น้ำมันดิบ

น้ำมันดิบ (Crude oil) คืออะไร?

น้ำมันดิบ (Crude oil) คืออะไร?

น้ำมันดิบคือสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนกับสารเคมีอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย เช่น สารประกอบซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และออกซิเจน โดยการที่จะนำสารต่างๆ เหล่านี้ไปใช้ได้ พวกมันจะต้องถูกแยกออกออกจากกันเสียก่อน กระบวนการแยกเรียกว่าการกลั่น (Refining) น้ำมันดิบที่แตกต่างกันในแต่ละที่ของโลก หรือแม้แต่ความลึกที่แตกต่างกันของน้ำมันหลุมเดียวกันเองก็ยังคงบรรจุสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบอื่นๆ ที่แตกต่างกัน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงมีตั้งแต่สารระเหยง่ายสีอ่อนไปจนถึงน้ำมันดำขุ่นหนา (หนามากเสียจนมันยากที่จะปั้มมันขึ้นมาจากพื้นดินเสียด้วยซ้ำ)



ก๊าซธรรมชาติ (Natural gas) คืออะไร?


ก๊าซธรรมชาติคือสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นเพียงโมเลกุลเล็กๆ โดยโมเลกุลเหล่านี้สร้างจากอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่นก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในบ้าน(ก๊าซหุงต้ม) โดยส่วนใหญ่คือมีเทน CH4



น้ำมันดิบ (Crude oil) และ ก๊าซธรรมชาติ (Natural gas) เกิดจากอะไร?


นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าเมื่อสัตว์และพืชต่างๆ ตาย พวกมันจะถูกชะล้างโดยน้ำฝน และไหลจมลงสู่ก้นทะเลและทะเลสาบต่างๆ ซึ่งพวกมันจะถูกทับถมโดยชั้นของตะกอนต่างๆ (sediment-สิ่งที่ทับถมกันลงมา เช่น ซากพืช ซากสัตว์ หิน ดิน ทราย) [ดูรูป 1.1] และกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นก่อนที่ซากเหล่านี้จะสามารถย่อยสลายไปในอากาศ Anaerobic bacteria (แบคทีเรียซึ่งสามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ใช้ออกซิเจน) จะเริ่มกระบวนการย่อยสลายสารพวกนี้ให้กลายเป็นน้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาติ โดยคาดว่ามันจะมีกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกันระหว่างซากสิ่งมีชีวิต เกลือที่อยู่ในดินโคลนและน้ำที่อยู่รอบๆ ตัวพวกมันเพราะดูเหมือนว่ามันจะมีวิธีการแตกต่างกันในการเกิดเป็นน้ำมัน

รูป 1.1



ในขณะที่ซากของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ถูกย่อยสลาย พวกมันก็จะถูกทับถมโดยตะกอนต่างๆ มากขึ้น จากน้ำขึ้นและน้ำลงของทะเล และโคลน ทรายที่แม่น้ำพัดลงมา โดยกระบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ เป็นล้านๆ ปีเลยทีเดียว แต่ในที่สุดสารต่างๆ ก็จะถูกเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน[Hydrocarbon] ซึ่งใช้สร้างน้ำมันและก๊าซโดยมีส่วนผสมของทรายและดินเหนียวเข้ามาเจือปน [ดูรูป 1.2] และเมื่อชั้นของสารอินทรีย์ต่างๆ เพิ่มมากขึ้น ค่าความดันและอุณหภูมิซึ่งเป็นปัจจัยของกระบวนการเพิ่มมากขึ้นซึ่งจะส่งผลให้กระบวนการเกิดขึ้นได้เร็ว

รูป 1.2


มีสิ่งหนึ่งที่เราควรจะรู้ นั่นคือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่ได้สร้างทะเลน้ำมันไว้ใต้ดินอย่างที่ทุกๆ คนเข้าใจ พวกมันจะถูกผสมเข้ากับน้ำและทรายซึ่งซึมผ่านเข้ามาทางชั้นรูพรุนของหินทราย(Sandstone-หินที่มีส่วนผสมของทรายหรือแร่ควอทซกับดินเหนียว แคลเซียมคาร์บอร์เนต และ ไอออนออกไซด์) หรือ หินปูน (limestone- หินที่ประกอบด้วยสารแคลเซียมคาร์บอร์เนต (CaCO₃)) พร้อมกับฟองอากาศของก๊าซ [ดูรูปที่ 1.3] โดยปกติความดันจะช่วยบังคับให้เกิดการผสมกันระหว่างหินพวกนี้ โดยน้ำมันและก๊าซจะถูกกักอยู่ระหว่างช่องว่างของหินตะกอน (sedimenatary rock-หินที่เกิดจากการทับถมกันของตะกอนต่างๆ ในทะเลโบราณ) เหมือนกับน้ำในฟองน้ำ และในที่สุดน้ำมันและก๊าซก็จะพบกับชั้นของหินซึ่งไม่สามารถผ่านไปได้ (หินที่ไม่มีรูพรุน) และพวกมันก็จะถูกกัก(trap) อยู่ในนั้น [ดูรูป 1.4]

รูป 1.3 รูป 1.4


การกลั่นน้ำมัน

Fractional distillation (การกลั่นลำดับส่วน)

รูป 1.5 Fractional distillation


น้ำมันดิบคือสารประกอบอันซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอนซึ่งสารประกอบต่างๆ จะขึ้นอยู่กับที่มาของแหล่งนั้นๆ สารไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันดิบจะมีจุดเดือดที่แตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับจำนวนคาร์บอนและการจัดตัวในโมเลกุล การกลั่นลำดับส่วนใช้จุดเดือดที่แตกต่างกันในการแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันดิบ โดยที่คอลัมน์ด้านบนจะเย็นกว่าทางด้านล่าง ดังนั้นไอต่างๆ จึงเย็นตัวขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมันขึ้นสู่ด้านบนโดยไอเหล่านี้จะกลั่นตัวบนถาดเมื่อพวกมันมาถึงส่วนของคอลัมน์ที่เย็นกว่าจุดเดือดของมัน


เมื่อสารต่างๆ ออกมาจากคอลัมน์พวกมันยังต้องผ่านกระบวนการต่างๆ อีกมาก เช่น thermo cracking hydrotreating กว่าจะมาเป็นสิ่งของที่พวกเราใช้กันในวันนี้ได้ เพราะงั้นเราควรใช้สิ่งของต่างๆ อย่างรักษานะคะ ^-^


- คำถาม ทำไมน้ำมันและก๊าซธรรมชาติถึงเรียกว่า fossil fuels?

คำตอบ เพราะว่าน้ำมันและก๊าซเกิดจากสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่เมื่อหลายล้านปีที่แล้วเหมือนกับ fossils



* ข้อมูลจาก http://www.schoolscience.co.uk/content/4/chemistry/fossils/ และท่านอาจารย์ที่สั่งสอน