안녕하세요, 내일도손꼽히는호두과자님.
이중철 전문가입니다.
우선, 정유공장에서 단일한 원유로부터 다양한 석유 제품을 생산하는 기본 원리는 원유에 포함된 수많은 탄화수소 화합물들의 끓는점(비점) 차이를 이용해 물리적으로 분리하는 분별증류 기술이며, 이후 수요와 품질 규격에 맞추어 유분을 화학적으로 변환하고 불순물을 제거하는 고도화 및 정제 후속 공정을 거치게 된답니다.
■ 상압증류탑에서 일어나는 끓는점 차이에 따른 분별증류
지하에서 채굴한 검은 원유는 탄소 수가 1개인 가벼운 가스부터 수십 개 이상인 무거운 찌꺼기까지 뒤섞인 복합 혼합물인데요.
원유를 가열로에서 약 350도에서 400도로 끓여 증기 상태로 거대한 상압증류탑(Distillation Column) 하단에 투입해요.
증류탑 내부는 위로 올라갈수록 온도가 낮아지는 온도 기울기가 형성되어 있는데요.
끓는점이 낮은 가벼운 물질은 탑 꼭대기까지 올라가 액화되어 석유가스(LPG)와 나프타(휘발유 원료)가 되고, 중간 부위에서는 등유(비행기 및 난방 연료)와 경유(디젤 연료)가 응축되며, 끓지 못한 무거운 성분은 탑 바닥에 중유 및 아스팔트 잔사유로 남게 된답니다.
■ 품질 향상과 부가가치를 높이는 후속 화학 공정
단순 증류로 얻은 유분은 곧바로 사용하기에 양과 품질이 부족하므로 정밀한 후속 화학 공정을 진행하는데요.
첫째, 중유처럼 무겁고 값싼 잔사유를 고온 및 고압 조건과 촉매를 이용해 분자 사슬을 잘게 쪼개어 값비싼 휘발유와 경유로 전환하는 촉매 분해(크래킹) 공정입니다.
둘째, 나프타의 옥탄가를 높여 고품질 가솔린으로 바꾸는 개질(리포밍) 공정입니다.
셋째, 연소 시 환경오염을 유발하고 대기오염 물질을 배출하는 황(S) 성분을 수소와 촉매를 반응시켜 제거하는 수소화 탈황 정제 공정을 거쳐 최종 완성품으로 출하되는 것이랍니다.
정리하자면,
정유공장은 탄화수소의 분자량에 따른 끓는점 차이를 이용해 상압증류탑에서 원유를 LPG, 나프타, 등유, 경유, 중유로 1차 분리하고, 이후 촉매 분해, 개질, 수소화 탈황 등 고도화 화학 공정을 거쳐 순도와 품질을 극대화한 다양한 석유 제품을 생산한답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉