비닐봉지 원료 PVC 생산공정의 수직계열화(EDC, VCM)

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

오늘은 비닐봉지 원료 PVC 생산공정의 수직계열화를 위한 원료 EDC, VCM편입니다.

 

CA공정의 주요 제품 EDC, VCM

 

소금물을 전기분해하여 생산되는 CA(Chlor-Alkali)제품군은 말 그대로 Chlorine(염소)와 Alkali(염기성 물질)의 합성어라는 어원을 갖고 있는데요. 이 공정에서 생산되는 '염소'를 에틸렌과 결합된 물질인 EDC를 생산하고 이를 열분해하여 PVC 생산을 위한 단량인 VCM을 생산하게 되는데요. EDC/VCM의 제조 및 특성을 아래와 같이 자세히 알아봅시다.

 

 EDC / VCM 개요

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 EDC / VCM / PVC 분자 구조 (바이닐기 란?)

CA 공정의 목적 생산물 PVC 제품을 생산하기 위한 과정을 이해하기 위해서는 '바이늘기'를 이해해야하는데 이에 앞서 에틸렌(에텐)의 구조를 살펴볼 필요가 있습니다. 과거 에틸렌 등 탄화수소 분자 구조에 대해 다룬 글이 있는데요.

 

2023.04.19 - [EnergyTok/정유·화학] - 탄화수소

탄화수소

 

에틸렌 단량체(C2H4)에서 수소가 하나 빠진 구조를 가진 것을 바로 '바이닐기' 또는 '에테닐기'라고 부르고 영어로는 'Vinyl'이라고 합니다. 이 영어단어를 일본식 발음인 '비닐, 비니루'라고 읽으며 우리에게 비로소 익숙한 단어로 기억된 것이죠. 여기서 Poly라는 이름에 걸맞게 다중의 비닐기 형태로 존재하는 것이 PVC라고 할 수 있겠죠.

 

 

그럼 우리가 PVC를 이해하는데 있어서 남은 마지막 단추는 다중의 비닐기에 들어가야할 염화물(염소, Cl)일텐데요. 아까 비닐기를 설명하면서 탄화수소 단량체에서 수소가 하나 빠진 구조의 작용기가 '바이닐기'라고 설명드렸었는데요. PVC는 바로 이 수소가 빠진 자리에 염소가 들어간 물질인것입니다! 

 

 

 EDC / VCM 생산 공정

1. 에틸렌과 염소를 결합하여 EDC를 생산 : C2H4 + Cl2 = C2H4Cl2 (EDC, 2염화에틸렌)

2. VCM 생산공정 (EDC Cracker) 

이렇게 만들어진 EDC는 목적생산물인 PVC를 생산하기 위한 중간 과정으로서 염화바이닐 단량체 혹은 클로르에틸렌(VCM)이라는 물질로 변환시켜야하는데요. 구체적으로는 EDC Cracker(일반적인 석유화학 Cracker와 동일하게 Radiant Zone(복사부)와 Convention Zone(대류뷰)로 구성) 에서 Ethylene Dichloride(EDC/이염화에틸렌)을 고온상태에서 열분해하고 이후 옥시 염소화라고 알려진 탄소와 염소를 결합하는 과정을 거쳐야합니다.이를 연속적으로 결합한 것이 바로 PVC(폴리염화비닐)이며, 동 공정의 중간 반제품 단량체가 PVC의 주원료인 Vinyl Chloride Monomer(VCM, 염화비닐 단량체)입니다. 

 

염화비닐 다량체(PVC)

 

 EDC / VCM 수급 현황

 

EDC는 두가지 종류가 있는데요. Oxy EDC는 무수염산으로 EDC를 생산한 제품이며, DC EDC는 염소로 직접 EDC를 생산한 제품입니다. 참고로 무수염산을 물로 용해한 것은 다음 포스팅에서 알아볼 염산(HCL)입니다. VCM을 만들기 위한 원단위는 0.84인데요. 이를 알기 쉽게 풀어서 설명하자면, 1 VCM을 만들기위해 0.84만큼의 원료 EDC가 필요하다는 뜻입니다. 

 

EDC / VCM 시장 구조, 가격 구조 

IHS CFR NEA, SEA AVG + 10불 내외로 Pricing 수준이며, 중국 제조사들은 석탄 가격 급등의 여파로 PVC 공장 가동률을 조정하는 경우가 많은데, 이는 중국 업체들은 석탄을 원료로 쓰는 '카바이드 공법'으로 PVC를 생산하기 때문입니다.

 

좌: VCM 탱크 예시(각 2,000톤 Capa 규모), 우 : VCM 선박의 하역과정(Flange 연결)

 

비닐봉지 원료 PVC 생산공정의 수직계열화를 위한 원료 EDC, VCM편이었습니다.
*동 업로드는 업체로부터 일체 보상을 받지 않은 내돈내산 포스트입니다.