ปิโตเลียม (Petroleum) เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ เป็นแหล่งพลังงานฟอสซิลที่สำคัญ และเป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงที่ใช้ในรถยนต์และ้ำมันหล่อลื่นในเครื่องจักรกล นอกจากนี้ยังสามารถนำมาปรับเปลี่ยนหรือแปรรูปเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเลียมเคมีและปุ๋ยเคมี เป็นต้น อุตสาหกรรมดังกล่าวทำให้เกิดการพัฒนาด้านเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมที่เป็นประโยชน์ในการดำรงชีวิต
5.1 ความหมายของปิโตรเลียม
คำว่า ปิโตรเลียม มีรากศัพท์มาจากภาษาละตินว่า เพทรา (Petra) แปลว่า หิน และคำว่า โอลิอุม (Oleum) แปลว่า น้ำมัน รวมความแล้วปิโตรเลียมจึงหมายถึง น้ำมันที่ได้มาจากหิน โดยไหลซึมออกมาเองในรูปของของเหลวหรือก๊าซเมื่อแรกพบ น้ำมันส่วนใหญ่ของโลกไม่ใช่แบบธรรมดา
ปิโตเลียม (petroleum) ในความหมายอย่างแคบที่สุด ปิโตรเลียมความหมายถึงเฉพาะแต่น้ำมันดิบ แต่ในความหมายทั่วไป คำว่า “ปิโตรเลียม” รวมไปถึงสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นทั้งของแข็ง ของเหลวและแก๊ส ภายใต้ความดันพื้นผิวและสภาพอุณหภูมิ ไฮโดรคาร์บอนที่เบากว่าอย่างมีเทน อีเทน โพรเพน และบิวเทน อยู่ในสถานะแก๊ส ขณะที่เพนเทนและไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่าอยู่ในรูปของเหลวหรือของแข็ง
อย่างไรก็ดี ภายใต้แอ่งกักเก็บน้ำมันใต้พิภพ สัดส่วนของแก๊ส ของเหลวและของแข็งขึ้นอยู่กับสภาพใต้พิภพและแผนภาพของภาค (phase diagram) ของสารผสมปิโตรเลียบ่อน้ำมันผลิตน้ำมันดิบได้มากกว่าปิโตรเลียมอย่างอื่น ขณะที่มีแก๊สธรรมชาติละลายอยู่บ้าง เพราะความดันที่พื้นผิวน้อยกว่าใต้ภิพบ แก๊สบางชนิดจึงหลุดออกจากสารละลายและสามารถนำกลับคืนหรือเผาไหม้เป็นแก๊สธรรมชาติที่พบร่วมกับน้ำมัน (associated gas) หรือแก๊สธรรมชาติที่ละลายปนอยู่ในน้ำมันดิบ (solution gas) บ่อแก๊สผลิตแก๊สธรรมชาติเป็นหลัก
5.2 การกำเนิดปิโตรเลียม
การกำเนิดปิโตรเลียม ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากสารประกอบอินทรีย์ ทั้งของพืชและสัตว์ขนาดเล็ก ๆ หรือแพลงตอน ที่ตายและทับถมปะปนกับตะกอนชนิดต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งตะกอนที่มีอนุภาคขนาดเล็กพวกแร่ดินเหนียว หรือตะกอนจำพวกคาร์บอเนต ซึ่งตกตะกอนสะสมตัวอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีพลังงานต่ำ และขาดแคลนออกซิเจนตามบริเวณแอ่งบนพื้นผิวโลก ทั้งบนบกที่เคยเป็นทะเลสาบมาก่อน และในทะเล โดยมีตะกอนทับถมอยู่ด้านบน จนเวลาผ่านไปหลายล้านปี ตะกอนเหล่านี้ก็จะกลายเป็นชั้นหินตะกอน เช่น หินโคลน หินดินดาน
ส่วนสารอินทรีย์ ซึ่งมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนมาก ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างช้าๆ ภายใต้อิทธิพลของความร้อนจากภายในโลก และความกดดันที่เพิ่มขึ้นจากตะกอนที่ทับถมตัวอยู่เบื้องบน จนในท้ายที่สุดจะแปรสภาพเป็นก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันดิบสะสมตัวอยู่ที่ความลึกประมาณ 2.5 กิโลเมตร และซึมผ่านในชั้นหินที่มีรูพรุน เช่น ชั้นหินทรายและชั้นหินปูน ช่องว่างและรอยแตกในหินข้างเคียงไปอยู่ในแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลก
5.3 ผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม
เนื่องจากในน้ำมันดิบประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนนับร้อยชนิด จึงไม่สามารถที่จะนำมาใช้ประโยชน์ได้โดยตรง ต้องนำไปแยกสารออกจากกันจนใช้ประโยชน์ได้เสียก่อน การแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่างๆ ที่ผสมกันอยู่ในน้ำมันดิบออกจากกัน ใช้วิธีการกลั่นลำดับส่วนในหอกลั่นบรรยากาศ แต่ก่อนนำน้ำมันดิบเข้ากลั่นต้องแยกน้ำและเกลือแร่ที่ปนอยู่ออกเสียก่อน วิธีการกลั่นก็คือ ให้ความร้อนจนสารในน้ำมันดิบเกือบทั้งหมดระเหยพร้อมๆ กัน เมื่อไอของสารขึ้นไปบนหอกลั่น ไอของสารแต่ละชนิดจะควบแน่นเป็นส่วนๆ ตามช่วงอุณหภูมิของจุดเดือดที่แตกต่างกัน โดยไอของสารที่มีจุดเดือดต่ำจะไปควบแน่นที่บริเวณส่วนบนของหอกลั่น ส่วนไอของสารที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะควบแน่นอยู่ในตำแหน่งที่ตำลงมาตามลำดับ
เนื่องจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอนบางชนิดมีจุดเดือดใกล้เคียงกันมาก จึงทำให้ผลิตภัณฑ์ที่กลั่นได้ไม่บริสุทธิ์แต่มีสารหลายชนิดปนกันอยู่ ในการกลั่นน้ำมันดิบการเลือกช่วงอุณหภูมิเพื่อเก็บผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของโรงกลั่น ว่าต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมอย่างไรและนำไปใช้ประโยชน์ในด้านใด
ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบแต่ละชนิด ถูกนำไปใช้ประโยชน์มากน้อยต่างกัน เช่น ในปัจจุบันมีการใช้น้ำมันเบนซิน ซึ่งประกอบด้วย C5 – C10 และน้ำมันดีเซลซึ่งประกอบด้วย C14 – C19 ในปริมาณที่สูงมาก ทำให้น้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบมีปริมาณไม่เพียงพอกับความต้องการ ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม ซี่ง ประกอบด้วยสารประกอบไอโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนมากๆ หรือมีมวลโมเลกุลมาก ไม่เป็นที่ต้องการเทากับน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล ทำให้ไม่สมดุลกัน นักวิทยาศาสตร์จึงได้ใช้วิธีทำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนมากๆ มาเปลี่ยนเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกับน้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซล และมีการปรับปรุงโครงสร้างของของโมเลกุลให้เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพดีขึ้น ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี
5.4 แก๊สธรรมชาติ (Natural Gas)
ก๊าซธรรมชาติ คือ ส่วนผสมของก๊าซไฮโดรคาร์บอน และสิ่งเจือปนต่างๆในสภาวะก๊าซ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่พบในธรรมชาติ ได้แก่ มีเทน อีเทน โพรเพน บิวเทน เพนเทน เป็นต้น สิ่งเจือปนอื่นๆที่พบในก๊าซธรรมชาติ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนไดซัลไฟด์ ฮีเลียม ไนโตรเจนและไอน้ำ เป็นต้น การที่ก๊าซธรรมชาติได้ชื่อว่าเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเนื่องจากเป็นสารที่มีส่วนประกอบของอะตอม 2 ชนิด คือ ไฮโดรเจน (H) กับ คาร์บอน (C) รวมตัวกันในสัดส่วนของอะตอมที่ต่างๆกัน โดยเริ่มตั้งแต่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอันดับแรกที่มีคาร์บอนเพียง 1 อะตอม กับ ไฮโดรเจน 4 อะตอม มีชื่อเรียกโดยเฉพาะว่า “ก๊าซมีเทน”
ก๊าซธรรมชาติ ที่ได้จากแต่ละแหล่งอาจประกอบด้วยก๊าซมีเทนล้วนๆ หรืออาจจะมีก๊าซไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นๆปนอยู่บ้าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของแหล่งธรรมชาติ แต่ละแห่งเป็นสำคัญ แต่โดยทั่วไปแล้ว ก๊าซธรรมชาติจะประกอบด้วยก๊าซมีเทนตั้งแต่ 70 % ขึ้นไป และมีก๊าซไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นปนอยู่บ้าง ก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยมีเทนและอีเทนเกือบทั้งหมด เรียกว่า “ก๊าซแห้ง (dry gas)” แต่ถ้าก๊าซธรรมชาติใดมีพวก โพรเพน บิวเทน และพวกไฮโดรคาร์บอนเหลว หรือก๊าซโซลีนธรรมชาติ เช่น เพนเทน เฮกเทน ฯลฯ ปนอยู่ในอัตราที่ค่อนข้างสูง เรียกก๊าซธรรมชาตินี้ว่า ”ก๊าซชื้น (wet gas)”
ก๊าซธรรมชาติ ที่ประกอบด้วยมีเทนหรืออีเทน หรือที่เรียกว่าก๊าซแห้งนั้น จะมีสถานะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ ดังนั้น การขนส่งจึงจำเป็นต้องวางท่อส่งก๊าซ ส่วนก๊าซชื้นที่มีโพรเพนและบิวเทน ซึ่งทั่วไปมีปนอยู่ประมาณ 4 – 8 เปอร์เซ็นต์ จะมีสถานะเป็นก๊าซ ที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศเช่นกัน เราสามารถแยกโพรเพน และบิวเทน ออกจากก๊าซธรรมชาติได้ แล้วบรรจุลงในถังก๊าซ เรียกก๊าซนี้ว่า ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas หรือ LPG ซึ่งก็คือ ก๊าซหุงต้มที่เราใช้กันในครัวที่บ้านนั่นเอง)
ส่วนก๊าซธรรมชาติเหลว หรือ ก๊าซโซลีนธรรมชาติ ซึ่งเรียกกันว่า “คอนเดนเซท” (Condensate) คือ พวกไฮโดรคาร์บอนเหลว ได้แก่ เพนเทน เฮกเซน เฮปเทน และอ๊อกเทน ซึ่งมีสภาพเป็นของเหลว เมื่อผลิตขึ้นมาถึงปากบ่อ บนแท่นผลิต สามารถแยกออกจากก๊าซธรรมชาติ ได้บนแท่นผลิต การขนส่งอาจลำเลียงทางเรือหรือส่งไปตามท่อได้
5.4.1 ประโยชน์ของก๊าซธรรมชาติ
แก๊สธรรมชาติแบ่งออกเป็น 4 ชนิด ซึ่งนำมาใช้ประโยชน์ ดังนี้
1) เป็นเชื้อเพลิงปิโตรเลียมที่นำมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง มีการเผาไหม้สมบูรณ์
2) ลดการสร้างก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน
3) มีความปลอดภัยสูงในการใช้งาน เนื่องจากเบากว่าอากาศ จึงลอยขึ้นเมื่อเกิดการรั่ว
4) มีราคาถูกกว่าเชื้อเพลิงปิโตรเลียมอื่นๆ เช่น น้ำมัน น้ำมันเตา และก๊าซปิโตรเลียมเหลว
5) สามารถสร้างมูลค่าเพิ่ม ช่วยขับเคลื่อนการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศ
6) ก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทยผลิตได้เองจากแหล่งในประเทศ จึงช่วยลดการนำเข้าพลังงานเชื้อเพลิงอื่นๆ และประหยัดเงินตราต่างประเทศได้มาก
5.5 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียม
1) ผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซและก๊าซเหลว
ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนชนิดที่เบามีสภาวะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้อง ภายใต้ความดัน 1 บรรยากาศ ซึ่งได้แก่ methane ethane propane และ butane
2) น้ำมันเบนซิน (gasoline)
ส่วนประกอบ paraffin, aromatic, olefins และ ส่วนผสมจากกระบวนการปรับปรุงคุณภาพ ได้แก่ – LSR – Catalytic reformat – Catalytic cracked gasoline – Thermally cracked gasoline – Hydro cracked gasoline – Alkylate – Polymerized gasoline – Isomerizes gasoline
3) น้ำมันก๊าด
จะนำไปเป็นน้ำมันจุดตะเกียง ให้ความร้อนในเตา เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบินไอพ่น เป็นต้น
4) น้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบิน
แบ่งตามลักษณะเครื่องยนต์ได้ 2 ประเภท คือ เครื่องบินใบพัดกับเครื่องบินไอพ่น
5) น้ำมันดีเซล
แบ่งตามความเร็วของเครื่องยนต์ได้ 2 ประเภทคือ – น้ำมันดีเซลหมุนเร็วหรือโซล่า – น้ำมันหมุนช้าหรือขี้โล่
6) น้ำมันเตา
เป็นเชื้อเพลิงที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมต่าง ๆ มาก โดยจะใช้กับหม้อน้ำและเตาเผา ซึ่งจะมีราคาถูก ให้ความร้อนที่สูง ไม่มีเถ้า
7) น้ำมันหล่อลื่น
หน้าที่ คือ ให้การหล่อลื่น ลดความหนืดและป้องกันการสึกหรอ, เป็นตัวกลางนำความร้อนและระบายความร้อนจากจุดที่ร้อนจัด, รักษาความสะอาดของเครื่องยนต์
8) ขี้ผึ้งจากปิโตรเลียม
ได้จากกระบวนการกำจัดไข แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ – Paraffin wax มีลักษณะเป็นของแข็งมีผลึกขนาดใหญ่ ประกอบด้วย
n-paraffin (C18-C36) – Petrolatum มีลักษณะเป็นผลึกที่ละเอียดและเหนียว เป็นพวก iso-paraffin และ cycloparaffin
9) ยางมะตอย
เป็นสารผสมชนิด Colloid โดยมี asphaltene กระจายตัวอยู่ในน้ำมันซึ่งเรียกว่า maltene มีลักษณะเป็นของแข็งเหนียว และมีอำนาจในการยืดสูง การนำไปใช้ – ทำถนน – งานเคลือบ เช่น การเคลือบท่อ เคลือบโลหะ – ใช้ในการเชื่อมหรือยาต่าง ๆ
ขอบคุณข้อมูล https://sites.google.com/site/fonbee22/home
