온실가스 감축

한국형 녹색분류체계 경제활동 해설서

(5) 배출원단위가 상대적으로 낮은 유기화학물질 제조

  • 올레핀

    탄소 간 이중결합이 있는 화합물의 총칭으로 대표적인 예로 에틸렌(C2H4)이 있으며, 일상생활에 사용하는 비닐, 플라스틱 용기, 일회용품 등의 원료로 활용됨
  • 방향족

    분자 내에 벤젠 고리를 함유하는 유기 화합물로 벤젠, 나프탈렌, 자일렌 등 합성공업의 원료로서 이용됨
  • 부타디엔

    이중결합 두 개를 가진 탄소 원자수 4의 사슬 모양 탄화수소로, 합성 고무 제조 원료 및 나일론 원료 등으로 활용됨
  • 스티렌 모노머

    방향성의 무색액체로 알코올 및 에테르에는 녹지만 물에는 녹지 않으며, 열, 빛 촉매에 의해 쉽게 중합되고 점도가 높아 무색의 고체상태까지 된다.
  • 벤치마크

    온실가스 배출 및 에너지 소비와 관련하여 제품생산량 등 단위 활동자료 당 온실가스 배출량(이하 “배출집약도”라 한다) 등의 실적·성과를 국내·외 동종 배출시설 또는 공정과 비교하는 것

‘배출원단위가 상대적으로 낮은 유기화학물질 제조’ 활동

탄소 다배출업종인 석유화학 산업에서 공정개선 및 신기술 도입 등의 노력을 통해 제품의 단위 생산량 대비 온실가스 배출량을 상대적으로 낮춘 기초 유기화학물질을 제조하는 경제활동이다.


해당 경제활동에는 올레핀, 방향족, 부타디엔, 스티렌 모노머(SM, Styrene Monomer) 생산을 위한 설비를 구축·운영하는 활동이 포함되며, <온실가스 배출권거래제 제3차 계획기간 국가 배출권 할당계획(이하 “국가 배출권 할당계획”)>에서 제품 벤치마크(BM, Bench Mark)가 개발되어 있는 설비에 한정한다. 어떤 설비가 포함되는지는 <국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑥~⑨ 에서 확인할 수 있으며, <국가 배출권 할당계획>에 따라 제품BM을 적용받지 않는 공정은 제외된다.


해당 경제활동이 올레핀, 방향족, 부타디엔, 스티렌 모노머 생산을 위한 설비를 구축·운영하는 활동인지 여부를 <국가 배출권 할당계획> [붙임 4] BM 적용 기준을 통해 확인하여야 한다.

올레핀 제조공정

올레핀은 나프타15 중 탄소결합이 2중인 형태의 화합물로 에틸렌, 프로필렌 등이 대표적인 화합물이며 주로 플라스틱 가공산업에 사용된다. 분해로를 이용하여 나프타에 열을 가해 탄화수소로 분해한 후 냉각·압축·분리 등의 과정을 통해 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등 석유화학 제품의 원료인 올레핀이 생산된다.


제조공정은 크게 ①열분해공정 ▷ ②급냉공정 ▷ ③압축공정 ▷ ④정제공정으로 구성된다.



열분해공정

나프타를 고온에서 탄소 수가
적은 탄화수소로 분해하는 과정

급냉공정

열분해로 고온의 분해가스를 저온으로 냉각하여 분리시키는 과정

압축공정

냉각된 분해가스를 경제적인 분리를 위해 압축을 통해 부피를 감소시키는 과정

정제공정

압축 건조된 분해가스를
단계별로 각 성분을 분리하는 과정


<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑥ 에 따른 적용부분은 분해로를 이용한 올레핀 생산공정의 전체 온실가스 배출활동으로, 열분해로, 1차 분리 공정, 급냉공정, 압축 공정, 산성가스 제거공정, 칠링 트레인, 메탄 제거공정, C2·C3 정제공정, C4 제거공정, 열분해 가솔린 분리 공정, 가스터빈 발전기, 연료가스 압축 공정, 수소정제 공정, 보일러 급수 공정으로 올레핀 생산까지의 분해로를 이용하는 모든 공정이 포함된다.


단, 올레핀 전환공정, 습식산화 공정, 아세틸렌 회수 공정, C5 제거공정, 산성가스 제거공정에서 배출되는 폐수 처리 공정, 포장출하 공정, 냉각탑, 가스공급장치, 수처리 공정, 폐가스 소각공정, 도시가스 판매를 위한 처리 공정은 적용 부분에서 제외된다.


활동자료는 납사, LPG 등 열분해로에 직접 투입되는 원료투입량으로 적용 부분 외부에서 투입된 원료에 한하며, 적용 부분 내부에서 생산 및 재투입된 원료는 제외된다.

방향족 제조공정

방향족은 화학 분자 속에 벤젠 고리, 즉 6개의 탄소원자가 둥글게 결합된 고리를 가지는 탄화수소이며 벤젠, 톨루엔, 페놀, 나프탈렌 등이 대표적인 화합물이다. 방향족은 중질 나프타16를 원료로 수소첨가 반응과 추출 용매를 사용하여 방향족 성분을 선택적으로 추출한 후 고순도의 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 분리하여 생산된다.


제조공정은 크게 ①수첨공정 ▷ ②추출공정 ▷ ③분리공정으로 구성된다.



수첨공정

원료인 중질 나프타를 개질17하기 위해
함유되어 있는 황, 질소, 산소, 중금속 등을
미리 제거하는 과정

추출공정

개질 나프타에서 방향족 성분(BTX)을
선택적으로 추출하는 과정

분리공정

추출공정에서 도입된 방향족 혼합물로부터 비점차를 이용하여 고순도의
BTX를 생산하는 과정


<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑦에 따른 적용부분은 방향족을 생산하는 공정의 전체 온실가스 배출활동으로, 수첨 정제공정, 방향족 추출·정제 공정, C9+ 정제공정, 수첨 탈알킬 공정까지 포함된다.


단, 핵산 정제공정, 냉각탑, 가스 공급장치(수소, 공기, 질소), 폐가스 소각공정은 적용부분에서 제외된다.


활동자료는 수첨 정제 공정에 투입되는 열분해 가솔린 등 원료투입량 + 수첨 정제 공정 이후에 투입되는 혼합 자일렌 등 부원료량 + C5제거 공정에서의 C5 제거량이며, 원료투입량은 적용부분 외부에서 투입된 원료에 한하고, 적용부분 내부에서 생산 및 재투입된 원료는 제외된다.

부타디엔 제조공정

부타디엔은 탄소원자 4개와 수소원자 6개로 이루어진 불포화탄화수소이며, 1,2-부타디엔과 1,3-부타디엔의 두 가지 이성질체의 형태로 타이어와 신발에 쓰이는 합성고무에 주로 사용된다. 나프타 및 액화석유가스를 열분해하여 얻은 혼합 C4유분을 이용하여 추출 증류18 공정 과정을 통해 합성고무와 합성수지의 원료인 부타디엔이 생산된다.


제조공정은 크게 ①1차 추출증류공정 ▷ ②2차 추출증류공정 ▷ ③정제공정으로 구성된다.



1차 추출증류공정

혼합 C4 유분중에서 용매에 용해되는
아세틸렌류 및 1,3-부타디엔 등과 용해도가
낮은 부탄, 부텐류를 분리하는 과정

2차 추출증류공정

1차 추출증류공정에서 분리된
1,3-부타디엔과 아세틸렌류를
용매를 이용하여 각각 분리하는 과정

정제공정

비점차를 이용하여 고순도의
1,3-부타디엔을 생산하는 과정


<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑧에 따른 적용부분은 부타디엔을 생산하는 공정의 전체 온실가스 배출활동으로, 혼합 C4 가열 공정, 부타디엔 추출·증류·정제 공정, 용제 회수·정제 공정까지 포함된다.


단, 저순도 부타디엔 전처리 공정(합성고무 생산업체의 경우에 한함), MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether) 공정(C4 부산물 정제 공정), 포장·출하 공정, 냉각탑, 가스 공급장치, 폐가스 소각 공정은 적용부분에서 제외된다.


활동자료는 혼합 C4 등 가열 공정에 투입되는 원료투입량이며, 적용부분 외부에서 투입된 원료에 한하고, 적용부분 내부에서 생산 및 재투입된 원료는 제외된다.

스티렌 모노머 제조공정

스티렌 모노머(SM)는 나프타에서 생성된 에틸렌과 벤젠을 원료로 합성한 에틸벤젠(EB)을 반응시켜 제조하는 화합물로 주로 폴리스티렌수지 및 합성고무, 불포화 폴리에스테르수지, AS수지, ABS수지, 이온교환수지, 합성수지 등의 가공산업에 사용된다. 에틸벤젠을 탈수소 또는 산화시키고, 수소화와 탈수반응으로 스티렌모노머가 생산된다.


제조공정은 크게 ①EB제조공정 ▷ ②SM제조공정으로 구성된다.



EB제조공정

나프타에서 발생한 에틸렌과 벤젠을
촉매반응 시켜 에틸벤젠을 생산하는 과정

SM제조공정

에틸벤젠을 촉매를 통해 수소를 제거하고
분리·정제를 통해 고순도의 스티렌모노머를
분리하는 과정


<국가 배출권 할당계획>[붙임 4] 제품BM ⑨ 에 따른 적용부분은 스티렌 모노머를 생산하는 공정의 전체 온실가스 배출활동으로, 에틸 벤젠 반응·증류 공정, 스트렌 모노머 반응·증류 공정, 임시저장탱크까지 포함된다.


단, 촉매 제조 공정(촉매 전처리 시설 포함), 페닐 아세틸렌 저감 공정, 수소 정제 공정, 포장·출하 공정, 냉각탑, 가스공급장치, 수처리 공정, 폐가스 소각 공정은 적용부분에서 제외된다.


활동자료는 스티렌 모노머 생산량이다.

  • 15 특정 탄화수소를 포함하고 특정 범위에서 끓는 휘발성이 강한 석유류
  • 16 원유를 증류하여 얻어지는 나프타 중 끓는점 약 80~200℃의 중질분
  • 17 수소압 아래에서 옥탄가가 낮은 직류가솔린(나프타)를 접촉반응시켜 고옥탄가 가솔린으로 하는 방법
  • 18 액체를 가열해 증기를 발생시키고, 이것을 차게 해서 응축시켜 액체로 하는 것