원유에서 나프타 추출은 어떻게 하는지 궁금합니다.

Question

중동사태가 잘 해결되는것 같은데 또 문제가 생겨 유조선이 들어오지 않아 나프타가 부족한 실정이라고 하는데요.원유에서 나프타를 추출한다는데 어떻게 추출하나요?

Answer 1

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

결론부터 말씀드리면 분별증류 라고 하여 물질의 끓는점 차이를 활용하여 분리를 합니다.

원류속에는 나프타 외에도 휘발유, 경유 등이 섞인 검정색 덩어리 입니다. 이것을 분리해내기위해 이러한 물질이 가지는 끓는점 차이를 활용하여 분리를 하게 됩니다.

그래서 정유회사에 가보면 높은 탑을 볼수가 있는데 이를 증류탑이라고 부릅니다. 물질의 끓는점을 미리 파악하여 원유를 350도 이상으로 가열하여 증기상태로 만들게 됩니다. 증류탑의 위로 올라갈수록 온도가 낮아지는데 끓는점이 높은 물질부터 액화가 되어 추출을 하고 뒤이어 그 보다 위로 끓는점이 낮은 성분이 올라가서 액체가 되는데 이를 활용하여 원유에서 나프타를 추출 하게 됩니다.

나프타는 끓는점이 100도 이하라 거의 가장 높은 곳에서 추출이 됩니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)

Answer 2

안녕하세요. 이중철 전문가입니다.

우선, 원유에서 나프타를 분리해내는 핵심 화학공정은 각 성분의 끓는점 차이를 이용하는 '상압증류 공정(Atmospheric Distillation)'입니다.

원유는 수많은 종류의 탄화수소가 섞인 혼합물인데요. 이를 물리적으로 가열하여 기화시킨 뒤 냉각하는 과정에서 특정 온도 범위에 따라 성분별로 나누어 수집하게 되는 것이지요.

1. 원유의 예열 및 가열 단계

유조선을 통해 정유 공장에 도착한 원유는 탈염 과정을 거쳐 불순물이 제거된 후, 가열로를 통과하며 약 350°C에서 400°C 사이의 고온으로 급격히 가열됩니다.

이 과정에서 끓는점이 낮은 대부분의 성분은 기체 상태(증기)로 변하게 되며, 기화된 원유는 거대한 증류탑(Fractionating Column)의 하부로 투입되는 거랍니다.

2. 증류탑 내부의 분리 메커니즘

상압증류탑 내부는 수십 개의 트레이(Tray)가 층층이 쌓여 있는 구조로 이루어져 있습니다. 탑의 위로 올라갈수록 온도가 점차 낮아지게 설계되어 있는데요. 가열된 원유 증기가 탑 내부를 타고 상승하다가, 자신의 끓는점에 해당하는 위치의 트레이를 만나면 다시 액체로 응축되어 고이게 됩니다.

이때 끓는점이 가장 낮은 액화석유가스(LPG)는 탑의 최상단에서 모이고, 나프타는 바로 그 아래층인 약 30°C에서 180°C 사이의 온도 구간에서 액체로 응축되어 분리되는 것이지요. 나프타보다 끓는점이 높은 등유, 경유, 중질유 등은 탑의 더 아래쪽 층에서 각각 추출됩니다.

3. 석유화학의 기초 원료로서의 나프타

이렇게 추출된 나프타는 다시 끓는점에 따라 경질 나프타와 중질 나프타로 세분화되기도 하는데요. 실제 산업에서는 이 나프타를 나프타 분해 시설(NCC)에 투입하여 800°C 이상의 고온으로 열분해함으로써 플라스틱, 합성고무, 섬유의 기초가 되는 에틸렌, 프로필렌 등을 생산하게 됩니다.

최근처럼 지정학적 이슈로 원유 수급에 차질이 생기면 이 증류 공정의 가동률이 떨어져 석유화학 산업 전반에 체인 리액션으로 나프타 부족 현상이 발생하게 되는 구조이지요.

※ 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.😉