석유화학 산업에 석유나프타가 미치는 영향: 화학 산업에서의 석유나프타의 필수적 역할 탐구

개요

원유에서 추출되는 다용도 탄화수소 혼합물인 나프타는 급성장하는 석유화학 산업의 핵심 원료입니다. 다양한 끓는점과 분자 구조를 가진 가연성 액체 조성이라는 독특한 특성으로 인해 나프타는 다양한 필수 제품 생산에 필수적인 원료입니다.

석유화학 산업은 복잡한 탄화수소를 더 단순한 분자로 분해하여 올레핀이나 방향족 화합물과 같은 귀중한 석유화학 제품을 생산하는 증기 분해 공정의 원료로 나프타에 크게 의존합니다. 이러한 구성 요소는 플라스틱, 수지, 합성 섬유 , 용제 등 다양한 제품을 생산하는 데 필수적이며 , 포장, 섬유 , 자동차 등 다양한 산업에 필수적입니다 . 세계 나프타 시장은 빠르게 발전하는 경제권의 연료 및 에너지 수요 증가에 힘입어 크게 성장할 것으로 예상됩니다.

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석유화학 산업에서 나프타의 다재다능함

원유 증류 장치에서 정유 공장의 첫 단계인 오버헤드 액상 증류액은 버진 나프타 또는 직류 나프타라고 합니다. 이 나프타는 종종 경질 나프타와 중질 나프타라는 두 가지 흐름으로 추가 증류됩니다. 나프타의 조성은 원유 공급원과 정유 공장 설계에 따라 다르지만, 일반적으로 파라핀, 나프텐, 그리고 방향족 탄화수소로 구성됩니다.

석유화학 산업에 대한 나프타의 영향

• 석유화학제품 원료

나프타는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔과 같은 석유화학 제품 생산의 주요 원료입니다. 이러한 화학 물질은 플라스틱, 합성 섬유 및 기타 화학 제품 제조에 사용됩니다. 나프타는 원유 증류 과정에서 일반적으로 LPG와 등유 사이에 존재하는 탄화수소 혼합물입니다. 끓는점에 따라 경질 나프타, 중질 나프타, 그리고 전범위 나프타로 분류됩니다. 나프타는 열분해를 통해 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 및 기타 석유화학 기본 원료를 생산하는 원료로 사용됩니다. 이러한 화학 물질은 합성 수지, 합성 고무, 합성 섬유 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용됩니다.

• 스팀 크래킹

쿨브룩(Coolbrook)이 대규모 파일럿 플랜트에서 나프타 전기 증기 분해 기술을 성공적으로 시연함으로써 업계의 지속 가능한 발전 방향과 부합합니다. 쿨브룩은 회전식 반응기(RDR) 기술을 활용하여 이산화탄소 배출량을 줄이고 공정 효율을 향상시킴으로써 석유화학 산업에 혁신을 일으키고자 합니다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 공정의 탈탄소화를 촉진할 뿐만 아니라 플라스틱 생산의 순환성을 향상시켜 비용 효율적이고 에너지 효율적인 방식으로 탄소 순배출량 제로(Net-Zero)로 전환하려는 업계의 목표에 부합합니다. 기존의 화석 연료 기반 분해로를 전기식 RDR 장치로 대체할 수 있는 잠재력은 석유화학 생산의 더 깨끗하고 지속 가능한 미래를 향한 중요한 발걸음을 의미합니다.

• 촉매 개질

촉매 개질은 석유 정제 공정에서 옥탄가가 낮은 나프타 유분, 특히 나프텐 함량이 높은 중질 나프타를 고옥탄가 개질로 전환하는 중요한 공정입니다. 주요 반응은 나프텐의 탈수소화로 방향족 화합물을 생성하고, 파라핀의 이성질화 반응을 일으키며, 더 큰 탄화수소를 분해하는 것입니다. 이 공정은 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 귀중한 성분을 생성하여 연료의 옥탄가를 높입니다. 부산물로 생성되는 수소 또한 다른 정유 공정에 사용될 수 있으므로 중요한 생산물입니다. 촉매 개질은 고품질 가솔린 블렌딩 원료를 생산하는 데 필수적인 단계입니다.

• 산업용 용제

나프타는 널리 사용되는 산업용 용제로, 가정용 세제, 유성 페인트, 세제, 얼룩 제거제 등에 사용됩니다. 중질 방향족 나프타 용제 시장은 최근 가격이 약 4% 상승하며 큰 폭으로 상승했습니다. 이러한 가격 상승은 나프타 생산의 핵심 원료인 원유 가격 상승에 직접적으로 기인합니다. 원유 가격 급등은 나프타 용제 시장 참여 업체를 포함한 세계 화학 산업에 상당한 영향을 미쳤습니다. 가격 변동성에도 불구하고, 다양한 최종 사용 산업의 수요 증가에 힘입어 전체 나프타 시장은 지속적인 성장세를 보일 것으로 예상됩니다.

경질 및 중질 나프타 비교: 특성 및 용도

예를 들어, 2023년 3월, 인도의 할디아 페트로케미컬스(Haldia Petrochemicals Ltd)는 홍해 사태로 인한 운송비 변동을 막기 위해 인도 국내 정유사로부터 나프타 원료를 조달하고자 한다고 발표했습니다. 연간 70만 톤 규모의 나프타 크래커를 운영하는 이 회사는 일반적으로 원료의 50%를 중동에서 조달해 왔지만, 현재는 인도산 정유사(인디언 오일, HPCL, BPCL 등)에서 나머지 원료를 조달하고 있습니다. 이러한 정유사들이 러시아산 원유에서 생산하는 나프타는 할디아 페트로케미컬스가 선호하는 경질 제품보다 약간 더 무겁기 때문입니다.

나프타 가공의 새로운 동향 및 시장 역학

• 나프타 처리의 기술 발전

정유 공정의 기술 발전으로 나프타의 수율과 품질이 크게 향상되어 석유화학 산업의 매력적인 원료로 자리 잡았습니다. 촉매 및 공정 최적화 기술의 혁신으로 나프타 생산 효율이 향상되어 정유업체는 원유에서 더 많은 나프타를 추출할 수 있게 되었습니다. 나프타 수율 증가와 향상된 특성 덕분에 석유화학 생산 원료로서 나프타에 대한 수요가 급증했습니다. 석유화학 산업이 더 높은 이윤을 제공함에 따라 정유업체는 이제 전통적인 연료 용도가 아닌 석유화학 분야에 더 많은 나프타를 투입할 수 있게 되었습니다. 나프타 기반 석유화학 제품으로의 전환은 특히 아시아 지역에서 증가하고 있는 추세이며, 원료로서 나프타의 장점을 활용하기 위해 통합 정유-석유화학 단지가 개발되고 있습니다.

예를 들어, MRPL의 촉매 분해 및 수소화 분해와 같은 최첨단 정제 기술은 나프타의 수율과 품질을 크게 향상시켰습니다. MRPL은 공정 조건을 최적화하고 고급 촉매를 사용하여 원유에서 더 많은 나프타를 추출하는 동시에 그 특성을 향상시켜 석유화학 산업의 매력적인 원료로 자리매김하고 있습니다.

• 올레핀이 풍부한 나프타에 대한 수요 증가

에틸렌과 기타 귀중한 올레핀 함량이 높아 올레핀 고함유 나프타에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 이 원료는 석유화학 제품 생산, 특히 증기 분해 공정에 필수적입니다. 플라스틱 제조, 자동차, 건설과 같은 산업의 성장은 올레핀 고함유 나프타 수요를 견인합니다. 석유화학 산업은 올레핀 고함유 나프타를 사용하여 합성 수지, 합성 섬유, 합성 고무, 염료, 의약품, 개인 위생용품, 연료 등 다양한 제품을 생산합니다. 아시아 태평양 지역은 주요 최종 사용자 산업의 성장과 발전에 힘입어 세계 올레핀 고함유 나프타 시장을 주도하고 있습니다. 비용 효율적인 연료에 대한 수요 증가와 석유화학 산업의 확장으로 올레핀 고함유 나프타 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상됩니다. 또한, 플라스틱 제조, 자동차, 건설과 같은 주요 최종 사용자 산업의 성장과 발전에 힘입어 세계 올레핀 고함유 나프타 시장을 주도하고 있습니다.

석유화학 산업의 나프타 생산 과제 및 냉각 솔루션

바레인 국영석유회사인 Bapco의 사례 연구에 따르면, 이 회사의 대규모 정유공장은 2016년 여름에 나프타 수소화분해 장치(1HCU)의 최대 처리량을 유지하는 데 어려움을 겪었습니다. 이는 여러 요인이 복합적으로 작용했기 때문입니다. 1HCU 촉매가 가동 종료 시점에 가까워져 나프타 생산 수율이 최대치에 근접했고, 냉각 시스템의 한계로 인해 해수 냉각 용량이 감소했으며, 주변 온도가 높고 계속 상승하고 있었고, 안전상의 이유로 경질 나프타의 최대 허용 런다운 온도가 낮아졌기 때문입니다.

이러한 문제들은 병목 현상을 야기하고 1HCU 처리량 감소로 이어져 생산 손실을 초래할 위기에 처해 있었습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Bapco는 Aggreko와 협력하여 맞춤형 냉각 솔루션을 구현했습니다. Aggreko는 디젤 발전기로 구동되는 경질 나프타 냉각기 회로와 폐쇄 루프 방식으로 냉각기를 설치했습니다. 이를 통해 정유소는 더운 여름철에도 가동 중단이나 생산 손실 없이 최대 처리량으로 1HCU를 계속 운영할 수 있었습니다. Aggreko 공정 개선 서비스팀이 개발한 맞춤형 솔루션은 단 6주 만에 구축되었으며, Bapco는 거의 100%의 투자 수익률을 달성했으며, 시간 손실 사고는 단 한 건도 기록되지 않았습니다. 이 사례 연구는 혁신적인 냉각 솔루션이 석유화학 정유소가 고온 및 기타 계절적 요인으로 인해 나프타 생산을 유지하고 운영상의 어려움을 방지하는 데 어떻게 도움이 되는지 보여줍니다.

결론

나프타는 석유화학 산업에서 없어서는 안 될 필수 원료로, 증기 분해 및 촉매 개질과 같은 공정을 통해 올레핀 및 방향족 화합물과 같은 필수 석유화학 제품을 생산하는 데 다재다능한 원료로 사용됩니다. 기술 발전과 공정 최적화를 통해 나프타의 효율과 수율이 향상되어 플라스틱부터 합성 섬유까지 다양한 제품 생산에서 나프타의 역할이 더욱 강화되었습니다.

나프타 수요 증가, 특히 빠르게 발전하는 경제권에서의 수요 증가는 나프타의 중요성을 더욱 부각시킵니다. 전기 증기 분해 및 첨단 냉각 솔루션과 같은 혁신은 업계의 지속가능성과 효율성에 대한 의지를 보여줍니다. 시장 상황이 변화함에 따라 나프타는 앞으로도 석유화학 부문의 핵심 동력이 될 것이며, 다양한 산업에 필수적인 원료 생산을 보장할 것입니다.