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シェールガスの開発と化学プロセス    
The Future of Shale Gas Industry and Development of Petrochemical Process
[コードNo.2013T910]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 幾島賢治、八木宏
■体裁/ B5判 260ページ
■発行/ 2013年7月上旬 (株)シーエムシー出版
■定価/ 71,280円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0811-1

 
★シェールガス・シェールオイルをめぐるリグの開発状況、海洋を含めた今後の資源動向を詳述!
★掘削・仕上げ・生産に必要な様々な化学品の動向と掘削後の環境保全を維持する生分解性材料の開発動向を解説!
★安価なシェールガスを出発原料とするメタンの化学変換やC2、C3ケミカルに関する最新の知見を掲載し今後の化学
  プラントを展望!

キーワード

シェールガス / シェールオイル / シェールラッシュ / リグ / 非在来型天然ガス / 水平掘削 / 水圧破砕 / 海洋開発 / メタンハイドレート / 大型発電燃料 / ドリリングケミカル / 支持材 / 粘度低下剤 / 地層溶解剤 / 消泡剤 / 乳化剤 / ポリグリコール酸樹脂 / PGA / PLA / PCL / PBS / セルロース / デンプン / メタン化学変換 / MTO / MTP / OCT / GTL / DME / FT油 / C1 / C2 / C3 / 石油化学コンプレックス

刊行にあたって

 米国では、1990年頃から頁岩(シェール)からのガス・オイル掘削法の研究を開始し、水平掘削と水圧破砕を用い、2010年には技術的にも経済的にも掘削を可能にした。このため2007年にはシェールガスの生産量が在来型天然ガスの生産量を上回り、アメリカは世界最大の天然ガス産出国になった。
 一方、日本は現在世界の液化天然ガス取引量の約50%にあたる約6,200万トンを輸入しており、米国の輸出解禁で安価なシェールガスが輸入されると電力分野では、コスト面で石炭火力からガス火力への転換が進むとされる。また、自動車燃料がガソリンからシェールガスに転換すれば石油の輸入が大幅に減ることが予想されている。
 さらに、石油化学の分野でも、安価なシェールガスを出発原料とする新しい化学プラントの体系が模索されている。同時に、シェールガスの掘削には水やプロパント(砂)の他、ゲル化剤、界面活性剤、生分解性樹脂など多くの化学品が使われている。
 本書は、シェールガス・オイルの開発動向、メタンを出発原料とした新しい化学プラント体系の模索、掘削に使用される化学品の動向などを各分野の第一線でご活躍中の方々にご執筆いただいた。シェールガス・オイルについて研究、技術開発に携われる多くの方々に本書をお勧めする次第です。

著者一覧

幾島嘉浩IHテクノロジー(株) 代表取締役社長
伊原賢(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC) 調査部 上席研究員
幾島將貴IHテクノロジー(株) 代表取締役副社長
八木宏HyChemTechno 技術士事務所 所長
渡邉啓介東海大学 海洋学部 航海工学科 海洋機械工学専攻 准教授
森田信男早稲田大学 理工学術院 教授
橋健夫(株)クレハ PGA部 主任
大倉正之(株)クレハ PGA部 主任
幾島貞一IHテクノロジー(株) 代表取締役会長
室井城アイシーラボ 代表
蛙石健一千代田化工建設(株) 技術開発ユニット プロセス開発セクション 技師長
関根泰早稲田大学 先進理工学部 教授
大島一真早稲田大学 先進理工学部 博士課程2年
小河脩平早稲田大学 先進理工学部 助教
岡田英二三菱ガス化学(株) 天然ガス系化学品カンパニー 企画開発部 主査
野崎智洋東京工業大学 大学院理工学研究科 機械物理工学専攻 教授
富永賢一東洋エンジニアリング(株) プロセスシステム部 石油化学チーム チームマネージャー
志村勝也(独) 産業技術総合研究所 バイオマスリファイナリー研究センター BTLプロセスチーム 研究員
吉田寿雄京都大学 大学院人間・環境学研究科 相関環境学専攻 物質相関論講座 教授
田畠健治東京工業大学 フロンティア研究機構 特任准教授

構成および内容

【資源動向と掘削・仕上げ材料編】

第1章シェールガス・オイルとは 幾島嘉浩
1埋蔵状態
2新採掘技術
2.1水平掘削
2.2水圧破砕
2.3IT技術の融合
3シェールガス・オイルの現状
3.1シェールガス
3.2シェールオイル
4シェールガス・オイルの輝ける未来
第2章非在来型天然ガスの資源動向 伊原賢
1非在来型天然ガスとは何か、その可能性は? 賦存環境
2どういった経緯で登場したのか?
3技術的回収可能資源量の増加
4環境への影響
5非在来型が天然ガスの主役になるか?
6試堀試験始まるメタンハイドレート
6.1「燃える氷」メタンハイドレート
6.2活発化するメタンハイドレート研究
6.3メタンハイドレートの資源量
6.4メタンハイドレートの生産手順
6.5第1回メタンハイドレート海洋産出試験の概要
第3章石油、天然ガス、石炭、オイルサンド 幾島將貴
1石油
2天然ガス
3石炭
4オイルサンド
第4章ウエットシェールガスの開発 八木宏
1はじめに
2ウエットガス田の出現
3ウエットシェールガスリグの収益性
4おわりに
第5章海洋油ガス田開発プラットフォームとその関連システムの概略 渡邉啓介
1はじめに
2海底油田開発のシステムの概要
2.1開発の流れ
2.2プラットフォームの種類
3海底パイプライン
4サブシープロダクションシステムの概要
5サブシープロセス装置(Subsea Processing Unit)
5.1サブシーセパレーター
5.2サブシーブースター
5.3サブシーマニフォールド
5.4サブシーコントロールモジュール(SCM)
6ライザーシステム
7パイプラインインストレーション
8まとめ
第6章シェールの掘削・仕上げ・生産技術および材料 森田信男
1シェール掘削の概略
2シェール掘削
3シェールガス・オイル仕上げ・生産
4シェールガス・オイル掘削・仕上げ・生産に必要な化学製品の概要
第7章シェールガス掘削用途で注目されるポリグリコール酸樹脂 橋健夫、大倉正之
1はじめに
2ポリグリコール酸(PGA)とは
3シェールガスとは
4シェールガスで注目される生分解性樹脂
5シェールガス掘削分野でのKuredux®の適用
5.1背景
5.2PGAのLCMとしての性能
5.3その他のシェールガス掘削用途
6まとめ
第8章掘削用化学品 幾島貞一
1はじめに
2圧入水(フラクチャリング流体)
2.1砂(プロパント)
2.2粘度調整剤
2.3殺生物剤
2.4摩擦低減剤
2.5スケール付着防止剤
2.6酸化防止剤
2.7酸性物質
2.8界面活性剤
2.9土壌安定化剤
2.10消泡剤
2.11加重剤
3掘削用化学品の規制
3.1規制の概要
3.2州政府の規制
3.2.1テキサス州
3.2.2ニューヨーク州
3.2.3その他の州
3.3連邦政府

【化学反応編】

第9章シェールガスを原料としたC1、C2、C3ケミカル 八木宏
1シェールガスの組成と特徴
2シェールガスによるC1化学への展開
3エタン、プロパン利用による化学品への展開
3.1シェールガスからのエチレン生産の可能性
3.1.1最大エチレン生産可能量
3.1.2最大プロピレン生産可能量
3.2北米エチレン生産能力増強計画
3.3エチレンを出発物質とする化学品
3.4エチレンからプロピレンの製造
3.5プロピレンを出発物質とする化学物質
3.61-ブテンからのブタジエンの製造
4日本型石油化学コンプレックスの課題
4.1日本の石油化学ビジネス状況
4.2シェールガス、NGLを利用した石油化学コンプレックスオプション
5まとめ
第10章合成ガス製造プロセス 八木宏
1必要合成ガスH2/CO比
2合成ガス製造プロセス
2.1スチームリフォーミング
2.2CO2リフォーミング
2.32段リフォーミング
2.4オートサーマルリフォーミング
2.5直接接触部分酸化反応法(DCPOX)
3合成ガスクエンチャー
4H2/CO比の調整
第11章シェールガスのガス化技術 室井城
1はじめに
2水蒸気改質
2.1天然ガスの脱硫
2.2予備改質
2.3一次改質
2.4二次改質
3最近の水蒸気改質プロセス
3.1大型装置
3.2SMR (スチームリフォーミング)とATR (オートサーマルリフォーミング)の組み合わせ
3.3改良触媒の開発
4ドライリフォーミング
5直接接触部分酸化法 (D-CPOX: Direct Catalytic Partial Oxidation)
6マイクロリアクター
7おわりに
第12章GTL技術 -天然ガス・シェールガスからのクリーン液体燃料製造技術- 蛙石健一
1はじめに
2GTL技術とは
2.1合成ガス製造工程
2.1.1合成ガス製造の基本反応
2.1.2合成ガス製造プロセス
2.1.3GTLにおける合成ガスの水素/一酸化炭素比
2.2FT合成工程
2.3アップグレーディング工程
2.4GTL製品油の特徴
3GTLプロセスに用いられる新しい技術
3.1合成ガス製造におけるスチーム/CO2リフォーミング技術
3.2合成ガス製造における直接接触部分酸化技術
3.3マイクロチャンネルリアクター技術
4世界の主要GTL技術とプロジェクト
4.1主要GTL技術
第13章メタンの酸化カップリングによるC2炭化水素合成 関根 泰、大島一真、小河脩平
1はじめに
2触媒を用いたメタン酸化によるC2合成
3膜を用いたメタン酸化によるC2合成
4プラズマなどを用いたメタン転換によるC2合成
第14章メタンからのメタノール合成 岡田英二
1はじめに
2化学反応概要
2.1天然ガスの脱硫
2.2天然ガス(メタン)改質反応
2.3メタノール合成反応
2.4触媒毒と活性劣化
3プロセス概要
3.1合成ガス製造
3.1.1水蒸気改質反応
3.1.2部分酸化反応
3.1.3自己熱型反応
3.2メタノール合成
3.2.1断熱型反応器(クエンチ型反応器)
3.2.2等温型反応器
3.2.3二重管型反応器(Mitsubishi“SUPERCONVERTER”)
3.2.4ラジアルフロー型反応器(MRF-Z®)
3.2.52段反応器や多段反応器
3.3蒸留・精製
4プロセスライセンサー
5おわりに
第15章メタンからメタノールの直接合成 野崎智洋
1はじめに
2メタン改質の熱力学的な考察
2.1メタンからメタノール直接合成の位置づけ
2.2電子反応を利用したメタンの低温改質
2.3再生可能エネルギーとエネルギーキャリア
3非平衡プラズマによるメタン改質
3.1誘電体バリア放電
3.2実験装置・方法
3.3反応温度とメタノール選択率
3.4液相における二次反応
3.5メタン転換率とメタノール選択率
4おわりに
第16章ジメチルエーテル(DME)の合成 八木宏
1DMEとは
2DMEの用途
3JFEのスラリー床DME直接合成プロセス
3.1DME合成反応の特徴
3.2JFEスラリー床反応器
4JFE直接合成技術の開発経緯
4.15トン/日大型ベンチプラント運転研究
4.2100トン/日実証プラント運転研究
4.2.1運転研究計画
5おわりに
第17章メタノールからオレフィン(MTO、 MTP)の合成 室井城
1はじめに
2MTP プロセス
2.1メタノールからプロピレン
2.2LurgiのMTPプロセス
2.3LurgiのMTP 触媒
2.4MTP プロセスの工業化実績
2.5DTPプロセス
2.6FMTPプロセス
3MTO プロセス
3.1メタノールからエチレン、 プロピレンの合成
3.2DMTO-IIプロセス
3.3S-MTOプロセス
3.4MTO プロセス
3.5MTO/OCP (C4、C5留分分解プロセス)プロセス
3.6MTOプロセスの実績
3.7UOP 、 MTO プロセスの商業化
3.8計画中のMTOプラント
4おわりに
第18章エタンの直接利用技術 室井城
1シェールガス中のエタン
2エタン分離
3エタンクラッカー
4エタンの酸化脱水素によるエチレンの合成
5エタンから酢酸の合成
6エタンからプロピレンの合成
7エタンの酸化によるエチレンとCOの合成
8エタンとCO2からエチレンとCOの合成
9エタンの脱水素による芳香族の合成
10エタンとベンゼンからスチレンの直接合成
11エタンから酢酸ビニルの合成
12おわりに
第19章プロピレンの合成技術 室井城
1はじめに
2プロピレン製造プロセス
3接触法ナフサのスチームクラッキング
3.1ACO プロセス
3.2NEDOプロジェクト
4低級オレフィンの接触分解によるプロピレンの製造
4.1低級オレフィンの接触分解プロセス
4.2オメガプロセス
4.3Super flex
5流動床接触分解プロセス
5.1FCCプロセス
5.2PetroFCCTM
5.3HS-FCC
5.4DCC (Deep Catalytic Cracking)
5.5他の開発プロセス
6プロパンの脱水素
7メタセシス
8MTP 、 MTOプロセス
9C2原料からプロピレン
9.1エチレンとメタノールからプロピレン
9.2エチレンからプロピレンの合成
9.3エタンからプロピレン(E-Flexプロセス)
9.4エタノールからプロピレン
10メタンからプロピレンの合成
10.1合成ルート
10.2メタンの二量化とメタセシス反応によるプロピレン合成
10.3ハロゲン化メタンからプロピレンの合成
11おわりに
第20章ブテンとエチレンからのプロピレン製造 OCT 富永賢一
1はじめに
2シェールガス革命におけるOCTプロセスの有用性
2.1シェールガス革命がプロピレン生産に及ぼす影響
2.2オンパーパスプロピレンプロセス
3オレフィンコンバージョンテクノロジー(OCT)
3.1開発経緯
3.2メタセシス反応
3.3プロセススキーム
4付帯プロセス
4.1付帯プロセスの特徴
4.2エチレン二量化プロセス (Dimer Technology)
4.3触媒蒸留脱イソブテン塔 (CD-DeIB®)
4.4骨格異性化プロセス (CDIsis®)
4.5選択水添ユニット (SHU)
4.6C5留分OCT (C5 OCT)
5コンプレックスへの適用
5.1ガス原料スチームクラッカー
5.2液原料スチームクラッカー
5.3FCCプラント
6おわりに
第21章ブタジエンの合成技術 室井城
1はじめに
2ブタジエンの需給バランス
3ブタジエンの用途
4ブタジエン製法の歴史
4.1アセチレン法
4.2Lebedev法
4.3エタノールとアセトアルデヒドからブタジエンの合成
4.4Reppe法
4.5脱水素プロセス
5ブタジエンの製法
5.1ナフサの水蒸気改質
5.2抽出法
5.3ブテンの酸化脱水素
5.4開発中のプロセス
6最近の動向
7おわりに
第22章LPGから芳香族の合成 室井城
1従来の芳香族の製造技術
1.1改質反応
1.2ナフサのスチームクラッキング
2今後の芳香族原料
3軽質オレフィンからの芳香族の製造
4パラフィンからの芳香族の合成
4.1芳香族の製造ルート
4.2Aromax プロセス
4.3LPGから芳香族
4.3.1Cyclarプロセス
4.3.2Z-Formerプロセス
4.3.3Aroformerプロセス
4.4各プロセスのまとめ
5メタノールから芳香族 (MTG プロセス)
6おわりに
第23章光触媒によるメタンの化学変換 志村勝也、吉田寿雄
1はじめに
2酸化ガリウム光触媒による非酸化的メタンカップリング反応
3酸化ガリウム光触媒による二酸化炭素改質反応
4貴金属を添加した半導体光触媒によるメタン水蒸気改質反応
5おわりに
第24章メタン資化細菌によるメタン化学変換 田畠健治
1メタン資化細菌によるメタンの活性化
1.1メタン資化細菌が持つメタン酸化酵素
1.2メタンモノオキシゲナーゼについて
1.3可溶性メタンモノオキシゲナーゼ
1.4膜結合型メタンモノオキシゲナーゼ
1.5メタン資化細菌を用いたメタノール生産
1.6メタノールデヒドロゲナーゼの阻害によるメタノールの蓄積
1.7アンモニア酸化細菌を用いたメタノール生産
1.8メタノールの生産プロセスの効率化
2嫌気的メタン酸化細菌がもつメタン酸化酵素
2.1嫌気的メタン酸化古細菌がもつメタン酸化酵素



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