การแยกก๊าส

การแยกแก๊สธรรมชาติ

             แก๊สธรรมชาติและแก๊สธรรมชาติเหลว ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่าง ๆ เช่น มีเทน (CH4) อีเทน (C2H6) โพรเพน (C3H8) บิวเทน (C4H10) เพนเทน (C5H12) กับสารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ไอปรอท และไอน้ำดัง
ตาราง

                                        

                                                                                                

สารประกอบ	สูตรโมเลกุล	ร้อยละโดยปริมาตร
มีเทน	CH4	60 – 80
อีเทน	C2H6	4 – 10
โพรเพน	C3H8	3 – 5
บิวเทน	C4H10	1 – 3
เพนเทน	C5H12	1
คาร์บอนไดออกไซด์	CO2	15 – 25
ไนโตรเจน	N2	ไม่เกิน 3
อื่น ๆ (เฮกเซน ไอน้ำ ฮีเลียม ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และปรอท	CO2	น้อยมาก

แก๊สธรรมชาติและแก๊สธรรมชาติเหลวที่ขุดเจาะขึ้นมาได้ ก่อนจะนำไปใช้ต้องผ่านกระบวนการแยกแก๊สก่อน เพื่อแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ปะปนกันอยู่ตามธรรมชาติออกเป็นแก๊สชนิดต่าง ๆ โดยผ่านกระบวนการดังนี้

1. หน่วยกำจัดสารปรอท เพื่อป้องกันการผุกร่อนของท่อจากการรวมตัวกับปรอท

2. หน่วยกำจัดแก๊ส H2S และ CO2 เนื่องจาก H2S มีพิษและกัดกร่อน ส่วน CO2 ทำให้เกิดการอุดตันของท่อ เพราะว่าที่ระบบแยกแก๊สมีอุณหภูมิต่ำมาก การกำจัด CO2 ทำโดยใช้สารละลายK2CO3ผสมตัวเร่งปฏิกิริยา CO2 ที่ได้นำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมทำน้ำแข็งแห้ง น้ำยาดับเพลิง และฝนเทียม

3. หน่วยกำจัดความชื้น เนื่องจากความชื้นหรือไอน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งทำให้ท่ออุดตัน ทำโดยการกรองผ่านสารที่มีรูพรุนสูง และสามารถดูดซับน้ำออกจากแก๊สได้ เช่น ซิลิกาเจล

4. แก๊สธรรมชาติที่ผ่านขั้นตอนแยกสารประกอบที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกไปแล้ว จะถูกส่งไปลดอุณหภูมิและทำให้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว แก๊สจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวและส่งต่อไปยังหอกลั่นเพื่อแยกแก๊สมีเทนออกจากแก๊สธรรมชาติ ผ่านของเหลวที่เหลือซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนผสมไปยังหอกลั่น เพื่อแยกแก๊สอีเทน แก๊สโพรเพน แก๊สปิโตรเลียมเหลว (C3+C4)  และแก๊สโซลีนธรรมชาติหรือแก๊สธรรมชาติหลว (liquefied natural gas)  (C 5 อะตอมขึ้นไป)

ท่อส่งแก๊สธรรมชาติ

ท่อส่งแก๊ส

    เป็นท่อที่ทำด้วยเหล็กกล้า (steel) ขนาดและความหนาของท่อขึ้นอยู่กับแรงดันที่ใช้ในการส่งแก๊ส และสภาพพื้นที่ในการวางท่อบนพื้นที่ภูเขา/ไม่มีชุมชน  และในพื้นที่ชุมชน/พื้นที่ทำกิน ฝังท่อลึก 1–1.5 เมตร บริเวณพื้นที่ลอดใต้ถนนฝังท่อลึก 3 เมตร ท่อส่งแก๊สจะถูกเคลือบผิวภายนอกเพื่อป้องกันการผุกร่อน สำหรับท่อในทะเลต้องเคลือบ 2 ชั้น คือการเคลือบเพื่อป้องกันการผุกร่อน และการพอกด้วยคอนกรีตเพื่อเพิ่มน้ำหนักให้ท่อจมลงยังพื้นท้องทะเล 

ซิลิกาเจล

        ซิลิกาเจล มีสูตรโมเลกุล mSiO2.n H2O ไม่ละลายน้ำและตัวทำละลาย ไม่มีกลิ่น ไม่เกิดปฏิกิริยากับสารอื่น ผลิตได้หลายวิธีคือทำให้มีซิลิกาเจลหลายชนิดซึ่งมีขนาดของรูพรุนในโครงสร้างที่แตกต่างกัน เป็นสารที่ใช้ดูดความชื้นได้ดีมาก

แก๊สธรรมชาติและแก๊สปิโตรเลียมเหลว

        แก๊สธรรมชาติและแก๊สปิโตรเลียมเหลว (Liquefied petroleum gas : LPG) เป็นแก๊สที่ไม่มีกลิ่น จึงมีการเติมสารเมอร์แคปแทน (Mercaptan) ซึ่งมีกลิ่นเหม็นเพื่อช่วยเตือนให้ทราบเมื่อมีแก๊สรั่วเมอร์แคปแทน เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ –SH เกาะอยู่กับอะตอมคาร์บอน สารประกอบเมอร์แคปแทนที่เติมลงในแก๊สธรรมชาติอาจเป็นเมทิลเมอร์แคปแทน (CH3–SH) หรือเอทิลเมอร์แคปแทน(C2H5–SH)

      ประเทศไทยมีโรงแยกแก๊สธรรมชาติ ที่ตำบลมาบตาพุด จังหวัดระยอง และที่อำเภอขนอม จังหวัดนครศรีธรรมราช แก๊สที่แยกได้เป็นแก๊สหุงต้ม (โพรเพน + บิวเทน) ส่วนมีเทนจะส่งไปตามท่อไปยังโรงไฟฟ้า และโรงงานต่าง ๆ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง และใช้ในการผลิตปุ๋ยเคมี ส่วนอีเทนและโพรเพนใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมผลิตพลาสติกและเส้นใย 

การกลั่นน้ำมัน

     การกลั่นน้ำมัน น้ำมันดิบที่สูบได้จากหลุมต่าง ๆ ยังไม่สามารถนำไปกลั่นได้ทันที เนื่องจากมีน้ำปนอยู่ด้วย จึงต้องแยกน้ำออกจากน้ำมันดิบก่อน เมื่อแยกน้ำออกจนได้ตามเกณฑ์ที่กำหนด จึงนำไปกลั่นต่อไป

     การกลั่น (Distillation) เป็นการแยกสารประกอบการออกจากกันโดยอาศัยจุดเดือดที่ต่างกันของแต่ละสารประกอบเป็นตัวแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่างๆ
     วิธีการกลั่นน้ำมันมีหลายวิธี โรงกลั่นน้ำมันที่แหล่งน้ำมันฝางใช้วิธีการกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐาน คือ การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation) สามารถแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนต่าง ๆ โดยอาศัยหลักการที่ส่วนประกอบต่างๆที่อยู่ในน้ำมันดิบมีค่าอุณหภูมิจุดเดือดแตกต่างกัน และมีจุดควบแน่นแตกต่างกันด้วย
     ขั้นตอนคือ น้ำมันดิบจากถังจะได้รับการสูบผ่านเข้าไปในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะทำให้น้ำมันดิบแปรสภาพไปเป็นไอได้ไอน้ำมันดังกล่าวจะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอกลั่นลำดับส่วนที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกมีความสูงประมาณ ๓๐ เมตรและมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๒.๕ - ๘เมตรภายในหอกลั่นดังกล่าวแบ่งเป็นห้องต่างๆหลายห้องตามแนวดิ่งโดยมีแผ่นกั้นห้องที่มีลักษณะคล้ายถาดกลมแผ่นกั้นห้องทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้และมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่น

มื่อไอน้ำมันดิบที่ร้อนผ่านท่อเข้าไปสู่หอกลั่น ก็จะเคลื่อนตัวขึ้นไปถึงส่วนบนสุดของหอกลั่นขณะที่เคลื่อนตัวขึ้นไปนั้นไอน้ำมันจะเย็นตัวลงและส่วนประกอบในไอน้ำมันแต่ละชนิดควบแน่นไปเรื่อยๆกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ระดับต่างๆในหอกลั่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการควบแน่นที่แตกต่างกันออกไปน้ำมันส่วนที่เบากว่าเช่น น้ำมันเบนซินและพาราฟิน ซึ่งมีค่าอุณหภูมิของการควบแน่นต่ำจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ห้องชั้นบนสุดของหอกลั่นและค้างตัวอยู่บนแผ่นกั้นห้องชั้นบนสุดน้ำมันส่วนกลางเช่น ดีเซลและน้ำมันเตาบางส่วนจะควบแน่นและกลั่นตัวที่ระดับต่างๆตอนกลางของหอกลั่นส่วนน้ำมันหนัก เช่น น้ำมันเตาและสารตกค้างพวกแอสฟัลต์จะกลั่นตัวที่ส่วนล่างสุดของหอกลั่นซึ่งมีอุณหภูมิสูงและจะถูก ระบายออกไปจากส่วนฐานของหอกลั่นข้อเสียของกระบวนการกลั่นลำดับส่วน คือจะได้น้ำมันเบาประเภทต่างๆ ในสัดส่วนที่น้อยมากทั้งที่น้ำมันเบาเหล่านี้ล้วนมีคุณค่าทางเศรษฐกิจสูง

น้ำมันจากแหล่งน้ำมันฝางมีคุณภาพไม่สูงพอจนกลั่นน้ำมันเบนซินได้ สามารถกลั่นได้เพียงน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา โดยโรงกลั่นน้ำมันฝางมีประสิทธิภาพในการกลั่นได้ประมาณ 1000 บาร์เรนต่อวัน น้ำมันที่ผลิตได้จากโรงกลั่นน้ำมันจะต้องมีการควบคุมคุณภาพทั้งทางด้านกายภาพและทางเคมีให้ได้ตามมาตรฐานที่กำหนด ทั้งความหนืด จุดวาบไฟ สิ่งเจือปนต่าง ๆ เช่นปริมาณกำมะถันเป็นต้น

กระบวนการเกิดปิโตรเลี่ยม

กระบวนการเกิดและแหล่งที่พบปิโตรเลียม
          ปิโตรเลียม  คือ  สารผสมที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน  มีคุณสมบัติในการเผาไหม้แล้วให้พลังงานได้ดี  เกิดจากซากพืชและซากสัตว์ที่ตายทับถมและคลุกเคล้ารวมกับตะกอนของดินเหนียว  ดินทราย  และหินปูน  เป็นเวลาหลายล้านปี  เมื่อเวลาผ่านไปซากพืชซากสัตว์และตะกอนต่าง ๆ ที่ทับถมกันเหล่านี้  จะถูกชั้นดินและหินที่เกิดขึ้นใหม่ทับถมจนจมลงไปสู่ระดับที่ลึกมากยิ่งขึ้น  ซึ่งความกดดันสูงที่เกิดจากชั้นดินและหินที่ทับถมกันอยู่ด้านบน  และความร้อนสูงจากใต้พื้นผิวโลกนี้เองที่ทำให้ตะกอนและซากพืชซากสัตว์ต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงไปเป็นปิโตรเลียม  ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 ประเภท  ตามสถานะ  คือ  น้ำมันดิบ (Oil)  ซึ่งเป็นของเหลว  และแก๊สธรรมชาติ (Natural Gasses)  ซึ่งเป็นแก๊ส

          ปิโตรเลียมเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจากการทับถมของซากพืชซากสัตว์และดินตะกอนต่าง ๆ  แต่เราสามารถพบปิโตรเลียมได้เฉพาะในบางพื้นที่เท่านั้น  เนื่องจากการเกิดปิโตรเลียมจะต้องอาศัยสภาพทางภูมิศาสตร์ที่เหมาะสมในการเกิดปิโตรเลียมที่สำคัญของโลก  ได้แก่  บริเวณแถบตะวันออกกลางของทวีปเอเชีย  โดยประเทศซาอุดีอาระเบียเป็นประเทศที่มีปิโตรเลียมอยู่ด้วยเช่นกัน  เช่น  แหล่งน้ำมันสิริกิติ์  จังหวัดกำแพงเพชร  แหล่งวิเชียรบุรี  จังหวัดเพชรบูรณ์  แห่งแก๊สธรรมชาติภูฮ่อม  จังหวัดอุดรธานี  และแหล่งแก๊สธรรมชาติบริเวณอ่าวไทย  เป็นต้น