ปิโตรเลียม 2

การกลั่นน้ำมัน

                จากที่เราทราบแล้วว่าปิโตรเลียมที่ได้จากการขุดเจาะขึ้นมาที่เรียกว่าน้ำมันดิบนั้น จะประกอบไปด้วยสารประกอบจำนวนมากซึ่งจะแตกต่างกันออกไปตามท้องถิ่นหรือแหล่งที่พบ จึงจำเป็นต้องนำมาแยกออกจากกันก่อนแล้วจึงจะสามารถนำไปใช้ได้ โดยวิธีการแยกของผสมของปิโตรเลียมนั้นจะใช้วิธีการกลั่นลำดับส่วน

ส่วนต่างๆ ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันโดยใช้หอกลั่นน้ำมัน แสดงดังตารางต่อไปนี้

หลังจากการกลั่นแล้ว น้ำมันที่ได้ออกมาในส่วนต่างๆ ก็จะถูกลำเลียงโดยท่อไปสู่การปรับปรุงคุณภาพ หรือนำส่งต่อเข้าสู่การแปรรูปอื่นๆ ต่อไป

                ในการแปรรูปน้ำมันหรือแก๊สที่ได้จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมนั้น โรงงานอุตสาหกรรมจะแบ่งประเภทของสารออกเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ 1-4 อะตอม ได้แก่ แก๊สมิกซ์ซีโฟร์ (mix C4) และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ 5-10 อะตอม ซึ่งนำไปผลิตเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงชนิดต่างๆ

1.              C₁-C₄

ส่วนหนึ่งจะถูกนำไปอัดด้วยความดันสูงลงสู่ถัง ได้เป็นสารที่เรียกว่า แก๊สปิโตรเลียมเหลว หรือแก๊สหุงต้ม (Liquefied Petroleum Gas : LPG) ซึ่งประกอบด้วยโพรเพน (Propane : C₃H₈) และบิวเทน (Butane : C₄H₁₀) เป็นสารที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น จึงมีการเติมสารประกอบบางชนิดเข้าไปเพื่อให้มีกลิ่น จะได้ทราบได้เวลาเกิดแก๊สรั่ว

อีกส่วนหนึ่งจะนำไปทำพอลิเมอร์หรือพลาสติกบางชนิดเพื่อให้มีราคาสูงขึ้น โดยพอลิเมอร์นั้นก็คือการนำสารโมเลกุลเล็กๆ เหล่านี้บางชนิดมาทำปฏิกิริยาต่อเชื่อมกันให้เป็นโมเลกุลสายยาวขนาดใหญ่ซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization) ได้เป็นพอลิเมอร์ซึ่งมีอยู่มากมายหลากหลายชนิด แต่ละชนิดก็จะนำไปใช้งานต่างกัน เนื่องจากสมบัติที่แตกต่างกันของพอลิเมอร์เหล่านั้น เพราะมีสารตั้งต้นต่างกันไป

2.              C₅-C₁₀

ค่อนข้างใช้กันมากที่สุด เนื่องจากเป็นองค์ประกอบของน้ำมันเบนซินซึ่งมีความต้องการทางการตลาดสูงมาก นิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์

นอกจากจะได้จากการกลั่นน้ำมันดิบโดยตรงแล้ว น้ำมันที่มีจำนวนคาร์บอนมากๆ ก็นิยมที่จะนำมาทำปฏิกิริยาแตกสลายให้โมเลกุลมีขนาดเล็กลงเป็น C5-10 เพื่อใช้เป็นน้ำมันเบนซินเช่นกันซึ่งสามารถขายได้ราคาดีกว่า เป็นการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สำคัญมากทีเดียว นอกจากนั้นยังมีการเติมสารอื่นๆ เข้าไปเพิ่มเติมเพื่อให้ได้คุณภาพของน้ำมันที่ดี คือ เผาไหม้ได้สมบูรณ์ มีเขม่าและแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ออกมาน้อย

สำหรับการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันนั้น สามารถทำได้หลายวิธี เช่น

·       กระบวนการแตกสลาย (Cracking process) เป็นการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่มาทำให้เป็นโมเลกุลเล็กลง ซึ่งใช้ประโยชน์ได้หลากหลายกว่า

·       กระบวนการรีฟอร์มมิง (Reforming process) เป็นการเปลี่ยนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบโซ่ตรง ให้เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่กิ่ง

·       วิธีแอลคิเลชัน (Alkylation) เป็นการรวมโมเลกุลของแอลเคน (C_nH_2n+2) กับแอลคีน(C_nH_2n) ให้ได้โมเลกุลแอลเคนแบบกิ่ง

·       วิธีโอลิโกเมอไรเซชัน (Oligomerization) เป็นการรวมสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนแอลคีน(ไม่อิ่มตัว) เล็กๆ เข้าด้วยกัน

        น้ำมันเบนซินนั้นเป็นสารที่ได้มาจากปิโตรเลียมที่มีความยาวของคาร์บอนอะตอม C₅-C₁₀ องค์ ประกอบหลักของน้ำมันเบนซิน คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบโซ่กิ่ง ซึ่งจะมีคุณภาพดีกว่าโครงสร้างแบบโซ่ตรง เพราะจะทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบไม่กระตุก

        การกำหนดคุณภาพของน้ำมันเบนซินนั้นจะใช้ค่าออกเทนเป็นตัวกำหนด ค่าออกเทน คือ ค่าที่แสดงถึงความสามารถในการต้านทานการน็อกของเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ มาตรฐานสำหรับการเปรียบเทียบได้แก่ ไอโซออกเทน (Isooctane) ซึ่งไอโซออกเทนบริสุทธิ์จะมีค่าออกเทน 100 และ นอร์มัลเฮปเทน (n-Heptane) ซึ่งนอร์มัลเฮปเทนบริสุทธิ์จะมีค่าออกเทน 0 เช่น น้ำมันเบนซินออกเทน 95 คือ น้ำมันที่มีคุณภาพเช่นเดียวกับเชื้อเพลิงเปรียบเทียบของไอโซออกเทน 95% ผสมกับนอร์มัลออกเฮปเทน 5% น้ำมันเบนซินมีค่าออกเทนสูง ก็จะมีความต้านทานการน็อกสูง อย่างไรก็ตาม เราสามารถเพิ่มค่าออก-เทนให้แก่น้ำมันเบนซินได้โดยการเติมสารเคมีบางประเภทลงไป เช่น เตตระเอทิลเลด [(C₂H₅)₄Pb] แต่สารประกอบออกไซด์ของตะกั่วที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเผาไหม้ในเครื่องยนต์นั้นเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต ในปัจจุบันจึงห้ามใช้น้ำมันเบนซินที่มีส่วนประกอบของตะกั่วแล้ว โดยใช้น้ำมันไร้สารตะกั่วแทน (Unleaded gasoline : ULG) ซึ่งก็คือน้ำมันเบนซินที่ใช้สารเมทิลเทอร์เซียรีบิวทิลอีเทอร์ (Methyl Tetiary-Butyl Ether : MTBE) ซึ่งเป็นสารเพิ่มค่าออกเทน และยังทำหน้าที่ลดการเกิดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากไอเสียของเครื่องยนต์เบนซินอีกด้วย