공업화학 - 원유의 성질

1. 석유의 정제

1) 원유

  : 유조(Oil pool)을 통하여 채취한 광유를 원유라고 한다.

 

2) 원유의 주성분

 - paraffin계 탄화수소나 Cycloparaffin계 탄화수소(naphthene계 탄화수소)들로 구성되며 원유 중 80 ~ 90%를 차치한다.

 

 - 원유 중 olefin계 탄화수소는 거의 함유되어 있지 않다.

 

 - 방향족 탄화수소는 5 ~ 15% 정도 함유되어 있다.

 

 - 황화합물, 질소화합물 등 비탄화수소성분을 함유한 화합물은 4% 이하이다.

 

 

3) 원유의 원소 조성

원소	탄소	수소	산소	질소	황	연소 후 회분
조성(%)	82 ~ 87%	11 ~ 15%	0 ~ 2%	0 ~ 1%	0 ~ 5%	0.01 ~ 0.05%

 

 

 

2. 원유의 성질

1) 물리적 성질

① 비중

 : 석유의 비중은 공업적으로 API도(American Petroleum Institute, 미국석유협회)가 사용된다.

 

② 점도

 : 윤활유 등에서 원유 품질의 기준이 된다.

③ 아닐린점 (Aniline Point)

 - 시료와 아닐린의 동량 혼합물이 완전히 균일하게 용해되는 온도를 말한다.

 - 탄화수소의 아닐린점은 동일 분자량이면 파라핀, 나프텐, 방향족의 순서이며, 동일계이면 비점이 올라감에 따라 아닐린점도 상승한다.

 

 

 

2) 화학적 성질

① 옥탄가 (Octane Number)

 - 옥탄가는 가솔린의 안티노크성을 수치로 표현한 것이다.

 - 이소옥탄(iso - Octane)의 옥탄가를 100, 노말헵탄(n - Heptane)의 옥탄가를 0으로 정한 후, 이소옥탄의

%를 옥탄가라고 한다.

cf. 옥탄가의 크기 비교

탄소수가 동일할 때	곧은 사슬 모양의 탄화수소 < 곁사슬이 많은 탄화수소
탄소수가 동일할 때	방향족계 > 나프텐계 > 올레핀계 > 파라핀계

 - n - 파라핀에서는 탄소 수가 증가할수록 옥탄가가 저하된다.

 - 이소파라핀에서는 메틸측쇄를 많이 포함할수록, 중앙에 집중할수록 옥탄가는 크게 된다.

 - 안티노크제(antiknock agent)란 가솔린의 안티노크성을 증가시키기 위해 첨가하는 첨가제를 말한다.

     (ex. 테트라에틸납(pb(C2H5)4) )

 - 가연효과란 안티노크제를 가했을 경우의 효과를 말하며, 효과의 순서는 파라핀 > 나프텐 > 방향족 이다.

 

② 세탄가(Cetane Number)

 - 디젤기관의 착화성을 정량적으로 나타내는 수치를 말한다.

 - n - cetane(C16H34)의 값을 100, α - 메틸나프탈렌(CH3*C10H7)의 값을 0으로 하여 표준연료 중의 cetane의 %를 세탄가라고 한다.

 - 세탄가가 클수록 착화성이 크며 디젤연료로 우수하다.

③ 산가

 - 산가는 시료유 1g을 중화하는 데 필요한 KOH의 mg으로 나타낸다.

 - 산가측정의 목적은 윤활유가 사용 중 산화를 받아서 산을 생성시켜 산가를 증가시키는 성질의 정도를 알기 위함이다.

④ 산화작용

 - 불포화 탄화수소가 많을수록 산화되기 쉽다.

⑤ 황산의 작용

 - 알킬황산, 황산에스테르, 술폰산 등을 생성한다.

⑥ 할로겐의 작용

 - 염소의 작용이 가장 강하며 치환이나 첨가반응이 일어난다.