼水蒸気改質法
石油化学基礎製品製造技術石油化学誕生以前からのエチレン製造の技術

副生品としてのエチレンの回収法として、コークス
炉ガスからのエチレンの低温分離法がある。ドイツでよく行われた。またアーク法によって天然ガスからアオレフィン製造技術

セチレンを製造する際に副生するエチレンの回収も欧州で少量行われた。一方、エチレンの生産を目的に触

図 6.2

芳香族炭化水素製造技術

媒を使う製法も行われた。発酵法エタノールを原料

石油化学基礎製品の技術体系に、酸性白土などを触媒にして気相脱水反応によるエチレン生産は世界各地で行われた。この製法は、他の212

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

製法に比べて高純度のエチレンが容易に得られること

解法以外にも、第 2 次大戦後に突然に様々なエチレン

から、初期のポリエチレンの生産には不可欠であっ生産を主目的とする製法が、表 5.3 に示したように、た。アセチレンの部分水素化によるエチレン生産は、

1940 年代後半から 1960 年頃までに開発、工業化され、第 2 次世界大戦中にドイツで行われた。これも触媒開競合した。銅―鉄触媒を用いるカタロール法（1947

発が鍵であった。このように、石炭化学の森、発酵化

年シェル化学社）、砂を媒体とする移動床式分解法

学の森の中でもエチレン製造技術は生まれていた。

（TPC 法；1947 年ソコニーバキューム石油社、サン

一方、石油を原料とする低級オレフィン製造技術のドクラッキング法；1955 年ルルギ社）、アセチレンと中で、最初に発展したのは重質油の熱分解法（図 6.5）の併産を狙う高温水蒸気分解法（1960 年 BASF 法、であった。重質油の熱分解の際に、エチレンをはじめ

1960 年ヘキスト法など）などである。

とする低級オレフィンを含んだ廃ガスが発生する。こその競争の中から、結局、1970 年代には外熱管式のエチレンやプロピレンが利用された。重質油の熱分

水蒸気分解法だけが生き残った。分解炉形式、石油化

解法は、ガソリン留分を得ることを目的に、重質油を学基礎製品の分離精製方式の違いによって外熱管式水高温高圧下、無触媒で熱分解する方法であり、純粋に蒸気分解法の中でも多くの製法が生まれ競合してい

石油精製技術である。1913 年に開発されたバートンる。 現 在 で は ス ト ー ン ＆ ウ ェ ブ ス タ ー（Stone &法は、最初の石油熱分解法であり、1913 年にスタン

Webster）法、ルーマス（Lummus）法などが、広くダード石油（インディアナ）社で工業化された。1914

世界で採用されている。外熱管式水蒸気分解法には、

年に開発されたダブス法は、重質油の部分燃焼による

次のような技術発展、改良があった。1960 年代前半

石油分解法であった。その後、1910 年代～20 年代にに管内の滞留時間が 0.7～1.5 秒から 0.2～0.4 秒に短縮

多くの石油熱分解法が開発されたが、これらはガソリされた。これは、管壁へのコークス付着の原理が解明

ンを得るための石油精製技術であって、石油化学技術されたためである。この結果、エチレン収率が高まっでないので詳細は省略する。

た。また管の配置も 1960 年代に水平式から垂直式に

水蒸気分解法は、石油の熱分解技術の延長線上に生変わった。1960 年代には急冷熱交換器（TLE）が導まれた。1920 年に米国のカーバイド＆カーボンケミ

入されるとともに、遠心圧縮機が導入され、省エネルカル社がエタンの水蒸気分解によってエチレンの生産

ギーと設備の大型化につながった。

を開始したことに始まる。その後、米国のスタンダー

1950 年代～1960 年代には、ナフサの水蒸気分解に

ド石油（NJ）社が、1920 年代前半にプロパンの水蒸よるオレフィンのうち、プロピレンが余剰気味であっ

気分解、さらに 1941 年にはナフサの水蒸気分解によた。このため固体触媒を使ったプロピレンの不均化にり、エチレンの生産を工業化した。水蒸気分解法の概よってエチレンと n- ブチレンを生産するトリオレ

要については、3.3.3 ですでに述べた。水蒸気添加のフィンプロセス（triolefin process）が 1960 年にフィ

目的は、原料のナフサやエタンの分圧を低下させるこ

リップス社により開発された。この製法は世界で唯とによって、熱分解の平衡反応を分解側に進めて転化

一、カナダで 1966 年に工業化された。しかし、その率を向上させること、反応管内壁への炭素析出を抑制

後、プロピレン需要が伸びてプロピレン余剰が解消さすること、熱分解に伴う温度低下を水蒸気の大顕熱でれたため、10 年未満で稼働停止となった。反応機構

抑制することであった。

が当初わからなかったが、その後カルベン金属錯体を

米国で石油の熱分解の延長で生まれた管式水蒸気分

副生法

経由するメタセシス反応であることが解明された。こ重質油の熱分解法（Burton法、Dubbs法、Cross法、Tube & Tank法、Gyro式気相熱分解法）（すべて非触媒法）

C2～常圧ｶﾞｽｵｲﾙのCatarole法

エチレン製造技術
触媒法

プロピレン不均化法
C2～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの管式水蒸気分解法（Kellog法、ESSO法、Stone & Webster法、Lummus法、Linde法など多数）

主目的法

非触媒法

C2～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの移動床式分解法（TPC法、Sand Cracker法）
ナフサ～原油の高温水蒸気分解法（BASF法、Hochest法、SBA法、呉羽原油分解法、ゼオン法）

図 6.5

石油化学におけるエチレンの製造技術体系

石油化学技術の系統化調査

213

の逆反応が、プロピレンの需給環境の変化によって、が、プロピレンの生成量が非常に少ない。このため、6.2 で述べるように、メタセシス法プロピレン製造技

エチレン原料としてエタンの割合が高い米国では、術として 1990 年代に復活した。

FCC プラントは重要なプロピレン供給源である。
一方、1990 年代になって、上述した 2 つの副生法（2）プロピレン製造技術（ナフサの水蒸気分解法、FCC 法）によるプロピレン

プロピレンの製造技術体系を図 6.6 に整理した。プ

供給では不足するようになってきた。このため、プロロピレンもエチレンとともに、重質油の熱分解法の廃

ピレンの生産を主目的とする製法が開発され、工業化

ガスから得られる。しかし、重質油からガソリン留分されるようになった。強化流動床接触分解法、プロパを得る石油精製技術は無触媒熱分解法ではなく、接触

ン脱水素法、メタセシス法である。これらについては

分解法の方向に発展した。フードリー（フランス）は、

6.2 石油化学技術の新潮流で述べる。

シリカ・アルミナを触媒とした固定床接触分解法を

なお、プロピレンは、エチレンと異なって、石油化

1927 年に開発し、これを米国サン石油社が 1938 年に学誕生以前に石油以外の原料から合成されて、プロピ工業化した。ケロッグ社は流動床触媒による接触分解

レン系製品がつくられるという歴史を持っていない。

法を 1938 年に開発した。スタンダード石油（NJ）は、
ケロッグ社との共同研究によって、その技術をさらに（3）ブタジエン製造技術発展させ、1940 年に流動床接触分解法（FCC 法）を

第 2 次世界大戦中に合成ゴムの生産は、欧米とも国開 発 し、1942 年 に 工 業 化 し た。 一 方、 ソ コ ニ ー バ

を挙げての重要課題となったので、ブタジエンの生産

キューム石油社は、フードリー法を発展させた移動床は重要であった。しかし、欧州や日本へのナフサの水式の TCC 法を開発し、1943 年に工業化した。

蒸気分解法の普及は大戦後であり、欧州や日本では図

重質油を接触分解した際には、熱分解よりも大量の廃ガスが得られる。その廃ガスには、エチレンはあま

6.7 に示す製法でブタジエンは生産された。石炭化学の森、発酵化学の森の技術である。

り含まれず、プロピレン、ブチレン類が大量に含まれアセトアルデヒド縮合法（1,3-ブタンジオール経由）

るので、プロピレンの大きな供給源となった。熱分解
がラジカル反応であるのに対して、接触分解がイオン反応のためである。

石化以前の
ブタジエン
製造技術

エチレンを得る目的で炭素数 3 や 4 のガス原料やナフサなどの液体原料を水蒸気分解すると、エチレンのアセチレンのエチニル化法(加圧）（1,4-ブタンジオール経由）

約半分の量のプロピレンが一緒に生成する。これはプ
ロピレンの主要な供給源である。特に日本・アジア、
欧州のようなナフサを原料に水蒸気分解法によってエチレンを生産している国々では、水蒸気分解法がプロピレンの第 1 の供給源であり、FCC 廃ガスは補完的

アセチレン二量化法（常圧）（モノビニルアセチレン経由）

エタノールの脱水・脱水素法

図 6.7 欧
 州、日本の石油化学誕生以前からのブタジ
エンの製造技術な位置づけの第 2 の供給源に過ぎない。ただし、エタ

第 1 は、アセトアルデヒドの縮合法である。アセト

ンを原料とする水蒸気分解では、エチレンは生成するアルデヒドは、アセチレンまたは発酵法エタノールかC3～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの熱分解法

非触媒法
C2/C3混合～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法

副生法
触媒法

減圧ガスオイルの接触分解法（固定床法、移動床法、流動床法）

プロピレン製造技術
減圧ガスオイルの強化流動床接触分解法（DCC法ほか）
主目的法

プロパン脱水素法（すべて触媒法）

エチレン＋n-ブチレンのメタセシス法

図 6.6

214

プロピレンの製造技術体系（石油化学誕生以前のプロピレン製造技術はない）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

ら生産された。アセトアルデヒドを縮合させ、それを開発され、大規模に工業化された。原料のブチレン水素化すると 1,3- ブタンジオールが得られる。これをは、重質油の接触分解に伴う廃ガスから得られた。こ脱水すればブタジエンになる。

の製法は、ナフサの水蒸気分解法からの副生法ほど競

第 2 は、アセチレンの二量化法である。常圧下、ア争力はないが、その不足分を補うために現在でも米国

セチレンを二量化してモノビニルアセチレンにし、水で行われている。さらに、重質油の接触分解廃ガスや素化してブタジエンを得る。

天然ガスから得られる n- ブタンを脱水素してブタジ

第 3 は、アセチレンのエチニル化法である。レッペ

エンを得る製法（フードリー法）もある。第 2 次世界反応の一つである。加圧下、アセチレンにホルムアル

大戦中は行われたが、コストが高いためにその後は行デヒドを反応させ、1,4- ブチンジオール、1,4- ブタン

われていない。

ジオールを経てブタジエンを得る。しかし、第 3 の製法は、開発が第 2 次世界大戦末期であり、ごく小規模に工業化されたにすぎない。

（4）ブチレン類製造技術
プロピレンと同様にブチレン類も石油化学誕生以前

第 4 はエタノールの脱水・脱水素法である。1928に石油化学以外の原料から生産された歴史を持ってい年に開発され、ソ連で工業化された。第 2 次大戦中ない。ブチレン類製造技術は、石油化学の中だけで生は、米国でも工業化された。この変法として、エタまれた。ブチレン類は、図 6.9 に示すように、ナフサ

ノールを酸化してアセトアルデヒドにし、アセトアルの水蒸気分解法から得られる炭素数 4 留分から得る方

デヒドとエタノールの脱水反応によりブタジエンを得

法と石油接触分解廃ガスから得る方法の 2 つが主流でる方法もある。これについては 5.2.5 で述べた。

ある。いずれも副生物として得る技術である。このほ

現在では、ブタジエンの供給は、すべて石油化学技

か、特定のブチレンを得る方法として、南アフリカの術に依っている。第 1 の供給源は、図 6.8 に示すよう

サソール社では、フィッシャー・トロップシュ法によに、ナフサの水蒸気分解によるエチレン生産の副生物

る人造石油から 1- ブチレンを分離することが行われである。この場合、エタン、プロパンを原料する水蒸ている。1- ブチレンは、直鎖状低密度ポリエチレン

気分解ではブタジエンは得られず、ブタン以上の炭素

L-LDPE の生産においてエチレンのコモノマーとして数を持つ炭化水素原料が必要である。

使われる。
ブチレン類は、一般には、プロピレンのように需要

副生法

C4～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法（非触媒法）

製法は広くは行われていない。その少数の例としては
次のようなものがある。プロピレンを主目的とした強

ブタジエン
製造技術

ブチレン脱水素法

化流動床接触分解において、ブチレン類もプロピレン
とともに生成するので生産される。またサウジアラビ

主目的法

アでは、エチレンの二量化によって 1- ブチレンを生（すべて触媒法）

産している。L-LDPE の副原料用である。さらにエチブタン脱水素法

図 6.8

が強いわけではないので、ブチレン類を主目的とする

レンの二量化によって得た n- ブチレンとエチレンと石油化学におけるブタジエンの製造技術体系のメタセシス反応によってプロピレンを得るために一方、ブタン、ブチレンを大量に入手できる米国で

n- ブ チ レ ン が サ ウ ジ ア ラ ビ ア で 生 産 さ れ て い る。

は、第 2 次大戦中に図 6.8 に示すブチレン脱水素法が1990 年代には米国でガソリン添加のために MTBE

非触媒法

C4～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法
減圧ガスオイルの接触分解法（FCC法）

副生法
触媒法

フィッシャー・トロップシュ法人造石油からの分離
ブチレン製造技術

減圧ガスオイルの強化流動床接触分解法（DCC法ほか）
主目的法

ブタン脱水素法（すべて触媒法）

エチレン二量化法

図 6.9

ブチレン製造の技術体系

石油化学技術の系統化調査

215

（メチル t- ブチルエーテル）需要が急増した。MTBE

ルタールを蒸留分離して、ベンゼン、トルエン、ナフの生産には、イソブチレンが必要である。ナフサの水

タレン、アントラセンなどが生産されていた。現在で蒸気分解、石油接触分解による副生イソブチレンではもナフタレンの主要な生産法である。ただし、コール供給不足なので、イソブタンの脱水素によってイソブ

タールからは、キシレン類は得にくい。

チレンが大規模に生産された。しかし、2000 年代に石油から芳香族炭化水素を得る主要な供給源は、エ入って MTBE のガソリン添加が禁止されるとイソブ

チレンの生産を目的とするナフサの水蒸気分解法で得タン脱水素法は行われなくなった。

られる分解ガソリンと高オクタン価ガソリンの生産を目的に行われる石油接触改質で得られる改質油であ（5）直鎖高級オレフィン製造技術る。分解ガソリンは芳香族炭化水素濃度が高いので、石油化学以前に油脂化学の中で直鎖高級オレフィン

共沸蒸留によってベンゼンを精製できる。また、抽出製造技術が生まれていた。油脂を原料にメチルエステ

蒸留によって芳香族炭化水素濃度をさらに高めたあとル化、高圧還元によって脂肪アルコールをつくり、そベンゼン、トルエンなどを精製することもできる。改の脱水によってα - オレフィンを得る技術である

質油は、分解ガソリンに比べて芳香族炭化水素濃度が（4.3.2 参照）。高級オレフィンが大量につくられるよ

高くないので、溶剤抽出法によって、まず、改質油かうになったのは、プロピレンの四量化によるドデセン

ら芳香族炭化水素だけを抽出する。抽出後の改質油にからアルキルベンゼンスルホン酸ソーダがつくられるは、分岐鎖の多いパラフィン、シクロパラフィンが残ようになってからであった。しかし、このドデセンる。これはガソリン成分として好都合である。溶剤抽は、直鎖でなく、分岐鎖が多かったので、泡公害問題

出には、エチレングリコール類／水、スルホラン、N-を起こした（5.5.2（3）1）参照）。このため、油脂か

メチルピロリドン／水、DMSO／水、N- ホルミルモらの直鎖高級オレフィン製造技術が再び活用されるよ

ルホリン／水など様々な極性溶剤が使われ、多くの製うになった。

法（ユーデックス法など）が開発され、工業化されてこれに対して、石油化学による直鎖高級オレフィン

いる。

製造技術は、図 6.10 に示すように、いくつか開発さベンゼンは、図 6.11 に示すように、上記の芳香族れた。灯油留分からゼオライトを使って n- パラフィ

炭化水素分から共沸蒸留や抽出蒸留によって精製分離

ンを吸着分離後、n- パラフィンを水蒸気分解するとされる。そのほか、ベンゼンを主目的とした製法とし二重結合が内部や末端にある直鎖高級オレフィン混合てトルエンの水素化脱アルキルとトルエンの不均化が物が得られる。一方、α - オレフィンの製造技術としある。前者ではベンゼンとメタン、後者ではベンゼンては、フィッシャー・トロップシュ法による人造石油とキシレンが得られる。

からの分離法、エチレンのチーグラーオリゴマー化

トルエンは、ガソリン留分として好まれる一方、化法、エチレンの SHOP 法オリゴマー化法、n- パラフィ

学品需要は小さいので、改質油からトルエンを得るこ

ンの接触脱水素法がある。

とは少ない。もっぱら、水蒸気分解法によって得られる分解ガソリンからトルエンは生産される（図 6.12）。

（6）芳香族炭化水素製造技術

キシレンには、オルト、メタ、パラの 3 つの異性体

オレフィン製造技術とともに、芳香族炭化水素製造があり、さらに同じく炭素数 8 の芳香族炭化水素とし技術も石油化学基礎製品製造技術の重要な柱である。

てエチルベンゼンがある。この 4 つの芳香族炭化水素

石油化学誕生以前から石炭乾留によって得られるコー

は、沸点が近く、蒸留分離することは難しい。キシレ

全般

n-パラフィンの水蒸気分解
フィッシャー・トロップシュ法人造石油からの分離

直鎖高級オレフィン製造技術

エチレンのZieglerオリゴマー化
α-オレフィン

エチレンのSHOP法オリゴマー化
n-パラフィンの接触脱水素(Pacol Olex法）（脂肪アルコールの脱水＊ ）注） 脂肪アルコールは、脂肪のメチルエステルを高圧還元して製造するので、本来、石油化学製品ではない。
注） 分岐鎖オレフィンの製造技術： プロピレン、ブチレン類の二量化～四量化

図 6.10216

国立科学博物館技術の系統化調査報告

直鎖高級オレフィン製造の技術体系

Vol.23 2016. Marchナフサ～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法(分解ガソリンの共沸蒸留法、多数の抽出蒸留法）
非触媒法(コールタールの蒸留分離＊）

副生法
触媒法

ナフサの接触改質法(多数の溶剤抽出法）

ベンゼン製造技術
トルエンの水素化脱アルキル
主目的法（すべて触媒法）

トルエンの不均化注） コールタールの蒸留分離は、原料が石炭なので、本来、石油化学技術ではない。石油化学誕生
以前からの技術であり、現在も行われている。

図 6.11

ベンゼン製造の技術体系
ナフサ～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法(分解ガソリンの共沸蒸留法、多数の抽出蒸留法）

非触媒法(コールタールの蒸留分離＊）
トルエン製造技術

触媒法

ナフサの接触改質法(多数の溶剤抽出法）

注） コールタールの蒸留分離は、原料が石炭なので、本来、石油化学技術ではない。石油化学誕生
以前からの技術であり、現在も行われている。

図 6.12トルエン製造の技術体系

ンの 3 つの異性体の混合物、あるいは、それにエチル

分の沸点は近いが、融点はエチルベンゼン▲ 95℃、ベンゼンも加わった炭素数 8 の芳香族炭化水素混合物

メタキシレン▲ 48℃、オルトキシレン▲ 25℃、パラを混合キシレンと言う。一方、需要はオルトキシレン、

キシレン 13℃と離れているので、冷却して結晶を析

パラキシレンが大きい。エチルベンゼンは、スチレン

出させると、パラキシレンが得られる。しかし結晶化原料であるが、その場合には、エチレンとベンゼンの法はエネルギーを多量に消費する。ゼオライト、モレ

反応によって高純度のエチルベンゼンを合成するのキュラーシーブのような固体吸着剤による吸着法（東で、混合キシレンから精製分離することは行われない。

レのアロマックス（Aromax）法、UOP 社のパレッ

混合キシレンは、図 6.13 に示すように、主にナフクス（Parex）法など）が開発されると、1970 年代以サの水蒸気分解法と改質油から得られる。いずれも副後は一斉に吸着法に移った。

生法である。キシレンを主目的とした製法としてはト3 種類の異性体のうち、需要の少ないメタキシレン

ルエンの不均化法がある。これはベンゼンとの併産法

は、異性化によって混合キシレンの平衡混合物にさである。

れ、そこからオルトキシレン、パラキシレンを分離することを繰り返してきた。工業プロセスとしては、
非触媒法
副生法

1960 年代からのオクタファイニング（Octafining）法（アーコ社／エンゲルハルト社）、その後に開発された
アイソマー（Isomer）法（UOP 社）、LTI 法（モービ

触媒法
キシレン
製造技術

ナフサ～常圧ｶﾞｽｵｲﾙの水蒸気分解法(分解ガソリンの共沸蒸留法、多数の抽出蒸留法）
ナフサの接触改質法(多数の溶剤抽出法）

ル化学社）などがある。1990 年代には、ZSM-5 ゼオ
ライトを一部白金置換した HTI 法（モービル社）が開発され、普及している。ゼオライトの空孔からパラ（触媒法）

トルエンの不均化（Tatoray法、LTD法、STDP法）

図 6.13キシレン製造の技術体系

主目的法

最も需要が大きなパラキシレンの製造（図 6.14）にキシレンは出やすいが、メタキシレン、オルトキシレ
ンは出にくいために、残ったメタキシレン、オルトキ
シレンから平衡反応がさらに進むので、パラキシレンの収率が平衡濃度より高い。

は、古くは結晶化法が使われた。混合キシレンの各成

石油化学技術の系統化調査

217

が難しい場合には反応性の差を利用して分離する方法

パラキシレン分離法（結晶化法、Aromax法、Parex法、Eluxyl法）も行われている。固体酸触媒による水との反応の差をパラキシレン
製造技術利用したイソブチレンの分離（tert- ブチルアルコー

メタキシレンの異性化法(Octaﬁng法、Isomer法、Isoforming法、
LTI法、HTI法）

図 6.14

ル経由）、二量化反応の差を利用した炭素数 5 留分からのシクロペンタジエンの分離などの例がある。

パラキシレン製造の技術体系

一方、反応体系は大きく無触媒法と触媒法に分れる。石油化学基礎製品を供給する量の面では、無触媒（7）合成ガス法の水蒸気分解法と触媒法の重質油接触分解法、ナフ

合成ガスの製造は、もともとコークスを原料に行わ

サの接触改質法が圧倒的に大きい。そのほか、触媒法れた。19 世紀後半に都市ガス製造から始まり、20 世にはエチレン以外の特定の石油化学基礎製品の生産を

紀前半にはアンモニア、メタノール、人造石油の製造主目的とする製法（プロパン脱水素によるプロピレのために行われた。非常に古い技術である。第 2 次世

ン、ブチレン脱水素によるブタジエン、エチレンのオ界大戦後、石油、天然ガスが豊富に得られるようにリゴマー化によるα - オレフィン、トルエンの脱アルなったので、これを原料とした合成ガスの製造が行わキルによるベンゼン、トルエンの不均化によるベンゼ

れるようになった。図 6.2 に示す 2 つの製法がある。

ンとキシレン、メタキシレンの異性化によるパラキシ

一つは外部加熱によるニッケル触媒を使った水蒸気接

レンなど）が多数存在する。

触改質法（スチームリホーミング）である。天然ガスによく使われる。もう一つは無触媒部分燃焼による水

6.1.2

有機工業薬品の技術体系

有機工業薬品は、その中間体も含めて膨大な数があ

蒸気改質法である。天然ガスから重質油まで広範囲のり、その製造技術も非常に多数ある。その技術体系

原料を利用できる。

は、図 6.16 に示すように、C1 化学（脚注 1）、オレフィ（8）まとめン化学、芳香族炭化水素化学、シクロパラフィン化学、

石油化学基礎製品の技術体系を（1）～（7）で製品

その他有機合成化学から成る。

別に述べたが、さらにこれらの技術を横断的にまとめオレフィン化学てみると図 6.15 に示すように、大きく反応技術と分離精製技術に分けることができる。後で述べる有機工

有機工業薬品製造技術

業薬品や高分子の技術体系が反応技術を中心とするの芳香族炭化水素化学に対して、石油化学基礎製品では分離精製技術の重要

シクロパラフィン化学

性が反応技術と同じくらい大きいことが特徴である。

Ｃ１化学

分離精製技術としては、化学プロセスで一般に使わシクロヘキサンの空気酸化
シクロヘキサンの
光ニトロソ化

その他有機合成化学（誘導体の反応）れる蒸留技術のほか、溶剤抽出や抽出蒸留がブタジエ

図 6.16ンや芳香族の分離に、吸着技術が n- パラフィンやパ

有機工業薬品の技術体系

ラキシレンの分離に使われる。再結晶法は、かつてはパラキシレンの分離に使われたが、エネルギー費が高いので吸着法に変わった。さらに物理的操作では分離（脚注 1）炭素数 1 のメタンや合成ガスから炭素数 1 以上の有機工業薬品を製造する技術体系、製品体系を C1 化学と言う。
エタン、ナフサなどの水蒸気分解

無触媒
天然ガスなどの部分燃焼水蒸気改質
反応
触媒

ナフサの接触改質
重質油の接触分解
天然ガスの水蒸気接触改質

石油化学基礎製品製造技術特定製品を主目的とする製法（脱水素、不均化など）
蒸留
溶剤抽出、抽出蒸留
分離精製
吸着
反応・分離・再生図 6.15218

国立科学博物館技術の系統化調査報告

石油化学基礎製品の技術体系（まとめ）Vol.23 2016. Marchオレフィンは、反応性がアセチレンほどは激しくな（1）オレフィン化学；二重結合への付加

く、またパラフィン（アルカン）のように乏しいわけ

オレフィン化学は、図 6.17 に示すように、オレフィでもない。しかも、オレフィン製造技術のうち、ナフンの二重結合への付加、二重結合以外への反応、特殊

サの水蒸気分解技術では、エチレンだけでなく、プロな反応から成る。このうち、特殊な反応には、オキシ

ピレン、ブチレン類、ブタジエンなど多種類のオレ塩素化反応とオレフィンのメタセシス反応がある。オフィンが併産されるので、オレフィン化学も多様に発キシ塩素化反応は本節 3）で、メタセシス反応は 6.2.1

展した。この点は、石油化学以前のアセチレン化学、で述べる。

発酵法エタノール化学、発酵法アセトン・ブタノール

二重結合への付加化学などとの大きな違いである。また、アセチレン化学におけるアセトアルデヒドのような、さらにその先オレフィン化学

二重結合以外への反応の有機工業薬品への展開のためのキーポイントとなる
オキシ塩素化

誘導体もない。アセチレン化学では炭素数 2 のアセト

特殊な反応

アルデヒドからは、酢酸のような炭素数 2 の製品ばか

メタセシス

りでなく、炭素数 3 のアセトン、炭素数 4 のブチルア

図 6.17オレフィン化学の体系

ルコール、ブタジエンと多彩な展開が図られた。アセチレン化学では、基礎製品が炭素数 2 のアセチレンしオレフィンの二重結合への付加は、オレフィン化学

かなかったためである。石油化学でも第 3 章で述べたの中心を成している。アセチレン化学における三重結

ように、エチレンオキサイド、アセトン、アクリロニ合への付加反応と似ている。しかし、図 6.18 に示す

トリル、アクロレイン、フェノールなどは、さらにように、アセチレン化学よりもはるかに多彩である。

様々な製品展開が図られる重要な誘導体であるが、アセチレン化学におけるアセトアルデヒドほどのキーマ

1）硫酸、水、アルコールの付加

テリアルにはなってない。石油化学では、石油化学基

オレフィンの二重結合への硫酸付加は、最も古い石礎製品として得られる多種類のオレフィン、芳香族炭油化学技術である。第 5 章石油化学の歴史で述べたよ

化水素を出発原料として、それぞれの炭素数の誘導体

うに、1920 年にスタンダード石油（NJ）社がプロピが製造されることが多い。しかも、石油化学基礎製品

レンと硫酸を量論的に反応させてイソプロピル硫酸をから何段階もの有機工業薬品を経て目的とする有機工

つくり、これを加水分解してイソプロピルアルコール

業薬品を得るのでなく、石油化学基礎製品から直接IPA の工業生産を始めた。石油化学の誕生を記念すに、あるいはできるだけ短い工程で目的とする有機工る技術である。同様に、1923 年にはシャープレスソ

業薬品を製造する技術の開発を目標とすることが多ルベント社が、イソペンテンと硫酸を反応させ、さらい。また、石油化学では量論反応でなく、酸素、アンに加水分解してアミルアルコールを生産した。1930

モニア、水のような最も安価な副原料を使う触媒反応

年には、カーバイド & カーボンケミカル社がエチレを目指すことが多い。特に、目的とする製品に最終的

ンと硫酸からエチル硫酸をつくり、これの加水分解にには含まれない元素を使う反応（たとえば次亜塩素酸

よって合成エタノールを工業化し、同年シェル化学社の付加や硝酸酸化）に代わる反応を目指すことが多は、n- ブチレンから硫酸法によって sec- ブチルアル

い。グリーンケミストリーで言う原子利用効率の良いコールを工業化した。しかし、硫酸法によるアルコー

反応である。

ル生産では希硫酸が大量に生成するので、再利用には硫酸の付加（アルコール類の旧製法）
水の付加（アルコール類製法）
アルコールの付加（ＭＴＢＥなどエーテル類製法）
次亜塩素酸の付加（ＰＯ製法、エピクロロヒドリン製法、ＥＯ旧製法）
酸素付加

エポキシ付加二重結合への付加

過酸化物による付加
塩素の付加（ＥＤＣ製法）
芳香族炭化水素の付加（エチルベンゼン製法、クメン製法、
高級アルキルベンゼン製法）
イソブタンの付加(アルキレート化）
オレフィンの付加（オリゴマー化）
ヒドロホルミル化(オキソ反応）
シアン化水素の付加（アジポニトリルの製法）

図 6.18 オレフィン化学；二重結合への付加の技術体系

石油化学技術の系統化調査

219

これを濃縮しなければならない。このため、オレフィ

テルを非イオン界面活性剤として発売した。さらに脂ンの二重結合へ水を付加（直接水和）してアルコール

肪酸や脂肪酸アミド、脂肪アルコールのポリオキシエ類を製造する触媒法が開発されると、それにとって代

チレンエーテルも工業化された。1944 年に米国のアわられた。1947 年にシェル化学社はリン酸触媒を用

トラスパウダー社は、ソルビットと脂肪酸とのエステ

いて、エチレンと水蒸気から直接にエタノールを合成

ルを Span、さらにそのポリオキシエチレン化合物をする技術を開発し、翌年工業化した。1951 年 ICI 社

Tween という名称の非イオン界面活性剤として販売

は、プロピレンの直接水和（酸化タングステン、酸化した。日本ではあまり知られていなかったが、石油化

チ タ ン、 酸 化 鉄 触 媒、250 気 圧、270 ℃） に よ っ て

学工業が本格的に発展する前に、エチレンオキサイド

IPA の工業生産を開始した。水の代わりにアルコーの化学はすでに開花していた。

ルを二重結合に付加させれば、エーテルを直接製造す

一方、エチレンとまったく同様に、プロピレンと次る技術になる。ジエチルエーテルの生産に利用され亜塩素酸の量論反応によって、プロピレンクロルヒドた。しかし、大規模に生産されるエーテルとしては、リンをつくり、これを水酸化カルシウムによって脱塩

1970 年代後半に登場した MTBE（メチル -t- ブチル

化水素してプロピレンオキサイドをつくることができエーテル）が初めてである。酸性イオン交換樹脂のよる。1929 年に UCC 社によって工業化された。しかうな固体酸を触媒として、イソブチレンとメタノール

し、エチレンと違ってプロピレンを酸素によって直接から MTBE が生産された。現在では、イソブチレンにエポキシ化する触媒法は、現在に至るまで開発できとエタノールから ETBE（エチル -t- ブチルエーテル）ておらず、現在でもプロピレンクロルヒドリン法は、が生産されている。

プロピレンオキサイドの主要な製法である。

2）次亜塩素酸、酸素の付加

これに対して、1968 年にオキシラン化学社は、ハ二重結合への次亜塩素酸の付加も、硫酸の付加と並ルコン（Halcon）法を開発し、1970 年に工業化した。

ぶ古い量論反応である。1920 年にカーバイド & カー

ハルコン法は、イソブタン、エチルベンゼン、クメン

ボンケミカル社は、エチレンに次亜塩素酸を反応させなどから過酸化物（ハイドロパーオキサイド）をつくてエチレンクロルヒドリンを生産した。これも石油化

り、これにプロピレンを触媒存在下で反応させてプロ学誕生の一つであった。水酸化ナトリウムや水酸化カ

ピレンオキサイドを生産する（3.4.3（4）参照）。2000

ルシウムによって、エチレンクロルヒドリンを脱塩化

年代には、過酸化水素が大規模に安価に製造できるよ

水素すればエチレンオキサイドになる。この反応は量うになったことから、プロピレンと過酸化水素を反応

論反応なので、大量に塩化ナトリウムや塩化カルシウ

させて、プロピレンオキサイドにする製法が工業化さムが副生する。

れた。この場合は水が副生するだけなので、ハルコン

エチレンオキサイドに水を反応させれば EG、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコールが得られドの生産が左右されることはない。

る。またエチレンオキサイドとシアン化水素からエチ

3）塩素の付加

レンシアノヒドリンをつくり、これを加熱分解してア二重結合への塩素の付加も古い技術である。1925

クリロニトリルが 1930 年代につくられた。エチレン

年にカーバイド & カーボンケミカル社は、エチレン

クロルヒドリンを水酸化ナトリウム水溶液によって加に塩素を付加して二塩化エチレン EDC の生産を開始

水分解して EG をつくることもできる（1919 年 BASF

した。EDC を脱塩化水素して塩化ビニルが生産され社）。

た。しかし 1932 年に塩化第 2 水銀をシリカゲルに含

しかし、クロルヒドリン法は、塩素と水酸化ナトリ

浸させた触媒を使ってアセチレンと塩化水素から塩化ウムの浪費である。1937 年に UCC 社は、銀触媒を用ビニルを直接合成する製法がドイツのグリースハイム

い て、 エ チ レ ン を 空 気 酸 化（10～30 気 圧、230～- エレクトロン社によって開発されたので、EDC 法に325℃）してエポキシ化し、直接にエチレンオキサイ

よる塩化ビニルの生産は普及しなかった。

ドをつくる製法を工業化した。この触媒法の開発によって、エチレンクロルヒドリン法は廃れた。

220

法のように副生物の需要によってプロピレンオキサイ

第 2 次大戦後、水蒸気分解法によってエチレンが安価に大量に供給されるようになり、EDC 法が復活しエチレンオキサイドの安価な製法が生まれたためた。EDC から塩化ビニルを生産する脱塩化水素反応に、エチレンオキサイドの化学が 1930 年代に早くもは、当初はアルカリ溶液を使う液相の量論反応であっ発展したことは注目される。1937 年に IG ファルベン

た。この場合、塩素の半分はアルカリ塩となって無駄

社は、アルキルフェノールのポリオキシエチレンエーとなる。その後、軽石、活性炭を触媒とする気相分解

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

法が開発された。この場合には塩素の半分は塩化水素

よってエチレンが塩素化され、還元された触媒が空気として回収できる。しかし、触媒寿命が短い欠点がと塩化水素によって再生される反応なので、塩素が生あったため、高温、高圧の管内を高速で EDC を流す成する訳ではない。

無触媒熱分解法が普及した。EDC を熱分解すると、オキシ塩素化法は、EDC とクロルベンゼン以外に塩化ビニルと等モル量の塩化水素が生成するので、こは拡大できていない。1975 年にメタン、塩化水素、の塩化水素をアセチレンと反応させて、塩化ビニルを

酸素を塩化銅／塩化カリウム溶融塩触媒によってクロ生産するエチレン・アセチレン併用法が行われた。しロメタンにする製法が工業化された。ただし、これはかし、1965 年にエチレンのオキシ塩素化法が開発さそれほど大きな応用先ではない。

れると、アセチレン法、アセチレン・エチレン併用法

4）芳香族炭化水素、イソブタン、オレフィンの付加は短期間に廃れ、EDC・オキシ塩素化の併用法がす二重結合への芳香族炭化水素の付加（脚注 2）、イソ

べてを占めるようになった（5.4.2（2）4）参照）。エ

ブタンの付加、オレフィンの付加は、1930 年代に発チレンのオキシ塩素化法は、塩化銅／塩化カリウム触

展した石油精製技術である。オレフィンを含んだ石油媒を用いて、エチレン、塩化水素、酸素（または空気）

廃ガスを、塩化アルミニウムを触媒にして、ベンゼンを反応させて EDC を得る。EDC の熱分解で副生すと反応させると、エチルベンゼンやクメンが得られる塩化水素をエチレンと反応させて EDC をつくる点る。また、リン酸触媒を用いてオレフィンを二量化、がポイントである。

三量化することによってポリマーガソリンが得られ、塩化水素から塩素をつくる工業プロセスは、非常に古くから開発された。ソーダの最初の製法であるルブ

オレフィンをイソブタンと反応させるとアルキレート
ガソリンが得られる。

ラン法（1791 年フランス特許）は、1820 年代に英国

このうち、二重結合への芳香族炭化水素の付加反応で盛んに行われた。その際に塩化水素が副生し、これによって得られるエチルベンゼンとクメンは、重要なが大気や河川に廃棄されたので、英国では 1863 年に石油化学原料でもある。エチルベンゼンは脱水素にアルカリ条令が制定された。このため、塩化水素を回

よってスチレンになる。1930 年に IG ファルベン社に収して塩素、さらにさらし粉にして利用する研究が行

よってスチレンは工業化された。エチルベンゼンは塩

われ、1866 年にウェルドン（Weldon）法（二酸化マ

化アルミニウムを触媒とした液相法で生産されンガン触媒による液相法）、1868 年 に デ ィ ー コ ン

た（脚注 3）。1953 年にコッパース化学社はリン酸―シ（Deacon）法（塩化第 1 銅触媒含浸レンガによる気相

リカ・アルミナ触媒を用いた気相法によりエチルベン

法、世界で最初の不均一系気相反応）が開発された。

ゼンの生産を開始し、1958 年には UOP 社が三フッ化

ウェルドン法は濃厚な塩素ガスが生成するので、すぐ

ホウ素―フッ化水素触媒を用いた気相法を開発した。

に工業化されたが、ディーコン法は希薄な塩素ガスがその後、ゼオライト ZSM-5 を触媒とするモービル－

生成するので、ハーター（Hurter）による塩化水素

バジャー（Mobil-Badger）法が開発された。1980 年

吸収の基礎研究の後、1880 年代にようやく普及した。

に工業化されて世界に普及している。エチルベンゼン

一方、ラシッヒは、1932 年に酸化銅 - 酸化コバルト－の製法改良では、高次アルキル化物の抑制、転化率のアルミナ触媒、または酸化銅―酸化鉄―アルミナ触媒

向上、触媒の腐食性低下、触媒寿命の向上が図られてにより、ベンゼン、塩化水素、酸素からクロルベンゼ

きた。

ンを生成するオキシ塩素化法を開発した。この製法はクメンはプロピレンの二重結合にベンゼンが付加し1935 年に工業化されたクロルベンゼンの気相加水分て生成する。クメンは、もっぱら酸化・開裂反応に解によるラシッヒ法（クロルベンゼン、水からフェよって、フェノールとアセトンの生産に使われる。こノールと塩化水素を生成）の重要な構成要素を成す反応であった（4.6.1 参照）。このラシッヒ法がエチレンのオキシ塩素化法のモデルとなった。
EDC の熱分解による副生塩化水素をディーコン法に類似の方法で塩素にして再利用するプロセスも開発され工業化された。しかし、この塩素再生法によるEDC 生産プロセスは短命に終わった。エチレンのオキシ塩素化法が、その直後に工業化されたからであった。エチレンのオキシ塩素化法は、触媒の塩化銅に（脚注 2）この反応は、通常、芳香族炭化水素へのアルキル基置
換反応（アルキレーション）とされている。オレフィンの側からみれば、形式上、芳香族炭化水素の付加反応とみることができるので、ここに整理した。
（脚注 3）発酵法エタノールに塩化水素を反応させて塩化エチルをつくり、塩化アルミニウムを触媒にして塩化エチルとベンゼンを反応させればエチレンを経ずにエチルベンゼンが得られる。エチレンよりも、発酵法エタノールが容易に入手できる国では、このルートが採用された。典型的なフリーデル・クラフ
ツ反応である。

石油化学技術の系統化調査

221

のクメン法によるフェノールとアセトンの併産法は、適用される。この反応によって炭素数 8～13 のオキソ

1944 年にホック（Hock）とラング（Lang）によってアルコールがつくられ、フタル酸エステルにして可塑開発され、米国ハーキュレス社、英国ディスティラー剤に使われる。また、炭素数 11～18 のα－オレフィズ社によって 1953 年に工業化された。クメンの合成

ンにヒドロホルミル化反応を適用して炭素数 12～19は、液相法では硫酸、塩化アルミニウム、フッ化水素の直鎖高級アルコールがつくられる。界面活性剤や繊を触媒とし、気相法ではリン酸―シリカを触媒とし維助剤の生産に使われる。

て、水蒸気添加によって行われる。その後、触媒改良

6）シアン化水素の付加が進み、エチルベンゼンと同様に、ゼオライト触媒が二重結合へのシアン化水素の付加反応として、アジ用いられるようになった。ゼオライト触媒は 1996 年

ポニトリルの生産が石油化学では重要な反応である。

に工業化されて以来、急速に普及している。

アジポニトリルの製法はいくつかあるが、ニッケル－3 つ目に重要なオレフィンの二重結合への芳香族炭トリアリールホスファイト触媒を使って、ブタジエン

化水素の付加反応は、高級オレフィンとベンゼンからにシアン化水素を 2 段階にわたって 2 分子付加させるの高級アルキルベンゼンの生産である。高級アルキル製法が主流となっている。アジポニトリルは、水素還

ベンゼンのスルホン酸塩は、重要なアニオン界面活性

元してヘキサメチレンジアミンとなり、6,6- ナイロン剤であり、洗剤に大量に使用される。高級オレフィンの原料になる。

へのベンゼンの付加は、フッ化水素、塩化アルミニウ
ムなどを触媒に液相反応で行われることが多い。
5）ヒドロホルミル化（オキソ法）（2）オレフィン化学；二重結合以外への反応
アセチレン化学において、レッペ反応の一つである

オレフィンのヒドロホルミル化は、二重結合に水素エチニル化（アセチレンの水素への反応）と同様に、とホルミル基（-CHO）が付加して、元のオレフィン

オレフィン化学でも、二重結合に隣接する水素への反より炭素数が一つ多いアルデヒドを生成する反応であ応、あるいは二重結合に隣接するメチル基の水素（アる。アルデヒドは、還元してアルコールに、酸化してリ ル 位 の 水 素 ） へ の 反 応 が、 図 6.19 に 示 す よ う に

カルボン酸に、あるいはアルドール縮合させるなど

1950 年代後半以後、続々と開発された。これによっ様々な誘導体をつくることができる。1938 年にルーて、それまでエチレンに比べて需要が小さかったプロ

ルヘミー社の Roelen は、コバルト触媒 HCo（CO）4

ピレン、ブチレンを出発原料とするオレフィン化学がを用い、エチレンに一酸化炭素、水素を反応させて、大きく開花することとなった。

プロピオンアルデヒドが生成する反応を発見した。プ

酸化

ロピレンに同様の反応をさせると、n- ブチルアルデ

エチレンの水素への反応

ヒドが主として生成するが、イソブチルアルデヒドも生成する。n- ブチルアルデヒドは、そのまま水素添
加して n- ブタノールになる。また、n- ブチルアルデ

アセトキシ化

二重結合以外への反応

アンモ酸化

ヒドをアルドール縮合させたあと、水素添加すると、アリル位の水素への反応

2- エチルヘキサノールが得られる。両方のアルコー
ルとも、無水フタル酸と反応させ、フタル酸エステル

熱塩素化

として、塩化ビニル樹脂の可塑剤として使われた。特に 2- エチルヘキサノールは現在でも大量に使われる

部分酸化

図 6.19オレフィン化学；二重結合以外への反応体系

ので、n- ブチルアルデヒドの需要が強く、イソブチ
1）エチレンからアセトアルデヒドの直接合成

ルアルデヒドは余剰となる。

222

1975 年に UCC 社らは、ウィルキンソン（Wilkinson）

アセチレン化学では、アセトアルデヒドはアセチレ

触媒（トリフェニルホスフィン配位のロジウム触媒）

ンに水を付加させてつくられ、アセトアルデヒドからを使ったヒドロホルミル化の工業化に成功した。このは酢酸、アセトン、ブタジエンなどの重要な誘導品が製法では、n- アルデヒド／イソアルデヒドの比率をつくられた。ところが、エチレンからアセトアルデヒ

コバルト触媒よりも著しく高くすることが可能となドをつくるには、まずエタノールを合成し、次にこれる。ヒドロホルミル化は、エチレン、プロピレンばかを酸化してアセトアルデヒドにする手間のかかる製りでなく、イソヘプテン、ジイソブチレン、トリプロ法になる。この製法は 1930 年に石油廃ガス中のエチ

ピレンなど炭素数 7～12 のオレフィンオリゴマーにもレンを原料として UCC 社が工業化し、続いて多くの

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March米国の化学会社がこの製法でアセトアルデヒドを生に取って替わった。

産した。

3）プロピレンのアンモ酸化

フィリップス（F.C.Phillips）は、1894 年にパラジ

アクリロニトリルは、1930 年代に合成ゴム NBR のウム金属塩が量論的にエチレンを酸化してアセトアル

原料として需要が生まれ、エチレンオキサイドとシア

デヒドを生成することを発見した。この反応は、パラン化水素の量論反応によるエチレンシアノヒドリン法

ジウム金属塩の水由来のヒドロキシ基がエチレンの水が開発され、生産が始まった。1950 年頃から米国で素と置換する珍しい反応であった。ビニルアルコール

はアクリル繊維の生産も始まり、アクリロニトリルのが生成するが、互変異性体のアセトアルデヒドにな需要が急増した。これに対応してアメリカンサイアナる。この反応が 60 年以上も後に、触媒反応に変換さ

ミド社はアセチレンにシアン化水素を付加させる製法

れて、石油化学技術として活用されることになった。

を開発し、1955 年に工業化した。1957 年にはアセト

1956 年にワッカーヘミー社のシュミット（Schmidt）

アルデヒドにシアン化水素を反応させてラクトニトリ

が少量の塩化パラジウムを含む塩化銅水溶液というレ

ルとし、これを脱水してアクリロニトリルにする製法

ドックス触媒によって、エチレン、酸素からアセトアがクナップザック - グリースハイム社で開発された。

ルデヒドを合成する反応を発見した（脚注 4）。ワッ

ちょうどエチレンからアセトアルデヒドを直接合成す

カーヘミー社はヘキスト社と共同開発によって 1959

る製法（上述のヘキスト - ワッカー法）も開発された

年に工業プロセスを完成させた。1 段法（ヘキスト法）

ので、アセトアルデヒドの大きな需要先となることがは、ひとつの反応器の中でエチレンの酸化反応とパラ期待された。

ジ ウ ム 塩 の 再 生 反 応 を 同 時 に 行 う。3 気 圧、120～ところが 1958 年に米国のソハイオ社がプロピレン

130℃、液相反応、エチレン転化率が 35%～45% なののアンモ酸化法を開発した。モリブデン酸ビスマス触で、未反応ガスの循環が必要である。このため高純度媒を用い、プロピレン、アンモニア、空気を流動床、のエチレン、酸素を使う。これに対して、2 段法（ワッ

450℃で反応させる製法である。ほぼ同時期に英国のカー法）は、エチレンの酸化反応とパラジウムの再生

ディスティラーズ社もモリブデン酸ビスマス触媒によ反応が別々に行われる。10～12 気圧、100℃、液相反る製法を開発した。プロピレンのアンモ酸化では、プ応、エチレンの転化率はほぼ 100% である。このた

ロピレンの二重結合は反応せず、メチル基（アリル位め、未反応ガスの循環はなく、パラジウムの再生は空の水素）が反応してニトリル基になる、今までにまっ

気で行うことが可能である。塩化パラジウムを含む塩たく知られていなかった画期的な反応であった。この化銅水溶液によるレドックス触媒という発想は、非常製法によって、アセチレン原料によるシアン化水素付に画期的であった。

加法も、エチレン原料によるアセトアルデヒド法も廃

この反応によって、アセチレン化学の 2 本柱（アセれ、プロピレンがアクリロニトリルの原料となった。

トアルデヒド、塩化ビニル）の一つが 1960 年代早々

なお、アンモ酸化触媒は、その後、ビスマス - モリに崩れ去ることになり、石油化学躍進の大きな一歩とブデン複合酸化物に様々な助触媒が添加されて改良がなったことは 5.3.2（3）で述べた。

進んだ。また劣化ウランを含むビスマス酸ウラン触媒

2）エチレンのアセトキシ化が開発されるなど、様々な工業触媒が開発されてい同じく塩化パラジウム－塩化第 2 銅水溶液を触媒とる。ソハイオ法では、シアン化水素、アセトニトリル

して、酢酸溶液中、酢酸ナトリウムの存在下で、エチなどが副生し、当初はアクリロニトリルの収率はそれ

レン、空気を通じると、エチレンのアセトキシ化が起ほど高くなかった。その後のたゆみない触媒改良は、こり、酢酸ビニルが生成する。ICI 社、セラニーズ社

アクリロニトリルの収率向上、副生物の減少の方向でが 1960 年代に液相法で工業化した。しかし、いずれあった。

も数年で腐食のために停止した。バイエル社、ヘキス

4）オレフィンの二重結合に隣接するメチル基の部分

ト社は、シリカにパラジウム塩を含浸させた固体触媒

酸化を用い、気相反応による工業化を行い、成功した。こアクリロニトリルと同じモリブデン酸ビスマス、あの製法も、アセチレンと酢酸による酢酸ビニルの製法

るいはリンモリブデン酸ビスマスを触媒にして、プロピレンのメチル基を部分酸化してアルデヒドにしたア（脚注 4）この反応機構は詳しく研究された。アセトアルデヒドの酸素は、空気からきたものではなく、溶媒の水から来ている
ことが明らかにされた。

クロレインの生産が、アンモ酸化に続いて工業化された。アクロレインをさらに酸化するとアクリル酸、それをエステル化するとアクリル酸エステルが得られ

石油化学技術の系統化調査

223

る。また、アクロレインは合成グリセリンの出発原料に芳香環の置換反応、たとえば塩素化（例：クロロベにもなった。

ンゼン）、ニトロ化（ニトロベンゼン）、スルホン化（ベアクロレインの生産は、1940 年代前半にデグーサ

ンゼンスルホン酸）を行い、さらにその官能基を反応社が、アセトアルデヒドとホルムアルデヒドの気相縮させてアミン基（アニリン）、ジアゾ基、水酸基（フェ合反応を工業化したことに始まる。石炭化学の時代でノール）など多彩な置換基を導入する技術体系は、19あった。1958 年にシェル化学社は酸化第 1 銅を触媒

世紀後半にほぼ完成した。また、側鎖メチル基の塩素に、プロピレンの酸化法によるアクロレインの工業化

化とその誘導体であるベンジルアルコール、安息香酸を行った。同様にディスティラーズ社は酸化銅―シリなどの合成技術、ナフタレン環やベンゼン環の部分酸

カ触媒によるプロピレン酸化法を開発した。しかし、化による無水フタル酸、無水マレイン酸などを生産す

上記のモリブデン酸ビスマス触媒が登場すると、このる芳香族炭化水素化学も石油化学誕生以前に完成して触媒が主流となった。

いた。また、1941 年には TDI（トルエンジイソシア

五酸化バナジウム触媒を用いて、n- ブチレンを空ネート）を原料とするウレタンフォームの生産も IG

気酸化すると、メチル基が 2 つとも酸化されて無水マ

ファルベン社によって開始された。1958 年には、デュレイン酸、マレイン酸が生成する。1962 年米国のペポン社によって、MDI（メチレンジフェニルジイソ

トロテックス社が工業化した。三菱化学は 1970 年にシアネート）の生産も開始された。TDI、MDI の生

五酸化バナジウム－リン酸触媒を用いる流動床技術を産技術は、芳香族アミンとホスゲンとの反応による芳工業化した。この方法は除熱に優れた。

香族イソシアネートの合成技術である。

イソブチレンを原料にメタクリル酸メチル MMA

このように、コールタール化学によって、すでに大をつくる製法は、日本の多くの会社が開発した世界に型の芳香族有機工業薬品の技術体系の大部分は完成し誇る重要な技術である。イソブチレンのメチル基の 1ていた。一方、石油精製技術の中で、1930 年代にトつだけを酸化する。1982 年に日本触媒化学工業が世

ルエンの水素化脱アルキル、トルエンの不均化、キシ界で初めて工業化し、翌年には三菱レイヨンも自社技

レンの異性化、芳香族炭化水素のアルキル化などの技術で工業化した。イソブチレンは、まずイオン交換樹術がつくられた。

脂のような酸触媒によって t- ブチルアルコールにな

コールタール化学、石油精製技術の中で発展した芳り、次にモリブデン／鉄／ニッケル系触媒を用いた酸

香族炭化水素化学は、すべて石油化学技術に流れ込ん

素酸化・脱水によって、メタクロレインになる。しただ。したがって、1950 年代に石油化学工業が本格的がって、厳密にはイソブチレンの二重結合が保持されな発展を始めてから石油化学技術として新たに開発さたままでメチル基が部分酸化されているわけではな

れた芳香族炭化水素化学としては、図 6.20 に示すよい。メタクロレインのメタクリル酸への酸素酸化には

うに側鎖メチル基の直接酸化と側鎖アルキル基のα位ヘテロポリ酸触媒が使われる。

水素の酸化があるに過ぎない。

MMA はアセトンとシアン化水素の量論反応による

側鎖メチル基の酸化

アセトンシアノヒドリン法で 1930 年代からつくられてきた。日本の数社が開発したイソブチレン法は、世界中でアセトンシアノヒドリン法に代替しつつある。
5）プロピレンのアリル位塩素化
プロピレンへの塩素の付加は容易であるが、生成す

芳香族炭化水素化学

側鎖アルキル基α位水素の酸化
芳香環の置換反応
伝統的な反応石油精製技術として発展した反応(芳香環のアルキル化、脱アルキル、
不均化、異性化）

るジクロロプロパンは EDC と違って用途がないので工業的には重要でない。一方、300℃以上の温度では、付加反応に代わって、プロピレンのアリル位の水素への塩素の置換反応が起こる。この反応を使って 1937
年にシェル化学社はアリルクロライドの製法を開発し

側鎖メチル基の塩素化

図 6.20芳香族炭化水素化学の体系

1）側鎖メチル基の直接酸化
オルトキシレンの空気酸化による無水フタル酸の製法は、1969 年に BASF 社によって酸化バナジウム系

た（3.4.3（9）参照）。

触媒を用いて開発された。コールタール化学では、ナ（3）芳香族炭化水素化学

224

フタレンを原料に酸化バナジウム系触媒を用いて芳香族炭化水素の化学は、19 世紀半ばにコールター

1916 年 に 空 気 酸 化 法 が 工 業 化 さ れ て い た（4.6.2 参ルを原料とする合成染料工業で大きく開花した。とく照）。したがって、オルトキシレンの空気酸化は、コー

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchルタール技術の延長線上の技術と言える。

Amoco 法のあとも、1960 年にトルエン、ホルムア

一方、ポリエステルの原料となるテレフタル酸は、

ルデヒド、塩化水素を原料としてクロルメチルベンゼ

ポリエステルの生産が 1950 年ころから始まったので、ンを経る製法、ベンゼンとプロピレンからジイソプロ

石油化学とともに発展した。パラキシレンの空気酸化

ピルベンゼンを経る製法などが開発された。

では、メチル基をひとつ酸化してパラトルイル酸にす

以上のようにテレフタル酸の製法は、様々な変遷をることは容易であるが、2 つ目のメチル基の酸化がオ経たが、最終的にはパラキシレンの直接酸化であるア

ルトキシレンのように容易には進まない。1951 年にモコ法が世界を席巻した。テレフタル酸と EG の重合

デュポン社は、パラキシレンを硝酸で 2 段にわたって

によってポリエステルを生産すると副生物は水であ酸化する量論的製法を工業化し、テレフタル酸の生産

る。DMT 法のようなメタノール回収の手間が省けを始めた。硝酸酸化は、空気酸化、酸素酸化に比べてた。アモコ法は、1970 年代に高純度テレフタル酸をコストが高い。その後、ICI 社は、1 段目を空気酸化、つくる製法に発展し、さらに 1990 年代以後は大規模

2 段目を硝酸酸化する製法を開発し、コストダウンを

化した。

図った。

メタキシレンの 2 つ目のメチル基の酸化も、パラキ

ヘンケル社は、オルトキシレンの空気酸化で製造でシレンと同様に難しかった。しかし、パラキシレンときるオルトフタル酸カリウムを、二酸化炭素中、1～8

同様の方法によって、メタキシレンを空気酸化すれば気圧、約 400℃で、カドミウム触媒を用いて異性化さイソフタル酸が得られた。イソフタル酸はオロナイト

せてテレフタル酸カリウムにする第 1 ヘンケル法を化学社が 1955 年に工業化し、アルキド樹脂や不飽和1952 年に開発した。この製法は、1958 年に世界で初ポリエステルの副原料に使われた。

めて、日本の川崎化成で工業化された。さらにヘンケ

2）側鎖アルキル基α位水素の酸化

ル社は、安息香酸カリウムの不均化によってテレフタ

エチルベンゼン、クメンのような側鎖アルキル基のル酸カリウムとベンゼンを生成する第 2 ヘンケル法を

α位水素を酸化して過酸化物にする製法は、スチレ開発した。これも 1963 年に世界で初めて日本の三菱

ン、フェノールの中間体を製造する技術として重要で化成工業で工業化された。この場合、安息香酸は、ある。

コールタール化学の時代（トルエンの側鎖塩素化法）

フェノールは、染料、医薬品、農薬、火薬などファとは違ってトルエンの空気酸化（コバルト塩触媒によインケミカル製品の原料としてばかりでなく、フェる側鎖メチル基の直接酸化）で生産された。

ノール樹脂原料としても重要であり、コールタール化

1950 年にドイツのイムハウゼン社は、ナフテン酸

学の時代から大規模に生産される有機工業薬品であっコバルトを触媒にして、パラキシレンを空気酸化してた。石油化学においても、当初、ナイロン原料であり、パラトルイル酸にし、次にこれをメチルエステル化しまた合成洗剤、ビスフェノール A（エポキシ樹脂、ポてから、残るもうひとつのメチル基を空気酸化し、再リカーボネート樹脂）などの原料としてますます重要

びメチルエステル化する巧妙な DMT 法を開発した。

性を増した。

DMT 法は、米国のハーキュレス社をはじめ、世界中

フェノールは、1890 年にベンゼンの硫酸化法で工で多くの会社によって工業化された。DMT はテレフ業化された。次に 1925 年にクロルベンゼン法、1935

タル酸と違って、蒸留によって高純度にすることがで

年にラシッヒ法が工業化されたことは 4.6.1 で述べた。

き、好都合だった。また、重合においても、DMT とクメンの製法も 6.1.2（1）4）ですでに述べた。クEG のエステル交換で反応が進む点も好都合だった

メンを 130℃、アルカリ水溶液の存在下で空気酸化すが、メタノールが副生する。メタノールを再利用する

ると、α位の水素が酸化されてクメンハイドロパーオ

ためには、メタノールを DMT 工場に戻さなければな

キサイドが生成する。未反応クメンを蒸留除去し、クらない。

メンハイドロパーオキサイドを濃縮後、50℃、10%1955 年にサイエンティフィック・デザイン社は、

硫酸で酸処理すればフェノールとアセトンが得られ酢酸溶媒中、酢酸コバルトまたは酢酸マンガン触媒、る。クメン法によるフェノール製造技術は、それ以前

臭素化合物を助触媒として、パラキシレンを酸化しての製法に比べて反応条件がはるかに穏やかで、しかもテレフタル酸をつくる製法を開発した。この製法はア

無駄に消費される副原料がない。これに対して、ベン

モコ化学社での工業化試験を経て、1958 年に三井石ゼンの直接酸化によるフェノールの合成法は、今でも油化学工業、1960 年に丸善石油で工業化され、そのなお、化学者の夢の反応のひとつである。多くの挑戦

後、世界中で採用された。

が行われてきた。しかし、クメン法を追いやるような

石油化学技術の系統化調査

225

ドロキシルアミンの製造段階、オキシムの製造段階、工業化には成功していない。
エチルベンゼンを空気酸化すると、α位の水素が酸

ベックマン転位段階で硫酸アンモニウムが副生するの化されてエチルベンゼンハイドロパーオキサイドがでで、カプロラクタムの約 4.5 倍の硫酸アンモニウムがきる。この過酸化物をプロピレンと反応させると、プできる。この点は大きな欠点である。このため、硫酸

ロピレンオキサイドとα - フェニルエチルアルコール

アンモニウムの副生を減らすような様々な製法が開発ができる。後者を脱水すれば、スチレンが得られる。

された。しかし、オキシム法に対抗して現在も使われプロピレンオキサイドとスチレンの併産法である。

ている製法は少ない。その数少ない製法のひとつに、東レが開発した光ニトロソ化法がある。シクロヘキサ（4）シクロパラフィン化学

ン、塩化ニトロシル、塩化水素を光照射下で反応させ

図 6.16 に示した有機工業薬品の技術体系の中でシて、シクロヘキサノンオキシム塩酸塩を得る非常にユクロパラフィン化学はあまり繁栄していない。シクロ

ニークな製法である。有機工業薬品の大規模な生産

パラフィンを原料に大規模に生産される有機工業薬品

で、光化学反応を使う数少ない例である。ヒドロキシは、シクロヘキサンからつくられるアジピン酸とε -ルアミンを使わないので硫酸アンモニウムの副生を減カプロラクタムが唯一の例である。両方とも、炭素数らすことができる。それでもベックマン転位段階で硫6 の化合物である。シクロパラフィンは、オレフィン

酸アンモニウムが副生する。

よりは反応性が低いが、パラフィンよりは高い。容易1994 年にエニケム社は、ヒドロキシルアミンを使に大量に得られるシクロパラフィンは、ベンゼンを水

わずに、MFI 型チタノケイ酸ゼオライト（TS-1 ゼオ

素還元してつくられるシクロヘキサンのみである。他

ライト）を触媒として、アンモニアとシクロヘキサノのシクロパラフィンは、合成あるいは石油から分離す

ンから過酸化水素を使って直接にシクロヘキサノンオ

ること自体に大きなコストがかかってしまう。

キシムをつくる製法（アンモオキシム化法）を開発しアジピン酸は 1938 年にデュポン社が、カプロラク

た。副生物は水だけである。一方、住友化学は、気相タ ム は 1940 年 に IG フ ァ ル ベ ン 社 が 工 業 化 し た。

でベックマン転位を起させる不均一触媒、高シリカ

コールタール化学の時代であり、その原料は、どちら

MFI ゼオライトを開発し、2003 年にアンモオキシム

もフェノールであった。フェノールを水素還元してシ化法、気相ベックマン転位を組み合わせた製法を工業

クロヘキサノールにする。シクロヘキサノールを硝酸化した。住友化学は、60 年以上のカプロラクタム生

酸化すればアジピン酸が得られる。カプロラクタム

産の歴史の中で、世界で初めて硫酸アンモニウムをは、シクロヘキサノールから、シクロヘキサノン、シまったく副生しないでカプロラクタムを製造すること

クロヘキサノンオキシムを経てベックマンに成功した。

（Beckmann）転位によって製造された。シクロヘキ

一方、旭化成はベンゼンの部分水素化によってシクサノール以後の工程は、アジピン酸も、カプロラクタ

ロヘキセンを得る優れた製法を開発した。シクロヘキ

ムも、量論反応の組み合わせで、その後長らく変化がセンの二重結合への水の付加反応によってシクロヘキ

なかった。

サノールが容易につくられる。水の付加反応は、石油

1960 年代に入って、ベンゼンからシクロヘキサン

化学技術としてはアルコールをつくる 6.1.2（1）の古が大量につくられるようになり、シクロパラフィン化

典的な反応である。旭化成は 1990 年に工業化した。

学が開花した。大規模に工業化されたシクロパラフィ
ン化学としては、図 6.16 に示すようにシクロヘキサンの空気酸化と光ニトロソ化がある。

炭素数 1 のメタン、合成ガスなどから展開する化学

この結果、フェノールからシクロヘキサンへの原料を C1 化学と言い、石油危機後、将来の石油枯渇が意転換が起きた。シクロヘキサンの空気酸化によってシ識されるようになった後、盛んに研究されるように

クロヘキサノール、シクロヘキサノン混合物が得られなった。現在の技術体系は図 6.21 である。C1 化学がるので、これからアジピン酸も、カプロラクタムもつ

唱えられる以前からあった技術が多い。

くられる。
カプロラクタムの製造工程は大きく 2 つに分けられる。前半ではシクロヘキサノンオキシムを製造する。
後半ではシクロヘキサノンオキシムにベックマン転位を起させてカプロラクタムにする。この製法では、ヒ226（5）C1 化学

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March合成ガスからのＣ１化学

メタノール合成

ホルムアルデヒド

ヒドロホルミル化
一酸化炭素

Ｃ１
化学

シアン化水素からのＣ１化学

クロロメタンからのＣ１化学

図 6.21二重結合への付加

カルボニル化
塩素化（ホスゲン）
カップリングカルボニル基への付加くられた高価な塩素の浪費でもある。このため、1990
年代以後盛んになったグリーンケミストリーの最大の目標としてノンホスゲン法の技術開発が掲げられた。
その後の経緯については 5.6.3（2）で述べた。
一酸化炭素を使ったカルボニル化は、アセチレン

クロロフルオロメタン

化学では加圧レッペ反応のひとつとして、アクリル

メチルクロロシラン

酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド（アクリル

メチル化物

酸アミド）などの合成で重要であった（4.5.2（5）参Ｃ１化学の体系

1）合成ガスからの C1 化学照）。オレフィン化学では、エチレン、一酸化炭素、水からプロピオン酸の合成を BASF 社が 1952 年に工業化した。しかしこれは大規模な製品ではなかった。

合成ガスからの C1 化学には、石油化学以前から行BASF 社は、メタノールを工業化した 1920 年代以来、われてきたものが多い。一酸化炭素と水素からの高メタノールのカルボニル化による酢酸の製法を研究し圧反応（約 300 気圧）によるメタノールの工業化は、てきた。材質腐食に対しては、モリブデン－ニッケル

1925 年 BASF 社が酸化亜鉛―酸化クロム触媒によっ合金（ハステロイ）を開発し、ヨウ化コバルトを触媒て達成した。その後､ 1920 年代に英国、米国でも工にした工業プロセスを 1960 年代に開発した。しかし、業化された。日本では、1932 年に臨時窒素研究所（後モンサント社が 1960 年代にロジウム－ヨウ素から成の東京工業試験所、現在の産業技術総合研究所）のる金属カルボニル触媒を開発し、1970 年に最初の 15

研究に基づいて合成工業（現在の三井化学）彦島工

万トンプラントを建設すると、モンサント法がメタ業所で工業化された。戦後も、基本的には同じ製法

ノールのカルボニル化による酢酸製法の主流となっでメタノールの生産は行われたが、遠心圧縮機の導た。この製法は、戦後に開発された C1 化学の最大の入により著しく大規模に生産されるようになった。

成功例である。

しかし、1960 年代に ICI 社は、銅－亜鉛－アルミニ2）シアン化水素からの C1 化学

ウム酸化物触媒による低圧法（50～100 気圧）を開発

石油化学技術の中で、シアン化水素を使った大型のし、1972 年に 31 万トンの大規模な工業化を行った。

化学技術は、アセトンのカルボニル基へのシアン化水

さらに、ルルギ社は多管式反応器、酸化銅―酸化亜素の付加によるアセトンシアノヒドリンの合成であ鉛触媒による製法を開発した。現在では、年産 200 万る。メタクリル酸メチル MMA の古くからの製法のトン級の大型メタノールプラントがつくられるよう最初の工程であり、現在でも広く使われている。ただになっている。

し、アセトンシアノヒドリン法による MMA 生産技

一方、メタノールを原料にして銅、銀などを触媒に術は、（6）その他の有機合成化学に属する技術であり、空気酸化によりホルムアルデヒドを工業生産すること

詳細は省略する。また、ブタジエンへのシアン化水素

は、19 世紀末には行われていた。また、ヒドロホルの付加は、アジポニトリル合成のひとつの重要な製法

ミル化については、6.1.2（1）5）ですでに述べた。

である。これについては 6.1.2（1）6）ですでに述べた。

活性炭を触媒にして一酸化炭素と塩素からホスゲン

3）クロロメタン類からの C1 化学を工業的につくる製法も 19 世紀にすでに確立してい塩化メチルはメチル化剤としてメチルセルロースる。ホスゲンとアミンからイソシアネートを製造するなどの合成に使われるほか、銅触媒を使ってケイ素とことは、1941 年に TDI からウレタンフォームの製造

反応させ、メチルクロロシラン類の合成に使われる。

が開始されるとともに始まったので、これも石炭化学

この製法は 1941 年に Rochow が開発した。メチルク

時代から存在していた技術である。炭素数 1 のホスゲ

ロロシランは、シリコーンの原料として重要である。

ンは 2 官能性化合物なので、別の 2 官能性化合物と反

ただし、メチル基は側鎖であり、シリコーン骨格はケ

応させれば高分子をつくることができる。ホスゲンとイ素と酸素なので、C1 化学による高分子の合成ではBPA の縮合重合によるポリカーボネートの工業化は、ない。

1957 年にバイエル社、GE 社で行われた。
ただし、ホスゲンには毒性がある。しかも目的とす
るイソシアネートにも、ポリカーボネートにも塩素は

クロロメタン類とフッ化水素からフルオロカーボン類が合成されるが、オゾン層保護法により規制される物質が増加し、縮小傾向にある。

残らず、脱離してしまう。これは電気分解によってつ

石油化学技術の系統化調査

227

（6）その他有機合成化学（誘導体の反応）適用できる。

以上に述べた石油化学基礎製品を直接の原料とした

一方、逐次重合は、低分子原料全体が反応して、少オレフィン化学、芳香族炭化水素化学、シクロパラ

し分子量が上昇した物質になり、それがさらに反応しフィン化学、C1 化学以外にも、石油化学では、石油て最終的に高分子を生成する反応である。途中で重合化学基礎製品からつくられる 1 次誘導品を原料に、有を停止させると、重合途中の中間段階の分子量の物質

機合成化学技術によって、さらに多数の有機工業薬品が得られる。逐次重合は、官能基を持つ低分子同士のがつくられている。たとえばエチレンオキサイド、2反応（たとえば、エステル化、アミド化）と同様に、

塩化エチレン・塩化ビニル、アセトン、ブチルアルデ

分子内に 2 つ以上の官能基を持つモノマー同士からス

ヒド、アクリロニトリル、アクロレイン、フェノール、

タートして、中間生成物同士が反応を繰り返していニトロベンゼン、シクロヘキサノンなどを原料につく

く。反応が進行するとともに、分子量が大きな分子がられる多数の有機工業薬品である。これらの合成に使反応しなければならなくなるので、粘度が上昇して反われる技術は、石油化学技術というより、もっと幅広

応が進みにくくなる。工業生産には様々な工夫が必要

い有機合成技術というべきものである。それは、石油である。

化学よりはるかに古く、18 世紀の有機化学誕生以来、

表 6.1 に示すように、合成高分子の工業化は 1909

積上げられてきた技術であり、詳細に述べることは省

年のフェノール樹脂に始まる。有機工業薬品に比較し略する。

て合成高分子の工業化は遅かった。しかも、1910 年
代～1920 年代に新たな合成高分子が工業化されてい6.1.3

高分子の技術体系

るものの、まだ高分子の概念が確立していなかった。

高分子の製造技術体系は、図 6.22 に示すように、

天然ゴムの研究などから、シュタウディンガー（H.

連鎖重合と逐次重合に大別される。連鎖重合とは、重Staudinger）は 1920 年に非常に多数の小分子が結合合過程で高分子になっていく途中段階の物質を取りして大きな分子をつくることを主張し、1922 年に巨出すことが事実上できない重合である。低分子原料

大分子（Makromoleküle）の概念を提唱した。このの中で連鎖重合が始まると、途中で重合を停止させて学説は、当時の学界には迎え入れられず、激しい議論

も、未反応の低分子と生成した高分子が得られるだけを引き起こした。しかし、1920 年代後半に行われたである。

X 線回折像に基づく研究や 1930 年シュタウディン
ガー－野津龍三郎連名による高分子溶液の粘度式の提ラジカル重合連鎖重合
イオン重合案などによって 1930 年代前半には、急速に学界に浸透した。

高分子製造技術
縮合重合
逐次重合

重付加
付加縮合

 2 次大戦前、戦中に工業化された代表的な
第
合成高分子

高分子名

重合種類

フェノール樹脂

逐次重合

1909年（米国）

酢酸ビニル樹脂

連鎖重合

1925年(カナダ）

連鎖重合は、ラジカル重合とイオン重合に分けられ塩化ビニル樹脂

連鎖重合

1927年(ドイツ）る。ラジカル重合は、ラジカルを発生させる重合開始

アルキド樹脂逐次重合

1927年(米国）

ユリア樹脂

逐次重合

1928年(英国）

ポリスチレン

連鎖重合

1930年(ドイツ）

図 6.22高分子製造技術の体系

剤によって重合が行われる。生成した高分子の末端に世界最初の工業化

ラジカル開始剤の一部が結合している。イオン重合はクロロプレンゴム

連鎖重合

イオンによって重合が開始される。イオン重合には、

1934年(米国)

ポリメタクリル酸メチル

連鎖重合

1934年（英国）

カチオン重合、アニオン重合、配位アニオン（金属錯ＳＢＲ、ＮＢＲ

連鎖重合

1935年(ドイツ）体）重合、金属酸化物重合がある。連鎖重合は、オレ

メラミン樹脂逐次重合

1935年(ドイツ）

低密度ポリエチレン

連鎖重合

1938年（英国）

ナイロン繊維逐次重合

1939年(米国）

ブチルゴム

連鎖重合

1940年(米国）

不飽和ポリエステル

逐次＋連鎖

1940年(米国）

ＡＳ樹脂

連鎖重合

1942年(ドイツ）

ポリウレタン

逐次重合

1943年(ドイツ）

フィン、ビニル化合物のような二重結合を含む化合物、 エ チ レ ンオキサイドのようなヘテロ環 状 化 合物（脚注 5）、ホルムアルデヒドのようなアルデヒドに（脚注 5）環の中に炭素以外の原子を含む環状化合物

228

表 6.1

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. Marchカローザス（W.H.Carothers）は巨大分子説を信奉

樹脂、HDPE、PP、ポリカーボネート、ポリアセター

して、縮合重合体の合成と物性に関する基礎研究を

ル、BR、EPDM のような大量の生産量を誇る高分子

デュポン社で 1928 年に開始した。1934 年にフローが続々と誕生したので、石油化学工業の発展は加速さ

リー（P.J.Flory）とカローザスは、独立して重縮合のれた。

理 論 を 発 表 し た。 フ ロ ー リ ー や シ ュ ル ツ（G.

表 6.2

V.Schulz）は独立して 1937 年に「ラジカル重合の理論体系」を発表した。このようにして、1930 年代に高分子の概念が確立されるとともに、重合に関する理論体系が出来上がった。高分子技術の背景が出来上がった。
カローザスは、理論だけでなく、高分子の合成・工業化も進めた。1931 年には CR を発表した。CR は巨 2 次大戦後に工業化された代表的な合成高
第
分子
高分子名

重合種類

世界最初の工業化

フッ素樹脂

連鎖重合

1945年（米国）

シリコーン

逐次重合

1945年(米国）

エポキシ樹脂逐次重合

1948年(スイス）

ＡＢＳ樹脂

連鎖重合

1949年(米国）

ビニロン繊維連鎖重合

1950年(日本）
1950年(米国）

大分子説に基づいて工業化された最初の金字塔となっ

アクリル繊維連鎖重合

ポリエステル繊維、フィルム

逐次重合

1952年(米国)た。さらにデュポン社は 1938 年に 6,6- ナイロンを発

高密度ポリエチレン(低圧法）

連鎖重合

1955年（ドイツ）

ポリアセタール

連鎖重合

1956年(米国）

高密度ポリエチレン(中圧法）

連鎖重合1957年(米国）表し、翌年工業化した。
6,6- ナイロンに至るには興味深いエピソードがある。カローザスは、1934 年に 5,10- ナイロンを合成し、ポリプロピレン

連鎖重合

1957年(イタリア）

ポリカーボネート

逐次重合

実用的な合成繊維になると会社上司に提案した。5,10-

1957年（ドイツ）

cis‐1,4‐ポリブタジエンゴム

連鎖重合

1960年(米国）

ナイロンは、炭素数 5 の脂肪族ジアミンと炭素数 10

ポリイソプレンゴム

連鎖重合

1960年(米国）の脂肪族ジカルボン酸を重合させたポリアミドであＰＵ系熱可塑性ゴム

逐次重合

1960年(米国）る。炭素数 10 の脂肪族ジカルボン酸の原料はヒマシ油であった。会社上司はカローザスの提案を却下し石油化学誕生前にすでに工業化されていた高分子技

た。将来、ナイロン繊維が成功した際に十分な原料供術も含めて、多彩な高分子製造技術全体が、石油化学

給が得られないと判断したからであった。このため、技術の大きな柱となっている。

カローザスは、再度多くのジアミンとジカルボン酸の組み合わせから成るポリアミドを合成し、その中か（1）連鎖重合

ら、原料が石炭（当時はフェノール）である 6,6- ナイ

連鎖重合について、まず工学的な重合操作技術を述

ロンを選択した。ここには重合法や高分子の性能はもべ、次に、連鎖重合の反応形式であるラジカル重合とちろん、経済性までも考慮した分子設計の考え方が明イオン重合について述べる。

確に出ている。この点において、ナイロンは、後の全1）連鎖重合の操作技術

芳香族ポリアミドはもちろん、スーパーエンジニアリ

重合は、一般に大きな発熱反応である。とくに連鎖

ングプラスチックや熱可塑性エラストマーの分子設計

重合では、重合が開始されると発熱しながら反応が急の先駆を成した高分子として画期的である。

激に進むので、反応熱の除去は重要である。連鎖重合

第 2 次世界大戦後、まず米国で民生用に高分子が繊の操作技術としては、図 6.23 に示すように、塊状重

維材料、包装材料、日用品材料として爆発的に使われ合法、溶液重合法、スラリー重合法、懸濁重合法、乳るようになった。石油化学基礎製品の生産が本格化

化重合法がある。

し、石油化学基礎製品、有機工業薬品、高分子が結び
つ い て、 本 格 的な石油化学工業が米国で始ま っ た

塊状重合法（5.3.1（4）参照）。とくに、LDPE、ポリスチレンが溶液重合法

石油化学によって大量に供給されるプラスチックとなった。石油化学の国産化と高分子材料革命は、1950

連鎖重合の
操作技術

懸濁重合法

年代に欧州と日本にも波及した。この頃には、高分子の科学が産業界にも普及し、科学理論に基づく技術開発が本格的に行われるようになった。表 6.2 に示すよスラリー重合法

乳化重合法

図 6.23連鎖重合の操作技術の体系

う に 1940 年 代 後 半 か ら 1960 年 ま で の 15 年 間 に、ABS 樹脂、アクリル繊維、ポリエステル繊維、PET

塊状重合法は溶媒を使わない、モノマーだけで行う

石油化学技術の系統化調査229

重合法である。ラジカル重合にも、イオン重合にも使

ル樹脂、塩化ビニル樹脂などから使われてきた歴史のわれる。当然、除熱が課題となる。大量のモノマーをある製法である。極性モノマーにも、非極性モノマー

溶媒にする方法（バルク法）、モノマー気流に触媒なにも、非常に幅広く適用できる。1930 年代に発見さどを加え、気相で高分子粒を形成させる方法（流動床れた高圧法によるエチレンの重合（LDPE の生成）も法）など様々な方法が開発されている。とくに高性能

ラジカル重合である。LDPE の分子量分布の広さ、大の配位アニオン重合触媒が開発されたことによって、

きな枝分かれ構造など、ラジカル重合の特徴をよく表気 相 法 HDPE、 気 相 法 L-LDPE、 気 相 法 PP が 1980している。表 6.1、6.2 に示すようにラジカル重合によ

年代から広く行われている。

る代表的な高分子は、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹溶液重合法は溶媒によって除熱を行うとともに、塊脂、ポリスチレン、AS 樹脂、ABS 樹脂、LDPE、ポ状重合法よりも粘度を下げることが可能となる。しかリメタクリル酸メチル、クロロプレンゴム、SBR、し、重合後、溶媒と高分子を分離しなければならない。

NBR、フッ素樹脂、アクリル繊維と 1950 年以前にほ

接着剤のような溶液製品の場合には重合後の溶液のまぼ出そろっている。これらは 1950 年代以後の石油化ま使われる。ラジカル重合にも、イオン重合にも使わ学の本格的な発展時代を担うものの、本格的な石油化れる操作技術である。

学時代が到来する前に、おもに石炭化学によってつく

スラリー重合法はイオン重合によく使われる。触媒が溶媒中に懸濁し、生成した高分子も懸濁するので、的な技術の開発は進んでいた。

反応液全体がスラリー状になる。溶媒によって除熱が重合開始剤には、過酸化物、アゾ化合物がよく使わ行われ、溶液重合法よりさらに粘度を下げられる。

れる。熱、光（紫外線、電子線を含む）、酸化、還元

懸濁重合法はラジカル重合によく使われ、水が溶媒の組合せ（レドックス開始剤）によってラジカルを発として使われることが多い。溶媒にモノマーを懸濁生させることができるので、色々な条件下で重合を開し、重合開始剤を懸濁モノマーに溶解させて重合を開始することができる。工場での高分子生産ばかりでな始する。懸濁状態で重合が進むので除熱が行いやす

く、歯科材料に使われる感光性高分子のように利用しい。ポリ塩化ビニルの工業生産によく使われる製法でたい場所で重合させるような用途にも使われる。
ラジカル重合の停止反応は、ラジカルの移動（連鎖ある。
乳化重合法もラジカル重合によく使われる。水を溶移動）か再結合で起こるので、従来は制御が困難で媒にし、界面活性剤によってモノマーを乳化状態にすあった。このため、ラジカル重合によって生成した高るので、液滴の大きさは懸濁重合よりも 1 桁以上小さ分子の分子量分布は幅広くなった。しかし、1990 年

く、除熱がさらに行いやすい。重合開始剤や触媒は、代にリビングラジカル重合が開発された。これは、従溶媒に溶解し、乳化状のミセルに侵入して重合を開始

来の重合開始剤と異なり、安定した共有結合種（ドーする。重合後はエマルジョンとなる。合成ゴム、塗料

マント種）から可逆的にラジカルを発生させることに用樹脂（エマルジョン塗料）、接着剤などの生産によ

よって、すべての高分子末端を同じような確率で発生

く使われる。

させ、しかもラジカル濃度を低く抑えて停止反応を抑これらの重合操作のいずれが優れるかは、高分子ご制している。2000 年代からリビングラジカル重合のとに異なるので一律には言えない。たとえば、LDPE

活用が始まったものの、まだ比較的少量の機能性高分は、技術誕生以来、現在までもっぱら塊状重合法で行子分野に応用が限られ、大型の新規高分子は生まれてわれている。塩化ビニル樹脂は乳化重合法から懸濁重いない。

合法に転換した。HDPE や PP は、溶液重合法、スラ

3）イオン重合

リー重合法で始まり、触媒改良とともにモノマーを溶

イオン重合には、図 6.24 に示すように、カチオン媒とする塊状重合法、さらに気相流動床を使う塊状重重合、アニオン重合、金属酸化物重合、配位アニオン

合法が使われるようになった。しかし、製品銘柄の都重合がある。イオン重合は、ラジカル重合に比べて分合上、現在でもスラリー重合法なども使われている。

子量分布が狭い。

SBR は、ラジカル重合では乳化重合法、アニオン重

カチオン重合は高分子の成長末端がカチオンであ合では溶液重合法というように、重合方法によって重る。カチオン重合の触媒には、フッ化ホウ素、塩化ア合操作が異なる。それによって、製品性能も異なる。

ルミニウムのようなルイス酸、硫酸、リン酸のような2）ラジカル重合

プロトン酸、ルイス酸に共触媒としてハロゲン化アルラジカル重合は、1920 年代に開発された酢酸ビニ

230

られたモノマーによって、すでにラジカル重合の基本

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

キルや水などを組み合わせたものがある。カチオン重合をするモノマーは、一般的には電子供与基を持つ二に比べて穏和な条件でポリエチレンを得ることができ

重結合化合物である。工業的には、イソブチレンの重る。1957 年に工業化され、現在でも HDPE の製法と合が代表例である。

して使われている。しかし、金属酸化物重合は、エチ
カチオン重合アニオン重合イオン重合
金属酸化物重合
配位アニオン重合

図 6.24イオン重合の体系

レン以外には発展性がなかった。プロピレンに適用す
ると、10% 程度は固形の PP が得られるものの、あとは液状の高分子となって使いものにならない。
4）配位アニオン重合
配位アニオン重合はイオン重合の一つであるが、石油化学では特に重要なので項を改めて述べる。配位アニオン重合は、高分子の成長末端（アニオン）が触媒に配位し、錯体を形成している。配位アニオン重合

アニオン重合は高分子の成長末端がアニオンであは、1953 年にチーグラーがトリエチルアルミニウム

る。アニオン重合の触媒には、金属カリウム、ナトリと四塩化チタンを組み合わせた触媒を使ってエチレン

ウムのようなアルカリ金属、ブチルリチウムのようなを常温常圧で重合させることに成功したことに始まアルキル金属、ナトリウムアミドのようなアルカリアる。生成した高分子は、金属酸化物触媒によるポリエ

ミド、グリニャール試薬などがある。アニオン重合す

チレンと同じく HDPE であった。1955 年にナッタはるモノマーは、一般的には電子吸引基を持つ二重結合トリエチルアルミニウムと三塩化チタンを組み合わせ化合物である。スチレン、ブタジエン、アクリロニトてプロピレンやスチレンなどα - オレフィンから立体

リルなどの重合を行うことができる。瞬間接着剤シア

規則性高分子を得ることに成功した。チーグラー・

ノアクリル酸エステルは、強い電子吸引基を持つためナッタ触媒は表 6.2 に示すように発展性があり、1955に空気中の水分によって、アニオン重合が開始されて年に HDPE、1957 年に PP、1960 年に cis-1,4- ポリブ

固化、接着する。この場合、水が塩基として働いて重タジエン（BR）、cis-1,4- ポリイソプレン（IR）、1961

合を開始させる。

年に EPDM が次々に工業化された。

エチレンオキサイドなどヘテロ環状化合物の開環重配位アニオン重合は、つくられる製品の量が圧倒的

合もイオン重合のひとつである。また、ホルムアルデに 大 き い こ と ば か り で な く、 以 下 に 述 べ る よ うに

ヒド単独、またはホルムアルデヒドとエチレンオキサ

1960 年代以後の技術的な発展という面でも、石油化

イドの共重合によるポリアセタールの生成反応もイオ

学技術を代表するものとなっている（図 6.25）。1968

ン重合である。

年には三井石油化学工業は、アルキルアルミニウムとイオン重合は、ラジカル重合と違って、高分子成長

塩化マグネシウム担持塩化チタン触媒を開発した。こ

末端同士が同じ電荷なので反発し合うために、再結合の触媒は、第 1 世代のチーグラー・ナッタ触媒に比べによる停止反応は起こらない。また成長末端には対イて、活性が 100 倍以上に達した。このため、チーグ

オンがあるので、連鎖移動による停止反応も起こりに

ラー・ナッタ触媒で必要であった脱灰工程が不要にくい。このためリビング重合をさせることが可能であなった。さらに 1975 年に三井石油化学工業とモンテる。たとえば、スチレンをイオン重合させ、反応が終

ジソン社は、共同研究によって安息香酸エチルのよう了したら、次にイソプレンをポリスチレンの成長末端

な電子供与体を触媒に作用させて高立体特異性活性点から重合させてブロック共重合体をつくることが可能

を選択的につくることに成功した。チーグラー・ナッである。スチレン系、オレフィン系の熱可塑性エラス

タ触媒は固体なので、結晶面によって触媒活性が異なトマーは、この製法でつくられる。

る（マルチサイト）。添加物によって触媒活性点を選

金属酸化物重合は、エチレンの中圧法重合で使われ択的に絞り込んだ。これによって、チーグラー・ナッ

る。1950 年にスタンダード石油（インディアナ）社

タ触媒でプロピレンを重合させた際に生成する非立体が、シリカ担持モリブデン酸化物触媒を用いて、穏和

規則性 PP を除去する工程が不要になった。高活性・な条件でエチレンのオリゴマー化を試みた際に、高分

高立体規則性触媒は第 2 世代のチーグラー・ナッタ触子量の HDPE が生成していることを発見した。同じ媒と呼ばれる。この第 2 世代チーグラー・ナッタ触媒

ころにフィリップス化学社もシリカまたはアルミナ担によって、HDPE や PP の分子量分布は大幅に狭くな

持の酸化クロム触媒を用いて HDPE を得た。この重り、品質が著しく向上した（5.6.3（1）参照）。

合法は、それまでの高圧法ラジカル重合による LDPE

石油化学技術の系統化調査

231

発見した。メタロセン触媒（カミンスキー触媒）であ
Ziegler-Na a触媒
塩化マグネシウム担体
配位アニオン
重合触媒

メタロセン触媒（Kaminsky触媒）
幾何拘束型触媒（ＣＧＣ）
シングルサイト非メタロセン触媒

ポストメタロセン触媒後周期遷移金属触媒

図 6.25

配位アニオン重合触媒の推移

る（5.7.4（3）参照）。メタロセン触媒は、単一構造の金属錯体であり、単一の活性点（シングルサイト）を
持 つ。 こ の た め、 分 子 量 分 布 が、 第 2 世 代 チ ー グ
ラー・ナッタ触媒よりもさらに狭くなった。しかし、第 2 世代チーグラー・ナッタ触媒の改良も進んだことから、メタロセン触媒によるポリエチレンの工業化は1991 年まで遅れた。メタロセン触媒の長所を生かした用途として、EPR、EPDM などのエラストマー分

エチレンとα - オレフィンを共重合させて、LDPE野がある。

に類似した L-LDPE を製造することは、すでに 1960

チーグラー・ナッタ触媒によって開かれた有機金属

年にデュポンカナダ社で工業化されていた。しかし既錯体触媒は、メタロセン触媒の登場によって、さらに存の LDPE に比べて品質が劣っていた。これに対し注目を浴びるようになり、多くの改良、革新が現在もて、第 2 世代チーグラー・ナッタ触媒による L-LDPE

続いている。触媒活性点周辺の構造を制御することには組成分布が均質で LDPE を超える性能を持った。

よって、立体規則性を向上させることを狙った幾何拘UCC 社は 1979 年に気相流動床法による L-LDPE の製束型触媒がメタロセン触媒の改良として開発され、工法を開発した。L-LDPE は 1980 年代には LDPE 市場

業化された。

をかなり奪って急速に成長した。さらに設備建設費、配位アニオン重合触媒の現状を整理すると、図 6.25

運転費が高圧法の LDPE に比べて安価なことから中のようになる。今後もさらなる発展が期待される。そ東、 ア ジ ア の 新 興 石 油 化 学 工 業 で は、 も っ ぱ らの芽としてすでにポストメタロセン触媒が発展していL-LDPE 技術が採用されることになった。また、第 2る。これについては 6.2 で述べる。

世代チーグラー・ナッタ触媒によって、コモノマー量をさらに高めることができるようになり、LDPE より
さ ら に 密 度 が 低 い 新 し い ポ リ エ チ レ ン VLDPE、（2）逐次重合
逐次重合には、図 6.22 に示すように、縮合重合、重付加、付加縮合がある。逐次重合の代表的な反応形

ULDPE も工業化された。
表 6.3 1
 960 年代以後に工業化された代表的な合成高分子

式は縮合重合（重縮合）である。縮合重合は、多官能性モノマー同士が、水や塩化水素のような簡単な低分子を脱離して縮合しながら進行する重合である。縮合

高分子名

重合種類

世界最初の工業化

ＥＰＤＭ

連鎖重合

1961年（英国）

ポリイミド

逐次重合

1964年(米国）

ＰＰＯ

逐次重合

1964年(米国）る。この場合には、簡単な低分子の脱離がなく、ヒド

アイオノマー樹脂

連鎖重合

1964年(米国）

ロキシ基とイソシアネート基の反応によって、ウレタ

ポリスルホン

逐次重合

1966年(米国）

メタ系芳香族ポリアミド繊維

逐次重合

1967年(米国）

ン結合が形成されるので、重付加と呼ばれる。一方、

ＰＢＴ樹脂

逐次重合

1970年(米国）

パラ系芳香族ポリアミド繊維

逐次重合

1971年(米国）

重合の変形として、ポリオール化合物とポリイソシア
ネート化合物の反応によるポリウレタンの生成があフェノール樹脂、ユリア樹脂（尿素樹脂）、メラミン
樹脂が生成する重合は、付加縮合と呼ばれる。フェ

ＰＥＳ

逐次重合

1972年(英国）

ノールのオルト位、パラ位の活性水素、または尿素や気相法Ｌ‐ＬＤＰＥ

連鎖重合

1979年(米国)

逐次重合

1980年（英国）

メラミンのアミノ基の活性水素にホルムアルデヒドがＰＥＥＫ
ポリエーテルイミド

逐次重合

1981年（米国）

液晶ポリマー

逐次重合

1984年(米国）

メタロセンポリエチレン

連鎖重合

1991年（米国）

付加してメチロール基（-CH2OH）が生成し、次にメチロール基が活性水素と反応して脱水（縮合）してメ
チレン基結合（-CH2-）を形成することによって重合が進む。あるいはメチロール基同士が脱水（縮合）し232

1980 年にカミンスキー（Kaminsky）は、トリエチてエーテル結合（-CH2OCH2-）ができることによってルアルミニウムと水の反応物（MAO）とメタロセン

も重合が進行する。付加と縮合が繰り返され、反応条（ジルコニウム、チタンなどのシクロペンタジエニル

件によって 2 次元のプレポリマーが生成し、さらに加錯体）を組み合わせた触媒が、第 2 世代チーグラー・

熱や pH 変更によって、3 次元架橋した高分子が生成

ナッタ触媒より 1 桁以上上回る重合活性を示すことをする。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March表 6.1 に示すように、付加縮合は、最初の合成高分としての成形加工性の両立を図るように分子設計され子であるフェノール樹脂（1909 年工業化）をはじめ、た高分子である。縮合重合は分子設計を行いやすい長1928 年工業化のユリア樹脂、1935 年工業化のメラミ所がある。

ン樹脂と、石油化学時代以前に誕生した最も歴史のあ

繊維強化（ＦＲＰ）

る重合法である。フェノール樹脂は、石油化学時代が到来する前、石炭化学時代にプラスチックを最初に身近な材料にした合成高分子と言える。欠点は褐色に

高強度、高耐熱性の縮合重合高分子変色することである。このため、黒電話や電球ソケッ

エンジニアリング
プラスチック

分子設計

スーパーエンジニア
リングプラスチック

トに代表されるように、あらかじめ黒く着色して使われた。ユリア樹脂は、そのような変色がないので、白色その他カラフルな着色をした食器、ボタン、電気部

図 6.26

高強度、高耐熱性縮合重合高分子の技術体系

品に大量に使われた。日本では、第 2 次大戦前には、

縮合重合の操作は、通常、モノマーや生成する高分

フェノール樹脂がセルロイドと並ぶ代表的なプラス子の融点以上に加熱し溶融状態で行う。連鎖重合の操チックであったが、第 2 次大戦後、1950 年代半ばま作における塊状重合法に相当する。縮合反応は可逆反ではユリア樹脂が代表的なプラスチックとなった

応なので、生成した水などの縮合低分子を反応系から（5.3.3（1）参照）。メラミン樹脂は、透明で熱にも強直ちに除去することが重要であり、減圧下で重合を進いので、フェノール樹脂積層板の表面化粧用によく使めることも多い。PET は、通常の減圧溶融状態でのわれた。しかし、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラ縮合重合では分子量がなお不足する用途が多い。この

ミン樹脂は、付加縮合による熱硬化性樹脂として成形ため、固相重合によって、さらに分子量を上げている。

に時間がかかるために、1950 年代にポリエチレン、

ポリエステルの場合には、ジエステルモノマーとポリ

ポリスチレンに代表される熱可塑性プラスチックがオールによるエステル交換反応によって、縮合重合を大量に供給されるようになると、日用品、電気部品な行うこともある。この場合には、低分子のモノオール

どの成形材料用途を失った。しかし、現在でも、合が脱離してくるので除去する。

板・ 積 層 板 用 接 着剤用途においては重要な地 位 を保っている。

一方、芳香族ポリアミド繊維は、DMF、N- メチル
ピロリドンのような極性溶媒を使った低温溶液重縮合

縮合重合、重付加による高分子は、1939 年に工業によってつくられる。連鎖重合の操作における溶液重化されたナイロン（ポリアミド）が最初である。しか合法に相当する。この場合、生成した高分子を溶解しも、ナイロンは、すでに述べたように、高分子概念をて重合度を如何に上げるかが重要である。重合後、紡実証・確立させた重要な高分子であった。縮合重合・糸も可能である。また、溶け合わない 2 つの溶媒を重付加による高分子の工業化は、表 6.1．6.2 に示すよ

使って、その界面で縮合重合を進める界面重縮合法もうに、石油化学の本格化時代以前に、ナイロンに続い行われている。たとえば、BPA を水酸化ナトリウムて、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、シリコーン、水溶液に溶解し、一方、ホスゲンを塩化メチレンに溶

エポキシ樹脂と続き、石油化学が本格化した 1950 年解する。塩化メチレンと水は溶けあわないので 2 相に代以後も、現在では 4 大汎用樹脂（ポリエチレン、

なるが、その界面で縮合重合が進み、ポリカーボネー

PP、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン）に次ぐ大きなトが得られる。

生産量になったポリエステル（PET）、1990 年代以後
エンジニアリングプラスチックから汎用化したポリ
カーボネートなどの大型の高分子が誕生した。さらに

6.2 石油化学技術の新潮流

1960 年代以後は、図 6.26 に示す高強度、高耐熱性の5.5 で述べたように、石油化学は 1970 年代後半に技高分子を求める市場要求に応えて、縮合重合技術に術的に成熟化したと言われた。オレフィン製造技術でよって、PPO、PBT などのエンジニアリングプラス

は、水蒸気分解法の優位が確定した。その後の改良方

チック、ポリイミド、PES、PEEK、ポリエーテルイ

向においては、規模の大型化だけが追求されるように

ミド、液晶ポリマーのようなスーパーエンジニアリン

なり、技術的な多様性の探究は大幅に減った。有機工

グプラスチック、メタ系、パラ系のアラミド繊維など

業薬品技術では、石炭化学製品、発酵法化学製品へのが誕生した。特にスーパーエンジニアリングプラス

代替がすべて終了し、生産量を飛躍的に伸ばすようなチックは、高強度、高耐熱性と熱可塑性プラスチック

新技術は生まれにくくなった。しかし、1970 年代以

石油化学技術の系統化調査

233

6.2.1

後の有機工業薬品製造技術は、1950 年代、1960 年代

オレフィンメタセシス反応のような華々しさはないものの、着実な進展がみられオレフィンのメタセシス反応は、1960 年代の石油

た。ひとつは、従来あまり用途がなかった炭素数 4、

化学のシュトルム・ウント・ドラング時代にトリオレ

5 のオレフィンを出発原料とするオレフィン化学技術

フィンプロセスとして発見、開発されたものの、そのである。もうひとつは、省エネルギー、低公害型の製意義が分からなかった。その後、反応機構が解明さ造技術である（5.6.3 参照）。また、高分子技術においれ、まったく知られていなかった形式の二重結合の反ては、1970 年代に第 2 世代チーグラー・ナッタ触媒、応であることが分かった（6.1.2（1）参照）。二種類の1980 年代に大型新製品として L-LDPE、1990 年代にオレフィン間で結合の組換えが起こる反応である。遷

メタロセン触媒が工業化され、また多くのスーパーエ

移金属アルキリデン錯体触媒（カルベン錯体）によっ

ンジニアリングプラスチック、高性能繊維、機能性樹て 起 こ る。1967 年 に カ ル デ ロ ン（Calderon） ら は脂が開発されるなど、技術革新は続いている。一方

WCl6 と EtAlCl2 からなる触媒を用いることによって、で、リビング重合、ブロック重合法開発など、着実な二重結合が開裂して新しい二重結合が生成することを技術改良の積み重ねによって PP が 1980 年代に大き確認した。ここにメタセシス反応が知られるようにく成長し、オレフィン需要は、1960 年代までのエチなった。1971 年にはショバン（Chauvin）が反応機構

レ ン 一 極 集 中 から是正され、さらにイソブ チ レ ンを提唱した。この頃から、タングステンやモリブデン（MMA や MTBE の 原 料 ）、1- ブ チ レ ン（L-LDPE のにアルキルアルミニウムなどを組み合わせたチーグ副原料）需要も大きくなるなど、オレフィン全般の利

ラー型触媒を用いて、石油化学技術として利用される用が進み、石油化学工業は第 3 章で述べたように厚み

よ う に な っ た。 さ ら に 1990 年 代 に シ ュ ロ ッ クのある総合的な産業になった。

（Schrock）やグラブス（Grubbs）らによって、極性

その一方で、1970 年代の 2 度にわたる石油危機にの高い官能基にも耐える高活性なモリブデン、ルテニ

よって、石油資源の枯渇可能性に備えた技術開発の必

ウムのアルキリデン錯体触媒がつくられてからは、石要性が叫ばれるようになった。石炭は資源量が大きい

油化学だけでなく、幅広い有機合成反応に適用されるものの扱いにくいので、次に資源量が大きくて、しかようになった。

も扱いやすい天然ガスのメタンあるいはその他アルカ

石油化学技術への適用の成功例としては図 6.27 にンから、有機工業薬品を直接につくり出す化学反応が示すように 3 つある。

研究された。このような背景の下で、まだ歴史的な評（1）プロピレンの合成

価が確定できないが、1990 年代以後、石油化学技術において、多くの技術革新が見られるようになった。そエチレンと 2- ブチレンのメタセシス反応によるプの中には、水蒸気分解による石油化学基礎製品の生

ロピレン生産が 1970 年に最初に工業化された。しか産、それをパイプ輸送して有機工業薬品や高分子を生し、本格的な利用は 1980 年代半ばであり、1990 年代

産する石油化学コンビナートという、1950 年代以後世には大規模に行われるようになった。プロピレン需要

界の石油化学工業に普及した製品体系、生産形態とはが高まったために、ナフサの水蒸気分解によるコンビ

別の石油化学を生みだす可能性を秘めた技術もある。

ナートで、利用先の少ない 2- ブチレンを使ってプロピ

CHCH3

CH2
（１）プロピレンの合成

CH2

CHCH3

エチレン

2-ブチレン

２

CH2＝CHCH3
プロピレン

水素還元

ROMP

(2）開環メタセシス重合（ROMP)

CH 2

H 2C
1

R3C

(3) SHOPにおける不要
オレフィンの活用例（炭素数12～18が有用の場合）

⇒

＋

2

CH
R 3

R H3n
C

H3

炭素数４～8のα-オレフィン
炭素数20～40のα-オレフィン

1

R
H 3C

2

1

RC

異性化

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

RC2H 3シクロオレフィン
ポリマーの一例

メタセシス

内部
オレフィン

炭素数12～炭素数24の内部オレフィン

図 6.27 石油化学で活用されているメタセシス反応の例

234

CH 3

H 3C

n

レンをつくろうとする動きが日本でも盛んになった。

用されることが期待される。また、メタセシス反応に

日本では年産 15 万トンクラスのメタセシス法プロピ

よって、やや複雑な分子構造を持つモノオレフィンやレンプラントがいくつか建設されている。これは、エジエンの生産が、ファインケミカル中間体としてすでチレン生産能力 30 万トンのナフサの水蒸気分解設備に工業化されている。

から得られるプロピレン量に相当する大きな融通能力である。また、エタンを原料とするためにプロピレン

6.2.2

プロピレンを目的とする生産技術が得られない中東では、エチレンを二量化して n- ブ

5.7.4（1）で述べたように、1980 年代にエチレン需

チレンにし、これとエチレンをメタセシス反応させて要に対して、プロピレン需要が高まった。米国のようプロピレンをつくるプラントが建設されている。

にガソリン生産を主目的とする流動床接触分解法（FCC）の副生物としてプロピレンを得る国でも、ま（2）メタセシス重合

たナフサの水蒸気分解によるエチレン生産の副生物と石油化学への適用のもうひとつの代表例がメタセシ

してプロピレンを得る国でも、プロピレン不足が顕在ス重合である。環状オレフィンをチーグラー型触媒で化した。このため 1990 年代には、前節で述べたよう

開環メタセシス重合（ROMP）させ、得られた高分子に、メタセシス反応によるプロピレン生産が大規模にを水素添加すると、透明性、耐熱性、寸法安定性に優行われるようになった。そのほか、1990 年代には、れた光学材料が得られる。多くの日本の化学会社が、プロパンの接触脱水素によるプロピレン生産も行われこの分野の開拓に活躍している。極性官能基への耐性るようになった。この製法は、当初は、副生法に比べの強いグラブス触媒を使うと、様々な官能基を導入でて競争力がないと見られていたが、着実に触媒改良、き、しかもリビング重合が行えるので、機能性高分子

工程改良が進んでいる。

合成への活用が試みられている。

また、FCC に対して、ガソリン収率が減少してもプロピレン収率を高めることを狙った深度接触分解法（3）α - オレフィンの効率よい合成
α - オレフィンの効率の良い合成法（3.4.2（7）参照）にも、メタセシス反応が活用された。シェル社の高級（DCC）が中国で開発され、工業化された。この技術は、その後、中国以外でも多くの国で開発され、強化
流動床接触分解法と呼ばれている。

オレフィンプロセス（SHOP）である。エチレンのオ

中国では 1990 年代以後、海外技術と資本の導入にリゴマー化では、多くの炭素数のα - オレフィンが生

よって石油化学工業が勃興した。しかし、海外への石成する。界面活性剤、潤滑油などに有用な炭素数の高

油依存度が高まることを警戒して、石炭を原料とした

級アルコールは限られている。これに対して SHOP

化学工業の建設が内モンゴルなど内陸部を中心に図ら

は、メタセシス反応とコバルト触媒による異性化・ヒれている。そのひとつとして、石炭原料によるメタ

ドロホルミル化反応を繰り返すことによって、無駄なノールからプロピレンをつくる MTP 法がある。2010

αｰオレフィンをつくらない巧妙な製法である。有用年に 50 万トンクラスの MTP プラントが技術導入にな炭素数のα - オレフィンを分離後、残った炭素数がより建設され、PP がつくられた。ただし、これは、長短のオレフィンを異性化（内部オレフィン化）させあくまでも中国の経済安全保障政策の一環とみるべきる。続いて、メタセシス反応を行うことによって、であり、いま直ちに競争力があるとは考えられない。

様々なオレフィンの炭素数を足して 2 で割るように再もともと MTP 技術は、先進国の石油精製会社やプラ構成させる。これから再び有用な炭素数の内部オレントエンジニアリング会社が熱心に開発しており、中フィンだけを分離する。分離した内部オレフィンに対国内陸部での工業化は、競争者の少ない特殊な市場でしてコバルト触媒を使ったヒドロホルミル化により末の実験と見るべきである。しかし、メタノールは、天端アルデヒドを生成させる。末端アルデヒドを還元し然ガス生産国で石炭よりはるかに安価、大規模に生産てアルコールにし、これを脱水すれば有用な炭素数のできるので、そのような安価なメタノールを原料とす

α - オレフィンが得られる。この操作を繰り返すことることが可能な MTP 技術の開発自体は、次に述べる

によって、必要とする炭素数のα - オレフィンだけがC1 化学の一環として興味深い。

生産される。
このほか、酸化脱水素によるトルエンの二量化で生

6.2.3

C1 化学

成するスチルベンとエチレンのメタセシスによるスチ

合成ガスは、第 2 次大戦前は、もっぱら石炭からつレン合成など、メタセシス反応はさらに石油化学で応くられていた。第 2 次大戦後は、石油、天然ガスから

石油化学技術の系統化調査

235

つくられるようになった。とくに石油と異なって消費化した。しかし、これらの酢酸合成法は、1960 年代

地から遠い地域に産出する天然ガスは輸送が困難なたにはエチレンからのアセトアルデヒドの酸化法と競合

め開発できないものが多い。そのような場合に、産地し、さらに 1970 年代以後はメタノールのカルボニル

で合成ガスをつくり、大規模にメタノールやアンモニ化法に圧倒された。

アを生産する動きが高まってきた。

次の成功例が、n- ブタンの酸化による無水マレイ

こうして生産された安価なメタノールの利用先のひン酸の生産であった。無水マレイン酸は、不飽和ポリ

とつとして、1970 年に工業化されたメタノールのカエステル原料のほか、フマル酸、リンゴ酸の合成に使

ルボニル化による酢酸の製法については 6.1.2（5）1）

われる中規模の有機工業薬品である。石炭化学時代かですでに紹介した。この技術の大成功と 1970 年代にら少量生産され、もっぱら五酸化バナジウムを触媒に起こった石油危機によって、C1 化学の研究開発がベンゼンの空気酸化によってつくられた。この反応

1970～80 年代に盛んに行われた。しかし、その成果

は、 ナ フ タ レ ン を 原 料 と し た 無 水 フ タ ル 酸 の製 法は現在のところ、C1 化学の難しさを実感させること（4.6.2 参照）と似ており、無水フタル酸の副生物としに終わっている。

ても無水マレイン酸は得られた。ベンゼンの酸化法

一方、1970 年代に宇部興産が開発した一酸化炭素、は、ベンゼンの炭素 2 つを二酸化炭素にする無駄の多

メタノール、酸素の酸化的カルボニル化によるシュウ

い製法であった。このため、1962 年に n- ブチレンを酸ジメチルの合成（3.4.1（3））は、一酸化炭素のカッ原料とする製法が開発された。触媒は、五酸化バナジ

プリングによる C2 化合物の合成法として注目され

ウム－リン酸である。しかし、1974 年にモンサントる。シュウ酸ジメチルを水素還元すれば、EG とメタ社が n- ブタンを原料とした無水マレイン酸の製法をノールが得られる。1978 年に工業化されたが、近年、開発すると、ベンゼン法、n- ブチレン法とも、短期

中国でこの製法による EG プラントが多数建設されて間にブタン法に転換した。この触媒も五酸化バナジウいる。ただし、中国の場合には、石炭からの一酸化炭

ム－リン酸である。

素の利用である。また、宇部興産は、同じプロセスでパラフィン化学の 3 番目の成功例は、イソブタンのジメチルカーボネート（炭酸ジメチル）も合成してい酸素酸化による t- ブチルパーオキサイドと t- ブチル

る。ジメチルカーボネートは、リチウムイオン 2 次電

アルコールの併産法であった。t- ブチルパーオキサイ

池の電解液として、またホスゲン代替品（ノンホスゲ

ドは、プロピレンの酸化に使われ、プロピレンオキサン法ポリカーボネートの出発原料）として重要になっイドと t- ブチルアルコールが生成する。t- ブチルアている。

ル コ ー ル は 1980～90 年 代 に は 需 要 が 大 き か っ た。
MTBE がガソリン添加物に使われたからであった。

6.2.4

パラフィン化学

しかしガソリンへの MTBE 添加が禁止された 2000

メタン以外のエタン、プロパン、ブタンなどのパラフィン（アルカン）は、元来反応性が著しく低いため

236

年代前半以後は t- ブチルアルコールの需要が急減したので、この技術の利用先はなくなった。

に、水蒸気分解などによってオレフィンに変換されて以上のように、パラフィン化学は、炭素数 4 以上のから使われてきた。しかし、パラフィンはオレフィン

パラフィンに成功例が限定されてきた。ところが、に比べて安価なので、これを原料として、直接に有機

2000 年代になって、炭素数 2、3 のパラフィンでも工業薬品をつくる製法開発が行われてきた。

次々に有望な技術が開発されている。その先駆者が、その最初の成功例が、1952 年にセラニーズ社が開

旭化成によるプロパンのアンモ酸化法によるアクリロ

発したプロパン、ブタン、ペンタンの液相酸化法によニトリルの直接合成である。2007 年に韓国の旭化成

る酢酸合成であった。酢酸コバルト、酢酸クロム触媒

子会社で工業生産が開始され、続いてタイで工業化さなどを酢酸溶媒に溶解し、原料ガスと空気を吹き込んれた。さらにサウジアラビアでの計画が進められていで酢酸を製造した。酢酸のほか、アセトアルデヒド、る。触媒は、モリブデン、バナジウム、ニオブその他

アセトン、MEK、酢酸エチル、ギ酸、プロピオン酸の複合酸化物である。プロパンのアンモ酸化に続いなどが副生する。パラフィン化学はオレフィン化学にて、プロパンの直接酸化によるアクリル酸、エタンの比べて反応条件が苛酷になることが多いので、副生品

直接酸化による酢酸の製法開発も急速に進んでいる。

が多い。

さらにエタンと塩素、酸素から直接に塩化ビニルをつ1962 年にはディスティラーズ社が軽質ナフサを原くるオキシ塩素化法も開発が進んでいる。2000 年代

料にナフテン酸マンガン触媒による酢酸合成法を工業には工業化が期待されたが、まだ実現していない。塩国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March素化炭化水素の大量の副生がネックである。
BP 社／UCC 社のサイクラー（Cyclar）法として開学基礎製品、有機工業薬品、高分子の 3 つに分けて考えてみる。

発されたプロパン／ブタンの環化脱水素反応による芳香族炭化水素の生産技術は、1999 年にサウジアラビ（1）石油化学基礎製品技術

アでベンゼン 35 万トン、パラキシレン 30 万トンの規石油化学基礎製品技術は、米国で 1920 年代初頭に模で工業化された。炭素数が 6 より小さなパラフィン

エタンの水蒸気分解技術によるエチレンの生産から始から芳香族炭化水素が生産されるようになった。

まった。エタンは天然ガスから分離した。この分離技

このようにパラフィン化学は、液相酸化法による酢術は、産業ガス工業で 1900 年代に培われた低温蒸留

酸合成以来、約 50 年が経過してようやくオレフィン技術の応用であった。炭化水素の熱分解技術は、石油化学の牙城の一部に迫るようになってきた。

精製工業で 1910 年代に培われた重質油熱分解技術が基盤になった。ただし、水蒸気分解技術は、重質油の6.2.5

ポストメタロセン触媒

熱分解技術と異なって水蒸気添加によって炭化水素の

マルチサイトのチーグラー・ナッタ触媒に対して、分圧を下げるという技術革新によって石油精製技術のシングルサイトのメタロセン触媒が 1990 年代に工業域を脱し、石油化学技術となった。水蒸気分解技術化されたことから、1990 年代には配位アニオン重合

は、1930 年代にプロパン、1940 年代にナフサの利用に対する関心が再び高まった。その成果として、1990に拡大された。拡大にこれだけの時間がかかったの年代後半に、ポストメタロセン触媒として、様々なシは、原料炭化水素の炭素数増加とともに、分解によっ

ングルサイト非メタロセン触媒と後周期遷移金属触媒て生産される石油化学基礎製品の種類が急速に増え、が続々と開発された（図 6.25）。前者は、メタロセン

その分離精製技術の開発が必要であったためである。

触媒に使われる配位子であるシクロペンタジエニル以

6.1.1（8）で述べたように石油化学基礎製品では、生外の配位子を使う触媒である。後者は、メタロセン触成技術だけでなく分離精製技術も重要である。水蒸気

媒がジルコニウム、チタンなど前周期遷移金属を使う

分解技術は、1920 年代から現在までエチレンの最ものに対して、鉄、ニッケル、パラジウムなどの後周期

中心的な製造技術となっている。炭化水素の接触分解

遷移金属を使う。

によるエチレン製造技術は、長年にわたって研究されポストメタロセン触媒は、チーグラー・ナッタ触てきたが、いまだに工業化できていない。

媒、メタロセン触媒よりも、さらに高活性なものが多ナフサの水蒸気分解技術の開発は、エチレンだけで数開発されている。特に期待される特徴は、水や極性なく、プロピレン、ブチレン、ブタジエン、ベンゼン、

モノマーによって触媒が破壊されにくい点である。従パラキシレンの石油化学技術による主要な供給源と来、イオン重合は、ラジカル重合に比べて、対応できなった。それとともに、5.3.2（2）で述べたように石るモノマーが限られ、また重合条件も限られていた。

油化学基礎製品の生産が、米国だけでなく世界に広がオレフィンと極性モノマーの共重合によって、安価なる基盤技術となった点でも重要である。1950 年代に新たな大型高分子が生まれることが期待される。

欧州、日本、1970 年代以後はアジア各国、中南米各国、

6.3

石油化学技術の歴史とエポックメイキ
ングな技術

2000 年代には中国にナフサの水蒸気分解技術は広まった。これに対して、エタンの水蒸気分解技術は1980 年代に中東に広まった程度である。

石油化学については、石油化学誕生以前からの有機

重質油の熱分解や接触分解は、ガソリンの生産を主

工業薬品、高分子工業と密接に関係してきたので、純目的とするので石油精製技術である。分解反応に伴っ

粋に天然ガス・石油を原料とした石油化学技術をとらて、プロピレン、ブチレンを含む大量の炭化水素廃ガえることは、なかなか困難である。しかし、石油化学

スが発生する。米国では、1920 年代から現在までプ技術の系統化を 6.5 で考えるために、ここではあえて

ロピレン、ブチレンの主要な供給源になっているが、天然ガス・石油を原料とする石油化学技術の歴史を中

これは石油精製技術に属すると考えるべきであろう。

心に振り返るとともに、石油化学にとって画期的な意

プロピレンは、長らくエチレンに比べて需要が小さ義を持った技術を選定してみる。

かったので、エチレンの生産を主目的とするナフサの水蒸気分解と米国を中心にガソリン生産を主目的とす

6.3.1

石油化学技術の歴史

石油化学技術の歴史を考えるにあたっても、石油化

る重質油の接触分解の廃ガスが供給源となってきた。
言わば副生物の蒸留分離で賄われてきた。しかし、石油化学技術の系統化調査

237

1990 年代からプロピレンの供給不足が起こるように

代、芳香族炭化水素と合成ガスが 1950 年代本格的になり、プロパン脱水素、メタセシス反応（エチレンと工業化されている。

n- ブチレン）技術が工業化されるようになった。これは、プロピレンのみの生産を主目的とする技術であ

図 6.29 に示すように、有機工業薬品は主要なもの

る。
ブタジエンの主流の供給技術は、ナフサの水蒸気分

だけでも数が多く、しかも石油化学誕生以前から工業

解の C4 留分からの溶剤抽出、抽出蒸留である。この生産されていた製品も多いので、狭義の石油化学技術

技術は、1940 年代に開発されたが、1950 年代、1960

全体の流れを見極めることはむずかしい。このため、年代に続々と改良技術が生まれ、現在に至っている。

6.1.2 有機工業薬品の技術体系で使った技術体系に

米国では 1930 年代から、重質油の接触分解廃ガスか

よって、大くくりに有機工業薬品技術の歴史を見るこらのブチレンを原料に脱水素によってブタジエンも生とにする。

産されてきた。これも石油化学技術と言える

238（2）有機工業薬品技術

オレフィンの二重結合への付加技術は、硫酸法に一方、ナフサの接触改質は、オクタン価の高いガソ

よって 1920 年代に IPA、1930 年代にブタノール、エリンの生産を主目的とする石油精製技術である。接触

タノールの生産で始まった。同じく 1920 年代にクロ改質技術は 1950 年代に米国で広く普及し、その後、ルヒドリン法でエチレンオキサイド、EG、プロピレ

欧州、日本でも行われた。改質油から芳香族炭化水素

ンオキサイドの生産が始まった。また、いったん廃れを抽出する技術は、1950 年代に開発された石油化学

るが 1920 年代に塩素付加による EDC の生産も行わ技術である。芳香族炭化水素の工業生産は、19 世紀れた。これらの技術は、すべて反応性の高い薬品を利半ばにコールタールの蒸留技術によって工業化され用した量論反応であった。1930 年代には触媒を使った。約 100 年後の 1950 年代、1960 年代に、2 つの石た付加反応が続々生まれた。エチレンへの酸素のエ

油化学技術によって芳香族炭化水素の供給の主力の座

ポキシ付加によるエチレンオキサイド、ベンゼンの付を石油化学に明け渡した。それは、ナフサ水蒸気分解

加によるエチルベンゼンやクメン、オレフィンの付加

による分解ガソリンの蒸留技術と改質油からの抽出技によるポリマーガソリン、イソブタンの付加によるア術である。さらに、芳香族炭化水素の個別の製品を生ルキレートガソリン、オキソ反応によるブチルアルデ

成する石油化学技術としては、1950 年代にトルエン

ヒドなどである。1940 年代から 1950 年代にはオレの脱アルキル（ベンゼン）、1960 年代にトルエンの不フィンの二重結合への直接水和反応によるアルコー

均化（ベンゼンとキシレン）、メタキシレンの異性化

ル、アルコールの直接付加反応によるエーテルが生産（キシレン）の技術がある。また、個別の芳香族炭化された。

水素製品を分離する石油化学技術としては、抽出蒸

プロピレンの二重結合へのエポキシ付加技術の開発

留、共沸蒸留などを含めた様々な蒸留技術のほか、パは大幅に遅れ、1960 年代に過酸化物を使うハルコン

ラキシレンの結晶化分離法（1940 年代）、パラキシレ法が開発された。この反応は量論反応なので、プロピンの固体吸着分離法（1970 年代）、メタキシレンの錯

レンオキサイドと副生物（スチレン、t- ブチルアル体形成分離法（1960 年代）などがある。

コールなど）の併産法となり、不便が多かった。1990

合成ガス生産技術は、もともと 1910 年代にコーク

年代に水を副生物とする過酸化水素法が開発されて、スの合成ガス反応として生まれた。アンモニア合成のこの欠点は改善された。しかし、酸素による直接付加

ため、水素を得ることが主目的だったので、さらに水

反応は、いまだに工業化されていない。

性ガス反応を行った。水性ガス反応は、一酸化炭素とオレフィンの二重結合以外への反応技術の開発は、水蒸気を反応させて、水素と二酸化炭素にする反応で二重結合付加技術よりもだいぶ遅れた。いずれも触媒あった。1920 年代にはメタノールの生産、1930 年代反応である。1940 年代にプロピレンから塩化アリル、には FT 法人造石油の生産を目的に合成ガスは大量に1950 年代にヘキスト・ワッカー法（エチレンからアつくられた。天然ガス、プロパン・ブタン、ナフサ、

セトアルデヒド）、1960 年代にエチレンのアセトキシ

原油など炭化水素を原料とする石油化学技術としての化による酢酸ビニル、プロピレンのアンモ酸化による合成ガスの生産は 1950 年代に本格化した。

アクリロニトリル、ブチレンの酸化による無水マレイ

このように石油・天然ガスを原料とする石油化学基

ン酸、1970 年代にプロピレンの直接酸化によるアク礎製品技術は、図 6.28 に示すようにエチレンが 1920

ロレイン、アクリル酸、1980 年代にイソブチレンの年代、ブタジエンが 1940 年代、プロピレンが 1950 年

酸化による MMA などが続いている。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

石油化学技術の系統化調査

239

コークス炉ガス

合成ガス

パラキシレン

混合キシレンベンゼン

高級オレフィン

ブチレン

ブタジエン

プロピレン

エチレン

アセチレン

コールタール蒸留

カストナー法（金シアン化水素 属Na、コークス、
アンモニア）

1900年以前

製品

1900年代コークスの合成
ガス反応

1920年代重質油熱分解 →廃ガス利用

1960年代天然ガス原料ア
ソハイオ法AN副生
ンドリュース法

天然ガスの部分
燃焼水蒸気改質
水蒸気接触改質

1950年代ナフサの管式水蒸気分解

ナフサの管式水蒸気分解
ナフサの管式水蒸気分解
重質油固定床
接触分解

コークス炉ガス分離

重質油流動床接触分解

ナフサの様々
な分解法

石油化学基礎製品技術の歴史

ナフサの
ナフサの
管式水蒸気分解 接触改質油抽出
トルエンの脱アルキル法ナフサのナフサの管式水蒸気分解 接触改質油抽出
結晶化分離法ナフサの管式
水蒸気分解

メタキシレンの異性化Octafining法

トルエンの
不均化法
トルエンの
不均化法

プロピレン四量化

ナフサ、原油の高温
水蒸気分解法エタン、ナフサ
ナフサ、原油の高温
天然ガスのアークの水蒸気分解
水蒸気分解法法法副生

1940年代アセトアルデヒド
ブチレン脱水素法
縮合法
ブタン脱水素法
重質油固定床 接 重質油流動床
触分解
接触分解

発酵法エタノール脱水

ホルムアミド法

1930年代

図 6.28

重質油熱分解 →廃ガス利用へ

エタンの
水蒸気分解

重質油熱分解 →廃ガス利用

カーバイド法1910年代FT人造石油からの分離

n－パラフィン
熱分解
エチレンのオリゴマー化

固体吸着分離FT人造石油からの分離

1980年代イソブタンの脱水素

1970年代メタキシレンの異性化HTI法

プロパン／ブタンの環化脱水素エチレン二量化

強化流動床
接触分解
プロパン脱水素法
MTP法

メタセシス法

1990年代以後

240

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

1930年代エタノール酸化法

プロピレン、クロル酢酸法

アセトンシアンヒドリン法

IPAの脱水素法

無水マレイン酸

無水フタル酸テレフタル酸

カプロラクタム

アジピン酸

フェノール

ナフタレンの発煙硫酸酸化法

ベンゼンの硫酸法

コールタール蒸留

天然ガス系合成ガス法

プロピレンのワッカー空気酸化法

光ニトロソ化法（シクロヘ
シクロヘキサン-アノンｰオ
キサン-オキシム塩酸塩
キシム―ベックマン転位法-ベックマン転位）
過酢酸法（シクロヘキサン- シクロヘキサン-硝酸ニト
アノン-カプロラクトンｰラク ロ化ーオキシムに水素還
タム）
元―転位法
PXの硝酸2段酸化法
PXの空気酸化、硝酸酸化
第1ヘンケル法（オルトフタ 第2ヘンケル法（安息香
ル酸異性化）
酸不均化）
DMT法
アモコ-ミッドセンチュリー法

安息香酸法

シクロヘキサン酸化法

オキシ塩素化法

エチレン法アセトアルデ
ヒドの酸素酸化法

フェノールｰアノンーオキ
シムｰベックマン転位法

エチレンの酢酸酸化（ヘキストワッカー法）
エチレンへの塩素付加、脱ＨＣｌ法（EDC法）
アセチレン・エチレン併用
クメン法

ナフサの酸素酸化法

エチレンの水酸化（ヘキストワッカー法）

改良レッペ法（アセチレンのカルボニル化）
ケテン-プロピオラクトン法
AN加水分解法

シクロヘキサン-シクロヘキ
サノールー硝酸酸化法

図 6.29主要な有機工業薬品技術の歴史

n-ブタンの接触酸化法

ブチレンの接触酸化法

無水フタル酸副生回収法

1980年代1990年代以後

イソブチレン酸化法（メタクロレイン経由）t-ブタノール酸化法（メタクロレイン経由）
エチレン原料法

シクロヘキサンｰアノンｰア
ンモオキシムｰ気相ベックマ
ン転位法

エチレンの直接酸化法

イソブチレンの直メタ法

MGC法

プロパンのアンモ酸化法）

バイオディーゼル副生

過酸化水素による直接酸化法
アリルアルコール法

メタノールのカルボニル化法

プロピレン酸化法（アクロレイン経由）

オルトキシレンの接触酸化法
ベンゼンの接触酸化法

シュウ酸ジメチル還元法

イソブチレンの酸性IM触媒による直接水和法でtert品
プロピレンのRh触媒オキソ反応（CO,水素）、還元
法でn品
高級オレフィンのオキソ反応、還元法

ハルコン法（PO併産法）

アセチレンへのHCN付加法 ソハイオ法（プロピレンのアンモ酸化）

クメン法

1970年代ZSM-5触媒法

ハルコン法（過酸化物による酸化）

ハルコン法（PO併産法）
でtert品フェノール-シクロヘキサ
ノールー硝酸酸化法

ラシッヒ法

アセチレンへの塩化水銀
触媒HCｌ付加法

エチレンシアンヒドリン法

エチレンシアンヒドリン法

アセチレン／水蒸気法

チーグラー・アルフォール法

1960年代BF3－HF触媒法

ナフタレンの接触酸化法

クロルベンゼン法

EDCのアルカリ脱塩酸法

塩化ビニル

アセトアルデヒドの酸素酸化法

アセチレンの硫酸水銀触
媒水和法

アセトン・ブタノール発酵法

酢酸ビニル

木材乾留法

木材乾留酢酸石灰の分解法

油脂の加水分解法

アセチレンへの酢酸付加 アセチレンへの酢酸付加
液相法
気相法

酢酸

アセトアルデヒド

アクリル酸

アクリロニトリル

アセトン

グリセリン

EO水付加法

EDC法、クロルヒドリン法
クロルヒドリン法

銀触媒直接酸化法

n-パラフィン酸化法

クロルヒドリン法

エピクロルヒドリン法

1950年代リン酸触媒法
酸化鉄触媒水蒸気希釈EB
脱水素法

油脂の高圧水素還元

エチレンの直接水和法

1940年代

高級アルコール

エチレンの硫酸・水和法

塩化アルミニウム触媒法
アルミナクロミア触媒EB
脱水素法
EB側鎖塩素化、脱塩化
水素法
アセトフェノン法

プロピレンのレッペ法（CO,水）でn品、イソ品

コークス系合成ガス法

1920年代ブタノール

発酵法

1910年代プロピレンの直接水和法

1900年代n-ブチレン、イソブチレン
アセトン・ブタノール発酵 アセトアルデヒド縮合、還の硫酸・水和法でsec品、
法でｎ品
元法でｎ品
tert品
プロピレンのCo触媒オキソ反応（CO,水素）、還元法でn品、イソ品

木材乾留法

1900年以前

プロピレンの硫酸・水和法

メタノール
エタノール

スチレン

エチルベンゼン塩化ビニルは、エチレンへの塩素の付加反応による
EDC 生成、続いてアルカリによる脱塩化水素の製法

ロラクタム、アジピン酸のように主要な工程は石炭化学の中で確立していた製品が多い。

によって 1920 年代に生産が始まった。しかし、この製法は、塩化水素の浪費なので、アセチレン法に取っ（3）高分子技術て 替 わ ら れ た。1950 年 代 に 安 価 な エ チ レ ン 供 給 と高分子技術の歴史については、すでに 6.1.3 の中でEDC の熱分解技術による塩化水素の回収で EDC 法

かなり述べた。高分子技術の歴史を図 6.30 に示す。

が復活した。しかし、回収した塩化水素の利用先があ1920 年代に生まれた石油化学は、1940 年代に米国でる場合に限られた。利用先としてアセチレンへの塩化

ブタジエンから合成ゴム SBR を国策で大規模に生産

水素の付加を行う場合が、エチレン・アセチレン併用したことから高分子技術と初めて結びつき、1950 年

法であった。このために、ナフサの火炎分解や原油の代から大発展するきっかけとなった。ところが意外な

高温水蒸気分解による石油化学基礎製品生産技術（アことに、図 6.30 に示すように、逐次重合の基本的なセチレン、エチレンの併産技術）まで開発された。

技術は、石炭化学の中で 1940 年代以前につくられて1970 年代にエチレンのオキシ塩素化法が開発されて、いた。ただし、逐次重合の技術は、1960 年代以後の塩化ビニルの生産技術は、EDC 法、オキシ塩素化法

石油化学の中でも、最近の機能性高分子に至るまで、の併用法に収束した。

多くの新しい高分子を生み出している。

芳香族有機工業薬品の生産技術は、コールタール化

連鎖重合の中で多くの重要な高分子（塩化ビニル樹学としての長い歴史を持つ製品もあるが、狭義の石油

脂、酢酸ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ化学技術としては、ほとんどが 1950 年代から 1960 年

スチレン、クロロプレンゴム、SBR、NBR、ABS 樹脂、

代に開発されており、オレフィンに比べて遅れた。

アクリル繊維、LDPE など）を生み出したラジカル重フェノールは 1950 年代にクメン法が開発されて石炭合も、石炭化学（アセチレン化学、コールタール化学）

化学技術に取って代わった。アジピン酸、カプロラクと発酵化学（エタノール）のなかで主要なモノマーがタムも 1950 年代にシクロヘキサン法が開発され、石つくられ、工業化された。石油化学とは関係なしに基炭化学時代からのフェノール法に代わった。オルトキ

本技術がつくられていたことになる。イオン重合は、シレンの接触酸化法による無水フタル酸の製造技術は1940 年代に石油化学原料を主体としてブチルゴム、1960 年代末に開発され、コールタールからのナフタ

BR などがつくられていた。

レンの接触酸化法に代わった。ポリエステルの原料とこのように石油化学とは別の化学技術体系の中でモなるテレフタル酸は、石油化学が欧州、日本にも拡大

ノマーがつくられ、多くの重合技術が開発されたのにした 1950 年代に需要が生まれた有機工業薬品なので、対 し て、 配 位 ア ニ オ ン 重 合 だ け は 石 油 化 学 の 中 で石炭化学時代と石油化学時代の境に生まれた有機工業

1950 年代に生まれた。しかも、その後の石油化学の薬品である。このため、石炭化学技術（第 1 ヘンケル

大発展に配位アニオン重合は大きく貢献した。ただ

法、第 2 ヘンケル法）と石油化学技術（パラキシレン

し、その技術内容は、すでに 6.1.3（1）4）で述べたの空気酸化・硝酸酸化法、DMT 法、アモコ法）の両ので、ここでは省略する。

方が 1950 年代に続々と開発され、競合した。
合成ガスを使う有機工業薬品の生産技術は、1970（4）石油化学技術の本質

年代に開発されたメタノールのカルボニル化による酢

以上のように石油化学技術の歴史を眺めると、その酸だけが、狭義の石油化学技術と言ってよい。メタ

誕生から現在に至るまで、石油化学技術の中核を成し

ノール、ホルムアルデヒドなどの生産技術の基本は、てきたのは、石油化学基礎製品ではオレフィン製造技

石炭化学時代以来のものである。

術、有機工業薬品ではオレフィン化学、高分子ではオ

このように狭義の石油化学による有機工業薬品技術

レフィン重合技術であると考えることができる。

は、オレフィン二重結合への付加技術が 1920 年代か

石油化学基礎製品技術（図 6.2）では、合成ガス製

ら量論反応で始まり、1930 年代から触媒反応に多く造技術と芳香族炭化水素製造技術がオレフィン製造技

が切り替えられていった。オレフィン二重結合以外へ術を補完している。合成ガス製造技術は石炭化学の中の反応技術は、1950 年代から始まり、現在までオレで基本的には完成し、また芳香族炭化水素製造技術は

フィン化学の領域を拡大している。芳香族有機工業薬

石油精製技術の中で発展した。それが石油化学技術に

品 の 生 産 技 術 は、コールタール化学の基盤の 上 に流れ込んできた。

1950 年代に石油化学技術が開花した。しかし、カプ

有機工業薬品製造技術（図 6.16）では、芳香族炭化

石油化学技術の系統化調査

241

242

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March（メタセシス重合）（イオン重合）（ラジカル重合）（酸化重合）熱可塑性）（縮合重合・（縮合重合・
熱硬化性）（付加縮合）

合成高分子

天然高分子の利用

技術

乾性油塗料

硝化綿法レーヨン

セルロイド

1900年以前

1910年代フェノール樹脂

ビスコース法レーヨ (ビスコース）セロン
ファン

1900年代

酢酸ビニル樹脂
塩化ビニル樹脂

アルキド樹脂ユリア樹脂

ポリスチレンナイロン

メラミン樹脂1930年代

図 6.30

ブチルゴム

ビニロン
AS樹脂
ABS樹脂
フッ素樹脂

不飽和ポリエステ
ポリウレタン
エポキシ樹脂シリコーン

1940年代1950年代1960年代1970年代1980年代中圧法HDPE
ポリアセタール
ポリプロピレン

低圧法HDPE

アクリル

EPDMゴムポリイソプレンゴム
cis-1,4-ブタジエンゴム

スチレン系熱可塑性ゴム(アセテート）液晶
用偏光フィルム

1990年代以後

メタロセンPE （ポストメタロセンPE)

ポリウレタン系熱可塑性ゴム
PETフィルム
ポリスルホン
ポリエ―テルイミド
メタ系芳香族アラミ パラ系芳香族アラ
液晶ポリマー
ポリカーボネートド
ミド

ポリエステルPET

ポリイミド（アセテート）写真 （アセテート）タバコ
フィルム
フィルター

主要な高分子技術の歴史

クロロプレンゴム

アセテート繊維、塗料

ニトロセルロース
ラッカー

1920年代水素化学、シクロパラフィン化学、C1 化学、その他はあまり知られていない。しかし、その後の石油化学

有機合成化学がオレフィン化学を補完している。芳香工業において果たした役割、化学原料としてのエチレ

族炭化水素化学、C1 化学、その他有機合成化学は、ンを生産目的とした技術であること、水蒸気添加によ石炭化学、発酵化学の中で発展したものが石油化学にる分圧低下という、他の石油化学製品の生産にも活用流れ込んだ。シクロパラフィン化学は、石油化学時代された汎用性のある技術という点から、エタンの水蒸になって起こったが、シクロヘキサン以外にはほとん

気分解は石油化学の最初のエポックメイキングな技

ど発展していない。

術であった。一方、1940 年代に米国で開発されたナ高分子製造技術（図 6.22、図 6.24）では、連鎖重合、フサの水蒸気分解と製品分離法は、1950 年代に欧州、その中でもイオン重合、さらにその中でも配位アニオ

日本に石油化学が起こる基盤となった技術として重ン重合が中軸となってきた。オレフィンの重合技術要である。

は、1930 年代 LDPE のラジカル重合、1940 年代ポリ銀触媒によるエチレンオキサイドの生産技術は、ブタジエン、ブチルゴムのカチオン重合、アニオン重1930 年代初頭にフランスで発明され、1930 年代後半

合、1950 年代 HDPE の金属酸化物重合の後、1950 年に米国で工業化された。石油化学の歴史の中で最初に代からは配位アニオン重合が技術進歩の主流となっ工業化された担持固体触媒を使った技術である。しかて現在に至っている。逐次重合とラジカル重合技術

もエチレンに酸素、空気を混合し、エチレンオキサイ

は、石油化学以前に基本が完成した技術として、石油ドを直接に合成するという爆発危険性の大きな反応の化学技術に流れ込み、石油化学の高分子製造技術を補工業化に、石油化学の歴史の早期に成功した点も高く完してきた。ただし、1980 年代以後、石油化学技術評価される。

が機能化学を目指す中で、逐次重合技術の重要性が復活した。

1950 年代のヘキスト・ワッカー法アセトアルデヒ
ド、アンモ酸化法アクリロニトリル、1960 年代のオキシ塩素化法 EDC の生産技術は、オレフィン化学の6.3.2

エポックメイキングな石油化学技術

領域を大きく広げた。石油化学が石炭化学を完全に凌100 年を迎えようとしている石油化学の歴史の中駕する基盤となった技術として画期的であった。1980

で、石油化学を大きく発展させたエポックメイキング

年代のメタセシス反応も、前述の 3 つのオレフィン化

な技術を表 6.4 にまとめた。

学よりも、一周遅れで開発された技術であるが、オレ表 6.4 石油化学の歴史上、エポックメイキングな技術

フィン化学の領域を拡大した。
1950 年代のチーグラー・ナッタ触媒は、石油化学

年代

技術の時代になって開発され、現在もなお進歩を続けてい1920

エタンの水蒸気分解

る配位アニオン重合技術の出発点となった技術であ

1930

銀触媒によるエチレンオキサイド

1940

ナフサの水蒸気分解と製品分離法

る。それとともに生産量の上で石油化学の中心となっ

1950

ヘキスト・ワッカー法アセトアルデヒド

1950

アンモ酸化法アクリロニトリルている製品群（ポリエチレン、PP、各種合成ゴム）を生み出した技術として画期的である。

1950

チーグラー・ナッタ触媒

最後に 1960 年代のゼオライト ZSM-5 の活用技術

1960

ゼオライトZSM‐5の活用(エチルベンゼン、パラキシレンなど）

は、立体構造が制御された空孔を利用したした固体触1960

オキシ塩素化法二塩化エチレン

媒技術、吸着分離技術である。石油化学のさまざまな

1980

メタセシス反応分野において幅広く活用され、さらに ZSM-5 以外の立体構造制御された空孔活用の出発点にもなった。

石油化学は 1920 年に重質油の熱分解廃ガスから硫酸法によってイソプロピルアルコールを生産したことに始まることは良く知られている。しかし、重質油

6.4 日本の石油化学技術の熱分解は、ガソリン生産を目的とした石油精製技術

世界の石油化学技術の歴史を踏まえて、日本の石油であり、硫酸法はプロピレンと硫酸の量論反応なの

化学技術について述べる。現在では、日本の石油化学

で、19 世紀から積み上げられてきた有機合成技術の会社は、炭素数 4 のオレフィン活用技術の開発、ポス

一環に過ぎず、エポックメイキングな石油化学技術とトメタロセン触媒の開発、パラフィン化学の開発なは言えない。一方、同じ 1920 年に米国で天然ガスかど、世界の最先端に立って石油化学技術を開発していら分離したエタンの水蒸気分解が工業化されたことる。それとともに、機能化学の開拓によって従来の石石油化学技術の系統化調査243

油化学の概念を大きく変えようとしている。

解工業所で行われていた天然ガスの電弧（アーク）分
解によるアセチレンガス・水素の製造試験にも注目し

6.4.1

日本の石油化学技術の歴史ている。この成功を待ってアセチレン法塩化ビニルや日本は、石油化学が生まれる前に石炭化学などによ

酢酸ビニルの工業化が計画されていることを述べている量産型化学工業が発展した歴史を持っていた。それる。しかし、アーク法の国産技術開発は結局実らならの化学工業は、第 2 次世界大戦によって壊滅的な打かった。

撃を受けたが、技術が失われたわけではなかった。そ石油精油所がある程度整備された後、5.3.3（3）での技術蓄積の上に、1950 年代に石油化学技術が欧米述べたように 1957 年に石油廃ガス中のプロピレンかから流れ込んだので、石油化学技術をすぐに吸収し、ら日本石油化学がイソプロピルアルコール、アセトン

石油化学のシュトルム・ウント・ドラングの時代の一を、同じく石油廃ガス中の n- ブチレンから丸善石油員として活動する経験を日本は持つことができた。こが sec- ブチルアルコール、MEK を生産した。これ

れが、1980 年代以後、日本の化学会社が機能化学のが、一般には日本の石油化学の始まりとされている。

開拓者となる基盤となり、また石油化学技術の新潮流

このうち、日本石油化学は技術導入であったが、丸善を生む一員となる基盤となった。

石油は自社開発技術であった。日本の石油化学は技術導入ばかりで始まったわけではなく、むしろ自社開発（1）1950 年代 国産技術で始まった日本の石油化学技術で盛んに行われたことを忘れてはならない。

日本の石油化学は、5.3.3（2）で述べたように 1952
年に日本瓦斯化学工業が新潟の天然ガスを原料として（2）1960 年代

合成ガス、メタノールを生産したことに始まった。メ

産技術

タノールは、日本でも 20 世紀のはじめから木材乾留

一方、1950 年代には、欧米での石油化学大発展に工業によって生産され、1930 年代には石炭を原料と関する情報が、石油化学技術分野ばかりでなく、戦前した合成ガスから生産されていた。したがって合成ガの化学工業ではなじみの薄かった石油化学関連技術

スからメタノールを生産する技術は第 2 次大戦前から（第 2 章で述べた化学工学、計装制御、機器分析、プ

日本にはあった。天然ガスから合成ガスを生産する技

ラスチック成形）分野も含めて、奔流となって日本に術は日本瓦斯化学工業と日本揮発油の共同研究によっ流れ込んだ。日本の化学産業関係者は、第 2 次世界大て開発された（表 6.5）
。第 2 次大戦後 1950 年代前半

戦期の情報空白期間に欧米との大きな技術格差が生じまでは、大戦前、大戦中の技術蓄積を生かしてアセチていたことに衝撃を感じた。それとともに、塩化ビニ

レン化学製品、コールタール化学製品の生産を自社開

ル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンなどの高分子の発技術によって始める例が表 6.5 に示すように多数見輸入も増加し始めた。外貨事情が苦しかった当時としられ、日本瓦斯化学工業の自社開発技術も、その一例ては、大きな問題であった。このため日本に足りないであった。

石油化学技術やその関連技術を至急導入して、日本で

表 6.5

年月

第 2 次大戦後、1950 年代前半までの有機工業
薬品、高分子の自社開発技術
会社

製品

1946

東芝湘南、横浜ゴム

アセチレン法塩化ビニル樹脂生産開始

1947

日本合成化学

アセチレン法酢酸ビニル生産再開(1936年生産開始）

1948～51 鉄興社、電気化学工業その他 アセチレン法塩化ビニル樹脂生産開始
1950

倉敷レイヨン

ポバール、ビニロン生産開始

1951

東洋レーヨン

ナイロン5トン／日工場完成

1951

東亜合成化学

カプロラクタム合成技術完成

1952

日本触媒化学

ベンゼン気相酸化法無水マレイン酸設備完成

1952

日本瓦斯化学・日本揮発油 天然ガスの水蒸気改質技術完成

1953

日本触媒化学

アントラセン気相酸化によるアントラキノン生産開始

1953

呉羽化学工業

塩化ビニリデン樹脂生産開始
出典： 参考文献5）、各社HPから作成

244

石油化学の技術導入ラッシュと国もナフサの水蒸気分解を起点とする石油化学工業を起こすことを官民挙げて図ることになった。表 6.6 に示
すように、1950 年代後半、日本で最初に始まった石油化学製品は圧倒的に技術導入によった。その後、1960 年代にも欧米から多くの技術導入によって日本の石油化学工業がつくられたことから、日本の石油化学技術は技術導入ばかりという評価が日本社会に定着した。PP を開発したイタリアのモンテカッチーニ社には、多数の日本の化学会社が技術導入を希望して訪れたので、「モンテ詣り」と揶揄された。
しかし、第 5 章で述べたように、米国で生まれた石もちろん、このような自社技術開発がすべて成功し

油化学技術は、1950 年代に欧州に移転されると、すたわけではない。1951 年 6 月 1 日に通産省化学局有ぐに欧州の化学技術と融合した。欧州でも多くの重要機課が発表した「石油系合成化学工業について」では、な石油化学技術が生まれ、逆に欧州から多くの技術が上記の日本瓦斯化学工業の研究のほかに、ガス電弧分

米国に技術輸出されるようになった。第 2 次大戦前と国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March表 6.6

日本で最初期の石油化学製品と技術

ルコールを工業化していることは注目される。これは、大戦後、米国が戦時中のドイツ科学技術を調査し、公表した PB リポートを参考に研究を進めた成果であると言う。
表 6.7 に示すように、1950 年代後半から 1960 年代前半において、欧米で技術は開発されたけれども、その工業化は世界の中で最初に、あるいはごく初期に日本で行われた例は多い。その中には、欧米の技術開発
会社にとっても、工業技術の完成において日本の会社が果たした役割が非常に大きかった例がいくつもある。たとえば、三井石油化学の HDPE、三井化学工業の PP、旭化成のアクリロニトリルなどである。いずれも世界の石油化学の歴史の上では非常に重要な技術分野である。

異なって、1950 年代以後、石油化学技術は国際的に

表 6.7

 油化学技術の世界で最初またはごく初期の石
日本での工業化例

流通するようになった。したがって、1950 年代後半
から 1960 年代前半の日本における技術導入ラッシュ
は、石油化学技術の国際的な流通の活発化の中で起こったことであり、いたずらに卑下する必要はない。
自社開発による時間、費用、様々なリスクと技術導入との比較衡量から技術導入を選択したとみるべきであ

製品

技術

工業化会社

低圧法ポリエチレン

チーグラー法

三井石油化学1958

テレフタル酸第1ヘンケル法

川崎化成

1958
1958

工業化年

テレフタル酸ミッドセンチュリー法

三井石油化学

中圧法ポリエチレン

スタンダード法

古河化学

1959

ポリプロピレンモンテジソン法

三井化学工業1962

アクリロニトリル

ソハイオ法

旭化成工業

1962

る。その象徴的な例が東洋レーヨン（現在の東レ）に

ナフサ水蒸気分解

エッソ型炉

東燃石油化学1962

テレフタル酸第2ヘンケル法

三菱化成工業1963

よるナイロンの技術導入であった。東レは戦前からナ

アセトン

ワッカー法

大協和石油化学1964

アルフィンゴム溶液法SBR

日本アルフィンゴム

1970

イロンの研究を開始しており、表 6.5 に示すように自出典： 参考文献5）

社開発技術によって 1951 年に生産を開始した。それ以前から、試作品段階で釣糸、漁網などで市場開発のさらに、表 6.8 に示すように、早くも 1960 年代半ば

成果を挙げ、戦後直後の東レの業績を支えていた。そには重要な石油化学技術が多数日本で開発されていれでも大きな金額を投入して技術導入に踏み切った。

る。その中には、日本ゼオンの GPB 法のように欧米

それは、重合・紡糸などナイロン製造技術だけでなに輸出された技術も生まれている。GPB 法は、現在まく、編織、染色など衣料用途の市場開発技術によってでに世界 19 か国 49 プラントに技術輸出されている。

早期に市場を確保したいためであり、またデュポン社との特許紛争を避けることも一因であった。

表 6.8

ただし、石油化学技術には、それまでの日本にまったく基盤のなかった分野が存在した。それは、石油精製技術から生まれた水蒸気分解技術であった。これは、欧州でも同様であり、日本だけが技術導入に広く

 950～1960 年代に日本で開発された重要な
1
石油化学技術

工業化年

製品

技術

1957

メチルエチルケトン

FCC廃ガス利用

開発会社
丸善石油

1959

エチレンオキサイド

エチレン酸化法

日本触媒化学1960

パラキシレン

循環処理法

丸善石油、資源技術試験所

依存していたわけではない。ただし、この分野でさ

1960

オキソアルコールプロピレン・オキソ法

三菱化成工業1963

カプロラクタムＰＮＣ法

東洋レーヨンえ、欧州で原油分解やナフサの接触分解が試みられた

1964

塩化ビニル

呉羽法ナフサ高温分解

呉羽化学、千代田化工

1964

フタロニトリル

アンモ酸化法日本触媒化学1965

ポリブタジエン

ＪＳＲ法

日本合成ゴム、ブリヂストン

ように、日本でも呉羽化学や日本ゼオンによって、ナ
フサや原油の高温水蒸気分解が自社開発され、工業化された。アセチレンとエチレンを併産し、EDC 法と

1965

ブタジエン

ＧＰＢ法

日本ゼオン

1966

塩化ビニル

オキシ塩素化法

東洋曹達工業日本鉱業

1967

n-パラフィン

尿素アダクト法

アセチレン法の塩化ビニル生産を同時に行うことを

1967

ベンゼン

MHC法脱アルキル

三菱油化

狙った水蒸気分解技術であった。

1967

塩化ビニル

ＧＰＡ法

日本ゼオン

1968

混合キシレン

メタキシレンの抽出異性化法

日本瓦斯化学1970

アクリル酸エステル

プロピレン酸化法

日本触媒化学

1970

塩化ビニル

呉羽法原油高温分解

呉羽化学

技術導入一色の日本の石油化学初期において、1960
年に自社技術開発によって三菱化成工業がオキソ法ア

出典： 参考文献5） 、各社HPから作成

石油化学技術の系統化調査

245

1960 年代後半になると、表 6.9 に示すように、非常

日本は石油化学のシュトルム・ウント・ドラングのに多くのプラントが国産技術によってスタートしてい時代の後半に参入したが、その時代の空気を吸うことる。技術導入を中心に日本で石油化学が始まってかに間に合った。しかも、単に欧米で完成した技術を受ら、まだ 5～10 年しか経っていないのに、石油化学のけ取るだけの存在ではなく、シュトルム・ウント・ド

各製品分野で、多数の後発企業が、このように自社開

ラングの時代の一員として活動した。1970 年代以後

発技術によって参入していることは驚くべきことであの多数の発展途上国での技術導入（脚注 6）とは、まっる。この点からも、日本の石油化学製品市場への先発

たく異なる時代に日本の石油化学がスタートできたこ

参入企業は、技術導入によって工業化を急ぎ、先に市とは幸運であった。

場を押さえようとしたことが窺われる。
（3）1970 年代
表 6.9

1960 年代後半の国産技術による工業化例

負の側面の顕在化への対応技術

1970 年代に石油化学の大発展に伴い、大気汚染、水質汚濁をはじめとする負の側面が顕在化した。大気

会社名
ダイセル化学
電気化学
昭和電工
昭和電工

製品
アルキルアミン
ポリスチレン
イソフタロニトリル
キシリレンジアミン

生産開始
1965
1965＊
1966
1966

三井東圧化学

ポリスチレン

1966の泡公害問題に対しても、直鎖高級アルコールを得る

三井石油化学
ダイセル化学
徳山曹達
住友化学
東洋曹達工業
三菱化成工業
ダイセル化学
昭和電工
三井東圧化学
出光石油化学

ポリプロピレンアクロレインオキシ塩素化法塩化ビニル
メタ、パラクレゾール
エチレンアミン
中圧法ポリエチレン
ABS樹脂
塩素化ポリエチレン
オキシ塩素化法塩化ビニル
ポリカーボネート

1967
1967
1967
1967
1967
1968
1968
1968
1968
1968

油脂高圧還元技術は大戦前からすでに日本で実用化さ

出光石油化学

ポリスチレン

1968

日本石油化学
ダイセル化学
昭和電工
大日本インキ
三菱油化
三菱化成工業
三井石油化学
三井石油化学

石油樹脂
合成グリセリン
ポリプロピレンポリスチレンエチレン
無水マレイン酸
EPR
メタ、パラクレゾール

1968
1969
1969
1969＊
1969＊
1970
1970
1970

徳山曹達

ポリプロピレン

1970

徳山曹達
住友化学
旭化成
出光石油化学
電気化学

クロロメタン類
高圧法ポリエチレン
中低圧法ポリエチレン
スチレン
ABS樹脂

1970
1970＊
1970
1970
1970＊

注）＊は技術の開発年

出典： 参考文献6）

汚染、水質汚濁に関しては、もはや海外からの導入技術に頼ることなく、国産技術開発によって比較的短期間に対応できた。1960 年代半ばに起こった合成洗剤

れていたので、日本の化学会社の対応は早かった。、灯油を原料に高級アルコールを得るための出発物質である n- パラフィンを抽出する技術を、1967 年には日本鉱業が開発した（表 6.8）。
このように、1970 年代には欧米へのキャッチアッ
プが完了したので、1970 年代以後、5.5 で述べた石油化学の負の側面の問題が何度か起こった際にも、PCB
処理、クロロフルオロカーボン代替品開発、ナイロン
原料製造過程から発生する亜酸化窒素処理、プラス
チック廃棄物問題への対応などでは、欧米化学会社に遅れることなく技術開発が行われた。
（4）1980 年代

日本化学会社の研究開発費増加

1980 年代には、図 6.31 に示すように、日本の化学会社の研究開発が一段と活発になった。石油化学会社
は、図 6.31 の「総合化学・化学繊維」に該当する。
石油化学は売上高研究開発比率が医薬品工業などに比べて低いものの、1980 年代には研究開発費が増加し、1990 年代､ 2000 年代を通じて売上高研究開発費比率
は高原状態を保った。

しかしながら、この時代にも、まだ技術導入への依

石油化学会社の 1980 年代の研究開発は、プロピレン

存度の高い分野は存在した。1920～1940 年代の米国

化学・ブチレン化学、高分子の構造材料への展開、省だけの石油化学工業時代に蓄積された技術分野（水蒸エネルギー技術開発、低公害型技術開発などに向けら

気分解、LDPE、スチレン、合成ゴム SBR）であった。

れた。それとともに、先進国において大量生産型石油

これは、歴史的な技術蓄積の差であった。一方、1950

化学市場の成熟化が明確となったことから機能化学へ

年代の欧米技術融合時代に生まれた石油化学技術に関しては、国産技術が続々と開発されている。その分野
は、HDPE、PP、スチレン系樹脂、オキシ塩素化法
塩化ビニルなどである。

246

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March（脚注 6）1970 年代以後の発展途上国での技術導入では、十分に完成し、工業化実績のある技術を、プラントエンジニアリング
会社が、設計、建設、試運転、場合によっては運転指導まで行うことが多い。

エンジニアリングプラスチックや高吸水性樹脂のよう

研究開発費／売上高％

14
12

総合化学・化学繊維に、依然として素材、材料としての性能追求が技術開

油脂・塗料

発の中心であった。しかし、1990 年代以後の日本の

医薬品

10

石油化学会社が指向したビジネスモデルでは、本研究

その他化学

8

の調査範囲である石油化学（石油化学基礎製品～有機6

工業薬品～高分子）に止まらず、高分子を加工した部

4

品や製品の段階にまで踏み込むようになった。した

2がって、研究開発の範囲が、重合までに止まらず、高分子加工技術や部品、製品の評価技術まで含むように

0
1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

年

出典：総務省科学技術研究調査

図 6.31

 本の化学会社の売上高・研究開発費比率の日推移

なり、ここで付加価値を生むようになった。表 6.10には、1990 年代以後、日本の石油化学会社が注力した機能性高分子材料、機能化学製品を示す。その中でも、表 6.11 に示す機能性フィルムは、日本の化学会の模索が始まった。その成果は、高分子技術を生かし社が世界の先頭に立つ分野である。これらの機能化学たエンジニアリングプラスチックや半導体レジスト、製品を開発する技術の基盤には、石油化学技術、とり印刷製版などの感光性樹脂の開発に早くも現れた。

わけ高分子技術があることを見落としてはならない。
その一方で、本研究の調査範囲の石油化学において（5）1990 年代以後

機能化学の開花

も、石油化学から撤退する欧米の会社が多い中で、日1990 年代以後の日本の化学会社による機能化学へ

本の石油化学会社の活躍が目に付くようになっている。

の展開は、機能性高分子の開発を中核としながらも、

アクリル酸やメタクリル酸の新しい合成技術では、多従来の欧米が開発した石油化学のビジネスモデルとは

くの日本の会社が活躍している。これらは炭素数 3 以

違う方向に進んだ。それは、高分子加工との一体化に上のオレフィン化学、パラフィン化学である。またポよる機能化学製品の開発であった。1980 年代の高分

ストメタロセン触媒の開発において、日本の化学会社

子の構造材料への展開では、耐熱性、強度を追求した

は世界のトップメンバーとなって活躍している。

表 6.101990 年代以後に発展している機能性高分子材料、加工製品

分野

具体例

情報・光学材料

光学用レンズ 眼鏡レンズ コンタクトレンズ
フラットパネルディスプレイ用フィルム

光ディスク

光ファイバー

感光性材料

微細加工レジスト 感光性ポリイミド 印刷版用フォトポリマー
プリント配線基板用フォトレジスト UVインキ・塗料・接着剤 光造形用樹脂材料

電気機能材料

導電性高分子 光導電性高分子 イオン伝導性高分子 圧電・焦電性高分子
コンデンサー材料 電池材料 エレクトロルミネッセンス材料
層間・絶縁膜材料

分離機能材料

限界濾過膜・精密濾過膜 気体分離膜
イオン交換樹脂・膜
吸水･吸油樹脂

医用高分子材料

血液浄化材料 カテーテル材料 歯科･整形外科用材料 眼科用材料
高分子医薬材料 診断用材料 ディスポーザブル医療用具 細胞工学用材料

液体分離膜 液体クロマト充填材
人工腎臓 海水淡水化装置

環境対応型材料 生分解性プラスチック

表 6.11
分類

機能性フィルムとその利用分野
品目名

偏光板、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、拡散
フラットパネル フィルム、反射フィルム、プラスチックフィルム基板、離型フィルム、プロテクトフィルム、透明導ディスプレー 電性フィルム、ハードコートフィルム、光学用透明粘着シート（OCA）、カバーシート、モスアイフィ
ルム

半導体・実装バックグラインドテープ、ダイシングテープ、ダイボンドフィルム、ドライフィルムレジスト、カバー
レイフィルム、FPC用離型フィルム、放熱シート

電池

太陽電池用封止フィルム、太陽電池用バックシート、太陽電池用プラスチック基板、LiB用セパ
レーター、LiB用ラミネートフィルム、LiB用ガスケット、燃料電池用電解質膜
PVDCコートフィルム、アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム、ONY系共押出フィルム、EVOH系

バリアフィルム 共押出OPPフィルム、PVAコートOPPフィルム、ハイブリッドバリアフィルム、ナノコンポジットコート
フィルム
フィルムコンデンサー用フィルム、加飾フィルム、転写フィルム、LED照明用光拡散・導光フィル

自動車・産業用 ム、モーター用絶縁フィルム（HV・EV）、セルフクリーニングフィルム（光触媒フィルム）、放射線
遮蔽シート、防錆フィルム、ウィンドウフィルム、自己修復フィルム

包装・メディカル

脱酸素／酸素吸収フィルム、経皮吸収フィルム・基材、癒着防止フィルム・シート、イージーピー
ルフィルム、方向性フィルム、通気性フィルム、吸湿フィルム、バイオ・生分解性フィルム

石油化学技術の系統化調査247

6.4.2

世界に誇る日本発の石油化学技術もユニークな製品展開を行っている。

1950 年代～1960 年代に日本の化学会社が開発した

カプロラクタムの製造技術では、1962 年東レの光石油化学技術を表 6.7、表 6.8 に示した。1970 年代以

ニトロソ化法、2003 年住友化学による硫安を副生し後は、日本の会社の自社開発技術非常に多くなるのない製法の完成（気相ベックマン転位技術の開発）ので、そのすべてを示すことはできない。そのような自2 つがある。いずれも世界のカプロラクタムの技術開社開発技術の中で世界に誇る日本発の石油化学技術を発史上において特記される輝かしい技術である。技術

表 6.12 に示す。このうち、三菱化学のオキソ法（5.4.2の詳細は 6.1.2（4）に述べた。

（2）1））
、日本ゼオンのブタジエン抽出法（6.4.1（2））、

東レの光ニトロソ化法は光反応を有機工業薬品の製

三井化学の PP 用高活性触媒（6.1.3（1）4）
、宇部興造に使っている世界唯一の例である。同様に三菱レイ

産のナイトライト技術（6.2.3）については、すでに述

ヨン（開発当時は日東化学工業、1998 年に吸収合併

べたので、そのほかについて簡単に述べる。

された）は、微生物を触媒としてアクリロニトリルの水和反応によってアクリルアミドを生産するバイオ法

表 6.12

世界に誇る日本発の石油化学技術を開発した（3.4.3（7）参照）。三菱レイヨンに少し遅れて三井化学もバイオ法アクリルアミドの製法を開発し、韓国で工業化したほか、2013 年にはフィンランドに技術輸出した。バイオ法は、アミノ酸、ビタミン、
医薬品中間体、光学活性体など少量化学品の生産に使われているが、石油化学のような量産技術に使われる
例は世界に他に例がない。
旭化成は二酸化炭素を原料としたノンホスゲン法ポ
リカーボネート製造技術を開発し、2002 年に台湾の合弁会社で工業化した。その後、韓国、ロシア、サウ
ジアラビアなどにも技術輸出している。この技術は、ホスゲンを使わないばかりか、二酸化炭素を高分子原

日本触媒は、第 2 次大戦前後、石炭化学の時代から料とするので、低公害型技術として、日本国内で多く

ナフタレンの酸化による無水フタル酸、ベンゼンの酸の表彰を受けているばかりでなく、2014 年にはアメ化による無水マレイン酸、アントラセンの酸化によるリカ化学会からも表彰された。

アントラキノンの工業化を達成してきた。1959 年に同じく旭化成が開発し、韓国子会社で工業化したプはエチレンの直接酸化によるエチレンオキサイドを自ロパン法アクリロニトリル生産技術については、6.2.4

社開発し、川崎のコンビナートで工業化した。これ

ですでに述べた。オレフィン化学を中心とした従来のは、三菱化成のオキソ法と並んで、日本の石油化学誕

石油化学技術の枠を破る可能性のある革新的な技術で生期における大きな金字塔であった。同社は、1970ある。プロピレンのアンモ酸化によるアクリロニトリ

年にプロピレンの直接酸化法アクリル酸、1982 年に

ルの製法は、英国 BP 社が世界を制覇する技術を持っ

イソブチレンの直接酸化法 MMA の工業化を達成してきた。プロパン法アンモ酸化技術も BP 社が開発すている。酸化技術の開発を追求し続けてきた。

ると思われていたが、旭化成が先行し世界を驚かせ

日本触媒と同様に、自社開発技術によって、日本のた。6.3.2 ではエポックメイキングな石油化学技術を 9

石油化学会社の中でユニークな事業展開を行っているつ紹介した。旭化成のプロパン法アクリロニトリル生会社が三菱ガス化学である。前身の日本瓦斯化学は、

産技術は、パラフィン化学の展開という石油化学の新1952 年に天然ガスから合成ガス、メタノールの工業

たな展開の可能性を拓く 10 番目に加えてもよい技術生産を行い、日本で最初の石油化学を始めた。三菱ガで あ る。 ま だ 歴 史 的 な 評 価 が 定 ま っ て い な いの でス化学は、超強酸 HF-BF3 を使いこなして、1968 年

6.3.2 には加えなかった。

に混合キシレンから世界で初めて高純度のメタキシレンの分離を成功させた。さらにメタキシレンから高純度イソフタル酸（PET の変性用原料、メタ系アラミ

248

6.5 石油化学技術の系統化と考察

ド繊維原料）、メタキシレンジアミン（脂肪族系ジイ

本稿に述べたことをまとめて、石油化学誕生以前に

ソシアネート原料、MX ナイロン原料）など、世界で発展していた量産型化学工業の技術も含めて、石油化

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

学技術の系統化を図 6.32 にまとめた。
石油化学技術は、石油化学基礎製品、有機工業薬品、がブチレンの脱水素よりも多く、まだブタジエンでさえも完全に石油化学技術は制覇できなかった。

高分子の 3 つから成ることは、すでに何度も述べた。

第 2 次世界大戦が終了した 1940 年代後半に、米国

このうち有機工業薬品製造技術は、18 世紀に木材乾では石油化学工業が急激に拡大発展した。その原動力

留工業がいち早く誕生したが、そのほかの有機薬品製

は、高分子の民生需要の急拡大であった。アセチレン造技術としては、コールタール化学が 19 世紀後半、化学からの塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、コール

カーバイド・アセチレン化学は 1910 年代、コークス

タール化学からのナイロン、フェノール樹脂、合成ガを原料とする合成ガス化学は 1920 年代に誕生した。

ス化学からのユリア樹脂と並んで、石油化学からの

木材乾留工業は、カーバイド・アセチレン化学、合成

LDPE、ポリスチレンの生産が急速に増大した。高分

ガス化学に押されて 1930 年代には消滅した。油脂化

子需要の急増は、1950 年代に欧州、さらに日本にも学は 1900 年代に誕生したが、後に石油化学工業と関波及した。

係が深くなる高級アルコール製造技術（油脂の高圧水

1950 年代前半には欧州、後半には日本でナフサの素還元技術）は 1920 年代であり、また最初の中性洗水蒸気分解技術が移転されて石油化学基礎製品の生産剤である高級アルコール硫酸エステル塩の製造技術はが始まった。この背景には中東原油が世界中に輸出さ1930 年代である。また発酵化学は 1920 年代に量産型れるようになったことがある。

化学工業として誕生した。一方、高分子製造技術も石それとともに、1950 年代には 1920 年代以来米国で

油化学より早く、19 世紀末から 1920 年代に天然高分発展してきた石油化学技術が、欧州で発展してきた化子を化学的に利用するセルロース化学（セルロイド、学技術と融合した。この結果、1950 年代から 1960 年

レーヨン、セロファン、アセテート）が誕生し、大発

代は、有機工業薬品製造技術、高分子製造技術におい展した。また最初の合成高分子であるフェノール樹脂て、オレフィン化学、オレフィン重合技術が大きく発も石炭化学を背景として 1910 年代には技術が確立し展した。それとともに、水蒸気分解法の技術改良と大ている。さらに 1920 年代から 1930 年代には、ラジカ型化が、この時期に急速に進んだ。オレフィンに加えル重合による高分子が続々誕生し、その原料モノマーて芳香族炭化水素の供給がコールタールからナフサのがアセチレン化学によって生産されるようになった。

水蒸気分解による分解ガソリンとナフサの接触改質に1940 年代には、ラジカル重合によって LDPE の工業

よる改質油に代わった。また、有機工業薬品では、発生産が行われるようになった。LDPE の原料であるエ

酵化学、さらにはアセチレン化学のほとんどすべてが、

チレンは、高純度が必要なことから発酵法エタノール

オレフィン化学に置き換わった。高分子でもオレフィの脱水法が主流であった。

ン系重合製品が伸びた上に、従来、アセチレン化学、

これに対して米国で 1920 年代に石油化学基礎製品

コールタール化学によるモノマーからつくられていた（重質油分解廃ガスによるプロピレン、エタンの水蒸

ラジカル重合や逐次重合の高分子がほとんどすべて石気分解によるエチレン）から有機工業薬品（IPA、油化学原料に切り替わった。この結果、モノマーが安EG、エチレンオキサイド）が生産されるようになっ価になったので、ラジカル重合や逐次重合による高分た。石油化学の誕生である。その後、1930 年代まで子の需要も著しく増加した。逆に、合成高分子に押さに石油化学による有機工業薬品は、各種アルコール、れて、セルロース化学はこの時期に急速に縮小した。

四エチル鉛などに拡大したが米国においてさえ、石油

1950 年代から 1960 年代の動きを整理してみると、

化学は石炭化学、発酵化学、油脂化学と並んで、それアセチレン化学はオレフィン化学によってほぼ消滅

ぞれの得意分野の技術によって有機工業薬品を提供しし、芳香族化学は、原料の芳香族炭化水素の供給がていたに過ぎなかった。石油化学は、まだ高分子とはコールタールから石油にほぼ完全に置き換わったこと結びつかなかった。また、原料の制約から石油化学技

によって石油化学技術に吸収された。コークス原料の術は米国以外には拡散しなかった。

合成ガス化学も、天然ガスや石油原料の合成ガスにほ1940 年代にブタジエンを原料として合成ゴム SBR

ぼ完全に置き換わったことによって、石油化学技術にの生産が、米国で国策によって強力に進められたこと吸収された。油脂化学は、石油化学技術による有機工から石油化学と高分子が結びつくきっかけとなった。

業薬品（界面活性剤）によって圧倒された。セルロー

ブタジエンは、米国ではブチレンの脱水素で生産さス化学も、石油化学技術による高分子によって圧倒され、石油化学の新展開の芽が生まれた。しかし、米国

れ、大きく縮小した。発酵化学のうち、アセトン・ブ

でのブタジエンの生産は、発酵法エタノールからの方

石油化学技術の系統化調査

249

250

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

で技術

コークスからの合成ガス

図 6.32

技術

石油化学技術の系統図

技術

パラフィン化学タノール発酵は石油化学技術に代替されて消滅し、エ

巨大なものである。発酵化学は、地球環境問題への対タノール発酵も大幅に縮小し、発酵法製品のみに需要

応として石油化学の一角を押しのけて復活した。このが限定される分野（食用酢原料、食品防腐剤など）でように、環境問題には様々な側面があるので、石油化生き残れた。

学への影響は一様でない。しかし、石油化学は今後もこうして 1970 年代には、石油化学以前からの有機
工業薬品、高分子の石油化学による代替はすべて終了

様々な環境問題、化学物質安全問題、資源エネルギー問題を乗り越えていくものと期待される。

した。その一方で、1970 年代には日米欧の高度経済

1980 年代以来、日本をはじめとする先進国では機成長時代が終了し、高分子の急速な需要増加も終わっ

能化学が追求されてきた。30 年以上経過した現在、た。石油化学技術についても、1950 年代､ 1960 年代

日本では機能化学技術の本質が従来の石油化学の範囲のような革新技術の続出が終わった。しかし、高分子を超え、高分子成形加工技術にまで及ぶことが明らか

需要の爆発的増加、石油化学の国産化の動きは、1970になった。石油化学は従来の枠を超えて、一段と大き

年代以後、中進国から中東資源国、さらにアジア・中

く変わりつつある。

南米各国に拡大していったので、世界の石油化学工業が停滞したわけではなかった。また、資源エネルギー

参考文献

問題、環境公害問題や先進国での新需要への対応（プ1） 高橋武雄「化学工業史」産業図書（1973）

ロピレン需要の急拡大、機能化学化）が新たな技術課

2） K.Weissermel, H.J.Arpe「工業有機化学」東京化題となった。そのような課題に応えて、1970 年代以学同人（第 5 版、2004）

後も技術開発は続いた。それとともに、メタノールの3） Industrial Organic Chemicals , by H.A.Wittcoff,

カルボニル化法酢酸、メタセシス反応、メタロセン触B.G.Reuben, J.S.Plotkin ,Wiley,New York（Third

媒、ポストメタロセン触媒のようなシーズ先行型の石Edition, 2013）

油化学技術も着実に生まれている。さらに従来のオレ4） 緒方郁映「石油工業化学」講談社（1980）

フィン中心の石油化学技術に対して、パラフィン化学

5） 石油化学工業協会編「石油化学工業 10 年史」石の芽も生まれてきたことは注目される。
1970 年代にはプロピレン四量体を使った生分解性の悪い合成洗剤によって公害問題が起きたことから、油脂からの高級アルコールを使った合成洗剤がつくられるようになった。油脂化学が復活し、石油化学と共油化学工業協会（1971）
6） 石油化学工業協会編「石油化学工業 20 年史」石油化学工業協会（1981）
7） 石油化学工業協会編「石油化学工業 30 年のあゆみ」石油化学工業協会（1989）

存するようになった。2000 年代には、油脂とメタノー

8） 石油化学工業協会広報委員会編「石油化学の 50

ルからつくられるバイオディーゼル油の生産量が急速

年－年表でつづる半世紀」石油化学工業協会に増大した。バイオディーゼル油の生産においても、（2008）

油脂化学と石油化学は共存している。一方、米国で

9） P.Spitz、「The Chemical Industry at theは、2000 年代に農産物を原料とする発酵法エタノー

Millennium」、Chemical Heritage Foundation

ルの生産が急増した。地下水汚染問題から規制された（2003）

ガソリン添加物 MTBE の代替である。その生産規模
は、米国のエチレン生産量に匹敵する規模になるほど

10）E.P. ムーア Jr、「ポリプロピレンハンドブック」、
工業調査会（1998）

石油化学技術の系統化調査

251

7 終りに日本で石油化学工業が誕生してから 60 年になる。

ト・ワッカー法や HDPE、各種のエンジニアリング

しかし、日本の石油化学工業の「正史」は、第 6 章参

プラスチックの開発で有名なドイツのヘキスト社も考文献 5）、6）に掲げた「10 年史」「20 年史」がある

同じ道をたどった。安易に脱石油化学を唱えて基幹に過ぎない。参考文献 7）の「30 年のあゆみ」は著し事業を捨てると、技術の中心となる軸が失われ、会社

く簡略なものになり、参考文献 8）の「50 年」はもは自体が存立できなくなる。同じように石油化学事業や年表だけで終わっている。

を捨てた欧米の大手化学会社は、そのほかにも数社あ日本の石油化学工業に「正史」が途絶えた原因は、る。その多くは、1970 年代以後急速に発展している

1980 年代以後、この産業が成長から停滞へと推移し、バイオテクノロジーを新たな技術の軸として、先進国

産業として魅力がなくなってきたことにあるのだろで需要が伸びている医薬品事業、アグリ事業への展開う。さらに大きな原因は、石油化学が時代とともに変を図ろうとしている。しかし、その後の推移を見る化し、「石油化学とは何か」が関係者一同に分からなと、かつての会社の活力、発展力がなくなったようにくなってきたことにあると思われる。2013 年に石油思える例が多い。むしろ、石油化学の軸を残しなが化学工業協会は、「石油化学」に代わる新名称を公募

ら、新しい技術の軸を模索している会社の方が着実にした。それほど「石油化学とは何か」が分からなく成果を挙げている。

なっているのが現状である。

日本の石油化学会社は、欧米の石油化学会社のようしたがって、本調査に取り組むに当っては、まず石なダイナミックな経営をしていないとしばしば批判さ

油化学の定義をどうするか、さらに調査期間の制約もれる。しかし、石油化学の軸を捨てることなく、そこ考慮して調査対象をどのように絞り込むかに大いにから機能化学に展開していった日本の石油化学会社の迷った。しかし、石油化学の一分野（たとえばエチレ

経営は、派手さはないが堅実である。

ン製造技術）に調査対象を絞り込んだのでは石油化学

本調査では、機能化学にまで深入りすることは避の全体像がとらえられないと考え、あえて絞り込まな

け、石油化学基礎製品、有機工業薬品、高分子までのいで調査を始めた。しかも、調査の視点を日本だけに石油化学に、改めて調査範囲を戻した。しかし、その限定せず、できる限り世界に広げ、その中から日本の範囲でも石油化学技術に新しい動きが 1990 年代以後

位置づけを考えることにした。その結果、1990 年代

たくさん出ていることを興味深く思った。1970 年代以後の日本の石油化学の方向としては、筆者が大風呂に言われたような石油化学技術の停滞は一段落し、次敷を広げた石油化学の範囲をさらに超え、高分子成形のステージに入りつつあるのではないかと感じた。し加工までも含むことになった。それは日本の石油化学

かも、そのような動きの中において日本の石油化学会

会社が石油化学に軸足を残しながら、機能化学を追求

社が大いに活躍していることは注目に値する。

してつくり上げた道であり、海外の石油化学に範をとったものではなかった。

252

日本の石油化学工業の「正史」が長らく途絶えているので、歴史が書かれていない。したがって、本調査

欧米の名門化学会社では石油化学から撤退する動報告は日本の石油化学業界の総意を斟酌してまとめた

きが続いている。英国の ICI 社は、1930 年代にメタものではない。筆者個人が自由に書いた「外史」（野

クリル酸メチル MMA、LDPE、1940 年代にはポリエ

史）に過ぎない。「石油化学とは何か」にすら合意がステル繊維、1960 年代、1970 年代にはエンジニアリ

ない現状では、筆者の提起する「外史」に多くの反論

ングプラスチックの PEEK、PES を開発した。そのがあるのは当然である。しかし、それは各人が改めて後も技術開発力は衰えず、1980 年代にはいち早く生石油化学の歴史を考えていただく契機となる。歴史は分解性プラスチックを開発し、1990 年代にはクロロ

単に過去の記録で終わるものでなく、将来への指針でフルオロカーボン代替品も開発した。このような輝ある。本調査報告がそのような役割の一端を担うこと

かしい会社でも、1990 年代に石油化学事業から撤退を期待している。

を始めると、企業アイデンティティを急速に失い、事最後に本調査の機会を与えていただいた方々や本調業売却を繰り返すうちに 2008 年に吸収合併されて栄査に協力いただいた多くの方々、調査過程で貴重なご

光 あ る 会 社 名そのものが消えてしまった。 ヘ キ ス

意見をいただいた方々に厚く感謝申し上げたい。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

石油化学技術の系統化調査

253

国営磐田ア
磐田工場は、13 か所建設された国営アルコール工場のうち 6 番目に操業を開始した。もろみ塔のルコール工
棚段の一部と精留塔または脱水塔の棚段である。
場

フ ィ ッ シ ャ ー・ ト ロ プ
ドイツでＦＴ法が発見された翌 1927 年から京都大学喜多源逸研究室で合成ガスからの人造石油
京都大学化学研
1927 年～ 京 都 大 学 化
シ ュ 法 人 造 石 油 合 成 触 保管中京都府宇治市合成の研究が始まった。従来のコバルト系触媒に代わる鉄系触媒が 1937 年に発見された。触媒究所
1938 年 学研究所
媒、試作品と試製品である。

三井石油化
日本で最初に操業を開始したナフサの水蒸気分解法エチレンプラントの原料フィードポンプ。
学工業株式1958 年から 1971 年まで稼働した。
会社
三井石油化
岩国工場の第 2 エチレンプラントの心臓部言うべきガスエンジン駆動コンプレッサーのパワーピ
学工業株式ストンである。広範囲の負荷と燃料ガス組成に対応できる当時の新鋭機として採用された。
会社

日本アルコール
発酵法エタノール蒸留塔
保管中 産業株式会社磐 静岡県磐田市 1939 年
棚段田工場

フ ィ ッ シ ャ ー・ ト ロ プ
シュ法人造石油工業化製 保管中 滝川市郷土館
品資料

日本初のエチレンプラン
三井化学株式会
保管中山口県岩国市 1958 年
トの原料フィードポンプ
社岩国大竹工場

エチレンプラント ガス
三井化学株式会エンジン駆動コンプレッ 保管中
山口県岩国市 1962 年
社岩国大竹工場
サーパワーピストン

6

7

8

9

10

高圧法低密度ポリエチレ
京都大学化学研
1951 年～ 京 都 大 学 化 第 2 次大戦中の小規模試験を踏まえて、大戦後、行われた高圧法ポリエチレンのパイロット試験
保管中
京都府宇治市ンのパイロット試験資料
究所
1954 年 学研究所の設計図、写真、実験ノート、内部報告書である。

住友化学株式会
日本初の高圧法低密度ポ
愛媛県新居浜展示中 社愛媛工場歴史
1958 年
リエチレン最初の製品
市
資料館

12

13

住 友 化 学 工 英国ＩＣＩ社からの技術導入により、日本で最初に本格的に工業生産された高圧法ポリエチレンで
業株式会社
ある。

日本初の低圧法高密度ポ
三井化学株式会
保管中山口県岩国市 1958 年
リエチレン重合器社岩国大竹工場

11

三井石油化
ドイツのチーグラー教授が 1955 年に発明した低圧法ポリエチレンの世界でも最初期の国産重合学工業株式器で 1958 年から 1989 年まで稼働した。
会社

北海道人造
1942 年～
石 油 株 式 会 国策により大規模に建設されたＦＴ法人造石油工場でつくられた人造石油製品である。
1945 年
社

国営出水ア
日本で 2 番目に操業を開始した国営アルコール工場のもろみ塔である。1945 年 8 月の空襲で破ルコール工壊されたが、再建され、1997 年まで使用された。
場

日本アルコール
発酵法エタノールもろみ
鹿児島県出水保管中 産業株式会社出1938 年
塔市水工場

5

北海道滝川市大日本セル
セルロイド圧縮工程は、硝化綿と樟脳を混和後、ブロックに仕上げる工程である。ドイツ製の第 1,2
ロイド株式
号機は 1919 年に購入されたが、本試験機は第 3 号機として導入され、初めての国産機である。
会社

株式会社ダイセ
保管中 ル姫路製造所網 兵庫県姫路市 1954 年
干工場

セルロイド圧縮試験機

4

秦逸三は日本で最初にレーヨンの試作に成功した。この技術をもって米沢市内でレーヨン工場が建設され、それが現在の帝人につながった。1965 年に旧研究棟の取り壊しの際に発見された。

選定理由

東 洋 シ ー メタノール合成の研究は 1925 年に臨時窒素肥料研究所で開始された。1927 年に触媒製造法がシ ー ア イ 株 特許となり、1933 年に山口県下関市で合成工業株式会社によりメタノール合成の工業化が成功
式会社した。その後、本触媒は、日本の他社にも販売され、1989 年まで同じ組成、形状で使われてきた。

秦逸三教授

製作者

クラリアント触高圧法メタノール合成触保管中 媒株式会社富山 富山県富山市 1989 年
媒ＫＭＡ
工場

製造年

3

所在地

旧米沢高等工業 山形県米沢市
レーヨン糸、レーヨンリ
1924 年～ 帝 国 人 造 絹 帝国人造絹糸・米沢工場（1916 年～ 1934 年）の安定操業期に製作されたレーヨン糸、レーヨ
展示中 学校本館秦逸三 山形大学工学
ボンストロー
1930 年 糸株式会社
ンリボンストローである。初期の量産品が保存されている数少ない例である。
教授記念展示室 部

所在等

2

形態

旧米沢高等工業学校レー
旧米沢高等工業 山形県米沢市
ヨ ン 研 究 資 料 ( 試 作 品、 展示中 学校本館秦逸三 山形大学工学 1913 年
ガラスノズル、木製機器）
教授記念展示室 部

名称（石油化学誕生以前の量産型化学製品資料も含む）

1

番号

石油化学 産業技術史資料 所在確認

本報告書で使っている製品名略号一覧
略号

英語名称

2,4-D

2,4-dichlorophenoxy-acetic acid 2,4- ジクロロフェノキシ酢酸

内容説明
除草剤（農薬）ABS 樹脂Acrylonitrile-ButadieneStyrene Resin

アクリロニトリルブタジエンス
準汎用的なプラスチック
チレン樹脂

ACH

Acetone Cyanohydrin

アセトンシアノヒドリン

AEAlkylethoxylate,
Alcohol Ethoxylate

アルキルエトキシレート、アル非イオン界面活性剤
コールエトキシレート

AES

Alkyl Ether Sulfates

ポリオキシエチレンアルキル硫
アニオン界面活性剤酸エステル塩AOS

Alpha Olefin Sulfonate

α - オレフィンスルホン酸塩

アニオン界面活性剤

AS

Alkyl Sulfonate

アルキル硫酸エステル塩

アニオン界面活性剤

Acrylonitrile-Styrene Resin

アクリロニトリルスチレン樹脂

準汎用的なプラスチック

BHC

Benzene Hexachloride

ベンゼンヘキサクロリド

殺虫剤（農薬）BPA

Bisphenol A

ビスフェノール A

モノマー

BR

Butadiene Rubber,
Polybutadiene

ブタジエンゴム

汎用合成ゴム

CMC

Carboxymethyl Cellulose

カルボシキメチルセルロース

食品分散安定剤、バインダー、
乳化剤

COP

Cyclic Olefin Polymer

環状ポリオレフィン

光学用に優れたプラスチック

CPP
フィルム

Cast Polypropylene Film

無延伸ポリプロピレンフィルム

透明包装用フィルム

CR

Chloroprene Rubber,
Polychloroprene

クロロプレンゴム

耐候性に優れた合成ゴム

DBP

Dibutyl Phthalate

フタル酸ジブチル

可塑剤

DDT

Dichlorodiphenyltrichloroethane

ジクロロジフェニルトリクロロ
殺虫剤（農薬、公衆衛生薬）
エタン

DMF

N,N-dimethylformamide

N,N- ジメチルホルムアミド

極性溶剤

DMSO

Dimethyl Sulfoxide

ジメチルスルホキシド

極性溶剤

DMT

Dimethyl Terephthalate

テレフタル酸ジメチル

モノマー

DOP

Dioctyl phthalate

フタル酸ジオクチル

可塑剤

EDC

Ethylene Dichloride

二塩化エチレン

有機中間体

EDTA

Ethylenediaminetetraacetic
Acid

エチレンジアミン四酢酸

キレート剤

Ethylene Glycol

エチレングリコール

モノマー、不凍液

EPDM

Ethylene Propylene Diene
Rubber

エチレンプロピレンジエンゴム

合成ゴム

EPR

Ethylene Propylene Rubber

エチレンプロピレンゴム

合成ゴム

EVA

Ethylene Vinyl-acetate
copolymer, poly（ethylenevinyl- acetate）

エ チ レ ン 酢 酸 ビ ニ ル 共 重 合 体、
プラスチック、接着剤
エチレン酢酸ビニル樹脂

HDPE

High Density Polyethylene

高密度ポリエチレン

汎用プラスチック

HIPSHigh Impact Polystyrene

耐衝撃性ポリスチレン

汎用プラスチック

AS 樹脂

EG

254

名称

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

有機中間体

略号

英語名称

名称

内容説明

HNBR

Hydrogenated Nitrile
Butadiene Rubber

水素化ニトリルゴム

特殊合成ゴム

IIR

Butyl Rubber, Isobutylene
Isoprene Rubber

ブチルゴム

特殊合成ゴム

IPA

Isopropyl Alcohol

イソプロピルアルコール

溶剤

IR

Isoprene Rubber, cis-1,4polyisoprene

イソプレンゴム

汎用合成ゴムLAS

Linear Alkylbenzene Sulfonate

直鎖アルキルベンゼンスルホン
アニオン界面活性剤
酸塩

LDPE

Low Density Polyethylene

低密度ポリエチレン

汎用プラスチック

L-LDPE

Linear -Low Density
Polyethylene

直鎖状低密度ポリエチレン

汎用プラスチック

MAO

Methylaluminoxane

メチルアルモキサン

重合触媒の成分

MDI

Methylene Diphenyl
Diisocyanate

ジフェニルメタンジイソシア
モノマー
ネート

MEK

Methyl Ethyl Ketone

メチルエチルケトン

溶剤

MMA

Methyl Methacrylate

メタクリル酸メチル

モノマー

MTBE

Methyl tert-Butyl Ether

メチルターシャルブチルエーテ
ガソリン添加剤
ル

MVA

Monovinylacetylene

モノビニルアセチレン

NBR

Nitrile Rubber, Nitrile
Butadiene Rubber

ニトリルゴム、アクリロニトリ
特殊合成ゴムルブタジエンゴム

OPP
フィルム

Oriented Polypropylene Film

二軸延伸ポリプロピレンフィル
透明包装用フィルムム

PBT

Polybutylene Terephthalate

ポリブチレンテレフタレート

汎用エンジニアリングプラス
チック

PCB

Polychlorinated Biphenyl

ポリ塩化ビフェニル

熱媒、溶剤、絶縁油

PCP

Pentachlorophenol

ペンタクロロフェノール

除草剤、殺菌剤

PEEK

Polyether Ether Ketone

ポリエーテルエーテルケトン

特殊エンジニアリングプラス
チック

PES

Polyethersulfone

ポリエーテルスルホン

特殊エンジニアリングプラス
チック

PET

Polyethylene-terephthalate

ポリエチレンテレフタレート

プラスチック、合成繊維

PP

Polypropylene

ポリプロピレン

汎用プラスチック

PPE

Modified Polyphenylene Ether 変性ポリフェニレンエーテル

汎用エンジニアリングプラス
チック

PPO

Poly（phenylene oxide）

ポリフェニレンオキサイド

汎用エンジニアリングプラス
チック

PPS

Poly（phenylene sulfide）

ポリフェニレンサルファイド

特殊エンジニアリングプラス
チック

PTA

Purified Terephthalic Acid

高純度テレフタル酸

モノマー

PTFE

Polytetrafluoro-ethylene

ポ リ テ ト ラ フ ル オ ロ エ チ レ ン、
プラスチック
テフロン

有機中間体

石油化学技術の系統化調査

255

略号

英語名称

名称

内容説明

PTMG

Poly（tetramethylene ether）
glycolポリテトラメチレンエーテルグ
モノマー
リコール

SAN

Styrene Acrylonitrile resin

AS 樹脂と同じ

汎用プラスチック

SBR

Styrene Butadiene Rubber

スチレンブタジエンゴム

汎用合成ゴムSBS

Poly（styrene-butadienestyrene）

スチレンブタジエンスチレンブ
熱可塑性エラストマー
ロック共重合体

SIS

Poly（styrene- isoprenestyrene）

スチレンイソプレンスチレンブ
熱可塑性エラストマー
ロック共重合体

TDI

Toluene Diisocyanate

トルエンジイソシアネート

モノマー

THF

Tetrahydrofuran

テトラヒドロフラン

溶剤、モノマーULDPE

Ultra Low Density
Polyethylene

超低密度ポリエチレン

プラスチック

VLDPE

Very Low Density
Polyethylene

超低密度ポリエチレン

プラスチック

注：名称は化学業界でよく使われる呼称。IUPAC 命名法による正式名称ではない。

256

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.23 2016. March

石油化学技術の系統化調査

正誤表

技術の系統化調査報告 第23集
2016年3月(誤）全文PDF版
2016年10月
(正）

ページ

段落

行

116

Abstract

34,40

since 1990s

since the 1990s

117

左

8

原油化学工業

石油化学工業117

左15

学製品工業(医薬品、学品工業(医薬品、

123

表2.3

成形材料

成形加工品

123

表2.3

高機能材料

高機能製品

126

図2.6表題支える関連技支える関連技術

126

左

35

前半、日本の多くの前半、多くの130

右21

エタン系製品エチレン系製品

135

右

5

石油改質油

接触改質油

138

左

10

1932年

1933年

139

左

8～11

分子量1000～れる。一方、削除

ポリオキシエチレングリコール

ポリオキシエチレン

139

図3.7

140

左

6,7,8

ポリオキシエチレングリコール

ポリオキシエチレン

140

左

42

シェル

シェル社

145

左

17

ポリオキシエチレングリコール

ポリエチレングリコール

145

左

17

ポリオキシエチレンアルキルエーテル

グリコールエーテル

145

右

9

エチレングリコールエーテル

グリコールエーテル

147

右

16

(6.1.2(2)4参照(6.1.2(2)4)参照

149

右

12

ポリテトラメチレンエーテルグリコール ポリテトラメチレングリコール

162

表4.1

ゼラニオールゲラニオール163

右4

すでに1933年

1933年

164

左

39

アロパス

アロスパス

171

左

21,26

藤沢

藤山

174

左

5

4,500t45,000t

174

左

30

1,3-ジメチルブタジエン

2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン

174

左

33

1,3-ジメチルブタジエン

ジメチルブタジエン

DTT（殺虫剤）

DDT（殺虫剤）

177

図4.20

183

右

22,24,27

36) 37) 38)

37) 38) 39）

185

左

20

エタンの熱分解

エタンの水蒸気分解

185

右

2

18世紀

19世紀

186

左

24

セロハン

セロファン

191

左

10

Caterole

Catarole

195

左

4

セロハン

セロファン

204

左

16

化学物質管理法

化学物質排出把握管理促進法

206

左

25

プロパンと

プロパン、ブタンとギュリエール

ギュリエルモ211

参考文献1)

218

右2触媒による水反応

触媒による水との反応

220

左

31

エチレンシアンヒドリン

エチレンシアノヒドリン

220

右

23

量論反応

触媒存在下で反応

220

右

31～32

しかし、～いない。

削除

223

右

5

エチレンシアンヒドリン

エチレンシアノヒドリン

224

左

32,34

アセトンシアンヒドリン

アセトンシアノヒドリン

227

右

26,29

アセトンシアンヒドリン

アセトンシアノヒドリン

232

右

35

メタ位

パラ位

237

右

17

石油化学製品

石油化学基礎製品

237

右

32

中東にナフサの中国にナフサの239

エチレン

1950年代追加

ナフサの様々な分解法

239

ブチレン

1940年代ナフサの水蒸気分解分解ガソリン

ナフサの管式水蒸気分解

239

高級ｵﾚﾌｨﾝ

1970年代n－オレフィン

n－パラフィン

241

左

20

石油化学技術に代わった

石炭化学技術に取って代わった

242(酸化重合)

1900年以前 追加

乾性油塗料

245

表6.6

スチレン1959 シェルI

シェル

246

表6.9 製品9

オキシ法塩化ビニル

オキシ塩素化法塩化ビニル

246

表6.9 製品15

オキシ法塩化ビニル

オキシ塩素化法塩化ビニル

246

表6.9 生産開始

28

1970

1970＊（高圧法ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ）

250

基礎製品

1920年代253

表題の副題（高圧法ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ）

コークスの水性ガス反応によるコークスからの量産化学品

量産型化学製品

254

名称

4

アセトンシアンヒドリン

アセトンシアノヒドリン

254

英語名称

26

Ethylene Propylene Diene Monomer

Ethylene Propylene Diene Rubber

255

英語名称

24

Polyphenyleneether

Modified Polyphenylene Ether

なお、化学品用語でsec-ブタノール、t-ブタノールなどの俗称（IUPAC名でも、慣用名でもない）を一部に混用している点がある。業界用語としてご容赦を願いたい。