[석유화학] 옥탄가 향상 'MTBE'에 대한 모든 것! 총.정.리! (Feat. 제조 공정, 생산Capa, 문제점)

Intro

기타제품 중 하나이며, 주로 옥탄가 향상제로 휘발유 첨가제에 사용되는 MTBE에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

대부분의 정유사와 NCC에서 생산되는 MTBE가 무엇이며, 어떤 용도와 특성이 있는지, 제조 방식과 Capa도 함께 알아보겠습니다.

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'기타제품'에 대해 궁금하시다면 아래의 포스팅을 참고해 주시면 좋겠습니다.

★ [석유화학] 석유화학의 '기타제품'에 대해 상세히 알아보자

 

[석유화학] 석유화학의 '기타제품'에 대해 상세히 알아보자 (Feat. 국내 제조사, Capa, 점유율)

 

MTBE는 무엇인가?

☞ Methyl Tertiary Butyl Ether의 약자로 가솔린 연료의 옥탄가 향상제

☞ 상온 상압에서 독특한 냄새가 있는 무색의 휘발성 액체로 휘발유 첨가제, 이소부텐 제조 원료로 사용

☞ 주로 휘발유 첨가제, 이소부텐 제조 원료로 사용

☞ MTBE는 정유사 및 석화사에서 생산 중

☞ CAS NO : 1634-04-4

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MTBE 합성

 

MTBE 개요

☞ 환경오염에 대한 우려에 따라, 배기가스를 감소를 위한 노력으로 80년대 중반부터 각광받기 시작

☞ 휘발유의 옥탄가 향상제로 알킬납이 사용되었으나 납, 성분의 독성 및 공해물질 발생으로 대체재가 필요함

☞ 대체재로서 메탄올, 에탄올, TBA, MTBE, TAME, ETBE 등 함산소 화합물을 일정량 첨가하였고 배기가스의 탄화수소, 일산화탄소 배출량을 감소시키게 됨

☞ 함산소 화합물 중에서도 메탄올, 에탄올, TBA 등 알코올 화합물은 높은 증기압, 금속 재질에 대한 영향의 문제로 대중적으로 사용되지 못함

☞ MTBE, TAME, ETBE 등 에테르 화합물은 증기압이 낮고, 원료 구입이 쉬운 편이라서 많이 사용됨

☞ 이 중 MTBE는 옥탄가, 증기압, 끓는점 등 다양한 측면에서 우위를 차지하고 있어 무연 휘발유의 첨가제로 중심적인 역할을 하고 있음

 

※ 휘발유

- 주유소에 가면 고급 휘발유와 보통 휘발유로 분류되어져 있는데 이는 옥탄가에 따라 분류되어 짐

- 고급휘발유는 옥탄이라는 물질을 첨가하여 발화점을 높임으로서 노킹을 막을 수 있도록 제조된 휘발유

** 노킹(Knocking) : 뜨겁게 달궈진 실린더 온도 때문에 이중연소(불완전연소)가 되는 상태

- 납성분 함량에 따라 무연, 유연 휘발유로 구분됨

- 무연 휘발유는 인체에 유해한 유독성 중급속인 납을 첨가제로 사용하지 않는 휘발유

- 납 대신 MTBE 등 함산소 화합물의 첨가제를 첨가하여 옥탄가를 증진시킴 

 

MTBE 제조 방식

☞ C4유분에서 부타디엔을 추출하고 남은 혼합물 (C4 RAFFINATE-1) 중 이소부텐을 메탄올과 에스테르화 반응시켜 엠티비이(MTBE)를 제조

☞ C4 RAFFINATE-1 중에 함유된 이소부텐을 촉매 존재하에 메탄올과 선택적으로 에스테르화 반응시켜 엠티비이(MTBE)를 생산하는 반응공정과 미반응 C4 RAFFINATE-1과 고순도 엠티비이(MTBE)를 분리하는 정제공정으로 구성되어 있는 MTBE공장 엠티비이(MTBE) 합성공정에서 생산

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ㅅ출처 - YNCC

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√ MTBE 합성공정

- C4 RAFFINATE-1 중에 함유된 이소부텐을 촉매 존재하에 메탄올과 선택적으로 에스테르화 반응시켜 엠티비이(MTBE)를 생산하는 반응공정과 미반응 C4 RAFFINATE-1과 고순도 엠티비이(MTBE)를 분리하는 정제공정으로 구성되어 있음

 

√ 이소부텐 제조공정

- 엠티비이(MTBE) 합성공정에서 생산된 엠티비이(MTBE)를 촉매 존재하에 분해시켜 메탄올을 분리하고, 고순도의 이소부텐을 회수하는 공정

** 이소부텐 : 전선 절연 피복재료, 자동차 부품 원료, 도료 및 접착제 원료로 사용

√ 부텐-1 분리공정

- 엠티비이(MTBE) 합성공정에서 배출되어 나오는 잔여 C4 RAFFINATE-2 중에 부타디엔, 비닐아세테이트 등을 선택 수첨 시킨 후 정제계에서 고순도 부텐-1을 분리

** 부텐-1 : 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 제조공정의 부원료, MEK(인쇄잉크, 접착제) 제조의 원료로 사용

 

MTBE 문제점

☞ 미국에서 노후된 지하 가솔린 탱크 등의 누설로 지하수가 MTBE로 오염되는 문제가 발생하여 발암 잠재 물질 가능성 등의 문제로 가솔린에 MTBE 첨가하는 것을 2014년부터 전면 금지함

☞ 한국은 MTBE가 토양 지하수의 오염물질로 지정되어 있지 않고, 음용수 수질 기준도 설정되어 있지 않음

☞ 난분해성으로 일단 오염 시 정화에 장기간 소요됨 (미생물에 의한 바이오 리미에이션 방법을 가장 유효한 정화 방법 중 하나로 권장)

☞ 저밀도 비수상액체이나 수용성이 높아 토양 표면에 대한 낮은 흡착력으로 한 곳에 정체되는 것이 아닌 이동 흐름이 커서 수천 km 를 이동하며 지하수를 오염시킴

☞ 미국을 시작으로 MTBE 대신 ETBE 또는 에탄올, 알킬레이트 류가 사용되고 있으며, 식물을 발효해서 만든 바이오 에탄올을 휘발유에 혼합하여 사용하는 곳도 있음

 

※ ETBE

- Ethyl tert-butyl ether 로 MTBE의 가장 확실한 대체제로 가솔린 첨가제로 사용 (옥탄가 향상)

- MTBE보다 환경에 미치는 악영향은 적으나 가격이 비쌈

- MTBE가 사용이 금지된 미국에서는 ETBE를 주로 사용하고 추가로 옥탄가가 RON 107인 바이오 에탄올을 휘발유에 10% 의무 혼합한 E10을 사용

** RON : Research Octane Number로 유럽, 대한민국, 일본 등에서 사용되는 방식이며, 생산된 엔진에 연료를 넣고 발생되는 노킹을 측정해 옥탄가를 측정하는 방법

 

MTBE 제조사별 생산 Capa

23년도 기준

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☞ 제조사별 Lisener 는 다르지만, 대부분 NCC 공장이 C4 유분에서 BD를 추천해내고 남은 Raffinate 성분을 원료로 사용

☞ YNCC NO.1 의 MTBE 공장은 스남프로제티(Snamprojetti) 기술 도입 및 상업 운전 진행 중이며 Gasoline Blending Stock 용으로 대부분 활용

☞ S-OIL은 주로 Gasoline Blending Stock 용으로 94%, MMA(Methyl Methacrylate) 생산을 위한 Chemical Feedstock 로 6% 활용 (GS칼텍스, SK지오센트릭 등 정유사 대부분은 Gasoline Blending 용으로 주로 사용)

☞ LX MMA은 MTBE를 대부분 MMA, PMMA 제조시 활용

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출처 - 롯데GS화학

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☞ 국내에서는 MTBE 제조사들이 있지만 일반 공업용 시장에는 판매가 되고 있지 않기에 수입을 주로 하고 있음 

☞ 일반 공업용 시장에는 수요가 많지 않으며, 주로 제약 시장쪽에 사용

☞ 중국, 인도, 이스라엘 등에서 수입이 되고 있으며(DRUM, ISOTANK, BULK), 일부 벌크로 수입되는 건들은 정유사와 NCC에서 수입하여 Gasoline Blending, MMA 용으로 추가 활용함

 

END

옥탄가 향상제로 휘발유 첨가제에 사용되는 MTBE에 대해 자세히 알아보았는데요. 

 

대부분의 정유사와 NCC에서 생산되는 MTBE가 Gasoline Blending용으로 사용되고 일부는 MMA, 이소부텐 제조에도 사용된다는 것을 알았습니다. MTBE가 당장에 대체가 되지 않겠지만 미국의 ETBE처럼 언젠간 바뀔 가능성도 있어 보이는데요. MTBE에 대해 용도, 특성, 이슈 등 조금이나마 이해와 도움이 되셨기를 바랍니다.

 

 

 

※ 본 내용들은 다양한 사이트에서 내용을 발췌하여 개인 공부용으로 정리했으며, MTBE와 관련된 표(제조사, Capa(단위 : 1KT), 점유율)는 석유화학편람 및 기타 자료를 참고하여 직접 작성하였습니다.