공업화학 - 석유의 정제(Purification)

석유의 정제(Purification)과정은 불순물을 제거하거나 불용성분의 분리 목적을 가진다.

 

1. 연료유의 정제

1) 산에 의한 화학적 정제

 - 주성분인 포화 탄화수소가 H2SO4와 작용하지 않는 다는 성질을 이용하여 H2SO4로 세척

 - 진한 황산으로 처리하면 유분 속의 불순물은 황산에 용해되거나 술폰화 반응으로 물에 녹는 에스테르로 만들어지거나 침전물을 만들어 불순물을 분리, 제거한다.

 

2) 알칼리에 의한 정제

 - 황산으로 처리한 후 알칼리(NaOH) 용액으로 세척하여 중화시킨다.

 

3) 흡착정제

 - 다공질 흡착제인 산성백토, 활성백토, 활성탄 등의 흡착력이 큰 것을 이용하여 불순물이나 불용성분을 우선적으로 흡착 분리시킨다.

 

4) 스위트닝(Sweetening)

 - 부식성과 악취의 메르캅탄 황화수소, 황 등을 산화하여 이황화물로 만들어 없애는 정제 방법

 - 2RSH + O → R-S-S-R + H2O

cf. 닥터법(Doctor Process) 

 - 스위트닝법의 한 종류로 닥터용액(Na2PbO2)을 사용하여 이황화물로 변화시켜 없앤다. 

2RSH + Na2PbO2 →Pb(RS)2+2NaOH

 Pb(RS)2 + S → PbS + RSSR

 

5) 수소화 처리법(Hydrotreating Process)

① 촉매를 이용해 수소를 첨가

 : S, N, O, 할로겐 등의 불순물을 제거, 디올레핀을 올레핀으로 만드는 방법

 

② 촉매

 : 텅스텐 화합물, Co-Mo, Ni-Mo, Co-Ni-Mo

 

③ 장점

 : 원유를 크래킹이나 리포밍하기 전에 수소화처리를 하면 아스팔티즐의 생성 억제가 가능하며, 촉매독이 제거된다.

 

④ 원유를 수소화 처리하면 황화합물속의 황을 황화수소, 산소화합물 속의 산소를 물로, 질소화합물의 질소를 암모니아로 각각 전환시켜 제거한다.

R-SH + H2 → R-H + H2S

R-S-S-R +3H2 →2R-H + 2H2S

 

 

 

 

2. 윤활유 정제

1) 용제정제법(Solvent Refining)

 - 윤활유 중의 나프텐과 방향족 성분을 페놀이나 푸르푸랄(furfural)과 같은 용제로 추출, 제거한다.

 

 - 벤젠-에틸메틸케톤 혼합용제로 저온처리하면 왁스분을 석출하므로 분리, 제거할 수 있고 액화프로판을 용제로 사용하면 아스팔트질이 침전되므로 분리, 제거할 수 있다.

 

cf. 용제의 조건

 - 원료유와 추출용제 사이의 비중차가 커서 추출할 때 두 액상으로 쉽게 분리할 수 있어야 한다.

 - 추출성분의 끓는점과 용제의 끓는점 차가 커야 한다.

 - 증류를 사용한 회수가 용이해야 한다.

 - 열적, 화학적으로 안정해야 하며 추출성분에 대한 용해도가 커야 한다.

 - 선택성이 커야하며 다루기 쉽고 값이 싸야 한다.