オレフィンはなぜ重要なのでしょうか?この言葉は聞いたことがないかもしれませんが、あなたの人生を満たします。

制作：中国科学普及協会

著者: デノボ

プロデューサー: 中国科学博覧会

化学製品というと、「技術と努力」を思い浮かべますか？実際、化学製品は人間の日常生活において重要な役割を果たしています。

高級食品の包装から、手指消毒剤などのトイレタリー製品、清掃用の消毒剤に至るまで、人々の生活は化学製品と切り離せないものとなっています。 「国民生活の礎」として、化学技術のあらゆる進歩は目に見えない形で社会の進歩を前進させます。

伝統的な化学産業について話すとき、まず頭に浮かぶのは石油化学製品です。しかし、石油化学製品に欠かせないものは何でしょうか?

答えはオレフィンです。

石油化学工場

(画像出典: Wikipedia)

コンセプト分類 - 石油、エチレン、オレフィン

オレフィンというと多くの人が混乱するかもしれませんが、ほとんどの人はエチレンのほうがよく知っています。周知のように、石油化学産業はエネルギー、繊維、印刷・染色、ゴム、プラスチック、医薬品生産などと密接に関係しています。石油産業の副産物であるエチレンの生産量は、石油化学産業が繁栄しているかどうかを反映します。そのため、エチレンは国の化学物質レベルを測定するための重要な指標としても考えられています。

エチレンと今日の主役であるオレフィンとの関係は何でしょうか?

有機化学において、「炭化水素」とは、炭素と水素という 2 つの元素のみで構成される有機化合物を指します。オレフィンは C=C 二重結合（炭素-炭素二重結合）を含むため、不飽和炭化水素です。同時に、最も単純なオレフィンは C=C 二重結合を 1 つしか持たず、他の官能基を持たないため、国際純正応用化学連合 (IUPAC) によってエチレンと命名されました。そのため、オレフィンはビニル化合物とも呼ばれます。

エチレンのモデル図

画像出典: Wikipedia

特性を理解する——ユニークな二重結合がもたらす特別な性質

オレフィンの独特な二重結合（C=C 二重結合、炭素-炭素二重結合とも呼ばれる）により、オレフィンには多くの特殊な特性が与えられます。オレフィンは比較的安定した化合物ですが、C=C 二重結合が存在するため、アルカン (単結合炭化水素) よりも反応性が高くなります。

アルケンのほとんどの反応には C=C 二重結合が関与します。二重結合はδ結合とπ結合から構成されます。 π結合はエネルギーが高いため不安定です。二重結合が他の試薬によって攻撃されると、π結合が切断され、新しい化学構造が形成されます。

アルケンの求核付加反応の模式図

画像出典: Wikipedia

「先駆者」を探る – オレフィンはどこから来るのか?

ほとんどのオレフィンは原油から得られますが、それは原油中に大量に含まれているからではなく、原油中のアルカンを分解することによって生成されるからです。

クラッキングは、熱と触媒を使用してアルカンを分解するプロセスです。クラッキングプロセスは、あまり有用でない長鎖アルカンをより小さく有用なアルカンに変換し、エチレンやプロピレンなどのより価値の高いオレフィンを生成するため重要です。現在、世界のエチレン産業の主な生産プロセスは、蒸気分解とメタノールからオレフィン（MTO）です。

オレフィンとアルカンへの分解の模式図

（画像出典：著者描き下ろし）

おもちゃから化粧品まで、百科事典並みの多彩な用途

エチレンは最も重要な石油化学由来のモノマーの 1 つであり、最大のオレフィン市場を持っています。研究によると、世界中で生産される最も重要かつ最も豊富な有機化学物質の中には、エチレンとプロピレンという 2 つの単純なアルケンがあり、これらは多くの貴重な化合物を合成するための出発物質として使用されています。

表1 エチレンを原料として生産される化学製品

表2 プロピレンを原料として製造される化学製品

世界エチレン市場調査レポートによると、2021年の世界のエチレン生産能力は年間2億1,635万トンと推定されています。市場は2021年から2026年にかけて年平均7％以上の成長が見込まれています。米国、中国、サウジアラビア、韓国、イランは、世界のエチレン生産量の50％以上を占める主要国です。

世界のエチレン産業の地域的観点から見ると、世界のエチレン産業の主要地域はアジア、北米、中東、ヨーロッパ、旧ソ連、南米、アフリカであり、アジアは世界のエチレン生産能力に最も貢献している地域です。

仮説 - オレフィンがなければ世界はどうなるでしょうか?

オレフィンは経済・生産社会にとって重要な原材料の一つであり、高分子材料やファインケミカル製品にまで及びます。エチレン、プロピレンなどの上流の生産能力は、下流の化学製品の生産能力を直接決定し、あらゆる面で私たちの生活に影響を与えます。

世界の石油化学市場における主要商品は、アンモニア、尿素、エチレン、メタノール、プロピレン、ポリエチレン、精製テレフタル酸（PTA）、ポリプロピレン、キシレンです。その中で、アンモニアの容量が最も高く、次いでプロピレン、ポリエチレン、PTA、ポリプロピレン、キシレンの順となっています。

世界の石油化学市場において、オレフィンが重要な役割を果たし、エチレンもかけがえのない役割を果たしていることは容易に理解できます。オレフィン生産能力の減少は、私たちが生活資源の不足という多くの問題に直面する可能性があることを意味するかもしれません。さらに言えば、オレフィンがなければ、私たちは簡素な家に住み、きれいな水でシャワーを浴びているかもしれない。

参考文献:

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【2】Alshammari A、Kalevaru VN、Bagabas A 他エチレンの生産と世界市場におけるその商業的重要性[M]//石油化学触媒材料、プロセス、および新興技術。 IGIグローバル、2016年：82-115。

【3】エラモ・M. シェールエネルギー資源がエチレン産業の復活を牽引[J]炭化水素処理、2013年。