기계공학 취준일기 #3 방향족(BTX) 제조공정 1

이전 포스트에서는 NCC 즉 경질 나프로 PRODUCT를 생산하는 공정을 소개했다.

 

이번엔 중질 나프타로 PRODUCT를 생산하는 BTX제조 공정에 대해 알아보자.

 

B(벤젠), T(툴루엔), X(자일렌) 등은 좋은 냄새를 풍겨서 방향족 탄화수소라고도 불린다.

 

또한 경질 나프타를 NCC에서 분해하여 올레핀 제품을 제조한 후 부생되는 열분해가솔린(PYROLYSIS GASOLINE)

 

또는 정유공장의 REFORMATE를 이용한 방법으로 벤젠, 툴루엔, 자일렌을 추출과 증류공정을 거쳐 분리정제하고 있다.

 

대체로 스타이렌모노머(SM), 나이론, 큐멘등의 원료로 사용되는 벤젠, 폴리에스테르 필름의 원료로 사용되는

 

자일렌(파라자일렌 PX이다) 을 생산한다. 툴루엔은 전환시설을 통해 벤젠으로 전환되어 PRODUCT화 된다. 

 

앞서 언급하였듯이 방향족은 중질 나프타 (Heavy Straight Run Naphtha, HSR)을 사용한다.

 

크게 납사전처리(NHT)공정과 BTX공정으로 구성되어 있다. (NHT를 다시한번 다루겠다.) 

 

밑 그림의 PROCESS를 거치게 된다.

 

1. 납사 전처리 공정

 

BTX생산 전 납사 전처리공정은 크게 NHT와 PLT(platforming)으로 나뉜다.

 

1.1 NHT(납사 수첨탈황공정)

 

출처 한국산업안전공단

 

중질 납사를 개질하기 위해 황, 질소, 산소, 중금속 등을 제거하는 공정이다. 특히 백금등과 같은 귀금속을 촉매로

 

이용하는 NHT에서 중금속은 개질 촉매 활성에서 재생할 수 없는 영구적인 독으로 작용하며, 황, 지소, 산소등은

 

일시적인 촉매독이 된다. 이러한 화합물을 제거하기 위해 코발트와 몰리브덴이 주성분인 촉매를 이용해서

 

약 325도와 38기압에서 수소와 반응시키면 S는 H2S로 N은 NH3로 02는 H20로 배출되고,

 

중금속은 촉매 금속과 결합하여 제거된다. 또한 불포화 탄화수소는 포화 탄화수소로 전환된다.

 

1.2 CCR/PLT(납사 개질공정)

 

출처 한국산업안전공단

 

원유에 따라 차이가 있으나 중질 납사에 방향족 탄화수소의 총 함량은 약 10~20wt%이다.

 

이러한 농도로는 수율이 낮아 경제성이 없다. 그래서 중질 납사중의 일부 탄화수소(주로 납센)을 촉매의 도움을 받아

 

방향족 탄화수소로 전환하는 공정을 거쳐 60wt%이상으로 증가시키는데 이게 납사개질공정이다.

 

이렇게 추출 된 개질 납사를 reformate라고 부른다. 촉매는 RECYCLE되어 재사용 되어야 하는데,

 

촉매의 연속적인 재생을 위해 사용하는 장비를 CCR(Continuous Catalyst Regenerator)라고 부린다. 

 

이를 통해 연속적으로 촉매를 재생시킴 으로써 공정의 가동 중단없이 활성을 높게 유지시킨다.

 

BTX공정은 다음 포스트에 이어 하겠다.