ปโตรเลยม (Petroleum)เคมเพมเตม 4 ว 30224 ชนมธยมศกษาปท 6

นางสาวณชานนท อาจหาญ

โรงเรยนเฉลมพระเกยรตสมเดจพระศรนครนทร กาญจนบร

ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2557

พลงงานเปนสงส าคญในการด ารงชวต

พลงงานเปนสงส าคญในการด ารงชวต

ความหมายของปโตรเลยม (Petroleum)

Petroleum

Petra หน

Oleum น ำมน

น ามนทไดจากหน

สถานะของปโตรเลยม

น ามนดบ (Crude Oil) แอลเคน ไซโคแอลเคน

กาซธรรมชาต (Natural Gas)

ของเหลว

แกส

การทบถมของซากพชและซากสตว

กาซธรรมชาตทควรรจก

โพรเพน อเทน มเทน บวเทน

การก าเนดปโตรเลยม

Inorganic theory

น ามนเกดจาก calcium carbide ภายใตผวโลก ท าปฏกรยากบน าเกดเปน acetylene กาซนถกกมมนตภาพรงสอนภาคแอลฟาท าใหกาซรวมตวดวยกระบวนการ polymerization ท าให เกดสารประกอบไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลใหญขนเรอยๆ จนเปนน ามนดบใตผวโลก

การก าเนดปโตรเลยม

Organic theoryปโตรเลยมเกดจากการทบถมและแปรสภาพของ

ซากสงมชวตทงพชและสตวยคกอนประวตศาสตรในชนหนใตผวโลก โดยซากสงมชวตและกรวด ดน ทราย ทบถมกนเกดเปนชนตะกอน ตอมาเกดน าหนกกดทบจนกลายเปนชนหนทราย ชนหนปน ชนหนดนดาน ความกดดนจากชนหน ผนวกกบความรอนใตผวโลก และการสลายตวของสารอนทรยโดยแบคทเรย ท าใหกลายสภาพเปนหยดน ามนและกาซธรรมชาต

โครงสรางของแหลงก าเนดปโตรเลยม

ชนดของปโตรเลยม

ปรมาณเปนรอยละโดยมวล

คารบอน ไฮโดรเจน ก ามะถน ไนโตรเจน

น ามนดบ 82-87 12-15 0.1-5.5 0.1-1

แกสธรรมชาต 65-80 1-25 0.2 10-15

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปโคงประทนคว า)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปโดม)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปรอยเลอนของชนหน)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รประดบชน)

การส ารวจปโตรเลยมการส ารวจทางธรณวทยา (Geology)

การส ารวจทางธรณวทยา เปนวธการส ารวจโดยใชภาพถายดาวเทยม ภาพถายทางอากาศ แผนท และรายงานทางธรณวทยาเปนขอมลพนฐาน แลวจงส ารวจธรณวทยาพนผวโลกโดยการเกบและวเคราะหตวอยางหนจากผวดน ชวยในการคาดคะเนวาจะพบโครสรางและชนดของหนทเออตอการกกเกบปโตรเลยมในบรเวณนนๆ มากนอยเพยงใด หรอชวยในการคาดคะเนหาบรเวณทมโอกาสพบน ามนนนเอง

การส ารวจปโตรเลยมการส ารวจทางธรณฟสกส (Geophysics)

การวดความเขมสนามแมเหลกโลก จะบอกใหทราบถงขอบเขต ความหนา ความกวางใหญของแอง

และความลกของชนหน

การวดคาความโนมถวงของโลก ท าใหทราบถงชนดของชนหนใตผวโลกในระดบตางๆ ซงจะชวยใน

การก าหนดขอบเขตและรปรางของแองใตผวดน

การวดคาความไหวสะเทอน (Seismic wave) จะชวยบอกใหทราบต าแหนง รปรางลกษณะ และโครงสรางของ

หนใตดน

การส ารวจปโตรเลยมการส ารวจทางธรณฟสกส (Geophysics)

การส ารวจปโตรเลยมการเจาะส ารวจ

การเจาะส ารวจเปนขนตอนสดทาย เพอใหไดขอมลวา บรเวณทท าการส ารวจไวมปโตรเลยมจรงหรอไม ซงมการเจาะส ารวจทงบนบกและในทะเล การเจาะบนบกจะลงทนนอยกวาการเจาะในทะเล เนองจากไมตองเผชญกบภาวะคลนลม เครองมอเจาะเปนแบบหวหมน

นอกจากนยงมการใชโคลนเปนตวชวยในการเจาะแหลงน ามน เพอใหหวหมนของเครองเจาะท างานโดยปราศจากความฝดดวย

การส ารวจปโตรเลยมการเจาะส ารวจ

การส ารวจปโตรเลยมการเจาะหลมผลต

เปนการเจาะเพอน าปโตรเลยมจากแหลงกกเกบขนมาบนพนดน เพอน าไปใชประโยชน หากหลมใดมความดนภายในสง ปโตรเลยมจะถกดนไหลขนมาเอง แตถาหลมใดมความดนภายในต า จะตองเพมแรงดนภายนอกเชาไปดวย นยมใชแกสคารบอนไดออกไซด หรอไอน าอดลม ปโตรเลยมทไดจะถกสงไปยงโรงกลนหรอโรงแยก เพอแยกใหไดสารทมสมบตเหมาะสมกบการใชงาน

การกลนน ามนดบโดยใชกระบวนการกลนล าดบสวน

การกลนน ามนดบโดยใชกระบวนการกลนล าดบสวน

การแปรรปพลงงาน : ปโตรเลยม

น ามนดบ

โรงกลนน ามน

น ามนส าเรจรป

กาซหงตม

การแปรรปพลงงาน : ปโตรเลยม

กาซปโตรเลยมเหลว หรอแอลพจ (Liquefied Petroleum Gas)

น ามนเบนซน

น ามนดเซล

น ามนเตา

น ามนเครองบน

ยางมะตอย

การส ารวจน ามนดบในประเทศไทย

มการส ารวจน ามนดบครงแรกใน พ.ศ. 2464 พบทอ าเภอฝาง จงหวดเชยงใหม และพบแกสธรรมชาตทมปรมาณมากพอเชงพาณชยในอาวไทยเมอ พ.ศ. 2516 ตอมาพบทอ าเภอน าพอง จงหวดขอนแกน แหลงน ามนดบใหญทสดของประเทศ ไดแก น ามนดบเพชร จากแหลงสรกต กงอ าเภอลานกระบอ จงหวดก าแพงเพชร แหลงผลตแกสธรรมชาตทใหญทสดอยในอาวไทยชอวา แหลงบงกช เจาะส ารวจพบเมอ พ.ศ. 2523

การส ารวจน ามนดบในประเทศไทย

ปรมาณส ารองปโตรเลยมในประเทศไทย มปรมาณทประเมนไดดงน

น ามนดบ 806 ลานบารเรล แกสธรรมชาต 32 ลานลกบาศกฟต แกสธรรมชาตเหลว 688 ลานบารเรล

การส ารวจน ามนดบในประเทศไทย

แหลงสะสมปโตรเลยมขนาดใหญทสดของโลกอยทอาวเปอรเซย รองลงมาคอบรเวณอเมรกากลาง อเมรกาเหนอ และรสเซย ปโตรเลยมทพบบรเวณประเทศไนจเรยเปนแหลงปโตรเลยมทมคณภาพดทสด เพราะมปรมาณสารประกอบก ามะถนปนอยนอยทสด

หนวยวดปรมาณปโตรเลยม

หนวยทใชวดปรมาณน ามนดบ คอ บารเรล (barrel)1 บารเรล ม 42 แกลลอน หรอ 158.987 ลตร

หนวยทใชวดปรมาตรของแกสธรรมชาต นยมใชหนวยวด เปนลกบาศกฟต ทอณหภม 60

องศาฟาเรนไฮต (15.56 องศาเซลเซยส) และความดน 30 นวของปรอท

การปรบปรงโครงสรางโมเลกลเพอใหมคณภาพดขน

เปนการน าสารประกอบไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญ มาเผาทอณหภม 450 – 550 องศาเซลเซยส ภายใตความดนต า และมซลกา – อะลมนา เปนตวเรงปฏกรยา วธนเปนการเพมปรมาณเชอเพลงโดยเฉพาะน ามนเบนซนและน ามนดเซลใหเพยงพอตอความตองการ หรอเปนการเพมคณภาพน ามนเชอเพลง

กระบวนการแตกสลาย (cracking process)

การปรบปรงโครงสรางโมเลกลเพอใหมคณภาพดขน

เปนการเปลยนไฮโดรคารบอนท เปนแบบโซตรงให เปนสารประกอบไฮโดรคารบอนทเปนแบบโซกง หรอเปนการเปลยนสารประกอบไฮโดรคารบอนแบบวงใหเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนประเภท อะโรมาตก โดยใชความรอนและตวเรงปฏกรยา

กระบวนการรฟอรมมง (reforming)

การปรบปรงโครงสรางโมเลกลเพอใหมคณภาพดขน

เปนการรวมตวโมเลกลของแอลเคนกบแอลคน โดยมกรดซลฟวรกเปนตวเรงปฏกรยา เกดเปนโมเลกลทเปนแอลเคนทมโครงสรางแบบมกง

วธแอลคเลชน (alkylation)

การปรบปรงโครงสรางโมเลกลเพอใหมคณภาพดขน

เปนวธการรวมไฮโดรคารบอนทไมอมตว (แอลคน) โมเลกลเลกๆ เขาดวยกน โดยใชความรอนและตวเรงปฏกรยา จะไดสารประกอบทคารบอนอะตอมเพมขน 1, 2, 3, หรอ 4 เทา ซงจะมโครงสรางทเหมาะสมทจะเปนเชอเพลง

วธโอลโกเมอไรเซชน (oligomerization)

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนเบนซน

การบอกคณภาพของน ามนเบนซนจะก าหนดโดยใชเลขออกเทน (octane number) โดยใชสมบตในการเผาไหมของไอโซออกเทนและเฮปเทน

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนเบนซน

ก าหนดวาน ามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบไอโซออกเทน

มเลขออกเทน เทากบ 100น ามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเฮปเทน

มเลขออกเทน เทากบ 0

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนเบนซน

น ามนเบนซนทมเลขออกเทน 95 หมายความวามสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทไดจากการผสม

ไอโซออกเทนรอยละ 95 กบเฮปเทนรอยละ 5 โดยมวล

Isooctane เชอเพลงเหมาะสมกบเครองยนตเบนซน การระเบดและจงหวะในกระบอกสบเหมาะสมเครองยนตเดนเรยบ

น ามนเบนซนทกลนไดและปรบปรงคณภาพแลว สวนใหญมเลขออกเทนต ากวา 75 ดงนนมการเพมเลขออกเทนโดยเตมสารเคมบางชนด

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนเบนซน

ในอดต เตมเตตระเมทลเลด หรอ เตตระเอทลเลดลง ในน ามนเบนซนทกลนได แตเมอน าไปใชงานในเครองยนต จะท าใหมสารตะกวปลอยออกมาพรอมกบไอเสยเครองยนตซงเปนพษรายแรงตอมนษยและสงแวดลอม ดงนนประเทศไทยไดประกาศยกเลกใชเตตระเมทลเลด และ เตตระเอทลเลด ในป พ.ศ. 2539 เปนตนไป

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนเบนซน

(MTBE อาจปนเปอนในแหลงน าใตดน)

น ามนไรสารตะกว (unlead gasoline -UGL)

(ETBE)

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนดเซล

การบอกคณภาพน ามนดเซล จะบอกโดยใชเลขซเทน (cetane number) ซงก าหนดคณภาพโดยใชสมบตในการเผาไหมของซเทนและแอลฟาเมทลแนฟทาลน

a-methylnapthalene

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนดเซล

ก าหนดวาน ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบซเทน

มเลขซเทน เทากบ 100น ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบแอลฟาเมทล

แนฟทาลน มเลขซเทน เทากบ 0น ามนดเซลทมเลขซเทน 80 มสมบตการเผาไหมเชน

เดยวกบเชอเพลงทไดจากการผสมซเทนรอยละ 80 กบแอลฟาเมทลแนฟทาลน รอยละ 20 โดยมวล

การบอกคณภาพน ามนการก าหนดคณภาพของน ามนดเซล

น ามนดเซลเปนผลตภณฑน ามนทไดจากการกลนล าดบสวนน ามนดบ แบงเปน 2 ชนด คอ

ดเซลหมนเรว หรอโซลาเหมาะส าหรบเครองยนตรอบสงกวา 1000 รอบ/นาท

ดเซลหมนชา หรอขโล เหมาะส าหรบเครองยนตทใชขบ เคลอนเรอเดนทะเล และการผลตกระแสไฟฟา เปนตน

การแยกแกสธรรมชาต

กอนน าแกสธรรมชาตไปใชประโยชนจะตองผานกระบวนการแยกเพอใหไดผลตภณฑทเหมาะสมกบงานทจะใชกอน กระบวนการแยกแกสธรรมชาตมขนตอนดงน

ขนตอนการแยกแกสธรรมชาตเมอขดเจาะไดจากพนดนจะมทงสถานะของเหลว เรยกวา แกส

เหลว และแกส เรยกวา แกสธรรมชาต ผสมกนอย การแยกทงสองสวนนออกจากกนท าไดดงแผนภาพ

แหลงก าเนดกาซธรรมชาตในประเทศไทย ม 2 แหลงดวยกน

บนบก (มปรมาณนอย) ไดแก อ.น าพอง จ.ขอนแกน

ในทะเล (มปรมาณมาก) ไดแก บรเวณอาวไทย

โรงแยกและแปรสภาพกาซธรรมชาตในประเทศไทย

โรงแยกกาซธรรมชาตของการปโตรเลยม แหงประเทศไทย ต.มาบตาพด อ.เมอง จ.ระยอง

โรงแยกกาซธรรมชาตของการปโตรเลยม แหงประเทศไทย ต.ทองเนยน อ.ขนอม จ.นครศรธรรมราช

ปรมาณส ารองกาซธรรมชาตในประเทศไทย

ธนาคารโลกประเมนไวประมาณ 19.25 ลานลานลกบาศกฟต แหลงกาซธรรมชาตทส าคญ ไดแก แหลงกาซธรรมชาตในบรเวณอาวไทย 12 แหง และบนบกอก 1 แหง โดยคาดวามปรมาณส ารองไวทงหมด 12.9 ลานลานลกบาศกฟต ซงในจ านวนน 3.7 ลานลานลกบาศกฟตคนพบแลว และอยระหวางพฒนาและน าขนมาใช

กระบวนการแยกกาซธรรมชาต

กระบวนการแยกกาซธรรมชาต

ขนตอนการแยกกาซธรรมชาต

แกสธรรมชาต หนวยก าจดปรอท หนวยก าจด H2S และ CO2 โดยใช K2CO3

หนวยก าจดความชน โดยใชซลกาเจล

หนวยเปลยนสถานะแกสใหเปนของเหลว

เพม P ลด T

หอกลนล าดบสวนเพม P ลด T

HC

มเทน อเทน โพรเพน แกสปโตรเลยมเหลว LPG

แกสโซลนธรรมชาต NGL

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

ใชเปนเชอเพลงสาหรบผลตกระแสไฟฟาในโรงงานอตสาหกรรม และน าไปอดใสถงดวยความดนสง เรยกวากาซธรรมชาตอด สามารถใชเปนเชอเพลงในรถยนต รจกกนในชอวา “กาซธรรมชาตสาหรบยานยนต” (Natural Gas for Vehicles: NGV)

กาซมเทน (C1)

กาซอเทน (C2)

ใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมปโตรเคมขนตน สามารถนาไปใชผลตเมดพลาสตก เสนใยพลาสตกชนดตาง ๆ เพอนาไปใชแปรรปตอไป

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

กาซโพรเพนใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมปโตรเคม ขนตนไดเชนเดยวกน และหากนาเอากาซโพรเพนกบกาซบวเทนมาผสมกน อดใสถงเปนกาซปโตรเลยมเหลว (Liquefied Petroleum Gas : LPG) หรอทเรยกวา กาซหงตม สามารถนาไปใชเปนเชอเพลงในครวเรอน เปนเชอ เพลงส าหรบยานยนต และใชในการเชอมโลหะไดรวมทงยงน าไปใชในโรงงานอตสาหกรรมบางประเภทไดอกดวย

กาซโพรเพน (C3) และกาซบวเทน (C4)

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

อยในสถานะทเปนของเหลวทอณหภมและความดนบรรยากาศ เมอผลตขนมาถงปากบอบนแทนผลต สามารถแยกจากไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซบนแทนผลต เรยกวา คอนเดนเสท (Condensate) สามารถล าเลยงขนสงโดยทางเรอหรอทางทอ น าไปกลนเปนน ามนส าเรจรปตอไป

ไฮโดรคารบอนเหลว (Heavier Hydrocarbon)

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

แมวาจะมการแยกคอนเดนเสทออกเมอทาการผลตขนมาถงปากบอบนแทนผลตแลว แตกยงมไฮโดรคารบอนเหลวบางสวนหลดไปกบไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซ เมอผานกระบวนการแยกจากโรงแยกกาซธรรมชาตแลว ไฮโดรคารบอนเหลวนกจะถกแยกออก เรยกวา กาซโซลนธรรมชาต หรอ NGL (natural gasoline) และสงเขาไปยงโรงกลนน ามน เปนสวนผสมของผลตภณฑน ามนส าเรจรปไดเชนเดยว กบคอนเดนเสท และยงเปนตวทาละลาย ซงน าไปใชในอตสาหกรรมบางประเภทไดเชนกน

กาซโซลนธรรมชาต

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

เมอผานกระบวนการแยกแลว จะถกน าไปท าใหอยในสภาพของแขง เรยกวา น าแขงแหง น าไปใชในอตสาหกรรมถนอมอาหาร อตสาหกรรมน าอดลมและเบยร ใชในการถนอมอาหารระหวางการขนสง น าไปเปนวตถดบส าคญในการท าฝนเทยม และน าไปใชสรางควนในอตสาหกรรมบนเทง อาท การแสดงคอนเสรต หรอการถายท าภาพยนต

กาซคารบอนไดออกไซด

กาซธรรมชาต อยในสภาพสถานะตางๆ ดงน

1. Pipe Natural Gas เปนการขนสงกาซธรรมชาตทางทอ ซงเปนกาซ

มเทนเปนสวนใหญ การขนสงดวยระบบทอ จะนาไปเปนเชอเพลงในการผลตกระแสไฟฟาและในโรงงานอตสาหกรรม

กาซธรรมชาต อยในสภาพสถานะตางๆ ดงน

2. NGV หรอ Natural Gas for Vehicles)เปนการใชกาซธรรมชาตเปนเชอเพลงสาหรบ

รถยนต ซงสวนใหญเปนกาซมเทน การขนสงกาซธรรมชาตมาทางทอและขนสงทางรถยนต เขาสสถานบรการ และเขาสระบบขบวนการในการบรรจลงในถงเกบกาซของรถยนตตอไป

กาซธรรมชาต อยในสภาพสถานะตางๆ ดงน

3. LNG หรอ Liquefied Natural Gas เปนการขนสงดวยเรอทออกแบบไวเฉพาะ โดย

การทากาซธรรมชาตใหกลายเปนของเหลว เพอใหปรมาตรลดลงประมาณ 600 เทา โดยทวไปจะมอณหภม -160 องศาเซลเซยส

การประโยชนจากกาซธรรมชาต

ปโตรเคมภณฑ อตสาหกรรมปโตรเคมเบองตน

– น าสารประกอบไฮโดรคารบอนทไดจากแกสหรอน ามนดบมาผลตสารโมเลกลขนาดเลก “MONOMER”

อตสาหกรรมปโตรเคมขนตอเนอง

– น า Monomer มาผลต “POLYMER”

LNG หรอกาซธรรมชาตเหลว คอ กาซธรรมชาตทผานกระบวนการคดแยกเอาสวน

ประกอบอนๆ เชน ฮเลยม น า ไฮโดรคารบอนหนก เปนตน จาก นนจงน าไปผานกระบวนการท าใหเปนของเหลวโดยท าใหอณหภมลดลงเหลอประมาณ -160 องศาเซลเซยส ซงเหมาะสมทจะขนสงไปใชในสถานทๆทอสงกาซธรรมชาตยงไปไมถง ดงนนในการเกบรกษาหรอการขนสงจ าเปนทจะตองใชถงชนดพเศษทถกออกแบบมาเพอรกษาอณหภมใหคงสถานะในรปของเหลวได

คณสมบตไรกลน ไรสารพษ และปราศจากสารกดกรอน นอก

จากนหากเกดการรวไหล กไมจ าเปนทจะตองหาทางขจด เนองจาก LNG จะระเหยไปในอากาศอยางรวดเรวและไมเหลอสารตกคางใดๆไวเนองจาก LNG ไมไดถกบรรจในถงโดยการใชความดนสง ดงนนจงไมเกดการระเบดใดๆหากเกดรอยแตกขนทถง

ถง LNG พรอมอปกรณตดตงทหวถง

ลกษณะการตดตงถง LNG ไวดานหลงรถ

ลกษณะการเตม LNG

การตดตงถง LNG ไวกบรถเกบขยะ

รถเกบขยะใช LNG เปนเชอเพลง

LNG

NG

ความแตกตางระหวาง LNG กบ NG

อณหภมในการตดไฟ

ซเอนจ/เอนจว 650 C

แอลพจหรอกาซหงตม 481 C

น ามนเบนซน 275 C

น ามนดเซล 250 C