เทคโนโลยี นวัตกรรม สิ่งประดิษฐ์ วิศวกรรม เกษตรศาสตร์ >>

ปิโตรเลียม

(Petroleum)

เป็นสารประกอบสถานะต่าง ๆ ที่มีไฮโดรคาร์บอนเป็นตัวประกอบหลัก ได้แก่ น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ และก๊าซธรรมชาติเหลว (Condensate) นอกจากนี้ก็มีสารอินทรีย์ที่มีกำมะถัน ออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบอีกหลายชนิด ทั้งนี้ น้ำมันดิบจะมีคุณลักษณะและคุณสมบัติแตกต่างกันไปตามสัดส่วนของไฮโดรคาร์บอนประเภทต่าง ๆ ที่มีอยู่ ซึ่งจะผิดแผกไปตามที่มา ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญในการกำหนดคุณค่าของน้ำมัน การกำหนดวิธีการและกระบวนการผลิตที่เหมาะสมในการกลั่น

แหล่งกำเนิด

ปัจจุบันความรู้เรื่องการเกิดน้ำมันมีการตั้งทฤษฎีมากมาย แต่ที่ได้รับความเชื่อถือมากที่สุด คือ ทฤษฎีทางอินทรีย์เคมี (Organic Theory) ที่อาศัยหลักการทางอินทรีย์เคมี และชีวเคมีประกอบเข้าด้วยกัน นั่นคือ ปิโตรเลียมเกิดจากการทับถม และแปรสภาพของซากสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ในชั้นหินใต้พื้นผิวโลก กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เจริญเติบโตและอาศัยอยู่ในโลกนับหลายล้านปีมาแล้ว เมื่อตายลงจะตกตะกอนจมลงหรือถูกกระแสน้ำพัดมาจมลง ณ บริเวณที่เป็นทะเลหรือทะเลสาบในขณะนั้นแล้วคลุกเคล้าพร้อมทั้งถูกทับถมด้วยชั้นกรวด ทราย และโคลนตมที่แม่น้ำพัดพามาสลับกันเป็นชั้นๆ ตลอดเวลา

เมื่อชั้นตะกอนต่างๆ ถูกทับถมมากขึ้นจนหนานับเป็นร้อยๆ พันๆ เมตร เกิดน้ำหนักกดทับกลายเป็นชั้นหินต่างๆ เช่น ชั้นหินทราย, ชั้นหินปูนและชั้นหินดินดาน ความกดดันจากชั้นหินเหล่านี้กับความร้อนใต้ผิวพื้นโลกและการสลายตัวของอินทรียสารโดยแบคทีเรียที่ไม่ต้องการอากาศ (Anaerobic Bacteria) ทำให้ซากพืชและสัตว์สลายตัวกลายสภาพเป็นหยดน้ำมันและก๊าซธรรมชาติหรือปิโตรเลียม โดยมีธาตุไฮโดรเจนและธาตุคาร์บอนซึ่งได้จากการสลายตัวของอินทรียสารเป็นองค์ประกอบที่สำคัญ ปิโตรเลียมที่เกิดขึ้นนี้ เมื่อถูกบีบอัดจากน้ำหนักของชั้นหินที่กดทับก็จะเคลื่อนที่เข้าไปตามช่องว่างระหว่างเม็ดทรายหรือชั้นหินที่มีรูพรุน โดยมีชั้นหินเนื้อแน่นปิดทับอยู่

ขบวนการผลิตปิโตรเลียม

ปิโตรเลียมที่ผลิตได้จากหลุมผลิตก่อนที่จะถูกนำมาใช้ประโยชน์ในรูปของก๊าซธรรมชาติ ก๊าซธรรมชาติเหลวและน้ำมันดิบได้นั้น จะต้องนำมาผ่านขบวนการผลิตต่างๆ เพื่อให้ได้ปิโตรเลียมที่มีคุณสมบัติตรงตามความต้องการเสียก่อน ขบวนการผลิตปิโตรเลียมโดยทั่วไปตามแหล่งต่างๆ ทั้งบนบกและในทะเลจะใช้กระบวนการกลั่นน้ำมันเป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรม กล่าวคือ เป็นการแยกน้ำมันดิบออกเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ และยังเป็นการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันให้ได้ตามต้องการ

การกลั่นน้ำมัน คือ การแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่างๆ ที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันตามลำดับ ตั้งแต่ ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา และยางมะตอย เป็นต้น กระบวนการกลั่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ น้ำมันดิบและผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งขั้นตอนของกระบวนที่สำคัญ

การแยก (Separation) เป็นการแยกน้ำมันโดยวิธีการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distilation) โดยนำน้ำมันที่แยกน้ำและเกลือแร่แล้วมาให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 368-385 องศาเซลเซียส แล้วผ่านเข้าไปในห่อกลั่น น้ำที่ร้อนจะกลายเป็นไอลอยขึ้นไปยอดหอและกลายเป็นของเหลวตกลงบนถาดรองรับที่มีอยู่ภายในหอกลั่นในแต่ละช่วงของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ของไหลในถาดก็จะไหลออกมาตามท่อเพื่อน้ำไปเก็บแยกตามประเภท และ
การเปลี่ยนโครงสร้าง (Conversion) เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีคุณภาพไม่ได้ พอ จึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของน้ำมัน ทำให้โมเลกุลของน้ำมันหนักแตกตัวเป็นน้ำมันเบา โดยใช้ความร้อน หรือใช้ตัวเร่งปฏิกริยาเป็นตัวช่วย
การปรับคุณภาพ (Treating) เป็นการกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกจากน้ำมัน โดย เฉพาะกำมะถัน ซึ่งใช้วิธีการฟอกด้วยไฮโดรเจน หรือฟอกด้วยโซดาไฟ
การผสม (Blending) คือ การนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการต่าง ๆ มาปรุง แต่งหรือเติมสารที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามมาตรฐานที่กำหนด เช่น ผสมน้ำมันเบนซินเพิ่มค่าออกเทนหรือผสมน้ำมันเตาที่ข้นเหนียวกับน้ำมันเตาที่เบากว่า เพื่อให้ได้ความหนืดตามที่ต้องการ

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียมอาจแบ่งออกเป็น 4 ประเภทใหญ่ ดังนี้ ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิง น้ำมันหล่อลื่นและจาระบี ยางมะตอยและขี้ผึ้งและผลิตภัณฑ์พิเศษ เช่น ตัวทำละลายและสารเคมีต่างๆ ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงจัดเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุด ประมาณร้อยละ 85 ของน้ำมันดิบที่ผลิตได้ใช้สำหรับทำผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงในรูปแบบต่างๆ เพื่อนำมาเผาไหม้ให้เกิดพลังงานกลขับเคลื่อนเครื่องยนต์และพลังงานความร้อนสำหรับใช้ในกิจการต่างๆ เชื้อเพลิงปิโตรเลียม มีหลายรูปแบบ กล่าวคือ ก๊าซธรรมชาติและก๊าซหุงต้ม (LPG) ซึ่งเป็นก๊าซและก๊าซเหลว และเชื้อเพลิงเหลว แบ่งเป็น น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันเครื่องบิน น้ำมันดีเซล และน้ำมันเตา