อุตสาหกรรมเชื้อเพลิง

วัตถุดิบเหล่านี้ได้รับการแปรรูปในโรงกลั่นเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น:

ก) ก๊าซเหลว (LPG)

ข) เชื้อเพลิงยานยนต์ (น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล)

ค) น้ำมันสำหรับทำความร้อน

ง) ถนนและแอสฟัลต์อุตสาหกรรม

e) วัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนสำหรับการสังเคราะห์ต่างๆ

ง) ปิโตรเลียมโค้ก

ก) ไฮโดรคาร์บอนปิโตรเลียมแข็ง (เช่น พาราฟิน)

นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์จากอุตสาหกรรมเชื้อเพลิง ยังทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการเตรียมผลิตภัณฑ์เคมีต่างๆ รวมถึงยา (พาราฟินที่ได้จากเศษส่วนของน้ำมันหนักที่ใช้เป็นยาระบาย) ปุ๋ย (ฟีนอลที่ใช้ในการผลิตสารเคมีป้องกันพืช) ตัวทำละลาย (ปิโตรเลียมอีเธอร์และอะซิโตน) และพลาสติก (โพลีโอเลฟิน)

การแปรรูปน้ำมันดิบ

ในอุตสาหกรรมนี้ น้ำมันดิบกว่า 90%ถูกนำไปแปรรูปเป็นน้ำมันเบนซิน น้ำมัน และยางมะตอย สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือที่เรียกว่าโซดาไลย์ มีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการนี้ ใช้ในการกำจัดสิ่งเจือปนต่างๆ เช่น สารประกอบกำมะถันและคาร์บอนไดออกไซด์ การกำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้ถือเป็น ขั้นตอนสำคัญในกระบวนการกลั่นน้ำมัน ซึ่งจำเป็นต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายเกี่ยวกับปริมาณของสารประกอบเหล่านี้ นอกจากนี้ โซดาไลย์ ยังใช้ในการกลั่นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ได้จากการแปรรูปน้ำมันดิบ มีกระบวนการพื้นฐานหลายประการ:

ก) การกลั่น – กระบวนการที่ประกอบด้วยการแยกน้ำมันดิบออกเป็นเศษส่วนที่มีจุดเดือดแตกต่างกัน ด้วยวิธีนี้จะได้วัตถุดิบหลายชนิด เช่น ก๊าซแห้งและก๊าซเปียก น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันมาซูต และน้ำมันกูดรอน

ข) การแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา – เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (ส่วนใหญ่เป็นซีโอไลต์) เพื่อแยกส่วนน้ำมันหนักออกเป็นส่วนที่เบากว่า ด้วยวิธีนี้ จะทำให้ได้น้ำมันเบนซินคุณภาพสูงในปริมาณที่ค่อนข้างมาก

ค) การเปลี่ยนรูปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา – การเปลี่ยนน้ำมันเบนซินออกเทนต่ำให้เป็นน้ำมันเบนซินออกเทนสูงโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม ผลิตภัณฑ์หลักของกระบวนการนี้ ได้แก่ ไฮโดรเจน ก๊าซจากโรงกลั่น LPG ไอโซบิวเทน และ n-บิวเทน

ง) ไฮโดรแคร็กกิ้ง – กระบวนการเร่งปฏิกิริยาของเศษน้ำมันหนัก มาซูต และกูดรอน ภายใต้ความดันไฮโดรเจนให้เป็นเชื้อเพลิงเบากว่า โดยได้น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด และน้ำมันดีเซลมาด้วยวิธีนี้

e) ไพโรไลซิส – กระบวนการสลายเศษน้ำมันหนักโดยมีไอน้ำ วิธีนี้ทำให้ได้น้ำมันเบนซิน น้ำมันดิบ และน้ำมันดินจากไพโรไลซิส

f) ปฏิกิริยาอัลคิเลชัน – เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างโอเลฟินกับไอโซบิวเทน ส่งผลให้เกิดไอโซพาราฟินที่มีน้ำหนักโมเลกุลและเลขออกเทนสูงขึ้น กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำและมีตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กันมากที่สุดคือ กรดซัลฟิวริก ในกลุ่ม PCC กรดซัลฟิวริกได้มาจากกระบวนการสัมผัส ซึ่งทำให้มีความบริสุทธิ์สูงมาก กรดซัลฟิวริกที่ ได้สามารถนำไปใช้ในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์น้ำมัน น้ำมันก๊าด พาราฟิน และการทำให้แห้งด้วยก๊าซ

ประเภทของเชื้อเพลิง

เชื้อเพลิงสามารถแบ่งตามแหล่งกำเนิด (เชื้อเพลิงธรรมชาติและเชื้อเพลิงสังเคราะห์) ค่าความร้อน (แคลอรีสูงและต่ำ) และสถานะการรวมตัว (ของเหลว ก๊าซ และของแข็ง) เชื้อเพลิงแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกัน

เชื้อเพลิงเหลว – น้ำมันเบนซิน

เชื้อเพลิงเหลวที่สำคัญที่สุดที่ได้จากน้ำมันดิบ ได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล และน้ำมันเตา น้ำมันเบนซินเป็นส่วนประกอบของน้ำมันดิบที่เดือดที่อุณหภูมิประมาณ 40 ถึง 200 องศาเซลเซียส เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟเป็นหลัก นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นตัวทำละลาย (เช่น ปิโตรเลียมอีเทอร์) น้ำมันเบนซินประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนอะลิฟาติกเป็นหลัก นอกจากนี้ยังมีไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกและไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวในปริมาณหนึ่ง คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของน้ำมันเบนซิน ได้แก่ ค่าออกเทน (เช่น ความต้านทานต่อการระเบิด) ความสามารถในการเกิดสารผสมที่ติดไฟได้ และแนวโน้มที่จะเกิดตะกอนเรซิน น้ำมันเบนซินมีหลายประเภท:

ก) น้ำมันเบนซินตะกั่ว – เอทิล ถูกใช้จนถึงกลางทศวรรษ 1980 ประกอบด้วยตะกั่วเตตระเอทิล ซึ่งเมื่อถูกเผาไหม้ในเครื่องยนต์ จะก่อให้เกิดออกไซด์ของตะกั่วที่เป็นพิษ

ข) น้ำมันไร้สารตะกั่ว (95 RON) – น้ำมันไร้สารตะกั่วชนิดราคาถูกกว่า มีค่าออกเทน 95

c) น้ำมันไร้สารตะกั่ว (98 RON) – เป็นแบบราคาแพงกว่า โดยมีค่าออกเทน 98

เพื่อให้น้ำมันเบนซินกลายมาเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ จำเป็นต้องรวมสารเติมแต่งจำนวนหนึ่งไว้ในองค์ประกอบของน้ำมันด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์และไม่พึงประสงค์ระหว่างการจัดเก็บ การใช้ และการขนส่งน้ำมันเชื้อเพลิง

สารเติมแต่งน้ำมันเบนซิน

สารเติมแต่งที่สำคัญที่สุดในน้ำมันเบนซิน ได้แก่ สารยับยั้งการเกิดออกซิเดชัน เนื่องจากน้ำมันเบนซินเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน จึงอาจเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างการเก็บรักษา ส่งผลให้คุณสมบัติของน้ำมันเชื้อเพลิงลดลงเนื่องจากค่าออกเทนลดลง โดยทั่วไป สารยับยั้งการเกิดออกซิเดชันประกอบด้วยอะโรมาติกเอมีนและฟีนอล

สารเสริมกลุ่มที่สองคือสารลดฤทธิ์โลหะ สารเหล่านี้ช่วยสนับสนุนสารยับยั้งการเกิดออกซิเดชันโดยต่อต้านฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาของโลหะต่อปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ำมันเบนซิน การทำงานของสารเหล่านี้ประกอบด้วยการสร้างชั้นป้องกันบนพื้นผิวของโลหะ

สารเติมแต่งที่จำเป็นยังเป็นสารประกอบอิมัลชันแบบกระจายตัวที่ช่วยรักษาตะกอนและผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนให้คงสภาพการกระจายตัว กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่สามารถทำหน้าที่ดังกล่าวได้คือ ROKAmers ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จัดอยู่ในกลุ่มโคพอลิเมอร์บล็อกแบบไม่มีประจุของเอทิลีนออกไซด์และโพรพิลีน คุณสมบัตินี้ทำให้กลุ่ม ROKAmer แตกต่างจาก สารลดแรงตึงผิว แบบไม่มีประจุอื่นๆ และเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติป้องกันการเกิดฟองของสารเหล่านี้

สารเติมแต่งอีกกลุ่มหนึ่งคือ สารหล่อลื่น ซึ่งช่วยป้องกันการสึกหรออย่างรวดเร็วของส่วนประกอบปั๊มเชื้อเพลิงซึ่งจำเป็นต้องได้รับการหล่อลื่นอย่างเหมาะสม ตัวอย่างของสารประกอบเหล่านี้ ได้แก่ กรดคาร์บอกซิลิก เอสเทอร์ หรือเอมีน น้ำจากน้ำมันเบนซินจะถูกกำจัดออกโดยใช้ สารลดแรงตึงผิว (de-emulsifiers) ซึ่งน้ำจะถูกปล่อยออกมาเป็นเฟสแยกต่างหากในถัง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เช่น เมื่อต้องสูบน้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อแก้ไขปรากฏการณ์นี้ จึงมีการใช้สารเติมแต่งที่กล่าวถึงข้างต้นที่เรียกว่าสารลดแรงตึงผิว

การติดตั้งส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมน้ำมันทำจากเหล็ก ดังนั้นการกัดกร่อนอาจเกิดขึ้นเมื่อมีน้ำ ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการรั่วไหล สารยับยั้งการกัดกร่อน จึงถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันปัญหานี้ โดยจะทำปฏิกิริยากับพื้นผิวโลหะ ก่อให้เกิดชั้นป้องกัน ช่วยป้องกันอิทธิพลของสารกัดกร่อน โดยทั่วไปสารเหล่านี้มักประกอบด้วยเอมีน เอไมด์ หรือเกลือแอมโมเนียม

คุณสมบัติสุดท้ายแต่สำคัญไม่แพ้กันของน้ำมันเบนซินสมัยใหม่คือความสามารถในการรักษาความสะอาดของระบบเชื้อเพลิง (โดยเฉพาะระบบไอดี) และห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้สารเติมแต่งที่เรียกว่าสารซักฟอก ผลิตภัณฑ์ Petrotex DF30 ของ PCC Group จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัตถุประสงค์นี้ เป็นของเหลวสีเหลืองคล้ายน้ำมัน ใช้เป็นส่วนผสมในการกระจายตัวและอิมัลชัน คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของผลิตภัณฑ์นี้คือความสามารถในการชะล้าง Petrotex DF30 ส่วนใหญ่ใช้เป็นสารซักฟอกเพื่อทำความสะอาดวาล์วทางเข้าและทางออกของกระบอกสูบ โด เดซิลฟีนอ ลยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นสารเติมแต่งในสารทำความสะอาดระบบเชื้อเพลิง เป็นของเหลวข้นหนืด สีเหลือง และมีกลิ่นฟีนอลิก โดเดซิลฟีนอลใช้ในการผลิตโพรพอกซิเลต ซึ่งเป็นส่วนประกอบสังเคราะห์ของสารเติมแต่งน้ำมันเชื้อเพลิง

เชื้อเพลิงเหลว – น้ำมันดีเซล

น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลที่จุดระเบิดได้เองเป็นหลัก น้ำมันดีเซลเป็นส่วนผสมของพาราฟิน แนฟทาลีน และไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกที่แยกออกจากปิโตรเลียมในกระบวนการกลั่น เป็นเศษส่วนปิโตรเลียมที่มีจุดเดือดที่อุณหภูมิ 180-350 องศาเซลเซียส พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของเชื้อเพลิงเหลวชนิดนี้ ได้แก่ ความหนืด (การพ่น) ความต้านทานต่อการจุดระเบิดได้เอง (ค่าซีเทน) อุณหภูมิการแข็งตัว และปริมาณกำมะถัน เนื่องจากน้ำมันดีเซลที่กลั่นมีสารประกอบกำมะถันในปริมาณสูง จึงจำเป็นต้องกำจัดสารประกอบเหล่านี้ออกด้วยกระบวนการไฮโดรทรีต

สารเติมแต่งสำหรับน้ำมันดีเซล

น้ำมันดีเซลที่ใช้อยู่ในปัจจุบันจำเป็นต้องใช้สารเพิ่มคุณภาพหลากหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่คล้ายกับน้ำมันเบนซิน อย่างไรก็ตาม กุญแจสำคัญในกรณีของน้ำมันดีเซลคือการใช้สารเพิ่มคุณภาพป้องกันการเกิดฟอง สารเพิ่มคุณภาพป้องกันไฟฟ้าสถิต และสารปรับแต่งเพื่อเพิ่มค่าซีเทน

สารป้องกันการเกิดฟองถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันการเกิดฟองในระหว่างการเตรียมเชื้อเพลิงและการเติมน้ำมันลงในถัง น้ำมันดีเซลบางชนิดมีแนวโน้มที่จะเกิดฟองในระหว่างการสูบ ซึ่งขัดขวางกระบวนการเติมน้ำมันและทำให้เกิดการรั่วไหล ผลิตภัณฑ์ซีรีส์ ROKAmer สามารถป้องกันปัญหานี้ได้ สารป้องกันการเกิดฟองเหล่านี้สามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิที่หลากหลาย นอกจากนี้ ROKAmer ยังมีคุณสมบัติในการขจัดคราบไขมันที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการลดแรงตึงผิวระหว่างของเหลวและอากาศ ด้วยวิธีนี้จึงช่วยปรับปรุงการระบายโฟม ส่งผลให้ปริมาณโฟมลดลง

สารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มสภาพนำไฟฟ้าของน้ำมันดีเซล ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดเพลิงไหม้ โดยทั่วไปแล้ว จะใช้โคพอลิเมอร์ของโอเลฟินและอะคริโลไนไตรล์ร่วมกับโพลีเอมีนเพื่อจุดประสงค์นี้

สารปรับเปลี่ยนอีกกลุ่มหนึ่งคือ สารเติมแต่งที่เพิ่มค่าซีเทน มีหน้าที่ลดระยะเวลาหน่วงการติดไฟและเพิ่มอัตราการเผาไหม้ สารที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ 2-เอทิลเฮกซิลไนเตรต (EHN) และไดเทอร์ต-บิวทิลเปอร์ออกไซด์ (DTBP)

สารเติมแต่งที่สำคัญอีกกลุ่มหนึ่งคือสารทำเครื่องหมาย บทบาทในการระบุชนิดของเชื้อเพลิงคือเพื่ออำนวยความสะดวกในการแยกแยะน้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างน้ำมันเชื้อเพลิงกับน้ำมันเตา จึงมีการนำสารอนุพันธ์เอโซมาใช้ ซึ่งจะทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงมีสีตามที่ต้องการ เมื่อไม่นานมานี้ สารเติมแต่งกลิ่นได้รับความนิยมอย่างมาก โดยมักใช้ในบริเวณที่กลิ่นของน้ำมันหรือน้ำมันเบนซินรบกวน สารปรับแต่งกลิ่นเหล่านี้อาจเป็นเอสเทอร์หรือเทอร์พีน

เชื้อเพลิงเหลว – น้ำมันก๊าด

น้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอากาศยานสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบพร็อพหรือเครื่องยนต์เจ็ท นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำละลายและส่วนผสมในสูตรเครื่องสำอาง เนื่องจากมีค่าออกเทนและซีเทนต่ำ จึงไม่สามารถใช้ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (เครื่องยนต์เบนซิน) รวมถึงเครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง (เครื่องยนต์ดีเซล) ได้ น้ำมันก๊าดเป็นส่วนประกอบของปิโตรเลียมเหลวที่มีจุดเดือดประมาณ 170-250 องศาเซลเซียส การผลิตค่อนข้างถูก น้ำมันก๊าดส่วนใหญ่เกิดขึ้นในกระบวนการปรับสภาพน้ำมันดิบ โดยปกติแล้วจะไม่มีการใช้สารเติมแต่งและกระบวนการกลั่น เช่น การผลิตน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลสำหรับเชื้อเพลิงประเภทนี้ น้ำมันก๊าดยังถูกแปลงเป็นน้ำมันเบนซินและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในกระบวนการแตกตัวและเปลี่ยนรูป

เชื้อเพลิงเหลว – ไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลเป็นทางเลือกทดแทนน้ำมันดีเซลที่ได้จากน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ ไบโอดีเซลมักประกอบด้วยเมทิลเอสเทอร์บริสุทธิ์ของกรดไขมันหรือเอทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน เชื้อเพลิงที่ผสมกับน้ำมันดีเซลมักเรียกว่าไบโอดีเซล ไบโอดีเซลถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงที่ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้ดีขึ้น ไบโอดีเซลบริสุทธิ์ส่งผลเสียต่อท่อยางและท่อส่งน้ำมันเชื้อเพลิง นอกจากนี้ ความหนืดของไบโอดีเซลยังเปลี่ยนแปลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งอาจจำเป็นต้องใช้เครื่องทำความเย็นเพิ่มเติมสำหรับไบโอดีเซล ข้อเสียอีกประการหนึ่งของเชื้อเพลิงชนิดนี้คือการตกตะกอนที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งทำให้ไส้กรองและส่วนประกอบอื่นๆ ของเครื่องยนต์อุดตันขณะทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็น แน่นอนว่าไบโอดีเซลยังมีข้อดีหลายประการ ประการแรกคือไม่เป็นพิษต่ออากาศด้วยสารประกอบซัลเฟอร์ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ไม่เพิ่มความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ และการผลิตไบโอดีเซลยังช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากพื้นที่รกร้างได้

สารเติมแต่งไบโอดีเซล

สารเติมแต่งน้ำมันดีเซลอเนกประสงค์คุณภาพสูงช่วยลดปัญหาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผสมไบโอดีเซล เช่น การกัดกร่อนของระบบเชื้อเพลิง การแยกตัวของน้ำ และการเกิดฟองในน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้สารปรับปรุงคุณภาพที่คล้ายคลึงกันมากกับที่เติมลงในน้ำมันดีเซล ประเด็นสำคัญและมักเป็นที่น่ากังวลของการใช้ไบโอดีเซลคือผลกระทบต่อความสะอาดของหัวฉีด ความเสี่ยงต่อการเกิดโค้กอย่างรุนแรง รวมถึงการปนเปื้อนของหัวฉีด ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้สารที่เรียกว่าสารกระจายตัว (dispersants) PCC Group นำเสนอผลิตภัณฑ์ ROKAcet ซีรีส์ที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารกระจายตัว ROKAcet เป็นสารอเนกประสงค์ที่สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในงานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย

การผสมไบโอดีเซลกับน้ำมันดีเซลทั่วไปอาจทำให้คุณสมบัติการเกิดฟองของไบโอดีเซลแย่ลงไปอีก ซึ่งมักเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเติมน้ำมันที่ปั๊มน้ำมัน เพื่อป้องกันปัญหานี้ จึงมีการใช้สารเติมแต่งป้องกันการเกิดฟอง ผลิตภัณฑ์ในซีรีส์ ROKAmer ที่กล่าวถึงข้างต้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับบทบาทนี้