เคมี

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	$\displaystyle CH_4$	60 - 80
อีเทน	$\displaystyle C_2H_6$	4 - 10
โพรเพน	$\displaystyle C_3H_8$	3 - 5
บิวเทน	$\displaystyle C_4H_{10}$	1 - 3
เพนเทน	$\displaystyle C_5H_{12}$	1
คาร์บอนไดออกไซด์	$\displaystyle CO_2$	15 - 25
ไนโตรเจน	$\displaystyle N_2$	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 $\displaystyle H_2S$ และ   $\displaystyle CO_2$ เนื่องจาก $\displaystyle H_2S$     มีพิษและกัดกร่อน ส่วน $\displaystyle CO_2$ ทำให้เกิดการอุดตันของท่อเพราะว่าที่ระบบแยกแก๊สมีอุณหภูมิต่ำมาก การกำจัด     $\displaystyle CO_2$ ทำโดยใช้สารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตผสมตัวเร่งปฏิกิริยา $\displaystyle CO_2$ ที่แยกออกมาได้นำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมการทำน้ำแข็งแห้ง น้ำยาดับเพลิง และฝนเทียม
                - หน่วยกำจัดความชื้น เนื่องจากความชื้นหรือไอน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งอุดตันท่อในระบบแยกแก๊สเมื่อ อุณหภูมิต่ำมาก การกำจัดทำโดยการกรองผ่านสารที่มีรูพรุนสูงและสามารถดูดซับน้ำออกจากแก๊สได้ เช่น ซิลิกาเจล
                    แก๊สธรรมชาติที่ผ่านขั้นตอนการแยกสารประกอบที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกไปแล้ว จะถูกส่งไปลดอุณหภูมิและทำให้แก๊สขยายตัวอย่างรวดเร็ว ที่หน่วยนี้แก๊สจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว และส่งต่อไปยังหอกลั่นเพื่อแยกแก๊สมีเทนออกจากแก๊สธรรมชาติ ผ่านของเหลวที่เหลือซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนผสมไปยังหอกลั่น เพื่อแยกแก๊สอีเทน แก๊สโพรเพน แก๊สปิโตรเลียมเหลว $\displaystyle (C_3+C_4)$ และแก๊สโซลีนธรรมชาติหรือแก๊สธรรมชาติเหลว $\displaystyle C_5$ ขึ้นไป) แผนผังการแยกแก๊สธรรมชาติอย่างง่ายและตัวอย่างการนำแก๊สแต่ละชนิดไปใช้ แสดงดังรูป 12.10
    ปัจจุบันมีการอัดแก๊สปิโตรเลียมให้เป็นของเหลวแก๊สปิโตรเลียมเหลวมีเลขออกเทนประมาณ 130 ใช้เป็น
เชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์เพื่อทดแทนน้ำมันเบนซินและดีเซลได้ดี ช่วยให้เครื่องยนต์เผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและสะอาดปราศจากมลพิษในอากาศ

ซิลิกาเจล มีสูตรโมเลกุล $\displaystyle mSiO_2 \cdot nH_2O$ ม่ละลายน้ำและตัวทำละลาย ไม่มีกลิ่น ไม่เกิดปฏิกิริยากับสารอื่น ผลิตได้หลายวิธีจึงทำให้มีซิลิกาเจลหลายชนิดซึ่งมีขนาดของรูพรุนในโครงสร้างที่แตกต่างกัน เป็นสารที่ใช้ดูดความชื้นได้ดีมาก

แก๊สธรรมชาติและแก๊สปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นแก๊สที่ไม่มีกลิ่น ในเชิงพาณิชย์จึงมีการเติมสารเมอร์แคปแทนซึ่งมีกลิ่นเหม็นเพื่อช่วยเตือนให้ทราบเมื่อมีการรั่วของแก๊สขึ้น

เมอร์แคปแทนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ -SH เกาะอยู่กับอะตอมคาร์บอน สารประกอบเมอร์แคปแทนที่เติมลงในแก๊สธรรมชาติอาจเป็นเมทิลเมอร์แคปแทน $\displaystyle (CH_3SH)$ หรือเอทิลเมอร์แคปแทน $\displaystyle (C_2H_2SH)$ หรือเทอร์เชียรีบิวทิลเมอร์แคปแทน
$\displaystyle ((CH_3)_3CSH)$ 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

เคมี

วันอาทิตย์ที่ 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2559

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น