石油分留 沸点範囲｜LPG/ナフサ/ガソリン/灯油/軽油/重油/アスファルトの分離と製油所の実務

石油分留の原理

原油の組成と分離

原油は炭化水素の混合物で、分子量(炭素数)・分子構造(直鎖・分岐・環状・芳香族)によって沸点が異なります。この沸点差を利用して分離するのが分留(fractional distillation)です。工業的には常圧蒸留塔(CDU: Crude Distillation Unit)高さ50-70mの塔内で連続的に分離します。

常圧蒸留の温度プロファイル

原油を350-370℃に加熱して塔内に投入すると、軽質分は上部に上昇して凝縮、重質分は下部に流下します。塔内の各段(トレイ)から抜き出す温度で製品種別が決まります。

減圧蒸留(VDU)

常圧では500℃超で熱分解してしまう重質留分を分離するため、減圧(絶対圧40-60mmHg)で蒸留する減圧蒸留塔(VDU: Vacuum Distillation Unit)が使われます。ここで軽質減圧軽油(LVGO)・重質減圧軽油(HVGO)・減圧残油(VR)を分離。VRは接触分解の原料またはアスファルト・重油の原料となります。

沸点別 石油製品早見

原油の約30-40%がガソリン・軽油の高価値留分、残りは低価値の重油・残渣。二次装置(接触分解・水素化分解)で重質分を軽質化して高付加価値化するのが製油所の利益源です。

常圧蒸留・減圧蒸留の詳細

常圧蒸留塔(CDU)の構造

直径5-8m・高さ50-70mの円筒塔内に30-40段のトレイを配置。加熱炉で350-370℃に加熱した原油を塔中部に投入、上昇する蒸気と下降する液体が各段で平衡を取りながら分離が進みます。原油処理能力は日量10万〜30万バレル(バレル=159L)級が世界標準です。

減圧蒸留塔(VDU)の役割

常圧残油(AR)を350-400℃・絶対圧40-60mmHgで再蒸留。減圧により沸点が50-80℃下がるため、常圧では熱分解する重質分を分離できます。減圧残油(VR)は次段の接触分解・コーカーで軽質化されます。

その他の蒸留装置

• スタビライザー：LPGとナフサの分離、圧力10-15kg/cm²の高圧塔
• スプリッター：軽ナフサ・重ナフサの分離
• ケロシンハイドロトリーター：灯油・ジェット燃料の脱硫
• ディーゼルハイドロトリーター：軽油の脱硫(サルファ10ppm以下)

接触分解・水素化処理の二次装置

常圧・減圧蒸留で得られる重質留分を、より高価値のガソリン・軽油に変換する二次装置が製油所の核心です。

接触分解(FCC)は製油所の主力二次装置で、日量5万バレルの装置が典型。ガソリン収率50%以上を目指した触媒開発、日々のヴィスコシティ・APIカット調整でオペレーターが精密制御します。

原油種と収率

原油は産地・地質年代によって組成が大きく異なります。API比重(°API)で分類され、軽質(°API 35以上)・中質(°API 22-35)・重質(°API 22以下)に分けられます。

日本は年間約1.5億kLの原油を輸入(2020年代)。中東依存度は90%超で、うちUAE・サウジ・カタール・クウェートが主力供給源。原油価格はブレント・WTI・ドバイの3指標で決まり、地政学リスクで大きく変動します。

環境規制と燃料品質

脱炭素・大気汚染防止のため、燃料品質規制は年々厳格化しています。日本の燃料品質は揮発油等の品質の確保等に関する法律(品確法)で定められています。

脱炭素・エネルギー転換

2050年カーボンニュートラルに向け、日本の石油業界はSAF(Sustainable Aviation Fuel)・バイオ燃料・水素・アンモニアへのシフトを進めています。既存の製油所インフラを活用して合成燃料・カーボンリサイクル製品を製造する構想も具体化しつつあります。

日本の製油所と処理能力

日本国内の製油所は2026年時点で21箇所、精製能力は約320万バレル/日。過去のピーク(1980年代600万バレル/日)から需要減少に伴い集約が進みました。

製油所は沿岸部に立地(タンカーで原油輸入・製品出荷)。京葉・京浜・伊勢湾・瀬戸内海・大分・仙台等の工業地帯が代表的な立地。24時間365日連続運転、3-4年に1回の計画停止(オーバーホール)。

石油製品の価格と税制

ガソリン・軽油・灯油には揮発油税・地方揮発油税・軽油引取税・石油石炭税が課されます。旧暫定税率（当分の間税率）は令和7年12月31日に、軽油引取税の当分の間税率は令和8年4月1日に廃止され、いずれも本則税率だけになりました。その結果、税の比率はガソリンで店頭価格の約28%、軽油で約19%です。原油価格の変動は数週間遅れで小売価格に反映されます。

ガソリン・軽油・灯油の価格は資源エネルギー庁「給油所小売価格調査」の全国平均（2026年8月17日調査）。かつてガソリン税は本則28.7円/Lに当分の間税率（旧暫定税率）25.1円/Lを上乗せした53.8円/Lでしたが、この特例は令和7年12月31日に廃止され、現在は本則の28.7円/Lだけです。軽油引取税も当分の間税率17.1円/Lが令和8年4月1日に廃止され、地方税法第144条の10の本則15.0円/Lになりました。ガソリン価格が3か月連続160円/L超で暫定税率を止める「トリガー条項」を定めていた租税特別措置法第89条も「削除」されています。原油価格に加えて政策要因で価格が動く構造は変わりません。

エネルギー転換とSAF・バイオ燃料

2050年カーボンニュートラル目標に向け、石油業界はSAF・バイオ燃料・水素・アンモニア・カーボンリサイクルへの転換を進めています。

これらの代替燃料は既存の製油所インフラ(水素化装置・改質装置・タンク・出荷設備)を活用できるものが多く、石油元売各社は「燃料転換」を軸にした2050年戦略を描いています。ENEOSの水素製造・出光のバイオ燃料・コスモの洋上風力等の投資が具体的な方向性です。

業界・現場での使い方

よくある間違い・注意点

• 沸点=単一値と誤解 — 石油製品は混合物なので、沸点は「範囲」で表示される。IBP(Initial Boiling Point・初留点)〜EP(End Point・終点)の温度範囲で規定され、単一沸点は存在しない。
• 常圧蒸留のみで完結すると誤解 — 実際の製油所は常圧+減圧+接触分解+水素化処理+改質+アルキル化など10-20の装置が連携。単純な「原油→蒸留→製品」ではない複合プロセス。
• 原油種の違いを無視 — WTI(軽質スイート)とアラビアンヘビー(重質サワー)では処理条件・触媒・製品収率が大きく異なる。プラント設計は特定原油の想定で最適化される。
• 硫黄規制の甘い認識 — 現行規制はガソリン・軽油とも10ppm以下(ULSD)。1990年代の500ppm感覚では通用しない。C重油もIMO 2020で0.5%以下(旧3.5%)へ厳格化。
• 減圧蒸留の必要性軽視 — 常圧では500℃超で熱分解(コーキング)が起こり装置を痛める。減圧で沸点を50-80℃下げて分離する必要性を認識する。
• 接触分解の触媒管理不足 — FCCのゼオライト触媒は連続的に劣化・再生を繰り返す。触媒粒度・活性・重金属汚染の監視が装置稼働率に直結。
• 石油化学と石油精製の混同 — 石油精製は燃料・アスファルト製造、石油化学はナフサから樹脂・繊維・化学品製造。装置構成も経営指標も別物。ナフサはその境界の連携原料。
• SAF・バイオ燃料の実力を過大評価 — 現状の生産量はジェット燃料需要の1%未満(2026年)。既存石油需要の急速置換は物理的に困難で、段階的移行が現実解。

関連する規格・法規

• JIS K 2202「自動車ガソリン」 ― ハイオク・レギュラーガソリンの品質規格。オクタン価・硫黄分・鉛分・ベンゼン分。
• JIS K 2203「灯油」 ― 1号(白灯油・ストーブ用)・2号(茶灯油・工業用)の品質規格。
• JIS K 2204「軽油」 ― 特1号・1号・2号・3号・特3号の品質規格。セタン価・流動点・硫黄分。
• JIS K 2209「航空燃料油」 ― ジェット燃料A-1・JP-4・JP-5等の品質規格。
• JIS K 2205「重油」 ― A重油・B重油・C重油の品質規格。硫黄分・引火点・流動点。
• JIS K 2249「原油及び石油製品-密度試験方法」 ― API比重・15℃密度の測定方法。
• 揮発油等の品質の確保等に関する法律(品確法) ― 経産省管轄。ガソリン・軽油・灯油の品質保証。
• 石油業法・石油の備蓄の確保等に関する法律 ― 石油の安定供給・備蓄・元売業の許可要件。
• 大気汚染防止法 ― 燃料の硫黄分・大気汚染物質排出の法的規制。
• IMO 2020規制(MARPOL条約付属書VI) ― 国際海事機関の船舶燃料硫黄分規制(0.5%以下)。
• 建築基準法・消防法 ― 石油の貯蔵・取扱いの防火規制。危険物取扱者資格要件。

参考文献・公的資料

石油精製・石油化学・燃料品質の一次情報は、以下の政府機関・業界団体・学協会が発行しています。実務判断は最新の法令・告示に従ってください。

• 経済産業省 資源エネルギー庁 ― 石油精製・石油化学の政策・統計・エネルギー基本計画。
• 石油連盟(PAJ) ― 日本の石油元売業界団体。原油輸入統計・製油所能力・燃料供給。
• 公益社団法人 石油学会 ― 石油精製・化学の学術団体。学術誌・技術資料。
• 石油化学工業協会(JPCA) ― 石油化学業界団体。ナフサ・エチレン・ポリマー統計。
• 日本産業標準調査会(JISC) ― JIS K 2202・K 2203・K 2204等の公式索引。
• 石油鉱業連盟 ― 上流(採掘)側の業界団体。原油生産・埋蔵量情報。
• 石油情報センター ― SS価格・石油製品市況情報。
• 経産省 石油製品価格調査 ― SS販売価格週次調査、原油輸入価格。
• IEA(国際エネルギー機関) ― 世界の石油需給予測・エネルギー転換シナリオ。
• OPEC(石油輸出国機構) ― 産油国側の生産・輸出調整、月次石油市場報告。
• 独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC) ― 石油探鉱・開発・備蓄・技術支援。
• IMO(国際海事機関) ― 船舶燃料規制(MARPOL条約・IMO 2020)。

よくある質問（FAQ）

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