[화학공학] BTX분리공정의 설계

1. BTX 분리공정 개요

BTX 분리공정은 석유 화학 산업에서 중요한 역할을 하는 공정으로, 석유 정제 과정에서 얻어진 크래킹 유에 함유된 벤젠, 톨루엔, 자일렌(Toluene, Xylene, Benzene)을 각각 분리하는 과정을 의미한다. 이 공정은 주로 증류 기술을 근간으로 하며, BTX 성분들은 화학제품의 원료로 매우 중요하기 때문에 높은 순도와 효율성을 달성하는 것이 핵심 목표이다. 세계적으로 매년 약 8,000만 톤의 BTX가 생산되며, 이 가운데 벤젠은 약 45%, 톨루엔은 30%, 자일렌은 25%의 비율로 시장에 공급되고 있다. 이들 성분은 석유화학 플랜트에서 폴리머, 합성섬유, 페인트, 고무 등 다양한 산업제품에 쓰이고 있으며, 특히 벤젠의 글로벌 시장 규모는 2022년 기준 약 450억 달러에 달한다. BTX의 분리에 있어 중요한 기술적 측면은 혼합물 내 성분별 끓는점 차이에 기반한 증류 과정을 최적화하는 것인데, 벤젠은 80.1°C, 톨루엔은 110.6°C, 자일렌은 138°C로 각각 다른 끓는점 범위 내에 존재한다. 그러나 이들 성분은 끓는점 차이가 커서 단순 증류만으로 완벽히 분리하는 데 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해 탈착법, 막분리기술, 흡착공정, …