天然ガスから液体燃料を製造する（GTL技術） - GTLとは～JAPAN-GTLの開発経緯 -

ページ番号1004330 更新日平成30年2月16日

天然ガスから液体燃料を製造する（GTL技術） - GTLとは～JAPAN-GTLの開発経緯 -

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レポートID	1004330
作成日	2013-03-08 01:00:00 +0900
更新日	2018-02-16 10:50:18 +0900
公開フラグ	1
媒体	石油・天然ガス資源情報 1
分野	企業技術
著者	伊原　賢
著者直接入力
年度	2012
Vol	0
No	0
ページ数
抽出データ	作成日： 2013/3/8 石油調査部：伊原賢公開可然ガスから液体燃料を製造する（GTL技術）天- GTLとは～JAPAN-GTLの開発経緯 - 天然ガスに関わる企業は、ガスタービン・コンバインドサイクル発電やシェールガス開発といったように発電や資源の分野で攻勢を強めていくことが予想されるが、天然ガスの利用法はなにも火力発電だけではない。本資料では、天然ガスの発電以外の利用法として、有望と思われる「GTL: Gas To Liquids」の動きを、GTLの基礎からJAPAN-GTLの開発経緯まで解説する。（JOGMEC石油調査部・総務部、日刊工業新聞社）．はじめに 121世紀に入って、脚光を浴びるようになったシェールガスによる天然ガスの大供給余力を背景に、天然ガスの利用技術の普及が望まれている。水平坑井（こうせい）や水圧破砕といった技術の飛躍的な進歩により、シェールガスに代表される膨大な量の非在来型の天然ガスを取り出せることが明らかとなり、世界の天然ガスの可採年数は60年から、少なくとも160年を超えるのは確実になった。天然ガスの供給余力が高まると、その利用も熱を帯びてくる。 2011年の福島第一原発事故後、二度と深刻な放射線汚染は許されないし、またCO2の排出も国際的責務として長期的に削減する必要がある。再生可能エネルギーによる発電コストは現在のところまだ高い上、天候によって発電量や電圧が大きく変動する「出力が不安定」という問題を抱える。これからの電力の選択は、安全性を確認した原子力発電、化石燃料、再生可能エネルギーなど、各々に欠点のある選択肢をうまく組み合わせて、各面での不都合が大きくなりすぎないように工夫しながら何とかやりくりするしかない。その中で一番大きな貢献ができそうなのが天然ガスを利用した火力発電である。一方、天然ガスを原料とする産業は日本国内ではまだ皆無と言ってよい状況であるが、天然ガスから液体燃料を製造するGTL技術にその有望性を見出す動きが出て来た。 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 1/19 TLとは「Gas To Liquids」の略である。天然ガスを液体燃料にする技術をGTL技術と呼び、具体的には「天然ガスからナフサ・灯油・軽油といった液体炭化水素を製造する技術」のことである。さて、LNGは天然ガスを原料とし、産ガス国で-164℃まで冷やされて天然ガスが液化され、遠隔地へ輸送されやすくなる液化天然ガス（Liquefied Natural Gas）の略である。LNGは、日本のような消費国で再ガス化され、家庭や工場に供給されている（図1）。．常温常圧で使用できるGTL 2図1 GTLとLNG GTLの製造工程は化学変化であり、原料が天然ガス、製品が液体炭化水素である。ガスビジネスとオイルビジネスの両方に属する。一方、LNGの製造工程は物理変化であり、原料、製品ともに天然ガスであり、ガスビジネスに属する。 GTLは常温常圧においてハンドリング容易な液体であり、ガス体に比べれば扱いやすい。これはエネルギー体の輸送コストの削減に寄与する。さらには、原油生産に伴うフレアガス（随伴ガス）の削減、それに伴う環境負荷の低減と同時にGTL製造による石油開発プロジェクトの経済性向上が期待される。消費者から見れば、硫黄分や芳香族（アロマ）を含まないクリーンな液体燃料が供給されることとなる。特にGTL軽油は、セタン価が高く燃焼性が良い。さらに、既存の原油生産インフラ（貯蔵タンク、出荷設備、輸送手段ほか）を活用できるメリットもある。原油を輸入している日本から見れば、原油からではなく天然ガスから液体炭化水素を手に入れることができ、液体燃料供給源の多様化となる。図2は、米国本土におけるガス販売価格と原油価格の実績と見通しである（EIA Annual Energy Outlook 2011）。本図によれば2035年に最大13ドル/MMBtu程度のギャップを予想していた（もっとも、2/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。ｱのデータは2011年時の見込みであり、現在の北米ガス価格が3ドル/MMBtu付近で推移していることを考えると、既に見込みは違っているが）。 MMBtu = 100万Btu = 25.2万kcal 図2 米国における天然ガスと原料ガスの価格差（単位熱量あたり）ガス販売価格と石油製品価格（＝原油価格 + 精製コスト + 税金ほか）のギャップが大きいほどGTLビジネスにとっては好環境となる。GTLビジネスの基本は、原料となる天然ガスが安く、製品価格が高いギャップビジネスと言えよう。以下に、GTL適用が検討される5ケースを挙げる。 ① ガス埋蔵量が豊富（カタール、北米）：パイプラインやLNGに加えてGTLをガス資源開発のオプションの一つとして検討。 ② ガス埋蔵量は豊富だが、自国での原油生産が少なく石油製品を輸入（オーストラリア、ウズベキスタン）：自国のガスからGTLで国内に石油製品の供給を検討。 ③ ガス田はあるが、近くにパイプラインなどの輸送インフラがない場合（内陸、海洋、東シベリアほか）：液体炭化水素はガスよりも取り扱いが容易であることからGTLを検討。 ④ ガスソースがCO2を含むなど低品位の場合（タイ、ベトナムなど）：石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）と民間６社が共同で研究開発したJAPAN-GTLプロセス適用を検討。 ⑤ 油田の随伴ガスのフレア“その場で燃やしてしまい利用しないガス”を削減（ブラジル、西アフリカ、西シベリア、カザフスタンほか）：フレアから液体炭化水素を製造することで、フレアを削減。 3．世界のGTLプロジェクト 3/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 }3 世界のGTLプロジェクト出所：末廣能史、片倉和人作成 TLの先行会社は、南アフリカのサソール社と石油メジャーのシェル社である。サソール社は南アフ Gリカを代表するエネルギー企業である。なぜ南アフリカでGTLなのかと思われるかもしれないが、自国で石油製品を生産せざるを得ない事情があったのだ。そもそもGTL技術の核であるFT合成はドイツ人のフィッシャー（Fischer）とトロプシュ（Tropsch）が1923年に発見したが、その技術を向上させたのが1950年に南アフリカの国営企業として設立されたサソール社である（1982年に民営化された）。かつて人種隔離政策をとっていた南アフリカは欧米諸国からエネルギー封鎖を受けていたため、ドイツ人研究者の移住を促し1950年代から、自国の石炭や天然ガスの液体化技術を研究してきた。1994年にマンデラ大統領が誕生し、南アフリカは国際社会に復帰した。それを契機に50年近くGTL研究の蓄積があるサソール社は世界の表舞台に登場したのである。サソール社は、2007年にカタールで34,000バレル/日のGTL生産を開始した（オリックスGTL）。北米や中央アジアのウズベキスタンでもGTL商業プロジェクトを検討しており、ウズベキスタンではGTLプラントに供給するガスのパイプライン建設が2012年から始まった。また、オリックスGTLのコピー版4/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。世界で運転・建設・検討中のGTLプロジェクトを図3に示す。 -1．シェル社と南ア・サソール社が商業化を先行 3ﾅあるエクスラギスGTL（EGTL）がナイジェリアで建設中であり、2013年に稼動予定である。一方のシェル社は、20世紀最後の原油価格が9ドル/バレルの時代もGTLの研究を続けていた。原油価格が9ドル/バレルの時代では、GTLの製造コストを考えるとGTLビジネスは赤字だったはずである。そういう時代でもシェル社が研究開発を続けたのは、多様な資源からの液体燃料製造技術の確立という視点と先を見据えた確固たる信念があったからであり、先行投資としての意味合いが強かったと考える。さらにシェル社は世界初の商業LNGプロジェクトであるアルジェリアのアルズープラントに対して1964年にLNG技術を供与していたことから、将来ガスのマネタイゼーション技術の対抗馬となる可能性のあるGTL技術を抑えることによって、LNGとGTLの両方の技術を所有し、ガス田開発ビジネスに柔軟かつ圧倒的に対応できる体制の確立を目指していたと考えられる。シェル社は1993年にマレーシアで14,700バレル/日のGTLプラント（ビンツルGTL）を稼働させている。カタールでは2011年に7万バレル/日のGTLプラント（パールGTL）が稼働し、2012年にはさらに7万バレル/日と計14万バレル/日を稼働させた。マレーシアのシェル社のビンツルGTLにて操業経験を積んだマレーシア人がカタールでの操業に携わるようである。カタールでもまた10年ほど経てばカタール人の操業者が育つので、新たなプロジェクトにそのカタール人を投入できる。サソール社もシェル社もこのように戦略的にプロジェクトを進めており、GTLでは他社を圧倒していると言える。 -2．世界的に進むGTLプラント計画 3最近、北米のシェールガス生産急増に伴う天然ガスの大供給余力が注目され、北米においてLNG輸出プラント以外にもGTLプラントを建設する計画がある。サソール社はメキシコ湾岸で4.4万バレル/日、8.8万バレル/日のプラント建設を計画している。シェル社も北米でプラント建設を計画している。先述のように原料となる天然ガス価格が安く、相対的に原油価格が高く、GTL製品価格が高いので、アメリカにはGTLのビジネス機会が広がっている。サソール社やシェル社以外にも幾つかのベンチャー企業がGTLプラントの建設を計画している。また、今年2月の安倍総理とオバマ大統領の首脳会談で注目を集めた「シェールガスを原料としたLNG輸出計画」がある。数多くのLNG輸出計画を認めると、ガスが高く売れるLNGにアメリカ国内の安価なシェールガスが消費されることとなるので、アメリカ国内のガス化学産業の保護、エネルギー安全保障の観点から輸出計画は制限される可能性がある。GTL製品であれば、アメリカ国内の既存軽油価格と同等以上で販売できるので、アメリカ国内でも十分に事業が成立する。現在、商業化しているのはサソール社とシェル社の2社であるが、これに続く3番手の企業は実験プラントのレベルになる。日本のプラント（JAPAN-GTL）は500バレル/日の生産を実現したが、ほぼ同じ5/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。激xルにあるのがノルウェーのスタットオイル社、南アフリカのペトロSA社、ドイツのルルギ社が構成する「GTL.F1」の1,000バレル/日のプラントである。日本がサソール社とシェル社のGTL商業化グループに入れるか否かはここ１年ほどが勝負となろう。 4． GTLの製造方法図4にGTLの製造工程の概要を示す。天然ガスを原料として、「合成ガス製造工程」、「FT合成工程」、「アップグレーディング工程」を経て、ナフサ・灯油・軽油が製造される。3つの工程とも触媒を用いた化学反応である。図4 GTLの製造工程原料に天然ガス、水蒸気（スチーム）、酸素ほかを用いて一酸化炭素と水素からなる合成ガスを製造する工程である。先行するサソール社とシェル社は原料に酸素を用いる。一方JAPAN-GTLプロセスは酸素を用いずに、原料として二酸化炭素を有効活用する方式である。合成ガス製造工程では次のFT合成工程を考え、製造された水素と一酸化炭素のモル比をほぼ2にしておく必要がある。合成ガス製造工程の概要 ① FT合成工程の概要 ②2モルの水素と1モルの一酸化炭素の合成ガスからFischer-Tropsch（FT）合成反応により直鎖上の炭化水素主体の合成油（FT油）と水を製造する。 6/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 B アップグレーディング工程の概要 FT合成工程において製造されたFT油に水素化精製や水素化分解（所定の炭素鎖で切断や枝分かれ/異性化）を施すことにより、ナフサ・灯油・軽油といったGTL製品を製造する工程である。先に述べたように、天然ガスをスチームと酸素、場合によっては二酸化炭素と反応させて、水素と一酸化炭素からなる合成ガスを製造する、合成ガスを製造する技術には、スチームリフォーミング法、CO2リフォーミング法、POX法、ATR法、AATG法、D-CPOX法と呼ばれるものがある。図5にこれらの反応を模式的に示した。 -1．合成ガス製造工程 4 △ H298 ：絶対温度278 (K)におけるモルあたりの反応熱 T(K) =t(℃)+273.15 図5 合成ガス製造工程の反応 7/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 1に製造技術の特徴をまとめた。表 \1 合成ガス製造技術の特徴（その1）表1 合成ガス製造技術の特徴（その2） 8/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。ｮ（1）に示すように天然ガスとスチームの反応によって合成ガスが製造される。この反応は大きな旧熱反応を伴い、触媒を充填したチューブを加熱炉中に設置することにより、旧熱反応に必要な反応熱を供給する。式（2）はシフト反応と呼び、副次的に起こる反応である。主反応である式（1）が示すように、H2とCOのモル比が3と水素が多く製造される反応であり、水素製造に用いられている方法である。これもスチームリフォーミング法と同様に、大きな旧熱反応を伴う反応である。 CH4 + CO2 ⇔ 2H2 + 2CO (△H298 = +248kJ/mol) …(3) 式（3）の反応時に式（2）の反応も副次的に起こる。合成ガス中のH2とCOのモル比が1と。オキソ合CO2リフォーミング（ドライリフォーミング）法・式（1）と式（3）を組み合わせた方法であり、後段のFT合成工程に最適となる合成ガス中のH2とCOのモル比をほぼ2にすることができる。JAPAN-GTLプロセスの合成ガス製造工程はこの方法を用いている。千代田化工建設が開発した触媒（貴金属系）は、高圧条件下においてスチームとCO2をチューブ反応器に過剰に導入することなく、最適な量で効率的にH2/CO＝2の合成ガスを製造することができ、500バレル/日規模相当のプラントで１万時間以上の安定した運転実績がある。 POX（Partial Oxidation：無触媒部分酸化）法・現在、商業GTLに用いられている合成ガス製造方法の一つである。式（5）で表されることが多いが、実際は熱分解、酸化など幾つかの反応の組み合わせが提唱されている。実績がある方法で無触媒なことから、原料を選ばず、石炭やバイオマスのガス化（合成ガスの製造）にも用いられている。反応の特徴からH2/CO＝1.8の合成ガスを製造する。FT合成にはH2が足りないことから、POXの後段に水素製造装置からH2を供給する必要がある。シェル社のGTLプロジェクトであるマレーシアのビンツルプラントやカタールのパールGTLプラント9/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。スチーム/ CO2リフォーミング法・成への適用が期待される。主たる反応は次の二つの式で表される。 CH4 + H2O ⇔ 3H2 + CO (△H298 = +206kJ/mol) …(1) CO + H2O ⇔ H2 + CO2 (△H298 = -42kJ/mol) …(2) スチームリフォーミング（水蒸気改質）法・ｻ在、商業GTLに用いられている合成ガス製造法の一つである。原料の天然ガスの一部を酸素と反応させ、スチームとCO2を製造するとともに、式（4）に示すように熱を発生させ、その熱を用いて触媒上で天然ガスとスチームおよびCO2とのリフォーミング反応を行わせる。 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (△H298 = -802kJ/mol) …(4) ATR法はデンマークのトプソ社が商業実績のある技術を保有しており、サソール社のカタールのオリックスGTLプロジェクトの17,000バレル/日x 2系列の合成ガス製造装置には、トプソ社の技術が使AATG（Advanced Auto-Thermal Gasification：先進的合成ガス製造）法・われている。反応は本質的にATR法と同じだが、触媒上で酸化・発熱させ、その熱で吸熱反応の改質を実現する。触媒上で熱のやり取りを行い、ATR法に酸化（発熱反応）と改質（吸熱反応）の空間が限りなく小さくなり、熱移動律速を取り除いた先進的な方法である。触媒と反応器を日揮と大阪ガスが開発しており、65バレル/日相当の装置において、2,000時間程度の安定運転の実績がある。式（5）に示すように、原料ガスを化学量論量1の半分程度の酸素と反応させ、酸化反応を中途にとどD-CPOX（Direct-Catalytic Partial Oxidation：直接的接触部分酸化）法・め、H2とCOを製造する。 CH4 + 0.5O2 → 2H2 + CO (△H298 = -36kJ/mol) …(5) 世界中の研究者やメーカーが開発中だが、商業プラント規模での実績はない。ConocoPhillips社が貴金属（Pt、Rh）系触媒で200バレル/日x 2系列相当のプラントで合成ガスを安定して製造した実績はあるが、商業化には至っていない。日本では千代田化工建設が開発した貴金属系触媒と反応器は式（5）に限りなく近く、0.1バレル/日程度の小規模とはいえ3,000時間程の安定製造の実績を有している。本方法が商業生産に適用される場合、ATR法と比較して反応器サイズが1/10～1/100程度とコンパクト化が期待できる。大型ガス田においてコンパクトな装置で合成ガスが製造できるのみならず、船上 1：基質aモルに対する触媒や試薬の必要量が理論的にaモルもしくはそれ以上である場合、その量を化学量論量という。 10/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。の合成ガス製造工程にはシェル社のPOX（SGP：Shell Gasification Process）が用いられている。 ATR（オートサーマルリフォーミング）法・ｮ（6）に示すように触媒上でH2およびCOから直鎖状の炭化水素（-CH2-）を作り、水を副生する。 2H2 + CO → -（CH2）n- + H2O (△H298 = -167kJ/mol-CO) …(6) 図６にFT反応を模式的に示す。など限られたスペースへの設置が期待できる。 -2． FT合成工程 4図6 FT合成反応の模式図ここで生成した（-CH2-）が順次成長して直鎖状の炭化水素となるが、一部は水素と反応して安定な分子となり反応場から離脱する。生成した（-CH2-）のうち、さらに反応して炭素鎖の伸長となるものの割合を連鎖成長確率（Chain Growth Probability : α）と呼び、これは炭素鎖の炭素数によらずほぼ一定の値となることが知られている[ASF (Anderson-Shultz-Flory)則]。即ち、FT合成反応では軽油だけを製造するというようなことはできず、ナフサ・灯油・軽油を連産することになる。図7にASF則を示す。図7 ASF則 11/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。ｿが0.85～0.9で灯油・軽油の割合が最大となるが、さらに重質のワックス分を分解することによっても灯油・軽油留分を得られることから、α＞0.9とできる触媒や反応システムが必須となっている。式（6）に示すようにFT合成は非常に大きな発熱反応であるので、その反応熱の除去も工程において重要な検討要素となっている。商業GTLプラントでは、カタールにおけるサソール社のオリックスGTLはSBCR（Slurry Bubble Column Reactor : スラリー床）を用いており、シェル社が同じくカタールで手がけるパールGTLはTrickled Bed（多管式固定床）を用いている。図8に反応器の特徴を示す。図8 商業GTLプラント用の反応器（リアクター） Ni、Fe、Co、RuといったVIII系金属がFT合成活性を示すことは古くから知られている。石炭系の合成ガス（H2/CO＝0.5～1）が原料の場合はFe系触媒が、天然ガス系の合成ガス（H2/CO＝2～3）の場合はCo系触媒が用いられる。Fe系触媒の場合、HTFT（High Temperature FT : 高温FT）合成と言われ、反応温度300～350℃、圧力2～4MPaにおいてナフサ、オレフィンといったガソリン基材が製造される。Co系触媒の場合は、LTFT（Low Temperature FT : 低温FT）合成と言われ、反応温度220～270℃、圧力0.5～3MPaにおいて、ナフサ、灯油、軽油、ワックスが製造される。商業GTLを例にとると、カタールのオリックスGTLはLTFT合成反応でスラリー床の反応器SBCRにはCo-Pt/Al2O3触媒が用いられている。カタールのパールGTLも同じくLTFT合成反応であり、多管式固定床の反応器にはCo/ZrO2/SiO2触媒が用いられている。 12/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 -3．アップグレーティング工程 LTFT合成工程にて生成された液状炭化水素はn-パラフィンが主体であるが、オレフィン類、アルコール類も含まれる。アップグレーティング工程では、これら成分の水素化精製（Hydrotreating）に加え、n-パラフィンのイソパラフィンへの異性化（Isomerization）および重質成分の水素化分解（Hydrocracking）を行い、最終製品を得る。これら工程を図9に模式的に示した。図9 アップグレーティング工程の模式図応器は石油精製の水素化精製や水素化分解で用いられているのと同様な固定床である。水素化反分解を例にとると、Pt系触媒を用いて反応温度300～350℃、圧力3～5MPaで反応が行われる。 5．硫黄分フリー・アロマフリーのGTL製品油 GTLプラントには触媒を用いる。原料の天然ガスに含まれることがある硫化水素は触媒を被毒するため、プラント前段において除去する必要がある。よって不純物が除去された天然ガスを原料とするため、得られるGTL製品油は硫黄分フリーとなる。また、FT合成反応によるn-パラフィン主体の油であるため、高セタン価、アロマフリーの合成燃料油となる。各GTL製品油の性状の一例を表2に示す。 13/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 \2 GTL製品油の性状・GTLナフサパラフィン分に富み、易分解性である。エチレン製造用原料、燃料電池用燃料として適している。石油系ナフサよりエチレンの収率が10％高くなる。一方、パラフィン分に富むことからオクタン価が低く、ガソリン基材として直接使えない。 GTL灯油・燃焼性が良い。家庭用灯油、ジェット燃料（50：50＝GTL灯油：石油系ジェット燃料）として販売・使用セタン価が高く、ディーゼル燃料に適する。 GTL重質成分、ワックス分・GTL軽油・されている。重質成分は高粘度係数、低温流動性、熱安定性を有し、硫黄・窒素を含まない。シェル社は潤滑油基油として利用している。ワックス分はコーティング剤、ホットメルト接着剤、インク、ロウソク、化粧品、コピー機のトナーなどの用途がある。 6．商業化が近い国産GTL GTL先行企業はGTLを戦略技術と位置付けており、GTL技術をライセンスしない。よって、液体燃料化事業を行う場合、独自に開発する必要がある。そこで、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）と国内の民間企業は、1998年から国産のGTL（JAPAN-GTL）プロセスを開発して14/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。ｫた。JAPAN-GTLプロセス開発の歴史を図10に示す。500バレル/日のGTL実証プラント研究を2011年に終了した。現在、GTL商業化に関して幾つかの国営石油会社やガス田を有する企業等と協議を続けている。図10 JAPAN-GTLの歴史 APAN-GTLプロセスは千代田化工建設の技術をベースにしたスチーム/CO2リフォーミング法の合 J成ガス製造工程、新日鐵住金エンジニアリングの技術をベースにしたFT合成工程、JX日鉱日石エネルギーの技術をベースにしたアップグレーディング工程より構成される（図11）。図11 JAPAN-GTLプロセスの技術体系 15/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。ﾌ特徴は、合成ガス製造工程ではCO2の一部を原料として用いることができるため、CO2を含有そする天然ガス田へ適用できる技術と言える。FT合成工程においては、安定的にFT油を生産できる技術となる。アップグレーディング工程では、一部の極地用の軽油を除いた世界中で使われる軽油を高い収率で生産できる技術である。先行他社は原料ガスにCO2を含む場合、CO2を除去するための装置が必要となり、さらに原料となる酸素を供給するために酸素製造装置が必要となる。一方JAPAN-GTLプロセスは天然ガスに含まれたCO2を有効活用でき、かつ、酸素製造装置が不要なことからシンプルで安価な装置構成が実現できる（図12）。図12 JAPAN-GTLプロセスの特徴 1998～2000年度において、石油資源開発、千代田化工建設、コスモ石油の民間3社とJOGMECは2種類の合成ガス製造触媒、FT合成触媒を開発した。ラボ・ベンチレベル（0.01～0.1バレル/日）での触媒のパフォーマンスから推定した商業規模レベル（15,000バレル/日）の生産性と経済性を推定し、学識経験者からなる第三者評価において「一定の競争力がある」との評価を得た。 16/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 -1． 1998～2000年度：ラボ・ベンチ研究 7 7． JAPAN-GTLの開発経緯ﾎ油資源開発、千代田化工建設、コスモ石油の3社にCo系FT合成触媒を有する新日鐵住金エンジニアリング、国内外にガス田権益を有する国際石油開発帝石が加わり、北海道苫小牧市の勇払地区でパイロットプラント研究を実施した（図13）。 -2． 2001～2004年度：パイロットプラント研究 7図13 勇払パイロットプラントの外観原料となる天然ガスは、石油資源開発の操業する勇払ガス田から供給された。ガスの組成はCH4/C2H6/C3H8/C4+/N2 = 85.0/8.5/3.0/1.6/1.3%であり、CO2を含まない良質の天然ガスである。パイロットプラント研究では液化炭酸ガスからJAPAN-GTLプロセスの原料となるCO2を供給した。勇払GTLパイロットプラント（7バレル/日）の実証結果から商業規模レベル（15,000バレル/日）の生産性と経済性を推定し、学識経験者からなる第三者評価において「一定の競争力がある」との評価を得て、さらなる競争力維持に加え、先行他社も技術の成熟度を示すために行った数百バレル/日を実施する必要があるとの結論に至った。 -3． 2006～2011年度：実証研究 7石油資源開発、千代田化工建設、コスモ石油、新日鐵住金エンジニアリング、国際石油開発帝石、JX日鉱日石エネルギーの6社が2006年10月に設立した「日本GTL技術研究組合」とJOGMECの17/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。､同研究として実施された。500バレル/日の実証プラントを新潟東港工業地帯に建設し、プラント設計・建設・運転、バックアップ研究、商業化検討を行った（図14）。図14 新潟実証プラントの外観ックアップ研究とは、合成ガス製造、FT合成、アップグレーディングの各工程における開発触媒バの改良、反応シミュレーターの開発・改良、さらにスケールアップ検討を含むものである。商業化検討では、将来GTLプラントをどこにいくらで建設し、どこにGTL製品油を輸出するかなどを検討するフィージビリティスタディが中心となる。 2007年9月より実証プラントの建設を始め、2009年4月から実証プラントに原料ガスを導入して各装置を順次稼働させた。2009年6月装置能力100％の500バレル/日の運転を実現した。2011年12月に実証試験を終了し、その後実証プラントは解体された。日本GTL技術研究組合は2012年8月をもって解散した。実証プラントで生産されたGTL軽油を使用し、東京都環境局および東京都交通局の協力を得て、JOGMEC、日本GTL技術研究組合の計4組織で路線バスによるデモンストレーション走行を2010年9月から3ヶ月実施した（図15）。バス運転手からは好評で、乗客からの苦情もなく、走行試験は成功裏18/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。 }15 GTL軽油を用いた都営バスでの実証走行試験た、JOGMECと日本GTL技術研究組合は、ガス田資産を有する企業や国営石油会社と協力して、まGTLの事業化に向けた経済性検討を行った。検討地域はロシア・ユーラシア、アフリカ、東南アジア・オセアニア、北米、南米と世界中に広がった。2006年の実証研究の開始当初は、東南アジアに多く賦存するCO2を多く含むストランデッドガス田（既発見・未開発ガス田）の開発がターゲットであった。しかし昨今、東南アジアは経済成長が著しく、自国にガスを供給するのが手一杯で、輸出用に回せるガスのポテンシャルが下がっている現状にある。それに伴い、CO2含有ガス田の開発にも手を付けざるを得なくなり、CO2分解装置まで導入してガス田の開発に力を入れている国もある。一方、近年は北米を中心としたシェールガス生産急増に伴う天然ガス供給余力が世界的に広がる動きもある。現在公表できるGTL商業化検討地域は、ベトナム（ペトロベトナム）とロシア（イルクーツク石油）であるが、他の地域や組織とも商業化の検討を実施中である。・ JOGMEC石油天然ガス資源情報「天然ガスの供給余力で変わる産業構造、生まれるビジネス」、2012年7月11日、伊原賢・日刊工業新聞社「天然ガスシフトの時代」、2012年12月25日、伊原賢末廣能史 19/19 Global Disclaimer（免責事項）本資料は石油天然ガス・金属鉱物資源機構（以下「機構」）石油調査部が信頼できると判断した各種資料に基づいて作成されていますが、機構は本資料に含まれるデータおよび情報の正確性又は完全性を保証するものではありません。また、本資料は読者への一般的な情報提供を目的としたものであり、何らかの投資等に関する特定のアドバイスの提供を目的としたものではありません。したがって、機構は本資料に依拠して行われた投資等の結果については一切責任を負いません。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。以上＜参考資料＞に終了した。
地域1	アジア
国1	日本
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国2	米国
地域3	アフリカ
国3	南アフリカ
地域4
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国5
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国7
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国8
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国9
地域10
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国・地域	アジア,日本北米,米国アフリカ,南アフリカ

2013/03/08 伊原　賢

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