米国の石油需要は旺盛であるにもかかわらず、1981年以降、米国の製油所の半数以上が閉鎖されている。効率の低い製油所が操業を停止するにつれ、より大規模で効率的な製油所がその穴を埋めてきた。現在、米国の原油精製量は30年前と比べて約5%増加しており、日量約1,800万バレルとなっている。
多くの既存の製油所が生産能力の拡大に投資を続ける一方で、米国では17年間にわたり新規プラントの建設がありませんでした。しかし、シェールオイル生産の発展に伴い、製油所に供給される国内産の軽質スイート原油を新たに分留するための6つの新施設が建設されました。
それから約30年の間に、よりクリーンな燃焼燃料の生産、迅速な製品変更の必要性、そして今後20年間に予測される輸送燃料需要の緩やかな停滞への適応計画など、新たな製油所開設のプロセスは複雑化しました。さらに、石油精製会社は、ますます複雑化する環境下において、熟練労働者の定年退職による流出にも対処する必要に迫られています。
ガソリンやディーゼルなどの炭化水素燃料の需要が減少する中でも、エネルギー企業は規模の経済性を背景に、より大規模で効率的な複合施設の建設を続けています。これらのプラントは、人口増加とGDP成長に伴い燃料需要が継続的に増加している地域で建設されています。その多くは石油化学製品生産との統合を念頭に建設されており、短期的には高い収益を上げ、長期的には石油化学製品の需要に対応できる柔軟性を高めています。
石油化学製品を主に生産する製油所は、長期的に見て最も安定した収益性を持つ製油所の一つとなる可能性が高い。実際、石油化学製品のみを生産する製油所も、明らかに出現しつつある。「燃料を1トンあたり550ドルで販売することも、さらに石油化学製品に転換して1トンあたり約1,400ドルを得ることも可能です」と、ハネウェルUOPの営業サポート＆統合プロジェクトソリューション担当シニアディレクター、キース・カウチ氏は述べ、エネルギー企業にとっての選択肢を示した。
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一滴一滴の石油からより多くの価値を引き出すという飽くなき探求に突き動かされ、多くの製油所は持続可能な、石油化学製品との連携と統合を目指しています。しかし、そこに至るまでの道のりは各製油所ごとに異なり、一定期間にわたる段階的な設備投資によって決定されます。
各段階において、「未来の製油所」は、成長を捉えるために6つの重要な資源をどれだけ効率的に活用しているかによって評価されます。カウチ氏によると、これらの6つの効率性は、製油所が炭化水素の構成要素である炭素と水素、ユーティリティ、希少な水、そして排出量をどれだけ効率的に活用しているかを測定するものです。これら5つの効率性は、6つ目の「資本の有効活用」を決定するのに役立ちます。6つの変数はすべて、製油所の全体的な事業戦略に沿ってバランスが取れています。
炭素効率とは、簡単に言えば、適切な分子を適切な場所に配置すること、そしてそれらの分子への接触回数を可能な限り少なくすることだ。炭化水素分子の性質を変えるために不可欠な水素も、副産物としてだけでなく、原料としても効率的に管理されなければならない。
ユーティリティ効率は、製油所の稼働にエネルギーがどれだけ効率的に使用されているかを表します。製油所内の温度調節に使用される水は、ほぼ常に不足しているため、その効率は特に重要です。
「もはや水を公共事業として扱うことはできません」とカウチ氏は述べた。「精製所や石油化学工場による環境への影響を軽減し、社会が民生、産業、農業のニーズをバランスよく満たすために、水を希少資源として扱うのです。」
精製業者は、規制の強化と環境責任の強化により、排出量の削減も達成しなければなりません。さらに、工場に投資された資本は、高い収益性を維持し、将来の投資のための資金を確保するために、魅力的なリターンを生み出す必要があります。
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持続可能な収益性を維持するために、未来の製油所は変化する市場環境に迅速に対応し、利益率の変化に合わせて製品ラインナップを切り替えなければなりません。例えば、ガソリンの原料であるナフサは、価格が上昇する石油化学原料の生産に振り向けられ、価格が下落すれば元に戻る可能性があります。
おそらく最も重要なのは、未来の製油所がかつてないほどデジタル化されていることです。製油所からは何百万ものデータポイントが収集されますが、これまでこれらのデータは施設の稼働状況を記録するだけのものでした。
過去3年間で導入されたクラウドベースの新しいコネクテッドプラント技術は、独自のモデルと深い専門知識に基づくデジタルツインとプラントのパフォーマンスデータを比較することを可能にし、製油所の実際のパフォーマンスと望ましい運用方法を比較します。パフォーマンスのギャップを分析し、パフォーマンス不足の根本原因を特定するための推奨事項を提供します。
是正措置は、プロセスの最適化と運用信頼性の向上、エネルギー消費と排出量の最小化、廃棄物の削減、水資源の有効活用を可能にします。また、人員の離職による経験不足を補い、プラントオペレーターの能力を大幅に向上させることもできます。
Honeywell Forgeは、これまで検知できなかったパフォーマンスの低下を頻繁に発見し、場合によっては問題発生前に予測することさえ可能であり、製油所の生産ロスを1日あたり数百万ドルも削減できる可能性があります。従業員はリモートからこのデータにアクセスできるため、製油所の制御室外でも可視性を確保できます。
「コネクティビティの目的は、工場の作業員に可能な限り多くのインテリジェンスを提供することです」とカウチ氏は述べた。「つまり、工場のオペレーターは、実証済みのモデルに基づいてデータを分析・処理するクラウドベースのサービスから得られる新たな知見を活用し、工場の稼働率を高め、最終的には競争優位性を獲得できるのです。」
残念ながら、カウチ氏は、情報が通常、毎日毎分最も経済的な運用を可能にする形で提示されていないため、今日の最も先進的な発電所でさえ将来に備えていないと述べた。
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典型的な製油所では、3交代制の運転チームがおり、それぞれが最適な方法について独自の見解を持っています。1交代制では製油所内のプロセスユニットの運転条件を設定し、次の交代制ではその役割を引き継いですぐに変更作業を開始します。では、誰が正しいのでしょうか？そして、どのアプローチが経済的に最も効果的だったのでしょうか？
「今日、ほとんどの精製業者は、機器の経済的な最適化を達成するための最適な設定をリアルタイムで判断する方法がないため、その方法を理解していないと言えるでしょう」とカウチ氏は述べた。「ハネウェル・フォージのサービスは、こうしたバイアスを取り除き、効率性の単一ベンチマークを確立することで、シフト勤務者が一日中無駄にダイヤルを回し続けることを防ぎます。」
精製業者が効率化のための新たな方法を模索する中で、彼らが参入する市場は変化しています。石油化学製品の世界的な需要は急増しており、プラスチック樹脂、フィルム、繊維の需要に牽引され、今後も年間約4%の成長が見込まれています。石油化学製品は通常、生産者に高い利益をもたらしますが、燃料生産に比べて追加のプロセスユニットとより複雑な構成を必要とします。
現在、燃料を生産している従来の精製業者は、一連の戦略的投資を段階的に行うことで、より収益性の高い石油化学製品の生産に移行することができます。これらの投資は、キャッシュフローをより適切に管理し、精製業者が市場を開拓して、業界に対するより徹底した理解を構築できるようにするために、綿密に計画された間隔で行われます。
「石油化学製品の統合が特定の企業にとって適切かどうかは別として、企業は計画を立てる必要がある」とカウチ氏は述べた。「多くの精製会社は、精通しており、得意としている精製業だけに留まるだろう。」
しかし、彼は、機関投資家や取締役会から、自社製品の地域需要が低下し始めた場合に備えて事業計画を策定するよう圧力が高まっていると指摘する。例えば、従来は輸出市場に供給してきた精製会社は、近い将来、輸出市場に進出した国内の新規精製会社によってその市場が代替されることに直面するだろう。これらの精製会社は、売れない製品しか生産できず、石油化学製品への進出に必要な資金を調達できなくなる。
「石油化学製品との統合はすべての精製業者にとって最適な選択肢ではないかもしれませんが、明確な市場の変化に対応するための計画を立てておく必要があります」とカウチ氏は述べた。「より効率的なエンジン、電気自動車やハイブリッド車、ライドシェア、新たな技術、あるいはこれらすべてによって燃料需要が減少するかどうかは問題ではありません。重要なのは、それがいつ起こるか、そして精製業者がそれに対応できるかどうかです。」
