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高付加価値オレフィン製造プロセスの開発

千代田化工建設株式会社

２０１５年１２月～２０１８年６月

戦略的省エネルギー技術革新プログラムフェーズ名：実用化開発

プロジェクト実施者：

プロジェクト実施期間：

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1. 研究開発の背景，目的，目標

2. 研究開発の体制，内容

3. 研究開発の成果，今後の展望

4. 省エネルギー効果

5. まとめ

発表内容

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1-1.研究開発の背景

プロピレンの需給動向予測と国内製造業種別のエネルギー消費量

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1-1.研究開発の背景

国内外の既存オレフィン製造技術

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1-2.研究開発の目的、目標

接触分解法による新規プロピレン製造プロセスの構築

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1-2.研究開発の目的、目標

事業最終目標

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2-1.研究開発体制

実施計画 *中間評価(2017/5)：指摘事項無し

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2-1.研究開発体制

実施体制

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2-2.研究開発内容

研究開発成果（項目別）

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3-1.研究開発成果

ナフサ接触分解反応プロセスの構築（新設プロセスの概略フロー）

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3-1.研究開発成果

本技術の省エネルギー効果（総合エネルギー効率の定義）

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3-1.研究開発成果

本技術の省エネルギー効果（総合エネルギー効率による既存技術との比較）

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3-1.研究開発成果

開発触媒の特徴（Fe-Ga-Al-MFI/SiO2複合体）

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3-1.研究開発成果

開発触媒の性能評価（生成物収率の比較）

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3-1.研究開発成果

開発触媒の性能評価（安定性の評価）

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3-1.研究開発成果

開発プロセスの性能評価（省エネルギー効果）

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3-1.研究開発成果

ユーザー企業との共同検討

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3-1.研究開発成果

開発触媒の性能評価（初期活性と安定性の評価）

開発触媒はナフサ実液での反応試験において、優れたオレフィン収率と総合エネルギー効率を与えた。また、触媒活性は含有硫黄分等による影響を受けることなく、極めて良好な安定性を示すことも確認された。

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3-1.研究開発成果

既設ナフサクラッカーへの接触炉導入効果検証

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3-1.研究開発成果

既設ナフサクラッカーへの接触炉導入効果検証

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3-1.研究開発成果

パイロットプラントの仕様策定（接触分解プラント全体のPFDと物質収支）

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3-1.研究開発成果

パイロットプラントの仕様策定（反応工程のPFDと熱収支）

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3-1.研究開発成果

パイロットプラントの仕様策定（反応モデルの構築）

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3-1.研究開発成果

パイロットプラントの仕様策定（設計用ツールの開発）

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3-1.研究開発成果

最終目標達成状況 ☑ 達成

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3-1.研究開発成果

知財戦略・実績

権利化件数 出願件数

基本IP 国内 1 3

外国 1 27

周辺IP 国内 - 4

外国 - 3

出願番号 名 称

特願2012-165754 ゼオライト触媒、ゼオライト触媒の製造方法および低級オレフィンの製造方法

特願2014-157518 複合体触媒、複合体触媒の製造方法、低級オレフィンの製造方法および複合体触媒の再生方法

特願2014-257098 低級オレフィンの製造方法、低級オレフィンの製造装置および低級オレフィンの製造設備の構築方法

（3）代表的IP

（2）特許権利化・出願状況

（1）知財戦略本研究開発では触媒とプロセスが重要な要素技術であるため、ゼオライト触媒の製造

と接触分解プロセス構築（既設ナフサクラッカーへの接触炉導入のコンセプト等）についての基本特許を出願し、一部は既に権利化されている。

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3-1.研究開発成果

学会・論文・プレス発表等（公知, 主要なもの）

日付 学会名/論文誌名/新聞名 発表テーマ

2014/3 2014 AIChE Spring Meeting and 10th Global

Congress on Process Safety (New Orleans,

U.S.)

Efficient propylene production by catalytic cracking of

light naphtha with MFI-zeolite/metal-oxide composites→ Best Paper Award 受賞

2017/8 7th International Symposium on Energy

(Manchester, U.K.)

Catalytic naphtha cracking over zeolite-based composites

for on-purpose propylene production at low energy consumption (招待講演)

2018/2 2nd International Conference on Catalysis &

Chemical Engineering (Paris, France)

Catalytic propylene production from hydrocarbons over

zeolite-based composites at low energy consumption(招待講演)

2018/4 2018 AIChE Spring Meeting & 14th Global

Congress on Process Safety (Orland, U.S.)

On-purpose propylene production from light hydrocarbonswith MFI-zeolite/metal-oxide composites (招待講演)

2018/5 25th International Symposium on Chemical

Reaction Engineering (Florence, Italy)

Catalytic conversion of light hydrocarbons to propylene

over zeolite-based composites

日付 学会名/新聞名 発表テーマ

2014/3 2014 AIChE Spring Meeting & 10th Global

Congress on Process Safety (New Orleans,

U.S.)

Efficient propylene production by catalytic cracking of

light naphtha with MFI-zeolite/metal-oxide composites(Best Paper Award 受賞)

2016/11 International Conference on Gas, Oil &

Petroleum Engineering (Las Vegas, U.S.)

Catalytic cracking of hydrocarbons over zeolite-based

composites for on-purpose propylene production(招待講演)

2017/5 石油学会第60回年会 (東京) 複合型ゼオライト系触媒の開発とナフサ接触分解反応プロセスへの適用 (注目講演に選定)

2017/5/30 化学工業日報 本研究開発についての記事掲載 (次スライド参照)

2017/6/22 日経産業新聞 本研究開発についての記事掲載 (次スライド参照)

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3-1.研究開発成果

日付 論文誌名 発表テーマ

2015 Research on Chemical Intermediates, 41(12),

9615-9626 (2015)

Catalytic cracking of light-naphtha over MFI-zeolite/metal-

oxide composites for efficient propylene production

2016 Microporous & Mesoporous Materials, 233,

125-132 (2016)

Catalytic conversion of light hydrocarbons to propylene

over MFI-zeolite/metal-oxide composites

2018 ファインケミカル, Vol.47, No.7, 44-

53(2018)

複合型ゼオライト系触媒の開発とナフサ接触分解反応プロセスへの適用

2019 ゼオライト学会誌, Vol.36, No.1, 印刷中

(2019)

複合型ゼオライト系触媒の特性とナフサ接触分解プロセスへの適用

2014 AIChE Spring MeetingBest Paper Award 受賞

Int. Conf. on Gas, Oil &Pet. Eng. (2016) 招待講演

関連する対外発表成果;これまでに特許出願 7件, 論文 5件, 学会発表 16件(国際会議での招待講演数4)を実施し

た。本研究は、国内外で非常に高い評価を受けている。

2nd Int. Conf. on Catal. &Chem. Eng. (2018) 招待講演

学会・論文・プレス発表等（公知, 主要なもの）

化学工業日報(2017/5/30)

日経産業新聞(2017/6/22)

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3-2.今後の展望

今後の計画・課題

接触分解反応プロセスのパイロットプラント実証試験に向けて

触媒開発

・工業ゼオライト触媒の試作および大量製造

詳細プロセス検討/ユーザー企業との共同開発体制の確立・反応モデル/解析モデルに基づく固定床型反応器の詳細設計

・接触分解反応プロセス全体の詳細設計

・CAPEX/OPEXの評価・パイロット実証試験に向けたユーザー企業との実施体制の確立

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3-3.省エネルギー効果

省エネルギー効果算定の前提本研究の狙いは、高効率プロピレン製造用・ナフサ接触分解法を確立し、国内の既設ナフサク

ラッカーの熱分解炉の一部を接触分解炉で置き換えることで、革新的な省エネルギーを図るものである。省エネルギー効果（原油削減量）は下記の前提に基づいて算定された。

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3-3.省エネルギー効果

指標A: 単位当たりの省エネルギー効果量

・国内外の既設の熱分解炉1炉を接触分解炉1炉で置換えた場合の年間原油削減量→ 25万 [kL/年-炉] x 0.174(ナフサ削減率) x 33.6 [MJ/L] / 38.2 [MJ/L]

= 3.8万 [kL/年-炉]

指標B: 20XX年時点の市場導入(普及)量

以上の指標A、指標Bの計算結果から、2028年時点：国内 7.6万 kL/年(累計：30.4万 kL)2030年時点：国内 19万 kL/年,

国外19万 kL/年(累計：106.4万 kL)

*省エネルギー効果量（原油換算値）：3.8万 [kL/年-炉] x B [炉] = (3.8 x B)万 [ｋL/年]** 2025年から国内で商業機2炉が稼働, *** 2028年から国内外で各々商業機5炉が稼働と想定

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3-3.省エネルギー効果

ナフサ接触分解技術の導入による省エネルギー効果および経済効果

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3-4.まとめ

本事業では、Fe-Ga-Al-MFI/SiO2複合体を用いる固定床型ナフサ接

触分解プロセスを開発し、以下の優れた性能を達成した。

1. プロピレン総合収率：30～35 wt%、有用生成物(C2=, C3

=, C4=,

BTX)の総合収率：65～70 wt%

2. (固定床反応器に充分適用可能な)1,000～2,000時間の触媒寿命

3. プロセス全体の総合エネルギー効率：88%(既存熱分解法73%)

4. 接触分解反応器の導入による原油削減効果：3.8万kL/年-炉

→ 国内の既存ナフサクラッカー中の熱分解炉(推定120炉)のうち、2～5炉分

置換えることで、7.6～19万kL/年の原油削減効果があり、革新的な省エネル

ギー技術として大きなポテンシャルを持つ。

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