원유, 분별 증류, 가솔린, 등유, 경유, 중유, 아스팔트, 찌꺼기, Crude oil, fractional distillation, gasoline, kerosene, diesel fuel, heavy oil, asphalt, residue
원유는 끓는점이 다른 물질들의 혼합물로, 증류탑에 넣고 가열하면 위쪽에서 끓는점이 낮은 성분부터 먼저 증류되어 나온다
유전에서 나오는 원유는 검푸른 빛의 걸쭉한 액체이며, 많은 종류의 물질들이 섞여 있는 복잡한 혼합물이다. 이 원유를 성분별로 분리하려면 분별 증류를 해야 하는데, 많은 양을 신속하게 분리해야 하므로 실험실의 분별 증류 장치를 이용한 방법으로는 안 되고, 정유 공장에서 증류탑을 이용하여 분리해야 한다. 정유 공장에서는 우선 원유를 물과 염기의 수용액으로 씻어서 냄새를 없앤 뒤, 증류탑으로 보내 분별 증류한다. 원유는 증류탑의 가열 장치에서 370 ℃로 가열되어 기화된 상태로 증류탑 내부에 들어가, 끓는점이 낮은 성분은 위쪽에서, 끓는점이 높은 성분은 아래쪽에서 분리되어 나온다.
원유를 분별 증류하면 끓는점이 낮은 물질부터 높은 물질 순으로 가솔린, 등유, 경유, 중유, 아스팔트, 찌꺼기 등이 분리되어 나오는데, 이렇게 분리된 성분들도 순물질이 아닌 혼합물이다. 이렇게 분리된 물질들을 다시 분별 증류하여 석유 화학 공업의 원료나 생활 연료 등 여러 분야에 용도에 맞게 분리 정제하여 사용한다.
미국에서 처음으로 석유 굴착에 성공한 후 대량생산을 시작한 에드윈 드레이크는 원유를 사줄 고객을 찾아서 전국을 헤맸습니다. 그러나, 냄새가 지독하고, 진흙같이 검은색을 띄며, 금방 휘발되어 버리는 기름을 사줄 고객은 거의 없다시피 했습니다. 원유가 시장성을 가지기 위해서는 원유를 사용할 수 있는 형태로 정제해야 했습니다.
석유 속에는 다양한 물질이 섞여 있습니다. 그중에는 별로 값어치가 없고 독성이 있는 물질도 있는 반면 상당한 가치를 지닌 물질도 있습니다. 이 때문에 유전에서 석유를 채굴하여 우리가 사용하는 연료의 형태로 유효한 부분을 분리하기 위한 여러 단계의 공정을 거쳐야 합니다.
중요한 분리 방법의 하나가 바로 ‘증류’입니다. 증류는 고순도의 제품을 비교적 저비용으로 제조하는 방법으로 이와 같은 장점 때문에 석유산업은 증류법을 채택하여 사용합니다. 정유공장에서 하늘을 향한 탑들이 바로 증류탑입니다. 이러한 분별 증류의 역사는 본격적으로 석유를 사용하기 시작하던 바로 그때부터 시작되었습니다.
최초의 정류기는 커다란 철제 드럼에 농축기로 작용하는 큰 튜브를 붙인 형태였습니다. 모양 때문에 주전자라 불린 이 정류기의 생산량은 하루에 1에서 100 배럴 정도였습니다. 석탄을 이용하여 드럼을 가열해 원유를 증류했는데 증류 과정에서 세 가지의 물질을 얻을 수 있었습니다. 가장 먼저 끓어 나오는 휘발성이 큰 납사, 다음으로 당시 가장 시장 가치가 높았던 등유, 마지막으로 중유와 함께 드럼 밑바닥에 남는 타르입니다. 초기의 정유 공장들은 가장 잘 팔리고 높은 가격에 팔 수 있는 등유의 생산을 우선시하여 생산량의 75%는 등유였습니다.
현재는 시장의 수요에 맞춰서 정유회사가 각 성분의 생산량을 조절합니다. 휘발유, 경유, 등유의 소비량은 외부 환경에 따라 달라집니다. 예를 들어 교통량이 많은 여름에는 휘발유가 더 소요되는 반면에 겨울철에는 등유의 소비가 많습니다. 인구분포도 영향을 미칩니다. 현대의 정유공장은 이윤을 최대한 보장하기 위해 수요에 맞추어 생산 성분의 구성비를 조절합니다.
