안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

석유 정제란 원유를 증류하여 각종 석유 제품과 반제품을 제조하는 것을 말하며 이를 정유(精油)라고도 부른다.

원유의 주성분은 탄소와 수소의 화합물인 탄화수소이며 이밖에 황, 질소, 산소 등의 화합물이 소량 함유되어 있다. 탄화수소는 그 분자를 구성하는 탄소 원자와 수소 원자의 수나 연결되는 모양에 따라 성질이 달라져 메탄, 프로판, 벤젠 등 여러 가지 종류로 구분된다.

원유의 주성분인 탄화수소는 증류에 의해 분리시킬 수가 있다. 즉, 이 탄화수소들의 각기 끓는점이 다른 특성을 이용하여 원유에서 휘발유 유분, 등유 유분, 경유 유분 등 주요 성분을 분리하여 뽑아 낸다.

원유에서 각 유분을 뽑아 내는 원리는 다음과 같다.

액체를 가열하면 기화되는데, 이를 파이프를 통해 냉각시키면 다시 액체로 변한다.

같은 원리로 원유를 가열하면 끓는점이 낮은 것부터 차례로 높은 것 순으로 증발하여 기화된다.

이것을 식혀 차례로 용기에 담으면 여러 가지 탄화수소가 끓는점 차이에 따라 분류된다.

이것을 증류라 한다. 이렇게 뽑아 낸 여러 가지 유분 중에 포함되어 있는 불순물을 제거하고, 또 촉매를 첨가하여 탄화수소에 반응을 일으켜 성질이 다른 탄화수소를 만들어 내는 ‘분해’, ‘개질’과정을 거쳐 양질의 석유제품을 만들어 내는 것이다.

이와 같은 증류, 탈황, 분해, 개질 등의 공정을 총칭하여 석유 정제라고 한다.

* 유분(溜分) : 정제되지 않은 반제품을 말하며 이것을 원료로 조합, 분해, 개질 등을 거쳐 석유제품을 만든다

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정제 공정은 다음의 네 가지 공정군으로 대별할 수 있다.

① 원유의 주성분인 탄화수소를 끓는 점 차이에 따라 분리하는 증류 공정.

② 화학적인 방법에 의하여 각 유분 중 분자의 구조를 변화시키는 처리를 하여 제품의 품질을 향상시키는 공정으로 정제 공정의 핵심 기술

③ 위 공정에서 생산된 각종 유분들에 포함된 황, 질소, 금속 화합물 등 불순물을 제거하는 공정. 이 공정을 Treating이라 하며 수소를 사용하여 불순물을 제거하는 경우가 대부분이며 수소 처리(Hydrotreating)공정이라고 부른다.

④ 규격에 맞는 제품을 생산하기 위한 각종 유분의 블렌딩공정이다. 이 공정은 물리적인 것으로 단순하나 실제로는 기술을 요한다.

※ 상압증류(Topping , Atmospheric distillation )

원유를 상압(常壓)에서 증류시켜 정유탑 정상부에서 가스 및 나프타를 측선에서 등유, 경유를 탑아래에서 중유를 채취한다. 정류탑 내부는 약 45~90cm 간격으로 칸막이(tray) 가 수십단 설치되어 있으며, 이 칸막이는 많은 구멍이 뚫려 있는 철판으로 되어 있다. 석유 증기는 이 구멍을 통하여 점차 상부로 올라가며, 이 사이에 비점이 높은 유분부터 칸막이에서 응축된다. 응축되어 액화한 것은 관을 통하여 하단으로 간다. 하단은 상단보다 고온이므로 하단의 액체 중 경질분은 다시 기화하여 상단으로 간다. 여기서 어느 부분은 액화되어 다시 하단으로 내려가고 액화되지 않은 부분은 다시 한 단 위의 칸막이로 간다. 이와 같이 정류탑 내부에서는 기화가 액화가 계속 반복되어 여러번 재증류한 것과 같은 효과를 나타낸다.

※ 감압증류(Vacuum distillation )

감압증류는 찌끼유로부터 윤활유와 같은 고비점 유분을 얻기 위하여 사용된다. 찌끼유와 같은 重質석유를 그대로 고온에서 증류하면 열분해되어 품질이 떨어지고 수율이 저하되므로 이것을 방지하기 위하여 대기압보다 훨씬 낮은 30~80mmHg 정도로 감압하여 증류하는 것이다.

※ 리포밍(Reforming)

석유를 증류하여 얻어지는 나프타를 직류가솔린(straight-run gasoline)이라고 하며 이는 옥탄가 낮다. 최근 가솔린 엔진이 발달함에 따라 가솔린 엔진의 효율상 옥탄가가 높은 가솔린이 중요시 되어, 옥탄가가 낮은 가솔린으로부터 옥탄가가 높은 가솔린을 제조하는 분해법이 이용되는데 이를 리포밍이라고 하며 이렇게 얻어진 가솔린을 개질가솔린이라고 한다.

※ 크래킹(Cracking)

자동차 ·항공기 등이 발달함에 따라 가솔린의 수요가 급격히 증가하여, 원유의 증류에 의한 직류가솔린이나 천연가스로부터 얻어지는 천연가솔린만으로는 부족하여 중질유을 열분해하여 가솔린을 만드는 것을 크래킹이라고 한다. 크래킹에는 원료유를 고온 고압하에서 분해하는 열분해(thermal cracking)과 촉매를 사용하여 분해하는 접촉분해(catalytic cracking)가 있다. 촉매중에 수소기류를 사용하여 원료유를 고온 고압하에서 분해하여 나프타나 중간유분을 제조하는 수소화분해(catalytic hydrocracking) 는 분해와 동시에 탈황, 탈질소, 수소화도 행할 수 있으므로 매우 유용한 공법이나 건설비와 운전비가 높은 단점이 있다.

크래킹과 리포밍의 주목적은 가솔린의 증산 또는 고옥탄가 가솔린의 제조이었으나, 최근 석유화학공업의 발달로 원료인 각종 방향족 탄화수소나 불포화탄화수소의 제조에도 이용되고 있다.·

휘발유(Gasoline)

석유제품 중 가장 널리 알려져 있는 것이 휘발유이다. 휘발유란 비점 범위가 30~200℃ 정도로서 휘발성이 있는

액체 상태의 석유 유분을 총칭하는 말이다. 휘발유의 물리적 성질은 일반적으로 상온 상압에서 증발하기 쉽고

현저한 인화성을 지니며 공기와 적당히 혼합되면 폭발성 혼합가스가 되어 위험하다. 휘발유는 일반적으로 자동차용, 항공용, 공업용 등 세 가지로 나뉜다. 자동차용 휘발유는 모두 무연 휘발유이며 옥탄가(RON)에 따라 고급 휘발유(2호=96이상)와 보통 휘발유(1호=91이상)로 구분한다. 무연 휘발유는 알킬납 대신에 MTBE와 같은 옥탄가 첨가제를 사용하거나 접촉 개질 장치에서 만들어지는 개질 나프타등을 활용하여 옥탄가를 높인 휘발유로서 대기 오염을 막는 저공해 연료로 사용되고 있으며 지난 93년 1월 1일부터 인체에 해로운 유연 휘발유는 사라졌다.항공용 휘발유는 프로펠러를 가진 경비행기의 연료로 사용된다.

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.석유는 수백만 년간의 생물학적, 지질학적 과정을 통해 만들어진 유기화학물질의 혼합물입니다. 초기 지구의 생물들은 바다에 살았으며, 이 생물들의 시체와 부산물들은 바닷물 밑에서 쌓이게 되어 바다 밑에 층을 이루게 됩니다. 이러한 층이 높아지면서 지하에서의 압력과 온도가 상승하면서 생물체의 유기물질이 열과 압력에 의해 변성되고, 유화되어 석유를 생성하게 됩니다. 이러한 과정에서 생물체의 시체뿐만 아니라 해양 식물, 박테리아, 진핵생물 등 다양한 유기물질이 포함됩니다.

과거에는 석유가 동물의 사체에서 만들어졌다는 이론이 있었지만, 현재는 이러한 생각은 거의 없습니다. 석유는 주로 해양에서 발생하며, 석유와 연관된 생물체는 다양한 종류의 조류, 초식 동물, 미생물 등이 포함됩니다.

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

맞습니다. 화석은 대개 과거에 살았던 동물이나 식물의 사체나 흔적(화석화된 발자국, 배설물, 이빨 등)으로부터 만들어집니다. 그렇기 때문에 화석이 출토되는 지역에서는 과거에 대량의 생물들이 살았을 것이라는 추측이 가능합니다.

하지만, 모든 생물체가 화석이 되는 것은 아닙니다. 화석화가 되기 위해서는 적절한 환경에서 적극적인 조건이 필요하기 때문입니다. 따라서, 실제로 출토되는 화석은 상대적으로 적은 수의 생물체의 것일 수 있습니다.

요즘에는 기존의 화석 발굴 및 연구 방법과는 별개로 유전자 연구를 통해 과거의 생물들에 대한 정보를 파악하는 연구도 진행되고 있습니다. 이를 통해 지금은 사라진 종들에 대한 정보를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 되었습니다.

안녕하세요. 설재훈 과학전문가입니다.석유 생성은 죽은 유기물이 바다나 강바닥 습지에 쌓인 진흙, 먼지 등과 섞이고 오랜 세월에 걸쳐 그 위에 침전물이 쌓이면서 그 과정에서 발생하는 열과 압력으로 유기물 층의 성분이 변해 끈적끈적한 물질 생성되어 이게 석유의 대표적이론 입니다.

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

석유는 수백만 년 전 지구 상에서 존재하던 해양 생물, 식물, 암석 등이 지하에 묻혀 압력과 온도의 영향을 받아 화학적 변화를 일으키면서 형성됩니다. 이러한 과정에서 유기물이 분해되고, 압력과 온도가 높아짐에 따라 유기물이 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석 연료로 변화됩니다.

특히, 석유는 원유로 불리며, 지하 1~3km 깊이에 위치한 광물층 안에 존재합니다. 원유는 지하에서 추출되어 정제되어야만 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 정제 과정에서는 원유를 다양한 물리화학적 방법으로 분리하여 다양한 유형의 연료 및 화학 물질을 생산합니다.

세계적으로 석유는 에너지 및 산업 부문에서 가장 중요한 원료 중 하나로 인식되고 있으며, 다양한 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 자동차 연료, 항공기 연료, 플라스틱, 화장품, 인공 비료, 가스 등의 생산에 사용됩니다.

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.

저 역시 동일하게 배웠습니다.

공룡 / 동물 등의 사체가 땅속에 묵힌 후에

지구의 고온 고압에 의해서 짓눌려 탄소 유기물 상태로 변해 검게 변한 것으로 배웠습니다.

참고로 석유가 계속 나오는 이유는

석유마다 채굴하는 난이도가 모두 다른데,

기술이 발달함에 따라 난이도 높은 석유까지 채굴할수 있어서

석유가 부족함없이 계속 공급되고 있습니다.

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

석유는 먼 옛날 죽은 동물들의 뼈, 식물 등 여러가지 유기물들이 높은 압력과 고온의 열을 받아 오랫동안 압축되어 생성됩니다.

안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.

과거 동물의 사체에서 화석이 만들어지는 것은 맞습니다. 그러나, 전체 동물의 사체가 화석이 되는 것은 아닙니다. 화석이 만들어지기 위해서는 일정한 조건이 필요합니다. 예를 들어, 동물의 사체가 바닷속에 잠긴 상태로 오랫동안 묻혀 있어야 하고, 특정한 온도와 압력, 수분 등의 환경 조건이 충족되어야 화석이 만들어집니다.

따라서, 화석이 많다는 것은 그만큼 많은 동물의 사체가 화석이 되었다는 것을 의미하지는 않습니다. 다만, 과거 지구 상에는 현재와는 다른 생태계와 환경이 존재했기 때문에 그 시기의 동물들은 다양한 방식으로 사멸하고, 그 중 일부는 화석으로 남게 되었습니다.

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.

석유가 만들어졌다는 가설(무기기원설,유기기원설,자연발생설)들이 많지만 그중 통설로 내려오는 가설이 석유는 유기물의 사체가 오랜 세월에 걸쳐 열과 압력의 영향을 받으면서 만들어진다는 것인데 사실 하나의 가설일 뿐이라, 확실하다고는 말을 하기가 어렵습니다.

감사합니다.

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

예전에는 공룡등 유기물의 사체가 지하에서 오랜기간 열과 압력을 받아 생긴것이라고 믿었지만 토성의 위성인 타이탄 같은 생명의 흔적이 전혀 없는곳에도 천연가스가 존재하고 있어 요즘에는 무기물기원설이 점차 힘을 얻고 있는 추세입니다