[석유화학] 상압증류공정 'CDU(Crude Distillation Unit)'

Intro

정유 및 석유제품 생산공정은 크게 3가지로 구분할 수 있는데요. 전처리 공정, 분리 공정 그리고 Cracking 공정입니다.

 

정유 및 석유화학 산업에서 가장 첫번째 공정이자 분리 공정 중 하나인 '상압증류공정(CDU)'에 대해 알아보겠습니다.

 

▤ 목차

 

'CDU공정'은 무엇인가

- Crude Distillation Unit 공정, 상압증류공정이라 함

- 원유는 360℃ 이상 가열한 후, 상압증류탑에서 끓는점의 차이에 의해 가벼운 성분은 증발되어 상승하고, 무거운 성분은 하강하여 분리됨

- 이후 반복되는 재증류와 고도화 과정을 거쳐 LPG, 휘발유, 등유 등의 고부가가치 석유제품이 생산

- 원유부두 → 원유탱크 → 탈염기 → 열교환기 → 가열로(히터) → 상압증류탑 순

 

즉, 제품별 끓는점 차이에 의해 분별 증류의 원리를 이용해 제품을 생산하는 공정

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출처 - GS칼텍스

 

상압증류 & 상압증류시설

- 상압(Atmospheric Pressure)은 압력을 높이거나, 낮추지 않은 일반적인 상태의 압력 (대기압과 일치)

- 이와 같은 압력 조건에서 원유를 증류하는 것을 상압증류(Topping or Atmospheric distillation)라 함

- 원유의 상압증류를 Topping(토핑)이라 하는데, 상압증류탑은 Topping Column, A-tower 등으로 명명됨

- 상압증류공정으로 원유에서 LPG가스, 나프타(납사, Naphtha), 등유(Kerosene), 경유(Diesel) 등의 유분과, 잔사유(residue 중유 유분, reduced crude oil) 등으로 분리

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출처 - SK이노베이션

 

상압증류탑(CDU)

- Topping Column, Atmospheric Tower(A-tower)

- 석유 정제 산업에서 가장 중요한 설비중 하나이며, 원유를 상압에서 증류(Distillation)하여 비점 차이로 분리하는 탑(Column or Tower)

- 탈염기, 열교환기, 가열기를 지나가면서 염과 물이 제거되고 가열된 원유는 Column(Tower) 내에서 상압(대기압)에서 휘발도(Volatility) 차이로 다양한 유종으로 분리됨

- Column(Tower) 상부에서 가벼운 순서대로 경질유분인 LPG와 납사가, 중간유분인 등유 및 경유가, 중질유분인 벙커C유와 잔사유(Residue) 순으로 분리 

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출처 - GS칼텍스

 

석유 제품의 종류

01 LPG(액화석유가스)

- 원유의 채굴 또는 정제과정에서 생산되는 기체상의 탄화수소를 액화시킨 것

- 리터당 열량이 경유, 휘발유 등 다른 석유제품에 비해 낮음

- 공기보다 무겁기 때문에 누출되면 주변 바닥에 깔려 있게 되므로 인화-폭발 위험성에 주의 필요

- 프로판과 부탄으로 나누어지며, 일반 가정에서는 프로판으로, LPG자동차 연료로는 부탄으로 사용

 

02 휘발유(Gasoline)

- 석유제품 중 약 8~9%의 생산비중을 차지함

- 자동차용, 항공용, 공업용 등 세 가지로 분류됨

 

03 나프타(Naphtha)

- 석유화학산업의 기초 유분이나 중간 원료로 사용되어 다양한 제품을 만드는 가공 산업에 이용

- 플라스틱 가공산업, 섬유산업, 고무산업에 사용

- 원유를 증유할 때 LPG와 등유 유분 사이에 유출되며, 경질 나프타와 중질 나프타로 구분함

 

04 등유 및 경유(Kerosene & Diesel Oil)

- 등유는 가정용으로 가장 많이 사용되나 동력용, 용제 등으로도 쓰임

- 경유는 대부분 각종 디젤엔진의 연료로 쓰이고 있어 디젤 오일이라고 함 (단 디젤엔진에는 등유와 중유도 사용되므로 디젤연료 모두 경유는 아님)

 

05 중유(Bunker-C)

- 중유는 무겁고 끈적끈적한 석유제품

- 선박이나 항구에서 연료용 석유제품을 저장하는 용기를 '벙커'라고 부른 것에서 유래되어 '벙커유'라고도 함

- 벙커유는 증류잔사유(Residual Oils)를 주성분으로 하고 특히 화학적인 정제는 하지 않으므로 석유제품 중 품질면에서 저급함

- 이를 가공하면 윤활유, 아스팔트 등을 만들 수 있음

- 열 에너지원으로 중요한 역할을 함(석탄 발열량에 비해 발열량이 높음)

 

06 아스팔트(Asphalt)

- 석유, 석탄 또는 기타 유기물이 열변화하여 생성될 수 있는 타르(Tar) 상태인 물질을 일반적으로 역청(Bitumen)이라고 함

- 아스팔트란 이 역청을 주 성분으로 하는 흑색 또는 흑갈색인 고체 또는 반고체의 가소성 물질로 원유를 증류할 때 얻어지는 잔류물을 말함

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출처 - 엔지피디아님 블로그(palmarius)

 

END

제품별 끓는점 차이에 의해 분별 증류의 원리를 이용해 제품을 생산하는 공정인 '상압증류공정(CDU)'에 대해 알아보았습니다. CDU공정을 통해 생성되는 LPG부터 아스팔트까지 다양한 석유화학 제품도 같이 확인했습니다.

 

석유 정제 산업에서 가장 중요한 설비이자 공정인 '상압증류공정(CDU)'에 대해 조금이나마 이해와 도움이 되셨으면 좋겠습니다.

 

 

 

※ 본 내용들은 다양한 사이트에서 관련 내용을 발췌하여 개인 공부용으로 정리했습니다.