E-book chemistry petroleum

ปิโตรเลียม

ก คำนำ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์(E-book) เล่มนี้จัด ทำขึ้นเพื่อให้ประกอบการเรียน ในรายวิชาเคมี ผู้จัดทำได้รวบรวมข้อมูลในเรื่อง ปิโตรเลียม และได้นำเสนอในรูปแบบที่น่าสนใจ มีภาพ ประกอบภายใน ประกอบการเรียนรู้ได้ดียิ่งขึ้น ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะเป็นประโยชน์ แก่นักเรียน และผู้ที่สนใจ หากมีข้อผิดพลาด ประการใด ผู้จัดทำขอน้อมรับไว้ และขออภัยมา ณ ที่นี้ ผู้จัดทำ นางสาวพิริยา สังข์ป่า นางสาวพรไพลิน เสือแพร

ข สารบัญ ห น้ า ชื่ อ ก ข คำ นำ 1 ส า ร บั ญ 2 ปิ โ ต ร เ ลี ย ม 3 6 - การเกิดปิโตรเลียม 10 - ระบบปิโตรเลียม 13 - แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม 14 - การสำรวจปิโตรเลียม 15 หิ น น้ำ มั น - เคอโรเจน 18 - การเกิดหินน้ำมัน 19 ถ่ า น หิ น 21 - การเกิดถ่านหิน - ประเภทของถ่านหิน 23 - การใช้ประโยชน์จากถ่านหิน น้ำ มั น ดิ บ 24 - การกลั่นน้ำมันดิบ 29 น้ำ มั น เ ชื้ อ เ พ ลิ ง 33 - น้ำมันเบนซิน 35 - น้ำมันดีเซล แ ก๊ ส ธ ร ร ม ช า ติ อ้ า ง อิ ง

ปิโตรเลียม ปิโตรเลียม (Petroleum) มาจากรากศัพท์ภาษาละติน 2 คำ คือ เพทรา แปลว่าน้ำมัน รวมกันแล้วมีความหมายว่า น้ำมันที่ได้จากหิน Petra แปลว่าหิน และโอลิอุม ปิโตรเลียมเป็นสารผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน และสารอินทรีย์หลายชนิดที่เกิดตามธรรมชาติทั้งในสถานะ ของเหลวและแก๊ส ได้แก่น้ำมันดิบ (Crude oil) และแก๊ส ธรรมชาติ (Natural gas)

การเกิดปิโตรเลียม ปิโตรเลียมเกิดจากการทับถมและสลายตัวของอินทรียสาร จากพืชและสัตว์ที่คลุกเคล้าอยู่กับตะกอนในชั้นกรวดทรายและ โคลนตมใต้พื้นดิน เมื่อเวลาผ่านไปนับล้านปีตะกอนเหล่านี้จะ จมตัวลงเรื่อย ๆ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของผิวโลก ถูกอัด แน่นด้วยความดันและความร้อนสูง และมีปริมาณออกซิเจน จำกัด จึงสลายตัวเปลี่ยนสภาพเป็นแก๊สธรรมชาติและน้ำมันดิบ แทรกอยู่ระหว่างชั้นหินที่มีรูพรุน ปิโตรเลียมจากแหล่งต่างกันจะมีปริมาณของสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอน รวมทั้งสารประกอบของกำมะถัน ไนโตรเจน และออกซิเจนแตกต่างกัน โดยขึ้นอยู่กับชนิดของซากพืชและ สัตว์ที่เป็นต้นกำเนิดของปิโตรเลียม และอิทธิพลของแรงที่ ทับถมอยู่บนตะกอน

ระบบปิโตรเลียม Petroleum system 1. หินต้นกำเนิดปิโตรเลียม (Source Rocks) เป็น หินตะกอนที่มีสารอินทรีย์สะสมอยู่มาก ซึ่งสามารถแปร สภาพไปเป็นปิโตรเลียมภายใต้สภาวะความร้อน และ ความ ดันที่เหมาะสม เช่น หินดินดาน หินโคลน หินปูน หินดินดาน

2. การเคลื่อนที่ของปิโตรเลียม (Migration) 2.1 การเคลื่อนที่ขั้นต้น – ปิโตรเลียมเคลื่อนที่จาก แหล่งกำเนิดไปยังหินกักเก็บ 2.2 การเคลื่อนที่ขั้นที่สอง – ปิโตรเลียมเคลื่อนที่ ภายในหินกักเก็บ เช่น การเคลื่อนที่ของก๊าซธรรมชาติ ขึ้นไปอยู่เหนือชั้นน้ำมันดิบ หรือการเคลื่อนที่ของ ปิโตรเลียมจากแหล่งกักเก็บหนึ่ง ไปยังแหล่งกักเก็บอีกที่ หนึ่ง

3. หินกักเก็บปิโตรเลียม (Reservoir Rocks) เป็นหินที่มี ความพรุน และมีความสามารถให้ของเหลวไหลผ่านได้ มีรอย แตก หรือมีโพรงดีพอที่จะให้ปิโตรเลียมกักเก็บได้ หินที่มี ลักษณะเช่นนี้ ได้แก่ หินทราย หินปูนที่มีโพรงหรือรอยแตก หรือหินอัคนีที่มีรอยแตก หินทราย 4. หินปิดกั้น (Seal หรือ Cap Rocks) เป็นหินที่ปิดทับอยู่ ด้านบนหินกักเก็บ ต้องเป็นหินเนื้อละเอียด มีความซึมผ่าน ได้น้อยจนทำให้ปิโตรเลียมไม่สามารถไหลเล็ดลอดออกจาก หินกักเก็บได้ เช่น หินดินดาน หินเกลือ 5. โครงสร้างกักเก็บปิโตรเลียม (Trap) เป็นลักษณะ โครงสร้างทางธรณีวิทยารูปแบบต่างๆ ที่สามารถกักเก็บหรือ กั้นปิโตรเลียมไว้ได้

แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม Petroleum Trap แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ 1.แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่เกิดจากโครงสร้างทาง ธรณีวิทยา (Structural Trap) ซึ่งเป็นลักษณะ โครงสร้างที่เกิดจากเปลี่ยนรูปของชั้นหิน เช่น การ พับหรือการแตก หรือทั้ง 2 อย่างที่เกิดขึ้นกับหินอุ้ม ปิโตรเลียมและหินปิดกั้นปิโตรเลียมที่สะสมน้ำมันไว้

แบ่งออกได้อีก 3 ลักษณะ คือ 1.1 โครงสร้างกักเก็บในชั้นหินโค้งรูปประทุน (Anticline Trap) เกิดจากการหักงอของชั้นหินทำให้ ชั้นหินมีรูปโค้งคล้ายกระทะ น้ำมันและก๊าซธรรมชาติจะ ไหลไปสะสมตัวกันที่จุดสูงสุดของโครงสร้างที่มีหินปิด ทับอยู่ด้านบน ซึ่งโครงสร้างแบบนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพ ดีที่สุดในการกักเก็บ

1.2 โครงสร้างกักเก็บจากรอยเลื่อน (Fault Trap) ใน ประเทศไทย พบแหล่งก๊าซธรรมชาติและแหล่งน้ำมัน ชนิดนี้มากที่สุด โดยโครงสร้างกักเก็บชนิดนี้เกิดจากการ หักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินเคลื่อนที่ไปคนละแนว ทำให้เกิดการปิดกั้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของ ปิโตรเลียมไปสู่ที่สูงกว่า

1.3 โครงสร้างกักเก็บจากชั้นเกลือที่แทรกขึ้นมาเป็นรูปโดม (Salt Dome Trap) เกิดจากชั้นหินที่ถูกดันให้โก่งตัวด้วยชั้นเกลือ เกิด เป็นลักษณะคล้ายกระทะคว่ำ และมี ปิโตรเลียมมาสะสมตัวบริเวณชั้น หินกักเก็บรอบ ๆ โครงสร้างรูปโดมนี้ 2. แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่มีโครงสร้างกักเก็บแบบลำดับชั้นหิน (Stratigraphic Trap)เป็นลักษณะการกักเก็บปิโตรเลียมที่เกิดจาก การเปลี่ยนชนิดของหินหรือลำดับชั้นหิน โดยเกิดรอยชั้นที่ไม่ต่อ เนื่อง โดยที่ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมจะถูกปิดล้อมเป็นกระเปาะอยู่ ระหว่างชั้นหินที่มีเนื้อแน่นนี้ ทำให้ปิโตรเลียมไม่สามารถไหลซึม ผ่านได้

การสำรวจปิโตรเลียม การสำรวจปิโตรเลียมทำได้หลายวิธี และมีขั้นตอนต่างๆดังนี้ 1.การสำรวจทางธรณีวิทยา หรือ Geological Survey จะ เป็นการสำรวจโดยทำการศึกษาจากภาพถ่ายดาวเทียมหรือทางอากาศ ก่อน เพื่อช่วยให้คาดคะเนโครงสร้างของชั้นหินใต้พื้นดินได้อย่าง คร่าว ๆ ซึ่งจะนำมาใช้ประเมินในเบื้องต้น จากนั้นจะสำรวจในขั้น ตอนที่มีรายละเอียดมากขึ้น เช่น การวัดทิศทางการวางตัวของชั้นหิน การเก็บตัวอย่างหินเพื่อวิเคราะห์อายุและสารต้นกำเนิดปิโตรเลียม รวมถึงหินที่โผล่พ้นพื้นดิน ตามหน้าผา หรือริมแม่น้ำลําธาร เพื่อให้ เข้าใจลักษณะทางธรณีวิทยาของ ชั้นหินที่อยู่ลึกลงไปหลายกิโลเมตร ซึ่งข้อมูลจากการสำรวจในขั้นตอนเหล่านี้ จะบันทึกไว้ในแผนที่ทาง ธรณีวิทยา แต่ทั้งนี้ ข้อมูลจะต้องได้รับการยืนยันให้แน่นอนโดยกา รสํารวจทางธรณีฟิสิกส์อีกชั้นหนึ่ง ซึ่งจะเป็นการสำรวจในขั้นตอน ต่อไป

2.การสำรวจธรณีฟิสิกส์ (Geophysical Survey) คือ การ สำรวจหาข้อมูลโครงสร้างธรณีวิทยาชั้นหินใต้พื้นผิวโลก โดยอาศัย คุณสมบัติทางกายภาพที่ต่างกันของชั้นหินแต่ละชั้น ซึ่งการสำรวจ ในขั้นตอนนี้จะมีหลายรูปแบบตามจุดประสงค์ที่ต่างกันไป เช่น 2.1การสำรวจวัดความเข้มสนามแม่เหล็กและการสำรวจ ความถ่วงจำเพาะของชั้นหิน ซึ่งข้อมูลจากการสำรวจทั้ง 2 แบบนี้ ทำให้สามารถกำหนดขอบเขต และรูปร่างของแอ่งสะสมตะกอนที่ อยู่ใต้ผิวดิน เพื่อช่วยจำกัดพื้นที่สำรวจให้แคบลงได้ 2.2การสำรวจวัดคลื่นไหวสะเทือน การสำรวจโดยวิธีนี้ จะส่งสัญญาณคลื่นลงไปใต้ผิวดิน แล้ววัดระยะเวลาที่คลื่นเดินทาง จากจุดกำเนิดคลื่นและสะท้อนกลับถึงตัวรับสัญญาณ ซึ่งคลื่นที่ สะท้อนกลับจะไม่เท่ากัน อาจเกิดจากหลายปัจจัย อาทิ ความหนา แน่นของชั้นหิน รอยเลื่อนของชั้นหิน หรือการโค้งงอของชั้นหิน เป็นต้น

3.การเจาะหลุมประเมินผล เมื่อการสำรวจและผลิตปิโตรเลียมมาถึงขั้นตอนของการเจาะ สำรวจ ที่เป็นการยืนยันว่า ปิโตรเลียมในบริเวณนั้นมีอยู่ จริงหรือไม่ ซึ่งเมื่อพบปิโตรเลียมในหลุมแรกที่เจาะแล้วจะมี การเจาะสำรวจเพิ่มเติมที่เรียกว่า การเจาะขั้นประเมินผล การ เจาะในขั้นตอนนี้ ดำเนินการเพื่อหาข้อมูลในรายละเอียด เช่น ขอบเขตที่แน่นอนของแหล่งปิโตรเลียม ปริมาณการ ไหลของปิโตรเลียม โดยผลจากในขั้นตอนนี้ จะทำให้ทราบ ถึงปริมาณสำรองปิโตรเลียมของแหล่งกักเก็บนั้น เพื่อให้ สามารถประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจของแหล่ง ต่อการ ตัดสินใจว่าจะลงทุนผลิตต่อไปหรือไม่

หินน้ำมัน (Oil Shale) หินน้ำมันคือ หินตะกอนเนื้อละเอียดขนาดตั้งแต่หินทราย แป้งลงมา ส่วนใหญ่เป็นหินดินดาน มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึง น้ำตาลแก่ มีอินทรียสารที่เรียกว่าเคอโรเจน (kerogene) เป็น สารน้ำมันปนอยู่ในเนื้อหิน มักมีการเรียงตัวเป็นชั้นบาง ๆ ถ้า จุดไฟจะติดไฟ ชาวบ้านเรียก หินติดไฟหรือหินดินดานน้ำมัน ซึ่งจะใช้ประโยชน์ในการกลั่นเอาน้ำมันใช้เป็นเชื้อเพลิงและ ประโยชน์อื่น ๆ แหล่งหินน้ำมันที่สำคัญในประเทศไทยได้แก่ แหล่งที่อำเภอแม่สอด แม่ระมาด และที่อำเภออุ้มผาง จังหวัด ตาก แหล่งบ้านป่าคา อำเภอลี้ จังหวัดลำพูนและแหล่งที่อำเภอ เมือง จังหวัดกระบี่ หินดินดานที่มีสีน้ำตาลเข้มจนถึงดำ(หินน้ำมัน)

เคอโรเจน(Kerogen) เป็นสารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งลักษณะเป็นไข มีขนาด โมเลกุลใหญ่ มีมวลโมเลกุลมากกว่า 3000 ประกอบด้วยC 64– 89% , H 7.1–12.8% , N 0.1–3.1% , S 0.1–8.7% , O 0.8–24.8% โดยมวลหินน้ำมันคุณภาพดีจะมีสีน้ำตาลไหม้จนถึงสีดำ มี ลักษณะแข็งและเหนียว เมื่อสกัดหินน้ำมันด้วยความร้อนที่ เพียงพอเคอโรเจนจะสลายตัวให้น้ำมันหินซึ่งมีลักษณะคล้าย น้ำมันดิบ ถ้ามีปริมาณเคอโรเจนมากก็จะได้น้ำมันหินมาก การ เผาไหม้น้ำมันหินจะมีเถ้ามากกว่าร้อยละ 33 โดยมวลโดยใน ขณะที่ถ่านหินมีเถ้าน้อยกว่าร้อยละ 3

การเกิดหินน้ำมัน หินน้ำมันเกิดจากการสะสมและทับถมตัวของซากพืชพวก สาหร่าย และสัตว์พวกแมลง ปลา และสัตว์เล็ก ๆ อื่น ๆ ภายใต้แหล่งน้ำที่ภาวะเหมาะสมซึ่งมีปริมาณออกซิเจน จำกัด มีอุณหภูมิสูง และถูกกดทับจากการทรุดตัวของเปลือก โลกเป็นเวลานับล้านปี ทำให้สารอินทรีย์ในซากพืชและสัตว์ เหล่านั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบเคอโรเจน ผสมคลุกเคล้ากับตะกอนดินทรายที่ถูกอัดแน่นกลายเป็น หินน้ำมัน หินน้ำมันแต่ละแหล่งในโลกมีช่วงอายุตั้งแต่ 3 – 600 ล้านปี หินที่เป็นแหล่งกำเนิดหินน้ำมันจะคล้าย กับหินที่เป็นแหล่งกำเนิดปิโตรเลียม แต่หินน้ำมันอาจมี ปริมาณเคอโรเจนมากถึงร้อยละ 40 ในขณะที่ปิโตรเลียมมี ประมาณร้อยละ 1

ส่วนประกอบของหินน้ำมันมี 2 ประเภท ดังนี้ 1) สารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ แร่ธาตุต่าง ๆ ที่ผุพัง มาจากชั้นหินโดยกระบวนการทางกายภาพและทางเคมี ประกอบด้วยแร่ธาตุที่สำคัญ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ • กลุ่มแร่ซิลิเกต ได้แก่ ควอทซ์เฟลสปาร์เคลย์ • กลุ่มแร่คาร์บอเนต ได้แก่แคลไซต์โดโลไมต์ นอกจากนี้ ยังมีแร่ซัลไฟด์อื่น ๆ และฟอสเฟต ปริมาณแร่ ธาตุในหินน้ำมันแต่ละแห่งจะแตกต่างกันตามสภาพการ กำเนิดการสะสมตัวของหินน้ำมัน และสภาพแวดล้อม 2)สารประกอบอินทรีย์ ประกอบด้วยบิทูเมนและเคอ โรเจน บิทูเมนละลายได้ในเบนซีนเฮกเซนและตัวทำ ละลายอินทรีย์อื่นๆ จึงแยกออกจากหินน้ำมันได้ง่ายเคอโร เจนไม่ละลายในตัวทำละลาย หินน้ำมันที่มีสารอินทรีย์ ละลายอยู่ในปริมาณสูงจัดเป็นหินน้ำมันคุณภาพดี เมื่อนำ มาสกัดควรให้น้ำมันอย่างน้อยร้อยละ 50 ของปริมาณสาร อินทรีย์ที่มีอยู่ แต่อาจได้น้ำมันเพียงร้อยละ 30 หรือน้อย กว่า แต่ถ้ามีสารอนินทรีย์ปนอยู่มาก จะเป็นหินน้ำมัน คุณภาพต่ำ

การใช้ประโยชน์จากหินน้ำมัน 1)หินน้ำมันใช้เป็นแหล่งพลังงานได้เช่นเดียวกับถ่านหิน หินน้ำมัน1000 กิโลกรัมเมื่อนำมาผ่านกระบวนการสกัด สามารถสกัด เป็นน้ำมันหินได้ประมาณ100 ลิตรผลิตภัณฑ์ที่ได้ประกอบด้วยน้ำมัน ก๊าด น้ำมันตะเกียง พาราฟิน น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันหล่อลื่น ไขแนฟ ทา และผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลพลอยได้อื่น ๆเช่นแอมโมเนียมซัลเฟต หินน้ำมัน หมายถึงหินตะกอนเนื้อละเอียดที่มีการเรียงตัวเป็นชั้นบาง ๆ มีสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญคือเคอโรเจน (kerogen) แทรกอยู่ ระหว่างชั้นหินตะกอนโดยทั่วไปมีความถ่วงจำเพาะ 1.6–2.5 2)การทำเหมืองเพื่อผลิตหินน้ำมันมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการใช้เชื้อ เพลิงจากปิโตรเลียมโดย ตรง ประเทศเอสโตเนียนำหินน้ำมันมาใช้ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2463 ปัจจุบันเป็นประเทศที่ใช้หินน้ำมันมากที่สุด ส่วน ใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า 3) ผลพลอยได้จากแร่ธาตุส่วนน้อย (trace elements) ที่มี อยู่ในหินน้ำมัน และสารประกอบที่เกิดขึ้นจากกระบวนการสกัด หินน้ำมัน คือ ยูเรเนียม วาเนเดียม สังกะสี โซเดียมคาร์บอเนต แอมโมเนียมซัลเฟตและกำมะถัน น้ำมันและผลพลอยได้เหล่านี้ สามารถนำไปใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ หลายชนิด เช่น ใยคาร์บอน คาร์บอนดูดซับ คาร์บอนแบล็กและปุ๋ย

ถ่านหิน (Coal) ถ่านหิน เป็นหินตะกอนที่กำเนิดมาจากซากพืช ลักษณะแข็ง แต่เปราะ มีสีน้ำตาลถึงดำมีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน องค์ประกอบหลักในถ่านหินคือธาตุคาร์บอน และธาตุอื่นๆ เช่น ไฮโดรเจน,ออกซิเจน,ไนโตรเจน และกำมะถัน นอกจากนี้อาจพบ ธาตุที่มีปริมาณน้อย เช่น ปรอท สารหนู ซีลีเนียม โครเมียม นิกเกิล ทองแดง และแคดเมียม ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ก่อให้เกิด ปัญหากับสุขภาพและสิ่งแวดล้อม การเกิดถ่านหิน พืชในยุคโบราณเมื่อประมาณ 350 ถึง 280 ล้านปีที่ผ่านมา เมื่อตายลงแล้วเกิดการทับถมและเน่าเปื่อยผุพังอยู่ใต้แหล่งน้ำ และโคลนตม เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของผิวโลก เช่น แผ่นดิน ไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ซากพืชเหล่านี้จะจมลงไปในผิวโลก ภาย ใต้ความร้อนและความดันสูง ซากพืชเหล่านี้ซึ่งอยู่ในภาวะที่ขาด ออกซิเจนหรือมีออกซิเจนจำกัดจะเกิดการย่อยสลายอย่างช้า ๆ โครงสร้างของพืชซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลส น้ำ และลิกนินซึ่งมีธาตุ องค์ประกอบเป็นคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เมื่อถูกย่อย สลายให้มีขนาดโมเลกุลเล็กลง คาร์บอนจะเปลี่ยนแปลงเป็น สารประกอบอินทรีย์ที่มีปริมาณคาร์บอนตั้งแต่ร้อยละ 50 โดยมวล หรือมากกว่าร้อยละ 70 โดยปริมาตร ส่วนไฮโดรเจนและออกซิเจน จะเกิดเป็นสารประกอบอื่นแยกออกไป

ประเภทของถ่านหิน



การใช้ประโยชน์จากถ่านหิน 1.ถ่านหินถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานมากกว่า 3000 ปี ประเทศจีนเป็นประเทศแรก ๆ ที่นำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อ เพลิงในการถลุงทองแดง ปัจจุบันการใช้ประโยชน์จาก ถ่านหินส่วนใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า การถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ และอุตสาหกรรมที่ใช้ เครื่องจักรไอน้ำ การผลิตกระแสไฟฟ้าทั่วโลกใช้พลังงานจาก ถ่านหินประมาณร้อยละ 39 2.แหล่งถ่านหินในประเทศไทยมีมากที่เหมืองแม่เมาะ จังหวัดลำปาง คิดเป็น 97% ของปริมาณสำรองที่มีอยู่ใน ประเทศไทย รองลงมาคือเหมืองกระบี่ จังหวัดกระบี่ ส่วน ใหญ่เป็นลิกไนต์และซับบิทูมินัสซึ่งมีคุณภาพต่ำ ให้ปริมาณ ความร้อนไม่สูงมากนัก 3.ถ่านหินยังนำมาทำเป็นถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) เพื่อใช้เป็นสารดูดซับกลิ่นในเครื่องกรองน้ำ เครื่อง กรองอากาศ หรือในเครื่องใช้ต่าง ๆ ทำคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่ง เป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่ง แต่น้ำหนักเบา สำหรับใช้ทำ อุปกรณ์กีฬา เช่น ด้ามไม้กอล์ฟ ไม้แบดมินตัน ไม้เทนนิส

น้ำมันดิบ น้ำมันดิบจากแหล่งต่าง ๆ อาจมีสมบัติทางกายภาพ แตกต่างกัน เช่น มีลักษณะข้นเหนียว จนถึงหนืดคล้าย ยางมะตอย มีสีเหลือง เขียว น้ำตาลจนถึงดำ มีความ หนาแน่น 0.79-0.97g/cm3 น้ำมันดิบมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนประเภทแอลเคนและ ไซโคลแอลเคนอาจมีสารประกอบของ N และ สารประกอบออกไซด์อื่น ๆ ปนอยู่เล็กน้อย

การกลั่นน้ำมันดิบ 1. ก่อนการกลั่นต้องแยกน้ำและสารประกอบต่าง ๆ ออกจากน้ำมันดิบ ก่อน จนเหลือแต่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ 2. ส่งผ่านสารประกอบไฮโดรคาร์บอนผ่านท่อเข้าไปในเตาเผาที่มี อุณหภูมิ 320 – 385OC น้ำมันดิบที่ผ่านเตาเผาจะมีอุณหภูมิสูง จนบาง ส่วนเปลี่ยนสถานะเป็นไอปนไปกับของเหลว 3. ส่งสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทั้งที่เป็นของเหลวและไอผ่านเข้าไป ในหอกลั่นซึ่งหอกลั่นเป็นหอสูงที่ภายในประกอบด้วยชั้นเรียงกันหลาย สิบชั้น แต่ละชั้นจะมีอุณหภูมิแตกต่างกัน ชั้นบนมีอุณหภูมิต่ำ ชั้นล่างมี อุณหภูมิสูง ดังนั้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลต่ำและ จุดเดือดต่ำจะระเหยขึ้นไปและควบแน่นเป็นของเหลวบริเวณชั้นที่อยู่ ส่วนบนของหอกลั่น ส่วนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลสูง และจุดเดือดสูงกว่าจะควบแน่นเป็นของเหลวอยู่ในชั้นต่ำลงมาตามช่วง อุณหภูมิของจุดเดือด สารประกอบไฮโดรคาร์บอนบางชนิดที่มีจุดเดือดใกล้ เคียงกันจะควบแน่นปนกันออกมาชั้นเดียวกัน การเลือกช่วงอุณหภูมิใน การเก็บผลิตภัณฑ์จึงขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้

น้ำมันเชื้อเพลิง ประเภทของน้ำมันเชื้อเพลิงและคุณภาพน้ำมัน ผลิตภัณฑ์น้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมัน ปิโตรเลียม มีหลายชนิด สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่าง กว้างขวางทั้งทางตรงและทางอ้อม คุณภาพของน้ำมันเชื้อ เพลิงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา เพื่อให้ทันกับ วิวัฒนาการของเครื่องยนต์ที่เจริญก้าวหน้าอย่างไม่หยุดยั้ง น้ำมันเบนซิน น้ำมันเบนซินเป็นน้ำมันที่ได้จากการปรุงแต่งคุณภาพของ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันโดยตรง และอาจได้จากการ แยกก๊าซธรรมชาติเหลวหรือแก๊สโซลีนธรรมชาติ น้ำมัน เบนซินจะผสมสารเพิ่มคุณภาพเพื่อให้เหมาะกับการใช้งาน เช่น สารเพิ่มค่าออกเทน สารต้านการรวมตัวกับอากาศ สาร เคมีสำหรับป้องกันสนิม ป้องกันการกัดกร่อนในถังน้ำมัน และท่อทางน้ำมัน รวมทั้งสารเคมีที่ช่วยทำความสะอาด คาร์บูเรเตอร์ จึงเหมาะที่จะใช้กับยานพาหนะ เช่น รถยนต์ รถจักรยานยนต์ หรือเครื่องยนต์ทั่วไป เช่น เครื่องสูบน้ำ เครื่องปั่นไฟขนาดเล็ก

ลักษณะและคุณภาพของน้ำมันเบนซิน 1. ค่าออกเทน หมายถึง คุณสมบัติของน้ำมันเชื้อเพลิง ที่แสดงถึงความสามารถในการต้านทานการชิงจุดระเบิด ก่อนเวลาที่กำหนดในเครื่องยนต์เบนซิน อีกนัยหนึ่งคือ ตัวเลขแสดงความต้านทานการน็อคของน้ำมันเชื้อเพลิงใน เครื่องยนต์เบนซิน เนื่องจากการเพิ่มอุณหภูมิ ภายใน บริเวณของส่วนผสมอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงที่กำลังถูกอัด โดยคลื่นเปลวไฟ ก่อนกระบวนการเผาไหม้จะสิ้นสุดภายใน กระบอกสูบของเครื่องยนต์ การน็อคทำให้เครื่องยนต์ไม่มี กำลัง อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์แต่ละแบบจะมีค่าออกเทน ไม่เท่ากัน ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบของบริษัทผู้ผลิต เครื่องยนต์ 2. ปริมาณตะกั่ว แม้ในปัจจุบันจะไม่มีการเติมตะกั่วใน น้ำมันเบนซิน เพื่อเพิ่มค่าออกเทนแล้วก็ตาม แต่ตะกั่วอาจ จะมีการปนเปื้อนมาจากน้ำมันดิบหรือจาก กระบวนการใน การผลิตก็ได้ เพราะเนื่องจากตะกั่วเป็นสารก่อมลพิษในไอ เสียและเป็นโทษต่อร่างกาย จึงต้องมีการกำหนดปริมาณ มาตรฐานควบคุมไว้ 3. ปริมาณกำมะถัน เมื่อกำมะถันในน้ำมันถูกเผาไหม้จะ สามารถกัดกร่อนเครื่องยนต์ให้สึกหรอ นอกจากนั้นยังเป็น ฝุ่นทำให้เครื่องยนต์สกปรกและ เป็นตัวก่อมลพิษทาง อากาศ

4. ปริมาณฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสมักจะมาจากการเติมสาร เพิ่มคุณภาพในน้ำมันเบนซิน สามารถทำให้เครื่องกรองไอ เสียชำรุดเสียหาย 5. การกัดกร่อน น้ำมันที่มีสิ่งปนเปื้อน เช่น กำมะถัน จะ ก่อให้เกิดการกัดกร่อนชิ้นส่วนที่เป็นโลหะ ทำให้เกิด เครื่องยนต์สึกหรอ ค่าการกัดกร่อนเป็น ตัวบ่งชี้การสึกหรอ ของเครื่องยนต์ 6. เสถียรภาพต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เป็นค่าที่บ่ง ถึงความสามารถของน้ำมันที่จะเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนแล้ว ได้ยางเหนียว ซึ่งมีผลกระทบต่อไอดี ห้องเผาไหม้และการเก็บ สำรองน้ำมัน 7. ปริมาณยางเหนียว เมื่อน้ำมันที่มีสารประกอบของ ไนโตรเจน ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศจะทำให้เกิดเป็น ยางเหนียว เป็นสิ่งสกปรกในระบบไอดี และห้องเผาไหม้ ทำให้วาล์วติดตาย คาร์บูเรเตอร์ขัดข้อง แหวนติด 8. อัตราการระเหย เป็นคุณสมบัติที่บ่งบอกว่าน้ำมันมีองค์ ประกอบส่วนหนักเบาอย่างไร จะถูกเผาไหม้ได้ในลักษณะใด ต่อเนื่องแค่ไหน เช่น ถ้ามีส่วนเบาน้อยจะจุดสตาร์ทยาก ถ้าน้ำ มันค่อยๆระเหยอย่างสม่ำเสมอเมื่อค่อยๆ เพิ่มอุณหภูมิให้สูง ขึ้น การเผาไหม้ก็จะต่อเนื่องเครื่องยนต์ก็จะเดินได้ราบเรียบ อัตราการระเหยของน้ำมันจึงมีผลต่อการสตาร์ทของ เครื่องยนต์ การเร่งเครื่องยนต์ และการผลต่อการประหยัด น้ำมันเชื้อเพลิง

9. ความดันไอจะต้องไม่เกินมาตรฐานที่กำหนด เพื่อ ป้องกันการเกิดปัญหาไอน้ำมันอุดขวางท่อทางเดินน้ำมัน เกิดการขาดตอนของน้ำมันในคาร์บูเรเตอร์ ทำให้ เครื่องยนต์สตาร์ทไม่ติด กระตุกหรือดับ 10. ปริมาณสารเบนซิน เบนซินเป็นสารจำพวกอะโรเม ติกส์ มีค่าออกเทนสูง แต่มีพิษต่อระบบทางเดินหายใจและ สมอง การสูดดมสารนี้เป็นระยะเวลา นานๆ อาจเป็นสาเหตุ ของโรคมะเร็ง 11. ปริมาณสารอะโรมาติกส์ สารอะโรเมติกส์ จะมีค่าของ ออกเทนสูง แต่ก็มีสารอะโรเมติกส์บางตัว เช่น เบนซิน โพ ลีไซคลิกอะโรเมติกส์ ซึ่งจะก่อให้เกิดมะเร็งในสัตว์ทดลอง นอกจากนี้แล้ว การเผาไหม้ของน้ำมันที่มีสารอะโรเมติกส์สูง จะทำให้มีเขม่าปริมาณสูงและหากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์จะ ทำเกิดไอเสียที่ 12. สี โดยปกติเนื้อน้ำมันเบนซินเองไม่มีสี แต่ผู้ ประกอบการใส่สีลงไปเพื่อให้สามารถแยกแยะชนิดของ น้ำมันได้ง่ายและป้องกันการปลอมปน - น้ำมันเบนซินออกเทน 91 มีสีแดง - น้ำมันเบนซินออกเทน 95 มีสีเหลือง 13. ปริมาณน้ำ น้ำมีผลทำให้น้ำมันเสื่อมคุณภาพเร็ว และทำให้เกิดการอุดตันที่อุณหภูมิต่ำหรือทำให้เครื่องยนต์ เดินไม่เรียบมีสาร อะโรเมติกส์ด้วย

14.สารออกซิเจนเนท ที่เติมในน้ำมันเบนซินจะเพื่อ ช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจน ได้แก่ MTBE( Methyl Tertiary Butyl Ether) ช่วยให้การเผาไหม้สมบูรณ์ดี ลด การเกิดมลพิษ เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ ขณะเดียวกัน การที่ MTBE มีค่าออกซิเจนสูงกว่า 100 จึงช่วยเพิ่มค่าออก เทนในน้ำมันเบนซินสำเร็จรูปด้วย แต่ เนื่องจากMTBEเป็นสารที่สามารถดูดซับน้ำได้ดี ผู้ประกอบ การ จึงถูกควบคุมปริมาณการใช้ในระดับที่เหมาะสม 15. สารเพิ่มคุณภาพในน้ำมันเบนซิน การเติมสารเพิ่ม คุณภาพลงในน้ำมันเบนซินก็เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการ ใช้งาน สารเหล่านี้ ได้แก่ - สารทำความสะอาด จะทำการช่วยชะล้างสิ่งสกปรก ที่ตกค้างในระบบน้ำมันเชื้อเพลิงและช่วยรักษา คาร์บูเรเตอร์ให้สะอาดอยู่เสมอ - สารต้านการรวมตัวกับอากาศ จะช่วยป้องกันไม่ ให้น้ำมันเบนซินรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศ เพื่อ ป้องกันการเกิดยางเหนียว ซึ่งเป็นอันตรายต่อระบบน้ำมัน เชื้อเพลิง - สารป้องกันสนิมและการกัดกร่อน จะช่วยป้องกัน ไม่ให้เกิดสนิมอุดตันไส้กรองน้ำมันเชื้อเพลิงที่คาร์บูเรเตอร์

น้ำมันดีเซล น้ำมันดีเซลเป็นผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งที่ได้จากการกลั่น น้ำมันดิบ แต่มีช่วงจุดเดือดและความข้นใสสูงกว่าน้ำมัน เบนซิน เครื่องยนต์ดีเซล มีพื้นฐานการทำงานที่แตกต่าง จากเครื่องยนต์เบนซิน กล่าวคือการจุดระเบิดของ เครื่องยนต์ดีเซลใช้ความร้อนที่เกิดจากการอัดอากาศ อย่าง มากมายในกระบอกสูบแล้วฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปเพื่อทำการ เผาไหม้ ไม่ใช่เป็นการจุดระเบิดจากหัวเทียนเหมือนใน เครื่องยนต์เบนซิน ลักษณะและคุณสมบัติของน้ำมันดีเซล 1.การติดไฟ คุณสมบัติการติดไฟบ่งบอกถึงความสามารถ ในการติดเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิต่ำ และการป้องกันการ น็อคในเครื่องยนต์ระหว่างการ เผาไหม้เชื้อเพลิงภายใน กระบอกสูบ ลักษณะการเผาไหม้ เช่น การเผาไหม้เร็ว การ เผาไหม้จะมีประสิทธิภาพสูง เหล่านี้แสดงออกมาเป็น ตัวเลข ของดัชนีซีเทน หรือ ซีเทนนัมเบอร์ ค่าซีเทนควร ให้สูงพอกับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ซึ่งจะทำให้ติด เครื่องยนต์ง่ายไม่น็อค และประหยัดการใช้น้ำมัน

2. ความสะอาด เป็นคุณสมบัติที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของ น้ำมันดีเซล ซึ่งในน้ำมันดีเซลต้องมีความสะอาดทั้งก่อนและ หลังการเผาไหม้ เช่น ต้องมีตะกอน น้ำ กากหรือเขม่าให้น้อย ที่สุดเท่าที่จะทำได้ เนื่องจากระบบน้ำมันดีเซลจะต้องใช้ปั๊ม น้ำมันและหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อช่วยในการเผาไหม้ 3. การกระจายตัวเป็นฝอย ความหนืดหรือความข้นใสจะ เป็นตัวกำหนดลักษณะของการกระจายตัวของน้ำมันดีเซล ความหนืดที่พอเหมาะทำให้น้ำมันกระจายเป็นฝอยดี ความ หนืดของน้ำมันดีเซลยังมีผลต่อระบบการปั๊มน้ำมัน เพราะใน ขณะที่ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ตัวน้ำมันก็จะทำ หน้าที่หล่อลื่นลูกสูบปั๊มไปในตัวด้วย 4. อัตราการระเหยตัว หมายถึง อัตราการระเหยตัว ของ น้ำมันดีเซลมีผลต่อจุดเดือด จุดวาบไฟ และจุดติดไฟ

5. สี โดยปกติน้ำมันดีเซลจะมีสีชาอ่อน แต่บางครั้งสีอาจ เปลี่ยนไปบ้างเนื่องจากในกระบวนการกลั่นน้ำมันอาจใช้ น้ำมันดิบจากแหล่งต่างกัน แต่คุณสมบัติในการเผาไหม้ยังคง เหมือนเดิม ทั้งนี้สีไม่ได้เป็นตัวสำคัญที่กำหนดคุณภาพน้ำมัน ผู้ประกอบการได้กำหนดมาตรฐาน สีที่มีค่าไม่เกิน 3 ซึ่งเป็นสี คล้ายสีชา สีของน้ำมันดีเซลอาจเข้มขึ้น หากเก็บไว้นานๆ แต่ ในกรณีที่สีเปลี่ยนแปลงไปมาก เช่น เป็นสีเขียว หรือสีดำ คล้ำ ควรตั้งข้อสังเกตว่าอาจจะมีการปลอมปนของน้ำมันก๊าด น้ำมันเตา หรือน้ำมันเครื่องที่ใช้แล้ว 6.ปริมาณกำมะถัน ในน้ำมันชนิดใดๆ ที่สูงเกินไปเป็น สิ่งที่ไม่พึงปรารถนา การกัดกร่อนของกำมะถันในน้ำมันมีด้วย กัน 2 ลักษณะ ลักษณะแรกเกิดจากการกัดกร่อนภายหลังการ เผาไหม้ ของสารประกอบของกำมะถัน เมื่อถูกเผาไหม้ก็จะเกิด ก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ ซึ่งเมื่อรวมกับน้ำจะกลายเป็นสารละลาย ที่มีฤทธิ์เป็นกรด และจะทำการกัดกร่อนชิ้นส่วนต่าง ๆ ของ เครื่องยนต์ได้ ลักษณะที่สอง เกิดจากกำมะถันในน้ำมันเชื้อ เพลิง โดยตรง คือเมื่อน้ำมันจะกัดกร่อนชิ้นส่วนต่าง ๆ ของ ระบบหัวฉีดเครื่องยนต์ดีเซล กำมะถันในน้ำมันดีเซลจะมีมาก หรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำมันดิบและกระบวนการ กลั่นที่ใช้ สารประกอบกำมะถันที่มีคุณสมบัติ กัดกร่อนจะอยู่ ในรูปแบบต่างๆ เช่น เมอร์แคปแทน ไดซัลไฟด์หรือ สารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิก เช่น ไธโอเฟน (thiophen)

7. ความหนาแน่นและความข้นใสจะมีอิทธิพลต่อ รูปร่างของละอองน้ำมันที่ฉีดออกจากหัวฉีด ถ้าน้ำมันมี ความข้นใสสูง จะทำให้การฉีดเป็นฝอยละอองจะไม่ดี เท่าที่ควร เพราะละอองน้ำมันจะมีขนาดใหญ่และพุ่ง เป็นสายไปไกล แทนที่จะกระจายพุ่งเป็นแบบฝอย เล็กๆ ทำให้น้ำมันรวมตัวกับอากาศไม่ดี การเผาไหม้จึง ไม่สมบูรณ์และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลดน้อยลง แต่ถ้าน้ำมันดีเซลมีความเข้มข้นใสต่ำเกินไปจะทำให้ การฉีดฝอยน้ำมันละเอียด แต่จะไม่พุ่งไปไกลเท่าที่ควร การเผาไหม้ก็จะไม่ดีและอาจจะทำให้เกิดมีการรั่วกลับ ในตัวปั๊มหัวฉีด ด้วยเหตุผลเช่นนี้เอง น้ำมันดีเซล หมุนเร็วโดยทั่วไป จะมีกำหนดค่าความข้นใสอยู่ ระหว่าง 1.8-4.1 เซนติสโตก ที่อุณหภูมิ 40 องศา เซลเซียส

แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) มีองค์ประกอบหลักคือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนในโมเลกุล 1 – 5 อะตอม ประมาณร้อยละ 95 ที่เหลือเป็นแก๊สไนโตรเจน และ คาร์บอนไดออกไซด์ อาจมีแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ปนอยู่ด้วย แก๊สธรรมชาติอาจมีสถานะเป็นของเหลว เรียกว่าแก๊ส ธรรมชาติเหลว(Condensate) ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน เช่นเดียวกับแก๊สธรรมชาติ แต่มีจำนวนอะตอมคาร์บอน มากกว่า เมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลกที่ลึกมากและมี อุณหภูมิสูงมากจะมีสถานะเป็นแก๊ส แต่เมื่อนำขึ้นบนถึง ระดับผิวดินซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า ไฮโดรคาร์บอนจะกลาย สภาพเป็นของเหลว

ปริมาณธาตุองค์ประกอบของน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติ

อ้างอิง ปิโตรเลียม คลังความรู้ SciMath.(2560) ค้นหาได้จาก https://www.scimath.org/lesson- chemistry/item/7161-2017-06-04-14-39-57

YOU