ฐิ ติ พรรณ ฉิ มสุ ข แก๊ สธรรมชาติ และนํ ้ ามั น

LOGO

ฐตพรรณ ฉมสข

แกสธรรมชาตและนามน

2

contents

ความหมายของปโตรเคม และการนาไปใชประโยชน1

กาเนดของปโตรเลยม และการกกเกบปโตรเลยมตามธรรมชาต2

การสารวจแหลงปโตรเลยมและการผลตปโตรเลยม3

องคประกอบปโตรเลยม และกระบวนการกลนนามนเชอเพลง4

3

ความหมายปโตรเลยม นามนทแทรกตวอยในหนทมรพรนซงอยใตพนดน ปโตรเลยมเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนอนสลบซบซอนทเกดขนเองตามธรรมชาตในชนหนใตพนผวโลก

4

Petra

หน

Petroleum

Oleum

นามน

ความหมายปโตรเลยม

5

ปโตรเลยมนามาใชประโยชนใน 2 รปแบบใหญ ๆ คอ เชอเพลงในรปแบบตาง ๆ เชน นามนเชอเพลงยานยนตตาง ๆ นามนเตาในอตสาหกรรม เชอเพลงใหความรอนในบานเรอน กาซหงตมและการผลตไฟฟา เปนวตถดบสาหรบผลตสารปโตรเคม

การใชประโยชนของปโตรเลยม

6

inorganic theoryนามนเกดจาก calcium carbide ภายใตพนผวโลก ทาปฏกรยา

กบนาเกดเปน acetylene กาซนถกกมมนตภาพรงสชนดอนภาคอลฟา ทาใหกาซรวมตวดวยกระบวนการ polymerization ทาใหเกดสารประกอบไฮโดรคารบอนทมโมเลกลใหญขนเรอย ๆ จนเปนนามนดบ ใตผวโลก

ทฤษฎกาเนดปโตรเลยม

7

organic theoryปโตรเลยมเกดจากการทบถมและแปรสภาพของซากสงมชวตทง

พชและสตวยคกอนประวตศาสตรในชนหนใตพนผวโลก โดยซากสงมชวตและกรวด ดน ทราย ทบถมกนเกดเปนชนตะกอน ตอมาเกดนาหนกกดทบจนกลายเปนชนหนทราย ชนหนปน ชนหนดนดาน ความกดดนจากชนหน ผนวกกบความรอนใตผวโลก และการสลายตวของสารอนทรยโดยแบคทเรย ทาใหกลายสภาพเปนหยดนามนและกาซธรรมชาต

ทฤษฎกาเนดปโตรเลยม

8

ปโตรเลยมจะเกดขนและแทรกตวอยตามชนหนทมชองวาง เรยกวา หนตนกาเนด (source rock) เมอเกดการบบอดหนตนกาเนด ปโตรเลยมเคลอนยายออกจากหนตนกาเนด และแทรกตวขนมาสะสมตามรพรนของหนบรเวณหนง เรยกวา หนกกเกบ (reservoir rock) ปโตรเลยมจะเคลอนยายจากหนกกเกบมารวมกนเปนปรมาณมาก มายงแหลงกกเกบ (trap) เนองจากไมสามารถแทรกตวตอไปไดอก

การกกเกบปโตรเลยมตามธรรมชาต

9

นามนและแกสทเคลอนทไปจะรวมตวเปนแหลงนามนไดเมอมภาวะสามอยางเกดขน คอ มหนททาหนาทใหนามนมายดเกาะอยได เรยกวา หนอมนามนหรอหนกกเกบ หนกกเกบจะตองถกปดทบดวยชนหนทไมยอมใหนามนไหลซมออกไป เรยกวา หนปดกน (roof rock) เชน หนดนดาน ม trap ซงเปนชนหนกกเกบนามน โดยลกษณะชนหนตองม

seal กนไมใหนามนหนออกไปดานขาง


10


Anticline Trap Salt Dome Trap Stratigraphic Trap

แหลงกกเกบแบบรปโคงประทนควา

แหลงกกเกบในรอยเลอน

แหลงกกเกบแบบโดมหนเกลอ

แหลงกกเกบแบบรประดบชน

Fault Trap

11

ขนตอนการสารวจ

การสารวจแหลงปโตรเลยมและการผลตปโตรเลยม

การสารวจทางธรณวทยา

การสารวจทางธรณฟสกส การเจาะสารวจ

12

สารวจหาวามชนหนทเปนแหลงกกเกบปโตรเลยมอยหรอไม และอยทไหน รวมทงเกบตวอยางหนเพอวเคราะหอายและสารตนกาเนดปโตรเลยม เรมการสารวจดวยการทาแผนทโดยอาศยภาพถายทางอากาศเพอดบรเวณทมโครงสรางทางธรณวทยานาสนใจ แลวจงเดนสารวจและเกบตวอยาง การสารวจทางธรณวทยาสามารถคาดคะเนไดวาโครงสรางหนบรเวณนนเหมาะสมเปนแหลงกกเกบปโตรเลยมหรอไม

การสารวจแหลงปโตรเลยมและการผลตปโตรเลยม1. การสารวจทางธรณวทยา

13

เพอยนยนลกษณะของชนหนและชนตะกอนในแนวลก โดยมวธสารวจ 4 วธ ไดแก

1. สารวจดวยคลนความสนสะเทอน2. สารวจดวยการวดคาสนามแมเหลก3. สารวจดวยการวดคาแรงดงดดของโลก4. สารวจดวยการวดคาความตานทานของชนหนทระดบ

ความลกตาง ๆ โดยอาศยความแตกตางของคณสมบตทางไฟฟา

การสารวจแหลงปโตรเลยมและการผลตปโตรเลยม2. การสารวจทางธรณฟสกส

14

การเจาะสารวจเพอใหแนชดวามปโตรเลยมสะสมอยเพยงพอตอการลงทนหรอไม

เรมจากการเจาะสม (wild cat well) เปนการเจาะหลมแรกบนโครงสรางทผานการสารวจ

เจาะสารวจหาเขต (exploratory well) เปนการวางโครงการเจาะสารวจเพอหาขอบเขตวาจะมปโตรเลยมครอบคลมพนทมากนอยเพยงใด กอนทาการขดเจาะหลมทดลองผลต เพอศกษาความสามารถในการผลตและคานวณหาปรมาณสารอง

การสารวจแหลงปโตรเลยมและการผลตปโตรเลยม3. การเจาะสารวจ

15

องคประกอบของปโตรเลยมแตละแหงไมเหมอนกนขนกบ1. โครงสรางสารอนทรยในซากสงมชวต2. ความลกชนหนทเปนแหลงกาเนด3. ชนดของชนหนทเกยวของกบการเคลอนยาย4. การเคลอนตวของเปลอกโลก

องคประกอบของปโตรเลยม

16

กาซธรรมชาต คอ ของผสมของสารประกอบไฮโดรคารบอนอมตว ม non-hydrocarbon ปนอยบาง อาจอยในรป กาซ หรอ ละลายในนามนดบในชนใตดน

องคประกอบของกาซธรรมชาต แบงเปน 2 ชนด คอ1. องคประกอบทเปนสารไฮโดรคารบอน คอ methane

(C1) และ higher molecular weight hydrocarbon (C2-C7)2. องคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน เชน H2S,

CO2, N2, He, Ar

องคประกอบของปโตรเลยมกาซธรรมชาต

17

องคประกอบทเปนสารไฮโดรคารบอน• องคประกอบหลกของกาซธรรมชาต คอ methane• ไฮโดรคารบอนอมตว ในกาซธรรมชาต เปนสารทมนาหนกโมเลกลตา มสถานะกาซทอณหภมและความดนปกต เชน methane ethane propane butane เปนตน


18

องคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน1. H2S (hydrogen sulfide) พบปนในกาซธรรมชาต มขอเสยคอ

• มกลนไมพงประสงค• สามารถละลายนาไดสารละลายเปนกรดออน ทาใหกดกรอนระบบทอและเครองมอตาง ๆ และหากนากาซธรรมชาตทม H2S อยไปเผาไหมจะเกดสารปะกอบ sulfur oxide ดงสมการ


19

องคประกอบของปโตรเลยมองคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน – H2S -

2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2

H2S + 2O2 H2O + SO3

• สารปะกอบ sulfur oxide มกลนระคายเคอง นอกจากนจะไดกรดซลฟรส และ กรดซลฟรก ทมฤทธกดกรอน สารปะกอบ sulfur oxide ละลายนาไดด อาจทาใหเกดฝนกรดได

20

องคประกอบของปโตรเลยมองคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน – H2S -• สารปะกอบ H2S ปรมาณนอยจะถกกาจดออกจากกาซธรรมชาตโดยวธ sweetening process เนองจาก H2S เปนกรดออนจะใชเบสในการทาปฏกรยา เชน เบสออนทมความดนไอตา diethanolamine

CH2 - CH2 - OH

NH

CH2 - CH2 - OH

CH2 - CH2 - OH

NH2+HS-

CH2 - CH2 - OH

+ H2S

21

องคประกอบของปโตรเลยมองคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน

• สารปะกอบ H2S ปรมาณมาก จะถกออกซไดซไปเปนกามะถน ขายแกโรงงานผลตกรดซลฟรก

2. กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) CO2 ทปนอยในกาซธรรมชาตจะเปลยนสถานะจากกาซเปน

ของแขงและจะอดตนระบบสงกาซตาง ๆ ทสภาวะอณหภมตา ๆ จงตองผานกาซธรรมชาตเขา benefit unit เพอกาจด CO2 โดยใชสารละลาย potassium carbonate เปนตวดดซบ

3H2S + 1.5O2 3H2O + 3S

22

องคประกอบของปโตรเลยมองคประกอบทไมใชสารไฮโดรคารบอน

2. การดดซบกาซคารบอนไดออกไซด (CO2)

3. ความชน (moisture)กระบวนการแยกกาซทาทอณหภมตากวา 0 C ดงนนความชนหรอไอนาจะกลายเปนนาแขงอดตนทอตาง ๆ และกดกรอนได แกไขโดยใช สารทมรพรน และมพนทผวภายในสง เชน molecular sieve ในการดดซบนา

K2CO3 (aq) + CO2 (g) 2 KHCO3 (aq)

23

ตวอยางการนากาซธรรมชาตมาใชประโยชน

1. กาซมเทน- เชอเพลงรถโดยสาร NGV (natural gas for vehicles) - เปนเชอเพลงทดแทนนามนเตาในโรงไฟฟาและโรงงานอตสาหกรรม- เปนวตถดบสาหรบอตสาหกรรมปยเคม ผลตแอมโมเนย ยเรย เมทานอล

2. อเทน เปนวตถดบสาหรบโรงงานอตสาหกรรมปโตรเคม เชน ผลตเอทลน

24

ตวอยางการนากาซธรรมชาตมาใชประโยชน

3. LPG (Liquefied petroleum gas) ประกอบดวย โพรเพนและบวเทน เปนเชอเพลงหงตม และสาหรบรถและอตสาหกรรม

4. NGL (natural gas liquid) กาซโซลนธรรมชาตสงเขาโรงกลนเพอกลนเปนนามนเบนซน

25

กระบวนการกลนนามน ในการพฒนาและแปรรปทรพยากรปโตรเลยมหรอนามนดบใหไดเปน

ผลตภณฑปโตรเลยมทาไดโดยกระบวนการกลนนามนหรอการแยกกาซธรรมชาต นามนดบประกอบดวยสารประกอบไฮโดรคารบอน ตงแตโมเลกลเลกสด

เปนแกส เชน มเทน ไปจนโมเลกลใหญมากจนเปนกงของแขงทอณหภมหอง และยงพบนาและเกลอแรปนอยดวย จงไมสามารถนามาใชไดโดยตรง ตองผานกระบวนการกลนและปรบปรงคณภาพเสยกอน เรยกกระบวนการนวา การกลน (refining) ในโรงกลนนามน (oil or petroleum refinery)

26

กระบวนการกลนนามน กระบวนการกลนนามน คอ กระบวนการแปรสภาพนามนดบใหเปนผลตภณฑสาเรจรปชนดตาง ๆ เชน กาซหงตม นามนเบนซน นามนกาด นามนดเซล นามนเตา และยางมะตอย

กระบวนการกลนนามนเชอเพลง เปนการแยกนามนดบออกเปนสวนตาง ๆ ทมจดเดอดใกลเคยงกน และผานนามนเขากระบวนการตาง ๆ และแปรสภาพเพอใหเหมาะกบการใชงาน

27

กระบวนการกลนนามน กระบวนการกลนนามนเชอเพลง ประกอบดวยกระบวนการสาคญ คอ

1. การกลนหรอการแยก (separation)2. การแปรรปหรอการเปลยนโครงสรางทางเคม

(conversion)3. การปรบปรงคณภาพ (treating)4. การผสม (blending)

28

กระบวนการกลนนามน 1. การกลนหรอการแยก (separation)

กระบวนการแยกนามนดบ คอ การแยกสวนประกอบของนามนดบทางกายภาพ สวนใหญแยกโดยวธการกลนลาดบสวน (fractional distillation) โดยนานามนดบมากลนในหอกลนบรรยากาศ นามนดบจะแยกเปนนามนสาเรจรปตาง ๆ ทมชวงจดเดอดตางกน

หอกลนมสองแบบ คอ หอกลนบรรยากาศ (atmospheric fractionating tower) เหมาะกบกลนแยกนามนเชอเพลงทมจดเดอดตา และหอกลนสญญากาศ (vacuum fractionating tower) เหมาะกบแยกนามนจดเดอดสง โดยจะชวยลดจดเดอดลงไมใหเกด thermal cracking ในหอกลน

29

หอกลนนามน

30

กระบวนการกลนนามน 1. การกลนหรอการแยก (separation)

ผลตภณฑทไดจากการกลนบรรยากาศ- ชนบนสดของหอกลน เปนกาซ C1- C4

- ถดลงมาเปนสวนประกอบของนามนเบนซน (gasoline : C5-C12)- ถดลงมาเปนสวนประกอบของนามนกาด (kerosene : C10-C16)- ถดลงมาเปนสวนประกอบของนามนดเซล (diesel : C15-C22)- สวนลางสดเมอนาไปผานกรรมวธอน ๆ จะได นามนหลอลน (ออกจาก

สวนกลางหอกลนสญญากาศ) นามนเตา และ ยางมะตอย (ออกจากสวนดานลางหอกลนสญญากาศ)

31

ผลตภณฑทได จดเดอด (OC) สถานะ จานวน C การใชประโยชนแกสปโตรเลยม < 30 แกส 1 – 4 ทาสารเคม วสดสงเคราะห เชอเพลง

แกสหงตมแนฟทาเบา 30 – 110 ของเหลว 5 – 7 นามนเบนซน ตวทาละลายแนฟทาหนก 65 – 170 ของเหลว 6 – 12 นามนเบนซน แนฟทาหนก

นามนกาด 170 – 250 ของเหลว 10 – 19 นามนกาด เชอเพลงเครองยนตไอพน และตะเกยง

นามนดเซล 250 – 340 ของเหลว 14– 19 เชอเพลงเครองยนตดเซล

นามนหลอลน > 350 ของเหลว 19 – 35 นามนหลอลน นามนเครอง

ไข > 500 ของแขง > 35 ใชทาเทยนไข เครองสาอาง ยาขดมน ผลตผงซกฟอก

นามนเตา > 500 ของเหลวหนด > 35 เชอเพลงเครองจกร

ยางมะตอย > 500 ของเหลวหนด > 35 ยางมะตอย เปนของแขงทออนตวและเหนยวหนดเมอถกความรอน ใชเปนวสดกนซม

32

ประมวลผลตภณฑจากการกลนนามนดบ

33

กระบวนการกลนนามน 2. การแปรรปหรอการเปลยนโครงสรางทางเคม (conversion)

เปนการเปลยนแปลงโมเลกลหรอโครงสรางเคม เพอใหนามนมคณภาพทเหมาะกบการใชประโยชน เชน การหาวธการผลตนามนเบนซนใหมากขน โดยเปลยนโครงสรางโมเลกลนามนชนดอน ๆ กรรมวธแบบนไดแก

2.1 กระบวนการแตกสลาย (cracking) เปนการแตกสลายสารประกอบไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญใหเลกลง อาจใชความรอน (thermal cracking) หรอใชตวเรงปฏกรยา (catalytic cracking) หรอใชไฮโดรเจนชวย (hydrocracking)

34

กระบวนการกลนนามน 2.2 กระบวนการเปลยนสภาพ (reforming) เปนการจดรปโมเลกล

เสยใหม เชน จากโซตรงเปนโซกงและวงแหวน เพอเพมคาออกเทนสาหรบนามนเบนซน 2.3 กระบวนการรวมโมเลกล (alkylation และ polymerization) เปน

การรวมโมเลกลสวนเบาเพอใหไดโมเลกลทใหญขน พรอมทงมคณสมบตทดกวา

35

กระบวนการกลนนามน 2.1 กระบวนการแตกสลาย (cracking) เปนการแตกสลาย

สารประกอบไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญใหเลกลง โดยอาศยความรอนหรอตวเรงปฏกรยา 2.1.1 Thermal cracking เปนกระบวนการแตกสลายนามนดเซล (gas

oil) หรอ นามนเตาโดยใชความรอนสงประมาณ 400 – 500 C ภายใตความดนสง ไดผลตภณฑ คอ กาซสวนใหญเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนประเภท olefin นามนเบนซนซงมพวก aromatic สง และนามนเตาขนดา หรอ เขมา ปรมาณนามนเบนซนทไดประมาณ 50-70 % และมคาออกเทนประมาณ 65-70

36

กระบวนการกลนนามน 2.1.2 Catalytic cracking เปนกระบวนการแตกสลายนามนดเซล

(gas oil) และนามนหนก โดยใชสารตวเรงปฏกรยาชวย ตวเรงปฏกรยาอาจเปนพวกดนเหนยวธรรมชาต เชน kaolin, bentonite หรอพวกดนเหนยวสงเคราะหทมธาตอะลมเนยมสง หรอใช synthetic zeolite ผลตภณฑทได คอ นามนเบนซนทมคาออกเทนสง กาซไฮโดรคารบอนประเภท olefin 2.2 กระบวนการเปลยนสภาพ (reforming)

เปนกระบวนการเปลยนสภาพสารไฮโดรคารบอนชนดหนงใหเปนสารไฮโดรคารบอนอกชนด โดยอาศยความรอนหรอตวเรงปฏกรยา

37

กระบวนการกลนนามน 2.2 กระบวนการเปลยนสภาพ (reforming)

2.2.1 Thermal reforming ใชความรอนสงเปลยนลกษณะโครงสรางสารไฮโดรคารบอนในนามนเบนซนซงมคาออกเทนตาใหเปนพวกทมคาออกเทนสง อณหภมทใชสงประมาณ 560 C

2.2.2 Hydroforming ใชไฮโดรเจนและตวเรงปฏกรยาพวก molybdenum บน alumina ทอณหภม 480-540 C และความดน 200-300 psi กระบวนการนชวยแปรสภาพนามนเบนซนออกเทนตาใหมคาสงขน

2.2.3 Platforming and catforming ใช ไฮโดรเจนและตวเรงปฏกรยาพวก Pt บน alumina อณหภม 450-530 C ความดน 500-700 psi

38

กระบวนการกลนนามน 2.2 กระบวนการเปลยนสภาพ (reforming)

2.2.4 Catalytic reforming เปนกระบวนการหลกเพอผลต gasoline ทมคาออกเทนสง และยงมบทบาทตอการผลตสารอะโรมาตกสในอตสาหกรรมเคม

วสดปอนเปน straight-run naphtha และสารไฮโดรคารบอนอน ๆ ทมจานวนคารบอน 6-11 อะตอม นาหนกโมเลกลทผานกระบวนการนไมเปลยนแปลงมากนก เพราะเปนการจดเรยงตวใหมในโครงสราง

39

Isomerization

+ H2

Cyclization

Aromatization

+ H2 + 3H2

40

กระบวนการกลนนามน 2.3 กระบวนการรวมโมเลกล

2.3.1 Alkylation เปนกระบวนการผลตองคประกอบของนามนเบนซนทมคาออกเทนสง โดยการรวมโมเลกลของสารไฮโดรคารบอนประเภท olefin ทม C 3-5 atom เขากบพวก isoparaffin โดยใชตวเรงปฏกรยาทมฤทธเปนกรด ผลตภณฑทไดจะเปนสาร isoparaffin ทมขนาดโมเลกลใหญขนและมคาออกเทนสง เชน isooctane ไดจากการรวมโมเลกลของ butylene และ isobutene

2.3.2 Polymerization เพอทาให light olefin จากกระบวนการ cracking ตาง ๆ เปลยนเปนไฮโดรคารบอนทใหญขน

41

ปฏกรยา Alkylation

ปฏกรยา polymerization

42

CH3 - C = CH2

CH3

+ CH3 - CH - CH3

CH3 H2SO4CH3 - CH - CH2 - C - CH3

CH3 CH3

CH3

CH3 - C = CH2

CH3

CH3 - C = CH2

CH3

+catalysis

CH3 - CH - CH2 - C = CH2

CH3 CH3

CH3

กระบวนการกลนนามน 3. การปรบปรงคณภาพ (treating)

เปนการขจดสารทไมตองการออกจากนามน เชน กามะถน เกลอ เมอรแคปแทน เปนตน เพอใหนามนมความคงตวและมคณภาพดขน

กรรมวธในการปรบปรงคณภาพ เชน ขจดกามะถนโดยใชกาซไฮโดรเจน

Hydrotreating เปนกระบวนการกาจดพวก heteroatom และ hydrogenation พนธะคและวงแหวนอะโรมาตก การทา hydrotreatingเพอปองกนการเกดการ deactivate ของตวเรงปฏกรยาอนเนองจาก heterocompound มกเปนสารพษตอตวเรงปฏกรยา

43

กระบวนการกลนนามน 4. การผสม (blending)

เปนการนาเอาผลตภณฑทผานกระบวนการตาง ๆ มาผสมกน ใหไดผลตภณฑทเหมาะสม หรอ การเตมสารเคมบางอยางลงไปเพอใหมคณภาพดขน

ตวอยางเชน สารเพมคาออกเทน MTBE (methyl-t-butyl ether), ETBE (ethyl-t-butyl ether) methanol และ ethanol

44


นามนเบนซน จะผสมสารเคมเพอเพมคณภาพใหเหมาะสมกบการใชงาน เชน สารเพมคาออกเทน สารเคมปองกนสนมและการกดกรอนในถงนามนและทอนามน และสารเคมชวยทาความสะอาดหวฉด

สารประกอบไฮโดรคารบอนทมอยในนามนเบนซน เมอไดรบความรอนจะสามารถลกตดไฟได ถาทาใหนามนระเหยเปนไอแลวผสมกบอากาศทถกอดในกระบอกสบและจดดวยประกายไฟ จะทาใหเกดการระเบดได เนองจากไอโซเมอรตาง ๆ ทอยในนามนมคณสมบตตางกน จงทาใหไอโซเมอรเหลานนตดไฟไมพรอมกน สารประกอบไฮโดรคารบอนทเปนโซตรงจะตดไฟไดงายกวาสารประกอบไฮโดรคารบอนโซกงเลกนอย

45


หากในนามนเบนซนมปรมาณสารประกอบไฮโดรคารบอนทเปนโซตรงมาก เมอเกดการเผาไหมในกระบอกสบของเครองยนตจะเกดการระเบดเรวเกนไป ทาใหเกดการกระแทกกอนจงหวะงานในกระบอกสบ เรยก การนอก ผลคอ เครองยนตเดนไมเรยบ มผลเสยตอชนสวนและประสทธภาพของเครองยนตดวย

การประเมนเลขออกเทนของนามนเชอเพลง ทาโดยการทดสอบในเครองยนตมาตรฐาน เปรยบเทยบกบสารประกอบไฮโดรคารบอนอางอง 2 ชนด คอ n-heptane ซงกาหนดใหมคาออกเทนเปน 0 และ 2,2,4-trimethylpentane (isooctane) กาหนดใหมคาออกเทนเปน 100 เชน นามนเบนซนชนดหนงมลกษณะการเผาไหมและการนอกเหมอนกบของผสมทม 90% isooctane และ 10% n-heptane นามนนจะถกกาหนดวาเปนนามนเบนซนมคาออกเทนเทากบ 90

46


คาออกเทนมหลกการพจารณาจากโครงสราง ตวอยางเชน1. คาออกเทนเพมขนเมอมพนธะคเพมขน

47

>

120 75

กระบวนการกลนนามน

คาออกเทนมหลกการพจารณาจากโครงสราง ตวอยางเชน2. คาออกเทนเพมขนเมอจานวนกงหรอวงเพมขน

48

>

100 -19

>

75 0

กระบวนการกลนนามน

คาออกเทนมหลกการพจารณาจากโครงสราง ตวอยางเชน3. คาออกเทนลดลงเมอขนาดของสายโซเพมขน

49

>

91 0

กระบวนการกลนนามน ปกต gasoline ทไดจากหอกลนมคาออกเทนประมาณ 50-55 แตเครองยนตใน

ปจจบนตองการนามนเบนซนทมคาออกเทนประมาณ 87-93 การเพมคาออกเทนในนามนเบนซนทาได 3 วธคอ

1. Cracking เปนการเพมคาออกเทนโดยการเพมเปอรเซนตของสารประกอบไฮโดรคารบอนทมโซสน ๆ โดยทวไปสารประกอบไฮโดรคารบอนทมโซสน ๆ จะมคาออกเทนสงกวาโซยาว เชน butane มคาออกเทน 91 แต n-heptane มคาออกเทน 0

2. Catalytic reforming เปนการเปลยนสารประกอบไฮโดรคารบอนทมโซตรงเปนทมโซกงหรอสารอะโรมาตก เชน เปลยน n-hexane ไปเปน 2,2-dimethylbutane โดยใช Pt เปนตวเรงปฏกรยา

50

Catalytic reforming

51

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - C - CH2 - CH3

CH3

CH3

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3+ 4H2

Re-Pt-AlsO3

Pt

500-600 C

กระบวนการกลนนามน 3. การเตม octane enhancer หรอ antiknock agentกอนป ค.ศ. 1975 ใช octane enhancer คอ tetraethyl lead (TEL) เพราะถก

และมประสทธภาพสง สามารถเพมคาออกเทนใหสงขนจากเดม 10-15 แตตะกวเปนพษตอสขภาพ หากปลอยจากทอไอเสยรถยนต

52

Pb

CH2

CH2

CH3

CH3

CH2 CH3H2CH3C

tetraethyl lead

กระบวนการกลนนามน ตอมามกฎหมายใหรถตดตง catalytic converter เพอควบคมมลพษ ทาใหลด

การใช TEL เพราะนามนเบนซนไรสารตะกวเทานนจงใชไดกบรถยนตทตดตง catalytic converter เนองจากตะกวทาใหตวเรงปฏกรยาไมสามารถทางานได

ปกตเครองยนตทกาลงทางานและอณหภมสง ปฏกรยาระหวางแกสไนโตรเจนและออกซเจนทาใหเกดกาซไนตรกออกไซด (NO) ขน ถา NO ถกปลอยสบรรยากาศทางทอไอเสย จะทาปฏกรยากบ ออกซเจนเกดเปน NO2 เปนมลพษอกชนดในอากาศ ดงนนอปกรณ catalytic converter ทาใหหนาท

1. ออกซไดส CO และไฮโดรคารบอนทเผาไหมไมหมดใหเปน CO2 และไอนา2. รดวซ NO ใหกลบไปเปน N2 และ O2

ตอมา octane enhancer ทใชแทน TEL ไดแก MTBE (methyl-t-butyl ether), ETBE (ethyl-t-butyl ether), methanol and ethanol

53

ปจจบนมการใชกาซเปนเชอเพลงในรถยนตแทนนามนเชอเพลงเพมขน มทง

กาซเชอเพลง LPG และ NGV เนองจากกาซทงสองชนดมองคประกอบและสมบตทางกายภาพตางกน

1. องคประกอบของ LPG คอ Propane และ Butane2. องคประกอบของ NGV คอ methane

จดเดนของการใช NGV คอ คาพลงงานทไดตอนาหนกสงกวา ปลอดภยกวาหากเกดการรวเพราะความหนาแนนตากวาจงลอยตวไดดกวา มการเผาไหมสะอาดสมบรณ

54

เครองยนตดเซล เครองยนตดเซล เปนเครองยนตทหลกการทางานแตกตางจาก

เครองยนตเบนซน การจดระเบดของเครองยนตดเซล ใชความรอนทเกดจากการอดอากาศอยางสงในลกสบ ไมใชการจดระเบดของหวเทยนเหมอนในเครองยนตทใชนามนเบนซน

นามนดเซล เปนนามนทระเหยชา (low volatile) จดเดอดอยระหวาง 180-385 C ในประเทศไทยมนามนดเซล 2 ประเภท คอ

นามนดเซลหมนเรว หรอ นามนโซลา ใชกบเครองยนตดเซลหมนเรว เชน รถยนต รถบรรทก เรอประมง เรอโดยสาร เครองปนไฟ รถแทรกเตอร เพราะใชงานหมนเกน 1000 รอบตอนาท ทาใหตองใชนามนดเซลทมคาซเทนสง และมการระเหยเรว มฉะนนเครองยนตจะเดนไมสะดวก

55

เครองยนตดเซล นามนดเซล หมนชา หรอนามนขโล ใชกบเครองยนตดเซลรอบปาน

กลางหรอรอบตา เชน เรอเดนทะเล เพราะไมตองการนามนดเซลทมคาซเทนสงมาก และระเหยชา

กระบวนการเผาไหมนามนดเซล นนจะถกฉดเปนละอองฝอยเขาไปผสมกบอากาศทมความดนและอณหภมสงในกระบอกสบ เกดการเผาไหมทนทพรอมกบใหพลงงานขบเคลอนลกสบตอไป

ความตองการพนฐานของนามนดเซล คอ ตองจดระเบดเองไดเรวและเผาไหมไดหมดภายใตสภาวะภายในหองเผาไหมของเครองยนต ไดมการกาหนดคณภาพนามนดเซลดวยเลขซเทน (cetane number) โดยมนามนเชอเพลงอางอง 2 ชนดคอ

56

เครองยนตดเซล

n-cetane ทมคณสมบตในการจดระเบดดมากใหมคาซเทน 100 และ - methylnaphthalene มคา ซเทน 0 ตอมาใช heptamethylnonane กาหนดใหมคาซเทน 15

Cetane number = % n-cetane + 0.15 % heptamethylnonane

นามนดเซลทมคาซเทนสง จะทาใหการควบคมการเผาไหมทาไดดขน เปนผลทาใหประสทธภาพของเครองยนตเพมสงขน

57

ขอดการใชกาซธรรมชาตเปนเชอเพลง

เปนเชอเพลงปโตรเลยมทนามาใชงานไดอยางมประสทธภาพสง มการเผาไหมสมบรณ ลดการสราง กาซเรอนกระจก มความปลอดภยสงในการใชงาน เพราะเบากวาอากาศ จงลอยขนเมอเกดการรว ถกกวาเชอเพลงปโตรเลยมอน ๆ

58

59

LOGO

ฐิ ติ พรรณ ฉิ มสุ ข แก๊ สธรรมชาติ และนํ ้ ามั น

Documents