HS No. : 2903-21-0000
CAS No. : 75-01-4
화학명 : 1-Chloroethane
별명 : Chloroethylene, Vinyl chloride
화학식 : CH2=CHCl, 분자량 62.50
성상 : VCM은 무색의 기체(액화가스)로 클로로포름과 비슷한 특이한 냄새를 가지고 있다. 기체비중은 2.2, 비중 1.0(-13℃), 융점 -159.7℃, 비점 -13.7℃, 인화점 -78℃, 발화점 472.2℃이다.
용도 : 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐공중합체, 염화비닐리덴-염화비닐, 공중합체의 합성
원료 : 에틸렌, 염소, 공기
제법 : 염화비닐은 원래 아세틸렌 유도체로 알려졌듯이 염화비닐의 상당량은 탄화수소나 칼슘카바이드에서 만든 아세틸렌으로 제조한다. 아직도 유럽이나 일본에서는 주로 아세틸렌에서 염화비닐을 제조하는 반면, 미국에서는 이미 에틸렌이 염화비닐의 출발물질로 바뀌었다. 종래 공정에서는 아세틸렌과 염산을 반응시켜 염화비닐을 제조했다. 수소와 염소를 반응시켜 제조한 염산이나 유기물 염소화 공정에서 부산물로 얻어지는 염산을 사용한다. 초기에는 카바이드에서 제조한 아세틸렌을 사용하였으나 점차 탄화수소의 크래킹 공정에서 얻어지는 아세틸렌을 이용하고 있다.
에틸렌 생산량이 점차 많아지면서 이염화에틸렌을 분해시켜 부산물로 염산을 얻고 이를 다시 아세틸렌과 반응시켜 염화비닐을 생산하는 공정이 중요하게 고려되고 있다. 아세틸렌에서 염화비닐을 제조하는 공정의 경제성이 상대적으로 저하되면서 에틸렌에서 염화비닐을 생산하는 공정이 우세해졌다. 그러나 부산물로 얻어지는 염산을 처리하는 방안이 문제점으로 대두되고 있다. 염산을 전기분해시키거나 공기로 산화시켜서 염소를 생산하는 공정과 염산을 에틸렌과 산소 존재하에서 반옹시켜 이염화에틸렌를 제조하는 공정이 운용된다.
산소 존재하에서 염소화시키는 공정은 옥시염소화(Oxychlorination)라고 부른다. 이러한 과정을 거쳐 나프타와 염소를 모두 활용하는 잘 짜여진 공정이 개발되었다. 나프타를 거의 같은 몰수의 에틸렌과 아세틸렌으로 분해시킨 후 이 혼합물을 염산과 반응시켜 염화비닐을 제조한다. Societ'e Belge de 1'Azote 공정에서는 에틸렌만 반응시키며 반응하지 않은 아세틸렌은 별도의 용매 추출공정을 거쳐 분리하여 활용한다. 반면 Kureha공정에서는 염화비닐을 이염화에틸렌에 흡수시켜 분리한다. 기상에 남아있는 에틸렌과 염소를 반응시켜 이염화에틸렌을 제조한다. 염산을 전기분해하는데 소요되는 전력 비용이 많아지고 식염분해 공정에서 제조하는 알카리와 염소 중 염소의 수요가 커지며 탄화수소에서 값싸게 아세틸렌을 제조하기 어려워지는 등 여건이 변했다. 이로 인해 나프타에서 염화비닐을 제조하는 공정이 에틸렌의 옥시염소화 공정과 경쟁성을 갖게 되어 유럽이나 일본뿐 아니라 개발도상국에서도 적용이 증가하고 있다.
아세틸렌을 출발물질로 하는 염화비닐 제조공정에서는 염화수은 촉매가 들어있고 냉각설비가 있는 관형반응기에서 아세틸렌과 염산을 반응시킨다. 반응은 거의 완결되나 소량의 미반응물은 기체분리기(Stripping Column)에서 제거한다. 기체분리기 바닥에는 염화비닐과 무거운 부산물이 층으로 나누어지며 전체 수율은 약 95% 정도이다. 이염화에틸렌에서 출발하면 분해반응이 흡열반응이기 때문에 원료를 먼저 예열해야 한다. 분해 후 염산을 기화시켜 분리한다. 반응기 1회 전화율이 55~60% 정도이므로, 분해 반응기로 재순환시키기 위해 생성물 중 무거운 부산물을 나눈다. 이염화에틸렌을 기준으로 찬 염화비닐의 수율은 92%이지만, 에틸렌-EDC단계의 수율이 92% 정도이므로 에틸렌을 기준으로 하면 85% 정도이다. 따라서 이 두 공정을 병렬로 설치하여 염화비닐 제조공정의 균형이 유지되도록 조작한다.
옥시염소화공정은 1960년대초기 큰 관심을 불러 일으켰다. 기본적으로는 세 종류의 대체공정이 활용되고 있다. Shell 공정에서는 유동층 반응기틀 이용하여 염산에서 염소를 재생한다. 구리와 여러 염화물을 촉매로 630∼800℉에서 조작하는데, 이는 1000℉에서 조작하는 원래의 Deacon공정에 비하면 훨씬 나은 조건이다. 이 공정이 있음으로 염소 공급량과 염화비닐 생산량의 균형을 맞출 수 있다. 다른 대체공정에서는 여러 개의 "옥시염소화 장치"를 이용한다. 에틸렌, 염산, 공기를 반응시켜 염소의 회수장치 없이 이염화에틸렌을 제조한다. 또 다른 공정에서는 염소 생산부분과 이염화에틸렌 생산부분 사이를 직접 연결하는 별도의 반응기를 설치한다. 에틸렌을 직접 옥시염소화시켜 염화비닐을 제조하는 단계이다. 별도의 염소 재생회수장치를 채택하여 수율을 높이려면 추가 투자가 필요하다. 직접 옥시염소화하여 투자비를 줄일 수 있으나 에틸렌이 연소되어 이산화탄소로 되는 부반응 때문에 수율증가에 제한이 있다. 촉매, 반응기, 촉매의 기화방지, 재료 등에 따라 다양한 옥시염소화 공정이 있으나 에틸렌에 대해서는 수율이 95% 정도, 염소에 대해서는 90% 정도로 알려져 있다. 미국내 Stauffer·Goodrich·Monsanto·PPG·Dow, 영국의 ICI, 일본의 Toyo Koatsu 등은 옥시염소화 공정을 이용하여 염화비닐을 제조하는 회사들이다.
이러한 공정 외에 아세틸렌을 분리하지 않고 염산을 반응시켜 염소의 균형을 유지시키려는 시도도 있다. Wulff 공정을 예로 들 수 있는데, 아세틸렌에서 에틸렌을 분리하여야 하는 Kureha나 SBA 공정에 비해 가격면에서 유리하다. 카바이드에서 제조한 아세틸렌을 사용하는 공장은 전기값이 싼 TVA지역이나 나이아가라 폭포가 있는 지역에 모여 있으나 에틸렌이나 탄화수소에서 제조한 아세틸렌을 사용하는 공장은 주로 멕시코만에 모여 있다. 탄화수소 원료를 생산하는 시설을 보유한 기업이 자체적으로 염소 생산시설을 가진 기업보다 많다. 이러한 현상은 아세틸렌은 칼슘카바이드로 상태로 이송되어야 하는 불편과, 에틸렌 수송비가 비싸다는 점 때문인 것으로 지적되고 있다.
CAS No. : 75-01-4
화학명 : 1-Chloroethane
별명 : Chloroethylene, Vinyl chloride
화학식 : CH2=CHCl, 분자량 62.50
성상 : VCM은 무색의 기체(액화가스)로 클로로포름과 비슷한 특이한 냄새를 가지고 있다. 기체비중은 2.2, 비중 1.0(-13℃), 융점 -159.7℃, 비점 -13.7℃, 인화점 -78℃, 발화점 472.2℃이다.
용도 : 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐공중합체, 염화비닐리덴-염화비닐, 공중합체의 합성
원료 : 에틸렌, 염소, 공기
제법 : 염화비닐은 원래 아세틸렌 유도체로 알려졌듯이 염화비닐의 상당량은 탄화수소나 칼슘카바이드에서 만든 아세틸렌으로 제조한다. 아직도 유럽이나 일본에서는 주로 아세틸렌에서 염화비닐을 제조하는 반면, 미국에서는 이미 에틸렌이 염화비닐의 출발물질로 바뀌었다. 종래 공정에서는 아세틸렌과 염산을 반응시켜 염화비닐을 제조했다. 수소와 염소를 반응시켜 제조한 염산이나 유기물 염소화 공정에서 부산물로 얻어지는 염산을 사용한다. 초기에는 카바이드에서 제조한 아세틸렌을 사용하였으나 점차 탄화수소의 크래킹 공정에서 얻어지는 아세틸렌을 이용하고 있다.
에틸렌 생산량이 점차 많아지면서 이염화에틸렌을 분해시켜 부산물로 염산을 얻고 이를 다시 아세틸렌과 반응시켜 염화비닐을 생산하는 공정이 중요하게 고려되고 있다. 아세틸렌에서 염화비닐을 제조하는 공정의 경제성이 상대적으로 저하되면서 에틸렌에서 염화비닐을 생산하는 공정이 우세해졌다. 그러나 부산물로 얻어지는 염산을 처리하는 방안이 문제점으로 대두되고 있다. 염산을 전기분해시키거나 공기로 산화시켜서 염소를 생산하는 공정과 염산을 에틸렌과 산소 존재하에서 반옹시켜 이염화에틸렌를 제조하는 공정이 운용된다.
산소 존재하에서 염소화시키는 공정은 옥시염소화(Oxychlorination)라고 부른다. 이러한 과정을 거쳐 나프타와 염소를 모두 활용하는 잘 짜여진 공정이 개발되었다. 나프타를 거의 같은 몰수의 에틸렌과 아세틸렌으로 분해시킨 후 이 혼합물을 염산과 반응시켜 염화비닐을 제조한다. Societ'e Belge de 1'Azote 공정에서는 에틸렌만 반응시키며 반응하지 않은 아세틸렌은 별도의 용매 추출공정을 거쳐 분리하여 활용한다. 반면 Kureha공정에서는 염화비닐을 이염화에틸렌에 흡수시켜 분리한다. 기상에 남아있는 에틸렌과 염소를 반응시켜 이염화에틸렌을 제조한다. 염산을 전기분해하는데 소요되는 전력 비용이 많아지고 식염분해 공정에서 제조하는 알카리와 염소 중 염소의 수요가 커지며 탄화수소에서 값싸게 아세틸렌을 제조하기 어려워지는 등 여건이 변했다. 이로 인해 나프타에서 염화비닐을 제조하는 공정이 에틸렌의 옥시염소화 공정과 경쟁성을 갖게 되어 유럽이나 일본뿐 아니라 개발도상국에서도 적용이 증가하고 있다.
아세틸렌을 출발물질로 하는 염화비닐 제조공정에서는 염화수은 촉매가 들어있고 냉각설비가 있는 관형반응기에서 아세틸렌과 염산을 반응시킨다. 반응은 거의 완결되나 소량의 미반응물은 기체분리기(Stripping Column)에서 제거한다. 기체분리기 바닥에는 염화비닐과 무거운 부산물이 층으로 나누어지며 전체 수율은 약 95% 정도이다. 이염화에틸렌에서 출발하면 분해반응이 흡열반응이기 때문에 원료를 먼저 예열해야 한다. 분해 후 염산을 기화시켜 분리한다. 반응기 1회 전화율이 55~60% 정도이므로, 분해 반응기로 재순환시키기 위해 생성물 중 무거운 부산물을 나눈다. 이염화에틸렌을 기준으로 찬 염화비닐의 수율은 92%이지만, 에틸렌-EDC단계의 수율이 92% 정도이므로 에틸렌을 기준으로 하면 85% 정도이다. 따라서 이 두 공정을 병렬로 설치하여 염화비닐 제조공정의 균형이 유지되도록 조작한다.
옥시염소화공정은 1960년대초기 큰 관심을 불러 일으켰다. 기본적으로는 세 종류의 대체공정이 활용되고 있다. Shell 공정에서는 유동층 반응기틀 이용하여 염산에서 염소를 재생한다. 구리와 여러 염화물을 촉매로 630∼800℉에서 조작하는데, 이는 1000℉에서 조작하는 원래의 Deacon공정에 비하면 훨씬 나은 조건이다. 이 공정이 있음으로 염소 공급량과 염화비닐 생산량의 균형을 맞출 수 있다. 다른 대체공정에서는 여러 개의 "옥시염소화 장치"를 이용한다. 에틸렌, 염산, 공기를 반응시켜 염소의 회수장치 없이 이염화에틸렌을 제조한다. 또 다른 공정에서는 염소 생산부분과 이염화에틸렌 생산부분 사이를 직접 연결하는 별도의 반응기를 설치한다. 에틸렌을 직접 옥시염소화시켜 염화비닐을 제조하는 단계이다. 별도의 염소 재생회수장치를 채택하여 수율을 높이려면 추가 투자가 필요하다. 직접 옥시염소화하여 투자비를 줄일 수 있으나 에틸렌이 연소되어 이산화탄소로 되는 부반응 때문에 수율증가에 제한이 있다. 촉매, 반응기, 촉매의 기화방지, 재료 등에 따라 다양한 옥시염소화 공정이 있으나 에틸렌에 대해서는 수율이 95% 정도, 염소에 대해서는 90% 정도로 알려져 있다. 미국내 Stauffer·Goodrich·Monsanto·PPG·Dow, 영국의 ICI, 일본의 Toyo Koatsu 등은 옥시염소화 공정을 이용하여 염화비닐을 제조하는 회사들이다.
이러한 공정 외에 아세틸렌을 분리하지 않고 염산을 반응시켜 염소의 균형을 유지시키려는 시도도 있다. Wulff 공정을 예로 들 수 있는데, 아세틸렌에서 에틸렌을 분리하여야 하는 Kureha나 SBA 공정에 비해 가격면에서 유리하다. 카바이드에서 제조한 아세틸렌을 사용하는 공장은 전기값이 싼 TVA지역이나 나이아가라 폭포가 있는 지역에 모여 있으나 에틸렌이나 탄화수소에서 제조한 아세틸렌을 사용하는 공장은 주로 멕시코만에 모여 있다. 탄화수소 원료를 생산하는 시설을 보유한 기업이 자체적으로 염소 생산시설을 가진 기업보다 많다. 이러한 현상은 아세틸렌은 칼슘카바이드로 상태로 이송되어야 하는 불편과, 에틸렌 수송비가 비싸다는 점 때문인 것으로 지적되고 있다.
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