중동 페르시아만에서 우리나라까지 유조선으로 운반된 원유는 정유공장 앞바다에 도착한 후 하역시설을 거쳐 원유저장탱크로 옮겨진다.
유조선으로부터 원유를 하역하기 위해서는 해상계류시설인 SPM(Single Point Mooring) 또는 제티(Jetty)라는 접안시설을 이용한다. SPM은 지름 약 15미터의 원형시설로서 닻으로 해저에 단단히 고정돼 있으며, 육상까지 해저 파이프라인으로 연결돼 있다. 유조선이 도착하면 SPM에 연결된 해상 부유파이프를 유조선 출하관에 연결하여 유조선으로부터 원유를 하역한다.
SPM이 해상에 떠있는 것과는 달리, 제티는 부두에 설치된 구조물로서 유조선이 접안하여 원유를 직접 육상으로 하역할 수 있도록 해준다. 제티는 저장탱크까지 이어지는 파이프라인과 접안시설 등으로 이루어져 있다. VLCC(약 30만 톤)급 유조선은 원유를 가득 실었을 경우 선체의 하단 약 20여 미터까지 물에 잠긴다. 때문에 제티 구조물은 수심이 깊은 자연 조건을 필요로 한다. VLCC로부터 원유 약 180만 배럴을 하역하는 데에는 약 2~3일 소요된다.
원유는 하역된 뒤 가압펌프를 거쳐 원유 저장탱크에 들어간다. 원유저장탱크는 지붕이 있는 거대한 원형기둥모양이다. 큰 것은 약 80만 배럴을 저장할 수 있는 것으로 서울의 장충체육관보다 큰 규모이다. 지붕은 원유재고량에 따라 상하로 오르내리게 되어있는데, 이것은 원유탱크로부터 배출되는 유증기를 최소화하기 위한 조치이다. 발생한 유증기는 탱크 상단의 파이프를 통해 배출된다. 공정에 투입되기 위해서는 원유 속에 포함된 수분을 제거해야 한다. 저장탱크 내에서 수 시간 경과하면 물은 기름과 분리되어 아래로 가라앉는데, 이를 탱크 하단에 설치된 파이프로 뽑아낸다.
대한석유협회 자료 캡쳐
저장탱크를 떠난 원유는 먼저 열교환기에서 130~139℃로 데워져 탈염기로 들어가 염분을 제거한다. 보통 원유에는 10~3000ppm 정도의 염분이 포함되어 있다. 만약 염분을 포함하고 있는 상태의 원유를 그대로 증류하면 염이 분해되어 염산과 같은 산을 생성하여 장치를 부식시키고, 가열로나 열교환기, 증류탑 내부 등에 달라붙어 장애를 일으키므로 탈염과정은 필수이다.
탈염기에서 나온 원유는 다시 열교환기를 거치면서 240~260℃ 정도로 온도를 높인다. 열교환기는 고온의 유체흐름을 이용해서 원유를 예열하는 열 회수시설이다. 예열을 마친 원유는 가열로로 보내지는데, 가열로에는 파이프가 수평 혹은 수직으로 통해져 있으며, 모든 파이프는 직렬 또는 병렬로 연결되어 있다. 즉, 전열면적을 넓게 하여 열을 충분히 흡수할 수 있게 되어 있다. 이 파이프 속에 원유가 보내져 가열되는데 압력이 걸려 있으므로 여기에서는 기화되지 않는다.
열교환기를 통과한 원유는 가열로에서 340~360℃까지 가열되어 상압증류장치에 투입된다. 원유가 처음으로 투입되는 상압증류장치(CDU : Crude Distillation Unit)는 원유를 가열하여 끓는점 차에 의해 LPG, 나프타, 등유, 경유, 중유, 잔사유를 분리한다.
통상 상압증류장치는 정유공장의 정제능력을 판단하는 기준이 된다. 즉 정제능력이란 상압증류장치에서 하루 동안 처리하는 물량을 기준 삼는 것이다. 이를 단위로서 BPCD(Barrel Per Callender Day) 또는 BPSD(Barrel Per Stream Day)로 표시하는데, 흔히 B/D라고 약칭하여 표기한다. 상압증류장치의 핵심시설은 단연 상압증류탑이다. 상압증류탑으로부터 분리된 유분에서 완제품을 얻기 위한 여러 후속 공정으로 가스회수시설 등•경유에서 황 성분을 제거하는 수소첨가탈황시설, 상압잔사유를 다시 한번 처리하는 감압증류공정(VDU), 항공유 제조시설(Merox) 등이 있다.
출처: 대한석유협회 자료