この記事では、中国のC3産業チェーンにおける主な製品と現在の技術研究開発の方向性を分析します。

（1）ポリプロピレン（PP）技術の現状と開発動向

当社の調査によると、中国にはポリプロピレン（PP）を製造する様々な方法があり、その中でも最も重要なプロセスは、国内の環境パイププロセス、Daoju社のUnipolプロセス、LyondellBasell社のSpheriolプロセス、Ineos社のInnoveneプロセス、Nordic Chemical社のNovolenプロセス、LyondellBasell社のSpherizoneプロセスです。これらのプロセスは中国のPP企業にも広く採用されており、プロピレン転化率は主に1.01～1.02の範囲に制御されています。

国産環状パイププロセスは、自主開発したZN触媒を採用しており、現在は第二世代環状パイププロセス技術が主流となっている。このプロセスは、自主開発した触媒、不斉電子供与体技術、プロピレン・ブタジエン二元ランダム共重合技術を基盤とし、単独重合、エチレン・プロピレンランダム共重合、プロピレン・ブタジエンランダム共重合、耐衝撃共重合PPを生産することができる。例えば、上海石油化工第三ライン、鎮海精錬化工第一・第二ライン、茂名第二ラインなどの企業がこのプロセスを採用している。今後、新規生産設備の増加に伴い、第三世代の環境対応パイププロセスは徐々に国内の環境対応パイププロセスの主流になると予想される。

ユニポールプロセスは、メルトフローレート（MFR）が0.5～100g/10分の範囲にあるホモポリマーを工業的に生産することができます。また、ランダムコポリマー中のエチレンコポリマーモノマーの質量分率は5.5%に達することができます。このプロセスは、プロピレンと1-ブテンのランダムコポリマー（商品名CE-FOR）の工業化も可能で、ゴム質量分率は最大14%です。ユニポールプロセスで製造される耐衝撃性コポリマー中のエチレン質量分率は21%（ゴム質量分率は35%）に達します。このプロセスは、撫順石油化工や四川石油化工などの企業の施設で既に適用されています。

Innoveneプロセスは、メルトフローレート（MFR）が0.5～100g/10分と幅広い範囲のホモポリマー製品を製造できます。製品靭性は他の気相重合プロセスよりも高く、ランダムコポリマー製品のMFRは2～35g/10分、エチレン質量分率は7～8%です。耐衝撃性コポリマー製品のMFRは1～35g/10分、エチレン質量分率は5～17%です。

現在、中国におけるPPの主流生産技術は非常に成熟しています。石油由来ポリプロピレン企業を例にとると、各企業間の生産原単位、加工コスト、利益などに大きな差はありません。異なるプロセスでカバーされる生産品目の観点から見ると、主流のプロセスは製品カテゴリー全体をカバーできます。しかし、既存企業の実際の生産品目を見ると、地理的条件、技術的障壁、原材料などの要因により、企業間でPP製品に大きな違いが生じています。

（2）アクリル酸技術の現状と開発動向

アクリル酸は、接着剤や水溶性コーティング剤の製造に広く用いられる重要な有機化学原料であり、ブチルアクリレートなどの製品にも加工されます。研究によると、アクリル酸の製造プロセスには、クロロエタノール法、シアノエタノール法、高圧レッペ法、エノン法、改良レッペ法、ホルムアルデヒドエタノール法、アクリロニトリル加水分解法、エチレン法、プロピレン酸化法、生物学的方法など、様々なものがあります。アクリル酸の製造技術は多様であり、その多くは既に産業界で応用されていますが、世界で最も主流の生産プロセスは、依然としてプロピレンを直接酸化してアクリル酸を製造するプロセスです。

プロピレン酸化によるアクリル酸製造の原料は、主に水蒸気、空気、プロピレンです。製造プロセス中、これら3つは一定の割合で触媒層を通過し、酸化反応を起こします。プロピレンは第一反応器でまずアクロレインへと酸化され、第二反応器でさらにアクリル酸へと酸化されます。このプロセスにおいて水蒸気は希釈の役割を果たし、爆発の発生を回避し、副反応の発生を抑制します。しかし、この反応プロセスでは、アクリル酸の生成に加えて、副反応により酢酸と一酸化炭素も生成されます。

平頭閣の調査によると、アクリル酸酸化プロセス技術の鍵は触媒の選択にある。現在、プロピレン酸化によるアクリル酸技術を提供できる企業としては、米国のソハイオ、日本触媒化学工業、日本の三菱化学、ドイツのBASF、日本化学技術などが挙げられる。

米国のソハイオ法は、プロピレン酸化によるアクリル酸製造の重要なプロセスであり、プロピレン、空気、水蒸気を2つの直列接続された固定床反応器に同時に導入し、それぞれMo-Bi系およびMo-V系多成分金属酸化物を触媒として使用することを特徴としています。この方法では、アクリル酸の片道収率は約80％（モル比）に達します。ソハイオ法の利点は、2つの直列反応器を使用することで触媒の寿命を最大2年に延ばせることです。しかし、この方法には未反応のプロピレンを回収できないという欠点があります。

BASF法：1960年代後半から、BASFはプロピレン酸化によるアクリル酸製造の研究を行ってきました。BASF法では、プロピレン酸化反応にMo、BiまたはMo Co触媒を用い、得られるアクロレインの片道収率は約80%（モル比）に達します。その後、Mo、W、V、Fe系触媒を用いてアクロレインをさらに酸化し、アクリル酸を製造しました。片道収率は最大約90%（モル比）に達します。BASF法の触媒寿命は4年に達し、プロセスも簡便です。しかし、溶媒の沸点が高い、設備の洗浄が頻繁である、総エネルギー消費量が多いなどの欠点があります。

日本触媒法：2つの固定床反応器を直列に並べ、7つの塔からなる分離システムも採用しています。第一段階として、Mo Bi触媒にCo元素を反応触媒として浸透させ、第二段階として、シリカと一酸化鉛を担持したMo、V、Cu複合金属酸化物を主触媒として第二段階の反応器に導入します。このプロセスでは、アクリル酸の片道収率は約83～86％（モル比）です。日本触媒法は、1つの積層固定床反応器と7つの塔からなる分離システムを採用し、先進的な触媒、高い総収率、低いエネルギー消費を特徴としています。この方法は現在、日本の三菱法に匹敵する、より先進的な生産プロセスの一つです。

（3）ブチルアクリレート技術の現状と開発動向

ブチルアクリレートは無色透明の液体で、水には不溶で、エタノールやエーテルと混合できます。この化合物は、冷暗所で換気の良い倉庫に保管する必要があります。アクリル酸とそのエステルは、産業界で広く利用されています。これらは、アクリレート溶剤系接着剤やローション系接着剤のソフトモノマーの製造に使用されるだけでなく、単独重合、共重合、グラフト共重合によってポリマーモノマーとなり、有機合成中間体として利用されています。

現在、ブチルアクリレートの製造プロセスは、主にトルエンスルホン酸の存在下でアクリル酸とブタノールを反応させ、ブチルアクリレートと水を生成するプロセスです。このプロセスにおけるエステル化反応は典型的な可逆反応であり、アクリル酸と生成物のブチルアクリレートの沸点は非常に近いため、蒸留によるアクリル酸の分離が困難であり、未反応のアクリル酸を再利用することはできません。

このプロセスはブチルアクリレートエステル化法と呼ばれ、主に吉林省石油化学工学研究所をはじめとする関連機関によって開発されています。この技術はすでに成熟しており、アクリル酸とn-ブタノールの原単位制御は非常に精密で、原単位を0.6%以内に制御できます。さらに、この技術は既に協力と移転を実現しています。

（4）CPP技術の現状と開発動向

CPPフィルムは、ポリプロピレンを主原料とし、T字型ダイ押出成形などの特殊な加工方法によって製造されます。このフィルムは耐熱性に優れ、急速冷却特性により優れた平滑性と透明性を実現します。そのため、高い透明性が求められる包装用途には、CPPフィルムが最適です。CPPフィルムは、食品包装、アルミコーティング、医薬品包装、果物や野菜の保存など、幅広い用途で広く使用されています。

現在、CPPフィルムの製造プロセスは主に共押出キャスティング法を採用しています。この製造プロセスは、複数の押出機、多チャンネルディストリビューター（通称「フィーダー」）、T型ダイヘッド、キャスティングシステム、水平牽引システム、オシレーター、巻き取りシステムで構成されています。この製造プロセスの主な特徴は、優れた表面光沢、高い平坦性、小さな厚み公差、優れた機械的伸長性能、優れた柔軟性、そして生産される薄膜製品の優れた透明性です。世界のCPPメーカーのほとんどは共押出キャスティング法を採用しており、設備技術は成熟しています。

中国は1980年代半ばから海外製のキャストフィルム生産設備を導入し始めましたが、そのほとんどは単層構造で初期段階に属していました。1990年代に入ると、中国はドイツ、日本、イタリア、オーストリアなどの国から多層共重合体キャストフィルム生産ラインを導入しました。これらの輸入設備と技術は、中国のキャストフィルム産業の主力となっています。主な設備サプライヤーには、ドイツのブルックナー、バルテンフィールド、ライフェンハウアー、オーストリアのオーキッドなどがあります。2000年代以降、中国はより先進的な生産ラインを導入し、国産設備も急速な発展を遂げました。

しかし、国際的な先進レベルと比較すると、国内のキャスティングフィルム設備は、自動化レベル、計量制御押出システム、ダイヘッド自動調整制御フィルム厚さ、オンライン端材回収システム、自動巻き取りなどにおいて依然として一定の格差があります。現在、CPPフィルム技術の主な設備サプライヤーには、ドイツのブルックナー、ライフェンハウザー、オーストリアのランジンなどがあり、これらの海外サプライヤーは自動化などの面で大きな優位性を持っています。しかし、現在のプロセスはすでにかなり成熟しており、設備技術の向上速度は遅く、基本的に協力の敷居は存在しません。

（5）アクリロニトリル技術の現状と開発動向

プロピレンアンモニア酸化技術は現在、アクリロニトリルの主な商業生産ルートであり、ほぼすべてのアクリロニトリルメーカーがBP（SOHIO）の触媒を使用しています。しかし、日本の三菱レイヨン（旧日東）や旭化成、米国のアセンド・パフォーマンス・マテリアル（旧ソルティア）、シノペックなど、他にも多くの触媒メーカーから選択できます。

世界中のアクリロニトリル工場の95%以上は、BPが先駆的に開発したプロピレンアンモニア酸化技術（ソハイオプロセスとも呼ばれる）を採用しています。この技術では、プロピレン、アンモニア、空気、水を原料として、一定の割合で反応器に投入します。シリカゲルに担持されたリン、モリブデン、ビスマス、またはアンチモン、鉄触媒の作用により、400～500℃の温度でアクリロニトリルが生成します。℃常圧で蒸留し、中和、吸収、抽出、脱シアン化水素、蒸留といった一連の工程を経て、最終製品のアクリロニトリルが得られます。この方法の片道収率は75%に達し、副産物としてアセトニトリル、シアン化水素、硫酸アンモニウムなどが生成します。この方法は工業生産額が最も高い方法です。

シノペックは1984年以来、INEOSと長期契約を締結し、INEOSの特許取得済みアクリロニトリル技術を中国で使用する権限を与えられています。長年の開発を経て、シノペック上海石油化学研究所はプロピレンアンモニア酸化によるアクリロニトリル製造技術の開発に成功し、シノペック安慶支社の13万トンアクリロニトリルプロジェクトの第2期を建設しました。このプロジェクトは2014年1月に順調に稼働を開始し、アクリロニトリルの年間生産能力は8万トンから21万トンに増加し、シノペックのアクリロニトリル生産拠点の重要な一部となりました。

現在、世界中でプロピレンアンモニア酸化技術の特許を保有している企業には、BP、デュポン、イネオス、旭化成、シノペックなどが含まれます。この生産プロセスは成熟しており、入手も容易です。中国でもこの技術の国産化が実現しており、その性能は海外の生産技術に劣っていません。

（6）ABS技術の現状と開発動向

調査によると、ABS装置のプロセスルートは主にローショングラフト法と連続バルク法に分けられます。ABS樹脂はポリスチレン樹脂の改質を基盤として開発されました。1947年、アメリカのゴム会社はブレンド法を採用し、ABS樹脂の工業生産を実現しました。1954年には、アメリカのBORG-WAMER社がローショングラフト重合ABS樹脂を開発し、工業生産を実現しました。ローショングラフト法の登場は、ABS産業の急速な発展を促進しました。1970年代以降、ABSの生産プロセス技術は大きな発展期を迎えました。

ローショングラフト法は、ブタジエンラテックスの合成、グラフトポリマーの合成、スチレンおよびアクリロニトリルポリマーの合成、そしてブレンド後処理という4つのステップからなる高度な製造プロセスです。具体的なプロセスフローは、PBLユニット、グラフトユニット、SANユニット、ブレンドユニットで構成されています。この製造プロセスは技術的に成熟度が高く、世界中で広く適用されています。

現在、成熟したABS技術は、主に韓国のLG、日本のJSR、アメリカのダウ、韓国のニューレイクオイルケミカル株式会社、アメリカのケロッグテクノロジーといった企業から生まれており、いずれも世界トップレベルの技術成熟度を誇っています。技術の継続的な発展に伴い、ABSの生産プロセスも絶えず改善・向上しています。将来的には、より効率的で環境に優しく、省エネな生産プロセスが登場し、化学産業の発展に新たなチャンスと課題をもたらす可能性があります。

（7）n-ブタノールの技術現状と開発動向

調査結果によると、ブタノールおよびオクタノールの合成における世界の主流技術は、液相循環低圧カルボニル合成プロセスです。このプロセスの主原料はプロピレンと合成ガスです。このうち、プロピレンは主に統合自給自足方式で製造されており、プロピレンの単位消費量は0.6～0.62トンです。合成ガスは主に排ガスまたは石炭系合成ガスから製造されており、単位消費量は700～720立方メートルです。

ダウ・デイビッド社が開発した低圧カルボニル合成技術（液相循環プロセス）は、プロピレン転化率の高さ、触媒寿命の長さ、三重廃棄物の排出量削減などの利点を有しています。このプロセスは現在、最も先進的な生産技術であり、中国のブタノール・オクタノール企業で広く利用されています。

ダウ・デイビッド社の技術は比較的成熟しており、国内企業と協力して使用できることを考慮すると、多くの企業はブタノール・オクタノールユニットの建設への投資を選択する際に、この技術を優先し、次に国内技術を選択するでしょう。

（8）ポリアクリロニトリル技術の現状と開発動向

ポリアクリロニトリル（PAN）は、アクリロニトリルのフリーラジカル重合によって得られ、アクリロニトリル繊維（アクリル繊維）やポリアクリロニトリル系炭素繊維の製造における重要な中間体です。白色またはわずかに黄色の不透明粉末で、ガラス転移温度は約90℃です。℃ジメチルホルムアミド（DMF）やジメチルスルホキシド（DMSO）などの極性有機溶媒、ならびにチオシアン酸塩や過塩素酸塩などの無機塩の濃厚水溶液に溶解します。ポリアクリロニトリルの製造は、主にアクリロニトリル（AN）と非イオン性の第二モノマーおよびイオン性の第三モノマーとの溶液重合または水溶液沈殿重合によって行われます。

ポリアクリロニトリルは主にアクリル繊維の製造に用いられ、質量百分率85％以上のアクリロニトリル共重合体から作られる合成繊維です。製造工程で使用される溶媒の種類によって、ジメチルスルホキシド（DMSO）、ジメチルアセトアミド（DMAc）、チオシアン酸ナトリウム（NaSCN）、ジメチルホルムアミド（DMF）に分類されます。各溶媒の主な違いはポリアクリロニトリルへの溶解度であり、特定の重合製造工程に大きな影響を与えません。また、共重合モノマーの種類によって、イタコン酸（IA）、アクリル酸メチル（MA）、アクリルアミド（AM）、メタクリル酸メチル（MMA）などに分類されます。異なる共重合モノマーは、重合反応の速度論や製品特性に異なる影響を与えます。

凝集プロセスは、1段階法と2段階法があります。1段階法とは、アクリロニトリルと共重合モノマーを溶液状態で一度に重合し、生成物を分離することなく直接紡糸溶液に調製する方法です。2段階法とは、アクリロニトリルと共重合モノマーを水中で懸濁重合してポリマーを得、これを分離、洗浄、脱水などの工程を経て紡糸溶液を形成する方法です。現在、ポリアクリロニトリルの世界的な生産プロセスは、下流の重合方法と共重合モノマーの違いはあるものの、基本的には同じです。現在、世界各国のポリアクリロニトリル繊維のほとんどは、アクリロニトリルが90％を占め、5％から8％の第2モノマーを添加した3元共重合体で作られています。第2モノマーを添加する目的は、繊維の機械的強度、弾性、風合いを向上させ、染色性を向上させることです。一般的に使用される方法には、MMA、MA、酢酸ビニルなどがあります。第3モノマーの添加量は0.3％〜2％で、一定数の親水性染料基を導入して繊維と染料の親和性を高めることを目的としています。これは、カチオン染料基と酸性染料基に分けられます。

現在、世界のポリアクリロニトリル生産プロセスは日本が主な代表であり、ドイツやアメリカなどがそれに続きます。代表的な企業としては、日本のZoltek、Hexcel、Cytec、Aldila、アメリカのDongbang、Mitsubishi、ドイツのSGL、台湾のFormosa Plastics Groupなどが挙げられます。現在、世界のポリアクリロニトリル生産プロセス技術は成熟しており、製品の改良の余地は大きくありません。