원유 분류 과정 이해하기

원유 분류의 기초

열 분리의 주요 원리

열분리는 원유의 증류 , 기본적으로 다른 탄화수소가 어떻게 자신의 특정 끓는점을 가지고 있으며 액체에서 증기로 전환 할 때 행동하는지에 의존합니다. 원유를 정제할 때, 아주 간단하게 일어나는 일이 있습니다. 혼합물을 가열해서 증기를 만들어내는 것, 그리고 이 큰 증류탑을 통해 증류가 올라갑니다. 혼합물의 각 부분은 그 자체의 온도에서 끓는 것이므로, 종말에는 열대 내부의 다른 높이에 응고됩니다. 이 모든 것은 실제로 공학자들이 용수-증기 균형이라고 부르는 것입니다. 결과 는 무엇 입니까? 우리는 일반 가솔린, 디젤 연료, 심지어 항공용 가솔린과 같은 다양한 제품을 분리합니다. 정말 깔끔한 시스템입니다. 원유가 가공되기 전에 얼마나 복잡한지 생각해보면요.

온도 차이는 탄화수소를 분리하는 데 매우 중요합니다. 이는 탄화수소들이 각기 다른 끓는점을 가지고 중량도 다르기 때문입니다. 휘발유와 같은 가벼운 물질은 탑 상부가 더 차기 때문에 상부 근처에서 응축되는 경향이 있습니다. 반면, 아스팔트와 같은 무거운 물질은 하부로 내려가며 온도가 더 높은 하부에 축적됩니다. 이러한 온도 구역을 유지하기 위해서는 시스템 내부의 열전달을 정밀하게 관리해야 합니다. 이를 통해 전체 증류 공정의 열 효율성을 높이고 다양한 성분 간 분리를 개선할 수 있습니다. 실제로 운영자들은 다양한 석유 제품의 생산 품질을 최적화하기 위해 이러한 조건을 지속적으로 모니터링합니다.

올바르게 분류 기둥을 운전할 때는 열 효율을 제대로 확보하고 우수한 열 교환을 함께 달성하는 것이 모든 것을 결정합니다. 열전달이 잘 이루어지면 소비되는 에너지 양이 줄어들 뿐만 아니라 성분들이 정확하게 분리될 수 있습니다. 하부에서 발생한 열은 열 손실 없이 기둥을 따라 상승해야 합니다. 이러한 효율성이 부족하면 운영자는 자원을 낭비하게 되고 결과적으로 제품 품질이 저하됩니다. 특히 원유 분획 증류 공정에서는 온도 조절과 물질 흐름 간의 균형을 정확하게 맞추는 것이 정유 공장이 생산 목표를 달성할 수 있는지 여부를 결정합니다.

분수 증류와 단순 증류의 비교

분획 증류와 단순 증류의 차이점은 주로 설계와 작동 효율성에 있으며, 특히 석유 정제 공정에서 중요합니다. 단순 증류는 성분들의 끓는점이 크게 차이나는 혼합물의 경우에 가장 효과적입니다. 그러나 원유처럼 여러 가지 성분으로 구성되어 다양한 분리를 필요로 하는 복잡한 물질을 다룰 때는 분획 증류가 필수적입니다. 분획 증류에 사용되는 이 특수한 기둥에는 트레이(tray)나 충전 물질이 다량 포함되어 있습니다. 이러한 구조는 증기가 기둥을 올라가면서 응축될 수 있는 표면적을 증가시켜 기본적인 증류 장비가 달성할 수 있는 것보다 훨씬 높은 분리 효율을 제공합니다.

분획 증류는 복잡한 원유 혼합물을 처리할 때 상당한 이점을 제공합니다. 이러한 증류탑과 받침대의 구성 방식은 끓는점에 따라 다양한 탄화수소를 분리할 수 있게 해줍니다. 이러한 방식을 통해 케로신이나 나프타와 같은 특정 제품을 추출할 수 있으며, 단순 증류 기술로는 불가능한 분리를 가능하게 합니다. 실제적으로 이는 성분 간의 분리를 훨씬 효과적으로 수행할 수 있다는 의미이며, 원유를 다양한 고부가가치 최종 제품으로 전환하는 데 있어 매우 중요합니다.

원유의 분획 증류를 제대로 수행한다는 것은 버블 캡이나 증기를 위에서 내려오는 액체와 만나게 하는 다공판 같은 복잡한 장치를 사용한다는 것을 의미합니다. 이러한 트레이(받침대)는 기본적으로 분리 장치 역할을 하며, 각 분획이 끓는 점에 따라 분리되어 나오게 되어 전체 공정 효율을 높여줍니다. 적절히 수행된 이러한 방식은 자원을 절약하면서도 고객의 요구에 부합하는 고품질 최종 제품 생산이 가능하게 합니다. 대부분의 정유소에서는 이러한 시스템의 최적화에 시간을 투자함으로써 경제적 이익뿐 아니라 다양한 시장에서의 제품 품질 일관성에도 긍정적인 영향을 얻고 있습니다.

원유 정제의 단계별 과정

사전 가열 및 탈염 작업

원유 정제의 첫 단계는 오일의 두께를 줄이기 위해 예열하는 것으로, 이후 공정을 훨씬 원활하게 만든다. 원유를 가열할 때 약 140~160도 섭씨 정도에서 점성이 줄어들기 때문에 파이프라인을 통해 취급하고 펌프하는 것이 훨씬 용이해진다. 이 가열 단계 이후에는 탈염 과정이 이어지는데, 이 단계에서 원유에 섞여 있는 소금과 기타 불순물을 제거한다. 정유 설비 내부에 소금이 쌓이면 시간이 지남에 따라 다양한 문제를 일으킬 수 있다. 실제로 소금 성분이 금속 부품을 마모시켜 완전한 고장으로 이어진 사례도 있었다. 철저한 탈염 작업은 정유소에도 큰 이점을 가져다준다. 적절한 탈염 프로토콜을 유지하는 공장의 경우 전체 설비 성능이 15~25% 향상되는 것은 물론 수리 목적으로 가동을 멈추는 횟수가 현저히 줄어든다. 정지 비용과 교체 부품 비용을 모두 고려하면 절감 효과는 빠르게 누적된다.

대기압 분류탑 기능

대기 증류탑은 정유소에서 핵심적인 역할을 하며, 기본적으로 원유를 다양한 성분으로 분리하는 거대한 분리장치의 역할을 한다. 이 공정은 뜨거운 원유가 탑에 공급되어 증기로 변할 때 시작된다. 이 증기가 탑 내부를 상승할 때, 탑 내부의 온도 차이에 의해 원유는 끓는 점에 따라 여러 성분으로 분리된다. 이 과정에서는 '환류(Reflux)'라는 과정도 중요한 역할을 하는데, 이는 탑 상부에서 일부 액체를 회수하여 다시 하부로 흘려보내 분리를 더욱 효과적으로 만드는 동시에, 고부가가치 제품을 상부에서 회수하는 과정도 포함된다. 정유소 엔지니어들은 수십 년 동안 이러한 증류탑에 대한 많은 개선을 거듭해 왔으며, 이로 인해 이제는 원유 한 배럴당 훨씬 더 많은 자원을 효율적으로 추출할 수 있게 되었다. 이들은 실제로 회수되는 원유의 양과 각 분획물에 포함된 정확한 성분들을 면밀히 추적하여 증류 장치가 제대로 작동하고 있는지, 혹은 조정이 필요한지를 판단한다.

중질 분획을 위한 진공 분류

정유소는 일반적인 대기 조건에서 끓이면 끓는점이 매우 높아 분리되지 않는 원유의 중질 성분을 감압 증류를 통해 분해합니다. 정유사가 증류 장치 내부에 진공을 생성하면 화학적 분해 없이도 이러한 고착된 성분을 기화시키는 데 필요한 온도를 낮출 수 있습니다. 이 기술이 왜 그렇게 중요할까요? 우선, 에너지 비용을 절감하는 동시에 분리 결과도 훨씬 좋아집니다. 제대로 운영되는 감압 증류 시스템은 모든 원유 배치에서 유용한 제품을 수 갤런씩 추출하여, 한때 폐기물로 여겨졌던 것을 윤활유나 특수 화학 물질과 같은 시장성 있는 상품으로 전환할 수 있습니다. 이익률이 극히 낮은 정유 업계에서, 감압 증류를 통해 처리되는 배럴당 최대 이익을 얻는 것은 오늘날의 경색된 에너지 시장에서 경쟁력을 유지하는 것과 뒤처지는 것의 차이를 의미합니다.

현대 석유 정제 작업의 과제

복잡한 탄화수소 혼합물 관리

각 배치에는 완전히 다른 탄화수소 구조가 포함되기 때문에 원유 정제는 갖가지 어려움을 동반합니다. 원유의 조성은 매번 입하되는 물량마다 달라지기 때문에 정유업체는 일관된 품질의 제품을 생산하기 위해 끊임없이 공정 방법을 조정해야 합니다. 가스크로마토그래피와 같은 기술은 이 과정에서 매우 중요한 역할을 하며, 운영자들이 화학적 차이를 감지하고 실시간으로 공정 파라미터를 조정할 수 있도록 도와줍니다. 변화하는 원유 공급원에 대응하면서 동시에 보다 엄격해진 환경 규제를 준수하는 일은 정유업체의 운영 효율성과 생산 제품에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 기업이 이러한 분석 장비에 투자할 때, 단지 기술적 문제를 해결하는 것을 넘어 경쟁력 있는 사업 운영을 유지할 수 있게 되며, 이는 소규모 개선 사항도 장기적으로 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있는 산업에서 특히 중요합니다.

에너지 소비 최적화 전략

원유 정제는 막대한 양의 에너지를 요구하며, 이는 최종 비용과 운영의 친환경성에 모두 영향을 미칩니다. 오늘날의 정유소들은 이윤을 해치지 않으면서 비용을 절감하기를 원하고 있으며, 에너지를 절약할 수 있는 방법을 찾는 것이 필수적이 되었습니다. 일반적인 접근 방법 중 하나는 열 통합(heat integration)이라는 것으로, 열교환기라 불리는 특수 장비를 사용하여 공정 중 발생하는 열을 포착하고 재사용하는 방식입니다. 폐열 회수 시스템(Waste heat recovery systems)은 이와 비슷하게 작동하지만, 버려지게 될 잔여 열 에너지를 집중적으로 포착하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 많은 공장에서는 생산 공정 전반을 세밀하게 조정하여 불필요한 단계와 낭비되는 자원을 제거함으로써 가치를 얻고 있습니다. 업계 보고서에 따르면 이러한 방법들은 종종 놀라운 감소 효과를 가져오며, 일부 시설은 전체적인 에너지 사용량을 최대 30퍼센트까지 줄이고 동시에 온실가스 배출량도 감소시켰습니다. 이러한 개선 사항은 글로벌 차원에서 점점 더 엄격해지는 환경 규제를 준수하면서 정유업체가 재정적으로 경쟁력을 유지하는 데 기여하기 때문에 중요합니다.

석유 분류에서의 혁신적인 기술

막 분리 기술의 발전

멤브레인 기술의 새로운 발전은 원유 증류 과정에서 다양한 성분을 분리하는 방식을 변화시키고 있다. 이러한 고급 멤브레인은 기존 방법과는 다르게 특수 합성 폴리머 소재로 제작되어 작동한다. 모든 것을 단순히 가열하는 대신, 이 멤브레인은 분자의 크기와 형태 특성에 따라 특정 분자만 통과시킨다. 조지아공과대학, 임페리얼칼리지 런던 연구진 및 엑슨모빌 엔지니어들이 공동으로 진행한 연구 프로젝트에 따르면 에너지 절약 효과도 상당한 것으로 나타났다. 실제 적용 혜택 측면에서 이러한 새로운 기술은 배출가스와 전체적인 에너지 사용량을 모두 줄이는 데 기여할 수 있다. 일부 실험에서는 멤브레인이 궁극적으로 기존의 열에 기반한 증류 시스템을 대체할 가능성이 있음을 보여주었으며, 이는 전 세계 정유소의 탄소 발자국을 확실히 줄이는 결과를 가져올 것이다. 초기 도입 기업들은 이미 이 멤브레인을 성공적으로 설치하여 실제 산업 현장에서의 성능을 입증하고 있는 중이다.

박막 증발 기술

박막 증발은 기존 기술에 비해 여러 가지 장점을 제공하기 때문에 원유 증류 공정에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 전통적인 증류 방식은 혼합물을 전체적으로 가열하여 끓게 만드는 반면, 박막 증발 방식은 표면층에만 집중적으로 작용합니다. 이러한 방식은 과도한 열로 인한 손상으로부터 최종 제품을 보호할 수 있으며, 서로 다른 성분들의 분리 효율을 실제로 개선하고 제품 전체의 품질을 높여줍니다. 또한 표준 공정보다 에너지 소비도 적습니다. 업계 보고서에 따르면 이 기술로 전환함으로써 장기적으로 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 정유소의 재무 성과도 개선될 수 있습니다. 많은 운영자들이 정제 과정에서 운영 효율성 향상과 환경 영향 감소라는 실질적인 가치를 인식하면서 박막 증발 시스템을 도입하기 시작하고 있습니다.

자동 제어 시스템

원유 증류 공정에 자동화를 도입하면 작업을 보다 효율적이고 안정적으로 수행할 수 있습니다. 이는 인위적인 오류를 줄여주고 문제 발생 전에 이를 예방할 수 있기 때문입니다. 최신 제어 시스템 중에는 AI와 머신 러닝 기술을 결합한 시스템이 있는데, 이러한 시스템은 잠재적 문제 발생 가능성을 조기에 감지하고 공정이 원활하게 진행되도록 유지하는 데 매우 효과적입니다. 이러한 시스템은 실시간으로 공정 상태를 모니터링하면서 필요에 따라 설정값을 조정함으로써 전체 공정을 보다 빠르게 수행할 수 있고, 궁극적으로 비용 절감을 실현할 수 있습니다. 최근 이러한 자동화 시스템이 실제로 적용된 정유소 사례를 살펴보면, 이러한 기술들이 일상적인 운영 방식을 어떻게 혁신적으로 변화시키고 있는지를 확인할 수 있습니다. 이러한 발전이 계속되고 있는 상황에서, 석유 정제 산업에서 운영 효율성 향상과 동시에 지속 가능성 목표를 달성하기 위해서는 AI 기반의 제어 시스템을 도입하는 것이 필수적임이 분명해지고 있습니다.

공업용 등급 증류 장비 솔루션들

고 재활용률 피로리시스 오일 정제기

고순환율을 자랑하는 열분해유 정제 장비는 석유 정제 공정에서 효율성과 생산 품질 향상에 중요한 역할을 합니다. 이러한 시스템은 정제 기술을 활용하여 열분해유를 효과적으로 정화하고 재사용할 수 있도록 작동하여 전반적으로 더 나은 결과를 제공합니다. 최신 장비는 최첨단 기술을 적용하여 최종 오일 품질에 대한 세밀한 조절이 가능하도록 설계되었으며, 이는 오늘날 다양한 산업 분야에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 이러한 장비의 좋은 예로는 SQATW의 고순환율 열분해유 정제 장비를 들 수 있으며, 이는 증류 방식을 통해 타이어 오일과 플라스틱 오일을 처리하도록 특별히 설계되었습니다.

고 재활용률의 타이어 오일/플라스틱 오일 증류를 위한 피로리시스 오일 정제 기계

열분해 정제 기계는 재활용된 유가 산업용으로 필요한 높은 표준을 충족하도록 설계되어 있습니다. 경쟁력 있는 가격과 지속 가능한 실천 방식과도 일치하는 장점을 제공합니다.

탈취 기능이 있는 폐유 증류 플랜트

탈취 공정을 포함한 유류 증류 설비는 시장에서 잘 팔리는 고품질 오일 제품 생산에 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 시설에서 폐유로부터 발생하는 불쾌한 냄새를 성공적으로 제거하게 되면, 재활용된 오일을 구매하려는 기업들에게 최종 제품이 훨씬 매력적으로 다가가게 됩니다. 예를 들어, SQATW 폐유 증류 시스템은 플라스틱 폐기물을 디젤 연료로 전환하면서 특수한 처리 공정을 통해 불쾌한 화학 냄새를 제거합니다. 이러한 기술은 재활용된 오일이 단순히 사용 가능한 수준을 넘어 오늘날 시장에서 유통되는 일반 석유 제품들과 진정으로 경쟁할 수 있는 수준으로 만들어 줍니다.

폐기물 기름 증류 공장 사용 된 플라스틱 기름 재활용 기계 냄새 제거 화학적 소취 제거와 함께 디젤로 오일 피로리시

이러한 증류 시설들은 불필요한 냄새를 제거하여 기름을 정제하는 데 뛰어나며, 이는 기름의 품질을 크게 향상시킵니다. 제품의 시장성이 강화됨으로써 탈취된 기름을 사용하는 것이 수익성 있다는 점이 부각됩니다.

연속형 플라스틱 오일-디젤 정제 시스템

플라스틱 오일을 디젤로 전환하는 시스템은 석유 산업의 재활용 노력에 있어 진정한 혁신을 가져다오며, 재정적인 이점과 환경적 혜택을 동시에 제공합니다. 이러한 시스템이 하는 일은 간단히 말해, 낭비되는 플라스틱 오일을 오염물로 방치하는 대신 사용 가능한 디젤 연료로 전환해주는 것입니다. 예를 들어 SQATW의 '연속 작동형 플라스틱 오일 열분해 정제 디젤유 제조 플랜트' 같은 시스템을 보면, 기업이 환경 발자국을 줄이면서도 실제로 수익을 창출할 수 있음을 알 수 있습니다. 현장에서 이 기술을 도입한 다수의 운영자들이 상당한 개선 효과를 보고했으며, 이는 단순한 이론을 넘어선 실제적인 가치를 입증하고 있습니다.

연속 작동하는 플라스틱 오일 피로리시 오일 디스틸레이션 디젤 오일 정제 공장

이러한 정제 시스템은 폐플라스틱을 효율적으로 디젤 연료로 변환하여 대체 가능한 지속 가능한 에너지원으로서 폐기물 감소에 기여합니다.

차량 탑재식 열분해 유류 처리 장치

스키드 장착형 열분해 장치는 다양한 현장에서 이동식 증류 작업을 수행할 때 상당한 유연성을 제공합니다. 이러한 장치는 컴팩트한 설계로 인해 이동성이 뛰어나며, 설치가 기존 시스템보다 훨씬 용이하다는 장점이 있습니다. 이는 전반적으로 운영이 보다 원활하게 이루어진다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 'Profitable Renewable Tyre Plastic Sludge Oil Treatment Machine Pyrolysis Oil Distillation Plant With Skid Mounted Installation'을 살펴보면 알 수 있습니다. 현장 전문가들은 이러한 특정 모델들이 우리가 언급한 모든 혜택을 잘 보여줄 뿐만 아니라, 실제 보고서에 따르면 뛰어난 성능 지표를 자랑하고 있다고 자주 언급합니다.

수익성 있는 재생 가능한 타이어 플라스틱 슬라드 오일 처리 기계 스키드 장착 설비로 피로리시 오일 증류 공장

적응 가능한 디자인 덕분에 이러한 장치들은 다양한 현장 조건에서 효율적으로 배치될 수 있으며, 운송과 설치가 용이하여 운영의 유연성과 효과성을 높입니다.

다목적 폐유 재활용 기계

폐윤활유 재활용 장비는 다양한 사용된 윤활유 회수 작업을 처리할 수 있는 다기능 모델로 제공되어 운영 전반에 걸쳐 비용을 절감하고 생산성을 높이는 데 도움이 됩니다. 이러한 시스템은 다양한 산업에서 발생하는 여러 종류의 폐유를 처리할 수 있어 워크숍 및 제조 시설 등 폐기물 흐름을 최소화하고 가용 자원을 보다 효과적으로 활용하려는 사업장에 매우 유연하게 적용할 수 있습니다. SQATW에서 제조하는 피롤리시스 오일 증류 장치(Pyrolysis Oil Distillation unit)나 사용된 엔진 오일 정제 시스템(Used Engine Oil Refining system)을 예로 들 수 있습니다. 당사의 테스트 결과에 따르면 이러한 장비들은 기존의 폐기 방식과 비교해 재정적으로도 환경적으로도 확실한 수익성을 보여줍니다. 많은 기업들이 적절한 폐윤활유 관리를 도입함으로써 매립지 비용을 줄이고 시간이 지남에 따라 원자재 구매 비용도 절감함으로써 신속한 투자 회수를 경험하고 있습니다.

파이롤리시스 오일 증류기, 사용된 엔진오일 정제기, 폐유 재활용 기계

효율성과 다재다능성을 제공하는 이 기계들은 다양한 산업 폐기물 처리에 적합하며, 자원 활용도를 최적화하고 상당한 비용 효율성을 제공합니다.

분수 증류의 응용 및 미래

생물 연료 생산 잠재력

생물연료 제조 시 분획 증류는 매우 중요하며 향후 에너지 확보 방식에 영향을 미칠 수 있습니다. 기본적으로 이 방법은 원자재에서 다양한 성분을 분리하여 제조업체가 유용한 생물연료 성분을 추출할 수 있도록 해줍니다. 깨끗한 에너지 옵션에 대한 수요가 증가함에 따라 증류 기술의 발전은 자원 낭비를 줄이면서 생산성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 환경적 측면에서 생물연료는 휘발유나 디젤 연료에 비해 유해 물질 배출량이 적어 도시가 기후 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다. 시장 자료에 따르면 생물연료의 비중도 점차 증가하고 있으며, 최근 몇 년간 전 세계 사용량이 꾸준히 늘어나면서 이러한 대체 연료가 곧 석유 기반 연료와 본격적으로 경쟁할 가능성이 높아지고 있습니다.

환경 영향 저감 동향

분획 증류 공정은 기업들이 환경 발자국을 줄이려는 노력에 따라 점점 더 지속 가능성에 초점을 맞추고 있습니다. 많은 정제소에서는 온실가스를 감소시키고 폐기물 생성을 줄이는 최첨단 기술을 도입하고 있으며, 이는 전 세계적인 기후 변화 대응 이니셔티브와도 잘 부합됩니다. 예를 들어, 배출가스 포집 시스템은 오늘날 대부분의 현대적 시설에서 표준 장비로 자리 잡았으며, 재활용 설비를 통해 자재가 생산 사이클 내에서 계속 흐르도록 함으로써 매립지로 가는 것을 방지하고 있습니다. 'Journal of Cleaner Production'과 같은 간행물에 실린 연구들은 이러한 친환경 접근법이 현장에서 실제로 오염 수준을 낮추고 소중한 원자재를 절약하는 데 효과적임을 뒷받침하고 있습니다. 지구 환경 보호라는 측면 외에도 또 다른 이점이 있습니다. 이러한 방식을 채택한 기업들은 정제 산업 전반에 걸쳐 점점 더 강화되는 규제에 대비할 수 있게 되며, 이는 궁극적으로 단기적인 해결책이 아닌 지속 가능한 미래를 향한 성장 전략과 수익성 모두를 뒷받침하게 됩니다.

[1] 출처: 바이오연료 산업 연평균 성장률 통계

[2] 출처: 정제 과정에서의 배출 저감에 관한 Journal of Cleaner Production 연구