석탄으로 만든 에틸렌글리콜 제품은 이미 받아들여졌지만, 한 가지 곤란한 문제에 직면해 있습니다

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석탄을 원료로 한 에틸렌글리콜 제품은 이미 받아들여졌지만, 곤란한 상황에 처해 있습니다.
작성자/출처: 날짜: 2016-08-08 클릭 수: 4
중국은 전 세계에서 가장 큰 에틸렌글리콜 소비 시장으로, 그 시장 규모는 매우 큽니다.하지만 국내의 에틸렌글리콜 생산량은 아직 국내 시장의 수요를 충족시키기에 턱없이 부족하여, 장기적으로는 수입에 의존해야 합니다.최근 국내에서는 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산이 빠르게 발전하고 있으며, 해당 제품은 점차 하류 시장에서 받아들여지고 있어 국내 시장의 공백을 어느 정도 메울 수 있을 것으로 보입니다.앞으로 몇 년간 국내에서 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 규모는 더욱 확대될 것으로 예상되며, 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산은 중국의 에틸렌글리콜 시장에서 중요한 역할을 하게 될 것입니다.합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산의 총비용을 더욱 절감하는 방법을 찾고, 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산에 관한 산업 표준을 마련하는 것이 현재 업계가 직면한 주요 과제입니다. 전 세계 시장의 공급과 수요가 불균형을 이루고 있으며, 중국 내에서는 에틸렌글리콜에 대한 수요가 매우 높습니다. 전 세계적으로 에틸렌글리콜은 중요한 화학 제품으로서, 폴리에스터(폴리에스터 섬유, 병용기, 필름 등)를 생산하는 데 사용되거나, 동결 방지제로도 활용되며, 불포화 폴리에스터 수지를 제조하는 데에도 사용됩니다.그중에서도 폴리에스터 생산이 에틸렌글리콜의 가장 주요한 용도입니다.통계에 따르면, 전 세계적으로 매년 폴리에스터 생산에 사용되는 에틸렌글리콜의 양은 전 세계 에틸렌글리콜 총 소비량의 85% 이상을 차지합니다.전 세계 에틸렌글리콜 시장은 기본적으로 공급이 수요를 초과하는 상태이지만, 생산 지역과 소비 지역 간에 불균형이 존재합니다.중동, 동북아시아, 북미 지역은 전 세계 에틸렌글리콜의 주요 공급 지역으로, 이들 지역에서 공급되는 양은 전 세계 총 공급량의 약 84%를 차지합니다.동북아시아 지역은 전 세계에서 가장 큰 에틸렌글리콜 소비 지역으로, 그 소비량은 전 세계의 약 60%를 차지합니다.이 중, 세계에서 가장 큰 에틸렌글리콜 소비국인 중국의 2015년도 에틸렌글리콜 소비량은 1,275만 톤에 달했으며, 이는 전 세계 총 소비량의 절반에 해당합니다.하지만 2015년 말 기준으로 중국 내 에틸렌글리콜의 총 생산능력은 745만 톤이었으며, 2015년의 실제 생산량은 400만 톤에 불과했습니다. 반면 수입량은 875만 톤에 달해 시장에는 큰 공급 부족이 있었으며, 자급률은 장기적으로 30% 선을 유지했습니다. 따라서 중국의 에틸렌글리콜은 수입에 의존할 수밖에 없습니다.아화컨설팅이 제7회 석탄을 이용한 에틸렌글리콜 생산 기술 및 경제성에 관한 세미나에서 발표한 자료에 따르면, 2020년까지 중국의 에틸렌글리콜 소비량은 약 1,700만 톤에 달할 것으로 예상됩니다. 그때가 되면 국내의 에틸렌글리콜 생산 능력도 두 배로 증가할 것입니다. 하지만 국내의 에틸렌글리콜 생산량은 여전히 시장의 수요를 충족시키기에는 부족할 것이며, 시장의 수요는 계속해서 높을 것으로 보입니다. 두 가지 주요 생산 방식 중에서, 합성가스법이 점차 인정받고 있습니다. 현재 전 세계적으로 에틸렌옥시에틸렌법과 합성가스옥살레이트법, 이 두 가지가 주요한 에틸렌글리콜 생산 방식입니다.에틸렌-에폭시에틸렌 방식은 에틸렌의 산화와 에폭시에틸렌의 수화를 통해 에틸렌글리콜을 생산하는 방법으로, 전 세계의 주요 생산업체들이 널리 사용하는 에틸렌글리콜 생산 공정입니다.합성가스 옥살레이트 루트는 일산화탄소와 수소를 주요 원료로 하여, 카르보닐 합성을 통해 옥살레이트를 만들고 그것을 수소화함으로써 에틸렌글리콜을 생산하는 공정입니다. 현재 이 기술은 국내에서 산업적으로 활용되고 있습니다. 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 공정도 합성가스를 이용해 에틸렌글리콜을 생산하는 방법은 최초로 1966년에 미국의 유나이티드 오일 컴퍼니의 D.M.펜턴에 의해 제안된 공정입니다.19세기 80년대에 중국과학원 푸젠물질구조연구소와 천진대학교가 국내에서 선도적으로 관련 기술의 연구개발을 시작했습니다.20년이 넘는 개발 끝에, 세계 최초의 합성가스법 에틸렌글리콜 산업 설비가 2009년에 가동되었습니다.그 후 몇 년 동안, 석탄화학 산업이 하류 분야로 더욱 세분화되면서, 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 설비들이 마치 버섯처럼 속속 건설되었고, 생산 능력도 급격히 증가했습니다.2015년 말 기준으로, 합성가스법을 이용한 에틸렌글리콜 생산 설비의 생산 능력은 187만 톤에 달했으며, 이는 중국의 전체 에틸렌글리콜 생산 능력의 약 4분의 1에 해당합니다.최근 몇 년간의 발전을 거쳐, 합성가스법을 이용한 에틸렌글리콜 생산 공정은 상당히 성숙해졌습니다. 핵심 촉매들도 산업적으로 검증되었으며, 공정 절차와 에너지 소비도 최적화되고 통합되었습니다. 또한, 합성가스법으로 생산된 에틸렌글리콜은 폴리에스터 생산에 성공적으로 활용되고 있습니다.합성가스법을 이용한 에틸렌글리콜 생산이 업계 내에서 점차 인정받고 있습니다. 원료의 출처가 다양하며, 상업적 활용 가능성도 높습니다. 우리나라의 풍부한 석탄 자원은 합성가스법을 이용한 에틸렌글리콜 생산 기술의 보급에 있어 훌륭한 원료 기반이 됩니다. 또한, 대량의 저렴한 산업 폐가스(카르보네이트 용광로에서 나오는 가스, 황인에서 나오는 가스, 코크스 용광로에서 나오는 가스 등)도 이 기술의 원료 공급원으로 활용됩니다.국내의 거대한 에틸렌글리콜 시장, 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 원료, 그리고 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 방식의 높은 투자 수익률 덕분에, 최근 국내에서 많은 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 프로젝트들이 계획되고 있습니다.합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 기술은 석탄을 원료로 하는 에틸렌글리콜 생산에 활용될 뿐만 아니라, 산업 폐가스의 상업적 활용에도 효과적으로 쓰일 수 있다.2015년, 휘생공정은 EPC 방식으로 귀주 신신화공(그룹)유한회사의 황인 가스를 이용해 연간 7만 톤의 옥살산과 1만 톤의 에틸렌글리콜을 생산하는 프로젝트를 수주했습니다. 이 프로젝트에서는 휘생공정, 신신그룹, 그리고 천진대학교가 공동으로 보유한 독자적인 기술이 활용되었습니다. 즉, 황인 가스를 정화하고 분리하여 얻어진 일산화탄소와 수소를 원료로 하여 고부가가치의 에틸렌글리콜 등의 화학제품을 생산하는 것입니다.천진대학교의 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 기술은, CO 기상법을 활용하여 옥시에스테르를 합성한 뒤, 그 옥시에스테르를 수소화시켜 에틸렌글리콜을 만드는 방식입니다.2011년부터 휘생공정은 천진대학교와 함께 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 공정의 개발에 협력해 왔습니다. 천진대학교는 산업용 설비를 위한 기본 공정 설계를 담당했으며, 휘생공정은 기본 설계와 상세 설계를 맡아, 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 공정의 최적화 및 공정 설계 작업을 함께 진행했습니다.변환 및 최적화를 거친 합성가스 기반 에틸렌글리콜 생산 통합 기술 패키지는 단일 라인당 연간 30만 톤 규모의 에틸렌글리콜 생산이 가능하며, 에틸렌글리콜 생산 설비에 드는 투자 비용을 10% 줄일 수 있다.동시에, 고효율 열펌프 증류 특허 기술의 적용을 통해 에틸렌글리콜 제품의 우수한 품질을 유지하는 동시에, 설비의 전체 에너지 소비를 더욱 줄일 수 있습니다. 저유가의 충격, 기회와 도전이 공존하다. 국내에서 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산 설비가 활발히 건설되고 있는 가운데, 국제 원유 가격은 고점이었던 배럴당 100달러 이상에서 급격히 하락하여 한때는 배럴당 30달러 선까지 떨어졌으며, 현재는 배럴당 50달러 정도입니다.국내 에너지화학 원료 및 대량 화학제품의 가격이 크게 하락했으며, 에틸렌글리콜의 시장 가격은 2014년 상반기 약 7,500위안/톤에서 현재는 약 5,000위안/톤 수준으로 떨어졌습니다.하지만 국내의 거대한 시장 잠재력 덕분에, 다른 대량 생산되는 화학제품들과 비교했을 때 에틸렌글리콜은 유가 하락에 대한 저항력이 여전히 강합니다. 게다가 원자재와 에너지 비용이 저렴하다는 장점도 있어, 현재의 상황에서는 국내에 합성가스를 이용해 에틸렌글리콜을 생산하는 공장을 건설하는 것도 여전히 일정한 수익을 창출할 수 있습니다. 전 세계적으로 볼 때, 중동 지역의 에틸렌은 대부분 석유 동반 가스를 분해하여 생산되기 때문에, 그 전체 생산 비용이 국내에서 나프타를 분해하여 에틸렌을 얻는 기술 방식에 비해 훨씬 저렴합니다.하지만 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산의 확대는 어느 정도 국내 시장이 해외 에틸렌글리콜에 대해 의존하는 정도를 줄여주며, 동시에 **에너지 안보를 보장하는 데에도 긍정적인 역할을 합니다. 현재의 상황에서, 합성가스를 이용해 에틸렌글리콜을 생산하는 데 드는 총비용을 어떻게 더욱 줄일 수 있을지, 그리고 합성가스로 만들어진 에틸렌글리콜 제품을 폴리에스터 생산에 어떻게 완전히 활용할 수 있을지가 업계에서 가장 중요하게 고려되는 문제입니다.단일 에틸렌글리콜 생산 설비의 규모를 확대하고 물질 및 에너지 소비를 줄이는 것은 투자 비용을 절감하는 효과적인 방법입니다. 그 핵심은 핵심 촉매의 성능 향상과 공정의 최적화에 있습니다. 예를 들어, 천진대학교는 장기간의 연구를 통해 개발한 카르보닐화 및 수소화 촉매를 사용함으로써, 높은 농도의 메틸니트레이트(MN)와 디메틸옥살ate(DMO) 조건에서도 반응을 진행할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 반응 활성도를 높이면서도 순환 가스의 유량을 줄일 수 있으며, 동일한 조건에서 단일 반응기의 처리 능력은 10%~15%까지 향상됩니다. 이로써 단일 설비에 대한 투자 비용을 효과적으로 줄이고 운영 비용도 감소시킬 수 있습니다.동시에 휘생공정은 천진대학교와 협력하여 에틸렌글리콜 생산 공정의 통합 및 최적화를 진행했습니다. 이를 통해 설비가 장기간 안정적으로 가동될 수 있도록 하면서, 에너지 사용 효율을 더욱 향상시켜 에틸렌글리콜 생산에 드는 운영 비용을 크게 절감할 수 있었습니다. 합성가스를 이용한 에틸렌글리콜 생산은 이미 폴리에스터 제조에 일부 활용되고 있지만, 현재로서는 합성가스법으로 생산된 에틸렌글리콜에 대한 특별한 기준이 마련되어 있지 않습니다. 또한 현재 사용되고 있는 에틸렌법으로 생산된 에틸렌글리콜의 기준들도 에틸렌글리콜의 품질을 완전히 반영하지 못합니다. 합성가스로 생산된 에틸렌글리콜에 포함된 미량의 불순물들이 폴리에스터 제품의 품질에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구도 아직 충분히 이루어지지 않았습니다. 이러한 문제들은 현재 여러 분야에서 주목받고 있는 주요 연구 주제가 되고 있습니다.