เล่มที่ 24
ปิโตรเลียมและการผลิต
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
ลักษณะและคุณสมบัติของปิโตรเลียม
ปิโตรเลียมเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ในสถานะของของเหลว แก๊ส วัสดุกึ่งของแข็ง หรือของแข็งที่ผสมกันของสารจำพวกไฮโดรคาร์บอน น้ำมันดิบ (Crude oil) คือ ปิโตรเลียม ที่อยู่ในลักษณะของของเหลวตามธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) คือ ปิโตรเลียมที่อยู่ในลักษณะของแก๊สตามธรรมชาติ ส่วนของเหลวภายใต้อุณหภูมิและความกดดันบรรยากาศเป็น แก๊สธรรมชาติเหลว (Condensate) ไฮโดรคาร์บอนคือ สารประกอบ ซึ่งมีคาร์บอน และไฮโดรเจน เป็นองค์ประกอบหลัก โดยทั่วๆ ไปนั้น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีมากมายหลายประเภท ตามลักษณะของสูตรทางเคมี และโครงสร้างโมเลกุล แต่มีเพียง ๓ ประเภทเท่านั้น ที่มีความสำคัญเกี่ยวข้องกับปิโตรเลียม คือ
(ก) ประเภทพาราฟิน (Parafin)
ซึ่ง เป็นอนุกรมของไฮโดรคาร์บอนที่อิ่มตัว และมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นเส้น มีสูตรทาง เคมีโดยทั่วไปคือ CnH2n+2 เช่น มีเทน (Methane, CH4)
(ข) ประเภทแนพทีน (Napthene)
ซึ่งเป็น อนุกรมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อิ่มตัว และมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นวง มีสูตรทางเคมีทั่วไป คือ CnH2n เช่น ไซไคลเพนเทนส์ (Cyclopentanes, C5H10) และไซโคลเฮ็กเซนส์ (Cycoohexanes, C6H12)
(ค) ประเภทอโรมาติก (Aromatic)
ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อเป็นวง ไม่อิ่มตัว หรือไม่มีเสถียรภาพ มีสูตรทางเคมีทั่วไป คือ CnH2n-6 เช่น เบนซีน (Benzene,C6H6)
น้ำมันดิบมีลักษณะทางกายภาพ และส่วนประกอบทางเคมีที่หลากหลายแตกต่างกันออกไป มีทั้งสีเหลือง เขียว น้ำตาล และดำ มีค่าความหนาแน่นอยู่ในช่วง ๐.๗๙ ถึง ๐.๙๕ กรัมต่อมิลลิลิตร ภายใต้สภาพปกติที่ผิวโลกซึ่งเบากว่าน้ำ ทำให้น้ำมันดิบลอยตัวที่ผิวน้ำเสมอ อย่างไรก็ดี การบอกค่าความหนาแน่นของน้ำมันดิบนิยมกำหนดเป็นค่าความโน้มถ่วงของน้ำมันดิบเป็น องศา เอ พี ไอ (องศา API)
องศา เอ พี ไอ = (๑๔๑.๕/ค่าความถ่วงจำเพาะที่ ๖๐ องศาฟาเรนไฮต์) -๑๓๐.๕
น้ำมันดิบโดยทั่วไปมีค่าองศา เอ พี ไอ อยู่ในช่วง ๕ ถึง ๖๑ ค่าความหนืดของน้ำมันดิบอยู่ในช่วงค่อนข้างกว้างมาก คือ ตั้งแต่ ๐.๗ ถึง ๔๒,๐๐๐ เซนติปอยส์ ในสภาพปกติที่พื้นผิวโลก ส่วนประกอบทางเคมีที่สำคัญ โดยทั่วไปของน้ำมันดิบมีปริมาณคาร์บอนร้อยละ ๘๒.๒ - ๘๗.๑ ไฮโดรเจนร้อยละ ๑๑.๗ - ๑๔.๗ กำมะถันร้อยละ ๐.๑ - ๕.๕ น้ำมันดิบสามารถเรืองแสงได้ภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลต หรือแสงเหนือม่วง
แก๊สธรรมชาติประกอบขึ้นด้วยโมเลกุลของ ไฮโดรคาร์บอน ๔ ชนิด ซึ่งมีจำนวนคาร์บอน ตั้งแต่ ๑ ถึง ๔ ได้แก่ มีเทน (Methane, CH4) อีเทน (Ethane,C2H6) โพรเพน (Propane,C3H8) และบิวเทน (Butane, C4H10) โดยมีแก๊สมีเทน เป็นส่วนผสมในปริมาณที่มากสุด ส่วนประกอบ ทางเคมีที่สำคัญของแก๊สธรรมชาติมีปริมาณ คาร์บอนร้อยละ ๖๕ - ๘๐ ไฮโดรเจนร้อยละ ๑ - ๒๕ กำมะถันในปริมาณที่เล็กน้อยถึงร้อยละ ๐.๒ ไนโตรเจนร้อยละ ๑ - ๑๕ นอกจากนี้ อาจมีคาร์บอนไดออกไซด์ปรากฏร่วมเป็นมลทิน แต่อาจมีในปริมาณที่สูงมากได้ และอาจมีมลทิน ชนิดอื่นๆ เช่น ไนโตรเจน ฮีเลียม ไฮโดรเจน- ซัลไฟด์ เกิดร่วมได้
ในบริเวณแหล่งน้ำมันดิบใต้ผิวโลกลึกลงไปนั้น แก๊สธรรมชาติที่เกิดร่วมในปริมาณมาก จะละลายปนกับน้ำมันดิบ ครั้นเมื่อได้มีการผลิตและสูบเอาน้ำมันดิบขึ้นมาถึงระดับผิวดิน สภาพความกดดันลดลง ทำให้แก๊สธรรมชาติเป็นฟองผุดออกมาจากน้ำมันดิบ และทำให้ปริมาตรของน้ำมันดิบลดลงถึง ๐.๖ เท่า
ในแหล่งแก๊สธรรมชาติที่ปรากฏอยู่ที่ระดับความลึกมากๆ นั้น มีระดับอุณหภูมิค่อนข้างสูง สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเหลว ที่มีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันสั้นๆ ซึ่งโดยปกติ เป็นโครงสร้างที่มีโมเลกุลของคาร์บอน ๕ - ๗ ตัว จะเกิดอยู่ในสถานะแก๊ส ครั้นเมื่อมีการผลิตแก๊สธรรมชาติจากแหล่งดังกล่าวขึ้นมา ทั้งไฮโดรคาร์บอนที่มีสถานะเป็นแก๊สและเป็นของเหลว ถูกนำขึ้นมาที่ระดับผิวดินและอุณหภูมิลดลง จะมีไฮโดรคาร์บอนที่มีลักษณะเป็นของเหลวกลั่นตัวออกมาจากแก๊สธรรมชาติ เรียกว่า แก๊สธรรมชาติเหลว มีสีใส เหลือง หรือน้ำเงินอ่อน มีค่าความโน้มถ่วง เอ พี ไอ ประมาณ ๕๐ - ๑๒๐ องศา แก๊สธรรมชาติที่มีแก๊สธรรมชาติเหลวปนอยู่ มีชื่อเรียกว่า "แก๊สเปียก" หรือเว็ตแก๊ส (Wet gas) ในขณะที่แก๊สธรรมชาติที่ปราศจากแก๊สธรรมชาติเหลว มีชื่อเรียกว่า "แก๊สแห้ง" หรือ ดรายแก๊ส (Dry gas)
หน่วยที่ใช้วัดปริมาณน้ำมันดิบที่นิยมใช้กันคือ บาเรล (Barrel) โดยหนึ่งบาเรลมี ๔๒ แกลลอน หรือ ๑๕๘.๙๘๗ ลิตร สำหรับหน่วยที่ใช้วัดปริมาตรของแก๊สธรรมชาตินิยมใช้เป็น ๑,๐๐๐ ลูกบาศก์ฟุต (1,000 cubic feet, Mcf) และนิยมบอกค่าที่อุณหภูมิ ๖๐ องศาฟาเรนไฮต์ และความกดดัน ๓๐ นิ้วของปรอท ทั้งนี้ เนื่องมาจากแก๊สธรรมชาติเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างรวดเร็วที่สภาวะอุณหภูมิ และความกดดันที่แตกต่างออกไป ๑ ล้านลูกบาศก์ฟุต (1 million cubic feet) คือ MMcf
หัวข้อก่อนหน้า
