정유산업과 석유화학산업의 차이!

정유/석유화학 업계에 종사하지 않으면 정유산업과 석유화학 산업의 차이를 자세하게 알지 못합니다.

이번 글은 두 산업의 차이점을 다뤄보고자 합니다.

 

 

원유를 정제하다 (정유)

 

정유산업의 제품에 새로운 가치 (석유화학)

 

납사

 

 

 

 

1. 정유산업

 

 

정유산업이란 원유를 정제해 나온 휘발유, 등유, 경유 등의 흔히 말하는 기름을 생산하며 정유산업에서 나온 납사라는 물질은 석유화학산업의 원료가 됩니다.이론상으로 보면 굉장히 단순할 것 같지만 원유를 정제하는 과정은 열분해, 급랭, 압축, 정제공정을 거쳐 제품이 생산됩니다.
원유는 크게 LPG, 나프타, 등유, 경유, 중유, 아스팔트로 나뉘는데 각각 탄소의 개수와 분자량이 다릅니다. LPG는 가볍고 탄소 수가 적지만, 아스팔트는 무겁고 탄소 수가 많죠. 그에 따라서 끓는점이 달라지는데요, 이 원리를 이용하여 분별증류를 하면 쉽게 분리가 가능합니다. 위로 갈수록 온도가 낮아지는 증류탑에서 밑부분은 끓는점이 높고 무거운 아스팔트가, 윗부분은 끓는점이 낮고 가벼운 LPG, 나프타가 나오게 됩니다. 이렇게 각각 분리 정제된 석유들은 그들의 쓰임새에 맞는 곳에 가게 됩니다. 여기서 분리된 나프타, 납사라고도 불리는 탄소 덩어리를 석유화학 회사들이 가져오는 것으로 석유화학제품의 실질적인 생성이 시작됩니다.

 

 

 

 

2. 석유화학 산업

 

 

* 석유화학산업의 정의

석유화학산업은 원유의 증류를 통해 다양한 탄화수소 성분 중에서 납사(Naphtha)와 같은 석유제품이나 천연가스를 원료로 사용하여 불포화 탄화수소인 에틸렌, 프로필렌, 부텐 (1-부텐, 시스-2-부텐, 트랜스-2-부텐, 이소부텐), 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 (ortho-, meta-, para-), 에틸벤젠 등의 기초 유분을 생산하고 이를 이용하여 합성수지(플라스틱), 합성섬유(Polyester, Nylon) 원료, 합성고무, 각종 기초 화학제품, 정밀화학 중간체 및 화성 품을 생산하는 산업이다.





나프타는 탄화수소에서 탄소의 개수로 구별이 됩니다. C가 5개에서 12개까지 있는 탄화수소를 일컫는 단어입니다. 수많은 석유화학제품이 NCC(naphtha cracking center)를 통해 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔 등과 같은 기초유분을 생산합니다.
납사를 수증기와 함께 900℃로 가열하면 혼합물이 뜨거운 관에서 다수의 탄화수소로 쪼개지고 열 분해된 탄화수소들은 다시 작은 분자로 합쳐집니다. 그리고 급랭 공정과 압축 공정으로 온도를 낮추고 압력을 높여줍니다. 그리고 냉동 공정을 통해 응축물을 분리한 후 분리정제를 통해 에틸렌, 프로필렌, 벤젠 등을 분리합니다. 이러한 공정을 크래킹(craCking)이라고 하고 이 공정에서 앞서 말했던 기초유분들이 분리됩니다. 이제 이 탄화수소들을 가지고 합성을 통해 합성수지, 합성섬유 원료, 합성고무, 기타 정밀화학 중간재 및 화성 품을 제조하게 되는 것입니다.
석유화학 회사에서 나오는 NCC(naphtha cracking center)의 기초유분을 합성하여 생성되는 결과물은 크게 네 가지로 나눌 수 있습니다. 우리가 흔히 플라스틱이라고 부르는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 등을 아우르는 합성수지, 그리고 섬유의 재료로 쓰이는 합성원료, 고무의 원료가 되는 합성고무, 그리고 기타 의약품과 화장품, 세제 등으로 분류되는 기타 화학제품으로 나누어집니다.

 

 

3.납사

 

원유를 증류했을 때 30~200℃의 온도 구간에서 증류되어 증류탑 밖으로 나오는 유분이 바로 납사인데요. 원유의 15~30% 정도를 차지하며, 탄소 수가 5~12개인 탄화수소로 구성되어 있으며 경 휘발유(Light Gasoline)와 비교하여 중휘발유(Heavy Gasoline)으로도 불리며, Light 납사는 탄소 원자 수 C5-C6로 구성된 탄화수소로 30-90oC 비등점을 갖고 있으며, Heavy 납사는 탄소 원자 수 C7-C12로 구성된 탄화수소로 90-220oC 비등점을 갖고 있는 물질로 형태는 직 쇄 구조 (Straight structure)와 고리형 지방족 탄화수소로 구성되어 있습니다.
정유산업은 주로 에너지 연료를 생산하는 반면, 석유화학산업에서는 실생활에서 쓰이는 제품의 소재들을 생산한다는 차이점이 있지만 정유업계와 석유화학업계 모두에게 납사는 매우 중요한 유분입니다. 정유업계에서는 납사에 소량의 첨가제를 넣어 휘발유를 만들어 판매합니다. 또한 석유화학에서 납사는 합성수지, 합성원료, 합성고무 등을 만드는데 있어 필수재료입니다.