การสำรวจปิโตรเลียม   

                                                            

ปิโตรเลียมส่วนใหญ่อยู่ใต้พื้นดิน จึงต้องมีการสำรวจและขุดเจาะเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมมีความยุ่งยากและซับซ้อนมาก ต้องใช้เทคโนโลยีระดับสูงและเงินทุนจำนวนมาก ปัจจุบันการสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมบริเวณพื้นดินได้ทำจนทั่วแล้ว จึงมีการขยายการสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมไปในบริเวณทะเลหรือมหาสมุทร การสำรวจต้องใช้หลายวิธีประกอบกัน เริ่มจากการสำรวจทางธรณีวิทยาด้วยการทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ แล้วจึงสำรวจธรณีวิทยาพื้นผิวโดยการเก็บตัวอย่างหิน ศึกษาลักษณะของหินวิเคราะห์ซากพืชซากสัตว์ที่อยู่ในหิน ผลการศึกษาช่วยให้คาดคะเนได้ว่าจะมีโอกาสพบโครงสร้างและชนิดของหินที่เอื้ออำนวยต่อการกักเก็บปิโตรเลียมในบริเวณนั้นมากน้อยเพียงใด การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ด้วยการวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กโลก บอกให้ทราบถึงขอบเขต ความหนา ความกว้างใหญ่ของแอ่งและความลึกของชั้นหิน และการตรวจวัดค่าความโน้มถ่วงของโลกเพื่อทราบชนิดของชั้นหินใต้ผิวโลกในระดับต่างๆ ซึ่งจะช่วยในการกำหนดขอบเขตและรูปร่างของแอ่งใต้ผิวดิน การสำรวจด้วยการวัดคลื่นไหวสะเทือน จะช่วยบอกให้ทราบตำแหน่ง รูปร่างลักษณะและโครงสร้างของชั้นหินใต้ดิน

                ผลการสำรวจเหล่านี้ใช้เป็นข้อมูลเบื้องต้นที่ช่วยให้สันนิษฐานว่าน่าจะมีแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมอยู่หรือไม่ ขั้นสุดท้ายจึงเป็นการเจาะสำรวจซึ่งจะบอกให้ทราบถึงความยากง่ายของการขุดเจาะเพื่อนำปิโตรเลียมมาใช้ รวมทั้งบอกให้ทราบว่าสิ่งที่กักเก็บอยู่เป็นแก๊สธรรมชาติหรือน้ำมันดิบ และมีปริมาณมากน้อยเพียงใด ข้อมูลจากการเจาะสำรวจจะนำมาใช้ในการตัดสินถึงความเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ เมื่อเจาะสำรวจพบปิโตรเลียมในรูปแก๊สธรรมชาติหรือน้ำมันดิบแล้ว ถ้าหลุมใดมีความดันภายในสูง ปิโตรเลียมจะถูกดันให้ไหลขึ้นมาเอง แต่ถ้าหลุมใดมีความดันภายในต่ำจะต้องเพิ่มแรงดันจากภายนอก โดยการอัดแก๊สบางชนิด เช่น แก๊สธรรมชาติ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ หรือไอน้ำลงไป

ประเทศไทยสำรวจพบแหล่งน้ำมันดิบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2464 ที่อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ จากนั้นได้สำรวจพบแหล่งน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติเพิ่มขึ้น โดยพบแหล่งแก๊สธรรมชาติที่มีปริมาณมากพอในเชิงพาณิชย์ในอ่าวไทย เมื่อปี พ.ศ. 2516 และต่อมาพบที่บริเวณอำเภอน้ำพอง จังหวัดขอนแก่น

                ผลการสำรวจแหล่งปิโตรเลียมทั้งบนบกและในทะเลรวม 55 แหล่ง พบว่ามีปริมาณสำรองที่ประเมินได้ดังนี้

•  น้ำมันดิบ  806  ล้านบาร์เรล

•  แก๊สธรรมชาติ 32 ล้านลูกบาศก์ฟุต

•  แก๊สธรรมชาติเหลว 688 ล้านบาร์เรล

ปัจจุบันน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้ในประเทศ ได้มาจากน้ำมันดิบทั้งในประเทศและต่างประเทศ แหล่งน้ำมันดิบที่

ใหญ่ที่สุดของประเทศ ได้แก่ น้ำมันดิบเพชรจากแหล่งสิริกิติ์ กิ่งอำเภอลานกระบือ จังหวัดกำแพงเพชร สำหรับแหล่งผลิตแก๊สธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดอยู่ในอ่าวไทยเจาะสำรวจพบเมื่อปี พ.ศ. 2523 มีชื่อว่า แหล่งบงกช ปัจจุบันประเทศไทยใช้ปิโตรเลียมในรูปแบบต่างๆ เทียบเป็นปริมาณน้ำมันดิบประมาณ 1 ล้านบาร์เรลต่อเดือน ในจำนวนนี้ร้อยละ 30 - 35 เป็นปิโตรเลียมที่ผลิตได้ภายในประเทศ แหล่งสะสมปิโตรเลียมขนาดใหญ่ที่สุดของโลกในปัจจุบันคือ บริเวณอ่าวเปอร์เซีย รองลงมาคือ บริเวณอเมริกากลาง อเมริกาเหนือ และรัสเซีย ปิโตรเลียมที่พบบริเวณประเทศไนจีเรียจัดเป็นแหล่งปิโตรเลียมที่มีคุณภาพดีที่สุด เพราะมีปริมาณสารประกอบของกำมะถันปนอยู่น้อยที่สุด

                                   

            

หน่วยที่ใช้วัดปริมาณน้ำมันดิบคือบาร์เรล (barrel)   1 บาร์เรล มี 42 แกลลอน หรือ 158.987 ลิตร           ถ้าเทียบปริมาตรกับขวดบรรจุน้ำดื่มขนาดใหญ่ซึ่งมีขนาดประมาณ 5แกลลอน หรือประมาณ 19 ลิตร          น้ำมันดิบ 1 บาร์เรลจะมีปริมาณเท่ากับน้ำดื่ม 8 ขวดใหญ่

                                                                          

หน่วยที่ใช้วัดปริมาตรของแก๊สธรรมชาติ              นิยมใช้หน่วยวัดเป็นลูกบาศก์ฟุต (ที่อุณหภูมิ 60 องศาฟาเรนไฮต์                                                                                 และความดัน 30 นิ้วของปรอท)

                    

 
                   

ดีเซล  เป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันที่ได้จากการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ ดีเซลหมุนเร็วหรือโซล่า  เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ความเร็วรอบสูงกว่า 1,000 รอบ/นาที และดีเซลหมุนช้าหรือขี้โล้  เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้ขับเคลื่อนเรือเดินทะเลและการผลิตกระแสไฟฟ้า

                                        

ดีโซฮอล์  เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้จากการผสมน้ำมันดีเซลกับเอทานอลชนิดที่มีความบริสุทธิ์ 99.5% ขึ้นไป  แต่หากใช้เอทานอลชนิดที่มีความบริสุทธิ์ 95% จะต้องผสมสารเคมีประเภทอิมัลซิไฟเออร์ลงไปด้วย  เพื่อทำให้เอทานอลกับน้ำมันดีเซลผสมเข้ากันโดยไม่แยกชั้น

               

                                           

ไบโอดีเซล   ในความหมายสากลเป็นเอสเทอร์ที่ผลิตจากน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ โดยผ่านกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า transesterification คือการนำน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ไปทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ โดยมีกรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้เอสเทอร์กับกลีเซอรอลเป็นผลพลอยได้ ไบโอดีเซล ที่ได้มีชื่อเรียกตามชนิดของแอลกอฮอล์ ถ้าเป็นเมทิลแอลกอฮอล์จะเรียกว่าเมทิลเอสเทอร์ ถ้าเป็นเอทิลแอลกอฮอล์จะเรียกว่า เอทิลเอสเทอร์ สมการที่เกิดขึ้นเขียนแสดงได้ดังนี้

ปัจจุบันประเทศไทยใช้แก๊สธรรมชาติเป็นพลังงานหลัก (มากกว่าร้อยละ 60 ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้) ในการผลิตกระแสไฟฟ้า การค้นพบแก๊สธรรมชาติในประเทศไทยมีส่วนสำคัญในการช่วยพัฒนาเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมของประเทศ การพัฒนาการใช้ประโยชน์จากแก๊สธรรมชาติให้เกิดมูลค่าสูงสุดโดยผ่านกระบวนการของโรงแก๊สธรรมชาติได้ทำให้เกิดอุตสาหกรรมต่อเนื่องตามมาอีกมากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมปิโตรเคมี นักเรียนจะได้ศึกษาว่าแก๊สธรรมชาติประกอบด้วยแก๊สชนิดใด และการนำมาใช้ประโยชน์ทำได้อย่างไรจากหัวข้อต่อไป

การแยกแก๊สธรรมชาติ

แก๊สธรรมชาติและแก๊สธรรมชาติเหลว ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ เช่น มีเทน อีเทน          โพรเพน บิวเทน เพนเทน กับสารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน ได้แก่คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไอปรอท และไอน้ำ     ดังแสดงในตาราง 12.3

ตาราง 12.3 องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติ (จากอ่าวไทย)

สารประกอบ	สูตรโมเลกุล	ร้อยละโดยปริมาตร
มีเทน		60 - 80
อีเทน		4 - 10
โพรเพน		3 - 5
บิวเทน		1 - 3
เพนเทน		1
คาร์บอนไดออกไซด์		15 - 25
ไนโตรเจน		ไม่เกิน 3
อื่นๆ (เฮกเซน ไอน้ำ ฮีเลียม) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และปรอท)	-	น้อยมาก

                 

                                                           

ท่อส่งแก๊สธรรมชาติ  เป็นท่อที่ทำด้วยเหล็กกล้า (steel) ขนาดและความหนาของท่อขึ้นอยู่กับแรงดันที่ใช้ในการส่งแก๊ส และสภาพพื้นที่ในการวางท่อบนพื้นที่ภูเขา/ไม่มีชุมชน และในพื้นที่ชุมชน/พื้นที่ทำกิน ฝังท่อลึก 1-1.5 เมตร บริเวณพื้นที่ลอดใต้ถนนฝังท่อลึก 3 เมตร      ท่อส่งแก๊สจะถูกเคลือบผิวภายนอกเพื่อป้องกันการผุกร่อน สำหรับท่อในทะเลต้องทำการเคลือบ 2 ชั้น คือ การเคลือบเพื่อป้องกันการผุกร่อนและการพอกด้วยคอนกรีตเพื่อเพิ่มน้ำหนักให้ท่อจมลงยังพื้นท้องทะเล

แก๊สธรรมชาติที่ขุดเจาะขึ้นมาจากใต้พื้นดินจะมีทั้งสถานะของเหลวและแก๊สผสมกันอยู่ ส่วนที่เป็นของเหลวเรียกว่าแก๊สธรรมชาติเหลว และส่วนที่เป็นแก๊สเรียกว่าแก๊สธรรมชาติ กระบวนการแยกแก๊สธรรมชาติเป็นการแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ปะปนกันอยู่ตามธรรมชาติออกเป็นแก๊สชนิดต่างๆ เพื่อนำไปใช้ประโยชน์สูงสุด

                                           กระบวนการแยกแก๊สประกอบด้วย การแยกสารประกอบที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอน กำจัดออกโดยผ่านกระบวนการดังนี้
                -  หน่วยกำจัดสารปรอท เพื่อป้องกันการผุกร่อนของท่อจากการรวมตัวกับปรอท
                -  หน่วยกำจัดแก๊ส และ    เนื่องจาก     มีพิษและกัดกร่อน  ส่วน  ทำให้เกิดการอุดตันของท่อเพราะว่าที่ระบบแยกแก๊สมีอุณหภูมิต่ำมาก การกำจัด      ทำโดยใช้สารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตผสมตัวเร่งปฏิกิริยา ที่แยกออกมาได้นำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมการทำน้ำแข็งแห้ง น้ำยาดับเพลิง และฝนเทียม
                -  หน่วยกำจัดความชื้น เนื่องจากความชื้นหรือไอน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งอุดตันท่อในระบบแยกแก๊สเมื่อ อุณหภูมิต่ำมาก การกำจัดทำโดยการกรองผ่านสารที่มีรูพรุนสูงและสามารถดูดซับน้ำออกจากแก๊สได้ เช่น ซิลิกาเจล
                    แก๊สธรรมชาติที่ผ่านขั้นตอนการแยกสารประกอบที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกไปแล้ว จะถูกส่งไปลดอุณหภูมิและทำให้แก๊สขยายตัวอย่างรวดเร็ว ที่หน่วยนี้แก๊สจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว และส่งต่อไปยังหอกลั่นเพื่อแยกแก๊สมีเทนออกจากแก๊สธรรมชาติ ผ่านของเหลวที่เหลือซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนผสมไปยังหอกลั่น เพื่อแยกแก๊สอีเทน แก๊สโพรเพน แก๊สปิโตรเลียมเหลว  และแก๊สโซลีนธรรมชาติหรือแก๊สธรรมชาติเหลว ขึ้นไป) แผนผังการแยกแก๊สธรรมชาติอย่างง่ายและตัวอย่างการนำแก๊สแต่ละชนิดไปใช้ แสดงดังรูป 12.10
    ปัจจุบันมีการอัดแก๊สปิโตรเลียมให้เป็นของเหลวแก๊สปิโตรเลียมเหลวมีเลขออกเทนประมาณ 130 ใช้เป็น
เชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์เพื่อทดแทนน้ำมันเบนซินและดีเซลได้ดี ช่วยให้เครื่องยนต์เผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและสะอาดปราศจากมลพิษในอากาศ

 

                                                                                 

ซิลิกาเจล มีสูตรโมเลกุล ม่ละลายน้ำและตัวทำละลาย ไม่มีกลิ่น ไม่เกิดปฏิกิริยากับสารอื่น ผลิตได้หลายวิธีจึงทำให้มีซิลิกาเจลหลายชนิดซึ่งมีขนาดของรูพรุนในโครงสร้างที่แตกต่างกัน เป็นสารที่ใช้ดูดความชื้นได้ดีมาก

แก๊สธรรมชาติและแก๊สปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นแก๊สที่ไม่มีกลิ่น ในเชิงพาณิชย์จึงมีการเติมสารเมอร์แคปแทนซึ่งมีกลิ่นเหม็นเพื่อช่วยเตือนให้ทราบเมื่อมีการรั่วของแก๊สขึ้น          เมอร์แคปแทนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ -SH เกาะอยู่กับอะตอมคาร์บอน สารประกอบเมอร์แคปแทนที่เติมลงในแก๊สธรรมชาติอาจเป็นเมทิลเมอร์แคปแทน หรือเอทิลเมอร์แคปแทน                   หรือเทอร์เชียรีบิวทิลเมอร์แคปแทน   ก็ได้

 

                              รูป 12.10 แผนผังการแยกแก๊สธรรมชาติและนำไปใช้ประโยชน์

ประเทศไทยมีโรงแยกแก๊สที่ตำบลมาบตาพุด จังหวัดระยอง และที่อำเภอขนอม จังหวัดนครศรีธรรมราช แก๊สที่แยกได้ประกอบด้วยโพรเพนและบิวเทนซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงในครัวเรือน ส่วนมีเทนจะส่งผ่านท่อไปยังโรงไฟฟ้าและโรงงานต่างๆ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง นอกจากนี้ยังใช้มีเทนในการผลิตปุ๋ยเคมีอีกด้วย ส่วนอีเทนและโพรเพนใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมผลิตพลาสติกและเส้นใย

                การพบแก๊สธรรมชาติในประเทศไทยนับเป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญทางด้านอุตสาหกรรมปิโตรเคมี นักเรียนคิดว่ามีอุตสาหกรรมใดบ้างจัดเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

ปิโตรเคมีภัณฑ์

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีเกิดจากการนำสารประเภทไฮโดรคาร์บอนที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ และจากการแยกแก๊สธรรมชาติมาใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตเคมีภัณฑ์ต่างๆ แบ่งได้ดังนี้

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้น  เป็นการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ได้จากแก๊สธรรมชาติหรือน้ำมันดิบมาผลิตสารโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่า มอนอเมอร์ เช่น นำอีเทนและโพรเพนมาผ่านกระบวนการเพื่อผลิตเอทิลีนและโพรพิลีน หรือใช้แนฟทาเป็นวัตถุดิบในการผลิตเบนซีน โทลูอีน และไซลีน หรือใช้เบนซีนทำปฏิกิริยากับเอทิลีนได้เป็นสไตรีนที่ใช้ผลิตพอลิสไตรีน

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง  เป็นการนำมอนอเมอร์จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้นมาผลิตพอลิเมอร์ที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้ในขั้นนี้อาจอยู่ในรูปของพลาสติก วัตถุดิบที่ใช้ผลิตเส้นใยสังเคราะห์ ยางสังเคราะห์ สารซักล้าง สารเคลือบผิวและตัวทำละลาย ผลิตภัณฑ์จากอุตสาหกรรมขั้นต่อเนื่องอาจนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้ดังแผนภาพที่แสดงดังรูป 12.11

 

                                       รูป 12.11 ขั้นตอนในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและการใช้ประโยชน์

                               

ผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่อยู่รอบตัวเราทำจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น ภาชนะเมลามีน ขวดพีอีที (PET = polyethylene

terephthalate) ใช้บรรจุน้ำมันพืชและน้ำอัดลม ขวดเอชดีพีอี (HDPE = high density polyethylene) ใช้บรรจุน้ำดื่ม เส้นใยไนลอนใช้ทำถุงน่อง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้สามารถนำพอลิเมอร์มาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ได้หลายรูปแบบ และใช้เป็นวัสดุทดแทนไม้ โลหะและแก้วได้เป็นอย่างดี

                                      

                                               

ขอบคุณที่มา http://www.vcharkarn.com/lesson/1464