화학공정이나 석유화학 플랜트에서는 다수의 혼합물을 분리하기 위해 다양한 형태의 증류탑이 사용된다.
그 중 Fractionation Column과 Distillation Column은 가장 혼용되어 사용되는 용어지만,
실제로는 목적, 설계 기준, 적용 범위에서 차이를 가진다.
본 글에서는 이 두 Column 유형의 정의, 구조, 운전 목적 및 실무 적용 사례
1. 정의 및 목적의 차이
구분
Distillation Column
Fractionation Column
정의
두 성분 이상의 혼합물을 끓는점 차이로 분리
다성분 혼합물을 연속적으로 분별 분리
주 목적
Top/Bottom으로 2성분 계 분리
중간 Cut 포함한 다성분 연속 분리
적용 범위
정밀화학, 석유화학 반응 후 정제
Crude Oil 정제, Gas Plant 분리 등
2. 구조적 차이
Distillation Column: 단일 Feed, Top/Bottom Product 설계 중심
Fractionation Column: 다수의 Draw-Off Point (Side Cut 포함)
Reboiler, Condenser 구조는 유사하지만 Tray 수가 훨씬 많고, Tray 간 온도 구배가 더 뚜렷함
3. 운전 특성 차이
Distillation Column
일반적으로 Binary 또는 Pseudo-Binary 혼합물 처리
Reflux Ratio 중심으로 운전 최적화
Tray 수: 15~30단이 일반적
Fractionation Column
다성분 조성에서 Cut Point별 분리 필요
각 Cut의 끓는점 범위 고려한 Tray 온도 설정
Tray 수: 50단 이상, 사이드 드로우 쿨러 보조 사용
4. 실무 적용 사례 비교
공정
적용 Column
비고
Crude Oil Distillation
Fractionation Column
Naphta, Kerosene, Diesel 등 Side Cut 추출
MeOH-Water Separation
Distillation Column
Binary 시스템, 상부 증류수 확보
FCC Overhead Gas 분리
Fractionation Column
Propane, Butane, C₄+ Cut 분리
용매 회수 설비
Distillation Column
단순 정제 목적
5. 설계 및 제어 포인트
Fractionation Column은 Cut Point 제어가 핵심 → 온도, 압력 Profile 조정 중요
Side Draw에서 Product Quality 제어 필요 → Heat Integration 고려
Distillation Column은 Feed Stage, Reflux/Boil-up Ratio가 주요 변수
결론
Fractionation Column과 Distillation Column은 동일한 증류 원리를 기반으로 하지만,
공정 목적, 조성 복잡도, 제품 수에 따라 명확히 구분된다.
다성분 계에서 연속적인 분리를 요구하는 경우에는 Fractionation Column이 필수이며,
단순한 Binary 또는 Ternary 혼합물 정제에는 Distillation Column이 더 적합하다.
설계 및 운전 시에는 구조적 복잡성, 사이드 드로우 구성, 온도 제어 전략 등 차이점을 고려하여
공정 목적에 맞는 Column을 선정하고, 제어 및 유지보수 전략도 차별화할 필요가 있다.