Web sandbox 프로젝트/가이드/원유 분별증류

## 원유에서 나오는 것들

원유를 데우면 온도대에 따라 서로 다른 유분이 증기로 갈라져 나옵니다.. 가벼운(끓는점 낮은) 것부터 순서대로 빠져나가고, 응결되면 밀도 순으로 층을 이룹니다.


| 유분 | 끓어 나오는 온도대 | 밀도 | 상태 | 특징 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ==석유가스==
Petroleum Gas | 150 ~ 168° | 0.8 | 기체 | 가장 가벼워 꼭대기 층에 머무릅니다. **다시 액체로 응결 되지 않습니다.** |
| ==휘발유==
Gasoline | 168 ~ 250° | 2.2 | 액체 | 가장 가볍고 **가장 잘 타는** 액체 연료입니다. 가장 많이 나옵니다. |
| ==등유==
Kerosene | 250 ~ 312° | 2.35 | 액체 | 휘발유와 경유 사이 중간 단계입니다. |
| ==경유==
Diesel | 312 ~ 380° | 2.45 | 액체 | 가장 무겁고 가장 늦게 붙는 액체 연료입니다. |
| ==아스팔트==
Asphalt | 380° 이상 | 1000 | 고체/점성액 | 다 짜낸 원유가 눌어붙은 검은 타르입니다. |

노트: 층이 쌓이는 순서 (가벼운 것이 위)
2.2 (휘발유) 2.35 (등유) 2.45 (경유) 2.6 (원유) 3 (물)

밀도가 다르기 때문에 응결된 유분은 **저절로** 이 순서대로 층을 이룹니다. 위에서부터 휘발유 → 등유 → 경유 → 원유, 그리고 물을 깔아 뒀다면 맨 아래가 물입니다. 석유 계열은 전부 물(3)보다 가벼워 **물 위에 뜹니다.**


## 증류기 만들기


1. 용기 제작
**Stone**이나 **Iron**으로 U자 컵 모양 용기를 그립니다. 더 빠른 열전도를 원하는 경우, Diamond, Heatpipe도 사용 가능합니다. 단, Wall은 열전도성이 없어 사용 불가능합니다.

2. 원유를 붓는다
'석유' 팔레트 탭에서 **Crude Oil**을 골라 용기를 절반쯤 채웁니다.

3. 아래에서 데운다
용기 **바닥 바깥쪽**에서 불을 피워 가열합니다. Coal, Wood, 또는 LPG 등이 사용 가능하며, Clone을 사용하면 무한히 가열할 수 있습니다.

4. 층이 쌓이는 걸 구경한다
원유가 끓어오르며 증기가 올라가 위쪽 차가운 곳에서 응결하고, 밀도 순으로 층이 갈립니다. 바닥엔 검은 아스팔트가 깔립니다.



## 플라스틱 만들기 (분해 → 중합)

증류의 **후속 도전과제**입니다. 짜낸 유분을 끓여 증기로 만들고, 그 증기를 **촉매**에 통과시켜 **에틸렌**으로 쪼갠 다음, 같은 촉매 위에서 굳혀 **폴리에틸렌 수지**를 만듭니다.

증류가 *위아래 온도 구배*를 만드는 문제였다면, 이건 **열을 빼내는** 문제입니다. 분해와 중합이 **같은 촉매층에서** 일어나는데, 분해는 온도를 안 가리고 중합만 40~200°를 요구하기 때문입니다.

```
[증류탑]  원유 ──150~380°──▶ 휘발유(나프타)
[증  발]  휘발유 ──260°──▶ 석유증기 ↑
[촉매층]  석유증기 + 촉매 ──▶ 에틸렌 + 그을음     ← 온도 조건 없음
[촉매층]  에틸렌  + 촉매 + 40~200° ──▶ 폴리에틸렌 수지
```

노트: 한 장의 촉매가 두 가지 일을 합니다
촉매층이 **뜨거우면** 증기를 계속 에틸렌으로 쪼개기만 하고 굳히지는 못합니다 — 단량체가 기체로 쌓여 갑니다.

그 상태에서 **식혀 주면** 쌓여 있던 게 한꺼번에 수지로 내려앉습니다.

그래서 이 공정의 실력은 **온도를 얼마나 잘 관리하느냐**로 갈립니다. 설비를 몇 개 짓느냐가 아니라요.


### 새로 등장하는 물질

팔레트에 **`고분자`** 탭이 새로 생깁니다.


| 물질 | 상태 | 밀도 | 하는 일 |
| --- | --- | --- | --- |
| ==에틸렌==
Ethylene | 기체 | 1.0 | 촉매가 증기를 쪼개서 만드는 **중간 산물**. 이게 굳으면 수지입니다. |
| ==촉매==
Catalyst | 고체 | 5 | **닳지 않는 영구 설비.** 한 번 깔면 끝입니다. **분해와 중합을 혼자 다 합니다.** |
| ==폴리에틸렌==
Polyethylene | 가루 | 2.75 | **최종 산물.** 가루라서 컨베이어로 퍼낼 수 있습니다. |

노트: 왜 액체가 아니라 증기만 쪼개지나
유분을 촉매 위에 그냥 **부어 봐야 아무 일도 안 일어납니다.** 촉매가 상대하는 건 **증기**뿐입니다.

그런데 유분은 **끓는점 + 60°** 에서 반드시 전부 증기가 되어 버립니다(휘발유 260°, 등유 320°, 경유 380°). 그러니 원료를 데우기만 하면 알아서 기체가 되어 위로 올라갑니다.

즉 증류탑이 스스로 타 버리지 않게 막아 주던 그 성질이, **촉매층까지 원료를 실어 나르는 이송 장치**를 그대로 겸합니다. 따로 만들 게 없습니다.


### 촉매층 — 증기를 흘려보내기

증기는 위로 뜹니다. 그래서 기본형은 아주 단순합니다 — **데운 유분 웅덩이 위에 촉매로 지붕을 씌우면 됩니다.**


1. 유분을 담고 밑에서 데운다
휘발유를 웅덩이로 받고 **바닥을 300° 안팎**으로 데웁니다. 260°만 넘으면 알아서 증기가 되어 올라갑니다. 증류 때와 똑같이 **불이 유분에 직접 닿지 않게** 용기 밖에서 데우세요.

2. 위에 촉매 지붕을 씌운다
올라온 증기가 반드시 **Catalyst**에 닿도록 천장을 촉매로 깝니다. 닿는 순간부터 **에틸렌**으로 쪼개집니다.

3. 식힐 자리를 만든다
여기가 실제 난이도입니다. 촉매가 뜨거우면 에틸렌만 쌓이고 수지가 안 생깁니다. 촉매층 일부를 **40~200°** 로 붙잡아 두세요.

4. 수지를 퍼낸다
폴리에틸렌은 **가루**라서 **Conveyor**로 실어 나를 수 있습니다. 안 퍼내면 촉매가 자기 생산물에 파묻혀 반응이 죽습니다.



노트: 화력은 이제 걸림돌이 아닙니다
필요한 건 **유분을 끓일 만큼**이 전부입니다. 맨 불(800°)로도 차고 넘칩니다 — 산소를 불어 넣거나 다이아몬드 용기를 쓸 필요가 없습니다.

오히려 **너무 세게 때는 쪽이 손해**입니다. 1250°를 넘기면 에틸렌이 그을음(Ash)으로 타 버려 전량 손실이고, 쇳물·용암이 생기면 그 자체가 점화원이라 에틸렌 구름이 폭연합니다.

**열판을 300° 안팎으로 두는 것**이 가장 편합니다.


노트: 어떤 유분을 넣을지가 수율을 가릅니다
85% (나프타(휘발유)) 60% (등유) 40% (경유)

가벼운 유분일수록 잘 쪼개집니다. 실패한 만큼은 그을음(Ash)이 됩니다. **증류를 제대로 해서 휘발유를 골라 넣을 이유**가 여기 있습니다.


### 온도만 맞추면 알아서 굳습니다

에틸렌이 수지가 되는 조건은 **촉매에 닿아 있고, 40~200°일 것** 둘뿐입니다.

**물의 끓는점 100°가 이 온도창의 딱 한가운데**라, 반응기에 물을 대 주는 게 가장 쉬운 정답입니다. 물 자켓을 두르면 저절로 100° 근처에 붙잡힙니다.

급냉 장치를 따로 만들 필요는 없습니다. 260°에서 끓어 올라온 증기는 **260° 에틸렌**이 되는데 이건 중합 상한보다 위라, 그 자리에서 굳지 않고 떠오르며 식다가 **촉매층의 더 차가운 쪽에서 알아서 내려앉습니다.** 온도 구배가 공정 단계를 대신해 줍니다.

노트: 🔥 반응기는 스스로 뜨거워지다 멈춥니다
중합은 **강한 발열반응**입니다. 잘 돌아가는 반응기일수록 스스로를 데워서, 내버려 두면 **자기 온도창을 넘어 버리고 멈춥니다.**

폭발이 아니라 그냥 **스톨**이라 손해는 없습니다. 식혀 주면 곧바로 다시 돕니다. 그래서 냉각을 안 하면 반응기가 **생산 → 과열 → 정지 → 냉각 → 생산**으로 맥동합니다.

멈춰도 분해는 계속 돌아가니 **에틸렌은 그동안에도 쌓입니다.** 식히는 순간 한꺼번에 굳는 게 그래서입니다.

**열을 빼내는 것 자체가 이 공정의 게임**입니다.


노트: 에틸렌은 밀폐만 지키면 안전합니다
에틸렌은 **자연발화 온도가 아예 없어서** 1000° 밀폐 용기 안에 하루 종일 둬도 불이 붙지 않습니다.

대신 **불꽃·용암·쇳물이 닿는 순간** 구름 전체가 순식간에 번져 타오릅니다. 새어 나가 불을 만나면 끝장이라는 뜻입니다.


노트: 팁 몇 가지
* 촉매에 안 닿은 에틸렌도 **이미 생긴 수지 알갱이 옆에서** 조금씩 중합합니다. 다만 그렇게 번지는 데는 한계가 있어서, 수지 한 알이 구름 전체를 먹어치우지는 않습니다.
* 폴리에틸렌은 **물에 뜨고 휘발유에는 가라앉습니다**(밀도 2.75). 물 위로 걷어내기 좋습니다.
* 수지는 380°에서 불이 붙습니다. 중합 상한 200°와는 넉넉히 떨어져 있어서 **가동 중인 반응기가 자기 생산물에 불을 붙이는 일은 없습니다.**
* 수지가 안 생기면 **온도부터 보세요.** 에틸렌만 잔뜩 쌓여 있다면 200°를 넘은 것이고, 아무것도 안 생기면 40° 아래로 식은 것입니다.
* 촉매는 상온에서도 증기를 쪼갭니다. **분해가 멈추는 일은 없습니다** — 멈추는 건 언제나 중합 쪽입니다.