원유 정제는 원유 상태의 가공되지 않은 원유를 휘발유, 디젤, 제트 연료, 난방유, 윤활유, 아스팔트 및 석유화학 원료 등 유용한 제품으로 전환하는 산업 공정입니다. 핵심 공정은 일반적으로 다음의 세 가지 주요 단계로 구성됩니다:
1. 분리(증류): 원유를 가열로에서 가열한 후 높은 증류탑으로 공급합니다. 성분들은 끓는점에 따라 분리됩니다:
* 가벼운 성분(가스, 휘발유용 나프타 등)은 탑 상부로 올라갑니다.
* 중간 성분(케로신/제트연료, 디젤 등)은 중간 부분에서 응축됩니다.
* 무거운 성분(가스오일, 윤활유 기유 등)은 하부에서 응축됩니다.
2. 전환: 증류 과정에서 나온 무겁고 덜 가치 있는 분획물을 화학 공정을 사용하여 더 가볍고 고부가가치 제품으로 전환한다.
열분해(Cracking): 큰 탄화수소 분자를 더 작은 분자로 쪼갠다(예: 유동 촉매 분해(FCC), 수소분해(Hydrocracking)).
결합(Uniting/Combining): 작은 분자들을 결합하여 더 큰 분자로 만든다(예: 알킬화(Alkylation)).
재배열(Rearranging): 분자 구조를 변경하여 품질을 개선한다(예: 고옥탄가솔린 성분 생산을 위한 개질(Reforming)).
3. 정제(Treating): 불순물(황, 질소, 금속 등)을 제거하고 안정성과 성능을 향상시키기 위해 중간 및 최종 제품을 정제한다. 일반적인 방법은 다음과 같다.
수소처리(Hydrotreating): 수소와 촉매를 사용하여 황(탈황), 질소를 제거하고 분자들을 포화 상태으로 전환한다.
향상(Sweetening): 악취가 나는 황 화합물(메르캅탄)을 제거한다.
정제된 제품은 사양에 따라 혼합된 후 유통 및 판매를 위해 보내집니다. 현대 정유소는 복잡하고 통합된 시설로, 시장 수요와 환경 규제를 충족시키기 위해 이러한 공정을 지속적으로 최적화하고 있습니다.
| 항목 | 나프타 | 대류 1선 제트 연료 | 대류 2선 디젤 | 대류 3선 디젤 | 진공 상부선 디젤 | 진공 1선 디젤 | 진공 2선 기유 | 진공 3선 기유 | 진공 포스 라인 크래킹 오일 |
| 인화점 | ＞28 | ＞60 | ＞60 | ＞60 | ＞60 | ＞180 | ＞200 | ||
| 증기압 kPa | 78 | ||||||||
| 점도（mm2/s） | 1.25 | 3.8 | 4.5 | 5.0 | 5.1 | ＜40 | ＜74 | ||
| 습기 | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM |
| 외관 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 | 투명도 |
| 밀도 kg/m3 | 699-745 | ＞775 | ＞800 | ＞800 | ＞800 | ＞800 | ＞850 | ＞870 | ＞880 |
| 증류 범위℃ | ≈41-159 | 130-280 | 160-350 | 200-360 | 250-360 | 280-360 | ＜420 | ＜460 | ＜480 |
| 옥탄 가격 | 60 | ||||||||
| 세탄 가격 | 48 | 55 | 60 | 65 | |||||
| 응축점℃ | ≈-40 | ≈-40 | ≈-30 | ≈-20 | ≈-20 | ≈-20 |
장치는 열교환부, 전기탈염부, 초기증류부, 상압증류부, 진공증류부로 구성된다.
제품 계획
장치 제품 계획은 개질원료(나프타)—항공용 케로신—디젤—왁스유 수소분해/정제 계획이다.
주요 제품은 다음과 같다：
나프타——촉매개질 원료로 사용.
상압탑의 1차 측유선——항공용 케로신 수소화 원료로 사용.
대기 증류탑 두 번째 측출유 라인 - 경유 수소화 처리의 원료로 사용
대기 증류탑 세 번째 측출유 라인 - 경유 수소화 처리의 원료로 사용
진공 증류탑 상부 유출유 - 경유 수소화 처리의 원료로 사용
진공 증류탑 첫 번째 측출유 - 경유 수소화 처리의 원료로 사용
진공 증류탑 두 번째 측출유 - 왁스유 수소화/열분해 원료
진공 증류탑 세 번째 측출유 - 왁스유 수소화/열분해 원료
진공 증류탑 네 번째 측출유 - 왁스유 수소화/열분해 원료
잔사유(진공 잔유) - 중유 촉매/코킹/용해/산화 아스팔트의 원료로 사용
1. 원유 정유소란 무엇입니까?
정유소는 원유를 물리적 분리, 화학적 전환 및 정제를 통해 유용한 제품(예: 휘발유, 디젤, 항공연료, 화학물질)으로 가공 및 정제하는 산업 시설입니다.
2. 정유소의 주요 설비는 무엇인가요?
핵심 설비는 다음과 같습니다.
- 대기 증류 장치(ADU): 끓는 점을 기준으로 원유를 분획(나프타, 케로신, 디젤 등)하여 분리합니다.
- 진공 증류 장치(VDU): ADU의 중질 잔사유를 저압 상태에서 추가로 가공합니다.
- 유동 촉매 분해 장치(FCCU): 촉매를 사용하여 중질 탄화수소를 경질 연료(예: 휘발유)로 분해합니다.
- 수소 처리 장치(Hydrotreater): 환경 기준을 충족하기 위해 황, 질소 및 금속을 수소를 사용하여 제거합니다.
- 개질 장치(Reformer): 저옥탄가 나프타를 고옥탄 휘발유 혼합 원료로 전환합니다.
3. 왜 증류가 첫 번째 단계인가요?
원유는 다양한 끓는 점을 가진 탄화수소의 혼합물입니다. 증류 공정을 통해 원유는 분획("cut")으로 분리되며, 이후 공정에서 개별적으로 가공됩니다.
4. FCC 유닛은 어떻게 작동합니까?
무거운 가스유는 뜨거운 촉매 분말과 혼합되어 가벼운 분자로 분해됩니다. 사용된 촉매는 코크(coked)층을 태워 제거함으로써 재생되고, 다시 재사용됩니다.
5. 수소처리공정(Hydrotreating)의 목적은 무엇입니까?
수소처리공정은 불순물(황, 질소)을 제거하기 위해 수행됩니다:
- 환경 규정을 준수합니다 (예를 들어, 초저황 디젤).
- 독해로부터 계류 유닛의 촉매를 보호합니다.
6. 정유 공장 장비 의 부식 원인 은 무엇 입니까?
부식성 물질은 다음의 원인으로 인해 발생한다.
- 황 화합물 (예를 들어, 산성 원유의 H2S).
- 유기산(나프텐산).
- 원유 또는 냉각수 내의 염화물.
스테인리스강/피복재 및 부식억제제와 같은 재질이 손해를 줄이기 위해 사용된다.
7. "코킹(coking)"이란 무엇이며 언제 사용되나요?
코킹은 중질 잔사유를 경질 제품과 고체 석유 코크로 전환시키는 심각한 열분해 공정이다. 잔사유를 경제적으로 다른 곳에서 가공할 수 없는 경우에 사용된다.
8. 열교환기는 무엇에 사용되나요?
열교환기는 공정 유체 간의 열을 회수하는 데 사용된다(예: 분류 전 원유를 예열하기 위해 뜨거운 제품 유체를 사용함). 이는 에너지 효율성을 크게 향상시킨다.
9. 압축기가 왜 중요한가요?
압축기는 수소 처리장치용 수소, 정유소 연료가스와 같은 가스를 처리한다. 고장이 발생하면 전체 유닛이 정지될 수 있다. 중복 설계와 철저한 유지보수를 통해 신뢰성을 확보한다.
10. 정유소를 보호하는 안전 시스템에는 어떤 것들이 있나요?
압력 방출 밸브(PSVs): 용기/배관의 과압을 방지합니다.
플레어 시스템: 비상시 탄화수소 배출을 안전하게 연소시킵니다.
가스 탐지기: H₂S, 탄화수소 또는 가연성 물질의 누출을 모니터링합니다.
소화수 시스템: 델리지 스프링클러/폼을 통해 화재를 진압합니다.
11. 정유 설비는 어떻게 유지보수하나요?
정비 주기: 3~6년마다 전체 공장을 정지하여 점검, 청소 및 수리를 진행합니다.
예지 정비**: 진동 분석, 열화상 촬영, 부식 모니터링 등을 활용하여 고장을 예방합니다.
12. 어떤 환경 관리 장치가 사용되나요?
스크러버: 연소 배기가스에서 SO₂를 제거합니다(예: FCC 재생기 배기가스).
폐수 처리: 방류/재이용 전에 기름, 화학물질 및 고형물을 제거합니다.
탄소 포집: 수소 생산 공장 등에서 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 신기술.
13. 정유 공장은 왜 수소가 필요한가?
수소는 다음 과정에서 필수적입니다:
- 수소 처리(연료의 황 제거를 위해)
- 수소 분해(중질유를 경질 연료로 개질하기 위해)
현장에서 증기 개질법(SMR)을 통해 생산됩니다.
14. 정유 공장은 모든 종류의 원유를 가공할 수 있나요?
아니요. 정유 공장은 특정 등급의 원유(예: 경질 단유, 중질 황유)에 최적화되어 있습니다. 원유 종류를 변경할 경우 조정이나 설비 개선이 필요할 수 있습니다.
15. 정유 공장 기술에 대해 더 배울 수 있는 곳은 어디인가요?
- 산업 가이드: API(미국석유협회), UOP(허니웰)
- 기관: AFPM(American Fuel & Petrochemical Manufacturers)
- 간행물: Hydrocarbon Processing, Oil & Gas Journal
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