เชื้อเพลิงธรรมชาติ

เชื้อเพลิงธรรมชาติ

เชื้อเพลิงธรรมชาติ แบ่งเป็นถ่านหินและปิโตรเลียมดังนี้
1.ถ่านหิน คือหินตะกอนชนิดหนึ่ง เป็นแร่เชื้อเพลิง สามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีความเปราะ รอยแตกเว้าคล้ายก้นหอย มีทั้งชนิดผิวมัน และผิวด้าน มีน้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ 4 ชนิด ได้แก่ คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) ไนโตรเจน (N) และออกซิเจน (O) นอกจากนี้ยังมีธาตุอื่นหรือสารอื่นเจือปนอีกเล็กน้อย เช่น กำมะถัน ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่นต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมากถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี
การเกิดถ่านหินต้องอาศัยปัจจัยสำคัญหลายอย่างที่จะทำให้เกิดการสะสมตัวของพืช กล่าวคือต้องมีสภาพอากาศที่เหมาะสมกับการเจริญเติบโตของพืช บริเวณสะสมตัวต้องเป็นน้ำนิ่ง และมีปริมาณแก๊สออกซิเจนจำกัด เพื่อไม่ให้เกิดการเน่าสลายของพืชที่จะกลายเป็นถ่านหิน และปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่เหมาะสม ทำให้เกิดความกดดันและความร้อนที่จะทำให้ซากพืชแปรสภาพเป็นถ่านหิน
เมื่อแยกประเภทของถ่านหินตามลำดับชั้นการเกิด แยกได้ 5 ประเภท คือ
1) พีต (peat) เป็นชั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืช ซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
2) ลิกไนต์ (lignite) มีซากพืชอยู่เล็กน้อย มีความชื้นมาก ใช้เป็นเชื้อเพลิง
3) ซับบิทูมินัส (subbituminous) มีสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้า
4) บิทูมินัส (bituninous) เป็นถ่านหินเนื้อแน่น แข็ง ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรมและการผลิตกระแสไฟฟ้า
5) แอนทราไซต์ (anthracite) เป็นถ่านหินที่มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีรอยแตกเว้าแบบก้นหอย ติดไฟยาก เมื่อเผาไหม้จะให้ค่าความร้อนสูง ใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่างๆ

การใช้ประโยชน์จากถ่านหิน มีดังต่อไปนี้
1. ใช้เป็นเชื้อเพลิง เช่น เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า การถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ บ่มใบยาสูบ อุตสาหกรรมผลิตอาหาร อุตสาหกรรมที่ต้องใช้หม้อน้ำร้อนในกระบวนการ
2. ใช้ในการทำถ่านสังเคราะห์ เป็นสารดูดกลิ่น ใช้ในเครื่องกรองน้ำ และเครื่องใช้ต่างๆ ที่ต้องการประโยชน์ด้านการดูดซับกลิ่น
3. ใช้ทำคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงแต่มีน้ำหนักเบา เช่น การทำเครื่องร่อน การทำอุปกรณ์กีฬา เช่น ด้ามไม้กอล์ฟ ไม้เทนนิส ไม้แบดมินตัน

แหล่งถ่านหินในประเทศไทย

แหล่งถ่านหินในประเทศไทย พบถ่านหินทุกชนิด แต่มีมากที่สุดคือถ่านหินลิกไนต์ และซับบิทูมินัส ซึ่งพบมากที่อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน และที่อำเภอเมือง จังหวัดกระบี่ อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง (เหมืองแม่ทาน) อำเภองาว จังหวัดลำปาง ปริมาณถ่านหินส่วนใหญ่ในประเทศไทย นำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

2.ปิโตรเลียม หมายถึงสารไฮโดรคาร์บอนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลัก 2 ชนิดคือ คาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) โดยอาจมีธาตุชนิดอื่น เช่น กำมะถัน (S) ออกซิเจน (O) ไนโตรเจน (N) ปนอยู่ด้วย ปิโตรเลียมเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของปิโตรเลียม ความร้อน และความกดดันของสภาพแวดล้อมที่ปิโตรเลียมถูกกักเก็บ
ปิโตรเลียมเกิดจากสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์เมื่อหลายร้อยล้านปีก่อนที่ตายแล้วถูกย่อยสลายภายใต้อุณหภูมิและความกดดันสูงภายใต้ชั้นเปลือกโลก
สารอินทรีย์ในซากพืชซากสัตว์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลใหญ่ เรียกว่า "เคโรเจน" หลังจากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นปิโตรเลียม
- ปิโตรเลียมในสถานะของเหลว เรียกว่า "น้ำมันดิบ"
- ปิโตรเลียมในสถานะแก๊ส เรียกว่า "แก๊สธรรมชาติ"
- ปิโตรเลียมที่มีสถานะแก๊ส เมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บและเมื่อขึ้นมาสู่ผิวโลกจะมีสถานะเป็นของเหลว เรียกว่า "แก๊สธรรมชาติเหลว"
ปิโตรเลียมจากแหล่งกำเนิดจะไหลไปตามช่องแตก รอยแยก และรูพรุนของหินไปสู่การสะสมตัวในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม
แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม มีลักษณะสำคัญ 2 ประการ คือ
1) มีชั้นหินที่มีรูพรุน โพรง หรือช่องแตก ที่สามารถให้ปิโตรเลียมอยู่ได้ เช่น หินกรวดมน หินทราย หินปูน
2) มีชั้นหินเนื้อละเอียดปิดกั้นด้านบน ไม่ให้ปิโตรเลียมเล็ดลอดผ่านออกไปได้

รูปแสดงแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมโดยรอยเลื่อน

รูปแสดงแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมในชั้นหิน

ตารางแสดงการใช้ประโยชน์จากปิโตรเลียม

ชื่อของส่วนต่างๆ	จุดเดือด ( ํC)	สถานะที่อุณหภูมิห้อง	ประโยชน์
แก๊ส	ต่ำกว่า 40	แก๊ส	ใช้เป็นแก๊สหุงต้ม
น้ำมันเบนซิน	40 -180	ของเหลว	ใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์
น้ำมันก๊าด	180 -230	ของเหลว	ใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินและใช้จุดตะเกียง
น้ำมันดีเซล	230-305	ของเหลว	ใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดีเซล
น้ำมันเตาใส	230-305	ของเหลว	ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรม
น้ำมันหล่อลื่น	305-405	ของเหลว	ใช้ทำน้ำมันหล่อลื่น
พาราฟิน	405-515	ครึ่งแข็งครึ่งเหลว	ใช้ทำขี้ผึ้งพาราฟิน วาสลิน
ยางมะตอย	สูงกว่า 515	ของแข็ง	ใช้ราดถนน

แหล่งปิโตรเลียมในประเทศไทย มีดังนี้
1. แหล่งน้ำมันฝาง อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่
2. แหล่งแก๊สบริษัทยูโนแคล ประกอบด้วยแหล่งแก๊สเอราวัณ บรรพต สตูล ปลาทอง ปลาแดง กะพง ฟูนาน จักรวาล สุราษฎร์ ปลาหมึก โกมินทร์ และไพลิน ซึ่งอยู่บริเวณอ่าวไทย
3. แหล่งน้ำมันสิริกิตติ์ อำเภอลานกระบือ จังหวัดกำแพงเพชร
4. แหล่งแก๊สน้ำพอง อำเภอน้ำพอง จังหวัดขอนแก่น
5. แหล่งน้ำมันกำแพงแสน อำเภอกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม แหล่งน้ำมันอ่างทอง อำเภออู่ทอง จังหวัดสุพรรณบุรี
6. แหล่งนางนวล เป็นแหล่งน้ำมันดิบในอ่าวไทย อยู่นอกชายฝั่งจังหวัดชุมพร
7. แหล่งบงกช เป็นแหล่งแก๊สธรรมชาติในอ่าวไทย
8. แหล่งน้ำมันวิเชียรบุรีและศรีเทพ จังหวัดเพชรบูรณ์
9. แหล่งทานตะวันและเบญจมาศเป็นแหล่งน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติบริเวณอ่าวไทย

น้ำมันดิบ

3.3 การกลั่นน้ำมันดิบ

ตัวอย่างน้ำมันดิบ

โรงกลั่นน้ำมัน

REF : http://www.wrg-whv.de/en_new/procedure.htm

น้ำมันดับเป็นของผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหลายชนิด ทั้งแอลเคน ไซโคลแอลเคน น้ำ และสารประกอบอื่น ๆ การกลั่นน้ำมันดิบจึงใช้การกลั่นลำดับสวน ซึ่งมีขั้นตอนดังนี้

กระบวนการกลั่นน้ำมัน

Back to TOP

1. ก่อนการกลั่นต้องแยกน้ำและสารประกอบต่าง ๆ ออกจากน้ำมันดิบก่อน จนเหลือแต่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่

2. ส่งผ่านสารประกอบไฮโดรคาร์บอนผ่านท่อเข้าไปในเตาเผาที่มีอุณหภูมิ  320 – 385^OC  น้ำมันดิบที่ผ่านเตาเผาจะมีอุณหภูมิสูง จนบางส่วนเปลี่ยนสถานะเป็นไอปนไปกับของเหลว

3. ส่งสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทั้งที่เป็นของเหลวและไอผ่านเข้าไปในหอกลั่น ซึ่งหอกลั่นเป็นหอสูงที่ภายในประกอบด้วยชั้นเรียงกันหลายสิบชั้น แต่ละชั้นจะมีอุณหภูมิแตกต่างกัน ชั้นบนมีอุณหภูมิต่ำ ชั้นล่างมีอุณหภูมิสูง ดังนั้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลต่ำและจุดเดือดต่ำจะระเหยขึ้นไปและควบแน่นเป็นของเหลวบริเวณชั้นที่อยู่ส่วนบนของหอกลั่น ส่วนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลสูงและจุดเดือดสูงกว่าจะควบแน่นเป็นของเหลวอยู่ในชั้นต่ำลงมาตามช่วงอุณหภูมิของจุดเดือด สารประกอบไฮโดรคาร์บอนบางชนิดที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันจะควบแน่นปนกันออกมาชั้นเดียวกัน การเลือกช่วงอุณหภูมิในการเก็บผลิตภัณฑ์จึงขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลสูงมาก เช่น น้ำมันเตา น้ำมันหล่อลื่น และยางมะตอย ซึ่งมีจุดเดือดสูงจึงยังคงเป็นของเหลวในช่วงอุณหภูมิของการกลั่น และจะถูกแยกอยู่ในชั้นตอนล่างของหอกลั่น

หอกลั่น ภายในโรงกลั่นน้ำมัน

REF : http://www.wrg-whv.de/en_new/procedure.htm

Back to TOP

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม สมบัติ และการใช้ประโยชน์

ผลิตภัณฑ์ที่ได้	จุดเดือด (OC)	สถานะ	จำนวน C	การใช้ประโยชน์
แก๊สปิโตรเลียม	< 30	แก๊ส	1 – 4	ทำสารเคมี วัสดุสังเคราะห์ เชื้อเพลิงแก๊สหุงต้ม
แนฟทาเบา	30 – 110	ของเหลว	5 – 7	น้ำมันเบนซิน ตัวทำละลาย
แนฟทาหนัก	65 – 170	ของเหลว	6 – 12	น้ำมันเบนซิน แนฟทาหนัก
น้ำมันก๊าด	170 – 250	ของเหลว	10 – 19	น้ำมันก๊าด เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ไอพ่น และตะเกียง
น้ำมันดีเซล	250 – 340	ของเหลว	14– 19	เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดีเซล
น้ำมันหล่อลื่น	> 350	ของเหลว	19 – 35	น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเครื่อง
ไข	> 500	ของแข็ง	> 35	ใช้ทำเทียนไข เครื่องสำอาง ยาขัดมัน ผลิตผงซักฟอก
น้ำมันเตา	> 500	ของเหลวหนืด	> 35	เชื้อเพลิงเครื่องจักร
ยางมะตอย	> 500	ของเหลวหนืด	> 35	ยางมะตอย เป็นของแข็งที่อ่อนตัวและเหนียวหนืดเมื่อถูกความร้อน ใช้เป็นวัสดุกันซึม

น้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ดีเซล

น้ำมันเตา

ประโยชน์ของผลิตภัณฑ์จากน้ำมันดิบ

วีดีโอเกี่ยวกับแก๊สธรรมชาติ

แก๊สธรรมชาติ

บทความเรื่องก๊าซธรรมชาติ
( ตอนที่ 1 )

ตอนที่ 1 มารู้จักก๊าซธรรมชาติกันเถอะ

        1. ก๊าซธรรมชาติคืออะไร

        ก๊าซธรรมชาติ คือ ส่วนผสมของก๊าซไฮโดรคาร์บอน และสิ่งเจือปนต่างๆในสภาวะก๊าซสารประกอบ
ไฮโดรคาร์บอนที่พบในธรรมชาติ ได้แก่  มีเทน  อีเทน  โพรเพน  บิวเทน  เพนเทน  เป็นต้น  สิ่งเจือปนอื่นๆ
ที่พบในก๊าซธรรมชาติ ได้แก่คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนไดซัลไฟด์ เป็นต้น

        ก๊าซธรรมชาติเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีสารสำคัญ  2  ชนิด  คือ  ไฮโดรเจนกับคาร์บอน
รวมตัวกันในสัดส่วนของอะตอมที่ต่างๆกันโดยเริ่มตั้งแต่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอันดับแรกที่มีคาร์บอน
เพียง 1 อะตอม กับ ไฮโดรเจน 4 อะตอม  มีชื่อเรียกโดยเฉพาะว่า  " ก๊าซมีเทน " จนกระทั่งมีคาร์บอนเพิ่ม
มากขึ้นถึง 8 อะตอม กับไฮโดรเจน 18 อะตอม มีชื่อเรียกว่า "อ๊อกเทน"

        2. การเกิดก๊าซธรรมชาติ

         ก๊าซธรรมชาติเกิดจาก การสะสมและทับถมกันของซากพืชซากสัตว์ สะสมเป็นเวลานาน จนเกิดการ
รวมตัวกันเป็นก๊าซธรรมชาติ  ซึ่งประกอบด้วย  สารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่างๆ  ได้แก่  มีเทน  อีเทน
โพรเพนเพนเทน  เฮกเซน  เฮปเซน  และสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนอื่นๆอีก  นอกจากนี้มีสิ่งเจือปนอื่นๆอีก
เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฮีเลียม ไนโตรเจนและไอน้ำ เป็นต้น

         ก๊าซธรรมชาติที่ได้จากแหล่งอาจประกอบด้วยก๊าซมีเทนล้วนๆ    หรืออาจจะมีก๊าซไฮโดรคาร์บอน
ชนิดอื่นๆปนอยู่บ้าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของแหล่งธรรมชาติแต่ละแห่งเป็นสำคัญ แต่โดยทั่วไปแล้ว
ก๊าซธรรมชาติจะประกอบด้วย ก๊าซมีเทนตั้งแต่ 70 เปอร์เซนต์ขึ้นไป และมีก๊าซไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นปน
อยู่ก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยมีเทนเกือบทั้งหมด เรียกว่า  " ก๊าซแห้ง (dry gas)" แต่ถ้าก๊าซธรรมชาติ
ใดมีพวกโพรเพน บิวเทน และพวกไฮโดรคาร์บอนเหลวหรือก๊าซโซลีนธรรมชาติ เช่น เพนเทน เฮกเทนฯลฯ
ปนอยู่ในอัตราที่ค่อนข้างสูง เรียกก๊าซธรรมชาตินี้ว่า "ก๊าซชื้น (wet gas)"

         ก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วยมีเทนหรืออีเทน    หรือ    ที่เรียกว่าก๊าซแห้งนั้นจะมีสถานะเป็นก๊าซที่
อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ ดังนั้น การขนส่งจึงจำเป็นต้องวางท่อส่งก๊าซ ส่วนก๊าซชื้นที่มีโพรเพนและ
บิวเทน ซึ่งทั่วไปมีปนอยู่ประมาณ 4 – 8 เปอร์เซ็นต์ จะมีสถานะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ
เช่นกัน เราสามารถแยกโพรเพนและบิวเทนออกจากก๊าซธรรมชาติได้แล้วบรรจุลงในถังก๊าซ เรียกก๊าซนี้ว่า ก๊าซปิโตรเลียมเหลวหรือ LPG (Liquefied  Petroleum  Gas)  ส่วนก๊าซธรรมชาติเหลวหรือก๊าซโซลีน
ธรรมชาติ ซึ่งเรียกกันว่า "คอนเดนเซท"  (Condensate)  คือ  พวกไฮโดรคาร์บอนเหลว  ได้แก่  เพนเทน
เฮกเซน เฮปเทนและอ๊อกเทน ซึ่งมีสภาพเป็นของเหลวเมื่อผลิตขึ้นมาถึงปากบ่อบนแท่นผลิตสามารถแยกออก
จากก๊าซธรรมชาติได้บนแท่นผลิต การขนส่งอาจลำเลียงทางเรือหรือส่งไปตามท่อได้

         3. พัฒนาการของก๊าซธรรมชาติ

         ก๊าซธรรมชาติ   ซึ่งครั้งหนึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ต้องการ   เนื่องจากมีการใช้พลังงานน้อยและมีน้ำมันดิบอยู่
เหลือเฟือเกินความต้องการ แต่ในปัจจุบันนี้ ก๊าซธรรมชาติถูกนำมาใช้ทดแทนน้ำมันมากขึ้น  ทั้งนี้เนื่องจาก
น้ำมันเหลือน้อยลงนั่นเอง และราคาน้ำมันของโลกก็สูงขึ้นประกอบกับก๊าซธรรมชาติจัดเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาด
ดังนั้นด้วยเหตุนี้จึง   ได้มีการพัฒนาในการนำก๊าซธรรมชาติมา ใช้เป็นพลังงานทดแทนมากขึ้นในขณะนี้
ประเทศไทยได้ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงแล้ว   โดยได้ทดลองใช้กับรถประจำทางของขนส่งมวลชน
และรถแท๊กซี่จำนวนหนึ่ง   ซึ่งต่อไปจะพัฒนาระบบและอำนวยความสะดวกเกี่ยวกับสถานีบริการที่รองรับ
สำหรับผู้ใช้ก๊าซธรรมชาติ         และทางภาคอุตสาหกรรม  ได้นำก๊าซธรรมชาติไปใช้ทดแทนน้ำมันและ
ก๊าซปิโตรเลียมเหลวแล้ว      ซึ่งในอนาคตก๊าซธรรมชาติจะมีบทบาทมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันและ
ก๊าซปิโตรเลียมเหลว      ทั้งนี้เนื่องจากราคาของน้ำมันและก๊าซปิโตรเลียมเหลวจะสูงขึ้นเรื่อยๆเมื่อเทียบกับ
ราคาก๊าซธรรมชาติ จึงนับว่าก๊าซธรรมชาติเป็นทรัพยากรที่สำคัญยิ่งและควรจะสนับสนุนและอีกประการ
หนึ่งเพื่อลดการนำเข้าน้ำมันได้อีกด้วย

(ที่มา : 1.เอกสารวิชาการ กองควบคุมน้ำมันเชื้อเพลิงและก๊าซ กรมโยธาธิการ
          2.เอกสารประกอบการสอน วิชาวิศวกรรมแก๊สธรรมชาติ โดย ดร. ธำรงรัตน์ มุ่งเจริญ           ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์)
         เรียบเรียงโดย : สำนักความปลอดภัยธุรกิจก๊าซธรรมชาติ

ส่วนก๊าซธรรมชาติเหลวหรือก๊าซโซลีนธรรมชาติ ซึ่งเรียกกันว่า "คอนเดนเซท" (Condensate) คือ พวกไฮโดรคาร์บอนเหลว ได้แก่ เพนเทน เฮกเซน เฮปเทน และอ๊อกเทน ซึ่งมีสภาพเป็นของเหลว เมื่อผลิตขึ้นมาถึงปากบ่อ บนแท่นผลิต สามารถแยกออกจากก๊าซธรรมชาติ ได้บนแท่นผลิต การขนส่งอาจลำเลียงทางเรือหรือส่งไปตามท่อได้

องค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติ

(ส่วนประกอบที่ไม่ใช่ ไฮโดรคาร์บอน เช่น น้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

อยู่ด้านล่างของภาพ)

ก๊าซธรรมชาติเกิดขึ้นได้อย่างไร

ก๊าซธรรมชาติเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยเกิดจากการสะสมและทับถมของซากสิ่งมีชีวิตตามชั้นหิน ดิน และในทะเลหลายร้อยล้านปี ระหว่างนั้นก็มีการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติซึ่งมีสาเหตุมาจากความร้อนและความกดดันของผิวโลก จนซากสัตว์และซากพืชหรือฟอสซิลนั้นกลายเป็นน้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน ที่เรานำมาใช้ประโยชน์ได้ในที่สุด เราจึงเรียกเชื้อเพลิงประเภทน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน ว่า เชื้อเพลิงฟอสซิล

x

 

ในทางวิทยาศาสตร์ เรารู้กันดีว่า ต้นพืชและสัตว์ รวมทั้งคน ประกอบด้วยเซลล์เล็กๆ มากมาย เซลล์เหล่านี้ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนและธาตุคาร์บอนเป็นหลัก เวลาซากสัตว์และซากพืชทับถม และเปลี่ยนรูปเป็นน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน พวกนี้จึงมีองค์ประกอบ ของสารไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ และเมื่อนำไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้มาเผา จะให้พลังงานออกมาแบบเดียวกับที่เราเผาฟืน เพียงแต่เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ หรือถ่านหิน ให้ความร้อนมากกว่า 

ปิโตรเลียม

กำเนิดปิโตรเลียม
ปัจจุบันนักธรณีวิทยามีความเชื่อว่า ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากการตายทับถมกันของซากพืชซากสัตว์ภายใต้พื้นโลกเป็นเวลาล้านๆ ปี จนกลายเป็นชั้นหิน และด้วยอุณหภูมิ และความดันที่สูง ซึ่งเป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของชั้นหินและอุณหภูมิใต้พิภพ อีกทั้งยังต้องมีปริมาณของออกซิเจน (O₂) ต่ำเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการสลายตัวของอินทรียสารจากซากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ จากนั้นสารอินทรีย์ซึ่งมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนมาก ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างช้าๆ จนในท้ายที่สุดจะแปรสภาพเป็นแก๊สธรรมชาติและน้ำมันดิบสะสมและซึมผ่านในชั้นหินที่มีรูพรุน เช่น ชั้นหินทรายและชั้นหินปูน ซึ่งโดยปกติจะปริมาณการสะสมตัวประมาณ 5.25% ของปริมาตรหิน ทั้งนี้ไฮโดรคาร์บอนดังกล่าวสามารถเคลื่อนย้ายไปตามช่องว่างและรอยแตกในหินข้างเคียงได้
ลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหินที่เหมาะสมในการกักเก็บปิโตรเลียม คือ

1. โครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำ เกิดจากการคดโค้งของชั้นหิน ทำให้มีรูปร่างโค้งคล้ายกระทะคว่ำหรือหลังเต่าน้ำมันและแก๊สธรรมชาติจะเคลื่อนเข้าไปรวมตัวกันอยู่ในส่วนโค้งก้นกระทะด้านบน โดยมีชั้นหินเนื้อแน่นปิดทับอยู่
2. โครงสร้างรูปประดับชั้น สามารถเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของชั้นหิน โดยที่ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมจะถูกปิดล้อมเป็นกะเปาะอยู่ระหว่างชั้นหินเนื้อแน่น
3. โครงสร้างรูปโดม เกิดจากการดันตัวของโดมเกลือ ผ่านชั้นหินกักเก็บน้ำมัน และจะเกิดการสะสมของปิโตรเลียมอยู่ด้านข้างของชั้นโดมเกลือนั้น
4. โครงสร้างรูปรอยเลื่อน เกิดการเลื่อนตัวชั้นหิน ทำให้เกิดรอยแตก (Fault) ขึ้น และทำให้ชั้นหินที่มีเนื้อแน่นเลื่อนมาปิดทับชั้นหินที่มีรูพรุนที่มีปิโตรเลียมอยู่ ปิโตรเลียมจึงสามารถกักเก็บอยู่ในชั้นหินนั้นได้

[แก้] การค้นพบปิโตรเลียม

นักโบราณคดีเชื่อว่าประมาณ 2,500 ปีก่อนคริสตกาล อารยธรรมบาบิโลเนีย เป็นกลุ่มแรกที่มีการใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงแทนไม้ และเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาล ชาวจีนเป็นชาติแรกที่มีการทำเหมืองถ่านหินและขุดเจาะบ่อแก๊สธรรมชาติลึกเป็นระยะร้อยเมตรได้
ซามูเอล เอ็ม เกียร์ (Samuel M. Kier) เป็นบุคคลแรกที่ถือได้ว่าขุดพบน้ำมัน โดยในปี พ.ศ. 2391 เขาได้ขุดพบน้ำมันโดยบังเอิญจากบ่อที่เขาขุดขึ้นบนฝั่งแม่น้ำอัลเลเกนี (Allegheny) ในมลรัฐเพ็นน์ซิลวาเนีย (Pennsylvania) และตั้งชื่อน้ำมันดังกล่าวว่า น้ำมันซีนีกา (Seneca oil) ซึ่งเป็นชื่อพื้นเมืองอเมริกัน ต่อมาเมื่อเกิดภาวะขาดแคลนน้ำมันปลาวาฬ ซึ่งขณะนั้นนิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่าง และใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ต่างๆ กันอย่างแพร่หลาย จึงเป็นแรงผลักดันให้มีการแสวงหาปิโตรเลียมมาใช้ทดแทน และนำไปสู่การจัดตั้งบริษัทเจาะหาน้ำมันชื่อ บริษัทซีนีกาออยส์ จำกัด (Seneca Oil Company) ขึ้นมา
ในช่วงปี พ.ศ. 2402 เป็นช่วงของ ยุคตื่นน้ำมัน ซึ่งเริ่มจากการที่ เอ็ดวิน แอล เดรก (Edwin L. Drake) ถูกส่งไปเจาะสำรวจหาน้ำมันที่เมืองทิทัสวิลล์ (Titusville) ในมลรัฐเพ็นน์ซิลวาเนีย (Pennsylvania) และเขาได้ขุดพบน้ำมันที่ระดับความลึก 69.5 ฟุต โดยมีน้ำมันไหลออกมาด้วยอัตรา 10 บาเรลต่อวัน จึงถือเป็นการเริ่มต้นธุรกิจน้ำมันในเชิงพาณิชย์ของโลกนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
สำหรับประเทศไทยนั้นมีหลักฐานปรากฏนับเป็นเวลามากกว่าร้อยปีมาแล้วว่า เจ้าหลวงเชียงใหม่ได้รับรายงานว่ามีการไหลซึมออกมาของปิโตรเลียมที่ฝาง และชาวบ้านในบริเวณนั้นได้ใช้น้ำมันดิบนี้เป็นยาทาแก้โรคผิวหนัง เจ้าหลวงเชียงใหม่จึงได้รับสั่งให้มีการขุดบ่อตื้นขึ้น เพื่อกักเก็บน้ำมันดิบที่ไหลซึมออกมานี้ไว้ และเป็นที่เรียกขานกันในเวลาต่อมาว่า "บ่อหลวง" ต่อมาในปี พ.ศ. 2464 พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระกำแพงเพ็ชรอัครโยธิน เมื่อครั้งทรงดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการรถไฟ ได้ทรงริเริ่มนำเข้าเครื่องเจาะมาเพื่อทำการเจาะสำรวจหาน้ำมันดิบ ในบริเวณที่มีผู้พบน้ำมันดิบไหลขึ้นมาบนผิวดินที่บ่อหลวง และยังทรงว่าจ้างนักธรณีวิทยาชาวอเมริกันเข้ามาสำรวจหาน้ำมันดิบ และถ่านหินในประเทศไทยอีกด้วย

[แก้] การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม

การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม เป็นการหาพื้นที่ซึ่งอาจมีชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมอยู่ โดยสามารถแบ่งขั้นตอนได้เป็นดังนี้

[แก้] ขั้นตอนการสำรวจหาข้อมูล (Exploration)

ในการสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม นักธรณีวิทยาจะใช้วิธีการสำรวจอยู่หลายวิธีด้วยกัน ดังนี้
1. การขุดเจาะหลุมเพื่อเก็บตัวอย่างหิน (Core Drilling) เป็นวิธีการที่อาศัยการขุดเจาะและเก็บตัวอย่างหินในหลุมเจาะขึ้นมาจากหลุมเจาะหลายๆ หลุมในบริเวณที่ทำการศึกษา และอาศัยการศึกษาตัวอย่างของหินจากหลุมเจาะ รวมทั้งระดับที่แน่นอนของตัวอย่างหิน ก็จะสามารถเปรียบเทียบชนิดของชั้นหิน และโครงสร้างของชั้นหินในบริเวณที่ศึกษาได้
2. การสำรวจโดยคลื่นสั่นสะเทือน (Seismic Prospecting) เป็นวิธีการที่อาศัยความรู้และหลักการของคลื่นไหวสะเทือนโดยอาศัยวัตถุระเบิด สำรวจโดยการขุดเจาะหลุมตื้นประมาณ 50 เมตร เพื่อใช้เป็นจุดระเบิด เมื่อจุดระเบิดขึ้น จะก่อให้เกิดคลื่นไหวสะเทือนวิ่งผ่านลงไปในชั้นหินและเกิดการสะท้อนกลับขึ้นมาสู่ผิวดิน และคำนวณหาความลึกที่คลื่นไหวสะเทือนนี้เดินทางได้ จากนั้นก็จะสามารถทราบโครงสร้างทางธรณีข้างล่างได้
3. การสำรวจโดยความโน้มถ่วง (Gravity Prospecting) เป็นวิธีการที่อาศัยความแตกต่างกันของค่าความถ่วงจำเพาะของหินชนิดต่างๆ ภายใต้เปลือกโลก ถ้าชั้นหินวางตัวอยู่ในแนวระนาบ จะสามารถวัดค่าความโน้มถ่วงที่คงที่ได้ แต่หากชั้นหินการเอียงเท ค่าของความโน้มถ่วงที่วัดได้จะแปรผันไปกับการวางตัวหรือโครงสร้างของชั้นหินนั้น ซึ่งก็จะทำให้ทราบลักษณะการวางตัวและโครงสร้างของชั้นหินนั้นได้จากการแปลผลข้อมูลที่ได้มา
ทั้งนี้ วิธีการทั้ง 3 วิธีการดังกล่าวข้างต้นนี้ ทำให้ทราบได้ว่าโครงสร้างที่พบนั้นมีความเหมาะสมแก่การเป็นแหล่งกักเก็บน้ำมันมากน้อยเพียงใด แต่ไม่ได้บ่งชี้ชัดเจนว่าชั้นหินนั้นจะเป็นชั้นหินกักเก็บน้ำมันหรือไม่

[แก้] ขั้นตอนการขุดเจาะ (Drilling)

เป็นการขุดเจาะหลุมเพื่อการผลิต โดยหลังจากที่ทำการสำรวจทางธรณีวิทยา จนทราบว่าน่าจะมีปิโตรเลียมอยู่ในบริเวณใดบ้าง ก็จะต้องทำการเจาะ หลุมสำรวจ (Exploration Well) โดยใช้วิธีสุ่มเจาะ เพื่อสำรวจหาปิโตรเลียมในบริเวณที่ยังไม่เคยมีการเจาะพิสูจน์มาก่อน จากนั้นก็จะมีการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจและหาขอบเขตของแหล่งกักเก็บนั้น เพื่อให้แน่ใจว่าแหล่งกักเก็บนี้มีปริมาณมากพอในเชิงพาณิชย์ จึงจะทำการเจาะหลุมเจาะเพื่อนำปิโตรเลียมที่สะสมตัวอยู่นั้นขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป
หลังจากที่สำรวจทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ด้วยการวัดคลื่นความไหวสะเทือน (Seismic Survey) และแปลความหมายเพื่อหาแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมอยู่ตรงส่วนใดบ้างใต้พื้นดินและกำหนดจุดเพื่อทำการเจาะสำรวจ คราวนี้ก็เป็นหน้าที่ของเจ้าหน้าที่ฝ่ายขุดเจาะที่ต้องทำการเจาะ "หลุมสำรวจ" (Exploration Well) โดยใช้วิธีเจาะสุ่มซึ่งเราจะเรียกหลุมชนิดนี้ว่า ‘หลุมแรกสำรวจ’ (Wildcat Well) เพื่อสำรวจหาปิโตรเลียมในบริเวณที่ยังไม่เคยมีการเจาะพิสูจน์เลย จากนั้นเมื่อถึงขั้นตอนของการประเมินคุณค่าทางเศรษฐกิจและหาขอบเขตของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม เราจะเจาะหลุมที่เรียกว่า "หลุมประเมินผล" (Delineation Well) และหลังจากที่เราแน่ใจแล้วว่ามีแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมในปริมาณที่มากพอในเชิงพาณิชย์ เราจึงเจาะ "หลุมเพื่อการผลิตปิโตรเลียม" (Development Well) เพื่อนำปิโตรเลียมที่สะสมตัวอยู่ใต้พื้นดินขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป
การขุดเจาะหลุมเพื่อสำรวจและผลิตปิโตรเลียมนั้นเป็นงานที่ท้าทายและมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเราต้องขุดไปที่ความลึกประมาณ 3-4 กิโลเมตรใต้พื้นทะเล ในสมัยก่อนการขุดเจาะหลุม 1 หลุมนั้นต้องใช้เวลากว่า 60 วัน โดยใช้งบประมาณกว่า 5 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ต่อหลุม ^{[ต้องการอ้างอิง]}ซึ่งถือว่าเป็นการลงทุนที่สูงและมีความเสี่ยงมาก เพราะหากเราขุดไปแล้วพบปริมาณน้ำมันหรือแก๊สธรรมชาติที่ไม่คุ้มค่าในเชิงพาณิชย์ การลงทุนนั้นก็สูญเปล่า แต่ในปัจจุบัน ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาและทันสมัยมากยิ่งขึ้น ระยะเวลาในการขุดเจาะลดลงเหลือเพียง 4-5 วันต่อ 1 หลุม และใช้งบประมาณน้อยลงกว่าเดิม

[แก้] ขั้นตอนการผลิต (Production)

หลังจากที่มีการขุดเจาะเอาปิโตรเลียมขึ้นมาแล้ว ปิโตรเลียมที่ได้ก็จะผ่านเข้าสู่กระบวนการต่างๆ บนแท่นเพื่อแยกเอา น้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และสารปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาตินั้น เพื่อนำเอาน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติไปใช้ในการผลิต

[แก้] ขั้นตอนการสละหลุม (Abandonment)

ในกรณีที่ของหลุมที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์แล้ว จะมีการอัดซีเมนต์ลงไปตามท่อผลิต เพื่อป้องกันไม่ให้ของไหลที่มีอยู่ในชั้นหินไหลไปสู่ชั้นหินอื่น ซึ่งอาจไปทำลายชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมใกล้เคียง หรือเข้าไปปนเปื้อนกับชั้นน้ำใต้ดินได้

[แก้] การผลิตปิโตรเลียม

เมื่อแยกเอา น้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และสารปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติ น้ำมันดิบจะถูกส่งผ่านไปยังสถานีแยกปิโตรเลียมเพื่อแปรสภาพให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปชนิดต่างๆ ที่เหมาะสมต่อการใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ

[แก้] การแยก (Separation)

โดยส่วนใหญ่จะแยกโดยวิธีการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distillation) โดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแต่ละชนิดที่รวมอยู่ในน้ำมันดิบ โดยนำน้ำมันมาให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 368-385 องศาเซลเซียส แล้วผ่านเข้าไปในหอกลั่น น้ำมันที่ร้อนจะกลายเป็นไอลอยขึ้นไปยอด และควบแน่นเป็นของเหลวตกลงบนถาดรองรับในแต่ละช่วงของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ จากนั้นของไหลในถาดก็จะไหลออกมาตามท่อเพื่อน้ำไปเก็บแยกตามประเภท และนำไปใช้ต่อไป

[แก้] การเปลี่ยนโครงสร้าง (Conversion)

เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีคุณภาพที่ไม่ดีพอ จึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของน้ำมัน ให้น้ำมันที่ได้มีคุณภาพที่ดี เหมาะแก่การนำไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ

[แก้] การปรับคุณภาพ (Treating)

เป็นการกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกจากน้ำมันน้ำมันที่ได้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแล้ว ซึ่งสิ่งแปลกปลอมที่สำคัญจะเป็นสารจำพวกกำมะถัน ซึ่งจะใช้วิธีการฟอกด้วยไฮโดรเจน หรือฟอกด้วยโซดาไฟเพื่อเป็นการกำจัดสารนั้นออก

[แก้] การผสม (Blending)

คือการนำผลิตภัณฑ์ที่ได้มาเติมหรือผสมสารที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามที่ต้องการ เช่น การผสมน้ำมันเบนซินเพื่อเพิ่มเลขออกเทน หรือผสมน้ำมันเตาเพื่อให้ได้ความหนืดตามที่ต้องการ

[แก้] ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม

เชื้อเพลิงปิโตรเลียม มีหลายรูปแบบ กล่าวคือ

1. แก๊สธรรมชาติและแก๊สหุงต้ม (LPG) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดต่ำมาก มีสถานะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้องดังนั้น ในการเก็บรักษาต้องเพิ่มความดัน หรือลดอุณหภูมิให้ก๊าซเปลี่ยนสภาพเป็นของเหลว เมื่อลุกไหม้จะให้ความร้อนสูง และมีเปลวที่สะอาด ไม่มีสี ประโยชน์ ใช้เป็นแก๊สหุงต้ม เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ รวมทั้งเตาเผา เตาอบต่างๆ
2. เชื้อเพลิงเหลว แบ่งเป็น

น้ำมันเบนซิน (gasoline) เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์มาก โดยใช้จุดระเบิดที่หัวเทียน น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทนต่ำ จะมีราคาถูก เพราะการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่ดี จึงมีการเติมสารจำพวกเตตระเอธิลเลต หรือสารเมทิลเทอร์เธียรีบิวทิลอีเธน (MTBE) ลงไปเพื่อให้เบนซินมีคุณภาพดีขึ้น ใกล้เคียงกับเบนซินที่มีเลขออกเทนสูง
น้ำมันก๊าด (kerosene) เป็นผลิตภัณฑ์หลักของอุตสาหกรรมปิโตรเลียมในระยะแรก เดิมใช้สำหรับจุดตะเกียงเท่านั้น แต่ปัจจุบัน มีการใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้หลายทาง เช่น ใช้เป็นส่วนผสมในยาฆ่าแมลง สีทาบ้าน น้ำมันขัดเงา และน้ำยาทำความสะอาด ใช้เป็นเชื่อเพลิงสำหรับรถแทรกเตอร์ และเป็นเชื้อเพลิงในการเผาเครื่องเคลือบดินเผา
น้ำมันดีเซล (Diesel) ใช้กับเครื่องยนต์ที่มีการทำงานแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซิน เพราะต้องการความร้อนในลูกสูบที่เกิดจากการอัดอากาศสูง มักใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รถแทรกเตอร์ หัวจักรรถไฟ รถบรรทุก รถโดยสาร และเรือประมง
น้ำมันเตา (fuel oils) เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตาหม้อน้ำ เตาเผา หรือเตาหลอมในโรงงานอุตสาหกรรม ใช้กับเครื่องยนต์เรือเดินสมุทร เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่

[แก้] อ้างอิง

1. ^ "Petroleum". Concise Oxford English Dictionary

ถ่านหิน

ความรู้เกี่ยวกับถ่านหิน

---

ถ่านหิน คือ หินตะกอนชนิดหนึ่งและเป็นแร่เชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน น้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ ๔ อย่างได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจน นอกจากนั้น มีธาตุหรือสารอื่น เช่น กำมะถัน เจือปนเล็กน้อย ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่น ๆ ต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมาก ถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี
1. ประเภทของถ่านหิน
ถ่านหินสามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น ๕ ประเภท คือ

1. พีต (Peat) เป็นขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
2. ลิกไนต์ (Lignite) มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
3. ซับบิทูมินัส (Subbituminous) มีสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้า
4. บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินเนื้อแน่น แข็ง ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ
5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินที่มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีรอยแตกเว้าแบบก้นหอย ติดไฟยาก

2. การใช้ประโยชน์ถ่านหิน
ถ่านหินถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีแหล่งสำรองกระจายอยู่ทั่วโลกและปริมาณค่อนข้างมาก การขุดถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์ไม่ยุ่งยากซับซ้อน ถ่านหินราคาถูกกว่าน้ำมัน ถ่านหินส่วนใหญ่จึงถูกนำมาเป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่ใช้หม้อน้ำร้อนในกระบวนการผลิต เช่น การผลิตไฟฟ้า การถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ การบ่มใบยาสูบ และการผลิตอาหาร เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีการใช้ประโยชน์ในด้านอื่น เช่น การทำถ่านสังเคราะห์ (Activated Carbon) เพื่อดูดซับกลิ่น การทำคาร์บอนด์ไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่งแต่มีน้ำหนักเบา และการแปรสภาพถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเหลว (Coal liquefaction) หรือ เป็นแปรสภาพก๊าซ (Coal Gasification) ซึ่งเป็นการใช้ถ่านหินแบบเชื้อเพลิงสะอาดเพื่อช่วยลดมลภาวะจากการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงได้อีกทางหนึ่ง ภายใต้กระบวนการแปรสภาพถ่านหิน จะสามารถแยกเอาก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเป็นพิษ และสารพลอยได้ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในถ่านหินนำไปใช้ประโยชน์อื่นได้อีก เช่น กำมะถันใช้ทำกรดกำมะถันและแร่ยิปซัม แอมโมเนียใช้ทำปุ๋ยเพื่อเกษตรกรรม เถ้าถ่านหินใช้ทำวัสดุก่อสร้าง เป็นต้น
3. แหล่งถ่านหินในประเทศไทย
ประเทศไทยมีแหล่งถ่านหินกระจายอยู่ทั่วทุกภาค มีปริมาณสำรองทั้งสิ้น ประมาณ 2,197 ล้านตัน แหล่งสำคัญอยู่ในภาคเหนือประมาณ 1,803 ล้านตัน หรือร้อยละ 82 ของปริมาณสำรองทั่วประเทศ ส่วนอีก 394 ล้านตัน หรือ ร้อยละ 18 อยู่ภาคใต้ ถ่านหินส่วนใหญ่มีคุณภาพต่ำอยู่ในขั้นลิกไนต์และซับบิทูมินัส มีค่าความร้อนระหว่าง 2,800 - 5,200 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม หรือ ถ่านลิกไนต์ 2 - 3.7 ตัน ให้ค่าความร้อนเท่ากับน้ำมันเตา 1 ตัน ลิกไนต์เป็นถ่านหินที่พบมากที่สุดในประเทศไทย ที่แม่เมาะ จ.ลำปาง และ จ.กระบี่ จัดว่าเป็นลิกไนต์ที่คุณภาพแย่ที่สุด พบว่าส่วนใหญ่ มีเถ้าปนอยู่มากแต่มีกำมะถันเพียงเล็กน้อย คาร์บอนคงที่อยู่ระหว่างร้อยละ 41 - 74 ปริมาณความชื้นอยู่ระหว่างร้อยละ 7 - 30 และเถ้าอยู่ระหว่างร้อยละ 2 - 45 โดยน้ำหนัก ในช่วงที่ราคาน้ำมันยังไม่แพงประเทศไทยไม่นิยมใช้ลิกไนต์มากนักแต่ภายหลังที่เกิดวิกฤติน้ำมัน จึงได้มีการนำลิกไนต์มาใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้นทั้งในด้านการผลิตกระแสไฟฟ้าและอุตสาหกรรม แหล่งถ่านหินที่มีการสำรวจพบบางแหล่งได้ทำเหมืองผลิตถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์แล้ว แต่บางแหล่งยังรอการพัฒนาขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป

แบบฝึกความเข้าใจเบื้องต้น

Amines
จงบอกว่า N-atom ในโมเลกุลคู่ต่อไปนี้โมเลกุลใดเป็นเบสมากกว่า

สรุปใจความสำคัญ
1. เอมีนเป็นสารอินทรีย์ที่มีสมบัติเป็นเบสและสามารถจำแนกได้เป็นเอมีนปฐมภูมิ (มีสูตรทั่วไปคือR-NH₂) ทุติยภูมิ (มีสูตรทั่วไปคือR₂N-H)และ ตติยภูมิ (มีสูตรทั่วไปคือR₃N)
2. การเรียกชื่อเอมีน
 2.1 ตามระบบ IUPAC    เป็นคำขึ้นต้นว่า amino- และลงท้ายคำว่า - amine เช่น
 CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ เรียกว่า butanamine
 HO-CH₂CH₂CH₂-NH₂ เรียกว่า 3-aminopropanol
 2.2 เอมีนส่วนมากเรียกตามชื่อสามัญ เช่น dimethylamine(CH₃NHCH₃)และ aniline (C₆H₅NH₂)
3. สภาพเบสของเอมีน
  3.1 การเรโซแนนซ์ของอิเลคตรอนบน N-atom เข้าไปในวงแหวนเบนซีนทำให้ aromatic amines มีสภาพเบสอ่อนกว่า aliphatic amines เช่น
 aniline (C₆H₅NH₂) มีสภาพเบสอ่อนกว่า butanamine (CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ )
  3.2 ผลเหนี่ยวนำ(inductive effect) และ ผลซเทอร์ริก(steric effect) ทำให้สภาพเบสของเอมีนในน้ำ มีลำดับดังนี้คือ เอมีนทุติยภูมิเป็นเบสแก่กว่าปฐมภูมิ และ ตติยภูมิตามลำดับ

4. ปฏิกิริยาของ เอมีน
  4.1 การเกิดเกลือของ เอมีน เมื่อ เอมีนทำปฏิกิริยากับกรด เช่น
  R-NH₂ + HCl  RNH₃⁺Cl^- 
   CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ + HCl  CH₃CH₂CH₂CH₂NH₃⁺Cl^- 
   CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ + H₂SO₄  (CH₃CH₂CH₂CH₂NH₃⁺)₂ SO₄^2- 

  4.2 ปฏิกิริยาอัลคิเลชันของเอมีนกับอัลคิลเฮไลด์ เช่น
  R₃N + R-X  R₄N⁺X^-
   (CH₃CH₂)₃N + CH₃CH₂Cl   (CH₃CH₂)₄N⁺Cl^- 

  4.3 ปฏิกิริยาของแอซิดคลอไรด์กับเอมีน ให้เอไมด์ เช่น
  RCOCl + R-NH₂RCONHR  + HCl
  CH₃COCl   +  CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂CH₃CONHCH₂CH₂CH₂CH₃

  4.4 ปฏิกิริยาการทดสอบฮินซ์เบอร์กของเอมีน เช่น
การทดสอบฮินซ์เบอร์กของเอมีนปฐมภูมิ (primary amines)
  C₆H₅SO₂Cl + R-NH₂ (primary amine)C₆H₅SO₂NHR (sulfonamide) + HCl
  C₆H₅SO₂NHR + NaOH [C₆H₅SO₂N^-R]Na⁺  + H₂O
การทดสอบฮินซ์เบอร์กของเอมีนทุติยภูมิ (secondary amines)
  C₆H₅SO₂Cl + R₂NH (secondary amine)  C₆H₅SO₂NR₂ (sulfonamide) + HCl 
  C₆H₅SO₂NR₂  + NaOH(No reaction)
การทดสอบฮินซ์เบอร์กของเอมีนตติยภูมิ (tertiary amines)
  C₆H₅SO₂Cl + R₃N (tertiary amine) (No reaction)
ตัวอย่างการทดสอบฮินซ์เบอร์ก
  C₆H₅SO₂Cl + CH₃CH₂CH₂NH₂C₆H₅SO₂NHCH₂CH₂CH₃ + HCl
  C₆H₅SO₂NHCH₂CH₂CH₃ + NaOH [C₆H₅SO₂N^-CH₂CH₂CH₃]Na⁺  + H₂O
  C₆H₅SO₂Cl + (CH₃)₂NH  C₆H₅SO₂N(CH₃)₂ + HCl 
  C₆H₅SO₂N(CH₃)₂   + NaOH(No reaction)
  C₆H₅SO₂Cl + (CH₃)₃N  (No reaction)

  4.5 ปฏิกิริยาของเอมีนปฐมภูมิกับกรดไนตรัส (HNO₂) เตรียมกรดไนตรัสได้จาก HCl และ NaNO₂
  RNH₂ (aliphatic amines) + HNO₂ อัลกอฮอล์ อัลคีน และก๊าซไนโตรเจน เช่น
  CH₃CH₂CH₂NH₂ + HNO₂CH₃CH₂CH₂OH  + CH₃CH=CH₂ + N₂

  C₆H₅NH₂ (aromatic amines)+ HNO₂ ที่อุณหภูมิ0-5 ^oC C₆H₅N₂⁺   (diazonium salt)
C₆H₅N₂⁺   (diazonium salt) ใช้เตรียมสารอื่นๆ    เช่น  
  ปฏิกิริยา diazonium salt กับน้ำ ;   C₆H₅N₂⁺   +  H₂O (heat) C₆H₅OH + N₂
  ปฏิกิริยา diazonium salt กับ CuBr ;   C₆H₅N₂⁺   +  CuBr C₆H₅Br + N₂
  ปฏิกิริยา diazonium salt กับ CuCl ;   C₆H₅N₂⁺   +  CuCl C₆H₅Cl + N₂
  ปฏิกิริยา diazonium salt กับ H₃PO₂ ;   C₆H₅N₂⁺   +  H₃PO₂ C₆H₆ + N₂
  Azo coupling ;   C₆H₅N₂⁺   +  C₆H₅OHC₆H₅N=NC₆H₄OH

  4.6 ปฏิกิริยา Hofmann elimination เป็นปฎิกิริยาของ quaternary ammonium hydroxide เปลี่ยนเป็น อัลคีน
 R₄N⁺X^-  +   Ag₂O R₄N⁺OH^-  +   AgX
 R₄N⁺OH^- (quaternary ammonium hydroxide) heat amines  +   alkene  +   H₂O
 (CH₃)₃N⁺CH₂CH₂CH₃  ,Br^- +   Ag₂O (CH₃)₃N⁺CH₂CH₂CH₃ ,OH^- +   AgBr
  (CH₃)₃N⁺CH₂CH₂CH₃ ,OH^- heat (CH₃)₃N  +  CH₂=CHCH₃ +   H₂O