GS칼텍스 방향족-석유화학 제품의 중요한 기초 원료가 되다

 

Aromatics라는 단어에서 가장 먼저 떠오르는 느낌은? 아마도 기분을 좋게 하는 향긋한 Aroma일 겁니다. 하지만 석유화학에서 Aromatics는 방향족 탄화 수소로 정의됩니다. 고리형 구조를 가진 상당히 안정된 탄화 수소로서, 독특한 향기를 가지고 있어 방향족( 芳香族) 탄화 수소라 불리죠. 방향족 탄화 수소는 탄소와 수소가 각각 6개인 벤젠(Benzene)을 기본으로 합니다.

이 벤젠고리(Benzene Ring)에 결합된 탄화 수소의 종류나 결합된 형태에 의해 방향족 화합물의 종류가 결정됩니다. 벤젠(Benzene, C6H6), 톨루엔(Toluene, C7H8, 벤젠에서 하나의 수소가 빠지고 대신 CH3가 붙은 형태), 자일렌(Xylene, C8H10, 벤젠에서 두 개의 수소가 빠지고 대신 CH3가 두 개 붙은 형태)이 대표적인 방향족 화합물입니다. 이 세 가지 방향족 화합물을 흔히 B.T.X.라 칭합니다. 이중 자일렌은 CH3가 붙은 위치에 따라 Ortho-Xylene, Metha-Xylene, Para-Xylene의 이성질체가 존재합니다.

 

 

그렇다면 방향족의 원료는 무엇일까요? 원유를 상압 증류탑에서 정제하면 가장 먼저 LPG와 나프타 유분이 생산되는데요. 이중 나프타는 끓는점 범위가 50~150℃에 있는 경질 유분을 말합니다. 나프타는 후속 공정에 투입되어 경질 나프타와 중질 나프타로 다시 분류됩니다. 이중 100℃ 이상에서 증류되는 유분을 중질 나프타(Heavy Straight Run Naphtha, HSR)라고 하며 이는 다시 개질 시설(Reformer)을 거쳐 휘발유 제조나 방향족의 원료로 쓰입니다.

 

 

GS칼텍스의 방향족은 크게 백금촉매를 이용하여 방향족 함량을 높이는 CCR(Continuous Catalyst Regenerator, 연속 촉매 재생 접촉개질 시설)과 이를 벤젠, 톨루엔, 자일렌으로 분리하는 분리공정을 통해 만들어집니다.

CCR를 벤젠, 톨루엔, 자일렌으로 은 일반적으로 고정상(Fixed Bed) 촉매층으로 건설되는 개질 시설과 달리 촉매를 연속적으로 재생시켜 줌으로써 별도의 촉매 재생을 위한 가동 중단 없이 항상 높은 촉매 활성을 유지시킵니다. 끓는점이 근접한 방향족은 끓는 점의 차이를 이용한 증류가 아닌 분자체에 의한 분별 흡착 법의 원리를 이용해서 분리해낸다는 점이 공정의 가장 큰 특징입니다. 덕분에 99.7%에 육박하는 높은 순도를 만족시키는 뛰어난 방향족 생산이 가능합니다.

 

 

방향족은 합성수지와 합성섬유 등 각종 석유화학 제품의 원료로 쓰입니다. 벤젠은 유기 합성 공업 원료, 휘발유의 옥탄가를 증가시키기 위한 첨가제, 합성 세제 원료 및 각종 용제 등에 주로 쓰입니다. 톨루엔은 많은 물질을 합성하는 원료로 사용되고, 용매로서도 광범위한 용도가 있는데요. 특히 도료의 용제로 사용되는 시너(thinner)는 톨루엔을 주성분(65%)으로 하여 아세트산에틸 등을 배합한 것입니다. 파라자일렌은 폴리에스테르섬유 및 페트병의 원료인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 중요한 기초 원료입니다.

 

 

GS칼텍스는 1990년 제1 파라자일렌 공장과 제1 벤젠·톨루엔·자일렌 공장을 완공한 이후 투자를 지속했습니다. 그 결과 지난 2011년 관련 공정의 신·증설사업을 모두 마치며 연간 280만 톤의 생산능력을 갖추게 되었습니다. 폴리에스테르의 기초원료인 파라자일렌 135만 톤과 합성수지 원료인 벤젠 93만 톤, 톨루엔 17만 톤, 혼합자일렌 35만 톤으로 이루어져 있죠. 뿐만 아니라 해외에도 눈을 돌려 칭다오 리동 화공유한공사를 통해 2006년부터 파라자일렌 70만 톤, 벤젠 24만 톤, 톨루엔 16만 톤 등 연간 110만 톤 규모의 방향족 제품을 생산하고 있습니다.

 

 

특히 이곳 파라자일렌의 생산능력은 중국 전체 수요량의 상당 부분을 차지할 정도로 대규모 설비를 자랑한다고 합니다. 여수공장과 칭다오 공장을 통해 GS칼텍스는 연간 400만 톤에 달하는 방향족 제품 생산이 가능해진 겁니다. 앞으로도 전 세계 방향족 시장에서 세계적인 경쟁력을 확보해 나갈 GS칼텍스 방향족의 힘찬 행보를 기대해봅니다.