アナリシス につながる また 一般にガス体より液体は扱いやすいため GTLは常温常圧で ハンドリングの容易な液体 となる また ガス体に比較すれば GTLの単位エネルギーあたりの容積は圧倒的に小さくなるので 輸送コスト の削減にも寄与する さらに GTL を原油生産に伴うフレアガス ( 随伴ガス )

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1 アナリシス JOGMEC 総務部戦略企画室長末廣能史 JOGMEC 石油開発技術本部技術部開発技術課調査役 (GTL 事業化推進チームリーダー ) 片倉和人 国産 GTL 技術開発の現状と今後について JAPAN-GTL で資源獲得を目指す はじめに 燃料調達の多様化につながる油田以外からの液体炭化水素の確保 および東南アジアに存在する既発見 未開発ガス田を開発すべく 国産のGTL(JAPAN-GTL) 技術開発が1998 年より開始された 途中出向等を挟むが 末廣は1998 年から 片倉は2001 年より連続してGTL 技術開発と資源国企業等のプロモーションに携わってきた 現在は 500BPDの実証研究が終了し 商業化すべく資源国企業等と交渉を進めている段階である 本稿では 国産 GTL 技術開発の現状と今後について紹介する なお 1 章 2 章を末廣が 3 章 4 章を片倉が執筆した 1. GTL とは (1) 天然ガスから液体炭化水素を製造するのが GTL 1 GTLの定義 GTLとは Gas To Liquidsの略である 天然ガスの液体燃料化技術をGTL 技術と呼び 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 2 LNGとGTLの違い LNG(Liquefied Natural Gas 液化天然ガス ) は 天然ガスを日本のような消費国へ輸出するために産ガス国で氷点下 164 まで冷却することにより液化し 輸送された後 再ガス化し 家庭 工場に供給される気化ガスのことである ( 図 1) LNG の製造工程は物理変化であり 原料がガス 再ガス化された製品もガスであり どちらもガス市場に属するものである 一方 GTLは 天然ガスを原料とし製品の液体炭化水素に変換するため 製造工程は化学変 ガス (C 4) C C G ガス 出所 : 筆者作成 化であり ガス市場とオイル市場の両方に属することになる 3GTLの意義 メリット資源国企業等から見れば 天然ガス市場が多様化 している状況において 安い原料ガスから高い液体石油製品 (GTL) を製造することは 原料ガスの高付加価値化 化 変化 変化 ガス ( 2 CO) 図 1 GTL LNG T ア プ ーディン LNG と GTL の違い 液体炭化水素 ( ナフ 油 油 ) ガス (C 4) 1 石油 天然ガスレビュー

2 アナリシス につながる また 一般にガス体より液体は扱いやすいため GTLは常温常圧で ハンドリングの容易な液体 となる また ガス体に比較すれば GTLの単位エネルギーあたりの容積は圧倒的に小さくなるので 輸送コスト の削減にも寄与する さらに GTL を原油生産に伴うフレアガス ( 随伴ガス ) 削減に利用すれば これによる 環境負荷低減 と同時に GTL 製造による付加価値の向上が期待できる また 消費者から見れば 硫黄分や芳香族を含まない クリーンな液体燃料 が供給されるメリットがある 特にGTLディーゼルは セタン価が高く燃焼特性がよい等の特徴がある さらには 既存原油インフラの活用 ( 貯蔵タンク 出荷システム 輸送手段等 ) といったメリットもある 原油を輸入している日本全体から見れば 既存原油からでなく 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 につながる (2)GTLが適用される背景 1GTL の本質は安価なガスから高価な石油製品を製造するビジネス GTLは原料がガスで製品が油であることから 本質的にはガス価格と石油製品価格の価格差が重要である 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込みである この図によると2035 年に 最大 13US$/MMBTU( 百万英国熱量単位 ) 程度の価格差を予想している ( なお このデータは2011 年時の見込みであり 現在の北米ガス価格が $US2 ~ 3/MMBTUであることを考えると既に見込みが違っている ) ガス販売価格と製品価格 (= 原油価格 + 精製価格 + 税金等 ) の価格差が大きいほどGTLビジネスにとっては好環境となる GTLビジネスでは 原料となるガス価格が安く 石油製品価格が高いビジネス環境を指向する ギャップビジネス と言える 2GTL 適用が検討されるケース以下に GTL 適用が検討されるケースを示す a ガス埋蔵量が豊富 ( 例えば カタール 北米等 ): 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 b ガス埋蔵量が豊富 ただし 自国において原油生産が少なく石油製品を輸入 ( 例えば オーストラリア ウズベキスタン等 ): 自国のガスのGTL 化で 国内に石油製品の供給を検討 T 25 NG Crude Oil (119 45ドル バ ル) 年 出所 :EIA/Annual Energy Outlook 2011 図 2 米国における天然ガスと原油の価格差 cガス田はあるが 近くにパイプライン等のインフラがない場合 ( 例えば 内陸部 海洋 東シベリア等 ): 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 d ガスソースがCO2を含む場合 ( 例えば 東南アジア 特にインドネシア タイ ベトナム等 ): JOGMEC と民間 6 社が共同研究開発したJAPAN-GTL プロセスの適用を検討 e 油田随伴ガス ( フレア ) を削減 ( 例えば ブラジル 西アフリカ 西シベリア カザフスタン等 ): フレアから液体炭化水素を製造し 同時に フレアを削減 (3) 世界のGTLプロジェクト 1GTLリーダーはSasolとShell 世界で運転 建設 検討中のGTLプロジェクトは次のようになる ( 図 3) GTLのリーディングカンパニーは 南アフリカの SasolとスーパーメジャーのShellである 南アフリカの企業であるSasolであるが 人種隔離政策を採っていた南アフリカは欧米各国からエネルギー封鎖を受けていたため 自国で石油製品を生産せざるを得ない事情があった そこで 1950 年代からドイツ人研究者の力も借りて 自国の石炭や天然ガスの液体化技術の研究を行ってきた 1994 年にマンデラ大統領が誕生し 南アフリカが国際社会に復帰し それを機に50 年近くのGTL 研究の蓄積があるSasolが世界の表舞台に登場した Sasolは 2007 年にはカタールで3 万 4,000BPD *1 のGTL 生産を開始している (OryxGTL: オリックスGTL) 北米や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 Vol.47 No.1 2

3 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - 出所 : 筆者作成 図 3 世界の GTL プロジェクト 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 年から始まったとの最新のニュースがある (OLTIN YO L GTL: 黄金の道 GTL) *2 また OryxGTLのコピー版であるEGTL(EscravosGTL エスクラボスGTL) がナイジェリアで建設中であり 年に稼働の予定である もう一方のShellは 原油価格が9US$/bblの時代も GTLの研究を続けていた 原油価格が9US$/bbl *3 の時代では GTLの製造コストを考えるとGTLは赤字だったはずである それでも研究を続けたのは やはり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見識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思われる さらには Shell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ロジェクトに 1964 年 LNG 技術を供与していたことから 将来ガス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 技術を押さえることによって LNG GTL 双方の技術を所有し 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確立を目指していたと思われる Shellは 1993 年にマレーシアで 1 万 4,700BPDの GTL プラントを稼働させている カタールで2011 年に7 万 BPDのプラントが稼働し 2012 年にはさらに7 万 BPD の計 14 万 BPDを稼働させる計画である (PearlGTL: 真珠のGTL 建設は既に完工し 稼働しているとのことであるが 11 月末時点で フル稼働の報道がない ) マレーシアのShellのGTLプラントで操業経験を積んだマレーシア人がカタールで操業に当たるようである カタールでもまた10 年たてばカタール人の操業者が育つので また新たなプロジェクトにそのカタール人を投入できる SasolもShell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 最近 北米のシェールガスが注目され 北米において LNGプラント以外にもGTLプラントを建設する計画がある Sasolはメキシコ湾岸で4 万 4,000BPD 8 万 8,000BPD を計画している Shellも北米でGTLを計画している 上述のように 原料であるシェールガス由来のガス価格が安く 相対的に原油価格が高く さらにGTL 製品価格は高くなるので アメリカにはGTLのビジネスチャンスが広がっている Sasol Shell 以外にもいくつかのベンチャー企業がGTLを計画している 2Sasol Shellに続くのは誰か? 現在 商業化しているのはSasol Shell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となる 日本のGTLプラント (JAPAN-GTL) は500BPDの 3 石油 天然ガスレビュー

4 アナリシス 段階だが ほぼ同じレベルにあるのがノルウェーの に 原料として二酸化炭素 CO2 を有効利用する方式 Statoil 南アフリカの PetroSA ドイツの Lurgi が構成 である なお 合成ガス製造工程では後述する FT 合 する GTL.F1 の 1,0 0 0BPD のプラントである また 成工程を考え 水素と一酸化炭素のモル比をほぼ 2 に 海洋油田の随伴ガスからの GTL 製造をターゲットとし しておく必要がある ｂ FT 合成工程 FT 合成では 2 モルの水素と 1 モルの た 洋 上 適 用 型 GTL FGTL Floatng GTL 開 発 を CompactGTL 社と Velocys ベロシス 社がブラジルで 一酸化炭素の合成ガスから Fischer-Tropsch FT 合 行っており 商業化は間もなくとの情報もある 日本が 成反応により直鎖状の炭化水素主体の合成油 FT 油 Sasol Shell に次いで GTL 商業化グループに入れるか否 と水を製造する工程 ｃ アップグレーディング工程 FT 合成工程において製 かはここ 1 年が勝負だろう 造された FT 油を水素化精製 水素化分解処理 所定 4 GTL 製造方法 の炭素鎖で切断 枝分かれ 異性化 を施すことによ 3 工程で製造される GTL り ナフサ 灯油 軽油といった GTL 製品油を製造 図 4 にその概要を示す 天然ガスを原料として 合成 する工程である 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 工程 とも触媒を用いた化学反応 である ａ 合 成ガス製造工程 : 原料 に天然ガス スチーム C メタン O と水素から成る合成ガス O C O 酸素を用いる方式であ C FT Oil C5 100 FT合 合成 工程 合成ガス 製造工程 O C 一酸化炭素 C C C C C C C C C C C C ア ッ プグ レ ー デ ィ ング 工 程 O 副生水 C C C C C C C C ナフサ C5 10 水素 O O 酸素を用いて一酸化炭素 る Shell や Sasol は原料に スチーム 酸素 を製造する工程 先行す C C C C C C C C 灯油 C10 14 C C C C C C C C C C C C C 軽油 C14 20 二酸化炭素 改質剤 出所 筆者作成 る 一方 JAPAN-GTL プロセスは酸素を用いず 図4 GTL の製造工程 ２. JAPAN-GTL 1 開発の背景 歴史 テニウム 系 を開発してきた 合成ガス製造触媒 FT ① 年度 ラボ ベンチ研究 BPD 合成触媒ともに安定的な生産挙動を示した また 合成 油田以外から 液体燃料を獲得すべく また 東南ア ガス製造工程 FT 合成工程の反応器検討も行った 合 ジアに存在する既発見 未開発ガス田 ストランデッド 成ガス製造工程は管式反応器 FT 合成工程はスラリー ガス田 をGTLで開発すべくGTL技術開発が開始された 床を前提に検討が進められた さらには 次期パイロッ JOGMEC 当時 石油公団 と国内民間企業は 年よ ト研究に向けた計画も立案した ラボ ベンチレベル りラボ ベンチレベルから開発を開始した 図 BPD の触媒パフォーマンスから推定した商 年度においては 石油資源開発 以下 業規模レベル 1万5,000BPD の生産性 経済性を推定し 石油資源 千代田化工建設 以下 千代田化工 コ 有識者から成る第三者評価において 一定の競争力があ スモ石油 以下 コスモ石油 の民間3社とJOGMECは る との評価を得て 次の勇払 GTL パイロットプラント 2種類の合成ガス製造触媒と1種類のFT合成触媒 Ru ル 北海道苫小牧市 7BPD の実施を目指すことになった Vol.47 No.1 4

5 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - ( P ) 出所 : 筆者作成 図 5 JAPAN-GTL 開発の歴史 出所 :JOGMEC 図 6 勇払 GTL パイロットプラント (7BPD) ~ 2004 年度 : パイロットプラント研究 (7BPD) 勇払 GTLパイロットプラントプロジェクト ( 図 6) は 有識者から成る第三者評価の提言を受け 石油資源 千代田化工 コスモ石油に加えて Co( コバルト ) 系 FT 合成触媒を有する新日鉄住金エンジニアリング ( 株 ) 旧 新日本製鐵 ( 株 ) ( 以下 新日鉄住金エンジ ) 国内外にガス田権益を有する国際石油開発帝石 ( 株 ) 旧 国際石油開発 ( 株 ) ( 以下 国際石油 ) を加え パイロットプラント研究を実施した 原料ガスは石油資源の勇払ガス田から供給される天然ガスであり ガス組成は C4/ C26/C38/C4+/N2=85.0/8.5/3.0/1.6/1.3 であった つまり CO2 を含まない良質の天然ガスであり パイロット プラント研究では液化炭酸ガスからJAPAN-GTLの原料としてCO2 を供給した 勇払 GTLパイロットプラントの簡易プロセスフローを図 7に示す 合成ガス製造工程には管式反応器を1 本有する 管は外径 14cm 高さ14mである FT 合成工程は 外形 25cm 高さ15mである また アップグレーディング工程は有していない 7BPD 規模のパイロットプラントでは GTL 合成ガス製造工程 FT 合成工程 それぞれにおける触媒と反応器一体となった生産性 経済性を評価することが主たる目的であった また 触媒 プロセスの生産性およびスケールアップ性を確認するとともに 各種シミュレーションをベースとする設計ツールの構築を行った 勇払 GTLパイロットプラントの実証結果から推定した商業規模レベル (1 万 5,000BPD) の生産性 経済性を推定し 有識者から成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 その際 JAPAN-GTL( 当時 JOGMEC-GTL) の合成ガス製造触媒としては千代田化工 FT 合成触媒としては新日鉄住金エンジ それぞれが開発した触媒が選定された また 次のフェーズにおいては 数百 BPDの実証を行うのか もしくは数千 BPD 規模のセミ コマーシャル事業を行うのか の議論があった コンサルタント 産ガス国関係者 業界関係者のヒアリングをベースに有識者から成る第三者評価を経て さらなる競争力維持のため また 先行他社も技術の成熟度を示すために行っている数百 BPDを実施する必要があるとの結論に至り 次のデモンストレー 5 石油 天然ガスレビュー

6 アナリシス Natural Gas To Flare ydrodesulfurizer IDF To Vent Stuck Gas/Oil Separator Steam Drum CO2 Flare Steam Drum Catalyst Filter Waste Water Light/eavy Oil Separator Oil/Water Separator Light Oil Water Separator v v v v v Catalyst Separator R2 BFW Reformer CO2 Absorber Waste Water FT Reactor eavy Oil 出所 :JOGMEC 作成 図 7 勇払 GTL パイロットプラント簡易プロセスフロー (7BPD) ション研究 (500BPD) の実施を目指すこととなった 32006~2011 年度 : デモンストレーション ( 実証 ) 研究 (5 0 0BPD) JX 日鉱日石エネルギー ( 株 ) 旧 新日本石油 ( 株 ) ( 以下 JXエネルギー ) を新たに加え JOGMEC と民間 6 社で構成する日本 GTL 技術研究組合を設立し JAPAN-GTL 実証研究を実施した 500BPD( 図 8) を用いた実証研究の概要については次章以降をご参照願いたい 出所 :JOGMEC 図 8 新潟 GTL 実証プラント (500BPD) (2)JAPAN-GTL プロセスの特徴 1 C O 2 を利用でき 世界各地向けに高収率のクリーン軽油を製造できる JAPAN-GTL プロセス JAPAN-GTLプロセスとは 千代田化工の技術をベースに用いたスチーム /CO2 リフォーミング法の合成ガス製造工程 新日鉄住金エンジの技術をベースに用いたFT 合成工程 JX エネルギーの技術をベースに用いたアップグレーディング工程で構成される ( 図 9) 天然ガス C4 CO2 スチーム 触媒貴金属系触媒反応器管式反応器 (Steam/CO2 リフォーミング ) ( オリジナル技術 : 千代田化工 ) 出所 :JOGMEC 作成 図 9 GTL 実証プラント 勇払 GTL パイロットプラント 合成ガス製造工程 コバルト系触媒 スラリー床 FT 合成工程 ( オリジナル技術 : 新日鉄住金エンジニアリング ) アップグレーディング工程 白金系触媒 固定床 JAPAN-GTL プロセスオリジナル技術 ナフサ灯油軽油 ( オリジナル技術 : JX 日鉱日石エネルギー ) Vol.47 No.1 6

7 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - 出所 :JOGMEC 作成 図 10 JAPAN-GTL プロセスの特徴 その特徴は 合成ガス製造工程においてはCO2 の一部を原料として用いることができ 東南アジアをはじめとする CO2 を含有する天然ガス田へ適用できる技術である FT 合成工程においては 安定的にFT 油を生産できる技術である アップグレーディング工程においては 一部の極地用の軽油を除いた 世界中の軽油を高収率で生産できる技術である 勇払 GTLパイロットプラントではアップグレーディング工程を有していなかったが 実証プラントでは 先行他社動向および GTL 製品のマーケティングの観点から アップグレーディング工程も含んだ GTLプロセスの一貫システムを実証することになった 先行他社は原料ガスにCO2を含む場合 CO2 を除去するための除去装置が必要となり また 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は天然ガスに含む CO2 を有効利用でき また 酸素製造装置が必要としないことからシンプルな装置構成となる ( 図 10) 2 JAPAN-GTLの合成ガス製造工程 JAPAN-GTLの合成ガス製造プロセスの反応器は 管じゅうてんの内部に触媒を充填した管式反応器を用いており 管の外側からバーナーで熱を与えて合成ガスを製造する ( 吸 熱反応 ) 特に 天然ガス中のCO2を有効利用し Steam/CO2 Reformingで FT 合成に有用な2/CO モル比 =2/1の合成ガス製造を可能とするものである 以下に Steam/CO2 Reformingに関する反応を示す (ⅰ)(ⅱ)(ⅲ) C4+2O CO+32,Δ298=+2 0 6kJ/mol(ⅰ) CO+2O CO2+2, Δ298=- 4 2kJ/mol(ⅱ) C4+CO2 2CO+22,Δ298=+2 4 8kJ/mol(ⅲ) これらは平衡反応であり 温度 圧力 原料ガス組成比により生成物は一義的決定される 次に 炭素析出に関する反応を示す (ⅳ)(ⅴ) C4 C+22,Δ298=+7 5kJ/mol(ⅳ) 2CO C+CO2,Δ298=-172kJ/mol(ⅴ) (ⅳ) 式はメタン起因の炭素析出反応 (ⅴ) 式はCO 起因の炭素析出反応である 反応管上流では (ⅳ) 式を 下流では (ⅴ) 式に留意することになる 例えば (ⅴ) 式 (Boudouard 反応 ) に関しては炭素析出を把握する指標として カーボン活性 (Ac) が次のように定義される 7 石油 天然ガスレビュー

8 アナリシス Ac=K (Pco)2/Pco2(ⅵ) K:Boudouard 反応の平衡定数 Pco:CO 分圧 Pco2:CO2 分圧 Acが1 以上であるときは 平衡的に炭素が生成する条件下にあることを意味する 横軸に合成ガス2/COモル比 =2/1を製造するために必要な原料ガス組成比を 縦軸に単位容量の合成ガスを製造するのに必要な原料ガス容量との比 (Total Feed Gas Volume / Product Syngas Volume) をとった関係を示す ( 図 11) 図 11より縦軸 (Total Feed Gas Volume / Product Syngas Volume)=1 となる原料組成モル比 C4/CO2/2O=1/0.4/1が 最小の投入原料ガス量で最大量の合成ガスを得ることができる最適条件であることが分かる しかし この条件は平衡論的に炭素析出領域 (Ac>1) である 従来の Steam/CO2 Reformingプロセスにおいては 反応条件が炭素析出領域に入る場合には炭素析出を防ぐために 必要量以上に水蒸気を導入していた その結果 過剰のスチームを加熱するために反応装置の規模が大きくなり エネルギー効率が悪くなっていた ところが JAPAN-GTL 合成ガス製造プロセスでは 必要最低量の Steam/CO2 の導入のみで 炭素析出を防ぎつつ 2/ COモル比 =2/1の合成ガスを 管式反応器出口温度 850 ~ 900 反応圧力 2.0 ~ 2.5MPaで 製造することができる 3JAPAN-GTL の FT 合成工程 FT 合成反応はFeやCoを触媒として 直鎖状の炭化水素を製造する反応である ( 図 12) 22+CO -(1/n)(C2)n-+2O, Δ298=-167kJ/mol-CO (ⅶ) 反応温度 220 ~ 反応圧力 0.5 ~ 3MPaである また FT 合成により合成された炭化水素の炭素数の分布は Anderson-Schlutz-Flory(ASF) 則に従うことが知られている ( 図 13) 1 個の炭素鎖が成長する確率を αとすると 次式のように定義される α=kp/(kp+kd)(ⅷ) α: 連鎖成長確率 kp: 連鎖成長速度 kd: 水素化脱離速度 Total Feed Gas Volume Product Syngas Volume 出所 : 末廣能史 石油技術協会 vol.68 No.6(2003) CO 2 図 11 出所 :JOGMEC 作成 Products / wt.% 2 kp 出所 :JOGMEC 作成 Carbon Deposition Conditions C44 kd kp C2 C1,C2 Ac>1.0 原料ガス製造効率と原料組成の関係 図 12 LPG Naphtha O/C4 in Feed(mol/mol) FT 合成反応模式図 図 13 ASF 則 Temp:850 Press:2.1MPa CO2/C4 in Feed(mol/mol) 2 C2 6 2 C3 8 C3 kd C2 Kerosene Gas Oil C 2 C3 kd kp C2 2.0 上記 (ⅶ) 式より FT 合成に有用な2/COモル比が 2/1であることが分かる 商業 GTLではα>0.9の灯油 軽油留分が大きくなる領域で重質分を多く含むFT 油を製造し 後段のアップグレーディング工程でアップグレーディングすることにより GTL 灯油留分 GTL 軽油留分の最大化を図っている JAPAN-GTLのFT 触媒もα>0.9である kp WAX α Chain Growth Probability(α) Vol.47 No.1 8

9 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - また (ⅶ) 式は発熱反応であることから プロセス上は除熱を考慮することが重要である そこで 除熱と温度制御が容易で スケールアップも容易と言われている スラリー(Slurry) 床反応器 ( 図 14) をパイロットプラント 実証プラントに採用している また 触媒と生成物の分離にはJOGMECと日本 GTL 研究組合が開発した機構を用いている 出所 :JOGMEC 作成図 14 スラリー床反応器 ( イメージ図 ) FT Oil Upgrading n-paraffin n-paraffin 4JAPAN-GTLのアップグレーディング工程 FT 合成工程で生成した液状炭化水素は直鎖状パラフィンが主体であるが オレフィン類 アルコール類が含まれている アップグレーディング工程では これら成分の水素化精製 (ydrotreating) に加え 直鎖状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 (ydrocracking) を行い 最終製品を得る これらを模式的に図 15に示す 反応器は石油精製業界の水素化精製 水素化分解装置で用いられているものと同様の固定床である JAPAN-GTLの水素化分解を例に採ると Pt 系触媒を用いて 反応温度 300 ~ 350 反応圧力 3 ~ 5MPaで反応が制御されている Olefin ydrotreating Isomerization 5JAPAN-GTL の製品性状 JAPAN-GTL の製品は GTL ナフサ GTL 灯油 Alcohol O Iso-paraffin GTL 軽油である 詳細を次章で説明する 出所 : 筆者作成 図 15 ydrocracking Product アップグレーディング工程模式図 6JAPAN-GTLと先行他社 GTLとの比較 CAPEXとOPEX 図 16に先行他社とのCAPEX(Capital Expenditure 設備費 ) OPEX(Operating Expenditure 操業費) の比較を示す なお CAPEX OPEXともに先行他社の公表データがあるわけではないので 各種資料からの推定 GTL Plant Unit Cost CO2 Emission JAPAN-GTL ATR-GTL A Company B Company C Company JAPAN-GTL 0 CO2 3 CO2 18 CO2 33 CO2 40 出所 :JOGMEC 作成 出所 :JOGMEC 作成 図 16 CAPEX 比較 図 17 CO2 排出量比較 9 石油 天然ガスレビュー

10 アナリシス に基づく議論となる 原料ガスにCO2を含む場合 先行他社 A 社 B 社 C 社と比較して JAPAN-GTLの CAPEXは 10 ~ 20% 程度安価であることが分かる これは上述のように CO2 除去装置や酸素製造装置が不要であることに起因する OPEXに関しても 比較する詳細データはないが 4 ~ 5% CAPEX/ 年と 先行他社と同水準であると推測している から排出されるCO2を100としてATR(Auto-thermal Reforming 自己熱改質) システム ( 先行他社の例で言えばSasolが採用しているシステム ) との比較を示した 原料ガスのCO2 が18% より少ない場合は 先行他社とCO2 排出量は同等となる 逆に原料ガスのCO2が18% より多い場合は 先行他社よりもCO2 排出量が少なくなる CO2=40% 程度まで JAPAN-GTLは CO2 を有効利用できる これがメリットと言える 化学プラントの一種であ る GTL プラントで使用する燃焼機器から排出される排 CO2 排出量 GTL の CO2 排出量に関する比較を図 17 に示す 原 料ガスに CO2 を 18% 含む場合の JAPAN-GTL プラント ガスに含まれるCO2の量が支配的であるため JAPAN- GTLと言えどもCO2 排出量をゼロに抑えることはできない 3. 実証研究 (1) 背景 GTL 技術は わが国のエネルギーセキュリティ上 優先度の高い技術開発課題であり 同技術の適用による新規ガス田権益取得等の新たなビジネスチャンスに貢献できると考えられる 一方 GTLの商業化を進める海外先行企業 例えばSasolやShell 等はライセンシングによる事業を行ってこなかったため GTL 技術をわが国で独自に技術開発する必要に迫られた ( 独 ) 石油天然ガス 金属鉱物資源機構 ( 以下 *4 JOGMEC) および民間 5 社は 北海道苫小牧市勇払において小規模なGTLパイロット試験 ( プラント規模 7BPD) を実施 ( ~ 年度 ) し 7BPD のGTL 油の製造ばかりでなく GTLの要素技術の獲得にも成功し 有識者から成る第三者評価では 前述の提言に加え GTLプロジェクトの推進意義は大きい と 高い評価も得ていた その頃 既に中東 カタールでは カタール国営石油公社 ( 以下 QP ) および Sasol が推進する ORYX GTL Project のプラント建設が始まっており 2006( 平成 18) 年 6 月に商業運転を開始し さらに他のプロジェクトも 2010 年頃には商業運転を開始する計画となっていた こうしたGTLの商業化を進める海外先行企業においては 商業化前にいずれも数百バレル以上の規模での実証プラント運転を行い技術開発 確立した経緯があった そうしたなかで 私たちはQPを訪問し 小規模なパイロット試験の結果を基に 将来カタールでのGTL 事業の可能性に関するヒアリングを行った しかし GTL の商業化を進める海外先行企業はどこも商業化前までに 一定規模以上にスケールアップした実証運転を行い その運転結果に基づき商業化の判断を下すとのアドバイスを受けた 一方 私たちは後述するインドネシア国営石油会社 ( 現 PT. Pertamina Persero ) とのGTL 技術の適用性に関する簡易スタディを並行して実施していたため GTL 商業化の経済性に関しては GTLプラント規模が 5,000BPD 以上ならこの技術の商業化が可能であることが分かっていた その規模でも投資額は大きい QPのアドバイスや簡易スタディによるプラントの規模感を考えれば 数百バレルのGTL 実証運転は不可欠 *5 であるとの結論に至り JOGMECと民間 6 社は 2010( 平成 22) 年度を目途に 商業化に向けたGTL 技術の開発 確立を目指すものとし 投資家や産ガス国へアピールし得る規模として500BPDのGTL 実証運転を国内最大規模のガス生産地である新潟市で行うことを決定した その後 GTL 実証研究に関する基本方針 知財協定と事業計画に合意し 2006( 平成 18) 年 3 月開催の有識者による第三者評価で GTL 実証研究の事業計画が了承され 特別研究 天然ガスの液体燃料化 (GTL) 技術実証研究 ( 以下 GTL 実証研究 ) が開始されることになった 目的達成に向けたGTL 共同研究開発について JOGMECは 以下の三つの目標を示した ご a 世界に伍する日本独自のGTL 商業化技術を早期に確立し 商業化プロジェクト実施の目途を立てる Vol.47 No.1 10

11 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - 出所 :JOGMEC 作成 図 18 GTL 実証研究と勇払パイロットテストの実施場所 b 民間 6 社は技術研究組合を設立し 技術集約と統合による効率的研究を遅滞なく推進する c 研究実施の基礎となる GTL 実証プラント その設計 建設は 研究開発を絡めた膨大な設計 建設技術を要することから これらの業務を適切に統合し 1 早期プラント設計 建設および2 競争力あるGTL 技術開発を実現する a 実証規模でのGTL 技術の確立 b 商業規模で適用可能な運転操作技術の確立 ( オペレーションノウハウ蓄積 ) c 技術的 経済的に利用可能な商業規模 (1 万 5,000BPD/ 系列以上 ) へのスケールアップ手法の確立 d 商業プロジェクトの検討 e 特許調査 出願検討 この目標を実現するために JOGMEC と民間 6 社が名実ともに共同で研究する体制が望まれ 2006 年 4 月以降 経済産業省との協議を経て 鉱工業技術研究組合法 ( 昭和 36 年 5 月 6 日法律第 81 号 ) *6 を根拠とする技術研究組合を研究組織とし 2006 年 10 月 25 日 後述の 日本 GTL 技術研究組合 ( 以下 GTL 組合 ) を設立した GTL 実証研究は GTL 組合設立までの期間を有効活用するための先導研究 GTL 組合設立後は JOGMEC の中期事業年度の前後でそれぞれPhase1 研究および Phase2 研究に分かれる GTL 実証研究と勇払パイロットテストの実施場所を図 18に示す (2) 研究目標 課題 500BPDのGTL 実証運転では 天然ガスを原料に 高品質の液体燃料を製造する国産 GTL 技術を実証規模で確立することを目的とし 以下の技術確立と検討事項を課題に挙げ 実証運転で達成すべき数値目標を設定した (3) 研究体制日本独自のGTL 技術であるJAPAN-GTLプロセスを開発するために JOGMECと民間 6 社が共同で複数年におよぶ研究開発の実施において 統括機関としての JOGMECの機能が発揮できる体制を構築することが必要であった 約半年の間 粘り強く関係者による検討 議論を重ねた結果 鉱工業技術研究組合法 1961( 昭和 36) 年 に基づく技術研究組合体制に行き着いた そして2006( 平成 18) 年 10 月 25 日 民間 6 社がGTL 組合を設立し JOGMECとの共同研究を行うことになった この体制構築に向け 検討 議論を重ねたプロセスが 関係 7 者の気持ちを一つにし 同じ方向にベクトルを合わせ 研究開発を開始することができたと考えている *2: 日本 GTL 技術研究組合の概要 設立 2006 年 10 月 25 日 組合員民間 6 社 設置法鉱工業技術研究組合法 ( 昭和 36 年 ) に 11 石油 天然ガスレビュー

12 アナリシス 出所 :JOGMEC 作成 図 19 GTL 実証研究内容とスケジュール 基づいて設立 法人格有する 組織理事会の下に業務部 技術部 企画部 技術戦略室 実証センターを設置 スタッフ約 名 ( センター約 4 0 名 ) ピーク時で約 134 名 研究予算総額約 億円 研究期間平成 1 8 年度 ~ 2 3 年度 ( 当初 5カ年 1 年延長し 6 カ年 ) 研究内容実証プラントでGTL 技術の実証 ならびに商業化へ向けたスケールアップの検討 (4) 研究スケジュール研究スケジュールは当初 5カ年の計画であったが 実証運転を1 年延長し 図 19のように6カ年の研究スケジュールとなった (5)GTL 実証プラント建設生産能力 500BPD( 約 8 0kl/D) を有する GTL 実証プラントを新潟市北区太郎代に建設することになった プラント構成は 合成ガス製造設備 FT(Fischer Tropsch: フィッシャー トロプシュ ) 合成設備 アップグレーディング設備 ( 水素化分解設備 ) の三つの主要プロセスに加え 中央管理棟 用役設備 貯蔵設備等から成る GTL 実証プラントは 通常の化学プラントと変わらない規模があり その建設は複雑で作業量が大きく 複数年にまたがるため 効率的なプロジェクトマネジメントが求められた GTL 実証プラントの設計 建設 運転において 国 の法律 規則 例えば石油コンビナート等災害防止法 高圧ガス保安法 消防法 第一種圧力容器 ボイラー労働安全衛生法 電気事業法 公害防止法等 さらに多くじゅんしゅの新潟市条例等を遵守しなければならない そして プラントの安全性および運転性を評価するため 設計初期段階で 潜在する危険や運転上の問題を発見することを目的に 1970 年代から用いられているプロセス危険解析手法の一つであるAZOP(azard and Operability) を実施した この作業を通じてプロセスフローを逐次見直し 改良を加え 設計品質の向上に取り組んだ さらにEPCプロセス業務を予算内に収めるために VE(Value Engineering) により 機能は低下させずにコストダウンを図ることにも取り組んだ 品質を確保し工期を厳守しなければならないGTL 実証プラント建設は 一連の設計 調達 施工 (EPC) *7 業務から成り 設計から施工に至る業務プロセスを同時並行的に実施するコンカレント エンジニアリング (Concurrent Engineering) 手法を広範囲に適用することがGTL 実証研究の使命に合致した GTL 組合におけるEPC 業務プロセスが1 年以上続く場合 例えば 大型圧力容器や大型コンプレッサー等の回転機等のロングリードの調達品の納期は発注後 2 年程また度 (2007 年当時 ) を要したため 会計年度を跨ぐ必要があった 通常の単年度契約では完成品でない仕掛かり品の費用化はできなかった つまり 売買契約では見積もり 発注 納品 検収 請求 支払いの一連の流れを経るため 仕掛かり品の検収が課題であった こうしたことは調達に限ったことではなく 広く設計 施工にも当 しんちょく ) てはまるため 本プロジェクトでは プログレス ( 進捗 管理を導入し EPC 業務プロセスごとに予定進捗度をあらかじめ定め 年度末には実績進捗度に応じた費用化 Vol.47 No.1 12

13 国産GTL技術開発の現状と今後について 出所 JOGMEC JAPAN-GTLで資源獲得を目指す 出所 JOGMEC 写1 起工式 2007 年 9 月 出所 JOGMEC 写2 土木 基礎工事 開始 2007 年 10 月 写4 FT リアクター荷揚げ 2008 年 3 月 出所 JOGMEC 写5 FT リアクター建方工事 2008 年 4 月 出所 JOGMEC 写3 鉄骨組み立て工事 2008 年 3 月 出所 JOGMEC 写6 GTL プラント建設工事 2008 年 9 月 を可能にした 一方 会計年度末に未達だった分 つま 質 Quality 建設費 Cost および工期 Delivery を予 り実績進捗度が予定進捗度に達しなかったものへの減額 定通りに納めることができた 処理も併せてルール化した これにより 設計から施工 設計が佳境にあった 年 9 月 5 日 起工式に続き までの業務プロセスの全体最適化を図るため WBS GTL 実証プラントの建設工事に着工したが 建設予定 Work Breakdown Structure によるプロジェクト管理 地の整地 土木作業では地面の下にさまざまなものが埋 が可能になったことで 生産管理の QCD すなわち品 まっており 最初から工期に影響が出る大変な作業に 13 石油 天然ガスレビュー

14 アナリシス 出所 :JOGMEC 写 7 GTL プラント工事完了 (2009 年 3 月 ) 出所 :JOGMEC 写 8 GTL プラント運転開始 (2009 年 4 月 ) 2011 年 :5~6 月 7~12 月 2011 年 12 月実証試験終了 2012 年 1 月全装置シャットダウン 2012 年 2 ~ 7 月プラント解体工事 出所 :JOGMEC 写 9 竣工式 (2009 年 4 月 ) なった その後 鉄骨組み立て 機器据え付け 配管 電気計装工事 官庁検査 試運転調整と続く 複雑で作業量の大きいプロジェクトに対し GTL 組合と請負業者の懸命な取り組みの結果 予定どおり2009 年 3 月までの19カ月間で しかも予算内でGTL 実証プラントを完成させた 全建設期間を通じ無事故無災害で安全作業に取り組み 無事故無災害記録は103 万人 / 時間に達した 建設の記録写真を写 1 ~ 写 8に掲載する (6) プラント運転と研究成果 1 実証運転概要 GTL 実証プラントの竣工式 ( 写 9) を2009 年 4 月 16 日に行った後 プラントに原料ガスを導入し 各装置を順次稼働し順調な滑り出しとなり 調整運転を続けながらも生産量を順調に伸ばし 年 6 月 1 0 日には装置能力 100% の500BPDを達成した その後約 3 年間の実証運転は以下のとおりとなった 2009 年 :4~ 10 月 2010 年 :4~ 6 月 8 ~ 10 月 2 実証運転実績 ( 研究成果 ) の概要運転開始 (2009 年 4 月 16 日 ) 以降 運転停止 (2011 年 11 月 ) までの間に得られた実証研究の主要な結果を以下に示す a 累積運転時間 ( 目標 :6,000 時間 ) 合成ガス製造 :1 万 1,853 時間 /FT 合成 :1 万 337 時間 / アップグレーディング :1 万 865 時間 b 連続運転時間 ( 目標 :3,000 時間 ) 合成ガス製造 :3,291 時間 /FT 合成 :3,139 時間 / アップグレーディング :3,393 時間 c 性能目標 : 合成ガス製造 : 炭化水素転換率 ( 平衡到達率 ) FT 合成 :CO 転化率 ( 総合 ) 連鎖成長確率 (α) アップグレーディング : 灯軽油収率 d 商業プラントの技術パッケージ (Process Design Package) 作成 e 商業プラントに適用可能な運転マニュアルの作成 f 無事故無災害記録 : 建設期間 103 万人 / 時間運転 操業期間 21 万人 / 時間 3 実証運転からノウハウへ国産 GTL 開発に向けた実証運転は 実証センターの適切な また熱心な対応により実現された そして中核技術のFTリアクターについては 温度 圧力 流量等の計測情報に加え 度重なるサンプリング作業により Vol.47 No.1 14

15 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - FTリアクター内で起こっている反応 現象を推し測る作業が連日続いたが 実証センター 組合技術担当が一丸となって問題に取り組んだ結果 その解決に至り 順調な運転を行うことができた こうした事象への取り組みはパンチリストとして蓄積され それら一つ一つがノウハウとなった 造された JAPAN-GTL 軽油 である 1 実証走行の目的次世代のクリーンで環境にやさしい燃料として期待されているGTL 燃料について 東京都内の路線バスによるGTL 軽油を使用したデモンストレーション走行を行うこと 2 実証走行概要 (7) 走行試験 JOGMECはGTL 組合と共同で 東京都環境局および交通局の協力の下 2010 年 9 月 13 日より 約 3カ月にわたり 東京都内の路線バス2 両を使用して GTL 軽油 (JAPAN-GTL 軽油 1 0 0%) を用いた実証走行を行い 通常の軽油と同様に使用できることを確認した 実証走行に使用されたGTL 軽油は 新潟市に建設 実施期間:2010 年 9 月 13 日から約 3カ月 実施場所 : 東京都交通局南千住自動車営業所 ( 荒川区南千住 ) 使用バス: ハイブリッド車 2 両 燃料 :JAPAN-GTL 軽油 100%(GTL 組合より供給 ) 3 実証走行実施メンバー JOGMEC 民間 6 社 東京都環境局および交通局 運転中の実証プラントにおいて国産天然ガスを原料に製 4. 商業化検討 (1) 概要 2004 年以降 北京オリンピック ( 年 ) 頃まで 原油 ガス 鋼材等の価格が急騰したことは記憶に新しい 図 20はBP 統計 ( ) を基に年度ごとの代表国のガス価格と原油価格 ( 参考 MMbtu あたりに換算 ) をプロットしたものであるが 2004 年以降急激に原油価格の上昇が起こり ガス価格も連動し 2008 年のピーク後 年には一度下がったが 年以降再び上昇に転じている様子が分かる ここで興味深いのは 北米 ( アメリカとカナダ ) のガス価格は 2009 年以降もほぼ安定し低価格で推移していることである これは シェールガスの急増により 北米のガス生産量が増加したためであると考えられる 原油価格とガス価格の価格差が広がった北米では ガスから石油製品を製造するGTL 技術にとって良好なプロジェクト環境が整ってきたと言える 図 21は 日本機械輸出組合が毎年発行している日本のプラント建設のコスト指数であるPCI( プラントコス Japan LNG cif Average German Import Price cif UK NBP US enry ub Canada 10 OECD cif 出所 :BP 統計 (2012) 図 20 ガス 原油の年度価格 Note: cif = cost+insurance+freight (average prices) 15 石油 天然ガスレビュー

16 アナリシス Sonatrach Canceled 07/04 EM Palm Canceled 07/02 Cost Index Sasol Oryx EPC 03/01 Year Sasol Nigeria EPC 05/04 Shell Pearl FID 06/07 出所 :PCI/LF 報告書 日本機械輸出組合 (2011 年版 ) JOGMEC 図 21 プラント建設コスト指数の変化 (Cost Index=100@2000 年 ) 出所 :BP 統計 (2012) 図 22 国別ガス埋蔵量比較 (2005 年 2011 年 )( 縦軸 :TCF = 兆立方フィート ) 出所 :BP 統計 (2012) 図 23 国別ガス埋蔵量比較 (20TCF 近傍拡大 )(2005 年 2011 年 )( 縦軸 :TCF) Vol.47 No.1 16

17 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す 出所 :BP 統計 (2012) 図 24 国別可採年数 (R/P) 比較 (2005 年 2011 年 )( 縦軸 : 年 ) トインデックス ) を1999 ~ 2011 年まで年度ごとにプロットしたものである 縦軸は相対値であり 2000 年を 100としている この図も図 20と同じ傾向である そこに GTLプロジェクト事業化の意思決定 Final Investment Decision (FID) とキャンセルされた時期を重ね合わせてみると PCIがピークだった2007 年より前にFIDされたプロジェクトは成案化し FIDが2007 年のものはキャンセルされている GTL 事業では 一般的にプラント建設に対する初期投資額が大きいため PCIはGTL 事業のFID を行う上で重要な指標と言える (2) 商業化対象国勇払パイロットテスト終了後の2005 年当初 商業化を検討するため GTL 適用先の有望な地域として ガス埋蔵量が20TCF 以上あり かつ R/P( 可採年数 ) が30 年以上ある国を抽出した BP 統計 ( ) を基に2005 年当初と2011 年のガス埋蔵量及びR/Pデータを重ね合わせたものを図 22に示す この図から 2005 年のガス埋蔵量は ロシア イラン カタールの3カ国のガス埋蔵量が突出していたことが分かる 2011 年では 2009 年以降大規模ガス田が発見されトルクメニスタン ( 世界 4 位 ) とシェールガス革命が起こった米国 ( 世界 5 位 ) は ガス埋蔵量を急増させた また最近ではアフリカ モザンビークで大規模ガス田が相次いで発見されており BP 統計にはまだ反映されていないが 今後注目したい国である 図 22の20TCF 近傍を拡大した図 23によれば 20TCFを超える国はある程度絞られてくることが読み 取れる また R/Pを図示したものが図 24である R/Pが30 年を超える国数は 2005 年より減っていることが見て取れるが なかには増加している国 ( 豪州 ベトナム インドネシア トルクメニスタン ) がある ガス埋蔵量が20TCF 以上あり かつR/Pが30 年以上ある国を2011 年データから抽出すると ロシア 中東諸国 ( カタール イラン イラク クウェート オマーン サウジアラビア アラブ首長国連邦 イエメン ) アフリカ諸国 ( アルジェリア エジプト リビア ナイジェリア ) 東南アジア( インドネシア ベトナム マレーシア ) オセアニア( 豪州 パプアニューギニア ) 中央アジア ( トルクメニスタン ウクライナ アゼルバイジャン ) 南米( ベネズエラ ) の22カ国となる これらの国々に加え シェールガス開発が進む北米や最近ガス埋蔵量を増やしたモザンビークは GTLポテンシャルが高いと思われる 2001 年より JOGMECが JAPAN-GTL 適用先候補として良好な関係を構築してきた国々の多くは このなかに含まれている (3) スタディの実施 1インドネシア国営石油 Pertamina 社 ( 以下 Pertamina) *8 との共同スタディ aスタディ概要 2001 年 9 月 JAPAN-GTLに関心を持った Pertamina との間でMemorandum of Understanding(MOU) を締結し 勇払パイロットプラントテストを推進する傍ら 17 石油 天然ガスレビュー

18 アナリシス 出所 :JOGMEC 0 0 出所 :JOGMEC 図 26 図 25 Pertamina FS の評価フロー ビジネスモデル ( 上流 下流 上下流統合評価 ) ごとの天然ガス価に対する IRR の変化 同年 12 月よりPertamina 所有の炭酸ガス含有ガス田でのGTL 適用に関する共同スタディ ( 以下 Pertamina FS: プロジェクト予備調査 ) を開始し GTL を適用した場合の経済性評価を実施した 経済性評価では ガス田データの評価 スクリーニング 開発計画 プラント概念設計 プラント建設費積算 マーケティング調査 税務法律調査を行い 経済性評価としてIRR(Internal Rate of Return: 内部利益率 ) 予測を行った Pertamina FS の評価フローを図 25に示す bガス田情報 Pertaminaから北スマトラ 中央スマトラおよび東ジャワの3カ所のガス田候補の提案があった 北スマトラはガス埋蔵量が少なかったため早々に脱落し 東ジャ ワのガス田はインドネシア第 2の都市スラバヤへのガス供給候補に浮上したため GTL によるガス田の開発オプションは低下した 中央スマトラのガス田は30% 程度の炭酸ガスを含むため JAPAN-GTL には打って付けだが ガス田規模が小さく GTL 換算で5,000BPD 程度にとどまった 一方 炭酸ガス含有ガス田は 良質なガス田とは事情が異なり 可採埋蔵量のアップサイドポテンシャルを未確認のまま評価を終えているものが結構多いとの話を聞かされた 2004 年後半 ガス価が徐々に上昇し GTL の経済性に影響が出始めた頃 中央スマトラのガス田は インドネシアでも辺境な地であったが スマトラ島縦断ガスパイプライン計画では このガス田近辺がその通過ルートにあたったため パイプラインガスとしてのガス販売オプションが新たなシナリオとして付け加わった c 経済性評価 Pertamina FSでは 炭酸ガス含有の実ガス田 (GTL 換算 :5,000BPD) および仮想ガス田 (GTL 換算 :1 万 5,000BPD) の異なる規模のガス田における経済性評価を行った結果 双方とも資本コストを上回って商業レベルの経済性を示した 規模の大きい1 万 5,000BPDの経済性はより大きかったため プラント規模のスケールアップは経済性向上には欠かせないことが分かった また センシティビティ ( 感度 ) 分析から 本スタディではガス価格に対する感度が高いことが分かったためIRRを改善する一番の方法は ガス価格を下げることであった また FS 当時はGTL 製品が目新しかったことから ある国のマーケット調査ではGTLナフサだけが選択さ *9 れたことがあった GTL 製品は連産比率が一定であるため GTLナフサ以外のGTL 製品についても 連産比率に見合った需要先の創出が必要であった dビジネスモデル三つのビジネスモデル ( 上流 下流 上下流統合 ) の一例を図 26に示した 上流事業 (Upstream) は高いガス価が利益を生む ( 図 26 青線 ) が 下流事業 (Downstream) に位置づけられるGTLでは 高いガス価が利益を阻む ( 図 26 赤線 ) 一方 上 下流統合ビジネスモデルの場合 IRRのガス価弾力性を小さくできる ( 図 26 黄線 ) 上 上 下流の事業統合により事業規模を大きくしたため Vol.47 No.1 18

19 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - and Regasification Unit) *10 ( 年間 300 万トン ) を配置し 気化ガスをパイプラインで陸上施設 ( 主に発電所 ) へ供給するもので 2012 年 4 月より運用が始まった こうした施設をほかにも数カ所造る予定であると聞いている GTLについては静観しているが 今後のガス田開発オプションとして期待されている 出所 :JOGMEC 写 10 VPI( ベトナム石油研究所 ) とのスタディ調印式単独の場合に比べ同じIRRでも生み出されるキャッシュフローは大きくなる特徴がある しかし 共同スタディ中に インドネシアの新石油ガス法が成立し それにより同一企業による上流 下流両分野への参入が許されなくなったため 上 下流統合モデルは実質困難なものとなってしまった そのため ガス購入オプション等の新たなシナリオ ビジネスモデルの創出が必要であった 商業化検討で述べたように Pertamina FSを終えた頃 世界の経済状況が大きく変化した 前述のように 2007 年をピークに原油価格が高騰し ガス価格 プラント建設費が上昇したため 本スタディで実施した GTLプラント建設費 ( 年 ) のメンテナンス作業が必要になったため 2008 年時点における建設費を積算することになった その際 Pertamina FSで経済性評価の一環として実施したガス田開発費やGTLプラント建設費の積算には多くのリソースを要したが その結果は その後のスタディのベースとなり現在でも活用されている eその後のインドネシア Pertamina FSを終えてから数年たった2006 年末頃は 原油価格が一段と高く 原油価格とガス価格が開いたため インドネシアで再びGTLの関心が高まった しかしその翌年から同国内のガス需要が急増し 特に首都ジャカルタやスラバヤを抱えるジャワ島でガスリソースが不足し始めたためLNGの輸出量を削減し その分を国内市場に優先的に配分するガス政策が始まった これは日本向けLNGも削減される事態に発展した そのガス政策で 輸出されなかったLNGを国内使用に回すため ジャカルタ沖合に LNGの FSRU(Floating Storage 2ベトナム国営石油公社との共同スタディ aスタディ概要 2007 年 11 月 JOGMECとベトナム国営石油公社 Petrovietnamは包括的な技術協力に関するMOUを締結後 GTLに関する簡易 FSについての契約を交わした ベトナムのガス田はほぼ海洋ガス田であるが 当初は具体的なガス田の提示がないまま 契約先がベトナム国営石油公社の研究部門であるベトナム石油研究所 (Vietnam Petroleum Institute) に移り 2011 年になってようやく複数の具体的なガス田が示された ( 写 10) bガス田情報近年ベトナムのエネルギー需要は急増し 2010 年から2020 年までの10 年間に電力需要は約 4 倍 ( 今後下方修正との報道もある ) になると予想されている ベトナム南部には多くのガス田があり パイプラインで陸上とつながっているが 離岸距離が大きく 水深も深いため ガス価格は決して安くはない 一方 ベトナム北部では既発見未開発ガス田が幾つかあるが 電力マスタープランでは既にインフラ整備が整う前から電力向けとしてその期待が大きい 国内の多くのガス田は電力のみならず 肥料 一般産業に優先的に向けられるため ホーチミン ハノイのような大都市を抱える南部や北部のガス田の GTLによる開発については ガスポテンシャルが小さいと考えられる 一方 2011 年末 ベトナム中部地方の沖合で大型ガス田の発見があった まだ評価を行っている最中であるが ガス田が30% 程度のCO2を含むこと また陸上には大きな産業がないことから JAPAN-GTLの商業化の期待は膨らむ しかし 電力優先の方針は変わっていないため 南部 北部のようにならぬよう 発電事業とは競合せず 双方で経済性を高めるための検討をベトナム関係者と始めている c 経済性評価陸上のGTLプラント向けの原料ガスを 海洋ガス田から陸上までガスパイプライン輸送してGTL 製品の製造を考える 海洋ガス田の陸上からの離岸距離と水深の 19 石油 天然ガスレビュー

20 アナリシス 7,500BPD 15,000BPD 30,000BPD CO2=0% Water Depth (m) Water Depth (m) Water Depth (m) Distance from shore (km) Distance from shore (km) Distance from shore (km) CO2=20% Water Depth (m) Water Depth (m) Water Depth (m) Distance from shore (km) Distance from shore (km) Distance from shore (km) CO2=40% Water Depth (m) Water Depth (m) Distance from shore (km) Distance from shore (km) Distance from shore (km) Water Depth (m) Legend Preferable N/A 出所 :JOGMEC 図 27 JAPAN-GTL プロセスのベトナム沖ガス田への適用性 (GTL プラント IRR=10%) JAPAN-GTL C O N S O R T I U M C O N S O R T I U M 出所 :JOGMEC と民間 6 社 図 28 JAPAN-GTL コンソーシアムのロゴと構成会社 違いにより 海洋ガス田開発費 海洋施設費と海底パイプライン設備費も異なる 離岸距離 ( km の3 種類 ) と水深 ( m の 3 種類 ) のマトリッ クスごとにそれらを試算し 陸上でのガス価を設定する それぞれのガス価でGTLプラントの経済性 IRR=10% 以上を確保することが可能かどうかの試算を行ったもの Vol.47 No.1 20

21 国産 GTL 技術開発の現状と今後について -JAPAN-GTL で資源獲得を目指す - が 図 27である 青色部は経済性が成立し 赤色部は成立しなかったことを表している これによると 1 万 5,000BPD 相当規模のGTL 事業なら 離岸距離が 100km 以内の海洋ガス田なら IRR=10% 以上の経済性が得られる見通しだ こうした経済原理から導かれたガス価格が政策的にもベトナムにおいて追認されることを期待したい なお ガスがCO2 含みの場合 鋼材グレードを上げたため 海洋ガス田開発費 海洋施設費および海底パイプライン設備費が増加した 3その他のスタディガス埋蔵量の観点ではロシアが筆頭で JOGMECと共同探鉱調査事業を実施中の Irkutsk Oil Company (INK) のほか数社のロシア企業とスタディを実施した ロシア固有の許認可制度 寒冷地対策からくる設備費増加 内陸部への輸送方法 さらに厳冬期の厳しい気象環境による屋外作業の制約により 東南アジアでの建設に比べると EPC 業務プロセスが複雑化し 全体工程の 長期化が避けられないことが分かった こうしたことから GTLの事業化には 相手国の状況をよく理解した上で 適切な対応が必要になってくる このほかにも数カ国とのスタディ実績があり 現在も進行中のスタディがあるが 本稿では割愛する (4) プロモーション活動 GTL 組合は 2012 年 8 月 31 日をもって解散した これを受けて 民間 6 社と関連する約定 知財戦略 技術継承 今後事業化のためのプロモーション活動に向けた体制として 2012 年 10 月 1 日にJOGMEC 総務部戦略企画室内に GTL 事業化推進チーム を設置した また 同日付で JAPAN-GTLプロセスに係る情報の提供 共同プロモーションの推進等を目的として JAPAN-GTL コンソーシアム のウェブサイト ( japan-gtl.com) を開設した 図 28はそのロゴマークと参加企業である おわりに JOGMECと 国際石油開発帝石 JX 日鉱日石エネルギー 石油資源開発 コスモ石油 新日鉄住金エンジニアリング 千代田化工建設 の民間 6 社は共同で 日本独自のGTL 技術であるJAPAN-GTLプロセスの開発を行ってきた 1998 年からのラボ研究に始まり 2001 年からの勇払 GTLパイロットプラントテスト (7BPD) そして 2006 年 10 月から2012 年 8 月までの約 6カ年にわたる JOGMEC と民間 6 社が設立した日本 GTL は JAPAN-GTL 実証研究として 新潟市北区太郎 代に500BPDのGTL 実証プラントを建設し 実証試験を行うとともに 実証プラントの研究を補うバックアップ研究 商業化検討等を行い 商業規模でのGTLプラントに適用可能なJAPAN-GTLプロセスを確立した この成果を踏まえ JOGMEC 並びに民間 6 社の関係 7 者は JAPAN-GTLの事業化に向けた活動を行っている そして 2012 年 6 月 石油技術協会第 77 回業績賞受賞に次ぎ 同年 11 月には 平成 24 年度日本エネルギー学会学会賞 ( 技術部門 ) を受賞した 謝辞 私たちは エネルギーの安定供給 そして地球環境に貢献できる独自のGTL 技術の事業化に向け 引き続き全力で取り組む所存ですので 関係各位の一層のご指導 ご支援のほどよろしくお願い申し上げます また JAPAN-GTLプロセス開発を ラボの時代から 支援してくださった経済産業省資源エネルギー庁資源 燃料部石油天然ガス課殿に感謝の意を表すとともに 事業化に向けて 引き続き ご指導 ご支援のほどよろしくお願いいたします 21 石油 天然ガスレビュー

22 アナリシス < 注 解説 > * 1:BPD= barrel per dayバレル / 日 1bbl(barrel)=159liter * 2:Universal Newswires,7/23,2012 * 3:US$/bbl=USドル / バレル * 4: 現在の社名で 石油資源開発 千代田化工建設 コスモ石油 新日鉄住金エンジニアリング と国際石油開発帝石 の5 社 * 5: 現在の社名で 国際石油開発帝石 石油資源開発 JX 日鉱日石エネルギー コスモ石油 新日鉄住金エンジニアリング および千代田化工建設 の6 社 * 6: 鉱工業技術研究組合法は 我が国における産業活動の革新等を図るための産業活力再生特別措置法等の一部を改正する法律 により改正 ( 第 171 回通常国会 ) され 技術研究組合法 となった * 7:Engineering Procurement Construction 設計 調達 建設 * 8:2003( 平成 15) 年 9 月 17 日 インドネシア国営石油 Pertamina 社は PT PERTAMINA(PERSERO) へ移行 ( 民営化 ) した * 9:GTL 製品の連産比率 : 例えば Pertamina FSでは 5,000BPSDの GTL 主要 3 製品の連産比率は 3:4:3 内訳は1 Naphtha(1,500BPSD)2Kerosene(2,000BPSD)3Gas Oil(1,500BPSD) であった 現在では 灯軽油分の比率を高めることが可能 *10: 浮体式 LNG 受入基地 プロファイル 末廣能史 ( すえひろよしふみ ) 1995 年 慶應義塾大学理工学部機械工学科卒業 1997 年 同大学大学院理工学研究科機械工学専攻修了 2009 年 北九州市立大学大学院国際環境工学研究科環境工学専攻 ( 環境化学プロセスコース ) 後期博士課程修了 博士 ( 工学 ) 1997 年 石油公団 現 独立行政法人石油天然ガス 金属鉱物資源機構 (JOGMEC) 入団 石油開発技術センター 国内石油開発現場出向 天然ガス有効利用研究サブリーダー兼石油工学研究課長代理 2006 年 11 月 JOGMEC と兼務し 日本 GTL 技術研究組合派遣 日本 GTL 技術研究組合技術戦略室技術戦略グループマネジャー 2012 年 4 月 日本 GTL 技術研究組合兼務離任 総務部戦略企画室長就任 GTL 技術開発ではラボ (0.01BPD) からデモンストレーションプラント (500BPD) に従事 現在 資源国企業等ニーズを日本の技術で解決策を提示する業務等に従事しながら 国産 GTL 商業化事業を引き続き推進中 趣味はスキューバダイビング 読書 R&D 実証系 出向 派遣の人生だったので 本部勤務は初めてで戸惑っています 片倉和人 ( かたくらかずひと ) 1985 年 上智大学大学院理工学研究科機械工学専攻修了 新日本製鐵 入社 地熱 ごみ焼却 DC エネルギー施設 EPC 後 1994 年からインドネシア ( ジャカルタ ) 1999 年からシンガポールに駐在し 石油 ガス海洋構造物 EPC および海洋工事に従事 2001 年から石油公団 ( 当時 ) に派遣 その後 JOGMEC に出向し 一貫して国産 GTL 技術開発と国営石油会社等との共同スタディを手掛け 2012 年 10 月から GTL 事業化推進チームリーダー 国産 GTL 1 号機を目指す 趣味は読書 果樹菜園 海釣りと魚調理 時々山歩きや芝刈りにも出かける また 毎週日曜朝は 地元のソフトボール仲間と童心に返り朝練で汗を流し 心身ともにリフレッシュ ( 年間 20 試合程度 ) 最近の悩みは 筋肉痛による神経痛の状態にあること Vol.47 No.1 22