공업화학 - 석유 제품의 종류

원유 정제 흐름도

cf. 메록스(MEROX) 공정

 - 가솔린, 제트 연료, 등유의 mercaptan(R-SH)를 추출하여 제거하고 Sweetening하여 악취와 부식성을 제거하는 공정

 - 메록스 촉매(코발트 프탈로시아닌 술폰화물)의 수산화나트륨 수용액으로 티올류를 추출하고 공기로 산화시켜 이황화물 형태로 분리, 제거

 

R-SH + NaOH → NaSR + H2O (추출 공정)

4NaSR + O2 + 2H20 → 2 R-S-S-R + H2O (산화 공정)

 

cf. 납사 수첨 탈황공정(Naphtha Hydro treating Unit)

 - 황 및 질소 화합물을 제거하는 공정

 - 코발트 - 몰리브덴 촉매를 이용하여 황화수소를 무반응 수소와 함께 제거하는 방식

 

1. 액화석유가스 (LPG; Liquefied petroleum gas)

 - 원유의 접촉분해, 상압증류, 접촉리포밍과 같은 조작에서 부생되는 가스

 - 주성분은 C3, C4 탄화수소 가스 (프로판, 부탄, 프로필렌, 부틸렌)

 - 프로판가스라고도 하며 쉽게 액화가 가능해 운반이 용이

 - 자동차 연료, 가정용 연료로 사용

 

2. 액화천연가스 (LNG; Liquefied Natural Gas)

 - 메탄을 대기압하에서 -162 ℃로 냉각하여 액체로 응축

 - 천연가스를 정제해서 얻음

 - 메탄이 주성분

 

3. 가솔린(휘발유) (Gasoline)

 - C5 ~ C12의 탄화수소 혼합물로 30~200℃의 끓는점에서 분별증류를 통해 생성된 탄화수소제품

 - 석유화학용 나프타/공업용 휘발유/자동차용 휘발유/항공기용 휘발유로 크게 나눔

3-1) 나프타(Naphtha)

 - 원유를 증류할 때, 35∼220℃의 끓는점 범위에서 유출되는 탄화수소 혼합체

 - 가솔린 유분과 실질적으로 동일하며, 석유화학 원료 등으로 사용할 경우 나프타라고 한다.

 - 직류나프타: 상압증류장치(원유증류장치)에서 채취하는 휘발유 유분 가운데 경질의 것

 - 직류중질나프타: 중질(heavy naphtha) 유분의 것, 끓는점 약 80~200℃의 중질분

 - 분해나프타: 경유 (C15 – C20) 혹은 중질유((C20 – C30) 등에서 열분해, 접촉분해 (catalytic cracking) 등 분해장치에서 생성되는 휘발유 유분

 - 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등을 제조하는 열분해장치의 원료,  암모니아 합성용, 수소제조장치의 원료로 사용

3-2)  공업용 휘발유 (Industrial gasoline)

- 고무공업용, 드라이 크리닝용, 도료용, 유지추출용, 세정용 등에 사용되는 휘발유 총칭 

3-3) 자동차 휘발유 (Motor gasoline)

 - 자동차 휘발유는 안티노크성에 대한 요구가 높아짐에 따라 직류 휘발유의 개질(납사개질공정)로 옥탄가를 높인 휘발유

 

※ 노킹 (knocking) 현상

 : 가솔린 기관의 압축비를 높이는 과정에서 전기착화 이전에 자연적으로 부분연소를 일으키고 이로 인하여 실린더내의 가스압력이 급격히 변화하므로 실린더나 valve가 진동하며 심한 소리를 내며 엔진 효율이 나빠지고 출력이 저하하는 현상

※ 개질 (reforming) 

 : 중질 가솔린에 고온처리 함으로써 성분인 탄화수소의 구조를 변경시켜 옥탄가가 높은 고급 가솔린을 제조하는 조작

 

 

4. 등유 (kerosene) - C10 ~ C15

 - 원료증류 시 휘발유 다음으로 유출되는 유분으로 비중은 0.79~0.85, 비점범위는 150~300℃ 정도

 - 충분히 정제된 등유는 무색투명하며 백등유, 석유 스토브, 도료용제 등에 사용

 

5. 경유(Disel oil) - C15 ~ C20

 - 경유는 등유와 중유의 중간성상의 유분(oil)으로 비중 0.81 ~ 0.88, 비점범위 200~350℃ 정도의 담황색 또는 담갈색의 기름

 - 디젤 기관용 연료 및 기계 세정용, 보일러 버너용으로 사용

 

6. 중유(Heavy Oil) - C20 ~ C30

 - 석유제품 중 총수요에서 가장 소비량이 많은 품목

 - 원유에서 휘발유·등유·경유 등을 뽑아낸 후 얻어지는 흑갈색의 점성유

 - 보일러용 연료, 대형 디젤기관용 연료, 아스팔트나 석유 코크스의 원료로 사용

 

7. 윤활유 (Lubricating oil)

 - 끓는점 300~600℃ 인 탄화수소로 부터 제조, 석유의 감압증류의 유분을 탈납, 정제하여 제조

 - 사용목적: 마찰저항의 감소, 마찰부의 냉각, 응력의 분산, 밀봉 등

7-1) 그리스(Grease)

 : 윤활유에 금속비누 등의 점조제를 혼합하여 반고체상으로 만든 윤활제

7-2) 파라핀 왁스(Paraffin Wax)

 - 고급 포화탄화수소로 윤활유의 유분을 탈납 처리할 때 얻음

 - 색과 냄새가 없으며 상온에서 고체상태

 - 화장품, 양초, 광택제, 전기절연재료로 사용됨

 

 

8. 아스팔트 (Asphalts)

 - 비튜민(Bitumen, 역청)을 주성분으로 하는 흑색/흑갈색인 (반)고체의 가소성(plasticity) 물질

 - 원유를 증류할 때 얻어지는 잔유분을 포함하여, 이와 유사한 성분으로 구성된 물질총칭

 - 석유 중의 가장 무거운 물질, 비중 1.01 ~ 1.05 이며  조성이 복잡하고 불명확

 - 고도의 접착성, 가소성, 내수성, 전기 비전도성

 - 천연아스팔트와 석유아스팔트 2가지 종류로 나눠짐

cf. 비튜민

: 석유, 석탄 및 기타 유기물이 열변화하여 생성되는 타르상 물질

8-1) 천연 아스팔트

- 천연적으로 산출되는 것

8-2) 석유 아스팔트

 - 석유에서 인공적으로 생산되는 것

 - 천연 아스팔트에 비해 불순물이 적음

 - 오늘날 대부분 사용되는 아스팔트

 

직류 아스팔트 (Straight Asphalt)	석유를 감압증류할 때 생성된 잔분으로 얻음	도로 포장물, 수리를 위한 구조물용
블론 아스팔트 (Blown Asphalt)	스트레이트 아스팔트에 공기를 불어 넣어 탄성력을 크게 만든 아스팔트	전기절연, 지붕 공사(옥상 방수)

9. 석유 코크스

 - 탄소가 주성분이며 감압증류한 찌꺼기유를 열분해시켜 얻음

 - 탄소전극으로 사용

10. 황

 - 원유에서 얻은 각 유분을 정제, 황화수소로 회수한 것을 산화처리하여 얻음

 - 황산의 원료로 사용