석유화학의 심장, NCC 공정

 

한화토탈에너지스에는 저마다의 목적과 특색이 가득한 수많은 공정들이 있습니다. 그중에서 꼭 한번 짚고 넘어가야 할 공정이 있다면 석유화학의 심장이라고 불리는 NCC 공정이죠.

NCC는 ‘Naphtha Cracking Center’의 줄임말로 나프타 분해 설비를 의미합니다. 일반적으로 나프타는 5개에서 12개의 탄소를 중심으로 고리를 이루고 있는 혼합물인데, NCC 공정을 거치면서 탄소가 2개로 이루어진 에틸렌과 3개인 프로필렌, 4개인 Mixed C4 그리고 열분해 Oil로 분리된답니다. 말그대로 나프타(Naphtha)를 깨뜨리고 부수는(Cracking) 곳(Center)인거죠. 오늘은 석유화학의 뜨거운 심장, NCC공정의 메커니즘을 소개해드리도록 하겠습니다.

 

플라스틱의 기초원료, ‘나프타(Naphtha)’가 궁금하다면?

플라스틱의 기초원료, ‘나프타(Naphtha)’란?

 

 

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온도는 ↑ 탄소의 개수는 ↓

   

 

NCC 공정은 크게 열분해 공정, 급냉 공정, 압축 공정 그리고 분리정제 공정으로 구성되어 있습니다.

열분해 공정은 나프타에 희석 스팀을 혼합한 뒤 약 800~850℃의 높은 온도로 가열하여 분해하는 공정입니다. 높은 열로 나프타를 이루는 탄소 간의 결합을 끊어 탄소의 개수를 낮추는 과정이죠.

열분해 공정의 특성상 고온으로 가열하기 위해서는 많은 에너지가 필요하기 때문에 효율적인 에너지 사용을 위해 여러 층의 단열재와 다양한 코일 설비가 이용된답니다.

 

 

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고온의 가스를 30℃로

  

 

열분해 공정을 거친 열분해 가스는 고온의 기체 상태로 급냉 설비에 전달됩니다. 이곳에서 고온의 열분해 가스는 열교환 설비*를 거쳐 최종적으로 약 30℃까지 온도를 떨어뜨린 뒤 압축 공정으로 전달되죠.

급냉 공정은 분해된 탄화수소끼리 서로 반응하지 못하도록 막을 뿐만 아니라 열분해 가스 내에 뒤섞여 있는 코크와 타르를 분리합니다. 이는 다음 공정인 압축 공정에서 압축 설비가 오염되는 일을 막고, 흡입온도를 낮춰 부하를 줄이는 데 큰 도움을 준답니다.

*열교환 설비: 칸막이로 나뉜 용기 내에서 한쪽에는 고온의 증기를, 다른 쪽에는 저온 유체를 주입해 고온에서 저온으로 열이 이동하도록 하여 고온의 증기가 원래 온도보다 냉각되어 배출될 수 있도록 하는 장치.

 

 

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경제성을 높이기 위한 과정

   

 

압축 공정은 경제성을 높이기 위해 분해 가스를 압축하여 부피를 줄이는 과정입니다. 더불어 이 과정에서는 열분해 공정에서 설비를 보호할 목적으로 주입한 산성 가스와 촉매의 독성 물질 역시 제거합니다.

압축 설비의 내부는 5단의 다단 압축 과정을 거치도록 구성되어 있고 각 단계 사이에는 냉각 설비가 있어 압축 흡입온도를 안정시켜줍니다. 또한 압축 과정 중간에는 가스에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 장치도 거치게 되지요. 

 

 

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NCC 공정의 마무리!

   

 

이전의 과정들을 통해 불순물이 제거되고 부피를 줄인 압축 가스는 각각 -170℃, -135℃의 저온 상태에서 수소와 메탄으로 분리됩니다. 이는 이후 각 유분(끓는점의 차이로 분별 증류해 얻는 성분)에 특화된 설비를 통해 에틸렌과 프로필렌 등으로 분리되고 정제됩니다.

분리정제 공정을 통해 최종 추출된 산물들은 심장에서 온몸으로 혈액을 내보내듯 제품별 유도품* 생산 공정으로 이송되죠. 이로써 NCC 공정은 긴 여정의 마침표를 찍게 된답니다.

* 유도품: 석유화학제품의 중간원료로 석유제품의 하나인 나프타를 분해하여 얻은 에틸렌, 프로필렌 등을 중합해 만듦


오늘은 석유화학 공정 중 석유화학의 심장이라고 불리우는 NCC 공정의 메커니즘을 알아보았습니다. 심장이 뛰어야 생명체가 살 수 있듯 NCC공장이 잘 가동되어야 석유화학 제품들도 만들어질 수 있다는 걸 알게 되셨죠? 땅 속의 석유가 우리 생활 곳곳으로 쓰임이 되기까지 어떤 과정을 거치는지, 석유화학 공정을 더욱 쉽고 재미있게 이해할 수 있도록 다음번에도 흥미로운 주제로 찾아 뵙겠습니다!

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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