ปิโตรเลียม

             ปิโตรเลียม (petroleum จากภาษากรีก petra – หิน และ elaion – น้ำมัน หรือภาษาละติน oleum – น้ำมัน ) รวมความแล้วหมายถึง น้ำมันที่ได้จากหิน หรือที่เราเรียกกันว่า น้ำมันดิบ บางครั้งเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า "ทองคำสีดำ" หรือ "น้ำชาเท็กซัส" คือเป็นของเหลวที่ขุ่นข้นมีสีน้ำตาลเข้มหรือสีเขียวเข้ม

             ปิโตรเลียม เป็นสารไฮโดรคาร์บอน (CH) ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยมีธาตุองค์ประกอบหลัก 2 ชนิด คือ คาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) ซึ่งอาจมีธาตุอโลหะชนิดอื่นปนอยู่ด้วย เช่น กำมะถัน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฯลฯ ทั้งนี้ปิโตรเลียมเป็นได้ทั้ง 3 สถานะ คือของแข็ง ของเหลว หรือ ก๊าซ โดยจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของปิโตรเลียม รวมถึงความร้อน และความดันของสภาพแวดล้อมในการเกิดและการกักเก็บปิโตรเลียม

ปิโตรเลียม แบ่งตามสถานะได้เป็น 2 ชนิดหลักๆ คือ น้ำมันดิบ (Oil) และ ก๊าซธรรมชาติ ( Natural Gases)

1.       น้ำมันดิบ จะประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนชนิดระเหยง่ายเป็นหลัก นอกจากนั้นจะเป็นสารจำพวกกำมะถัน ไนโตรเจน และสารประกอบออกไซด์อื่นปนอยู่

2.        ก๊าซธรรมชาติ เป็นปิโตรเลียมที่อยู่ในรูปของ ก๊าซ ณ อุณหภูมิ และความดันที่ผิวโลก ซึ่งประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก โดยอาจมีสัดส่วนสูงถึงร้อยละ 95 ส่วนที่เหลือจะเป็นสารจำพวกไนโตรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ บางครั้งอาจจะพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ปนอยู่ด้วย โดยจะหมายรวมถึง ก๊าซธรรมชาติเหลว ซึ่งเมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลกซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงจะมีสภาพเป็นก๊าซ และจะกลายสภาพเป็นของเหลวเมื่อขึ้นมาสู่พื้นผิว เนื่องจากประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนในกลุ่มเดียวกันกับก๊าซธรรมชาติ แต่มีจำนวนคาร์บอนอะตอมในโครงสร้างโมเลกุลสูงกว่าก๊าซธรรมชาติ จึงเรียกว่า ก๊าซธรรมชาติเหลว

ขั้นตอนการขุดเจาะ (Drilling)

หลังจากที่สำรวจทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ด้วยการวัดคลื่นความไหวสะเทือน (Seismic Survey) และแปลความหมายเพื่อหาแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมอยู่ตรงส่วนใดบ้างใต้พื้นดินและกำหนดจุดเพื่อทำการเจาะสำรวจ คราวนี้ก็เป็นหน้าที่ของเจ้าหน้าที่ฝ่ายขุดเจาะที่ต้องทำการเจาะ "หลุมสำรวจ" (Exploration Well) โดยใช้วิธีเจาะสุ่มซึ่งเราจะเรียกหลุมชนิดนี้ว่า ‘หลุมแรกสำรวจ’ (Wildcat Well) เพื่อสำรวจหาปิโตรเลียมในบริเวณที่ยังไม่เคยมีการเจาะพิสูจน์เลย จากนั้นเมื่อถึงขั้นตอนของการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจและหาขอบเขตของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม เราจะเจาะหลุมที่เรียกว่า "หลุมประเมินผล" (Delineation Well) และหลังจากที่เราแน่ใจแล้วว่ามีแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมในปริมาณที่มากพอในเชิงพาณิชย์ เราจึงเจาะ "หลุมเพื่อการผลิตปิโตรเลียม" (Development Well) เพื่อนำปิโตรเลียมที่สะสมตัวอยู่ใต้พื้นดินขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป

ขั้นตอนการผลิต (Production)

หลังจากที่มีการขุดเจาะเอาปิโตรเลียมขึ้นมาแล้ว ปิโตรเลียมที่ได้ก็จะผ่านเข้าสู่กระบวนการต่างๆ บนแท่นเพื่อแยกเอา น้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และสารปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาตินั้น เพื่อนำเอาน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติไปใช้ในการผลิต

             การกลั่นน้ำมันดิบ คือการย่อยสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นส่วนประกอบของปิโตรเลียมออกเป็นกลุ่ม (Groups)หรือออกเป็น ส่วน (Fractions) ต่างๆโดยกระบวนการกลั่น (Distillation) ที่ยุ่งยากและซับซ้อนน้ำมันดิบในโรงกลั่นน้ำมันนั้นไม่เพียงแต่จะถูกแยก ออกเป็นส่วนต่างๆเท่านั้นแต่มลทิน (Impurities)ชนิดต่างๆเช่นกำมะถันก็จะถูกกจัดออกไปอีกโรงกลั่นน้ำมันอาจผลิตน้ำมันแก๊สและ เคมีภัณฑ์ที่แตกต่างกันออกมาได้มากมายถึง๘๐ ชนิดผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดคือเชื้อเพลิงชนิดต่างๆจากน้ำมันส่วนที่เบากว่า(Lighter fractions)เช่นน้ำมันเบนซิน (Petrol หรือ Gasoline) พาราฟิน (Parafin หรือ Kerosene)เบนซีน(Benzene)แต่น้ำมันส่วนที่หนักกว่า Heavier fractions) เช่นน้ำมันดีเซล (Diesel) น้ำมันหล่อลื่น (Lubricants) และน้ำมันเตา (Fuel oils) ก็นับได้ว่ามีความสำคัญเช่นกัน นอกเหนือไปจากนี้ก็มีสารเหลือค้าง (Residues) อีกหลายชนิดเกิดขึ้นเช่น ถ่านโค้ก (Coke) แอสฟัลต์ (Asphalt) และบิทูเม็น (Bitumen) หรือ น้ำมันดิน (Tar) และขี้ผึ้ง (Wax หรือ Vaseline) ก็อาจได้รับการสกัดออกมารวมทั้งยังมีแก๊สชนิดต่างๆ เกิดขึ้นด้วย เช่นบิวเทน (Butane) และโพรเพน (Propane) น้ำมันส่วนที่หนักกว่าและแก๊สชนิดต่างๆที่เกิดขึ้นนั้นยังสามารถนำไปแปรรูปทางเคมีต่อ ไปทำให้เกิดเป็นแก๊สที่มีคุณค่าขึ้นอีกหลายชนิดรวมทั้งได้รับน้ำมันเตาในปริมาณที่มากขึ้นจากกระบวนการกลั่นลำดับส่วน (Fractionating process) ตามปกติอีกด้วยวิธีการกลั่นน้ำมันที่สำคัญๆในโรงกลั่นมีดังนี้

                  การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation) วิธีการนี้คือการกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐานซึ่งสามารถแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วน (Fractions) ต่างๆ กระบวนการนี้ใช้หลักการจากลักษณะของส่วนต่างๆของน้ำมันดิบที่มีค่าอุณหภูมิจุดเดือด(Boiling point) ที่ แตก ต่างกันออกไปและเป็นผลให้ส่วนต่างๆของน้ำมันดิบนั้นมีจุดควบแน่น (Condensation point) ที่แตกต่างกันออกไปด้วยน้ำมันดิบจาก ถังจะได้รับการสูบผ่านเข้าไปในเตาเผา (Furnace) ที่มีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะทำให้ทุกๆส่วนของน้ำมันดิบแปรสภาพไปเป็นไอได้แล้วไอ น้ำมัน ดังกล่าวก็จะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอกลั่นลำดับส่วน (Fractionating tower) ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกมีขนาดความสูงประมาณ ๓๐ เมตร และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๒.๕ - ๘ เมตรภายในหอกลั่นดังกล่าวมีการแบ่งเป็นห้องต่างๆหลายห้องตามแนวราบ โดยมีแผ่นกั้นห้องที่มีลักษณะคล้ายถาดกลมโดยแผ่นกั้นห้องทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้ เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถผ่านทะลุขึ้นสู่ ส่วนบนของหอกลั่นได้ และมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่นเมื่อไอน้ำมันดิบที่ร้อนถูกส่งให้เข้าไปสู่หอกลั่นทางท่อ ไอจะเคลื่อนตัวขึ้นไปสู่ส่วนบนสุดของหอกลั่น และขณะที่เคลื่อนตัวขึ้นไปนั้นไอน้ำมันจะเย็นตัวลง และควบแน่นไปเรื่อยๆแต่ละส่วนของไอ น้ำมันจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ระดับต่างๆในหอกลั่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการควบแน่นที่แตกต่างกันออกไปน้ำมันส่วนที่เบากว่า (Lighter fractions) เช่น น้ำมันเบนซิน (Petrol) และ พาราฟิน (Parafin) ซึ่งมีค่าอุณหภูมิของการควบแน่นต่ำจะ กลายเป็นของเหลว ที่ห้องชั้นบนสุดของหอกลั่นและค้างตัวอยู่บนแผ่นกั้นห้องชั้นบนสุดน้ำมันส่วนกลาง (Medium fractions) เช่น ดีเซล (Diesel) น้ำ มัน แก๊ส (Gas oils) และ น้ำมันเตา (Fuel oils) บางส่วนจะควบแน่นและกลั่นตัวที่ระดับต่างๆตอนกลางของหอกลั่นส่วนน้ำมันหนัก (Heavy fractions) เช่น น้ำมันเตา และสารตกค้างพวกแอสฟัลต์ จะกลั่นตัวที่ส่วนล่างสุดของหอกลั่นซึ่งมีอุณหภูมิสูงและจะถูก ระบายออกไป จากส่วนฐานของหอกลั่นข้อเสียของกระบวนการกลั่นลำดับส่วน คือจะได้น้ำมันเบาประเภท ต่างๆ ในสัดส่วนที่น้อยมากทั้งที่น้ำมันเบา เหล่านี้ล้วนมีคุณค่าทางเศรษฐกิจสูง

ตาราง  ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ได้จากการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบ

ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ได้จาการกลั่น นำมันดิบ	จำนวนอะตอมของคาร์บอน	ช่วงของจุดเดือด (องศาเซลเซียส )	สถานะที่ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ประโยชน์	ประโยชน์
ก๊าซปิโตรเลียม แนพทาเบา แนพทาหนัก น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น ไข น้ำมันเตา บิทูเมน	C1 – C4 C5 – C6 C6 – C10 C10 – C14 C14 – C19 C19 – C35 มากกว่า C35 มากกว่า 35	< 300 – 65 65 – 170 170 – 250 250 – 340 340 – 500 > 500 > 500	ก็าซ ของเหลว ของเหลว ของเหลว ของเหลว ของเหลว ของแข็ง ของเหลว ของแข็ง	ทำสารเคมีวัสดุสังเคราะห์และเป็นเชื้อเพลิง ใช้ทำน้ำมันเบนซิน ใช้ทำน้ำมันเบนซิน ทำสารเคมี ใช้ทำเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่น และตะเกียง ใช้ทำเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล ใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่น ใช้ทำเทียนไขเครื่องสำอางยาขัดมันและวัตถุดิบในการผลิตผงซักฟอก ใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องจักร ใช้ทำวัสดุกันซึม ใช้ทำยาง มะตอยราดถนน

การใช้พลังงานปิโตรเลียมทางตรง   เช่น

 การนำพลังงานปิโตรเลียมมาใช้กับยานพาหนะและเครื่องใช้ต่างๆ มีหลักการที่สำคัญ ดังนี้คือ

1.เลือกใช้เชื้อเพลิงให้ถูกประเภทกับกำลังเครื่องยนต์ หลีกเลี่ยงเชื้อเพลิงที่อาจก่อให้เกิดอันตราย

2.หมั่นบำรุงรักษาเครื่องจักรกล เครื่องยนต์อยู่เสมอๆ ใช้ผลิตภัณฑ์หล่อลื่นให้เหมาะสม ใช้งานตามความสามารถและถนอม

3.หลีกเลี่ยงการใช้วัสดุติดไฟหรือกระทำการใดๆ ที่อาจก่อให้เกิดเพลิงไหม้ได้ และควรกำหนดสถานที่เก็บเชื้อเพลิงให้ปลอดภัยที่สุด

4.การใช้แก๊สหุงต้มควรเลือกถัง และหัวเตาที่ได้มาตรฐาน หมั่นตรวจสอบรอยรั่ว และปิดวาล์วให้เรียบร้อยหลังจากการใช้งาน

5.ควรทราบชนิดและจำนวนของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีภายในครัวเรือนของตน เพื่อประเมินปริมาณการใช้ไฟฟ้าที่เหมาะสม

6.เลือกเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีคุณภาพ มีขนาดที่เหมาะสมกับการใช้งานในบ้าน เช่น การใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์แทนการใช้หลอดไส้เนื่องจากกินไฟน้อยกว่า

7.ปิดสวิตช์หรือถอดปลั๊กทันทีเมื่อเลิกใช้ไฟฟ้า

8.ไม่ควรใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าพร้อมกันหลายตัว เพราะจะทำให้เสียค่าไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และอาจก่อให้เกิดเพลิงไหม้ได้ หากสายไปร้อนจนไหม้

9.บำรุงรักษาและหมั่นทำความสะอาดอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่เสมอๆ

·       การใช้พลังงานปิโตรเลียมทางอ้อม เช่น การนำพลังงานปิโตรเลียมมาผลิตกระแสไฟฟ้า มีหลักการที่สำคัญ ๆ ดังนี้คือ

การปรับปรุงโครงสร้างของโมเลกุลให้ได้เชื้อเพลิงที่มีคุณภาพดีขึ้น มีวิธีการที่สำคัญดังนี้

1.  กระบวนการแตกสลาย (Cracking)เป็นการสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่เป็นโมเลกุลเล็กลง โดยใช้อุณภูมิสูงประมาณ 500 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันต่ำ และมีซิลิกา - อะลูมินา เป็นตัวเร่งปฎิกิริยาวิธีนี้เป็นการเพิ่มปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงโดยเฉพาะน้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซลให้เพียงพอกับความต้องการ หรือเป็นการเพิ่มคุณภาพของน้ำมันเชื้อเพลิงเพราะไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดโมเลกุลเล็กมีคุณสมบัติในการเผาไหม้ดีกว่าโมเลกุลใหญ่ เช่น ถ้าผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นแอลเคนที่มีคาร์บอน 5 – 10 อะตอม หรือถ้าผลิตภัณฑ์ทีได้เป็นแอลคีนที่มีคาร์บอน 5 – 10 อะตอม ก็ให้ทำ ปฎิกิริยารวมตัวกับ H2 โดยมี Pt หรือ Ni เป็นตัวเร่งปฎิกิริยาก็จะได้แอลเคนซึ่งสามารถนำไปใช้ทำน้ำมันเบนซินต่อไปและเป็นการปรับปรุงคุณภาพด้วย เพราะผลิตภัณฑ์ที่ได้ส่วนใหญ่มีโครงสร้างแบบมีกิ่งซึ่งเหมาะกับเครื่องยนต์เบนซิน  

2.กระบวนการรีฟอร์มมิ่ง (Reforming)หรือ aromatization เป็นการเปลี่ยนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงเป็นโว่ก่ง หรือการเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนแบบวงเป็นสารประกอบอะโรมาติก โดยใช้ความร้อนและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี rhenium platinum(Pt)หรือchromium(Cr) เป็นองค์ประกอบ

3.กระบวนการแอคลคิเลชัน (Alkylation) เป็นการรวมโมลเลกุลของแอลเคนโมเลกุลใหย่ขึ้นและมีโครงสร้างเป็นกิ่งเช่น

4.กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน (Oligomerization)เป็นการรวมสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิมตัวและมีขนาดโมเลกุลเล็กเข้าด้วยกัน โดยใช้ความร้อนหรือตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนคาร์บอนอะตอมเพิ่มขึ้น 1,2,3 หรือ4 เท่าของโมเลกุลสารตั้งต้นเช่น

***หมายเหตุ***
กระบวนการรีฟอร์มมิ่ง (Reforming) กระบวนการแอคลคิเลชัน (Alkylation) กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน (Oligomerization) ใช้ในการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันเชื้อเพลิง โดยเฉพาะน้ำมันเบนซิน เพราะเป็นการผลิตสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบมีกิ่ง เนื่องจากน้ำมันเบนซินที่ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบมีกิ่ง มีคุณภาพดีกว่าน้ำมันเบนซินที่ประกอบด้วยสารประกอบ ไฮโดรเจนคาร์บอนทีมีโครงสร้างแบบไม่มีกิ่ง

น้ำมันเบนซิน 
             น้ำมันเบนซิน  หรือ  gasoline  oil คือน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน  ซึ่งมีการจุดระเบิดโดยใช้หัวเทียน  ได้จากการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบเป็นสารละลายผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนคาร์บอนในโมเลกุลอยู่ในช่วง 5-10 อะตอมเมื่อน้ำมันเบนซินถูกฉีดผสมกับอากาศในห้องเผาไหม้จะเกิดการเผาไหม้จะเกิดการเผาไหม้โดยเริ่มจากจุดที่ใกล้หัวเทียนก่อน แล้วค่อยๆแผ่ขยายออกไปจนห้องเผาใหม่อีกด้านหนึ่งถ้าส่วนผสมที่อยู่ห่างจากหัวเทียนแผ่ลุกไหม้ขึ้นมาเองก่อนที่เปลวไฟที่จะเกิดการลุกไหม้ลามจะลามมาถึงจะทำให้เกิดคลื่นแรงดัน   ทำให้แรงดันขณะนั้นสูงเร็วขึ้นมาก  จึงเกิดแรงดันลูกสูบให้ถ่อยหลังออกมา เรียกอาการนี้ว่า อาการน็อคหรือการกระตุกของเครื่องยนต์
เลขออกเทน (Octane  Number = O.N)
จากการศึกษาการเผาไหม้ของไอโซเมอร์ต่างๆของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน พบว่านอร์มอลเฮปเทนซึ่งมีสูตรโครงสร้าง CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ถ้านำไปใช้กับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน จะทำให้เครื่องยนต์เกิดการกระตุกมาก แต่ถ้าใช้ไอโซออกเทน  ซึ่งมีสูตรโครงสร้างเป็น  

จะทำให้เครื่องยนต์ดิบเรียบ  จึงได้มีการกำหนดเลขออกเทนของน้ำมันเบนซินขึ้นมา  ซึ่งเป็นเลขที่บอกสมบัติการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิงว่าเมื่อเผาไหม้แล้วจะทำให้เกิดเครื่องยนต์เกิดการกระตุกน้อย  น้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำจะทำให้เกิดเครื่องยนต์เกิดการกระตุกสูง  มีการกำหนดมาตรฐานที่ใช้ในการเทียบเลขออกเทนจากการเผาไหม้น้ำมันไว้ดังนี้
                *น้ำมันที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนเฮปเทนบริสุทธิ์ ( เฮปเทน 100%) กำหนดให้มีเลขออกเทนเท่ากับ 0
                * น้ำมันที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนไอโซออกเทนบริสุทธ์ (ไอโซออกเทน 100 %) กำหนดให้มีเลขออกเทนเท่ากับ 100 
 

               วิธีการหาเลขออกเทน ทำได้โดยนำไอโซออกเทนและนอร์มอลเฮปเทนมาผสมกันในอัตราส่วนเปอร์เซ็นต์โดยมวลที่แตกต่างกัน  แล้วนำสารผสมแต่ละอัตราส่วนที่ได้ไปเผาไหม้ในเครื่องยนต์มาตรฐานสูบเดียวที่เรียกว่าเครื่องยนต์ CFR ( Cooperative  Fuels Research ) แล้ววัดอัตราการกระตุกของเครื่องยนต์ หลังจากนั้นนำน้ำมันเบนซินที่ต้องการหาเลขออกเทนมาเผาไหม้ในเครื่อง CFR แล้วเทียบคู่ว่ามีอัตราการกระตุกเหมือนกับส่วนที่เปอร์เซ็นต์ของไอโซออกเท่าใดก็ถือว่าน้ำมันของเรามีเลขออกเทนเท่านั้น
                ตัวอย่างเช่น  น้ำมันเบนซิน ที่มีเลขออกเทน 95 หมายถึง น้ำมันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้เช่นเดียวกับน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีส่วนผสมของไอดซออกเทน 95 และเฮปเทน 5เปอร์เซ็นต์  โดยมวล
                การเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันเบนซินน้ำมันเบนซินที่ได้จาการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบโดยตรงเรียกว่า straight run จะยังไม่เมาะในการนำไปใช้กับรถยนต์โดยตรงเพราะยังมีเลขออกเทนต่ำอยู่จึงต้องทำการเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันเบนซิน เพื่อคุณภาพการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีขึ้น  ซึ่งอาจทำได้โดยการเติมสารเคมีบางชนิดลงไป ในสมัยก่อนจะมีการเติม tetraethyl lead ( TEL)  หรือTML  ซึ่งสารทั้งสองเป็นของเหลวไม่มีสี  ไม่ละลายน้ำแต่ละลายได้ดีในน้ำมันเบนซิน แต่เมื่อถูกเผาไหม้สาร TELจะถูกเปลี่ยนเป็นออกไซด์และคาร์บอเนตของตะกั่วเป็นละอองปนอยู่ในอากาศ  ถ้ามีมากจะเป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ จึงมีการเลิกใช้ในที่สุด
 

               น้ำมันไร้สารตะกั่ว  ULG คือน้ำมันเบนซินที่เพิ่มเลขออกเทนให้สูงขึ้นโดยไม่มีการเติมสารตะกั่ว แต่มีการเติมสารเมทิลเทอร์เชียรีบิวทิลอีเทอร์ (MTBE) ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ (IPA) เทอร์เชียรีบิวทิลแอลกอฮอล์ (TBA) และในอนาคตอาจมีการเติมทิลเทอร์เชียรีบิวทิลอีเทอร์ ( ETBE) แทน  สารเหล่านี้มีสูตรโครงสร้างดังนี้

ชนิดของน้ำมันเบนซิน น้ำมันเบนซินที่มีวางจำหน่ายโดยทั่วไปมีเลขออกเทนดังนี้
1)น้ำมันเบนซินเลขออกเทน 87 มีสีเขียว เหมาะสำหรับเป็นเชื้อเพลิงในรถมอเตอร์ไซด์
2)น้ำมันเบนซินเลขออกเทน 91มีสีแดง เดิมเรียกเบนซินธรรมดา เหมาะสำหรับเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ที่ผลิตจากญี่ปุ่น
3)น้ำมันเบนซินเลขออกเทน 95 มีสีเหลือง เดิมเรียกเบนซินพิเศษ (เบนซินซุปเปอร์)เหมาะสำหรับเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ที่ผลิตจากยุโรปหรือเมริกา
        ความจริงแล้วน้ำมันเบนซินไม่ว่าจะมีเลขออกออกเทนเท่าใดก็ไม่มีสี แต่สีที่มีนั้นใส่เพื่อให้ทราบชนิดของเลขออกเทน
        เราสามารถสังเคราะห์ MTBE จากปฏิกิริยาระหว่างเมทานอลและเมทิลโพรพีน โดยช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังสมาการ

แต่ในประเทศอังกฤษกลับใช้เบนซีนและโทลูอีน (เมทิลเบน) เป็นสารเพิ่มออกเทนแทน MTBE โดยใช้เครื่องแปลงอากาศ (catalytic converter) ช่วยลดปริมาณเบนซินหรือโททูลีนที่เหลือจากการเผาไหม้

น้ำมันดีเซล
             น้ำมันดีเซล  (Diesel Oil) เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ มีสีเขียวปนเหลืองโดยธรรมชาติ สีเหลืองที่ปนอยู่เนื่องจากมีกำมะถันปนอยู่ มีจำนวนคาร์บอนอะตอมในโมเลกุล 14-19 อะตอมใช้เชื้อเพลิงตะเกียง และเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ชนิดอัดระเบิดด้วยตัวเอง หรืเครื่องยนต์ดีเซลล์มีความข้นใสสูงกว่าน้ำมันเบนซิน ปัจจุบันเรากำหนดคุณภาพ ของน้ำมันดีเซลโดยใช้เลขซีเทน (Cetaner number) ซึ่งต้องไม่ต่ำกว่า45
*น้ำมันดีเซลที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนซีเทน (C16H34) บริสุทธิ์ จะมีเลขซีเทนเป็น 100
* น้ำมันดีเซลที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนแอลฟาเมทิลแนฟทาลีน (C11H10) บริสุทธิ์ จะมีเลขซีเทนเป็น 0

การเพิ่มซีเทนให้กับน้ำมันดีเซลนิยมเติมสารประกอบแอลคิลไนเตรตบางชนิด เช่น ออกทิลไนเตรตเป็นต้น

ไบโอดีเซล
              ไบโอดีเซล (Biodiesel) เป็นสารประกอบ mono alkylester หมายถึงเอสเทอร์ที่ผลิตจากน้ำมันพืช น้ำมันสัตว์ หรือ recycle restaurant โดยผ่านการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่เรียกว่า transesterification โดยการนำน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ไปทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์และใช้กรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ให้ผลิตภัณฑ์เป็นเอสเทอร์กับกลีเซอรอล ชื่อของไบโอดีเซลเรียกตามชนิดของแอลกอฮอล์ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ถ้าเป็นเมทิลแอลกอฮอล์จะเรียกว่าเมทิลเอสเทอร์เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาได้ดังนี้

ถ้าเป็นเอทิลแอลกอฮอล์จะเรียกว่า เอทิลเอสเทอร์ เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาได้ดังนี้

แก๊สโซฮอล์และดีโซฮอล์
                แก๊สโซฮอล์ (Gasohol)คือน้ำมันเชื้อเพลิงที่เกิดจากการผสมน้ำมันเบนซิน90%กับเอทานอลที่มีความบริสุทิ์99.5%ปริมาณ10%เข้าด้วยกัน โดยเอทานอลที่ใช้ได้มาจากการหมักผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเช่น อ้อย มันสำปะหลัง  เข้าโพด  หรืดอาจผสมน้ำมันเบนซิน 97% และเมทานอล 3% แก๊สโซฮอล์จะมีเลขออกเทนสูงกว่าน้ำมันเบนซิน มีการเผาไหม้ช้ากว่าแต่สมบูรณ์กว่าและทำให้เกิดมลภาวะทางอากาศน้อยกว่าด้วย แต่มีข้อเสียคือเอทานอลที่เป็นส่วนผสมจะทำให้ชิ้นส่วนที่เป็นยาง(rubber seal)ของเครื่องยนต์เกิดการเสียหายในสหรัฐมีการใช้แก๊สโซฮอล์ที่เรียกว่า E85 คือเกิดจาก
เอาเอทานอลถึง85%และน้ำมันเบซิน15%สำหรับแก๊สโซฮอล์ที่ใช้เมทานอลเป็นส่วนผสมจะไม่ค่อยนิยมเพราะมีราคาแพงและมีการปล่อยสารที่เป็นพิษ มีฤทธิ์กัดกร่อนและทำให้เกิดมะเรงคือฟอร์มัลดีไฮด์
               

             ดีโซฮอล์ (Diesohol)คือน้ำมันเชื้อเพลิงที่เกิดจากการผสมน้ำมันดีเซล์กับเอทานอล 10-15%เข้าด้วยกัน ในสหรัฐอเมริกาจะเรียกว่าน้ำมัน E-dieselโดยเอทานอลที่ใช้มีความบริสุทธิ์99.5% ขึ้นไป ถ้าใช้เอทานอลบริสุทธิ์ 95% จะมีการผสมสารประเภทอิมัลซิไฟเออร์ลงไปเพื่อให้เอทานอล รวมเป็นเนื้อเดียวกันกับน้ำมันดีเซลล์

การแยกแก๊สธรรมชาติ

แก๊สธรรมชาติที่นำมาแยกประกอบด้วย

1.       สารประกอบ Hydrocarbon ได้แก่  CH₄(60-80%)  C₂H₆(4-10%)  C₃H₈(3-5%)  C₄H₁₀(1-3%) C₅H₁₂(1%)

2.       สารประกอบอื่นๆที่ไม่ใช่ Hydrocarbon ได้แก่  CO₂(15-25%) H₂S  H₂O  ไอปรอท



ท่อส่งแก๊สธรรมชาติ
              เป็นท่อที่ทำด้วยเหล็กกล้า(steel) ขนาดและความหนาของท่อขึ้นอยู่กับแรงดันที่ใช้ในการส่งแก๊ส และสภาพพื้นที่ในการวางท่อบนพื้นที่ท่อส่งแก๊สจะถูกเคลือบผิวภายนอกเพื่อนเป็นการป้องกันการผุกกร่อน

กระบวนการแยกแก๊ส
ประกอบด้วยการแยกสารประกอบที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอน กำจัดออกโดยผ่านกระบวนการดังนี้
๐ หน่วยกำจัดสารปรอท เพื่อป้องกันการผุกกร่อนของท่อจากการรวมตัวกับปรอท

๐ หน่วยกำจัดแก๊ส H2S และ CO2 เนื่องจาก H2S มีพิษและกัดกร่อนส่วนCO2 ทำให้เกิดการอุดตันของท่อเพราะว่าที่ระบบแยกแก๊ส
มีอุณหภูมิต่ำมาก การกำจัด CO2 ทำโดยใช้สารละลายK2CO3 ผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยา CO2 ที่แยกออกมาได้นำไปใช้ประโยชน์ใน
อุตสาหกรรมการทำน้ำแข็งแห้ง น้ำยาดับเพลิง และฝนเทียม

๐ หน่วยกำจัดความชื้น เนื่องจากความชื้นหรือไอน้ำกลายเป็นน้ำแข็งอุดตันท่อในระบบแยกแก๊สเมื่ออุณหภูมิต่ำมากการกำจัดทำการกำจัดทำโดยการกรองผ่านสารที่มีรูพรุนสูงและสามารถดูดซับน้ำออกจากแก๊สได้ เช่น ซิลิกาเจล

แก๊สธรรมชาติที่ผ่านขั้นตอนการแยกสารประกอบที่ไม่ใส่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกไปแล้วจะถูงส่งไปลดอุณหภูมิและทำให้แก๊สขยายตัวอย่างรวดเร็ว ที่หน่วยนี้แก๊สจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว และส่งต่อไปยังหอกลั่นเพื่อนแยกแก๊สมีเทนออกจากแก๊สธรรมชาติผ่านของเหลวที่เหลือซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนผสมไปยังหอกลั่น เพื่อแยกแก๊สอีเทน แก๊สโพรเพนและแก๊สโซลีน แก๊สปิโตรเลียมเหลว(C₃ + C₄) ธรรมชาติหรือแก๊สธรรมชาติเหลว(C₅ ขึ้นไป)

แก๊สธรรมชาติที่ได้

มีเทน Methane(C1)
เป็นแก๊สไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เบากว่าอากาศ เฉื่อยต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี แต่ทำปฏิกิริยากับคลอรีนหรือโบรมีนเมื่อมีแสงประโยชน์ คือเป็นเชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟ้า เชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรม เชื้อเพลิงในรถยนต์  วัตถุดิบในการผลิตปุ๋ยเคมี

อีเทน Ethane(C2)
เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากการเปลี่ยนแปลงของซากพืชและสัตว์ เป็นองค์ประกอบหนึ่งของแก๊สธรรมชาติและมักพบอีเทนปริมาณเล็กน้อยละลายอยู่ในน้ำมันดิบ การใช้ประโยชน์จากอีเทนโดยตรง คือ ใช้เป็นเชื้อเพลิง

โพรเพน Propane(C3)
เป็นแก๊สไวไฟ เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแก๊สธรรมชาติ และมักพบละลายอยู่ในน้ำมันดิบในปริมาณเล็กน้อย ประโยชน์จากโพรเพนโดยตรง คือ ใช้เป็นแก๊สขับดันในผลิตภัณฑ์ประเภทฉีดพ่นหรือสเปรย์ และผสมกับแก๊ส  บิวเทน ในอัตราส่วน 70:30 เป็นแก๊สแอลพีจี หรือแก๊สหุงต้ม

แก๊สปิโตรเลียมเหลว หรือแอลพีจี Liquefied Petroleum Gas, LPG
แก๊สผสมของโพรเพน และบิวเทน ใช้ประโยชน์เป็นแก๊สหุงต้ม เชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์และอุตสาหกรรมและยังใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทิลีนด้วย

แก๊สโซลีนธรรมชาติ Natural Gasoline, NGL
ใช้ป้อนโรงกลั่นน้ำมันเพื่อผลิดเป็นน้ำมันเบนซิน อุตสาหกรรมผลิตตัวทำลาย อุตสาหกรรมปิโตรเคมี

ปิโตรเคมีภัณฑ์ 

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีภัณฑ์เกิดการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบและจากการแยกแก๊สธรรมชาติมาใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตเคมีภัณฑ์ต่างๆแบ่งได้ดังนี้

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้น เป็นการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ได้จากแก๊สธรรมชาติหรือน้ำมันดิบมาผลิตสารโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่า มอนอเมอร์ เช่น นำอีเทนและโพรเพนมาผ่านกระบวนการเพื่อผลิตเอทิลีนและโพรพิลีน หรือใช้แนฟทาเป็นวัตถุดิบในการผลิตเบนซีน โทลูอีน และไซลีน หรือใช้เบนซีนทำปฏิกิริยากับเอทิลีนได้เป็นสไตรีนที่ใช้ผลิตพอลิสไตรีน

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง เป็นการนำมอนอเมอร์จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้นมาผลิต พอลิเมอร์ ที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้ในขั้นนี้อาจอยู่ในรูปของพลาสติก วัตถุดิบที่ใช้ผลิตเส้นใยสังเคราะห์ยางสังเคราะห์ สารซักล้าง สารเคลือบผิวและตัวทำละลายผลิตภัณฑ์จากอุตสาหกรรมขั้นต่อเนื่องอาจนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมต่างๆ

ผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่อยู่รอบตัวเราทำจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น ภาชนะเมลามีน ขวดพีอีที ( PET = polyethylene terephthalate ) ใช้บรรจุน้ำมันพืชและน้ำอัดลม ขวดเอชดีพีอี ใช้บรรจุน้ำดื่ม เส้นใยไนลอนใช้ถุงน่อง ความกว้างหน้าทางเทคโนโลยีทำให้สามารถนำพอลิเมอร์มาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ได้หลายรูปแบบ และใช้เป็นวัตดุทดแทนไม้ โลหะและแก้วได้เป็นอย่างดี

ที่มา
http://school.obec.go.th/mclschool/6.2.1.r/12.htm

http://www.tharua.ac.th/tharua/e-learning/petroleum/petrolium16862/petroleum/nummandeb.html

http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem15/PITOR2.html

<<หน้าแรก