우리 일상생활과 밀접한 관련이 있는 석유제품은 원유를 분별 증류해 생산된다.
상압증류탑 (Crude Distillation Unit, CDU)에서 분별 증류되는 석유제품들은 아래와 같이 각각의 끓는 점에 의해 가장 가벼운 성분인 LPG부터 가장 무거운 잔류물인 아스팔트까지 여러 제품으로 분리된다.
01│LPG(액화석유가스)
LPG는 원유의 채굴 또는 정제과정에서 생산되는 기체상의 탄화수소를 액화시킨 것으로, 리터당 열량이 경유, 휘발유 등 다른 석유제품에 비해 낮다. 따라서 수송용의 경우 경유, 휘발유에 비해 연료소모가 많은 단점이 있다. 반면 LNG성분의 도시가스보다는 열량이 높아서 대형음식점 등에서 취사용으로 더 선호된다. LPG는 공기보다 무겁기 때문에 누출되면 주변바닥에 깔려 있게 되므로 인화·폭발 위험성이 있어 주의가 필요하다.
또한 LPG는 크게 프로판과 부탄으로 나뉘어지는데 프로판은 부탄보다 낮은 온도에서 기화되기 때문에 부탄에 비해 가볍고 점화성이 좋다.
일반적으로 가정이나 음식점 등에서 사용하는 LPG는 프로판으로, 용기 속에 액체로 들어 있다가 용기에 부착된 압력조정기를 통과하여 대기로 나올 때 가스화하여 불이 붙는 것이다. 그리고 LPG자동차에 연료로 사용되는 부탄은 가스충전소에서 자동차 연료탱크로 액체형태로 충전되며 그것을 감압시키는 가스조정기를 통과하여 기체화된다.
02│휘발유(Gasoline)
휘발유는 휘발성이 있는 액체 상태의 석유 유분을 총칭하는 말로, 일상 생활과 밀접한 자동차 연료로 사용되기 때문에 가장 친숙하며 석유제품 중 약 8~9%의 생산비중을 차지한다. 휘발유는 인화성이 매우 높으며, 공기와 혼합되면 폭발성 혼합가스가 되어 위험하다.
일반적으로 휘발유는 자동차용, 항공용, 공업용 등 세 가지로 분류된다.
자동차용 휘발유는 가속되는 경우에도 충분히 증발하여 실린더에 연료를 공급할 수 있도록 휘발성이 좋아야 한다. 항공용 휘발유는 프로펠러를 가진 경비행기의 연료로 사용된다. 프로펠러 비행기의 항공 피스톤 엔진도 자동차의 휘발유 엔진과 같으므로 품질도 자동차용 휘발유와 비슷하나, 항공기의 경우 사고 발생의 위험성이 크기 때문에 품질을 엄격하게 규정하고 있다. 공업용 휘발유는 용제로 사용되는데 드라이크리닝용, 도료용, 세척용 등으로 널리 사용된다.
03│나프타(Naphtha)
나프타는 석유화학산업의 기초 유분이나 중간원료로 사용되어 다양한 제품을 만드는 가공 산업에 이용되고 있으며 대표적으로 플라스틱 가공산업, 섬유산업, 고무산업에 사용된다. 일상생활에 쓰이는 제품을 만드는 데 요긴하게 쓰이는데, 우리 생활에서 사용되는 제품의 70%이상은 석유에서 나온다고 할 수 있다.
원유를 증류할 때 LPG와 등유 유분 사이에 유출되며 경질 나프타와 중질 나프타로 구분한다.
04│등유(Kerosene)
등유는 가정용으로 가장 많이 사용되나 동력용, 용제 등으로도 쓰이며, 성상은 각 용도에 따라 다르다.
석유제품 중 가장 오래 전부터 사용되어 온 등유는 이름 그대로 등을 켜주는 기능을 하기 때문에, 등화용으로 각광을 받았다. 등유의 용도는 난방·주방용으로 난방기구, 보일러 등을 통해 공기를 따뜻하게 하거나, 음식물을 조리하는데 사용된다. 생활수준의 향상과 함께 난방과 취사용 연료의 진화가 계속되어 등·경유 보일러 난방이 보급되다가, 최근에는 도시가스가 취사·난방에서 주요한 역할을 차지하고 있기 때문에 등유 수요가 줄어들고 있다.
05│경유(Diesel Oil, Gas Oil)
경유는 대부분 각종 디젤엔진의 연료로 쓰이고 있어 디젤 오일이라고 부른다. 그러나 디젤엔진에는 등유와 중유도 사용되므로 디젤연료 모두가 경유는 아니다.
휘발유엔진이 전기착화식인데 비해 디젤엔진은 압축착화식이다. 디젤엔진은 처음에는 크기가 초대형이고 출력이 대단히 커서 대형선박과 대형기계의 동력원으로 이용되다가 엔진의 소형화에 성공하여 자동차용에 쓰이게 되었다. 대형선박과 이동하지 않는 형태의 동력원으로 이동되는 것을 저속디젤엔진, 자동차용에 주로 이용되는 것을 고속디젤엔진이라고 한다.
원래 경유는 휘발유나 등유보다 용도가 적고 가격이 싸서 경유를 분해한 가스를 첨가시켜서 도시가스의 열량을 높이는 데 사용하였기 때문에 가스 오일이라는 별칭이 있다.
06│중유(Bunker-C Oil)
중유는 무겁고 끈적끈적한 석유제품이다. 선박이나 항구에서 연료용 석유제품을 저장하는 용기를 ‘벙커’라고 부른 것에서 유래되어 ‘벙커유’라고도 부른다. 벙커유에는 보통 A,B,C 종류가 있으나 벙커A,B는 경유에 가까운 특성을 가진 것으로 최근에는 잘 사용하지 않는다.
벙커유는 증류잔사유(Residual Oils)를 주성분으로 하고 특히 화학적인 정제는 하지 않으므로 석유제품 중 품질면에서 저급하다고 할 수 있다. 그러나 이를 다시 가공하여 윤활유, 아스팔트, 등을 만들 수 있기 때문에 벙커유는 명확한 목적을 가지고 만들어진 석유제품이라고 할 수 있다.
특히 벙커유는 열 에너지원으로 중요한 역할을 하고 있다. 석탄의 발열량에 비해 벙커유는 발열량이 높다. 또한 벙커유는 석탄에 비하여 연소에 필요한 공기량이 적기 때문에 과잉 공기에 의한 열손실이 적고, 연소의 조절이 용이하며, 점화 및 소화가 간편하여 열의 이용도가 높다. 더욱이 수송, 하역, 저장이 간편하며 특정한 장소를 필요로 하지 않으며, 계량이 용이하고 타고 남은 재의 처리에 관한 문제가 없다. 벙커유는 대형 엔진의 동력원, 보일러 연료 등의 열원으로 사용된다.
07│아스팔트(Asphalt)
석유, 석탄 또는 기타 유기물이 열변화하여 생성될 수 있는 타르(Tar) 상태인 물질을 일반적으로 역청(Bitumen)이라 한다. 아스팔트란 이 역청을 주성분으로 하는 흑색 또는 흑갈색인 고체 또는 반고체의 가소성 물질로 원유를 증류할 때 얻어지는 잔류물을 말한다.
아스팔트는 검은색의 접착성이 강한 고형 물질인데, 가열하면 연하게 되어 유동질 상태로 된다. 아스팔트는 감압 증류된 잔사유를 원료로 하여 제조되는 것이 일반적인데, 이를 직류 아스팔트라고 한다. 이것은 주로 도로 포장용으로 사용된다. 직류 아스팔트에 가열한 공기를 불어넣어 산화시킨 것은 주로 방수 방습 공사, 루핑, 전기절연재료 등으로 이용된다. 또한 아스팔트에 등유 등의 경질유를 섞어서 물과 유화시킨 아스팔트유제는 도로의 간이포장에 쓰인다.
As a result of the distillation of crude oil, many intermediates and fuel products which we use in our daily life are obtained by separating (distilling) into its components in refineries.
Liquid hydrocarbons formed by metamorphism of organic material in the earth and stored in porous rocks are called crude oil.
The “raw” term at the beginning of petroleum is a raw material and indicates that it has not yet been processed.
Petroleum is a mixture of organic compounds containing only two elements [carbon and hydrogen].
Oil naturally leaks to the earth through fault lines and cracks in the rocks, accumulating to form tar, asphalt and pitch ponds.
For this reason petroleum as a substitute for petroleum is derived from Greek (from Greek) origin as petroleum, meaning “petra” meaning stone and “oleo” meaning oil, and means oil.
We briefly look at the distillation of crude oil and its contents.
Oil Products
The products refined from the liquid fractions of crude oil can be placed into ten main categories. These main products are further refined to create materials more common to everyday life. The ten main products of petroleum are:
Asphalt
Asphalt is commonly used to make roads. It is a colloid of asphaltenes and maltenes that is separated from the other components of crude oil by fractional distillation. Once asphalt is collected, it is processed in a de-asphalting unit, and then goes through a process called “blowing” where it is reacted with oxygen to make it harden. Asphalt is usually stored and transported at around 300° Fahrenheit.
Diesel
Diesel is any fuel that can be used in a diesel engine. Diesel is produced by fractional distillation between 392° Fahrenheit and 662° Fahrenheit. Diesel has a higher density than gasoline and is simpler to refine from crude oil. It is most commonly used in transportation.
Fuel Oil
Fuel oil is any liquid petroleum product that is burned in a furnace to generate heat. Fuel oil is also the heaviest commercial fuel that is produced from crude oil. The six classes of fuel oil are: distillate fuel oil, diesel fuel oil, light fuel oil, gasoil, residual fuel oil, and heavy fuel oil. Residual fuel oil and heavy fuel oil are known commonly as navy special fuel oil and bunker fuel; both of these are often called furnace fuel oil.
Gasoline
Almost half of all crude oil refined in the United States is made into gasoline. It is mainly used as fuel in internal combustion engines, like the engines in cars. Gasoline is a mixture of paraffins, naphthenes, and olefins, although the specific ratios of these parts depends on the refinery where the crude oil is processed. Gasoline refined beyond fractional distillation is often enhanced with iso-octane and ethanol so that it is usable in cars.
Gasoline is called different things in different parts of the world. Some of these names are: petrol, petroleum spirit, gas, petrogasoline, and mogas.
Kerosene
Kerosene is collected through fractional distillation at temperatures between 302° Fahrenheit and 527° Fahrenheit. It is a combustible liquid that is thin and clear. Kerosene is most commonly used as jet fuel and as heating fuel. In the early days of oil, kerosene replaced whale oil in lanterns. In the early 21st century, kerosene was used to power New York City Transit buses. Now, kerosene is used as fuel in portable stoves, kerosene space heaters, and in liquid pesticides.
Liquefied Petroleum Gas
Liquefied petroleum gas is a mixture of gases that are most often used in heating appliances, aerosol propellants, and refrigerants. Different kinds of liquefied petroleum gas, or LPG, are propane and butane. At normal atmospheric pressure, liquefied petroleum gas will evaporate, so it needs to be contained in pressurized steel bottles.
Lubricating Oil
Lubricating oils consist of base oils and additives. Mineral oils are manufactured by special processes called: solvent extraction, catalytic dewaxing, hydrocracking, and isohydromerization. Different lubricating oils are classified as paraffinic, naphthenic, or aromatic. Lubricating oils are used between two surfaces to reduce friction and wear. The most commonly-known lubricating oil is motor oil, which protects moving parts inside an internal combustion engine.
Paraffin Wax
Paraffin wax is a white, odorless, tasteless, waxy solid at room temperature. The melting point of paraffin wax is between 117° Fahrenheit and 147° Fahrenheit, depending on other factors. It is an excellent electrical insulator, second only to Teflon®, a specialized product of petroleum. Paraffin wax is used in drywall to insulate buildings. It is also an acceptable wax used to make candles for the Jewish Menorah.
Bitumen
Bitumen, commonly known as tar, is a thick, black, sticky material. Refined bitumen is the bottom fraction obtained by the fractional distillation of crude oil. This means that the boiling point of bitumen is very high, so it does not rise in the distillation chamber. The boiling point of bitumen is 977° Fahrenheit. Bitumen is used in paving roads and waterproofing roofs and boats. Bitumen is also made into thin plates and used to soundproof dishwashers and hard drives in computers.
Petrochemicals
Petrochemicals are the chemical products made from the raw materials of petroleum. These chemicals include: ethylene, used to make anesthetics, antifreeze, and detergents; propylene, used to produce acetone and phenol; benzene, used to make other chemicals and explosives; toluene, used as a solvent and in refined gasoline; and xylene is used as a solvent and cleaning agent.