알칼리 소다공업 제품 탄산소다(탄산나트륨,소다회,경회,중회)

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

 

이전 발행글에서 또 다른 세탁기 세제 원료인 '망초'에 대해 정리해보았는데요.

2024.02.05 - [EnergyTok/정유·화학] - 세탁기 세제 원료 황산나트륨(망초,Na2SO4) 특성 및 제조

세탁기 세제 원료 황산나트륨(망초,Na2SO4) 특성 및 제조

 

오늘의 주제는 알칼리 소다공업, 유리 원료 탄산나트륨(소다회,경회,중회)입니다.

 

탄산나트륨(소다회, 경회, 중회) 개요

 

 

- 화학식 : Na2CO3 (탄산나트륨, Soda Ash) 
- 상태: 백색 분말 
 - 녹는점/끊는 점 : 851°C/1,600°C 
- 비중(*) : 2.540g/cm3

*겉비중 / 경회 : 0.7/ 중회:1.0
- 용해도 : 흡습성 강함 (0℃에서 100g의 물에 7.1g, 100℃에서 45.5g 용해)

- CAS.NO : 497-19-8

- 포장 : 액체 bulk(14~16%), 25kg/bag, 750kg/bag, 1Ton/bag

 

탄산나트륨(Soda Ash) 수요처 

 

소다회는 무수물의 공업명으로 수산화나트륨과 더불어 소다공업의 2대 제품 중 하나로 알카리 산업의 대표적인 제품으로서 화학산업의 기초원료로 널리 사 용되고 있습니다. 시중에서 유통되는 제품은 1% 내외의 탄산수소나트륨, 염화나트륨 등을 함유하고 있는 경우도 있으나, 대부분 순도 99% 이상입니다.

 

CJ라이온의 '비트'

LG생활건강의 '테크' 

애경의 '스파크' 

 

와 같은 세제의 원료뿐만 아니라, 아래 용도로도 널리 활용되고 있습니다.

 

 

-유리공업 : 융점 강하제, 알칼리 성분 공급
-비누,세제 : 지방산 중화제, 세척기능 증진의 혼합제 
-식품공업 : 장유제조, 버터.크림.카카오 제조시 중화제
-섬유공업 : 원모세정공정, 제품의 정련 및 표백제 
-제지공업 : 섬유소의 연화제, pH 조정제
-화학공업 : 중조, 규산소다, 인산소다 제조 등
-수처리: 산업용수 연화제, 폐수처리제 

 

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소다회 생산 및 제조 공정

 

소다회 생산을 위한 주 원료는 소금과 석회석이며, 하소로에서 1차 생산된 소다회(경회, Light Ash)를 물에 끼얹어

다시 하소 과정을 통해 비중을 높인 제품을 덴스회(중회, Dense Ash) 생산합니다.   

 

화학적 합성을 통한 소다회 제조 공법은 아래와 같습니다.

 

Leblanc법 : 황산소다를 중간 생선물로 하여 소금를 소다회로 전환시키는 방법

 

- 1단계

+NaCI + H2SO4 →  NaHSO4 + HCI

+NaCI + NaHSO4 →  Na2HSO4(무수망초) + HCI

- 2단계

+ NaHSO4 +2C →  Na2S +2CO2

+ Na2S + CaCO3 →  Na2CO3 +CaS

 

Solvay법 : 소금수용액에 암모니아와 이산화탄소가스를 흡수시켜 용해도가 작은 탄산수소나트륨를 침전

 

NaCI +NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 (종조) + NH4CI (탄화탑)

 

중조를 침전, 분리하고 200도 정도에서 하소하여 제품 탄산소다 획득

2NaHCO3 → NaHCO3 + CO2 + H2O(가소로)

 

중조는 여과한 NH4CI에 석회유(Ca(OH)2) 용액을 첨가하고, 증류하면 암모니아를 얻고 그 부산물로 CaCI2 획득

2NH4CI + Ca(OH)2 → 2NH3 + CaCl2 + H2O

 

 

탄산나트륨 국내 유통(거래) 구조

 

- 소다회(경회)는 미국이 전세계 채굴가능 매장량의 90% 이상을 차지

- 미국 와이오밍주 남서부 사막에 광대한 소다회가 매장되어, 유리제조 산업에 활용 중
- 소다회 매장량이 적은 데다 미국산 수입을 꺼리는 중국은 화학공장에서 합성소다회 생산

- 수입/내수 판매시 참조하는 가격 연동지표는 없으며, 시장 동향에 따른 월 공급가 설정

- 소포장(25kg) 형태로 소분하여 판매

- 톤백 형태로 중국으로부터 수입하여, 항구 근처에 야적보관하여 판매

 

탄산나트륨(소다회) 국내 시장 현황

 

 

- OCI와 KOSAC이 중국산 소다회와 미국산 소다회 제품으로 각각 약40%의 점유율

(직수입을 제외한 Resale시장을 양분)
- 국내 시장에서 유리생산 용도로 가장 많이 사용하고 있으나, 유리업체 납품을 위해서는 대형 silo 등 설비투자가 필요하여 진입장벽이 존재

 

중국 나트륨 배터리 상용화 원료

 

창사에 있는 국립 중난대학교 일대에는 세계 최대 화학 제조업체인 독일 '바스프'(BASF) 등이 위치해 있어 나트륨배터리 기술을 연구 및 화학공장 건설이 이어지고 있습니다. CATL은 나트륨셀과 리튬셀을 단일 전기자동차 배터리팩에 사용하며, 나트륨셀의 저렴한 비용과 내후성, 리튬셀의 확장범위를 결합한  혼합 배터리팩을 올해 양산할 계획입니다.

그러나, 나트륨 공급원과 중국의 합성 소다회 제조과정서 나오는 환경문제 등은 여전히 도전과제이며, 리튬 가격의 폭락에 따른 나트륨 배터리 연구/개발/생산 동력의 상실 가능성도 우려되는 상황이나, 앞으로 중국 주도의 나트륨 배터리가 리튬 배터리를 대체/보완할 수 있을지 주목됩니다.