เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์และผลิตภัณฑ์

1. เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์และผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์และผลิตภัณฑ์ อ.ป๊อบ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

2. เชื้อเพลิงที่นำมาใช้มากที่สุดเชื้อเพลิงที่นำมาใช้มากที่สุด • น้ำมัน • แก๊สธรรมชาติ • ถ่านหิน เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ สิ่งที่จะศึกษาในบทนี้ • ถ่านหิน • หินน้ำมัน • ปิโตรเลียม

3. 1. ถ่านหิน • องค์ประกอบหลักได้แก่ คาร์บอน • ธาตุอื่นๆ ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และ กำมะถัน การเกิดถ่านหิน ขาดหรือมีออก ออกซิเจนจำกัด สารถูกย่อยสลาย ให้มีโมเลกุลเล็กลง เป็นสารอินทรีย์ที่ มีคาร์บอนอยู่ประ มาณ 50 – 70% http://stloe.most.go.th/html/lo_index/LOcanada2/206/2_th.htm

4. CO2สูง O2สูง ซากพืชยัง สลายตัวไม่หมด มีซากพืช เล็กน้อย มีเนื้ออ่อนร่วน และแข็ง มีเนื้อแน่น แข็งและเป็นมัน มีเนื้อแข็ง ใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิง สำหรับให้ความร้อน และใช้เพื่อผลิตกระแส ไฟฟ้า ใช้เป็นแหล่งพลังงาน สำหรบผลิตกระแสไฟฟ้า และงานอุตสาหกรรม ใช้เป็นเชื้อเพลิงใน การถลุงโลหะ ใช้เป็นเชื้อเพลิงใน การถลุงโลหะ มีร้อยละ กำมะถันน้อย

5. ปริมาณร้อยละของธาตุองค์ประกอบและความชื้นของถ่านหินชนิดต่างๆ เทียบกับไม้ พลังงานความร้อน

6. การใช้ประโยชน์จากถ่านหินการใช้ประโยชน์จากถ่านหิน • แหล่งที่ผลิตมากที่สุดในประเทศไทยคือ แม่เมาะ จังหวัดลำปาง

7. การใช้ประโยชน์จากถ่านหินการใช้ประโยชน์จากถ่านหิน เชื้อเพลิง ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon) - ดูดซับกลิ่นในเครื่องกรองน้ำ ทำคาร์บอนไฟเบอร์ - ทำอุปกรณ์กีฬา ถ่านหิน • ผลผลิตที่ได้จากการใช้ • CO2 / CO • NO2 • SO2 • ฝุ่นละออง ต้องกำจัด

8. 2. หินน้ำมัน • เป็นหินตะกอนเนื้อละเอียด เรียงตัวเป็นชั้นบางๆ มีสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญคือ เคอโรเจน • มี MW มากกว่า 3000 • ประกอบด้วย • C 64 – 89% • H 7.1 – 12.8% • N 0.1 – 3.1% • S 0.1 – 8.7% • O 0.8 – 24.8% สลายตัวให้น้ำมันหิน

9. การเกิดหินน้ำมัน • การทับถมตัวของซากพืชพวกสาหร่ายและสัตว์พวกแมลง ปลา และสัตว์ตัวเล็ก ภาวะออกซิเจนจำกัด ที่อุณหภูมิสูง และความดัน เป็นเวลานาน • หินที่เป็นแหล่งกำเนิดน้ำมันจะคล้ายกับหินที่เป็นแหล่งกำเนิดปิโตรเลียม ต่างกันที่ปริมาณเคอโรเจน

10. ส่วนประกอบที่สำคัญในหินน้ำมันส่วนประกอบที่สำคัญในหินน้ำมัน • มี 2 ประเภท • สารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ แร่ธาตุต่างๆ ที่ผุพังมาจากชั้นหินโดยกระบวนการทางกายภาพและเคมีประกอบด้วยแร่ที่สำคัญ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มแร่ซิลิเกต ได้แก่ควอตซ์ เฟลสปาร์ เคลย์ และกลุ่มแร่คาร์บอน • สารประกอบอินทรีย์ ประกอบด้วยบิทูเมนและ เคอโรเจน บิทูเมนละลายได้ในเบนซิน เฮกเซนและตัวทำลายอินทรีย์ชนิดอื่นๆ จึงแยกออกจากหินน้ำมันได้ง่าย ส่วนเคอโรเจนไม่ละลายในตัวทำลาย หินน้ำมันที่มีสารอินทรีย์ปริมาณสูงจัดเป็นหินน้ำมันคุณภาพดี

11. การใช้ประโยชน์จากหินน้ำมันการใช้ประโยชน์จากหินน้ำมัน • หินน้ำมัน 1000 kg  น้ำมันหิน 100 ลิตร - ผลิตภัณฑ์ที่ได้ น้ำมันก๊าด น้ำมันตะเกียง พาราฟิน น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันหล่อลื่น ไข แนฟทา - ผลพลอยได้ แอมโมเนียมซัลเฟต

12. 3. ปิโตรเลียม • "ปิโตรเลียม" เกิดจากภาษาละตินว่า "เพทรา" (Petra)  แปลว่า หิน และคำว่า "โอลิอุม" (Oleum) แปลว่า น้ำมัน รวมความแล้ว  ปิโตรเลียมจึงหมายถึง น้ำมันที่ได้มาจากหิน • สภานะ ของเหลว ได้แก่ น้ำมันดิบ ส่วนใหญ่เป็นพวก แอลแคน และไซ โคลแอลเคน แก๊ส ได้แก่ แก๊สธรรมชาติ ไฮโดรคาร์บอน C 1 ถึง 5 รวมถึง แก๊สธรรมชาติเหลว

13. ปริมาณธาตุองค์ประกอบของน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติปริมาณธาตุองค์ประกอบของน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติ

14. การเกิดปิโตรเลียม • ปิโตรเลียมเกิดจากการทับถมและสลายตัวของอินทรียสารจากพืชและสัตว์ เวลา + ความดัน + ความร้อนสูง + ปริมาณออกซิเจนจำกัด สลายตัวได้ แก๊สธรรมชาติและน้ำมันดิบแทรกอยู่ระหว่างชั้นหินที่มีรูพรุน

15. การสำรวจปิโตรเลียม

16. ผลการสำรวจ • ผลการสำรวจเป็นข้อมูลเบื้องต้นเพื่อการขุดเจาะ • การขุดเจาะต้องวิเคราะห์ความคุ้มค่า • หากความดันสูงปิโตรเลียมจะไหลออกมาเอง • หากความดันต่ำต้องเพิ่มแรงดันจากภายนอก

17. การสำรวจแหล่งปิโตรเลียมการสำรวจแหล่งปิโตรเลียม • ประเทศไทยพบครั้งแรก ที่ อ.ฝาง จ.เชียงใหม่ ในปี 2464 • จากการสำรวจทางบกและทะเลรวม 55 แหล่งพบว่า มีปริมาณสำรองที่ประเมินได้ • น้ำมันดิบ 806 ล้านบาร์เรล • แก๊สธรรมชาติ 32 ล้านลูกบาศก์ฟุต • แก๊สธรรมชาติเหลว 688 ล้านบาร์เรล 1 barrel = 42 แกลลอน = 158.987 ลิตร

18. การกลั่นน้ำมันดิบ

19. ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม สมบัติ และการใช้ประโยชน์ 

20. การปรับปรุงโครงสร้างของโมเลกุลการปรับปรุงโครงสร้างของโมเลกุล 1. กระบวนการแตกสลาย 2. กระบวนการรีฟอร์มมิง Cat. 500 OC C10H22 C8H12 + C2H6

21. การปรับปรุงโครงสร้างของโมเลกุลการปรับปรุงโครงสร้างของโมเลกุล 3. กระบวนการแอลคิเลชัน 4. กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน

22. เลขออกเทน • ไอโซออกเทน เป็นเชื้อเพลิงที่เหมาะสมกับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซีน การระเบิดและจังหวะในกระบอกสูบเหมาะสม • เลขออกเทน เป็นตัวกำหนดคุณภาพน้ำมัน โดย น้ำมันเบนซีนที่มีสมบัติการเผาไหม้เช่นเดียวกับไอโวออกเทนมีเลขออกเทนเป็น 100 ส่วนน้ำมันเบนซีนที่มีสมบัตืในการเผาไหม้เชนเดียวกับเฮปเทนโซ่ตรงมีเลขออกเทนเป็น 0 • ออกเทนเท่ากับ 95 มีสมบัติในการเผาไหม้เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงที่ได้จากการผสมไอโซออกเทนร้อยละ 95 กับเฮปเทนร้อยละ 5

23. การเพิ่มค่าออกเทน • เติมสาร (MTBE) น้ำมันไร้สารตะกั่ว

24. เลขซีเทน • เป็นตัวบอกคุณภาพของน้ำมันดีเซล • กำหนด ซีเทน มีเลขซีเทนเท่ากับ 100 แอลฟาเมทิลแนฟทาลีนมีเลขซีเทนเท่ากับ 0 a-methylnapthalene

25. พลังงานทดแทน • Biodesel ความหมาย เป็นเอสเตอร์ที่ผลิตจากน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ โดยผ่านกระบวนการ transesterification ไตรกลีเซอไรด์ เมทานอล เมทิลเอสเตอร์ กลีเซอรอล

26. การแยกแก๊สธรรมชาติ

27. ปิโตรเคมีภัณฑ์ • อุตสาหกรรมปิโตรเคมีเบื้องต้น • นำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ได้จากแก๊สหรือน้ำมันดิบมาผลิตสารโมเลกุลขนาดเล็ก “MONOMER” • อุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง • นำ Monomer มาผลิต “POLYMER”

29. พอลิเมอร์ Homopolymer เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน Copolymer (โคพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์ร่วม) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอ นอเมอร์ต่างชนิดกัน

30. Polymerization • Condensation Polymerization เกิดจากมอนอเมอร์ที่มีหมูฟังก์ชันมากกว่า 1 หมู่ทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นพอลิเมอร์และได้สารโมเลกุลเล็ก เช่น น้ำ แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ แอมโมเนีย หรือ เมทานอลเป็นผลพลอยได้ เช่น พอลิเอททิลีนเทเรฟทาเรต พอลิเอไมด์ พอลิคาร์บอเนต พอลิยูรีเทน พอลิฟีนอลฟอร์มอลดีไฮด์ พอลิยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์ พอลิเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ • Addition Polymerization เกิดจากมอนอเมอร์ที่มีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนอะตอม ทำปฏิกิริยาเกิดเป็นพอลิเมอร์ เช่น พอลิเอทาลีน พอลิโพรพิลีน พอลิไนนิลคลอไรด์ พอลิเตตระฟลูออโรเอทาลีน พอลิสไตรีน พอลีเมทิลเมทาคริเลท พอลิอะคริโรไนไตรด์

31. Structure and Properties • พอลิเมอร์แบบเส้น • พอลิเมอร์แบบกิ่ง • พอลิเมอร์แบบร่างแห่ Thermoplastic Thermoset http://www.mech.utah.edu/~rusmeeha/labNotes/degPix/structure.gif

32. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 1. Polyethylene terephthalate (PET) + Dimethyl terephthalate Ethylene glycol Thermoplastic สมบัติ: แข็ง ง่ายต่อการย้อมสี ทนความชื้น เหนียว ทนต่อการขัดถู การนำไปใช้: เส้นใย เอ็น เชือก ขวดน้ำอัดลม สารเคลือบรูปภาพ หินอ่อนเทียม แก้วเทียม เป็นต้น

33. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 2. Polyamide (PA) Copolymer Homopolymer

34. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 2. Polyamide (PA) (ต่อ) สมบัติ: เหนียว ผิวเรียบ ทำความสะอาดง่าย แห้งเร็ว ยืดหดได้ ทนต่อการขัดถู ทนต่อ การใช้งานนอกอาคาร การนำไปใช้: เชือก เส้นด้าย ถุงน่อง ชุดชั้นใน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เฟือง เกียร์ ปลอกหุ้มสายไฟ เป็นต้น

35. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 3. Polycarbonate (PC) สมบัติ: เหนียว ใส ทนความร้อน ทนแรงกระแทก ไม่ชื้นง่าย ติดไฟแล้วดับเอง การนำไปใช้: กล่องบรรจุเครื่องมือ เครื่องโทรศัพท์ ขวดนมเด็ก ภาชนะใสที่ใช้แทนเครื่องแก้ว เป็นต้น

36. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 4. Polyurethane (PU)

37. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 4. Polyurethane (PU) (ต่อ) สมบัติ: ยืดหยุ่น ทนการขีดข่วนได้ดี ทนต่อตัวทำละลาย ทนแรงกระแทก การนำไปใช้: เส้นใยชุดว่ายน้ำ ล้อรถเข็น น้ำยาเคลือบผิว โฟมบุเก้าอี้ เป็นต้น

38. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 5. Polyphenolformaldehyde (PF) สมบัติ: แข็ง เปราะ ทนความร้อนที่อุณหภูมิสูง ทนสารเคมี เป็นฉนวนไฟฟ้า การนำไปใช้: กาว แผงวงจรไฟฟ้า เป็นต้น

39. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบควบแน่น 6. Polyureaformaldehyde (UF) สมบัติ: แข็ง เปราะ ทนความร้อนที่อุณหภูมิสูง ทนสารเคมี การนำไปใช้: กาว แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กาว โฟม เป็นต้น 7. Polymelamineformaldehyde (MF) สมบัติ: ทนสารเคมี กันน้ำได้ดี การนำไปใช้: แผงวงจรเส้นใยผ้าเพื่อกันน้ำ หูหม้อ หูกระทะ ถ้วย จาน เป็นต้น

40. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 1. Polyethylene (PE) • Low-density polyethylene (LDPE) • Linear low-density polyethylene (LLDPE) • High-density polyethylene (HDPE)

41. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 1. Polyethylene (PE) (ต่อ) สมบัติ: ป้องกันการผ่านของไอน้ำได้ดีแต่ยอมให้อากาศผ่านเล็กน้อย เป็นแผ่นฟิล์มใส เหนียว ทนสารเคมี ทนกรด ทนเบส การนำไปใช้: ภาชนะบรรจุอาหาร ถุงพลาสติกชนิดใส่ของเย็น แผ่นพลาสติกบางที่ใช้หอผักและผลไม้ ถุงขยะ เครื่องใช้ในบ้าน ของเล่น ท่อน้ำ ฉนวนหุ้มสายไฟฟ้า เคลือบกล่องกระดาษใส่นม ถุงซิบใส่ยา เป็นต้น

42. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 2. Polypropylene (PP) สมบัติ: คล้ายพอลิเอทิลีนแต่แข็งแรงกว่า เหนียวแข็งแรง ผิวเป็นมันวาว น้ำหนักเบา ทนต่อแรงดึง ไม่ว่องไวต่อสารเคมี ทนน้ำ การนำไปใช้: ภาชนะบรรจุสารเคมี เช่น หม้อแบตเตอรี่ หุ้มสายไฟฟ้า กระเป๋าเดินทาง พรม เชือก เครื่องมือแพทย์ เช่น ตัวกระบอกฉีดยาและเครื่องมือในห้องทดลอง ถุงน้ำร้อนชนิดขุ่น เป็นต้น

43. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 3. Polyvinylchloride (PVC) สมบัติ: แข็งและคงรูป ทนต่อความชื้น ทนต่อสารเคมีแลการขัดถู ทนต่อการกัดแทะของแมลงและไม่เป็นเชื้อรา ไม่ทนความร้อนและแสง การนำไปใช้: กระเบื้องยางปูพื้น ท่อน้ำ หนังเทียม เสื้อกันฝน บัตรเครดิต แผ่นเสีง ฉนวนหุ้มสายไฟฟ้า เป็นต้น

44. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 4. Polytetrafluoroethylene (PTFE = Teflon) สมบัติ: เหนียว ทนสารเคมีดีทุกช่วงอุณหภูมิ ทนความร้อนได้ดี ไม่นำไฟฟ้า ผิวลื่น ทนต่อแรงกระแทก การนำไปใช้: เคลือบผิวภาชนะหุงต้มเพื่อไม่ให้อาหารติดภาชนะ ฉนวนไฟฟ้า ปะเก็น วงแหวนลูกสูบและลูกปืนในเครื่องยนต์ เคลือบสาบเคเบิล สายไฟฟ้า

45. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 5. Polystyrene (PS) สมบัติ: แข็งมากแต่เปราะ ไม่ทนต่อตัวทำละลายอินทรีย์แต่ทนต่อกรดและเบส ใส โปร่งแสง ผิวเรียบ ไม่นำไฟฟ้า การนำไปใช้: ภาชนะบรรจุสิ่งของที่ใช้แล้วทิ้ง ชิ้นส่วนของตู้เย็น เครื่องเรือน ตลับเทป กล่องใสใส่ขนม โฟมบรรจุอาหาร ฉนวนสำหรับกระติกน้ำร้อน น้ำเย็น วัสดุลอยน้ำ

46. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 6. Polymethylmethacrylate (PMMA) สมบัติ: ใส โปร่งแสง ทนต่อแรงกระแทก ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศ ทนต่อการขีดขวนได้น้อยกว่าแก้ว การนำไปใช้: กระจกครอบไฟฟ้าท้ายรถยนต์ เลนส์แว่นตา เลนส์สัมผัส ไม้บรรทัดชนิดใส วัสดุทันตกรรม

47. พอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติมพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแบบเติม • 7. Polyacrylonitrile (PAN) สมบัติ: แข็ง เหนียว ทนต่อความชื้นสารเคมีและเชื้อรา ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศ ทนต่อการขีดข่วน การนำไปใช้: ผ้าโอรอน ด้ายสำหรับถักพรมถุงเท้า เสื้อผ้าเด็ก เสื้อกันหนาว

48. ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์ พลาสติก จำแนกตามกรรมวิธีการผลิตและการใช้งาน

49. ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์ เส้นใย จำแนกตามกรรมวิธีการผลิตและการใช้งาน

50. ยาง ปริมาณเนื้อยางขึ้นอยู่กับ 1.พันธุ์ยาง 2. อายุยาง 3. ฤดูการกีดยาง