백과사전

휘발유와 경유, 등유 등 석유 제품은 매우 다양하다. 그러나 수많은 석유 제품은 결국 원유라는 하나의 재료에서 탄생한다. 원유는 복잡한 과정을 거쳐 각종 석유 제품으로 탈바꿈된다. 이처럼 원유로 각종 석유 제품과 반제품을 만드는 과정을 원유 정제(정유)라고 일컫는다. 정유 공장은 바로 이 과정에 필요한 생산 시설이다. 과연 원유는 어떤 과정을 거쳐야 제품으로 변할까?

우선 산유국에서 출발한 대형 원유선이 해상 하역 시설에 도착해 원유를 하역한다. 대형 원유선이 1회 선적 시 운반하는 양은 30만 톤(DWT) 이상이다. 원유는 이후 용도에 맞게 대형 탱크에 저장된다.

원유의 정제 과정

ⓒ RHK, 알에이치코리아 | 저작권자의 허가 없이 사용할 수 없습니다.

원유는 정제 시설인 원유 정제 설비(CDU)를 통해 증류탑에서 끓는점에 따라 LPG(영하 42~영하 1도), 휘발유(30~150도), 등유(150~280도), 경유(250~280도), 벙커C유(중질유) 등으로 분리된다. 정제 시설을 거친 원유는 1배럴 기준으로 LPG 3.184리터(2%), 휘발유 12.712리터(8%), 나프타 19.068리터(12%), 등유 14.301리터(9%), 경유 41.314리터(26%), 벙커C유 60.382리터(38%), 각종 윤활유 · 아스팔트 · 석유 · 코크스 7.945리터(5%)로 분리된다. 벙커C유는 다시 고도화 시설을 통해 경유, 휘발유 등 정제 제품으로 만들어진다. 다시 말해 한 대의 자동차(2,000cc 기준)에 휘발유를 가득 채우기 위해서는 7.6리터 이상의 원유가 필요하다.

전화란 가치가 적은 석유 유분을 여러 방법으로 화학 변화를 시켜 전보다 우수하고 새로운 석유 제품으로 바꾸는 것으로써 고옥탄가의 휘발유, 개질 휘발유 등의 제조를 위해 개발된 방법이다. 이는 열분해, 접촉 분해, 개질, 수소화 분해, 이성질체화, 알킬화 등으로 구분된다. 여기서 열분해란 중질유를 열분해해 원료유보다 저점도의 중유와 경유를 제조하는 방법이며, 접촉 분해란 등유 이상의 고비점 유분을 촉매 존재하에 고온에서 분해해 높은 수율로 고옥탄가의 가솔린을 제조하는 방법이다. 촉매로는 실리카 알루미나(silica alumina)계나 합성 제올라이트(zeolite)와 같은 물질을 사용한다.

개질은 옥탄가가 낮은 나프타 성분을 변화시켜 고옥탄가의 가솔린으로 바꾸는 방법이다. 일반적으로 접촉 개질법을 사용하는데 이는 중질 가솔린 유분을 수소 기류 중에서 고온과 압력을 가해 촉매와 접촉시켜 고옥탄가의 가솔린을 얻는 방법이다. 수소화 분해는 수소 기류 중에서 촉매를 사용해 원료유를 고온 · 고압하에서 분해해 나프타나 중간 유분을 제조하는 방법으로 이 공법은 광범위한 원료유의 처리가 가능하고 탈황이나 분해를 동시에 진행할 수 있다. 이성질체화(에테르화 공정)는 직류 탄화수소로부터 분기 탄화수소의 생성, 또는 분기도가 높은 탄화수소를 생성하는 방법이다. 알킬화는 알킬기를 어떤 화합물에 부가시키는 조작으로 공업적으로는 에틸 벤젠, 도데실 벤젠 등의 석유화학 제품의 제조를 위한 것이다.