기계공학 취준일기 #2 NCC(Naphtha Cracking Center)

 

 

앞 포스트에서 언급하였듯 석유화학제품의 기반 원료는 올레핀과 방향족이다. 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔을 포함하고 방향족은 BTX(특히, 파라자일렌)을 현재 가동중인 대부분의 공정은 납사를 이용해서 올레핀과 방향족을 생산한다.

 

NCC PROCESS

 

올레핀 생산을 위한 납사 분해는 열분해 (Thermal Cracking), 촉매접촉열분해(Catalystic cracking),

 

수첨열분해(Hydrocracking) 등으로 구분할 수 있는다. 생산물의 조성에 따라 운전방식이 차이가 날 수 있는데

 

대부분 NCC의 열분해를 택하고 있다. NCC공정은 크게 열분해->급냉->압축->정제 과정으로 구성되어 있다.

 

1. 열분해로(PYROLYSIS FURNACE)

출처 한국산업안전공단

NCC공정의 핵심인 열분해로(PYROLYSIS FURNACE)이다.

 

납사와 희석증기(Dilution Steam , DS)를 주입하고, 고온으로 가열하여 올레핀과 방향족 등으로 열분해 시키는 장비다.

 

복사부(RADIANT), 대류부(CONVECTION), 스팀 발생장치(STEAM GENERATOR)로 구성되어 있다.

 

예열기에서 원료를 예열하고, 다시 대류부에서 예열되어 부분적으로 증발된다.

 

각 코일에 유량조절되어 들어가는 DS와 같이 합쳐져 재차 예열된 후 분해로의 복사부에 유입된다.

 

복사부에선 고온의 열에 의해 원료는 열분해 된다. 이후 냉각을 통해 약 200도의 열분해 가스를 얻는다.

 

열분해로의 핵심은 원료가 들어가는 코일의 형태에 달려 있다고 한다. 분해로 내부 온도는 약 1000도 이기에

 

열 손실을 최소화하기 위해 단열재로 여러층을 구성하여 단열되어 있다.

 

2.급냉

출처 한국산업안전공단

1번의 열분해로 출구물질의 여러가지 성분은 고압하에서만 경제적 분리 및 정제가 가능하다.

 

하지만 분해로 출구 물질 중에는 분해가스 압축기를 오염시키는 타르 및 중질유분 성분이 포함되어 있으므로,

 

이들을 제거하기 위해 급냉을 반드시 해야 한다. 또한, 열분해로 출구물질 중의 DS를 응축시켜야하며 

 

분해가스 압축기의 흡입온도를 떨어뜨림으로써, 압축기의 부하를 낮춰 소요마력을 줄이고, 

 

분해가스 내에서의 고분자가 압축기를 오염시키는 것을 방지해야 한다. 따라서 급냉을 거치며 약 37도의 분해가스를

 

얻게 된다.

 

3. 압축

 

출처 한국산업안전공단

압축공정은 열분해로 출구물질을 경제적으로 분리하기 위해 압축기를 이용하여 2G까지 압력을 올리도록

 

설계되어 있다. 다단 압축하는 중간에 분해가스 내에 포함된 산성가스를 제거하는 MEA(Mono Ethanol Amine)계와 

 

가성소다계가 설치되어 있다. 

 

4. 정제공정

 

출처 한국산업안전공단

마지막인 분리정제공정은 메탄을 제거하는 demethanizer, 에탄을 제거하는 deethanizer,

 

프로판을 제거하는 depropanizer, 부탄을 제거하는 debutanizer인 증류 컬럼으로 구성되어 있다.

 

이러한 연속적인 분리를 거쳐 에틸렌, 프로필렌, C3 LPG, 혼합 C4 그리고 열분해 가솔린이 얻어진다.

 

최근에는 셰일가스의 보급과 NCC 설비의 고도화 등으로 인해 올레핀 생산이 다양하게 변화되고 있다.

 

셰일가스 등장으로 인해 에틸렌 생산설비 ECC(Ethane Cracking Center)가 가장 주목받고 있다.

 

또한 MFC(Mixed Feed Cracker)는 납사 이외에도 lpg,부생가스 등 정유 공정에서 나오는 

 

물질을 이용해 에틸렌, 프로필렌, C4, 방향족 유분까지 모든 석유화학 기초유분을 생산할 수 있어

 

주목받고 있다.