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SK이노베이션 용어 파헤치기 (1)

SK이노베이션에 관심있는 그대, 'SK이노베이션의 자회사 다섯 가지를 5초 안에 대답하시오!'라는 갑작스런 질문을 받았다면? 망설인다면 너무해~너무해~ 좀 더 나아가 SK인천석유화학, SK에너지, SK종합화학, SK루브리컨츠, SK트레이딩인터네셜의 각자 맡은 영역이 있다는데 이에 대해 정확히 말할 수 있는 그대라면~ 이미 준비된 SK이노인(人)! 회사와 관련된 글을 읽어 내려가다 PX공정? 수직계열의 생산체계? 자주 들어본 것 같은데.. 알 것 같으면서도.. 머뭇거리고 있을 당신을 위해 준비했다. SK 이노베이션 계열의 사업 영역에 대해 쉽게(?) 풀어써보았다.

 

SK Careers Editor 김가영


SK이노베이션의 사업 영역은 크게 석유 개발, 배터리, 정보전자소재 분야로 나눌 수 있다.

 

석유개발 분야

<출처 : SK이노베이션 블로그>

 

#납사개질공정

“납사개질공정은 수첨탈황공정을 거쳐 황, 질소, 중금속 등이 제거된 납사를 원료로 하여, 납사에 포함된 납센파라핀 성분을 방향족 성분으로 전환하여 방향족이 풍부한 Reformate를 생산하고 있습니다.”

- SK 인천석유화학 홈페이지 발췌

 

빨간색 키워드를 중심으로 풀어나가보자.

 

수첨탈황공정(Hydrodesulfurization) : 수소를 첨가하여 황을 제거하는 공정
원료의 불순물인 황(sulfur)의 경우 산소와의 반응(oxidation) 혹은 부식(corrosion) 등으로 대기오염(,

...)의 원인 물질이 된다. (물론 인체에도 유해하다.) 즉 원료의 황 함량이 높을수록 대기오염원인 이산화황 가스의 배출량이 많아 질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 원료의 황 함량을 줄이는 것은 지구를 살리는 길이며 우리의 건강도 챙기는 일! 원료의 황 함량을 줄이기 위한 과정을 수첨탈황공정 ‘hydrodesulfurization’이라 한다.

 

 

<대기오염의 원인인 황, 출처:http://www.rosetwo.pe.kr/energy/txt/1-2f.htm>

 

위 그림에서 보듯이 이산화황은 대기 중에서 산소 또는 물과 반응하여 공기오염 및 산성비의 원인이 됨을 알 수 있다.

 

‘수첨탈황공정’이 잘 진행되기 위해서는 ‘촉매(활성화 에너지를 낮추어 화학 반응이 좀 더 쉽게 진행될 수 있게 해주는 물질)’가 필요하다. 촉매는 한 공정 내에서도 진행되는 반응의 종류에 따라서도 사용되는 종류가 달라진다. 수첨탈황공정에서 흔히 쓰이는 촉매로는 Co(cobalt)와 Mo(molybdenum)를 혼합시킨 (MoS2와 Co9S8을 섞은) compound이다.

 

MoS2 촉매의 활약 덕분에 황이 수소와 반응하여 H2S로 바뀌게 된다. 이렇게 배출되는 H2S기체는 공정이 끝남과 동시에 버려지는 것이 아니라 공정의 흐름을 따라 정제 공정(refining process)을 거쳐 다시 처음 반응기로 돌아가 재사용된다.

 

납사(Naphtha) : 석유를 정제(분별증류과정) 할 때 얻어지는 물질 중 하나이다.

연성(불이 잘 붙는) 액체 상태인 탄화수소 화합물을 가리킨다. 주로 reforming 공정을 거쳐 옥탄가가 높은 가솔린(gasoline)을 만들 때 원료로 쓴다.

 

 

 

<원료의 정제, 출처 : Science-recource >

 

그림에서 보듯 crude oil를 증류시켜 jet fuel, naphtha, gasoline, diesel, residual을 얻을 수 있다. 가벼운 물질일수록 위쪽에서 분류된다.

 

원유(Crude oil)에서 얻을 수 있는 naphtha는 넓은 의미로 휘발성인 석유류를 총칭할 때 쓰이며, 좁은 의미로는 원유를 ‘상압증류(Atmospheric Disillation Unit)’ 과정에서 200∼370℃의 비점 범위, 30℃∼150℃ 정도의 온도 범위에서 얻어지는 경질유분을 말한다. 이러한 Naphtha는 끓는점을 기준으로 끊는점이 100℃이하인 것을 경질 나프타(Light Straight Run Naphtha), 끊는점이 100~220℃ 범위인 유분을 중질 나프타(Heavy Straight Run Naphtha)로 분류 되며 각각의 쓰임새가 다르다.

 

*옥탄가 : 휘발유에 포함된 2,2,4 트라이메틸펜테인(2,2,4-Trimethylpentane), 이소옥테인의 부피비율을 백분율(%)로 표현한 값을 말한다. 이소옥탄의 비율이 높을수록 옥탄가 값이 커진다는 의미이다. 엔진의 종류에 따라 사용하기 적합한 옥탄가는 다르며 이는 엔진에서 발생하는 노킹(Knocking) 현상을 막기 위함이다. 노킹 현상이란 엔진 내부에서 이상 연소로 인한 knock하는 듯한 소리가 나는 현상을 말한다. 노킹 현상이 줄어들수록 엔진의 순간 가속력이 좋아지며 출력이 향상된다. 즉 옥탄가가 높을수록 anti-knocking성이 좋아진다.

 

*상압증류(atmospheric distillation) : 정유 공정 중 가장 기본이 되는 공정이다. 증류(혼합물의 끓는점 차이를 이용한 분리법)의 원리를 이용하여 혼합물을 분리한다. 원유가 끓어 기체 상태가 된 후 상층부로 이동하던 중 온도가 내려가 다시 액체로 응축되는 과정을 반복한다. 가벼운 물질이 위쪽에서 분류되며 무거운 물질이 아래쪽에서 분류된다. 상압증류는 대기압 상태에서 증류하여 혼합물을 분류하는 장치를 의미한다. (증류법으로는 감압증류, vaccum distillation 가 있다) 원유가 유입된 후 열교환기를 거쳐 예열되고, 가열관을 통과하면서 약 320도로 가열된다. 가열된 flow은 분류탑 안으로 들어와 약 30~50개의 분별 트레이에서 분류되고 분류탑 아래쪽에서는 수증기가 주입된다.

 

납센(Naphthene) : CnH2n의 화학식을 가지는 closed ring 구조의 포화 탄화 수소를 말한다.

화라는 것은 탄소와 탄소 사이의 결합이 단일 결합으로만 이루어진 상태를 말하며 closed ring 구조란 벤젠고리와 같은 고리 형태를 말한다.

 

<Cycloalkane 구조, 출처 : wekipedia>

 

파라핀(Paraffin) : 파라핀(paraffin)은 CnH2n+2(n≥19)의 화학식으로 표현되는 알케인 탄화수소를 의미한다.

물에는 녹지 않으나 에테르나 벤젠, 에스테르에서는 녹는다. 파라핀은 20 혹은 40의 탄소 분자로 이루어진 탄화수소분자의 혼합물로 석유나 석탄, 오일셰일에서 도출된 하얗고 색깔 없는 부드러운 고체이다. 파라핀은 고형 파라핀과 유동 파라핀으로 분류 할 수 있다.

 

*고형 파라핀: 원유나 콜타르 따위를 증류하여 분리하고 정제한 파라핀. 전기 절연성이 좋아 초, 화약, 합성 세제, 파라핀 종이, 크레용 따위를 만드는 데 쓴다. 녹는점은 37.8~64.5℃.

 

*유동 파라핀: 석유에서 분류한 파라핀유 가운데 상온에서도 고체로 변화하지 않는 부분을 모은 무색무취의 액체. 양초, 윤활유, 화장품의 재료 등 다양한 용도로 쓰인다.

 

방향족 화합물(Aromatic compound) : 유기 화합물은 크게 지방족(aliphatic) 화합물과 방향족(aromatic) 화합물로 나누어진다.

초기 발견되었던 화합물에서 향기가 난다 하여 aromatic이라 붙였으나 지금은 향기가 구분의 기준이 되지는 않는다. 방향족 화합물들은 대체적으로 벤젠고리(C6H6)를 가지는 형태이다. 5각형의 구조에서도 방향성을 띄는 물질이 발견되면서 휘켈의 규칙을 만족시키는 경우 공명의 안정성을 지닌 방향족 화합물이라 부르게 되었다.

 

처음으로 돌아가 첫 문장을 다시 읽어보자. “납사개질공정을 거치면서 원료에서 불순물인 황과 질소가 제거되며 수첨탈황공정을 거치면서 이에 불순물이 제거된 나프타를 고리 형태의 방향성을 띄는 물질로 전환시켜 쓰임이 많은 방향족 물질이 풍부한 원료로 전환하였다.”

 

#PX공정
“혼합 자일렌과 부산물인 톨루엔, C9+ Aromatic을 원료로 투입하여 섬유 산업의 기초 원료인 파라자일렌을 생산하는 시설입니다. 연간 130만톤의 파라자일렌을 생산하고 있습니다.”

- SK 인천석유화학 발췌

 

자일렌(Xylene) : 앞서 언급했던 방향족 탄화수소의 종류다.

일렌은 벤젠고리에 메틸기 2개가 붙은 형태로 메틸기가 붙는 위치에 따라 ortho-, meta-, para- 접두사가 붙는다.

 

<자일렌의 이성질체, 출처: Wikipedia>


톨루엔(Toluene) : 벤젠고리에 메틸기(ch3)가 하나 붙어있는 형태.

석유화학 공정에서 가장 기본이며 쓰임이 많은 중요한 물질이다. 환각을 유발할 수 있는 물질이라 취급시 주의해야 한다.

<톨루엔, 출처 :Wikipedia>

 

C9+ Aromatic : 탄소수가 9개 이상인 무거운 aromatic solvent를 의미한다.

 

파라자일렌(p-Xylene) : 자일렌의 세가지 이성질체 중에서 파라자일렌이 상업적인 용도로 가장 많이 쓰인다.

파라-자일렌의 산화물인 테레프탈산(terephthalic acid)은 고분자 물질 중 가장 흔히 쓰이는 PET 합성의 기본물질이다. 

 

<PET 축합중합 반응 과정>
 

위 반응식과 같이 파라-자일렌을 먼저 산화시켜서 테레프탈산을 만들고, 그것을 에틸렌글리콜과 축합(물이 빠져나가는)중합반응을 통해서 생성된 폴리에스테르계 고분자가 바로 PET이다.

 

#BTX공정

“납사개질공정에서 나온 Reformate를 원료로 사용하여, 방향족추출 공정을 통해 방향족 성분만을 추출 후 고순도의 벤젠 제품 및 PX 공정의 원료인 톨루엔, 자일렌을 생산하고 있습니다.”

- SK 인천석유화학 발췌

 

BTX(Benzene,Toluene,Xylene) : Benzene, toluene, xylene을 총칭하는 말로 쓰인다. 
벤젠고리를 가지고 있는 물질을 벤젠고리 유도체라 한다. 벤젠고리에 메틸기() 하나가 치환(H원자와 자리바꿈)된 경우를 톨루엔이라 하며 두 개의 메틸기가 치환된 경우를 자일렌이라고 한다.

 

 

<BTX 구성요소들의 구조, 출처: Wikipedia>

 

Reformate : 옥탄가가 낮은 경질유분의 탄화수소 구조를 바꾸어 옥탄가가 높은 유분으로 변화시키는 방법이다.

 

글보다 그림이 많다고 느껴지는 기사였다. (벤젠고리 때문에 최면에 걸리는 듯 한..) 낯설게만 느껴졌던 용어들이 조금이라도 친숙하게 다가가게 되었다면 에디터에겐 더 큰 보람은 없을 듯 하다. SK 인천석유화학 홈페이지로부터 발췌해온 ‘석유개발’부분 사업 영역에 대한 글을 마무리하며 다음엔 다른 분야로 돌아오겠어효~ 여러분~ 안녕~

 


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Posted by SK Careers Journal skcareers

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