กระบวนการกลั่นน้ำมันดิบ

กระบวนการกลั่นน้ำมันดิบ คือ การเปลี่ยนสภาพน้ำมันดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่าง ๆ ตามความต้องการของตลาดที่แตกต่างกันตามประเภทของการใช้ประโยชน์ เช่น ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซินรถยนต์ น้ำมันดีเซล น้ำมันเครื่องบิน น้ำมันก๊าด น้ำมันเตา นอกจากนี้ยังมีบางส่วนที่สามารถนำไปเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตน้ำมันหล่อลื่น จารบี ยางมะตอย และเคมีภัณฑ์ต่างๆ ได้อีกด้วย                       กระบวนการกลั่นน้ำมันของแต่ละโรงกลั่นอาจแตกต่างกันบ้างขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น คุณสมบัติของน้ำมันดิบที่นำมากลั่น ชนิดและคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ต้องการเทคโนโลยีของกระบวนการที่ใช้ แต่ทั่วไปกระบวนการกลั่นจะประกอบด้วยกรรมวิธีย่อยที่สำคัญดังนี้ การกลั่นแยก (Separation)             กรรมวิธีการกลั่นแยกน้ำมันดิบ เป็นการแยกส่วนประกอบของน้ำมันดิบโดยวิธีทางกายภาพ ซึ่งจะใช้วิธีการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distillation) โดยใช้หลักความแตกต่างกันของจุดเดือดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่าง ๆ ในน้ำมันดิบ ซึ่งมีระดับแตกต่างกันตั้งแต่ –151 องศาเซลเซียสขึ้นไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส ด้วยคุณสมบัตินี้เองทำให้สามารถแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดต่าง ๆ ที่รวมตัวกันอยู่ในน้ำมันดิบออกมาได้ ด้วยการให้น้ำมันดิบกลั่นตัวที่อุณหภูมิต่าง ๆ กัน             ในการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบจะถูกส่งผ่านเข้าไปในท่อเหล็กซึ่งเรียงแถวอยู่ในเตาเผา เพื่อให้ความร้อนจนน้ำมันดิบมีอุณหภูมิประมาณ 315-371 °C (600-700  °F) หลังจากนั้นน้ำมันดิบร้อนรวมทั้งไอร้อนจะไหลผ่านเข้าไปในหอกลั่นบรรยากาศ แล้วจะกลั่นตัวเป็นของเหลวบนถาดที่เรียงกันเป็นชั้น ๆ  หลายสิบชั้นในหอกลั่น ไอร้อนจะกลั่นตัวเป็นของเหลวในถาดชั้นใด ก็ขึ้นอยู่กับช่วงจุดเดือดของน้ำมันส่วนนั้น โดยผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดต่ำสุดจะกลั่นตัวออกมาที่ส่วนบนสุดของหอกลั่น และถัดลงมาก็จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดสูงขึ้นตามลำดับ ส่วนต่าง ๆ ของน้ำมันดิบที่แยกออกมาได้นี้เรียกว่า “ผลิตภัณฑ์โดยตรง” การเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (Conversion)                         การเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี คือการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลหรือโครงสร้างทางเคมีใหม่ เพื่อให้ได้คุณภาพของน้ำมันเหมาะสมกับความต้องการใช้ประโยชน์มากขึ้น ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่ามากขึ้น                 ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจากการกลั่นลำดับส่วน อาจมีปริมาณไม่เพียงพอกับปริมาณที่ต้องการใช้ ฉะนั้นผู้กลั่นน้ำมันจึงต้องหาทางผลิต ผลิตภัณฑ์ที่เป็นที่ต้องการของตลาดให้ได้มากขึ้น โดยทำการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลจากน้ำมันชนิดอื่นให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ                 หลักพื้นฐานของกรรมวิธีแบบนี้ ได้แก่ การทำให้โมเลกุลของน้ำมันแตกตัวด้วยความร้อน (Thermal Cracking) หรือทำให้แตกตัวด้วยสารเร่งปฏิกิริยา (Catalytic Cracking) หรือการรวมโครงสร้างโมเลกุลของน้ำมันเบาให้ได้โมเลกุลที่หนักขึ้น (Polymerization) นอกจากนี้ยังมีวิธีอื่น ๆ อีก เช่น วิธีไอโซเมอไรเซชั่น (Isomerization) วิธีปฏิรูปด้วยสารเร่งปฏิกิริยา (Catalytic Reforming) ที่เป็นการจัดรูปโมเลกุลของน้ำมันใหม่เพื่อให้มีค่าออกเทนสูงขึ้น  การปรับปรุงคุณภาพ (Treating)                 ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจากกรรมวิธีการกลั่นลำดับส่วนและการเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี บางครั้งอาจยังมีคุณภาพไม่เหมาะสม เนื่องจากมีสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ เช่น กำมะถัน หรือสารแปลกปลอมต่าง ๆ ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยวิธีการปรับปรุงคุณภาพเสียก่อน                 กรรมวิธีการปรับปรุงคุณภาพที่สำคัญ ได้แก่ การขจัดกำมะถันออกจากน้ำมันโดยใช้ก๊าซไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับสารกำมะถันในน้ำมันและใช้สารเร่งปฏิกิริยาเข้าช่วยเปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งนอกจากคุณภาพจะดีขึ้นแล้ว ยังช่วยให้น้ำมันมีสีและกลิ่นที่ดีขึ้นด้วย การผสม (Blending)                 การผสม คือการนำน้ำมันชนิดต่าง ๆ ที่ผ่านกรรมวิธีดังกล่าวข้างต้นมาผสมกันตามสัดส่วนที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามมาตรฐานที่กำหนด เช่น การผสมน้ำมันเบนซินให้ได้ค่าออกเทนตามมาตรฐาน ************************************* ที่มา แผนกวิชาการน้ำมัน  อจช. โทร.66641 ปรับปรุงโดย:: สังวาลย์ หจข-ช. กศพ-ช. โทร.66618  ปรับปรุงครั้งล่าสุด: 08/06/2009