ナフサが石油化学業界を支える：化学産業におけるその重要な役割を探る

概要

ナフサは、原油から得られる多用途の炭化水素混合物であり、活況を呈する石油化学産業にとって重要な原料です。可燃性の液体組成、多様な沸点、そして分子構造といった独特の特性を持つナフサは、幅広い必須製品の製造に欠かせない原料となっています。

石油化学産業は、複雑な炭化水素をより単純な分子に分解し、オレフィンや芳香族などの貴重な石油化学製品を生み出す水蒸気分解プロセスの原料としてナフサに大きく依存しています。これらの原料は、プラスチック、樹脂、合成繊維、溶剤など、包装、繊維、自動車など様々な産業に不可欠な多様な製品の製造に不可欠です。急速に発展する経済における燃料とエネルギーの需要増加を背景に、世界のナフサ市場は大幅な成長が見込まれています。

化学産業におけるナフサの役割に関するより詳しい情報については、 https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-naphtha-marketをご覧ください。

石油化学産業におけるナフサの多様性

原油蒸留装置において、製油所の最初の工程であるオーバーヘッド留出液は、バージンナフサまたはストレートランナフサと呼ばれます。このナフサは、多くの場合、軽質ナフサと重質ナフサといった2つのストリームに蒸留されます。ナフサの組成は原油の供給源や製油所の設計によって異なりますが、一般的にパラフィン、ナフテン、芳香族炭化水素が含まれています。

ナフサが石油化学産業に与える影響

• 石油化学製品の原料

ナフサは、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどの石油化学製品の主要原料です。これらの化学物質は、プラスチック、合成繊維、その他の化学製品の製造に使用されます。ナフサは、原油の蒸留時に、通常はLPGと灯油の分離の間に流出する炭化水素混合物です。沸点に基づいて、軽質ナフサ、重質ナフサ、および全範囲ナフサに分類されます。ナフサは、エチレン、プロピレン、ブタジエン、その他の石油化学の基礎原料を生成するための熱分解原料として使用されます。これらの化学物質は、合成樹脂、合成ゴム、合成繊維など、幅広い製品の製造に使用されます。

• 蒸気分解

クールブルック社が大規模パイロットプラントでナフサの電気式蒸気分解の実証に成功したことは、業界の持続可能な慣行への移行に合致するものです。クールブルック社は、ロータリーダイナミックリアクター（RDR）技術を活用することで、CO2排出量の削減とプロセス効率の向上を実現し、石油化学業界に革命を起こすことを目指しています。この革新的なアプローチは、プロセスの脱炭素化を実現するだけでなく、プラスチック生産における循環性を高め、コスト効率とエネルギー効率に優れた方法でネットゼロエミッションへの移行を目指す業界の目標にも合致しています。従来の化石燃料をベースとした分解炉を電気式RDRユニットに置き換える可能性は、石油化学生産のよりクリーンで持続可能な未来に向けた大きな一歩となります。

• 触媒改質

接触改質は、石油精製所において重要なプロセスであり、低オクタン価ナフサ留分、特にナフテンを多く含む重質ナフサを高オクタン価の改質物へと変換します。主な反応は、ナフテンの脱水素化による芳香族の生成、パラフィンの異性化、そしてより大きな炭化水素の分解です。このプロセスにより、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの有用な成分が生成され、燃料のオクタン価が向上します。副産物として生成される水素も、他の精製プロセスで使用できるため、重要な生産物です。接触改質は、高品質のガソリン混合原料を製造する上で不可欠なステップです。

• 工業用溶剤

ナフサは広く使用されている工業用溶剤であり、家庭用洗剤、油性塗料、洗剤、染み抜き剤などに使用されています。重質芳香族ナフサ溶剤市場は最近、価格が急騰し、約4%上昇しました。この価格上昇は、ナフサ生産の主要原料である原油価格の高騰に直接起因しています。原油価格の高騰は、ナフサ溶剤市場の企業を含む世界の化学産業に大きな影響を与えています。価格変動はあるものの、様々な最終用途産業からの需要増加に牽引され、ナフサ市場全体は引き続き成長を続けると予想されます。

軽質ナフサと重質ナフサの比較：特性と用途

例えば、2023年3月、インドのハルディア・ペトロケミカルズは、紅海の混乱による輸送コストの変動から身を守るため、インド国内の精製業者からナフサ原料を調達すると発表した。年間70万トンのナフサクラッカーを稼働させている同社は、通常、原料の50%を中東から調達しているが、残りの原料については、インディアン・オイル、HPCL、BPCLといった現地の精製業者に調達を依頼している。これらの精製業者がロシア産原油から精製したナフサは、ハルディア・ペトロケミカルズが好む軽質ナフサよりも若干重質であるためだ。

ナフサ処理における新たなトレンドと市場動向

• ナフサ処理における技術の進歩

精製プロセスにおける技術進歩により、ナフサの収率と品質が大幅に向上し、石油化学産業にとってより魅力的な原料となっています。触媒とプロセス最適化技術の革新により、ナフサ生産の効率が向上し、精製業者は原油からより多くのナフサを抽出できるようになりました。このナフサ収率の向上と特性の改善により、石油化学製品生産の原料としてのナフサの需要が高まっています。石油化学産業はより高い利益率をもたらすため、精製業者は従来の燃料用途ではなく、より多くのナフサを石油化学用途に振り向けることができるようになりました。ナフサベースの石油化学製品への移行は、特にアジアで増加傾向にあり、原料としてのナフサの利点を活用するために、統合された製油所と石油化学のコンプレックスが開発されています。

例えば、MRPLは接触分解や水素化分解といった最先端の精製技術を活用し、ナフサの収率と品質を大幅に向上させました。プロセス条件を最適化し、先進的な触媒を用いることで、原油からより多くのナフサを抽出できると同時に、その特性を向上させることで、石油化学産業にとって魅力的な原料となっています。

• オレフィン含有ナフサの需要増加

オレフィンリッチナフサは、エチレンやその他の有用なオレフィンの濃度が高いため、需要が大幅に増加しています。この原料は石油化学製品の製造、特に水蒸気分解プロセスにとって不可欠です。プラスチック製造、自動車、建設などの産業の成長が、オレフィンリッチナフサの需要を促進しています。石油化学産業は、オレフィンリッチナフサを使用して、合成樹脂、合成繊維、合成ゴム、染料、医薬品、パーソナルケア製品、燃料など、さまざまな製品を製造しています。アジア太平洋地域は、主要なエンドユーザー産業の成長と発展に牽引され、世界のオレフィンリッチナフサ市場を支配しています。オレフィンリッチナフサの需要は、費用対効果の高い燃料の需要の増加と石油化学産業の拡大により、引き続き増加すると予想されます。また、この地域は、プラスチック製造、自動車、建設などの主要なエンドユーザー産業の成長と発展に牽引され、世界のオレフィンリッチナフサ市場を支配しています。

石油化学産業におけるナフサ生産の課題と冷却ソリューション

バーレーン国営石油会社 Bapco のケーススタディによると、同社の大規模製油所は、2016 年の夏、ナフサ水素化分解装置 (1HCU) の最大処理能力を維持するのに困難に直面しました。これは、1HCU 触媒の使用期限が近づきナフサ生産量がほぼ最大になったこと、冷却システムの制限により海水冷却能力が低下したこと、周囲温度が高く上昇し続けたこと、安全上の理由から軽質ナフサの最大許容ランダウン温度が低下したことなど、複数の要因が重なったことによるものです。

これらの問題によりボトルネックが発生し、1HCU の処理能力が低下し、生産ロスにつながる恐れがありました。これに対処するため、Bapco は Aggreko と提携し、特注の冷却ソリューションを実装しました。Aggreko は、軽質ナフサ冷却回路と閉ループで接続されたチラーを設置し、ディーゼル発電機で駆動させました。これにより、製油所は夏の暑い時期でもダウンタイムや生産ロスなく、​​1HCU を最大処理能力で稼働し続けることができました。Aggreko のプロセス強化サービス チームによるカスタマイズされたソリューションはわずか 6 週間で導入され、Bapco はほぼ 100% の投資収益率 (ROI) を達成し、休業事故はゼロでした。このケーススタディでは、革新的な冷却ソリューションによって、石油化学製油所がナフサ生産を維持し、高温時やその他の季節要因による運用上の課題を回避する方法を示しています。

結論

ナフサは石油化学産業に不可欠な原料であり、水蒸気分解や接触改質といったプロセスを通じて、オレフィンや芳香族などの重要な石油化学製品を生産するための多用途の原料として利用されています。技術の進歩とプロセスの最適化により、ナフサの効率と収率が向上し、プラスチックから合成繊維まで、幅広い製品の製造におけるその役割は確固たるものとなっています。

特に急速な発展途上国におけるナフサ需要の高まりは、その重要性を浮き彫りにしています。電気蒸気分解や高度な冷却ソリューションといった革新は、石油化学業界の持続可能性と効率性への取り組みを如実に示しています。市場の動向が変化する中で、ナフサは石油化学セクターの重要な牽引役であり続け、様々な産業に不可欠な原料の生産を支えていくでしょう。