온실가스 배출의 이해-화학분야(석유화학제품 생산 공정)

석유화학 제춤 생산 공정의 이해

• 석유화학산업은 천연가스 등의 화석연료나 나프타 등의 석유정제품등을 원료로 하여 나프타를 분해 설비에 투입하여
  에틸렌, 프로필렌 등 기초 유분을 생산

1) 메탄올 생산(Methanol, CH3OH)

• 천연가스의 증기 개질 과정에서 생산
• 천연가스를 증기 개질 시켜 메탄올을 생산하며 증기 개질 반응에서 온실가스가 배출

2) 에틸렌 생산(Ethylene, C2H2)

• 석유 유분인 나프타 증기 분해를 통해 제조, 메탄이 주성분이 천연가스로부터의 제조, 석유정제 공정에서 부생되는 
  가스로부터의 제조

3) 염화비닐 모노머 생산공정(EDC/VCM)

• 직접 염소화와 산화염소화 반응이 있으며, 이 공정을 조합한 조화형 공정 
• 산화염소화 공정에서 에틸렌 산화반응의 부산물로 CO2가 발생
• VCM 생산의 경우 EDC의 열분해에 의해 생산되는데 이때 CO2는 배출되지 않음

4) 에틸렌 옥사이드 생산(C2H4O)

• 가장중요한 에틸렌 기초화합물은 산화에틸렌임
• 산화에틸렌은 촉매상에서 에틸렌과 산소의 직접반응에 의해 제조되며 부산물로 CO2와 H2O가 생성됨

5) 카본블랙 생산(CB)

• 1,300℃~1,500℃(2,400℉~2,800℉) 온도에서 한정된 연소공기의 공급으로 오일 또는 가스와 같은 탄화 수소 연료의 반응에 의해 생성
• 흑색의 미세한 탄소분말
• 천연가스 및 타르 등을 불완전 연소시켜 생긴 그을음을 모으거나 그것들을 열분해하여 제조(10~500nm 직경의 입자
• 소비량의 85%가 고무용이고, 11% 정도가 인쇄잉크를 비롯하여 흑색안료로 사용

6) 아크릴로니트릴 생산(AN)

• 프로필렌과 암모니아의 산화반응으로 아크릴로니트릴을 생산하는 과정에서 온실가스 배출
• 특이한 냄새를 갖는 무색의 액체, 독성이 강함
• 합성섬유, 합성 고무, 합성 수지, 살충제 등에 이용

7) 테레프탈산 생산(TPA)

• 원유로 부터 정제된 파라자일렌(Para Xylene)을 주원료로 산화, 정제, 분리, 건조 공정을 거쳐 제조 
• 파라자일렌과 함께 용매(초산 등) 와 공기를 투입하며 산화반응기나 결정화조에서 온실가스 배출

---

 

물질에너지 수지식의 이해

1) 에틸렌 생산 공정(납사크레커)

• Input

    - 원료 : 납사, Gas-oil, Ethane, Propane, Butane 

    - 에너지 : 화석연료, 스팀, 전기

• Output

    - 제품 : 수소, 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로판, 부탄, 방향족, 비방향족 등

    - 기타 부산물 : 폐수, 냉각수증발

    - 에너지 : 스팀

 

2) EDC/VCM

• Input

    - 원료 : 에틸렌, 염소, 산소

    - 에너지 : 전기, 천연가스, 스팀

    - 기타원료 : N2, 공기 등

• Output

    - 제품 : EDC, VCM, 무수염화수소

    - 에너지 : 수증기

    - 온실가스 : CO2

    - 기타부산물 : 폐촉매, 중질물, N2, 공기, Cl2, HCl

 

3) 에틸렌 옥사이드 제조(EO)

• Input

    - 원료 : 에틸렌, 산소, 메탄, EDC

    - 에너지 : 화석연료, 전기 및 스팀

    - 기타원료 : 알콜류, 촉매(Ag)

• Output

    - 제품 : 에틸렌옥사이드(EO), 에틸렌글리콜(EG)

    - 에너지 : 스팀

    - 온실가스 : CO2

    - 기타부산물 : 폐기물, 폐수

반응형

최적실용화기술(BAT) 이해

1) 에틸렌 생산공정

• 모든 장치와 파이프 시스템의 누출 최소화
• 배출가스의 안전한 처리를 위해 탄화수소 플레어 포집 시스템  설치
• 플랜트 내에서 스팀의 재사용과 재처리에 의한 폐열을 최소화 하기 위한 기술적용
• 플랜트의 안전한 운전정지를 위한 자동화 시스템 설치
• 수질 오염물질 배출을 줄이기 위해서는 폐수 재사용, 재생율 최대화 및 중앙 처리장치에서의 폐수처리

2) EDC/VCM 제조공정

• EDC와 VCM 제조에서 최적기술은 에틸렌의 염소화를 통한 생산
• 배기시스템을 재생시스템 또는 배기가스 처리 시스템과 연결
• 열분해로의 열 재사용함으로써 주요 에너지 소비를 감소
• EDC, VCM 에틸렌 및 다른 염소화 유기물의 재생을 위해 공정으로 직접 재순환, 냉각 및 농축, 스트리핑 후의 용매 내 흡착 등을 이용
• 효율적인 연소기술을 이용하여 오프가스 중 에틸렌과 염소화물의 농도를 낮추고 에너지를 스팀으로 재생

3) AN 제조 공정

• 유동층 반응기에 프로필렌의 가암모니아 산화반응과 이어지는 아크롤로니트릴의 회수
• 아크릴로니트릴의 시장 수요가 있을 때 회수 및 정제하거나 연소시켜서 열을 회수
• 과잉 암모니아의 중화에 의해 발생하는 황산 암모늄은 결정화하여 비료 업계로 판매하거나 황산 재생설비에서 처리

4) EO 제조 공정

• EO 제조 공정에서 순수 산소를 이용하여 에틸렌을 직접 산화함으로써 에틸렌 소비량을 줄이고 오프가스 생산을 낮추는 것
• 효과적인 산화촉매를 이용하여 공정의 선택성을 최대화 하고 공정의 파라미터들을 플랜트 디자인, 지역적 조건등에 따라 최적화
• EO, EG 생산 설비에서 내부 또는 EO/EG 공장과 주변 외부 사업장에서의 열사용 최적화
• 원료 소비와 에너지 사용은 EO 촉매의 선택성에 좌우하기 때문에 높은 촉매 선택성이 원료 소비량을 줄임
• 프로필렌의 가암모니아 산화반응과 이어지는 아크릴로니트릴의 회수

5) 카본블랙 제조 공정

• 연평균 황함량이 0.5~1.5%로 낮은 원료를 사용
• 에너지를 절약하기 위해 공정에서 사용되는 공기를 예열
• 카본블랙 수진  시스템의 운전조건을 최적으로 유지
• 테일가스의 에너지 재사용을 통해 전력, 스팀, 온수 등을 생산
• 기준 이하의 불량 제품을 공정에서 재사용
• 제춤의 품질에 영향이 없는 경우 공정의 세정수를 재순환하여 사용