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シェールガスの開発と化学プロセス《普及版》

  • The Future of Shale Gas Industry and Development of Petrochemical Process(Popular Edition)
2013年刊「シェールガスの開発と化学プロセス」の普及版!
★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!!

商品コード: B1327

  • 監修: 幾島賢治,八木宏
  • 発行日: 2020年5月11日
  • 価格(税込): 5,170 円
  • 体裁: B5判・260頁
  • ISBNコード: 978-4-7813-1457-0

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  • シェール革命/非在来型天然ガス/海洋開発技術/メタンハイドレート/掘削・仕上げ・生産技術/ポリグリコール酸樹脂/掘削用化学品/C1,C2,C3ケミカル/ガス化技術/GTL合成/エチレン合成/メタノール合成/DME/MTO/MTP/OCT

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。

<普及版の刊行にあたって>

本書は2013年に「シェールガスの開発と化学プロセス』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり、加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2020年5月
シーエムシー出版 編集部

著者一覧

幾島嘉浩 IHテクノロジー(株)
伊原賢 (独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)
幾島將貴 IHテクノロジー(株)
八木宏 HyChemTechno
渡邉啓介 東海大学
森田信男 早稲田大学
髙橋健夫 (株)クレハ
大倉正之 (株)クレハ
幾島貞一 IHテクノロジー(株)
室井髙城 アイシーラボ
蛙石健一 千代田化工建設(株)
関根泰 早稲田大学
大島一真 早稲田大学
小河脩平 早稲田大学
岡田英二 三菱ガス化学(株)
野崎智洋 東京工業大学
富永賢一 東洋エンジニアリング(株)
志村勝也 (独) 産業技術総合研究所
吉田寿雄 京都大学
田畠健治 東京工業大学

執筆者の所属表記は、2013年当時のものを使用しております。

目次

【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 
1 埋蔵状態
2 新採掘技術
2.1 水平掘削
2.2 水圧破砕
2.3 IT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 
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 
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 
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 
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 
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
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
5.2 PGA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 
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 
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
3.6 1-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 
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
2.2 CO2リフォーミング
2.3 2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
4 H2/CO比の調整

第11章 シェールガスのガス化技術 
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
3.2 SMR (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-
1 はじめに
2 GTL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
2.1.3 GTLにおける合成ガスの水素/一酸化炭素比
2.2 FT合成工程
2.3 アップグレーディング工程
2.4 GTL製品油の特徴
3 GTL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
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 
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®)
3.2.5 2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 
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
1 DMEとは
2 DMEの用途
3 JFEのスラリー床DME直接合成プロセス
3.1 DME合成反応の特徴
3.2 JFEスラリー床反応器
4 JFE直接合成技術の開発経緯
4.1 5トン/日大型ベンチプラント運転研究
4.2 100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 
1 はじめに
2 MTP プロセス
2.1 メタノールからプロピレン
2.2 LurgiのMTPプロセス
2.3 LurgiのMTP 触媒
2.4 MTP プロセスの工業化実績
2.5 DTPプロセス
2.6 FMTPプロセス
3 MTO 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
3.2 DMTO-IIプロセス
3.3 S-MTOプロセス
3.4 MTO プロセス
3.5 MTO/OCP (C4、C5留分分解プロセス)プロセス
3.6 MTOプロセスの実績
3.7 UOP 、 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 
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 
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
3.1 ACO プロセス
3.2 NEDO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
4.3 Super flex
5 流動床接触分解プロセス
5.1 FCCプロセス
5.2 PetroFCCTM
5.3 HS-FCC
5.4 DCC (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
8 MTP 、 MTOプロセス
9 C2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 
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)
4.6 C5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
5.3 FCCプラント
6 おわりに

第21章 ブタジエンの合成技術 
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
4.2 Lebedev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
4.4 Reppe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 
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
4.2 Aromax プロセス
4.3 LPGから芳香族
4.3.1 Cyclarプロセス
4.3.2 Z-Formerプロセス
4.3.3 Aroformer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 
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  
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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