วันพฤหัสบดีที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2554

กระบวนการกลั่น


 
การกลั่นน้ำมันเป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรม กล่าวคือ เป็นการแยกน้ำมันดิบออกเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ และยังเป็นการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันให้ได้ตามต้องการ
การกลั่นน้ำมัน คือ การแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่างๆ ที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันตามลำดับ ตั้งแต่ ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา และยางมะตอย เป็นต้น กระบวนการกลั่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ น้ำมันดิบและผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งขั้นตอนของกระบวนที่สำคัญประกอบด้วย
การแยก (Separation)
เป็นการแยกน้ำมันโดยวิธีการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distilation) โดยนำน้ำมันที่แยกน้ำและเกลือแร่แล้วมาให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 368-385 องศาเซลเซียส แล้วผ่านเข้าไปในห่อกลั่น น้ำที่ร้อนจะกลายเป็นไอลอยขึ้นไปยอดหอ และกลายเป็นของเหลวตกลงบนถาดรองรับที่มีอยู่ภายในหอกลั่นในแต่ละช่วงของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ของไหลในถาดก็จะไหลออกมาตามท่อเพื่อน้ำไปเก็บแยกตามประเภท และนำไปใช้ต่อไป
การเปลี่ยนโครงสร้าง (Conversion)
เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีคุณภาพไม่ได้พอ จึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของน้ำมัน ทำให้โมเลกุลของน้ำมันหนักแตกตัวเป็นน้ำมันเบา โดยใช้ความร้อน หรือใช้ตัวเร่งปฏิกริยาเป็นตัวช่วย
การปรับคุณภาพ (Treating)
เป็นการกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกจากน้ำมัน โดยเฉพาะกำมะถัน ซึ่งใช้วิธีการฟอกด้วยไฮโดรเจน หรือฟอกด้วยโซดาไฟ
การผสม (Blending)
คือการนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการต่างๆ มาปรุงแต่งหรือเติมสารที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามมาตราฐานที่กำหนด เช่น ผสมน้ำมันเบนซินเพิ่มค่าออกเทน หรือผสมน้ำมันเตาที่ข้นเหนียวกับน้ำมันเตาที่เบากว่า เพื่อให้ได้ความหนืดตามที่ต้องการ

วันเสาร์ที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2554

ปิโตรเลียม

ปิโตรเลียม คือ สารพวกไฮโดรคาร์บอนและอาจจะพบสารอินทรีย์ที่มีธาตุ O N หรือ S เป็นองค์ประกอบอยู่บ้างเล็กน้อย เกิดจากการตายทับถมของซากพืชซากสัตว์นับเป็นเวลานับล้าน ๆ ปี
ปิโตรเลียม
1. ก๊าซธรรมชาติ คือ ก๊าซไฮโดรคาร์บอนมี CH4 C2H6 C3H8 C4H10 ส่วนมากจะเป็น CH4
2. น้ำมันดิบ คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนจำนวนมากมายปนกัน สารพวกนี้มีจุดเดือดแตกต่างน้อย จึงแยกด้วยวิธีการกลั่นลำดับส่วน
สารไฮโดรคาร์บอนที่แบ่งได้จากการกลั่นลำดับ เรียงจากจุดเดือดต่ำไปหาสูง ดังนี้
ก๊าซปิโตรเลียม (C1 - C4), น้ำมันเบนซิน, น้ำมันก๊าด, น้ำมันดีเซล, น้ำมันหล่อลื่น, ไข, น้ำมันเตา, บิทูเมน
สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดใหญ่จำนวน C อะตอมมาก มีประโยชน์น้อย ราคาต่ำมาเปลี่ยนเป็นสารที่มีขนาดโมเลกุล และมวลโมเลกุลใกล้เคียงกับน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล และปรับปรุง โครงสร้างของโมเลกุลให้เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพดีขึ้นดังนี้
ก. กระบวนการแตกสลาย (Cracking)

ข. การรีฟอร์มมิง (Reforming)

ค. การแอลคิเลชัน (Alkylation)

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงที่ดีในรถยนต์ต้องมีลักษณะ ดังนี้
1. โมเลกุลได้ขนาด ที่มี C5 - C10
2. โมเลกุลมี C ต่อกันแตกกิ่งก้านสาขา

น้ำมันดิบ

น้ำมันดิบ (Crude oil) คืออะไร?

น้ำมันดิบคือสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนกับสารเคมีอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย เช่น สารประกอบซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และออกซิเจน โดยการที่จะนำสารต่างๆ เหล่านี้ไปใช้ได้ พวกมันจะต้องถูกแยกออกออกจากกันเสียก่อน กระบวนการแยกเรียกว่าการกลั่น (Refining) น้ำมันดิบที่แตกต่างกันในแต่ละที่ของโลก หรือแม้แต่ความลึกที่แตกต่างกันของน้ำมันหลุมเดียวกันเองก็ยังคงบรรจุสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบอื่นๆ ที่แตกต่างกัน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงมีตั้งแต่สารระเหยง่ายสีอ่อนไปจนถึงน้ำมันดำขุ่นหนา (หนามากเสียจนมันยากที่จะปั้มมันขึ้นมาจากพื้นดินเสียด้วยซ้ำ)



ก๊าซธรรมชาติ (Natural gas) คืออะไร?


ก๊าซธรรมชาติคือสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นเพียงโมเลกุลเล็กๆ โดยโมเลกุลเหล่านี้สร้างจากอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่นก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในบ้าน(ก๊าซหุงต้ม) โดยส่วนใหญ่คือมีเทน CH4



น้ำมันดิบ (Crude oil) และ ก๊าซธรรมชาติ (Natural gas) เกิดจากอะไร?


นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าเมื่อสัตว์และพืชต่างๆ ตาย พวกมันจะถูกชะล้างโดยน้ำฝน และไหลจมลงสู่ก้นทะเลและทะเลสาบต่างๆ ซึ่งพวกมันจะถูกทับถมโดยชั้นของตะกอนต่างๆ (sediment-สิ่งที่ทับถมกันลงมา เช่น ซากพืช ซากสัตว์ หิน ดิน ทราย) [ดูรูป 1.1] และกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นก่อนที่ซากเหล่านี้จะสามารถย่อยสลายไปในอากาศ Anaerobic bacteria (แบคทีเรียซึ่งสามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ใช้ออกซิเจน) จะเริ่มกระบวนการย่อยสลายสารพวกนี้ให้กลายเป็นน้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาติ โดยคาดว่ามันจะมีกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกันระหว่างซากสิ่งมีชีวิต เกลือที่อยู่ในดินโคลนและน้ำที่อยู่รอบๆ ตัวพวกมันเพราะดูเหมือนว่ามันจะมีวิธีการแตกต่างกันในการเกิดเป็นน้ำมัน

รูป 1.1



ในขณะที่ซากของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ถูกย่อยสลาย พวกมันก็จะถูกทับถมโดยตะกอนต่างๆ มากขึ้น จากน้ำขึ้นและน้ำลงของทะเล และโคลน ทรายที่แม่น้ำพัดลงมา โดยกระบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ เป็นล้านๆ ปีเลยทีเดียว แต่ในที่สุดสารต่างๆ ก็จะถูกเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน[Hydrocarbon] ซึ่งใช้สร้างน้ำมันและก๊าซโดยมีส่วนผสมของทรายและดินเหนียวเข้ามาเจือปน [ดูรูป 1.2] และเมื่อชั้นของสารอินทรีย์ต่างๆ เพิ่มมากขึ้น ค่าความดันและอุณหภูมิซึ่งเป็นปัจจัยของกระบวนการเพิ่มมากขึ้นซึ่งจะส่งผลให้กระบวนการเกิดขึ้นได้เร็ว

วันศุกร์ที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2554

ถ่านหิน

ความรู้เกี่ยวกับถ่านหิน


ถ่านหิน คือ หินตะกอนชนิดหนึ่งและเป็นแร่เชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน น้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ ๔ อย่างได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจน นอกจากนั้น มีธาตุหรือสารอื่น เช่น กำมะถัน เจือปนเล็กน้อย ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่น ๆ ต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมาก ถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี
1. ประเภทของถ่านหิน
ถ่านหินสามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น ๕ ประเภท คือ
  1. พีต (Peat) เป็นขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
  2. ลิกไนต์ (Lignite) มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
  3. ซับบิทูมินัส (Subbituminous) มีสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้า
  4. บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินเนื้อแน่น แข็ง ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ
  5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินที่มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีรอยแตกเว้าแบบก้นหอย ติดไฟยาก
2. การใช้ประโยชน์ถ่านหิน
ถ่านหินถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีแหล่งสำรองกระจายอยู่ทั่วโลกและปริมาณค่อนข้างมาก การขุดถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์ไม่ยุ่งยากซับซ้อน ถ่านหินราคาถูกกว่าน้ำมัน ถ่านหินส่วนใหญ่จึงถูกนำมาเป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่ใช้หม้อน้ำร้อนในกระบวนการผลิต เช่น การผลิตไฟฟ้า การถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ การบ่มใบยาสูบ และการผลิตอาหาร เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีการใช้ประโยชน์ในด้านอื่น เช่น การทำถ่านสังเคราะห์ (Activated Carbon) เพื่อดูดซับกลิ่น การทำคาร์บอนด์ไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่งแต่มีน้ำหนักเบา และการแปรสภาพถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเหลว (Coal liquefaction) หรือ เป็นแปรสภาพก๊าซ (Coal Gasification) ซึ่งเป็นการใช้ถ่านหินแบบเชื้อเพลิงสะอาดเพื่อช่วยลดมลภาวะจากการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงได้อีกทางหนึ่ง ภายใต้กระบวนการแปรสภาพถ่านหิน จะสามารถแยกเอาก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเป็นพิษ และสารพลอยได้ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในถ่านหินนำไปใช้ประโยชน์อื่นได้อีก เช่น กำมะถันใช้ทำกรดกำมะถันและแร่ยิปซัม แอมโมเนียใช้ทำปุ๋ยเพื่อเกษตรกรรม เถ้าถ่านหินใช้ทำวัสดุก่อสร้าง เป็นต้น
3. แหล่งถ่านหินในประเทศไทย
ประเทศไทยมีแหล่งถ่านหินกระจายอยู่ทั่วทุกภาค มีปริมาณสำรองทั้งสิ้น ประมาณ 2,197 ล้านตัน แหล่งสำคัญอยู่ในภาคเหนือประมาณ 1,803 ล้านตัน หรือร้อยละ 82 ของปริมาณสำรองทั่วประเทศ ส่วนอีก 394 ล้านตัน หรือ ร้อยละ 18 อยู่ภาคใต้ ถ่านหินส่วนใหญ่มีคุณภาพต่ำอยู่ในขั้นลิกไนต์และซับบิทูมินัส มีค่าความร้อนระหว่าง 2,800 - 5,200 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม หรือ ถ่านลิกไนต์ 2 - 3.7 ตัน ให้ค่าความร้อนเท่ากับน้ำมันเตา 1 ตัน ลิกไนต์เป็นถ่านหินที่พบมากที่สุดในประเทศไทย ที่แม่เมาะ จ.ลำปาง และ จ.กระบี่ จัดว่าเป็นลิกไนต์ที่คุณภาพแย่ที่สุด พบว่าส่วนใหญ่ มีเถ้าปนอยู่มากแต่มีกำมะถันเพียงเล็กน้อย คาร์บอนคงที่อยู่ระหว่างร้อยละ 41 - 74 ปริมาณความชื้นอยู่ระหว่างร้อยละ 7 - 30 และเถ้าอยู่ระหว่างร้อยละ 2 - 45 โดยน้ำหนัก ในช่วงที่ราคาน้ำมันยังไม่แพงประเทศไทยไม่นิยมใช้ลิกไนต์มากนักแต่ภายหลังที่เกิดวิกฤติน้ำมัน จึงได้มีการนำลิกไนต์มาใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้นทั้งในด้านการผลิตกระแสไฟฟ้าและอุตสาหกรรม แหล่งถ่านหินที่มีการสำรวจพบบางแหล่งได้ทำเหมืองผลิตถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์แล้ว แต่บางแหล่งยังรอการพัฒนาขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป