ปิโตรเลียม (petroleum)

ปโตรเลยม (Petroleum)เคม 5 ว 30230 ชนมธยมศกษาปท 6

นางสาวณชานนท อาจหาญ

โรงเรยนเฉลมพระเกยรตสมเดจพระศรนครนทร กาญจนบร

ภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2558

ความหมายของปโตรเลยม (Petroleum)

Petroleum

Petra หน

Oleum น ำมน

นามนทไดจากหน

สถานะของปโตรเลยม

นามนดบ (Crude Oil) แอลเคน ไซโคแอลเคน

กาซธรรมชาต (Natural Gas)

ของเหลว

แกส

การทบถมของซากพชและซากสตว

กาซธรรมชาตทควรรจก

โพรเพน อเทน มเทน บวเทน

การกาเนดปโตรเลยม

Inorganic theory

นามนเกดจาก calcium carbide ภายใตผวโลก ทาปฏกรยากบนาเกดเปน acetylene กาซนถกกมมนตภาพรงสอนภาคแอลฟาทาใหกาซรวมตวดวยกระบวนการ polymerization ทาให เกดสารประกอบไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลใหญขนเรอยๆ จนเปนนามนดบใตผวโลก

การกาเนดปโตรเลยม

Organic theoryปโตรเลยมเกดจากการทบถมและแปรสภาพของ

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

โครงสรางของแหลงกาเนดปโตรเลยม

ชนดของปโตรเลยม

ปรมาณเปนรอยละโดยมวล

คารบอน ไฮโดรเจน กามะถน ไนโตรเจน

นามนดบ 82-87 12-15 0.1-5.5 0.1-1

แกสธรรมชาต 65-80 1-25 0.2 10-15

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปโคงประทนควา)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปโดม)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รปรอยเลอนของชนหน)

แหลงกกเกบปโตรเลยม (รประดบชน)

การสารวจปโตรเลยมการสารวจทางธรณวทยา (Geology)

การสารวจทางธรณวทยา เปนวธการสารวจโดยใชภาพถายดาวเทยม ภาพถายทางอากาศ แผนท และรายงานทางธรณวทยาเปนขอมลพนฐาน แลวจงสารวจธรณวทยาพนผวโลกโดยการเกบและวเคราะหตวอยางหนจากผวดน ชวยในการคาดคะเนวาจะพบโครสรางและชนดของหนทเออตอการกกเกบปโตรเลยมในบรเวณนนๆ มากนอยเพยงใด หรอชวยในการคาดคะเนหาบรเวณทมโอกาสพบนามนนนเอง

การสารวจปโตรเลยมการสารวจทางธรณฟสกส (Geophysics)

การวดความเขมสนามแมเหลกโลก จะบอกใหทราบถงขอบเขต ความหนา ความกวางใหญของแอง

และความลกของชนหน

การวดคาความโนมถวงของโลก ท าใหทราบถงชนดของชนหนใตผวโลกในระดบตางๆ ซงจะชวยใน

การก าหนดขอบเขตและรปรางของแองใตผวดน

การวดคาความไหวสะเทอน (Seismic wave) จะชวยบอกใหทราบต าแหนง รปรางลกษณะ และโครงสรางของ

หนใตดน

การสารวจปโตรเลยมการสารวจทางธรณฟสกส (Geophysics)

การสารวจปโตรเลยมการเจาะสารวจ

การเจาะสารวจเปนขนตอนสดทาย เพอใหไดขอมลวา บรเวณททาการสารวจไวมปโตรเลยมจรงหรอไม ซงมการเจาะสารวจทงบนบกและในทะเล การเจาะบนบกจะลงทนนอยกวาการเจาะในทะเล เนองจากไมตองเผชญกบภาวะคลนลม เครองมอเจาะเปนแบบหวหมน

นอกจากนยงมการใชโคลนเปนตวชวยในการเจาะแหลงนามน เพอใหหวหมนของเครองเจาะทางานโดยปราศจากความฝดดวย

การสารวจปโตรเลยมการเจาะสารวจ

การสารวจปโตรเลยม

การสารวจปโตรเลยมการเจาะหลมผลต

เปนการเจาะเพอนาปโตรเลยมจากแหลงกกเกบขนมาบนพนดน เพอนาไปใชประโยชน หากหลมใดมความดนภายในสง ปโตรเลยมจะถกดนไหลขนมาเอง แตถาหลมใดมความดนภายในตา จะตองเพมแรงดนภายนอกเชาไปดวย นยมใชแกสคารบอนไดออกไซด หรอไอนาอดลม ปโตรเลยมทไดจะถกสงไปยงโรงกลนหรอโรงแยก เพอแยกใหไดสารทมสมบตเหมาะสมกบการใชงาน

การกลนนามนดบโดยใชกระบวนการกลนลาดบสวน

การกลนนามนดบโดยใชกระบวนการกลนลาดบสวน

การแปรรปพลงงาน : ปโตรเลยม

นามนดบ

โรงกลนนามน

นามนสาเรจรป

กาซหงตม

การแปรรปพลงงาน : ปโตรเลยม

กาซปโตรเลยมเหลว หรอแอลพจ(Liquefied Petroleum Gas)

นามนเบนซน

นามนดเซล

นามนเตา

นามนเครองบน

ยางมะตอย

การสารวจนามนดบในประเทศไทย

มการสารวจนามนดบครงแรกใน พ.ศ. 2464 พบทอาเภอฝาง จงหวดเชยงใหม และพบแกสธรรมชาตทมปรมาณมากพอเชงพาณชยในอาวไทยเมอ พ.ศ. 2516 ตอมาพบทอาเภอนาพอง จงหวดขอนแกน

แหลงนามนดบใหญทสดของประเทศ ไดแก นามนดบเพชร จากแหลงสรกต กงอาเภอลานกระบอ จงหวดกาแพงเพชร แหลงผลตแกสธรรมชาตทใหญทสดอยในอาวไทยชอวา แหลงบงกช เจาะสารวจพบเมอ พ.ศ. 2523

การสารวจนามนดบในประเทศไทย

บอนานามน "แหลงสรกต" อาเภอลานกระบอ จงหวดกาแพงเพชร

การสารวจนามนดบในประเทศไทย

ทอสงนามนจากหลมขดเจาะไปสสถานรวบรวมนามนดบ

การสารวจนามนดบในประเทศไทย

ปรมาณสารองปโตรเลยมในประเทศไทย มปรมาณทประเมนไดดงน

น ามนดบ 806 ลานบารเรล แกสธรรมชาต 32 ลานลกบาศกฟต แกสธรรมชาตเหลว 688 ลานบารเรล

การสารวจนามนดบในประเทศไทย

แหลงสะสมปโตรเลยมขนาดใหญทสดของโลกอยทอาวเปอรเซย รองลงมาคอบรเวณอเมรกากลาง อเมรกาเหนอ และรสเซย ปโตรเลยมทพบบรเวณประเทศไนจเรยเปนแหลงปโตรเลยมทมคณภาพดทสด เพราะมปรมาณสารประกอบก ามะถนปนอยนอยทสด

หนวยวดปรมาณปโตรเลยม

หนวยทใชวดปรมาณนามนดบ 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

เปนการนาสารประกอบไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญ มาเผาทอณหภม 450 – 550 องศาเซลเซยส ภายใตความดนตา และมซลกา – อะลมนา เปนตวเรงปฏกรยา วธนเปนการเพมปรมาณเชอเพลงโดยเฉพาะนามนเบนซนและนามนดเซลใหเพยงพอตอความตองการ หรอเปนการเพมคณภาพนามนเชอเพลง

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)

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนเบนซน

การบอกคณภาพของนามนเบนซนจะกาหนดโดยใชเลขออกเทน (octane number) โดยใชสมบตในการเผาไหมของไอโซออกเทนและเฮปเทน

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนเบนซน

กาหนดวานามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบไอโซออกเทน

มเลขออกเทน เทากบ 100นามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเฮปเทน

มเลขออกเทน เทากบ 0

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนเบนซน

นามนเบนซนทมเลขออกเทน 95 หมายความวามสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทไดจากการผสม

ไอโซออกเทนรอยละ 95 กบเฮปเทนรอยละ 5 โดยมวล

Isooctane เชอเพลงเหมาะสมกบเครองยนตเบนซน การระเบดและจงหวะในกระบอกสบเหมาะสมเครองยนตเดนเรยบ

นามนเบนซนทกลนไดและปรบปรงคณภาพแลว สวนใหญมเลขออกเทนตากวา 75 ดงนนมการเพมเลขออกเทนโดยเตมสารเคมบางชนด

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนเบนซน

ในอดต เตมเตตระเมทลเลด หรอ เตตระเอทลเลดลง ในนามนเบนซนทกลนได แตเมอนาไปใชงานในเครองยนต จะทาใหมสารตะกวปลอยออกมาพรอมกบไอเสยเครองยนตซงเปนพษรายแรงตอมนษยและสงแวดลอม ดงนนประเทศไทยไดประกาศยกเลกใชเตตระเมทลเลด และ เตตระเอทลเลด ในป พ.ศ. 2539 เปนตนไป

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนเบนซน

(MTBE อาจปนเปอนในแหลงนาใตดน)

นามนไรสารตะกว (unlead gasoline -UGL)

(ETBE)

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนดเซล

การบอกคณภาพนามนดเซล จะบอกโดยใช เลขซเทน (cetane number) ซงกาหนดคณภาพโดยใชสมบตในการเผาไหมของซเทนและแอลฟาเมทลแนฟทาลน

a-methylnapthalene

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนดเซล

กาหนดวาน ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบซเทน

มเลขซเทน เทากบ 100น ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบแอลฟาเมทล

แนฟทาลน มเลขซเทน เทากบ 0น ามนดเซลทมเลขซเทน 80 มสมบตการเผาไหมเชน

เดยวกบเชอเพลงทไดจากการผสมซเทนรอยละ 80 กบแอลฟาเมทลแนฟทาลน รอยละ 20 โดยมวล

การบอกคณภาพนามนการกาหนดคณภาพของนามนดเซล

น ามนดเซลเปนผลตภณฑน ามนทไดจากการกลนล าดบสวนน ามนดบ แบงเปน 2 ชนด คอ

ดเซลหมนเรว หรอโซลาเหมาะส าหรบเครองยนตรอบสงกวา 1000 รอบ/นาท

ดเซลหมนชา หรอขโล เหมาะส าหรบเครองยนตทใชขบ เคลอนเรอเดนทะเล และการผลตกระแสไฟฟา เปนตน

การแยกแกสธรรมชาต

กอนนาแกสธรรมชาตไปใชประโยชนจะตองผานกระบวนการแยกเพอใหไดผลตภณฑทเหมาะสมกบงานทจะใชกอน กระบวนการแยกแกสธรรมชาตมขนตอนดงน

ขนตอนการแยกแกสธรรมชาตเมอขดเจาะไดจากพนดนจะมทงสถานะของเหลว เรยกวา แกส

เหลว และแกส เรยกวา แกสธรรมชาต ผสมกนอย การแยกทงสองสวนนออกจากกนทาไดดงแผนภาพ

แหลงกาเนดกาซธรรมชาตในประเทศไทย ม 2 แหลงดวยกน

บนบก (มปรมาณนอย) ไดแก อ.นาพอง จ.ขอนแกน

ในทะเล (มปรมาณมาก) ไดแก บรเวณอาวไทย

โรงแยกและแปรสภาพกาซธรรมชาตในประเทศไทย

โรงแยกกาซธรรมชาตของการปโตรเลยม แหงประเทศไทย ต.มาบตาพด อ.เมอง จ.ระยอง

โรงแยกกาซธรรมชาตของการปโตรเลยม แหงประเทศไทย ต.ทองเนยน อ.ขนอม จ.นครศรธรรมราช

ปรมาณสารองกาซธรรมชาตในประเทศไทย

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 หนวยกาจดปรอท หนวยกาจด H2S และ CO2 โดยใช K2CO3

หนวยกาจดความชน โดยใชซลกาเจล

หนวยเปลยนสถานะแกสใหเปนของเหลว

เพม P ลด T

หอกลนลาดบสวนเพม 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) สามารถลาเลยงขนสงโดยทางเรอหรอทางทอ นาไปกลนเปนนามนสาเรจรปตอไป

ไฮโดรคารบอนเหลว (Heavier Hydrocarbon)

ผลตภณฑตางๆ ทไดจากการแยกกาซธรรมชาต

แมวาจะมการแยกคอนเดนเสทออกเมอทาการผลตขนมาถงปากบอบนแทนผลตแลว แตกยงมไฮโดรคารบอนเหลวบางสวนหลดไปกบไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซ เมอผานกระบวนการแยกจากโรงแยกกาซธรรมชาตแลว ไฮโดรคารบอนเหลวนกจะถกแยกออก เรยกวา กาซโซลนธรรมชาต หรอ NGL (natural gasoline) และสงเขาไปยงโรงกลนนามน เปนสวนผสมของผลตภณฑนามนสาเรจรปไดเชนเดยว กบคอนเดนเสท และยงเปนตวทาละลาย ซงนาไปใชในอตสาหกรรมบางประเภทไดเชนกน

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

– นาสารประกอบไฮโดรคารบอนทไดจากแกสหรอนามนดบมาผลตสารโมเลกลขนาดเลก “MONOMER”

อตสาหกรรมปโตรเคมขนตอเนอง

– นา Monomer มาผลต “POLYMER”

LNG หรอกาซธรรมชาตเหลว คอ กาซธรรมชาตทผานกระบวนการคดแยกเอาสวน

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

คณสมบตไรกลน ไรสารพษ และปราศจากสารกดกรอน นอก

จากนหากเกดการรวไหล กไมจ าเปนทจะตองหาทางขจด เนองจาก LNG จะระเหยไปในอากาศอยางรวดเรวและไมเหลอสารตกคางใดๆไวเนองจาก LNG ไมไดถกบรรจในถงโดยการใชความดนสง ดงนนจงไมเกดการระเบดใดๆหากเกดรอยแตกขนทถง

LNG

NG

ความแตกตางระหวาง LNG กบ NG