Intro
석유 산업과 과학에서 중요한 역할을 하는 물질 중 하나인 '톨루엔(Toluene)' 에 대하여 상세히 알아보겠습니다.
계통도, 국내 생산능력(Capa), 생산 공정에 대해 알아보고, 톨루엔의 유도품의 종류와 용도, 특징에 대해서도 함께 확인해 보겠습니다. 추가적으로 톨루엔(고순도, 일반) 심화편을 추가 하였으니 참고하시길 바랍니다.
톨루엔의 전 단계인 벤젠에 대해 아직 보지 않은 분들은 아래의 포스팅을 참고해 주세요!
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[석유화학] 필수 원료 '벤젠(Benzene)' 및 생산 제품에 대해 알아보자 1편 (Feat. 공정, 생산capa, 유도
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★ [석유화학] 필수원료 '벤젠' 에 대해 알아보자 - 2편
[석유화학] 필수 원료 '벤젠(Benzene)' 및 생산 제품에 대해 알아보자 2편 (Feat. 공정, 생산capa, 유도
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▤ 목차
'톨루엔(Toluene)'에 대해서
☞ 유기화합물 중 하나로, 방향이 있는 무색 투명한 액체
☞ 벤젠과 유사한 구조를 가지며 (C7H8), IUPAC 명명법으로는 메틸벤젠(Methyl benzene)이라고 함
☞ 불용성이며 물과 잘 혼합되지 않는 특성을 가짐
☞ NCC나 나프타 개질유로부터 벤젠, 자일렌 등과 함께 생산
☞ 화약, TDI, 사카린 등의 원료 및 용제로도 사용
☞ 페인트, 용매, 접착제 및 화장품, 폴리우레탄 폼 등 다양한 제품으로 사용
☞ 가솔린의 옥탄가를 높이는 데도 사용
☞ 원유에서 추출 및 석탄 타르에서도 생성 됨
'톨루엔' 계통도 및 국내 생산 능력
☞ 톨루엔을 원료로 하는 주요 수요는 DNT, TDI 가 있음
☞ DNT는 톨루엔과 질산의 혼합물이며 TDI의 원료
☞ TDI는 톨루엔을 원료로 하는 톨루엔디아민을 포스겐과 반응시켜 제조함
☞ 국내 제조사들 중 SK지오센트릭이 가장 생산CAPA가 높으며 그 뒤로는 S-OIL, YNCC, 롯데케미칼, GS칼텍스 순
※ '톨루엔' 심화편
☞ 정유사에서 생성되는 톨루엔은 주로 고순도 제품 (COA 내 순도 99.8% 이상)
☞ SK지오센트릭 및 GS칼텍스, S-OIL 등 있으며, 자가소비 용도로 주로 사용되며 전자재료, 반도체, 시약 산업에도 사용
☞ NCC에서 생성되는 톨루엔은 주로 일반 제품 (COA 내 순도 99.0~99.4% 수준)
☞ YNCC, 롯데케미칼, LG화학 등이 있으며, 주로 타 제조사 원료로 공급 및 일부 내수 시장에 공급
☞ 용제 시장의 페인트, 잉크, 도료, 접착제 산업에서 주로 사용
☞ OCI에서 생산되는 톨루엔은 석탄 타르에서 뽑아낸 것으로 일반 내수 시장에 공급되지 않으며, 전량 TDI 원료로 공급됨
'톨루엔(Toluene)' 생산 공정
☞ 열분해 가솔린(PG)을 원료로 수소첨가 반응과 추출 솔벤트인 SULFOLANE을 사용하여 방향족 성분을 선택적으로 추출한 후 고순도의 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 분리 생산하는 방향족공장 분리공정에서 생산
☞ 수첨공정 → 추출공정 → 분리공정 →수첨탈알킬공정(HDA)
√ 수첨공정
- 고순도의 방향족 제품을 생산하기 위하여 원료 중 이중결합 화합물을 수소첨가 반응시켜 포화화합물로 만들고, 황 화합물을 제거하여 추출공정에 적합한 원료를 만드는 공정
- Raw-C5는 C5공장의 원료로 보내고, 수첨된 C6~C8 혼합물(HEART CUT)은 추출공정으로 보내며, C9+는 석유수지 또는 수첨탈알킬공정(HDA)의 원료나, 연료로 사용
√ 추출공정
- C6~C8 혼합물(HEART CUT) 중에서 추출 솔벤트인 SULFOLANE에 잘 용해되는 방향족 성분(BTX)을 선택적으로 추출하는 공정
- 추출된 방향족 혼합물(EXTRACT)은 분리공정으로 보내고, 비방향족 혼합물(NA-RAFFINATE)은 분리하여 저장
√ 분리공정
- 추출공정 및 수첨탈알킬공정에서 도입된 방향족 혼합물로부터 비점차를 이용
- 고순도의 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 생산하는 분리공정
√ 수첨탈알킬공정(HDA)
- 수첨공정에서 분리된 C9+ 혼합물을 수첨분해반응(Hydrocracking)과 수첨탈알킬화반응(Hydrodealkylation)에 의해 벤젠 성분이 다량 함유된 방향족 혼합물로 전환시키는 공정
- 벤젠 성분이 다량 함유된 방향족 혼합물은 분리공정으로 보냄
주요 제품의 종류와 용도
01 DNT (Dinitrotoluene, 다이나이트로톨루엔)
- 질산과 톨루엔을 합성하여 생산되는 액상의 제품
- TDI(연질 우레탄폼)의 원료 및 제조되어 소파, 침구류, 자동차 시트, 접착제 등의 원료로 사용
- 국내 유일 DNT 생산 업체는 'TKG휴켐스' 한 곳
- TDI를 생산하는 한화솔루션, OCI와 계약을 통해 독점적으로 공급하고 있음
- BASF의 경우 질산과 톨루엔을 공급받아 중간 화학 원료인 DNT를 자체 생산하고 이를 통해 TDI를 생산함
02 TDI (Toluene Diisocyanate)
- 자극적 냄새가 나는 무색의 액체
- 톨루엔을 원료로 하는 톨루엔디아민을 포스겐과 반응시켜 제조함
- PPG와 혼합하여 주로 연질 폴리우레탄 폼(스펀지 류), 페인트, 접착제, 실란트의 원료로 사용
- 국내에서는 BASF, 한화솔루션, OCI 에서 생산하고 있음
※ '질산 → DNT → TDI' 심화편
- 위 표를 보면 중간 원료에서 MNB와 DNT는 휴켐스에서 국내 총 생산을 담당하고 공급을 하고 있음
- 질산 + 톨루엔 → DNT + 염소, 가성소다, 합성가스 → TDI
- DNT는 TDI 원가의 40% 이상 차지할 정도로 핵심원료 중 하나
- 한화솔루션에서는 DNT 전량을 외부에서(휴켐스) 구매 했기에 외부 의존도가 높았음
- 휴켐스가 생산하는 DNT 26만톤 중 18만톤이 한화솔루션이 사용 (70% 수준)
- DNT 18만톤 제조시 13만톤의 질산이 필요
- 2021년 3월, 한화솔루션에서 '질산 → DNT → TDI' 수직 계열화 구축에 대해 발표했으나, 22년 7월 인플레이션 등 이유로 투자 철회를 공시함 (연 18만톤 규모 DNT 시설 신설할 계획, 24년 1월 상업생산 목표, 투자금액 1,600억원)
- 단, 질산(DNT 원료) 공장을 증설하기로 한 (주)한화는 예정대로 투자를 이어감 (24년 7월, 기존 12만톤에서 52만톤으로 40만톤 증설)
END
석유 산업과 과학에서 중요한 역할을 하는 물질 중 하나인 '톨루엔(Toluene)' 에 대하여 상세히 알아보았습니다. 용제, 페인트, 접착제, 화학류 등 다양한 분야에서 원료로 사용중인 톨루엔은 주로 국내 정유사, NCC 에서 생산할 수 있다는 것을 확인 했는데요. 다양한 산업에서 중요한 역할을 하기에 국내 생산량도 높은 것으로 보여집니다.
방향족 제품 중 하나인 '톨루엔'에 대해 정의, 제조방법, 생산 CAPA 그리고 관련 유도품에 대한 용도와 특성은 무엇인지에 대해 조금이나마 이해와 도움이 되셨기를 바랍니다.
※ 본 내용들은 다양한 사이트에서 내용을 발췌하여 개인 공부용으로 정리했으며, 톨루엔 및 생산제품과 관련된 표(제조사, Capa(단위 : 1KT), 점유율)는 석유화학편람 및 기타 자료를 참고하여 직접 작성하였습니다.
