NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）と、三井化学株式会社、丸善石油化学株式会社、東洋エンジニアリング株式会社、双日マシナリー株式会社は、開発したアンモニア燃焼用バーナを用いた試験炉運転を実施しました。その結果、ナフサ分解炉において、炉全体で熱量基準でのアンモニア混焼率85％を達成しました。あわせて既設炉と同水準のNOx（窒素酸化物）排出量を確認しており、石油化学産業における脱炭素化に向けた技術開発を進めています。

ナフサ分解炉は、原油から得られるナフサを高温で熱分解し、プラスチック、合成繊維、合成ゴムなどの原料となるエチレンやプロピレンなどの基礎化学品を製造する設備です。石油化学コンビナートにおける主要なCO₂排出源の一つであり、脱炭素化が重要な課題となっています。

従来、ナフサ分解炉では副生メタンを主成分とするオフガスを燃料として使用しています。これを燃焼時にCO₂を排出しないアンモニア燃料へ転換することで、燃焼に由来するCO₂排出量の大幅な削減が期待されています。東京都中央区に本社を置く三井化学（代表取締役社長：市村　聡）や丸善石油化学（代表取締役社長：舟橋　克之）、千葉県千葉市に本社を置く東洋エンジニアリング（代表取締役　取締役社長 CEO：細井　栄治）、東京都千代田区に本社を置く双日マシナリー（代表取締役社長：津田　清昭）の4社は、2021年度から本事業においてナフサ分解炉に適用するアンモニア燃焼技術の開発に取り組んでいます。

試験炉運転で世界最高水準の混焼率を達成

アンモニアはメタンに比べて燃焼速度が小さく、燃料由来のNOxが発生するため、ナフサ分解炉での活用には火炎の安定、反応管への適切な熱供給、NOx排出抑制を同時に満たす必要があります。

本事業では、ナフサ分解炉への適用を想定し、主要な熱供給を担う床バーナと、火炎形状や炉内温度分布の調整に使用される壁バーナの2種類を開発しました。試験ではアンモニア燃料の混焼率を段階的に引き上げ、以下の条件で運転を行いました。

• 床バーナ：アンモニア100％専焼
• 壁バーナ：ナフサ分解炉オフガス（メタン）100％使用（今後アンモニアも使用予定）

その結果、炉全体として熱量基準で85％という世界最高水準（2026年8月時点で、ナフサ分解炉を対象としたアンモニア燃料の試験炉運転におけるアンモニア混焼率として、三井化学、丸善石油化学、東洋エンジニアリングおよび双日マシナリー調べ）のアンモニア混焼率を達成し、NOx排出量が既存設備と同水準であることも確認しました。

今後の展望と事業の概要

今回の成果について、主要な熱供給を担う床バーナでアンモニア100％専焼を行い、炉全体として熱量基準85％を達成したことが特徴とされています。今後は壁バーナへのアンモニア適用を進め、炉全体でのアンモニア100％専焼運転の実現を目指します。さらに、商用規模のナフサ分解炉への適用に向けた技術開発と実証を進める計画です。

本プロジェクトの概要は以下の通りです。

• 事業名：グリーンイノベーション基金事業／CO₂等を用いたプラスチック原料製造技術開発／ナフサ分解炉の高度化技術の開発／アンモニア燃料のナフサ分解炉実用化
• 事業期間：2021年度～2030年度（予定）

本記事はNEDO、三井化学株式会社、丸善石油化学株式会社、東洋エンジニアリング株式会社、双日マシナリー株式会社の発表をもとに作成しました。

Dellows News編集部

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