석유화학제품

섬네일|upright=1.35|사우디아라비아의 석유화학 플랜트

석유화학제품, 페트로케미컬(Petrochemicals) 또는 약칭 페트켐(petchems)은 석유를 정제하여 얻는 화학 제품이다. 석유에서 얻어지는 일부 화합물은 석탄이나 천연가스와 같은 다른 화석연료나 옥수수, 야자열매 또는 사탕수수와 같은 재생 가능한 자원에서도 얻어진다.

가장 일반적인 두 가지 석유화학제품 등급은 올레핀(에틸렌 및 프로펜 포함)과 방향족 화합물(벤젠, 톨루엔 및 자일렌 이성질체 포함)이다.

정유공장은 석유 분획의 유동 접촉 분해를 통해 올레핀과 방향족 화합물을 생산한다. 화학 공장은 에테인 및 프로페인과 같은 천연가스액의 수증기 개질을 통해 올레핀을 생산한다. 방향족 화합물은 나프타의 촉매 개질을 통해 생산된다. 올레핀과 방향족 화합물은 용매, 세제 및 접착제와 같은 광범위한 재료의 빌딩 블록이다. 올레핀은 플라스틱, 나뭇진, 섬유, 탄성체, 윤활유 및 젤에 사용되는 중합체 및 올리고머의 기본이다.

2019년 전 세계 에틸렌 생산량은 1억 9천만 톤, 프로필렌 생산량은 1억 2천만 톤이었다. 방향족 화합물 생산량은 약 7천만 톤이다. 가장 큰 석유화학 공업은 미국과 서유럽에 위치하고 있지만, 새로운 생산 능력의 주요 성장은 중동과 아시아에서 이루어지고 있다. 상당한 지역 간 석유화학 무역이 이루어지고 있다.

주요 석유화학제품은 화학 구조에 따라 세 그룹으로 나뉜다.

 올레핀에는 에텐, 프로펜, 뷰텐 및 뷰타다이엔이 포함된다. 에틸렌과 프로필렌은 공업 화학 및 플라스틱 제품의 중요한 원천이다. 뷰타다이엔은 합성고무 제조에 사용된다.
 방향족 화합물에는 벤젠, 톨루엔 및 자일렌이 포함되며, 이를 통칭하여 BTX라고 하며 주로 석유 정유 공장에서 촉매 개질기를 사용하여 생산된 리포메이트에서 나프타를 추출하여 얻는다. 또는 BTX는 알칸의 방향족화를 통해 생산될 수 있다. 벤젠은 염료 및 합성 세제의 원료이며, 벤젠 및 톨루엔은 폴리우레탄 제조에 사용되는 아이소사이아네이트 MDI 및 TDI의 원료이다. 제조업체는 자일렌을 사용하여 플라스틱 및 합성 섬유를 생산한다.
 합성 가스는 일산화 탄소와 수소의 혼합물로, 메탄올 및 기타 화학 물질을 생산하는 데 사용된다. 수증기 분해 시설은 암모니아 생산을 위한 수소를 생산하는 데 사용되는 수증기 개질 시설과 혼동해서는 안 된다. 암모니아는 비료인 요소 (화학)를 만드는 데 사용되며, 메탄올은 용매 및 화학 중간체로 사용된다.
 주로 천연가스 처리 시설에서 얻어지는 메테인, 에테인, 프로페인 및 뷰테인.
 메탄올 및 폼알데하이드.

2007년, 수증기 분해 시설에서 생산된 에틸렌과 프로필렌의 양은 각각 약 115 Mt (메가톤) 및 70 Mt였다. 대규모 수증기 분해 시설의 에틸렌 생산 능력은 연간 최대 1.0 – 1.5 Mt에 달했다.

인접한 다이어그램은 석유화학제품 생산에 사용되는 주요 탄화수소원 및 공정을 개략적으로 보여준다.섬네일|right|upright=1.95|석유화학 원료 출처

범용 화학제품과 마찬가지로 석유화학제품은 매우 큰 규모로 생산된다. 석유화학 제조 단위는 여러 관련 제품을 생산하는 경우가 많다는 점에서 범용 화학 공장과 다르다. 이는 제품이 개별 배치 공정으로 만들어지는 특수 화학 및 정밀화학 제조와 비교된다.

석유화학제품은 주로 전 세계 몇몇 제조 지역에서 생산된다. 예를 들어 사우디아라비아의 주바일 및 얀부 산업 도시, 미국의 텍사스주 및 루이지애나주, 영국 잉글랜드 북동부의 티스사이드, 카탈루냐의 타라고나, 네덜란드의 로테르담, 벨기에의 안트베르펜, 인도 구자라트주의 잠나가르, 다헤즈, 그리고 싱가포르 등이 있다. 화학 산업에서 생산되는 모든 석유화학 또는 범용 화학 물질이 한 곳에서 생산되는 것은 아니지만, 관련 재료 그룹은 산업 공생 및 재료와 유틸리티 효율성, 기타 규모의 경제를 유도하기 위해 인접한 제조 공장에서 생산되는 경우가 많다. 이는 화학공학 용어로 통합 제조라고 알려져 있다. 특수 화학 및 정밀 화학 기업은 석유화학 제품과 유사한 제조 지역에서 발견되기도 하지만, 대부분의 경우 대규모 인프라(예: 파이프라인, 저장 시설, 항만, 전력 등)가 동일한 수준으로 필요하지 않으므로 다분야 비즈니스 단지에서 발견될 수 있다.

대규모 석유화학 제조 지역에는 발전소, 저장 탱크, 항만 시설, 도로 및 철도 터미널과 같은 유틸리티 및 대규모 인프라를 공유하는 제조 단위 클러스터가 있다. 예를 들어 영국에는 이러한 제조를 위한 4개의 주요 지역이 있다. 잉글랜드 북서부 머지강 근처, 요크셔 동해안의 험버강, 스코틀랜드 포스만 근처의 그랜지머스, 그리고 잉글랜드 북동부 공정 산업 클러스터 (NEPIC)의 일부인 티스사이드이다. 클러스터링 및 통합을 보여주기 위해 영국 석유화학 및 범용 화학 물질의 약 50%가 티스사이드의 NEPIC 산업 클러스터 기업에서 생산된다.

 역사 
1835년, 프랑스 화학자 앙리 빅토르 레뇨는 염화 바이닐을 햇볕에 두었고, 플라스크 바닥에서 폴리염화 비닐인 흰색 고체를 발견했다. 1839년, 에두아르트 지몬은 스타이락스 수지를 증류하다가 우연히 폴리스타이렌을 발견했다. 1856년, 윌리엄 퍼킨은 최초의 합성 염료인 모베인을 발견했다. 1888년, 오스트리아의 식물학자 프리드리히 라이니처는 벤조산 콜레스테릴이 두 가지 다른 녹는점을 가진다는 것을 관찰했다. 1909년, 리오 베이클랜드는 페놀과 폼알데하이드로 만든 베이클라이트를 발명했다. 1920년, 유니온 카바이드는 웨스트버지니아주에 세계 최초의 석유화학 공장을 건설했다. 1928년, 피셔-트롭쉬 공정을 사용하여 합성 연료가 발명되었다. 1929년, 발터 보크는 스타이렌과 뷰타다이엔으로 만들어지고 자동차 타이어를 만드는 데 사용되는 합성 고무 Buna-S를 발명했다. 1933년, 오토 룀은 최초의 아크릴 유리 메타크릴산 메틸을 중합했다. 1935년, 마이클 페린은 폴리에틸렌을 발명했다. 1937년, 월리스 캐러더스는 나일론을 발명했다. 1938년, 오토 바이어는 폴리우레탄을 발명했다. 1941년, 로이 플런켓은 테플론을 발명했다. 1946년, 그는 폴리에스터를 발명했다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 병은 에틸렌과 파라자일렌으로 만들어진다. 1949년, 프리츠 스타스트니는 폴리스타이렌을 발포체로 만들었다. 제2차 세계 대전 후, 1950년대 초에 폴리프로필렌이 발견되었다. 1965년, 스테퍼니 퀄렉은 케블라를 발명했다.

 올레핀 

다음은 주요 상업용 석유화학제품 및 그 파생물의 부분 목록이다.
섬네일|upright=2.2|에틸렌에서 생산되는 화학 물질

 에틸렌 – 가장 단순한 올레핀; 화학 원료 및 숙성 촉진제로 사용
 폴리에틸렌 – 중합된 에틸렌; LDPE, HDPE, LLDPE
 에탄올 – 에틸렌의 수화(화학 반응에 물 첨가)를 통해
 산화 에틸렌 – 에틸렌 산화를 통해
 에틸렌 글라이콜 – 산화 에틸렌 수화를 통해
 엔진 냉각수 – 에틸렌 글라이콜, 물 및 억제제 혼합물
 폴리에스터 – 주사슬에 에스터 결합을 가진 여러 중합체 중 하나
폴리에스터 의류
 침낭
담요
 안전벨트
탄산음료병
 밧줄
 액정 디스플레이
 타이어 (강화용)
 글리콜 에터 – 글리콜 응축을 통해
모노알킬 에터
 에틸렌 글라이콜 모노메틸 에터
 에틸렌 글라이콜 모노에틸 에터
 에틸렌 글라이콜 모노프로필 에터
 에틸렌 글라이콜 모노아이소프로필 에터
 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 - 페인트 및 표면 코팅, 세정제 및 잉크에 널리 사용되는 용매
 에틸렌 글라이콜 모노페닐 에터
 에틸렌 글라이콜 모노벤질 에터
 다이에틸렌 글라이콜 모노메틸 에터
 다이에틸렌 글라이콜 모노에틸 에터
 다이에틸렌 글라이콜 모노-n-뷰틸 에터
 다이프로필렌글라이콜 메틸 에터
 C12-15 파레스-12 화장품에서 유화제로 사용되는 폴리에틸렌 글라이콜 에터
다이알킬 에터
 에틸렌 글라이콜 다이메틸 에터 - 다이에틸 에터 및 THF의 고비점 대체제로, 다당류 용매, 유기금속 화학 시약 및 일부 리튬 전지 전해질에도 사용됨
 다이에틸렌 글라이콜 다이메틸 에터
 트라이에틸렌 글라이콜 다이메틸 에터
 테트라에틸렌 글라이콜 다이메틸 에터
 에틸렌 글라이콜 다이에틸 에터
 에틸렌 글라이콜 다이뷰틸 에터
에스터
 에틸렌 글라이콜 메틸 에터 아세테이트
 에틸렌 글라이콜 모노에틸 에터 아세테이트
 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트
 에톡실레이트
 아세트산 비닐
 1,2-다이클로로에테인
 트라이클로로에틸렌
 테트라클로로에틸렌 – 퍼클로로에틸렌이라고도 함; 드라이클리닝 용매 및 탈지제로 사용
 염화 바이닐 – 폴리염화 비닐의 단량체
 폴리염화 비닐 (PVC) – 배관, 튜빙 등에 사용되는 플라스틱의 한 종류
 파이프
섬네일|upright=2|프로펜에서 생산되는 화학 물질
 프로펜 – 단량체 및 화학 원료로 사용
 아이소프로필 알코올 – 2-프로판올; 종종 용매 또는 소독용 알코올로 사용
 아크릴로나이트릴 – 올론, ABS 수지 형성에 유용한 단량체
 폴리프로필렌 – 중합된 프로필렌
 산화 프로필렌
폴리에터 폴리올 – 폴리우레탄 생산에 사용
 프로필렌글리콜 – 엔진 냉각수 및 항공기 제빙액에 사용
 글리콜 에터 – 글리콜의 응축으로 생성
 아크릴산
 아크릴 중합체
 염화 알릴
 에피클로로히드린 – 클로로옥시란; 에폭시 수지 형성에 사용
 에폭시 수지 – 비스페놀 A, 에피클로로히드린 및 일부 아민으로 만들어지는 중합 접착제의 한 종류
 뷰텐
 뷰틸렌 이성질체 – 단량체 또는 공단량체로 유용
 아이소뷰텐 – 메틸 tert-뷰틸 에터 (MTBE) 제조를 위한 원료 또는 저비율의 아이소프렌과 공중합하여 부틸 고무를 만드는 단량체
 1,3-뷰타다이엔 (또는 뷰타-1,3-다이엔) – 다이엔으로, 종종 폴리뷰타다이엔, 스타이렌-뷰타다이엔 고무와 같은 탄성체 또는 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌 (ABS)과 같은 플라스틱을 중합하는 단량체 또는 공단량체로 사용
 합성고무 – 1,3-뷰타다이엔, 스타이렌, 아이소뷰텐, 아이소프렌, 클로로프렌과 같은 여러 석유화학 단량체(보통) 중 하나 이상으로 만들어진 합성 탄성체; 탄성 중합체는 종종 1,3-뷰타다이엔, 아이소프렌 또는 클로로프렌과 같은 접합 다이엔 단량체의 높은 비율로 만들어진다.
 고급 올레핀
 폴리올레핀 – 윤활유로 사용되는 폴리알파올레핀과 같은 것
 알파-올레핀 – 단량체, 공단량체 및 기타 화학 전구체로 사용된다. 예를 들어, 소량의 1-헥센은 에틸렌과 공중합되어 더 유연한 형태의 폴리에틸렌이 될 수 있다.
 기타 고급 올레핀
 세제 알코올

 방향족 화합물 

섬네일|upright=2.65|벤젠에서 생산되는 화학 물질

 벤젠 – 가장 단순한 방향족 탄화수소
 에틸벤젠 – 벤젠과 에틸렌으로 제조
 스타이렌 – 에틸벤젠의 탈수소화로 제조; 단량체로 사용
 폴리스타이렌 – 스타이렌을 단량체로 하는 중합체
 쿠멘 – 아이소프로필벤젠; 쿠멘 공정의 원료
 페놀 – 하이드록시벤젠; 종종 쿠멘 공정으로 제조
 아세톤 – 다이메틸 케톤; 또한 종종 쿠멘 공정으로 제조
 비스페놀 A – 에폭시 수지 중합 및 일반적인 유형의 폴리카보네이트 제조에 사용되는 일종의 "이중" 페놀
 에폭시 수지 – 비스페놀 A, 에피클로로히드린 및 일부 아민으로 만들어지는 중합 접착제의 한 종류
 폴리카보네이트 – 비스페놀 A와 포스젠 (카보닐 다이클로라이드)으로 만들어진 플라스틱 중합체
 용매 – 물질을 용해시키는 데 사용되는 액체; 석유화학 제품으로 종종 만들어지는 예로는 에탄올, 아이소프로필 알코올, 아세톤, 벤젠, 톨루엔, 자일렌이 있다.
 사이클로헥세인 – 때때로 비극성 용매로 사용되는 6탄소 지방족 고리형 탄화수소
 아디프산 – 6탄소 다이카복실산으로, 다이아민과 함께 공단량체로 사용되어 나일론의 교대 공중합체 형태를 형성하는 전구체가 될 수 있다.
 나일론 – 폴리아마이드의 일종으로, 일부는 다이카복실산 또는 유도체와 다이아민을 공중합하여 형성되는 교대 공중합체이다.
 카프로락탐 – 6탄소 고리형 아마이드
 나일론 – 폴리아마이드의 일종으로, 일부는 카프로락탐을 중합하여 생성된다.
 나이트로벤젠 – 벤젠의 단일 나이트로화로 제조 가능
 아닐린 – 아미노벤젠
 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트 (MDI) – 다이올 또는 폴리올과 함께 공단량체로 사용되어 폴리우레탄을 형성하거나 다이 또는 폴리아민과 함께 폴리요소를 형성한다.
 알킬벤젠 – 설폰산염 계면활성제 (세제)의 전구체로 사용될 수 있는 일반적인 유형의 방향족 탄화수소
 세제 – 종종 알킬벤젠 설폰산염 및 노닐페놀 에톡실레이트와 같은 계면활성제 유형을 포함한다.
 클로로벤젠
섬네일|upright=1.6|톨루엔에서 생산되는 화학 물질
 톨루엔 – 메틸벤젠; 용매 또는 다른 화학 물질의 전구체가 될 수 있다.
 벤젠
 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI) – 폴리에터 폴리올과 함께 공단량체로 사용되어 폴리우레탄을 형성하거나 다이 또는 폴리아민과 함께 폴리요소 폴리우레탄을 형성한다.
 벤조산 – 카복시벤젠
 카프로락탐
섬네일|upright=1.8|자일렌에서 생산되는 화학 물질
 혼합 자일렌 – 세 가지 다이메틸벤젠 이성질체 중 하나로, 용매일 수도 있지만 더 자주 전구체 화학 물질이다.
 오르토자일렌 – 두 메틸기 모두 산화되어 (오르토-)프탈산을 형성할 수 있다.
 무수 프탈산
 파라자일렌 – 두 메틸기 모두 산화되어 테레프탈산을 형성할 수 있다.
 다이메틸 테레프탈레이트 – 특정 폴리에스터를 형성하기 위해 공중합될 수 있다.
 폴리에스터 – 여러 종류가 있을 수 있지만, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 석유화학 제품으로 만들어지며 주유소에서 매우 널리 사용된다.
 정제된 테레프탈산 – 종종 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 형성하기 위해 공중합된다.
 폴리에스터
 메타자일렌
 아이소프탈산
 알키드 수지
 폴리아미드 수지
 불포화 폴리에스터

 석유화학제품 목록 

 같이 보기 

 (APIC)
 (NEPIC)

 각주 

 외부 링크