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증류 공정

• 원유가 처음으로 투입되는 상압증류장치(CDU : Crude Distillation Unit)는 원유를 가열하여 끓는점 차에 의해 LPG, 나프타, 등유, 경유, 중유, 잔사유를 분리한다. 통상 상압증류장치는 정유공장의 정제능력을 판단하는 기준이 된다. 즉 정제능력이란 상압증류장치에서 하루 동안 처리하는 물량을 기준 삼는 것이다. 이를 단위로서 BPCD(Barrel Per Callender Day) 또는 BPSD(Barrel Per Stream Day)로 표시하는데, 흔히 B/D라고 약칭하여 표기한다.

상압증류공정

• 원유가 처음으로 투입되는 상압증류장치로서 대기압 정도의 상압에서 원유를 증류하므로 상압증류(Atmospheric Distillation)라고 하며, 토핑(Topping)이라고도 한다. 탈염장치를 거쳐 가열로를 지난 원유는 액상에서 증류탑의 플래시 존(Flash Zone)으로 들어간다. 플래시 존은 거의 상압이므로 무거운 중질유분을 제외하고는 기화되며, 기화되지 않은 중질유분이나 아스팔트유분은 밑으로 내려간다. 증류탑의 내부는 약 45~95cm 간격으로 칸막이(Tray)가 수십단 설치되어 있으며, 이 칸막이는 많은 구멍이 뚫려 있는 철판으로 되어 있다. 석유증기는 이 구멍을 통하여 점차 상부로 올라가며, 탑 위쪽으로 갈수록 온도가 낮아지므로 끓는점이 높은 성분은 액화하여 밑으로 떨어지면서 열교환을 하게 된다. 하단은 상단보다 고온이므로 하단의 액체 중 경질유분은 다시 기화되어 상단으로 간다. 어느 부분은 다시 액화되어 다시 하단으로 내려가는데 액화되지 않는 부분은 다시 한 단 위의 칸막이로 간다. 이와 같이 증류탑의 내부에서는 기화와 액화가 계속 반복되어 몇 번이고 재증류한 것과 같은 효과를 나타낸다.

감압증류공정

• 상압보다 훨씬 낮은 압력하에서 시행하는 증류를 감압증류(Vaccum Distillation)라고 한다. 원유를 상압증류공정에서 처리하면 경질유분 외에 약 40% 정도가 상압잔사유로 나온다. 감압증류는 이 잔사유를 진공에 가까운 상태에서 재처리하여 윤활유와 같은 고비점 유분을 얻기 위하여 사용된다. 잔사유와 같은 중질유분을 그대로 고온에서 증류하면 열분해하여 품질이 나빠지고 수율이 저하되므로 이것을 방지하기 위하여 30~80mmHg 정도로 감압하여 증류하는 것이다. 이것은 높은 산에서 밥을 지으면 기압이 낮아 100℃ 이하에서도 물이 끓어서 설익은 밥이 지어지는 것처럼 압력을 낮추면 비등점이 낮아지는 원리를 응용한 것이다. 상압의 350℃에서 끓는 석유는 압력을 30~80mmHg까지 내리면 비등점은 240℃로 된다.

개질공정

• 옥탄가가 낮은 중질나프타를 개질하여 방향족화합물 함량이 높은 혼합유분을 생산하는 것을 리포밍(reforming)이라고 하며, 이렇게 하여 얻은 혼합유분을 분리？이성화하여 석유화학제품 기초유분인 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 생산한다. 개질시설에서 생산된 리포메이트(Reformate) 등 혼합유분은 옥탄가가 높아 휘발유 혼합유분으로 많이 사용되었으나 방향족화합물의 위해성 및 오존 전구물질이라는 특성 때문에 엄격히 함량을 규제하고 있으며, 오늘날 개질공정은 석유정제 공정의 역할보다는 석유화학의 기초유분(벤젠, 톨루엔, 자일렌)을 생산하는 시설로 활용되고 있다. 리포밍에는 촉매를 사용하는 접촉개질법 (Catalytic reforming process)이 오늘날 보편적으로 사용되고 있다. 촉매로서는 알루미나 또는 할로겐을 첨가한 알루미나에 백금 0.2~0.75% 또는 레늄, 이리듐, 게르마늄, 주석 등의 제2금속을 병용한 2금속촉매가 일반화되고 있다. 접촉개질 시에는 중질나프타의 방향족화, 이성화를 촉진시키되 수소화 분해가 억제될 수 있도록 운전조건을 엄격히 관리할 필요가 있다. 오늘날 접촉개질법은 화학원료로서 방향족 탄화수소를 채취하기 위해서도 널리 사용된다. 이 경우에는 방향족 화합물로 전환되는 비율을 높이기 위해 가혹한 조건에서 운전하므로 촉매의 열화가 빠르다. 그 때문에 예비 반응탑을 설치하여 열화된 촉매를 재생하면서 운전을 계속할 수 있는 방법이 채용되기도 한다.

증질유분해 공정

• 원유를 1차 정제하면 가장 많이 생산되는 것이 벙커-C유이다. 원유에 포함되어 있는 벙커C유 성분의 비율은 원유의 종류에 따라 다르지만 대략 30~50% 정도이다. 원유의 상당한 부분이 벙커C유라는 뜻이다. 벙커C유는 휘발유나 경유처럼 쉽게 연소시키기가 어렵다. 노즐을 통해 분사시키거나, 미리 가열하는 과정이 필요하다. 그래서 대부분의 벙커C유는 그런 시설을 갖출 수 있는 대형 선박이나 대규모 공장, 또는 화력발전소의 보일러 연료로 사용된다. 또한 연소과정에서 심한 매연을 발생시키기 쉽고, 오염물질도 포함되어 있다.