เราทุกคนรู้ว่าน้ำมันที่ขุดเจาะมาจากธรรมชาตินั้นเรียกว่าน้ำมันดิบ (Crude Oil) โดยน้ำมันดิบนั้นมีส่วนประกอบหลักคือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆที่เป็นของเหลว ในสมัยโบราณเรานำน้ำมันดิบมาจุดไฟเป็นเชื้อเพลิง, นำมาใช้ทาตัวรักษาโรคผิวหนัง, นำมาใช้ในการเชื่อมประสานอิฐในการก่อสร้างรวมไปถึงนำไปใช้ในการดองศพเลยก็มีมาแล้วในอียิปต์โบราณ แต่ในปัจจุบันความรู้เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นทำให้เรารู้ว่าหากเรานำน้ำมันดิบนั้นมาผ่านกระบวนการกลั่น (Refining) เสียก่อน เราถึงจะได้ผลผลิตมาเป็นน้ำมันชนิดต่าง ๆ รวมไปถึงก๊าซหรือสารประกอบอื่นอีกมากมายทำให้เรานำผลผลิตนั้นไปใช้ได้เจาะจงมีประสิทธิภาพมากขึ้น แล้วการกลั่นจะแยกน้ำมันแต่ละชนิดออกจากกันได้อย่างไร ในเมื่อมันถูกผสมเป็นเนื้อเดียวกันจนไม่น่าจะแยกออกแล้ว คำตอบคือ “การกลั่นลำดับส่วน” นั่นเอง

ภาพอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน
ที่มา https://pixabay.com , Skeeze

          เราอาจจะพอรู้จักการกลั่นลำดับส่วนมาแล้วบ้าง หลักการคือการที่ของเหลวมีจุดเดือดและจุดควบแน่นต่างกันแล้วพอเรานำมาต้มจนเดือด มันก็จะระเหยเป็นไอ แต่ทีนี้เราต้มมันในทาวเวอร์ที่มีการแบ่งเป็นลำดับชั้นไว้แล้ว เมื่อเราต้มของเหลวจนเดือดที่ชั้นล่างสุด ไอของมันเดินทางขึ้นไปเรื่อย ๆ เจ้าของเหลวที่มีจุดเดือดสูงหรือจุดควบแน่นสูงก็จะเริ่มกลั่นตัวคืนสภาพเป็นของเหลวที่ด่านแรกๆเลย (เพราะอยู่ใกล้จุดที่ต้มกว่า จึงร้อนกว่าชั้นบน ๆ) อย่างในกรณีน้ำมันดิบนี่ก็คือพวกยางมะตอยหรือน้ำมันเตาจะกลั่นตัวเป็นลำดับแรก ๆ แล้วหลังจากนั้นก็จะเป็นคิวของน้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และน้ำมันเตาที่จะกลั่นตัวในชั้นกลาง ๆ จนถึงชั้นบนสุดก็จะเป็นพวกน้ำมันเบนซินหรือก๊าซปิโตรเลียมนั่นเอง ลองคิดเล่น ๆ คล้ายกับถ้าเราจะคัดนักกีฬาที่มีความแข็งแรงปราดเปรียวอย่างรวดเร็วได้ยังไง เราก็จัดให้นักกีฬากลุ่มนั้นวิ่งขึ้นหอคอยหรือตึกสูงๆไปเลย นักกีฬาที่มีความฟิตไม่พอ (เช่นขาดซ้อม ,ไม่ยอมลดน้ำหนัก) ก็จะหมดแรงลิ้นห้อยอยู่ที่ชั้นแรกๆ ส่วนคนที่คล่องแคล่วมีความฟิตดีก็จะไปยังชั้นที่สูงกว่าได้เราลองมาดูผลผลิตจากกระบวนการกลั่นน้ำมันดิบโดยเรียงจากจุดควบแน่นที่อุณหภูมิต่ำสุด (ชั้นบนสุดของหอกลั่น เพราะอยู่ไกลจากจุดให้ความร้อน) ไปถึงอุณหภูมิสูงสุด (ชั้นล่างสุดของหอกลั่น เพราะอยู่ใกล้จุดให้ความร้อน) ผลที่ได้ก็จะเป็นประมาณข้างล่างนี้

ภาพที่ 2 การกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบ
ที่มา https://tananop32903.wordpress.com/2015/06/06/การกลั่นลำดับส่วน-fractional-distillation/

          1.ก๊าซปิโตรเลียมเหลว หรือแอลพีจี (Liquefied Petroleum Gas) หรือก๊าซหุงต้มนั่นเอง ใช้ในครัวเรือนหรือเป็นเชื้อเพลิงให้กับโรงงานอุตสาหกรรมหรือรถยนต์

          2.แนฟทา นำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีหรือทำเม็ดพลาสติก

          3.น้ำมันเบนซิน ใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์

          4.น้ำมันก๊าซ ใช้จุดตะเกียงหรือเครื่องทำความร้อน และใช้ในโรงงานบางประเภท

          5.น้ำมันเครื่องบิน ใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบิน มีทั้งแบบเครื่องบินใบพัดและไอพ่น

          6.น้ำมันดีเซล ใช้เป็นเชื้อเพลิงรถปิคอัพ รถใหญ่ หรือเรือ

          7.น้ำมันหล่อลื่น ใช้เพื่อหล่อลื่นเครื่องยนต์หรือเกียร์

          8.น้ำมันเตา ใช้กับเตาต้มน้ำในโรงงานอุตสาหกรรม

          9.ยางมะตอย ใช้ปูผิวทำถนน

          เราจะเห็นว่าผลจากการกลั่นน้ำมันนั้น ให้ผลผลิตที่แตกต่างกันถึงเกือบ 10 ชนิด สังเกตดูดี ๆ จะเห็นว่าน้ำมันที่กลั่นตัวชั้นล่าง ๆ จะเป็นตัวที่มีความหนืดสูง ส่วนชั้นบน ๆ จะเป็นน้ำมันที่มีความหนืดต่ำ, เบา หรือเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันปกติอย่าง ก๊าซปิโตรเลียมเหลวนั่นเลยถ้าเป็นสมัยโบราณเราคงเอาน้ำมันดิบมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์หรือทำผลิตภัณฑ์อย่างพลาสติกไม่ได้แน่ ๆ หรือไม่ก็นำไปใช้กับงานบางอย่างเช่นการหล่อลื่นได้อย่างไม่มีประสิทธิภาพเท่าไหร่เพราะมันยังไม่ได้ถูกคัดแยกเป็นกลุ่มเฉพาะทางอย่างในปัจจุบันและยังไม่รวมถึงการนำไปปรับปรุงคุณภาพโดยเติมสารอื่นเข้าไปอีกด้วย ความรู้ของการกลั่นน้ำมันจึงมีคุณค่าและเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่พลิกโฉมการใช้ชีวิตของคนปัจจุบันให้แตกต่างจากอดีตอย่างใหญ่หลวงจริง ๆ

แหล่งที่มา

Craig Freudenrich. How Oil Refining Works. Retrieved February 1, 2020, From https://science.howstuffworks.com/environmental/energy/oil-refining4.htm

Elizabeth Borngraber. Fundamentals of Petroleum Refining. (1st ed). Oxford. Elsevier.

Ozren Ocic. Oil Refineries in the 21st Century: Energy Efficient, Cost Effective, Environmentally Benign. (1st ed).  Berlin. Wiley VCH.

James G. Speight. The Refinery of the Future. (1st ed). Oxford. Elsevier.

Hassan Al-Haj Ibrahim. Design of Fractionation Columns. Retrieved February 2, 2020, From https://www.intechopen.com/books/matlab-applications-for-the-practical-engineer/design-of-fractionation-columns

Robert E. Maples. Petroleum Refinery Process Economics. (2nd ed). Oklahoma. Penn Well