GS칼텍스의 MFC(Mixed Feed Cracker)는 기존 정유공정에서 생성된 나프타로부터 올레핀, BTX 등의 기초유분을 생산하는 기본 NCC 공정입니다. 이 공정을 통하여 에탄, LPG를 기초화학제품으로 만들어 냅니다. 이를 통해 올레핀에틸렌, 프로필렌과 같은 중요한 화학물질을 공급합니다. GS칼텍스의 제품인 올레핀과 에틸렌등에 대하여 계속해서 살펴봅니다.
GS칼텍스 플라스틱의 주원료 올레핀 생산
우리가 흔히 접하는 플라스틱의 주원료는 원유에서 추출한 올레핀입니다.올레핀과 앞서 알아본 방향족 화합물은 석유화학제품의 기초원료로 사용됩니다. 올레핀에는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔이 포함되고 방향족에는 벤젠, 톨루엔, 자일렌(특히 파라자일렌)과 같은 화합물이 포함됩니다. 올레핀은 탄소(C) 사이에 이중결합 구조를 가진 화합물로 석유화학산업의 주요 원료로 사용됩니다. 특히 폴리에틸렌(PE)으로 불리는 올레핀은 가장 널리 사용되는 물질로 이미 전 세계적으로 연간 1억 톤 이상이 소비되고 있습니다. 또한 에탄, LPG 등 다운스트림 부산물을 활용하여 MFC(Mixed Feed Cracker)를 통해 고부가가치 석유화학 제품을 생산하고 있습니다. 이를 통해 현재 연간 75만톤의 에틸렌 생산능력을 보유하고 있습니다. GS칼텍스의 MFC 공정은 기존 정유공정에서 생성된 나프타로부터 올레핀, BTX 등의 기초유분을 생산하는 NCC 공정을 기본으로, 저부가가치의 기존 정유공정 부산물인 에탄, LPG(액화석유가스)를 원료로 사용하여 기초 석유화학 제품으로 전환하는 고도의 고부가화 공정입니다. 원료규모를 살펴보면 나프타는 일 년에 최대 170만 톤, LPG(C3/C4)는 연간 최대 18만 톤, FCC 공정의 부생가스(Off-gas)도 연간 최대 32만 톤입니다. 2021년부터 착공을 시작하여 현재 GS칼텍스의 MFC 공정의 연간 제품 생산규모를 살펴보면 에틸렌 75만 톤, 프로필렌 41만 톤, Mixed C4 23만 톤, 열분해가솔린(Pygas) 40만 톤을 생산합니다. 액상의 나프타와 함께 기상의 에탄, LPG(액화석유가스)등을 동시에 고부가가치의 석유화학 제품으로 전환할 수 있다는 면에서 다른 석유화학 회사 공정 대비 높은 원료경쟁력을 지니고 있습니다. GS칼텍스는 원자재 공급부터 수요 확보까지 수직계열화를 강화하고 있습니다. 미래 균형 있는 성장을 추구하기 위해 규모의 경제를 활용한 생산시설 확충을 추진하고 있습니다. GS칼텍스는 올레핀 사업에 진출해 정유뿐 아니라 석유화학 분야에서도 글로벌 기업으로 성장할 것으로 기대된다. 이번 전략을 통해 회사는 경쟁력을 더욱 강화하고 글로벌 시장에서 선도적 위치를 확보할 것으로 기대됩니다.
석유화학산업에서 매우 중요한 에틸렌
에틸렌은 석유화학 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 물질은 독일의 화학자 요한 요아힘 베허(Johann Joachim Becher)가 처음 발견했습니다. 나중에 네덜란드 과학자들은 에틸렌이 염소와 반응하여 액체를 생성할 때 '석유를 만드는 가스'라고 불렀습니다. 또한 에틸렌이 동물에게 마취 효과가 있다는 사실이 밝혀져 1923년 수술실에서 사용되었습니다.에틸렌은 원유를 정제한 뒤 나프타나 액화석유가스 등을 열분해해 생산됩니다. 화학적으로는 탄소 사이에 이중결합이 있는 단순한 구조를 가지며, 상온에서 무색의 기체로 존재합니다. 에틸렌은 각종 석유화학제품의 기초원료로 사용되는 물질입니다. 대표적인 제품으로는 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)가 있습니다.
나프타로부터 온 프로필렌 (C3H6)
나프타를 분해하여 얻은 이 물질은 에틸렌과 화학적 성질이 약간 다릅니다. 에틸렌(C2H4)은 탄소 2개와 수소 4개로 구성된 분자이고, 프로필렌(C3H6)은 탄소 3개와 수소 6개로 구성된 분자입니다. 프로필렌은 에틸렌 다음으로 가장 널리 사용되는 베이스 오일 중 하나로 다양한 산업 분야에서 활발히 사용되고 있습니다. 에틸렌과 달리 탄소 원자 3개와 수소 원자 6개로 구성된 이 분자는 상온, 상압에서 무색의 기체로 존재합니다. 각종 석유화학제품의 원료로 사용되는 프로필렌은 자동차 내외장재 그리고 각종의 전자제품에 사용되는 복합수지인 폴리프로필렌(PP), 프로필렌옥사이드(PO), 아크릴로니트릴(AN)의 원료로 사용됩니다. 이러한 다양한 용도와 기능성으로 인해 프로필렌은 석유화학 산업에서 점점 더 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
석유고무의 기초 혼합C4( Mixed-C4 )유분
MFC 시설이 완공되면서 GS칼텍스는 연간 23만 톤의 혼합C4를 생산합니다. 나무로부터 채취하는 천연고무가 아닌 원유 정제 후 부산물로 만들어지는 고무의 생산에 있어 기본이 되는 Mixed-C4는 석유나 천연가스 등 탄화수소를 열분해 하여 얻어집니다. 이 공정에서는 에틸렌, 프로필렌, 프로판 등을 끓여서 분리 정제합니다. C4 분획은 4개의 탄소 원자를 가진 탄화수소의 혼합물로 상온, 상압에서 공기보다 가벼운 무색의 기체입니다. 합성고무(BR, SBR, NBR, Latex) 및 합성수지(ABS, 나일론 등)의 원료로 사용되는 제품입니다. 특히 1-3 부타디엔 생산의 원료로 사용됩니다. 부타디엔을 추출하고 남은 잔여 오일인 1-3 C4 Raffinate는 휘발유 첨가제 MTBE, MMA 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 이처럼 Mixed-C4는 다양한 산업분야에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
