석유화학 공장 개요 및 주요 설비 완벽 가이드
석유화학 공장 개요
석유화학 공장은 원유나 천연가스로부터 추출된 나프타 등 기초 원료를 바탕으로 다양한 화학제품을 생산하는 복합 공정 설비입니다. 전체 공정은 다음과 같은 단계로 진행됩니다.
1. 원료 처리
- 원유나 천연가스를 정제 및 전처리하여 반응에 적합한 형태로 가공합니다. 이 단계에서는 불순물 제거, 분해, 탈황
등의 작업이 이루어집니다.
2. 반응
- 전처리된 원료를 반응기에 투입하여 중합, 수소화 등 여러 화학반응을 진행합니다. 이 과정은 정밀한 온도, 압력,
촉매 관리가 필요합니다.
3. 정제 및 분리
- 반응 후 생성물로부터 원하는 제품을 추출하기 위해 증류, 흡수, 추출 등의 공정을 수행합니다.
- 물리적 특성을 활용하여 효과적으로 분리·정제합니다.
4. 보관 및 운송
- 생산된 제품 및 중간물을 안전하게 저장하고, 배관, 펌프, 로딩/언로딩 설비 등을 통해 외부로 이송합니다.
- 인화성이나 폭발 위험이 있는 물질을 다루기 때문에 안전 관리가 필수적입니다.
각 공정 단계는 고온·고압 조건, 가연성·폭발성 물질, 독성·부식성 물질을 다루므로 정교한 설비 설계와 엄격한 안전관리 체계가 반드시 필요합니다.
2. 공정별 주요 설비
1. 원료 처리 설비
1) 분해(파이롤리시스) 설비
- 나프타, 에탄, 프로판 등 탄화수소 원료를 고온에서 열분해하여 에틸렌, 프로필렌 등 기초 유분을 생산합니다.
- 고온·고압 환경에서 작동되므로 내열·내압 설계와 안전장치(예: 안전밸브)가 필수입니다.
2) 탈황 설비 (HDS 등)
- 원료 내 황 성분을 제거하여 공정 설비의 부식을 방지하고, 환경오염을 최소화합니다.
- 황화수소(H₂S) 등 독성 가스 발생에 대비해 밀폐 구조, 감지장치, 환기 시스템이 갖추어져야 합니다.
2. 반응 설비
1) 중합 반응기
- 에틸렌, 프로필렌 등의 단량체를 중합하여 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 합성수지를 생산합니다.
- 온도와 압력을 정밀하게 제어하며 촉매 관리를 통해 효율적인 반응을 유도합니다.
2) 수소화 반응기
- 불포화 탄화수소를 수소화 반응을 통해 안정된 제품으로 전환합니다.
- 고압 수소를 사용하므로 누출 시 폭발 위험이 크며, 밀폐 설계와 감지장치, 안전밸브 등의 안전장치가 필요합니다.
3) 추가 주요 장비
- 반응기
→ 화학 반응을 일으키는 핵심 설비로, 정밀한 온도와 압력 조절이 이루어집니다.
- 압력용기
→ 고압의 가스나 액체를 저장·처리하는 설비로, 안전한 운전을 위해 두꺼운 내압 재질과 안전밸브가 적용됩니다.
- 열교환기
→ 공정 간 열 에너지를 효율적으로 교환하여 반응 효율을 높이거나 제품의 온도를 조절합니다.
- 혼합기
→ 원료와 촉매, 첨가제를 균일하게 혼합해 반응 효율을 극대화합니다.
- 압출기
→ 고분자 제품을 일정한 형태(펠릿, 시트 등)로 가공하는 설비로, 열과 압력에 의한 성형 공정을 수행합니다.
3. 정제 및 분리 설비
1) 증류탑 (Distillation Column)
- 원료나 반응물의 각 성분이 비점 차이를 이용해 분리되는 설비입니다.
- 탑 내부의 온도와 압력 분포를 정밀하게 관리하여 원하는 성분을 높은 순도로 회수합니다.
2) 추출/흡수 장치
- 용해도 또는 흡착 특성을 이용하여 혼합물에서 특정 성분을 선택적으로 제거합니다.
- 사용되는 용매나 흡착제의 특성에 따라 설비의 재질과 안전 설계가 결정됩니다.
3) 추가 분리 설비
- 흡수탑
→ 기체 혼합물에서 특정 성분을 액체 흡수제를 통해 제거하는 장치입니다.
- 추출기
→ 용매 추출 방식을 이용해 선택적으로 물질을 분리합니다.
- 침전분리기
→ 중력이나 응집제를 활용해 고체와 액체, 또는 상이한 액체 성분을 분리합니다.
4. 보관 및 운송 설비
1) 탱크 및 저장소
- 원료, 중간제품, 최종 제품 등을 대량 저장하는 설비입니다.
- 인화성 및 폭발성 물질의 보관을 위해 내부 압력 제어, 유증기 회수 시스템, 정전기 방지 및 방폭 설계가 요구됩니다.
2) 배관 및 펌프
- 공정 간 물질 이송 및 저장탱크와 공정을 연결하는 역할을 합니다.
- 누출, 파손, 진동에 대비해 주기적인 점검과 방폭 설계, 내식성 재료 사용이 중요합니다.
3) 로딩/언로딩 설비
- 선박, 탱크로리 등 외부 운송 수단과 연결해 원료 및 제품을 이송합니다.
- 연결 부위에서의 누출, 정전기, 화염 발생 위험을 최소화하기 위해 접지, 긴급 차단장치, 감지 시스템 등이
구비되어야 합니다.
3. 결론
- 석유화학 공장은 원료 처리, 반응, 정제 및 분리, 보관 및 운송 등 여러 단계를 거쳐 다양한 화학제품을 생산합니다.
- 각 공정은 고온·고압, 가연성·폭발성, 독성·부식성 물질 등 여러 위험 요소를 포함하고 있으므로,
정밀한 설비와 엄격한 안전관리 체계를 바탕으로 운영되어야 합니다.
- 정기적인 점검, 유지보수, 안전 교육 및 훈련을 통해 공정의 안정성과 작업자 안전을 확보하는 것이 필수적입니다.