พลาสติก
พลาสติก (Plastic) คือ สารที่สามารถทำให้เป็นรูปต่าง ๆ ได้ด้วยความร้อน พลาสติกเป็นพอลิเมอร์ ขนาดใหญ่ มวลโมเลกุลมาก
สมบัติทั่วไปของพลาสติก
•มีความเสถียรมากในธรรมชาติ สลายตัวยาก มีมวลน้อย และเบา
•เป็นฉนวนความร้อนและไฟฟ้าที่ดี
•ส่วนมากอ่อนตัวและหลอมเหลวเมื่อได้รับความร้อน จึงเปลี่ยนเป็นรูปต่างๆ ได้ตามประสงค์
ประเภทของพลาสติก
1. เทอร์มอพลาสติก เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถเปลี่ยนรูปได้ พลาสติกประเภทนี้โครงสร้างโมเลกุลเป็นโซ่ตรงยาว มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่พอลิเมอร์น้อยมาก จึงสามารถหลอมเหลว หรือเมื่อผ่านการอัดแรงมากจะไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ตัวอย่าง พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีนพอลิสไตรีน
2. พลาสติกเทอร์มอเซต จะคงรูปหลังการผ่านความร้อนหรือแรงดันเพียงครั้งเดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งมาก ทนความร้อนและความดัน ไม่อ่อนตัวและเปลี่ยนรูปร่างไม่ได้ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงก็จะแตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ พลาสติกประเภทนี้โมเลกุลจะเชื่อมโยงกันเป็นร่างแหจับกันแน่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลแข็งแรงมาก จึงไม่สามารถนำมาหลอมเหลวได้ ตัวอย่าง เมลามีน พอลิยูรีเทน
วันจันทร์ที่ 14 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
พอลิเมอร์
พอลิเมอร์
พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์
ประเภทของพอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้
1. แบ่งตามการเกิดเป็นเกณฑ์ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ไกโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลีไอโซปรีน)
ข . พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลูไซต์ เป็นต้น
2. แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . โฮมอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง(ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกลูโคสทั้งหมด) พอลิเอทิลีน PVC (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นเอทิลีนทั้งหมด)
ข . เฮเทอโรพอลิเมอร์ (Heteropolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกรดอะมิโนต่างชนิดกัน) พอลิเอสเทอร์ พอลิเอไมด์ เป็นต้น
3. แบ่งตามโครงสร้างของพอลิเมอร์ แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น (Chain length polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน ดังภาพ
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง (Branched polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ดังภาพ
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห (Croos -linking polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม ดังภาพ
พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์
ประเภทของพอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้
1. แบ่งตามการเกิดเป็นเกณฑ์ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ไกโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลีไอโซปรีน)
ข . พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลูไซต์ เป็นต้น
2. แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ เป็น 2 ชนิด คือ
ก . โฮมอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง(ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกลูโคสทั้งหมด) พอลิเอทิลีน PVC (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นเอทิลีนทั้งหมด)
ข . เฮเทอโรพอลิเมอร์ (Heteropolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน (ประกอบด้วยมอนอเมอร์ที่เป็นกรดอะมิโนต่างชนิดกัน) พอลิเอสเทอร์ พอลิเอไมด์ เป็นต้น
3. แบ่งตามโครงสร้างของพอลิเมอร์ แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ
ก. พอลิเมอร์แบบเส้น (Chain length polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน ดังภาพ
ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง (Branched polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ ดังภาพ
ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห (Croos -linking polymer) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม ดังภาพ
เส้นใย
เส้นใย
เส้นใยหมายถึงวัสดุหรือสารใดๆทั้งที่เกิดจากธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ที่มีอัตราส่วนระหว่างความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับหรือมากกว่า 100 สามารถขึ้นรูปเป็นผ้าได้ และต้องเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของผ้า
เส้นใยหมายถึงวัสดุหรือสารใดๆทั้งที่เกิดจากธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ที่มีอัตราส่วนระหว่างความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับหรือมากกว่า 100 สามารถขึ้นรูปเป็นผ้าได้ และต้องเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของผ้า
ไม่สามารถแยกย่อยในเชิงกลได้อีก
ประเภทของเส้นใย
เราสามารถแยกประเภทของเส้นใยได้หลายแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการแบ่ง
ในที่นี้เราแบ่งตามแหล่งกำเนิดของเส้นใยซึ่งจะแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ
คือ เส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์
ในกลุ่มของเส้นใยธรรมชาติก็ยังแบ่งย่อยได้อีกเป็นเส้นใยที่มาจากพืช จากสัตว์ และจากแร่ ส่วนเส้นใยประดิษฐ์สามารถแยกเป็นเส้นใยที่ประดิษฐ์จากธรรมชาติ
เส้นใยสังเคราะห์ และเส้นใยที่ประดิษฐ์จากวัสดุอื่นๆ
1. เส้นใยธรรมชาติ (Natural fibers)
เส้นใยพืช เช่น ฝ้าย ลินิน ปอ รามี ป่าน นุ่น
เส้นใยสัตว์ เช่น ขนสัตว์ (wool) ไหม (silk) ผม (hair)
แร่ เช่น แร่ใยหิน (asbestos)
2. เส้นใยประดิษฐ์ (Man-made fibers)
ประดิษฐ์จากธรรมชาติ เช่น เรยอน อะซิเทต ไตรอะซีเทต
เส้นใยสังเคราะห์ เช่น โอเลฟินส์ โพลีเอสเทอร์ โพลีอรามิด ไนลอน
แร่และเหล็ก เช่น โลหะ แก้ว เซรามิก กราไฟต์
สมบัติของเส้นใย
สมบัติของเส้นใยมีผลโดยตรงต่อสมบัติของผ้าที่ทำขึ้นจากเส้นใยนั้นๆ ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่แข็งแรงก็จะมีความแข็งแรงทนทานด้วย หรือเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้ดีจะส่งผลให้ผ้าสามารถดูดซับน้ำและความชื้นได้ดี เหมาะสำหรับการนำไปใช้ในส่วนที่มีการสัมผัสกับผิวและดูดซับน้ำ เช่น ผ้าเช็ดตัว ผ้าอ้อม เป็นต้น
ดังนั้นการที่เราเข้าใจสมบัติของเส้นใย จะช่วยทำให้สามารถทำนายสมบัติของผ้าที่มีเส้นใยนั้นๆ เป็นองค์ประกอบ รวมไปถึงผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถเลือกชนิดของผลิตภัณฑ์ในเบื้องต้น
ได้ถูกต้องตามความต้องการ ของการนำไปใช้งาน โดยการคาดเดาจากองค์ประกอบที่แจ้งไว้ในป้ายสินค้า
ความแตกต่างของเส้นใยขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการเรียงตัวของโมเลกุล ซึ่งส่วนผสมและความแตกต่างในปัจจัยทั้งสามนี้ ทำให้เส้นใยมีสมบัติที่หลากหลายและแตกต่างกัน ซึ่งสมบัติของเส้นใยก็จะมีผลต่อสมบัติของผ้าหรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเส้นใยนั้น ทั้งในส่วนที่เป็นที่ต้องการและไม่ต้องการต่อการนำไปใช้งาน ยกตัวอย่างเช่น
ในเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้น้อย จะส่งผลให้ผ้าที่ทำจากเส้นใยชนิดนี้มีสมบัติดังนี้
• เกิดไฟฟ้าสถิตย์ (Static build-up) บนเนื้อผ้าได้ง่าย ทำให้ผ้าลีบติดตัว
• ผ้าแห้งเร็ว เนื่องจากมีปริมาณน้ำที่ดูดซับน้อยและไม่มีพันธะ (bond) ระหว่างเส้นใยและ โมเลกุลของน้ำ
• ย้อมติดสียาก เนื่องจากการย้อมสีส่วนใหญ่อาศัยน้ำเป็นตัวกลางพาโมเลกุลของสีเข้าไปในเนื้อผ้า ผ้าที่ไม่ดูดซับน้ำจึงติดสีย้อมได้ยากกว่า
• สวมใส่สบายน้อยกว่า เนื่องจากการเหงื่อที่อยู่บนผิวถูกดูดซับน้อยทำให้รู้สึกเปียกชื้นได้
• คงรูปได้ขณะเปียก (หรือขณะซัก) และผ้ายับน้อย ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณน้ำที่ถูกดูดซับมีน้อย และไม่เกิดพันธะระหว่างเส้นใย และโมเลกุลของน้ำ ที่จะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป
ต่อไปเรามาดูปัจจัยทั้งสามที่มีผลต่อสมบัติของเส้นใย คือ โครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการจัดเรียงตัวของโมเลกุล
โครงสร้างทางกายภาพ
โครงสร้างทางกายภาพหรือโครงสร้างทางสัณฐาน (morphology) ของเส้นใย
สามารถสังเกตได้จากกล้องจุลทรรศน์ (microscope) ที่มีกำลังขยาย 250-1000 เท่า โครงสร้างทางกายภาพนั้นครอบคลุมถึง ความยาว ขนาดหรือเส้นผ่าศูนย์กลาง
รูปร่างภาคตัดขวาง (cross-sectional shape) รูปร่างของผิวเส้นใย และความหยักของเส้นใย
ความยาวเส้นใย (Fiber length)
เส้นใยมีทั้งชนิดสั้นและยาว ซึ่งความยาวของเส้นใยจะมีผลต่อสมบัติ
และการนำไปใช้งานของผลิตภัณฑ์สิ่งทอ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับชนิดของเส้นใยทั้งสองนี้ก่อน
เส้นใยสั้น (Staple fiber)
เป็นเส้นใยที่มีความยาวอยู่ในช่วง 2 ถึง 46 เซนติเมตร (หรือ ? ถึง 18 นิ้ว) เส้นใยธรรมชาติทั้งหมด
ยกเว้นไหมเป็นเส้นใยสั้น ยกตัวอย่างเช่น เส้นใยฝ้าย นุ่น ขนสัตว์ เส้นใยสั้นที่มาจากเส้นใยประดิษฐ์มักทำเป็นเส้นยาวก่อนแล้วตัด (chop) เป็นเส้นใยสั้นตามความยาวที่กำหนด
เส้นใยยาว
ประเภทของเส้นใย
เราสามารถแยกประเภทของเส้นใยได้หลายแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการแบ่ง
ในที่นี้เราแบ่งตามแหล่งกำเนิดของเส้นใยซึ่งจะแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ
คือ เส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์
ในกลุ่มของเส้นใยธรรมชาติก็ยังแบ่งย่อยได้อีกเป็นเส้นใยที่มาจากพืช จากสัตว์ และจากแร่ ส่วนเส้นใยประดิษฐ์สามารถแยกเป็นเส้นใยที่ประดิษฐ์จากธรรมชาติ
เส้นใยสังเคราะห์ และเส้นใยที่ประดิษฐ์จากวัสดุอื่นๆ
1. เส้นใยธรรมชาติ (Natural fibers)
เส้นใยพืช เช่น ฝ้าย ลินิน ปอ รามี ป่าน นุ่น
เส้นใยสัตว์ เช่น ขนสัตว์ (wool) ไหม (silk) ผม (hair)
แร่ เช่น แร่ใยหิน (asbestos)
2. เส้นใยประดิษฐ์ (Man-made fibers)
ประดิษฐ์จากธรรมชาติ เช่น เรยอน อะซิเทต ไตรอะซีเทต
เส้นใยสังเคราะห์ เช่น โอเลฟินส์ โพลีเอสเทอร์ โพลีอรามิด ไนลอน
แร่และเหล็ก เช่น โลหะ แก้ว เซรามิก กราไฟต์
สมบัติของเส้นใย
สมบัติของเส้นใยมีผลโดยตรงต่อสมบัติของผ้าที่ทำขึ้นจากเส้นใยนั้นๆ ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่แข็งแรงก็จะมีความแข็งแรงทนทานด้วย หรือเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้ดีจะส่งผลให้ผ้าสามารถดูดซับน้ำและความชื้นได้ดี เหมาะสำหรับการนำไปใช้ในส่วนที่มีการสัมผัสกับผิวและดูดซับน้ำ เช่น ผ้าเช็ดตัว ผ้าอ้อม เป็นต้น
ดังนั้นการที่เราเข้าใจสมบัติของเส้นใย จะช่วยทำให้สามารถทำนายสมบัติของผ้าที่มีเส้นใยนั้นๆ เป็นองค์ประกอบ รวมไปถึงผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถเลือกชนิดของผลิตภัณฑ์ในเบื้องต้น
ได้ถูกต้องตามความต้องการ ของการนำไปใช้งาน โดยการคาดเดาจากองค์ประกอบที่แจ้งไว้ในป้ายสินค้า
ความแตกต่างของเส้นใยขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการเรียงตัวของโมเลกุล ซึ่งส่วนผสมและความแตกต่างในปัจจัยทั้งสามนี้ ทำให้เส้นใยมีสมบัติที่หลากหลายและแตกต่างกัน ซึ่งสมบัติของเส้นใยก็จะมีผลต่อสมบัติของผ้าหรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเส้นใยนั้น ทั้งในส่วนที่เป็นที่ต้องการและไม่ต้องการต่อการนำไปใช้งาน ยกตัวอย่างเช่น
ในเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้น้อย จะส่งผลให้ผ้าที่ทำจากเส้นใยชนิดนี้มีสมบัติดังนี้
• เกิดไฟฟ้าสถิตย์ (Static build-up) บนเนื้อผ้าได้ง่าย ทำให้ผ้าลีบติดตัว
• ผ้าแห้งเร็ว เนื่องจากมีปริมาณน้ำที่ดูดซับน้อยและไม่มีพันธะ (bond) ระหว่างเส้นใยและ โมเลกุลของน้ำ
• ย้อมติดสียาก เนื่องจากการย้อมสีส่วนใหญ่อาศัยน้ำเป็นตัวกลางพาโมเลกุลของสีเข้าไปในเนื้อผ้า ผ้าที่ไม่ดูดซับน้ำจึงติดสีย้อมได้ยากกว่า
• สวมใส่สบายน้อยกว่า เนื่องจากการเหงื่อที่อยู่บนผิวถูกดูดซับน้อยทำให้รู้สึกเปียกชื้นได้
• คงรูปได้ขณะเปียก (หรือขณะซัก) และผ้ายับน้อย ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณน้ำที่ถูกดูดซับมีน้อย และไม่เกิดพันธะระหว่างเส้นใย และโมเลกุลของน้ำ ที่จะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป
ต่อไปเรามาดูปัจจัยทั้งสามที่มีผลต่อสมบัติของเส้นใย คือ โครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการจัดเรียงตัวของโมเลกุล
โครงสร้างทางกายภาพ
โครงสร้างทางกายภาพหรือโครงสร้างทางสัณฐาน (morphology) ของเส้นใย
สามารถสังเกตได้จากกล้องจุลทรรศน์ (microscope) ที่มีกำลังขยาย 250-1000 เท่า โครงสร้างทางกายภาพนั้นครอบคลุมถึง ความยาว ขนาดหรือเส้นผ่าศูนย์กลาง
รูปร่างภาคตัดขวาง (cross-sectional shape) รูปร่างของผิวเส้นใย และความหยักของเส้นใย
ความยาวเส้นใย (Fiber length)
เส้นใยมีทั้งชนิดสั้นและยาว ซึ่งความยาวของเส้นใยจะมีผลต่อสมบัติ
และการนำไปใช้งานของผลิตภัณฑ์สิ่งทอ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับชนิดของเส้นใยทั้งสองนี้ก่อน
เส้นใยสั้น (Staple fiber)
เป็นเส้นใยที่มีความยาวอยู่ในช่วง 2 ถึง 46 เซนติเมตร (หรือ ? ถึง 18 นิ้ว) เส้นใยธรรมชาติทั้งหมด
ยกเว้นไหมเป็นเส้นใยสั้น ยกตัวอย่างเช่น เส้นใยฝ้าย นุ่น ขนสัตว์ เส้นใยสั้นที่มาจากเส้นใยประดิษฐ์มักทำเป็นเส้นยาวก่อนแล้วตัด (chop) เป็นเส้นใยสั้นตามความยาวที่กำหนด
เส้นใยยาว
เป็นเส้นใยที่มีความยาวต่อเนื่องไม่สิ้นสุด มีหน่วยวัดเป็นเมตรหรือหลา เส้นใยยาวส่วนใหญ่เป็นเส้นใยประดิษฐ์ ยกเว้นไหมซึ่งเป็นเส้นใยยาวที่มาจากธรรมชาติ เส้นใยยาวอาจเป็นชนิดเส้นยาวเดี่ยว (monofilament) ที่มีเส้นใยเพียงเส้นเดียว หรือเส้นใยยาวกลุ่ม (multifilament)
ซึ่งจะมีเส้นใยมากกว่า 1 เส้นรวมอยู่ด้วยกันตลอดความยาว เส้นยาวที่ออกมาจากหัวฉีด (spinnerets) จะมีลักษณะเรียบซึ่งมีลักษณะเรียบคล้ายเส้นใยไหม หากต้องการลักษณะเส้นใยที่หยัก
ก็จะต้องนำไปผ่านกระบวนการทำหยัก (crimp) ซึ่งเส้นใยที่ได้จะมีลักษณะคล้ายเส้นใยฝ้าย หรือขนสัตว์ ซึ่งส่วนมากเส้นใยที่ทำหยักมักจะนำไปตัดเพื่อทำเป็นเส้นใยสั้น
ขนาดเส้นใย
ขนาดของเส้นใยมีผลต่อสมรรถนะการใช้งานและสมบัติทางผิวสัมผัส (hand properties) เส้นใยที่มีขนาดใหญ่จะให้ความรู้สึกที่หยาบและแข็งของเนื้อผ้า แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ความแข็งแรงมากกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยชนิดเดียวกันที่มีขนาดเล็กกว่า ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่มีขนาดเล็กหรือมีความละเอียดก็จะให้ความนุ่มต่อสัมผัส
และจัดเข้ารูป (drape) ได้ง่ายกว่า
เส้นใยธรรมชาตินั้นมักมีขนาดที่ไม่สม่ำเสมอ คุณภาพของเส้นใยธรรมชาติมักจะวัดจากความละเอียดของเส้นใย เส้นใยที่มีความละเอียดมาก (ขนาดเล็ก) จะมีคุณภาพที่ดีกว่า
การวัดความละเอียดมักวัดจากเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นใย (ภายใต้กล้องจุลทรรศน์)
ในหน่วยของไมโครเมตร (1 ไมโครเมตรเท่ากับ 1/1000 มิลลิเมตร) ซึ่งโดยทั่วไปขนาดของเส้นใยธรรมชาติแต่ละชนิดมีดังตัวอย่างข้างล่างนี้
เส้นใยฝ้าย 16-20 ไมโครเมตร
ขนสัตว์ (แกะ) 10-50 ไมโครเมตร
ไหม 11-12 ไมโครเมตร
เส้นใยลินิน 12-16 ไมโครเมตร
สำหรับเส้นใยประดิษฐ์ที่ผลิตในอุตสาหกรรม ขนาดของเส้นใยจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง
เช่น ขนาดของรูในหัวฉีด (spinneret holes) การดึงยืดขณะที่ปั่นเส้นใยและหลังการการปั่นเส้นใย รวมไปถึงปริมาณและความเร็วของการอัดน้ำพลาสติกผ่านหัวฉีดในกระบวนการปั่นเส้นใย เส้นใยประดิษฐ์ที่ได้สามารถควบคุมความสม่ำเสมอได้ดีกว่าเส้นใยธรรมชาติ แต่ก็ยังมีส่วนที่ไม่สม่ำเสมอบ้างเนื่องจากความไม่คงที่ (irregularity) ของกระบวนการผลิต หน่วยที่มักใช้วัดความละเอียดของเส้นใยประดิษฐ์คือดีเนียร์ และ เท็กซ์
ดีเนียร์ (Denier) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใย โดยเป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใย
ที่มีความยาว 9,000 เมตร เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์ต่ำจึงมีความละเอียดมากกว่า เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์สูงเนื่องจากมีน้ำหนักน้อยกว่าในความยาวที่เท่ากัน
เท็กซ์ (Tex) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใยคล้ายกับดีเนียร์
แต่เป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใยที่มีความยาว 1,000 เมตร
ดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์ (Denier per filament, DPF) เป็นค่าที่วัดความละเอียดของเส้นใยที่อยู่ในเส้นด้ายซึ่งมีจำนวนเส้นใยตั้งแต่ 2 ขึ้นไป ดังนั้นค่าดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์จึงเท่ากับดีเนียร์ของฟิลาเมนต์นั้นหารด้วยจำนวนฟิลาเมนต์ (หรือจำนวนเส้นใย) ทั้งหมด
โดยทั่วไปเส้นใยที่ใช้สำหรับเสื้อผ้ามีขนาดอยู่ในช่วง 1 ถึง 7 ดีเนียร์
เส้นใยสำหรับทำพรมมีขนาดใหญ่อยู่ในช่วง 15 ถึง 24 ดีเนียร์ เส้นใยขนาดเท่ากันไม่ได้หมายความว่าจะมีความเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานชนิดเดียวกันได้ เส้นใยที่ใช้สำหรับเสื้อผ้ามักจะนิ่มและละเอียดเกินกว่าที่จะทนต่อแรงกดได้ดีเหมือนเส้นใยที่ใช้ทำพรม ในทางกลับกันเส้นใยที่ใช้ทำพรมก็ให้ความรู้สึกต่อผิวสัมผัสที่ละเอียดน้อยกว่าเส้นใยที่ใช้ทำเสื้อผ้า
รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใย
รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใยมีผลต่อความเป็นมันวาว ลักษณะเนื้อผ้า และสมบัติต่อผิวสัมผัส เส้นใยมีรูปร่างหน้าตัดที่หลากหลายกัน เช่นวงกลม สามเหลี่ยม ทรงคล้ายกระดูก (dog bone)
ทรงรูปถั่ว (bean-shaped) เป็นต้น
ซึ่งจะมีเส้นใยมากกว่า 1 เส้นรวมอยู่ด้วยกันตลอดความยาว เส้นยาวที่ออกมาจากหัวฉีด (spinnerets) จะมีลักษณะเรียบซึ่งมีลักษณะเรียบคล้ายเส้นใยไหม หากต้องการลักษณะเส้นใยที่หยัก
ก็จะต้องนำไปผ่านกระบวนการทำหยัก (crimp) ซึ่งเส้นใยที่ได้จะมีลักษณะคล้ายเส้นใยฝ้าย หรือขนสัตว์ ซึ่งส่วนมากเส้นใยที่ทำหยักมักจะนำไปตัดเพื่อทำเป็นเส้นใยสั้น
ขนาดเส้นใย
ขนาดของเส้นใยมีผลต่อสมรรถนะการใช้งานและสมบัติทางผิวสัมผัส (hand properties) เส้นใยที่มีขนาดใหญ่จะให้ความรู้สึกที่หยาบและแข็งของเนื้อผ้า แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ความแข็งแรงมากกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยชนิดเดียวกันที่มีขนาดเล็กกว่า ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่มีขนาดเล็กหรือมีความละเอียดก็จะให้ความนุ่มต่อสัมผัส
และจัดเข้ารูป (drape) ได้ง่ายกว่า
เส้นใยธรรมชาตินั้นมักมีขนาดที่ไม่สม่ำเสมอ คุณภาพของเส้นใยธรรมชาติมักจะวัดจากความละเอียดของเส้นใย เส้นใยที่มีความละเอียดมาก (ขนาดเล็ก) จะมีคุณภาพที่ดีกว่า
การวัดความละเอียดมักวัดจากเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นใย (ภายใต้กล้องจุลทรรศน์)
ในหน่วยของไมโครเมตร (1 ไมโครเมตรเท่ากับ 1/1000 มิลลิเมตร) ซึ่งโดยทั่วไปขนาดของเส้นใยธรรมชาติแต่ละชนิดมีดังตัวอย่างข้างล่างนี้
เส้นใยฝ้าย 16-20 ไมโครเมตร
ขนสัตว์ (แกะ) 10-50 ไมโครเมตร
ไหม 11-12 ไมโครเมตร
เส้นใยลินิน 12-16 ไมโครเมตร
สำหรับเส้นใยประดิษฐ์ที่ผลิตในอุตสาหกรรม ขนาดของเส้นใยจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง
เช่น ขนาดของรูในหัวฉีด (spinneret holes) การดึงยืดขณะที่ปั่นเส้นใยและหลังการการปั่นเส้นใย รวมไปถึงปริมาณและความเร็วของการอัดน้ำพลาสติกผ่านหัวฉีดในกระบวนการปั่นเส้นใย เส้นใยประดิษฐ์ที่ได้สามารถควบคุมความสม่ำเสมอได้ดีกว่าเส้นใยธรรมชาติ แต่ก็ยังมีส่วนที่ไม่สม่ำเสมอบ้างเนื่องจากความไม่คงที่ (irregularity) ของกระบวนการผลิต หน่วยที่มักใช้วัดความละเอียดของเส้นใยประดิษฐ์คือดีเนียร์ และ เท็กซ์
ดีเนียร์ (Denier) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใย โดยเป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใย
ที่มีความยาว 9,000 เมตร เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์ต่ำจึงมีความละเอียดมากกว่า เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์สูงเนื่องจากมีน้ำหนักน้อยกว่าในความยาวที่เท่ากัน
เท็กซ์ (Tex) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใยคล้ายกับดีเนียร์
แต่เป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใยที่มีความยาว 1,000 เมตร
ดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์ (Denier per filament, DPF) เป็นค่าที่วัดความละเอียดของเส้นใยที่อยู่ในเส้นด้ายซึ่งมีจำนวนเส้นใยตั้งแต่ 2 ขึ้นไป ดังนั้นค่าดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์จึงเท่ากับดีเนียร์ของฟิลาเมนต์นั้นหารด้วยจำนวนฟิลาเมนต์ (หรือจำนวนเส้นใย) ทั้งหมด
โดยทั่วไปเส้นใยที่ใช้สำหรับเสื้อผ้ามีขนาดอยู่ในช่วง 1 ถึง 7 ดีเนียร์
เส้นใยสำหรับทำพรมมีขนาดใหญ่อยู่ในช่วง 15 ถึง 24 ดีเนียร์ เส้นใยขนาดเท่ากันไม่ได้หมายความว่าจะมีความเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานชนิดเดียวกันได้ เส้นใยที่ใช้สำหรับเสื้อผ้ามักจะนิ่มและละเอียดเกินกว่าที่จะทนต่อแรงกดได้ดีเหมือนเส้นใยที่ใช้ทำพรม ในทางกลับกันเส้นใยที่ใช้ทำพรมก็ให้ความรู้สึกต่อผิวสัมผัสที่ละเอียดน้อยกว่าเส้นใยที่ใช้ทำเสื้อผ้า
รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใย
รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใยมีผลต่อความเป็นมันวาว ลักษณะเนื้อผ้า และสมบัติต่อผิวสัมผัส เส้นใยมีรูปร่างหน้าตัดที่หลากหลายกัน เช่นวงกลม สามเหลี่ยม ทรงคล้ายกระดูก (dog bone)
ทรงรูปถั่ว (bean-shaped) เป็นต้น
วันพฤหัสบดีที่ 9 ธันวาคม พ.ศ. 2553
ข้อสอบปิโตรเลียม
1.เมื่อน้ำน้ำมันดิบมากลั่นลำดับส่วน สารที่กลั่นได้เป็นไปตามข้อใด
ก. แก๊สธรรมชาติ น้ำมันเตา และน้ำมันก๊าด
ข. น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และน้ำมันเบนซิน
ค. น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซล
ง. น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น และน้ำมันเตา
2.ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำมัน วิธีการในข้อใดไม่ต้องอาศัยความร้อน
ก. กระบวนการแตกสลาย
ข. กระบวนการรีฟอร์มมิ่ง
ค. กระบวนการแอลคิลเลชัน
ง. กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน
3.ข้อใดเรียงลำดับสารที่จุดเดือดสูงไปต่ำได้ถูกต้อง
ก. น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมีนก๊าด น้ำมันหล่อลื่น
ข. น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล และน้ำมันเบนซิน
ค. น้ำมันเตา น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และน้ำมันเบนซิน
ง. น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันดีเซล น้ำมันเบนซิน และน้ำมันเตา
4.ข้อใดเป็นน้ำมันเบนซินที่มีคุณภาพดีและปลอดภัยที่สุด
ก. น้ำมันเบนซินที่มีเฮปเทนร้อยละ 7
ข. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 91
ค. น้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเชื้อเพลิงที่มีไอโซออกเทนร้อยละ 92
ง. น้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเชื้อเพลิงที่มีไอโซออกเทนร้อยละ 91 ซึ่งเติมสารเตตระเอทิลเลด
5.ข้อความในข้อใดไม่ถูกต้อง
ก. เลขออกเทนสามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มเตตระเอทิลเลด
ข. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 100 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับไอโซออกเทนบริสุทธิ์
ค. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 0 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับไฮโดรคาร์บอนบริสุทธิ์
ง. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 83 เป็นน้ำมันเบนซินที่ประกอบด้วยไอโซออกเทนร้อยละ 83 และเฮปเทนร้อยละ 17 โดยมวล
6.สารในข้อใดเป็นสารในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้น
ก. บิวทาไดอีน โทลูอีน และโพรเพน
ข. บิวทาไดอีน ไซลีน และอีเทน
ค. ไซลีน โทลูอีน และสไตรีน
ง. เอทิลีน เบนซิน และอีเทน
7.อุตสาหกรรมในข้อใดจัดเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง
ก. การนำอีเทนมาผลิตอีทีน
ข. การใช้แนฟทาผลิตเบนซีน
ค. การใช้เอทิลีนผลิตพอลิเอทิลีน
ง. การใช้เบนซีนทำปฏิกิริยากับเอทิลีนเพื่อผลิตสไตรีน
8.ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับน้ำมันดีเซล
ก. ของผสมระหว่างซีเทนกับแอลฟาเมทิลแนฟทาลีนในอัตราส่วนที่ขึ้นกับเลขซีเทนของน้ำมันดีเซลนั้น
ข. ของผสมระหว่างไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 19-24 อะตอม
ค. ของผสมระหว่างไฮดดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 14 - 19 อะตอม
ง. ของผสมระหว่างไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 10-14 อะตอม
9.ข้อใดกล่าวเกี่ยวกับน้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 95 ไม่ถูกต้อง
ก. ได้จากการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำโดยการเติมสารเพิ่มเลขออกเทนเช่น MTBE
ข. ทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบกว่าน้ำมันที่มีเลขออกเทน 91
ค. ประกอบด้วยไอโซออกเทน 95 ส่วนและเฮปเทน 5 ส่วน โดยมวล
ง. ใช้ได้กับเครื่องยนต์แบบแก๊สโซลีน
10.องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยในข้อใดมีสารไฮโดรคาร์บอน และสารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนในปริมาณมากที่สุด
ก.บิวเทนและไนโตรเจน
ข. มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์
ค. มีเทนและไนโตรเจน
ง. บิวเทนและคาร์บอนไดออกไซด์
เฉลย
1. ในการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบเรียงลำดับผลิตภัณฑ์ที่แยกออกมาได้ตามลำดับก่อนหลังคือ แก๊สธรรมชาติ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น ไข น้ำมันเตา บิทูเมน
2. กระบวนการแอลคิลเลชันใช้กรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งฏิกิริยา
3. ในการกลั่นลำดับส่วนของน้ำมันดิบเรียงลำดับสารที่จุดเดือดสูงไปต่ำได้คือ บิทูเมน น้ำมันเตา ไข น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน แก๊สธรรมชาติ
4. น้ำมันเบนซินที่มีเฮปเทนร้อยละ 7 จะมีไอโซออกเทนร้อยละ 93 ดังนั้นมีเลขออกเทน 93
5.น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 0 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเฮปเทน 100% โดยมวล
6. สารในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้นประกอบด้วย เอทิลีน โพรพิลีน บิวทาไดอีน เบนซีน สไตรีน โทลูอีน และไซลีน
7. ข้อ ก ขและค จัดเป็นอุตสาหกรรมขั้นต้น ข้อ ง เป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง
คำถามที่
8.น้ำมันเบนซินมี C 5 - C10 น้ำมันก๊าดมีคาร์บอน 10 -14 อะตอม น้ำมันดีเซลมีคาร์บอน14 -19 อะตอม น้ำมันหล่อลื่นมีคาร์บอนมีคาร์บอน 19-35 อะตอม
9. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 95 มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับเฮปเทนร้อยละ 5 โดยมวล และไอโซออกเทนร้อยละ 95 โดยมวล
10.องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยมีแก๊สมีเทน 60-80% โดยปริมาตร และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 15-25 % โดยปริมาตร
ก. แก๊สธรรมชาติ น้ำมันเตา และน้ำมันก๊าด
ข. น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และน้ำมันเบนซิน
ค. น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซล
ง. น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น และน้ำมันเตา
2.ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำมัน วิธีการในข้อใดไม่ต้องอาศัยความร้อน
ก. กระบวนการแตกสลาย
ข. กระบวนการรีฟอร์มมิ่ง
ค. กระบวนการแอลคิลเลชัน
ง. กระบวนการโอลิโกเมอไรเซชัน
3.ข้อใดเรียงลำดับสารที่จุดเดือดสูงไปต่ำได้ถูกต้อง
ก. น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมีนก๊าด น้ำมันหล่อลื่น
ข. น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล และน้ำมันเบนซิน
ค. น้ำมันเตา น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และน้ำมันเบนซิน
ง. น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันดีเซล น้ำมันเบนซิน และน้ำมันเตา
4.ข้อใดเป็นน้ำมันเบนซินที่มีคุณภาพดีและปลอดภัยที่สุด
ก. น้ำมันเบนซินที่มีเฮปเทนร้อยละ 7
ข. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 91
ค. น้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเชื้อเพลิงที่มีไอโซออกเทนร้อยละ 92
ง. น้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเชื้อเพลิงที่มีไอโซออกเทนร้อยละ 91 ซึ่งเติมสารเตตระเอทิลเลด
5.ข้อความในข้อใดไม่ถูกต้อง
ก. เลขออกเทนสามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มเตตระเอทิลเลด
ข. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 100 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับไอโซออกเทนบริสุทธิ์
ค. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 0 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับไฮโดรคาร์บอนบริสุทธิ์
ง. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 83 เป็นน้ำมันเบนซินที่ประกอบด้วยไอโซออกเทนร้อยละ 83 และเฮปเทนร้อยละ 17 โดยมวล
6.สารในข้อใดเป็นสารในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้น
ก. บิวทาไดอีน โทลูอีน และโพรเพน
ข. บิวทาไดอีน ไซลีน และอีเทน
ค. ไซลีน โทลูอีน และสไตรีน
ง. เอทิลีน เบนซิน และอีเทน
7.อุตสาหกรรมในข้อใดจัดเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง
ก. การนำอีเทนมาผลิตอีทีน
ข. การใช้แนฟทาผลิตเบนซีน
ค. การใช้เอทิลีนผลิตพอลิเอทิลีน
ง. การใช้เบนซีนทำปฏิกิริยากับเอทิลีนเพื่อผลิตสไตรีน
8.ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับน้ำมันดีเซล
ก. ของผสมระหว่างซีเทนกับแอลฟาเมทิลแนฟทาลีนในอัตราส่วนที่ขึ้นกับเลขซีเทนของน้ำมันดีเซลนั้น
ข. ของผสมระหว่างไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 19-24 อะตอม
ค. ของผสมระหว่างไฮดดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 14 - 19 อะตอม
ง. ของผสมระหว่างไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 10-14 อะตอม
9.ข้อใดกล่าวเกี่ยวกับน้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 95 ไม่ถูกต้อง
ก. ได้จากการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำโดยการเติมสารเพิ่มเลขออกเทนเช่น MTBE
ข. ทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบกว่าน้ำมันที่มีเลขออกเทน 91
ค. ประกอบด้วยไอโซออกเทน 95 ส่วนและเฮปเทน 5 ส่วน โดยมวล
ง. ใช้ได้กับเครื่องยนต์แบบแก๊สโซลีน
10.องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยในข้อใดมีสารไฮโดรคาร์บอน และสารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนในปริมาณมากที่สุด
ก.บิวเทนและไนโตรเจน
ข. มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์
ค. มีเทนและไนโตรเจน
ง. บิวเทนและคาร์บอนไดออกไซด์
เฉลย
1. ในการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบเรียงลำดับผลิตภัณฑ์ที่แยกออกมาได้ตามลำดับก่อนหลังคือ แก๊สธรรมชาติ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น ไข น้ำมันเตา บิทูเมน
2. กระบวนการแอลคิลเลชันใช้กรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งฏิกิริยา
3. ในการกลั่นลำดับส่วนของน้ำมันดิบเรียงลำดับสารที่จุดเดือดสูงไปต่ำได้คือ บิทูเมน น้ำมันเตา ไข น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน แก๊สธรรมชาติ
4. น้ำมันเบนซินที่มีเฮปเทนร้อยละ 7 จะมีไอโซออกเทนร้อยละ 93 ดังนั้นมีเลขออกเทน 93
5.น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 0 เป็นน้ำมันเบนซินที่มีสมบัติเหมือนเฮปเทน 100% โดยมวล
6. สารในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้นประกอบด้วย เอทิลีน โพรพิลีน บิวทาไดอีน เบนซีน สไตรีน โทลูอีน และไซลีน
7. ข้อ ก ขและค จัดเป็นอุตสาหกรรมขั้นต้น ข้อ ง เป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต่อเนื่อง
คำถามที่
8.น้ำมันเบนซินมี C 5 - C10 น้ำมันก๊าดมีคาร์บอน 10 -14 อะตอม น้ำมันดีเซลมีคาร์บอน14 -19 อะตอม น้ำมันหล่อลื่นมีคาร์บอนมีคาร์บอน 19-35 อะตอม
9. น้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทน 95 มีสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับเฮปเทนร้อยละ 5 โดยมวล และไอโซออกเทนร้อยละ 95 โดยมวล
10.องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติจากอ่าวไทยมีแก๊สมีเทน 60-80% โดยปริมาตร และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 15-25 % โดยปริมาตร
วันศุกร์ที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2553
ถ่านหิน
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
พีต (Peat) เป็นขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
ลิกไนต์ (Lignite) มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
ซับบิทูมินัส (Subbituminous) มีสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้า
บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินเนื้อแน่น แข็ง ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ
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
1. ประเภทของถ่านหิน
ถ่านหินสามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น ๕ ประเภท คือ
พีต (Peat) เป็นขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
ลิกไนต์ (Lignite) มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
ซับบิทูมินัส (Subbituminous) มีสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้า
บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินเนื้อแน่น แข็ง ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ
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
การกลั่นน้ำมันดิบคือ การย่อยสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นส่วนประกอบของปิโตรเลียมออกเป็นกลุ่ม (Groups) หรือออกเป็นส่วน (Fractions) ต่างๆ โดยกระบวนการกลั่น(Distillation) ที่ยุ่งยากและซับซ้อน น้ำมันดิบในโรงกลั่นน้ำมันนั้น ไม่เพียงแต่จะถูกแยกออกเป็นส่วนต่างๆ เท่านั้น แต่มลทิน (Impurities) ชนิดต่างๆ เช่น กำมะถัน ก็จะถูกกำจัดออกไปอีก โรงกลั่นน้ำมันอาจผลิตน้ำมัน แก๊ส และเคมีภัณฑ์ที่แตกต่างกันออกมาได้มากมายถึง ๘๐ ชนิด ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดคือ เชื้อเพลิงชนิดต่างๆ จากน้ำมันส่วนที่เบากว่า (Lighter fractions) เช่น น้ำมันเบนซิน (Petrol หรือ Gasoline) พาราฟิน (Parafin หรือ Kerosene) เบนซีน (Benzene) แต่น้ำมันส่วนที่หนักกว่า Heavier fractions) เช่น น้ำมันดีเซล (Diesel) น้ำมันหล่อลื่น (Lubricants) และน้ำมันเตา (Fuel oils) ก็นับได้ว่ามีความสำคัญเช่นกัน นอกเหนือไปจากนี้ ก็มีสารเหลือค้าง (Residues) อีกหลายชนิดเกิดขึ้น เช่น ถ่านโค้ก (Coke) แอสฟัลต์ (Asphalt) และบิทูเม็น (Bitumen) หรือน้ำมันดิน (Tar) และขี้ผึ้ง (Wax หรือ Vaseline) ก็อาจได้รับการสกัดออกมา รวมทั้งยังมีแก๊สชนิดต่างๆ เกิดขึ้นด้วย เช่น บิวเทน (Butane) และโพรเพน (Propane) น้ำมันส่วนที่หนักกว่าและแก๊สชนิดต่างๆ ที่เกิดขึ้นนั้น ยังสามารถนำไปแปรรูปทางเคมีต่อไปทำให้เกิดเป็นแก๊สที่มีคุณค่าขึ้นอีกหลายชนิดรวมทั้งได้รับน้ำมันเตาในปริมาณที่มากขึ้นจากกระบวนการกลั่นลำดับส่วน (Fractionating process) ตามปกติอีกด้วย
วิธีการกลั่นน้ำมันที่สำคัญๆ ในโรงกลั่น มีดังนี้
บริเวณโรงกลั่นน้ำมัน
การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation)
วิธีการนี้คือการกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐาน ซึ่งสามารถแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วน (Fractions) ต่างๆ กระบวนการนี้ใช้หลักการจากลักษณะของส่วนต่างๆ ของน้ำมันดิบที่มีค่าอุณหภูมิจุดเดือด (Boiling point) ที่แตกต่างกันออกไป และเป็นผลให้ส่วนต่างๆ ของน้ำมันดิบนั้นมีจุดควบแน่น (Condensation point) ที่แตกต่างกันออกไปด้วย น้ำมันดิบจากถังจะได้รับการสูบผ่านเข้าไปในเตาเผา (Furnace) ที่มีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะทำให้ทุกๆ ส่วนของน้ำมันดิบแปรสภาพไปเป็นไอได้ แล้วไอน้ำมันดังกล่าวก็จะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอกลั่นลำดับส่วน (Fractionatingtower) ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก มีขนาดความสูงประมาณ ๓๐ เมตร และมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ ๒.๕- ๘ เมตร ภายในหอกลั่นดังกล่าวมีการแบ่งเป็นห้องต่างๆ หลายห้องตามแนวราบ โดยมีแผ่นกั้นห้องที่มีลักษณะคล้ายถาดกลม โดยแผ่นกั้นห้องทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้ เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้ และมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่นเมื่อไอน้ำมันดิบที่ร้อนถูกส่งให้เข้าไปสู่หอกลั่นทางท่อ ไอจะเคลื่อนตัวขึ้นไปสู่ส่วนบนสุดของหอกลั่น และขณะที่เคลื่อนตัวขึ้นไปนั้น ไอน้ำมันจะเย็นตัวลงและควบแน่นไปเรื่อยๆ แต่ละส่วนของไอน้ำมันจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ระดับต่างๆ ในหอกลั่น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการควบแน่นที่แตกต่างกันออกไป น้ำมันส่วนที่เบากว่า (Lighterfractions) เช่น น้ำมันเบนซิน (Petorl) และพาราฟิน (Parafin) ซึ่งมีค่าอุณหภูมิของการควบแน่นต่ำจะกลายเป็นของเหลวที่ห้องชั้นบนสุดของหอกลั่นและค้างตัวอยู่บนแผ่นกั้นห้องชั้นบนสุด น้ำมันส่วนกลาง (Medium fractions) เช่น ดีเซล (Diesel) น้ำมันแก๊ส (Gas oils) และน้ำมันเตา(Fuel oils) บางส่วนจะควบแน่นและกลั่นตัวที่ระดับต่างๆ ตอนกลางของหอกลั่น ส่วนน้ำมันหนัก (Heavy factions) เช่น น้ำมันเตา และสารตกค้างพวกแอสฟัลต์ จะกลั่นตัวที่ส่วนล่างสุดของหอกลั่น ซึ่งมีอุณหภูมิสูงและจะถูกระบายออกไปจากส่วนฐานของหอกลั่น
ข้อเสียของกระบวนการกลั่นลำดับส่วนคือ จะได้น้ำมันเบาประเภทต่างๆ ในสัดส่วนที่น้อยมากทั้งที่น้ำมันเบาเหล่านี้ล้วนมีคุณค่าทางเศรษฐกิจสูงกระบวนการกลั่นน้ำมัน
การกลั่นแบบเทอร์มอล แครกกิง (Thermal cracking)
กระบวนการนี้จะได้น้ำมันที่กลั่นแล้ว คือ น้ำมันเบนซิน (Petrol) เพิ่มสูงขึ้นเป็นร้อยละ ๕๐ ในปัจจุบัน กระบวนการกลั่นแบบนี้เกิดขึ้นโดยการเอาน้ำมันดิบมาทำให้เกิดการแตกตัวในถัง ที่อุณหภูมิสูงกว่า ๑,๐๐๐ องศาฟาเรนไฮต์ ที่ความกดดันมากกว่า ๑,๐๐๐ ปอนด์ ต่อรารางนิ้ว สภาวะอุณหภูมิที่สูงและความกดดันที่สูงทำให้สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ เกิดการแยกตัวหรือแตกตัวเป็นน้ำมันส่วนเบา หรือเป็นสารไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลขนาดเล็กลง รวมทั้งมีจำนวนอะตอมของคาร์บอน้อยลง และน้ำมันส่วนเบาซึ่งมีสภาพเป็นไอร้อนนี้ก็จะถูกปล่อยให้เข้าไปในหอกลั่น เพื่อควบแน่นและกลั่นตัวเป็นของเหลวต่อไป
การกลั่นแบบคาตาลิติก แครกกิง (Catalytic cracking)
กระบวนการกลั่นนี้ได้รับการพัฒนาต่อเนื่องจากแบบดั้งเดิมที่กล่าวมาแล้วทั้งสองแบบ เพื่อเพิ่มปริมาณน้ำมันที่กลั่นแล้วตลอดจนคุณภาพของน้ำมันที่กลั่นก็ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) เข้าไปในน้ำมันส่วนกลาง (Mediumfractions) ซึ่งช่วยทำให้โมเลกุลน้ำมันแตกตัว หรือแยกตัวดีขึ้น โดยไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบทางเคมีของน้ำมัน ตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในรูปของผงแพลทินัม (Platinum) หรือดินเหนียว (Clay) ที่มีขนาดอนุภาคละเอียดมากผงตัวเร่งปฏิกิริยาจะสัมผัสกับไอน้ำมันร้อนในเตาปฏิกรณ์ (Reactor) ทำให้ไอน้ำมันเกิดการแตกตัว หรือแยกตัวเป็นน้ำมันส่วนที่เบา เช่นน้ำมันเบนซิน (Petrol) แล้วก็ควบแน่นกลั่นตัวในที่สุด โดยทิ้งอะตอมของคาร์บอนและมลทินไว้กับอนุภาคของดินเหนียว ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคาร์บอนเคลือบอยู่ก็จะถูกปล่อยให้ไหลออกจากเตาปฏิกรณ์เข้าสู่รีเจนเนอเรเตอร์ (Regenerator) ซึ่งคาร์บอนจะถูกเผาไหม้ไปในกระแสอากาศกระบวนการกลั่นแบบนี้จึงเป็นการใช้ปฏิกิริยาทางเคมีกระทำต่อน้ำมันดิบ ซึ่งช่วยแยกโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ ออกจากกัน รวมไปถึงการกำจัดมลทินต่างๆ เช่น สารประกอบของกำมะถัน สารเมอร์แคบแทนส์ (Mercaptans) ที่มีกลิ่นฉุน อโรเมติกส์ (Aromatics) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ออกไปอีกด้วย
การกลั่นแบบโพลีเมอไรเซซั่น (Polymerization)
กระบวนการกลั่นแบบแครกกิง(Cracking) ช่วยปรับปรุงน้ำมันแบนซินให้มีปริมาณมากขึ้น โดยการแยกน้ำมันส่วนที่หนักกว่าออกไปแต่การกลั่นแบบโพลีเมอไรเซซั่นเป็นการเพิ่มปริมาณน้ำมันเบนซินจากน้ำมันส่วนที่เบาที่สุด(Lightest fractions) ซึ่งก็คือ แก๊ส นั่นเอง โดยทั่วๆ ไปจะถูกเผาทิ้งไป แก๊สเหล่านี้ได้รับการนำมารวมกันเป็นสารประกอบที่มีโมเลกุลใหญ่ขึ้นและทำให้สามารถเพิ่มปริมาณน้ำมันเบนซินที่กลั่นได้ รวมไปถึงการเพิ่มปริมาณออกเทน (Octane content) อีกด้วย การใช้ประโยชน์จากน้ำมันและแก๊สธรรมชาตินั้นได้เป็นไปอย่างกว้างขวางในกิจการอุตสาหกรรม พาณิชยกรรม เกษตรกรรม และในด้านอื่นๆ อีกมากมาย และก็นับได้ว่า เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการพัฒนาอุตสาหกรรมในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมา โดยใช้เป็นเชื้อเพลิงวัสดุหล่อลื่น ให้แสงสว่าง และใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์หลายชนิด นอกจากนี้ ผลพลอยได้จากน้ำมันและแก๊สธรรมชาติก็สามารถนำไปใช้เป็นเคมีภัณฑ์ ยารักษาโรค เส้นใยสังเคราะห์ ฯลฯ อย่างไรก็ดี การนำปิโตรเลียมไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ นั้น อาจสรุปได้ดังนี้
- ใช้ในการขนส่ง ประมาณร้อยละ ๔๖ ของปิโตรเลียมได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ในระบบเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน (Internal combustion engine) ซึ่งได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันเครื่องบินและไอพ่น น้ำมันเตาสำหรับรถไฟและเรือ - ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมซึ่งส่วนมากใช้น้ำมันเตา และแก๊สธรรมชาติในโรงงานอุตสาหกรรม โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแก๊สหุงต้ม และในอุตสาหกรรมขนาดเล็กเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ ซึ่งส่วนมากจะใช้น้ำมันเบา(Light oils) เป็นเชื้อเพลิง - ใช้ในเครื่องกำเนิดความร้อน และให้แสงสว่าง น้ำมันหนัก (Heavy oils) มักจะมีการนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดความร้อนของประเทศในแถบหนาว สำหรับโรงงาน สำนักงาน และที่พักอาศัย น้ำมันเบาก็มีความสำคัญเช่นกัน อาทิ น้ำมันก๊าด (Kerosene) ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่างและหุงต้มในท้องถิ่นที่ยังไม่เจริญหรืออยู่ห่างไกลแก๊สโพรเพน (Propane) และบิวเทน (Butane) ใช้เป็นเชื้อเพลิงหุงต้มในครัวเรือน - ใช้เป็นวัสดุหล่อลื่น ประมาณร้อยละ ๑ - ๒ ของน้ำมันดิบที่ผ่านกระบวนการกลั่นจะได้รับการแปรสภาพไปเป็น น้ำมันหล่อลื่น (Lubricants) และจาระปี (Greases) สำหรับการขนส่งเครื่องยนต์และโรงงานอุตสาหกรรม - ประโยชน์อื่นๆ อาทิเช่น แอสฟัลต์ (Asphalt) บิทูเม็น (Bitumen) น้ำมันดิน (Tar) ใช้ราดถนน ฉาบหลังคา และใช้เป็นสารกันน้ำขี้ผึ้ง (Wax) ใช้ทำเทียนไข วัสดุกันซึม วัสดุขัดมัน และเป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่าง - สารปิโตรเลียม ปิโตรเลียมใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ซึ่งจะนำไปสู่การผลิตพลาสติกและสารสังเคราะห์มากมายหลายชนิด (Plastics) เส้นใยสังเคราะห์ (Synthetic fibres) และสิ่งทอสังเคราะห์ (Synthetictextiles) ยางสังเคราะห์ (Syntheic rubber) สารคาร์บอนดำ (Carbon black) ฯลฯ
วิธีการกลั่นน้ำมันที่สำคัญๆ ในโรงกลั่น มีดังนี้
บริเวณโรงกลั่นน้ำมัน
การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation)
วิธีการนี้คือการกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐาน ซึ่งสามารถแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วน (Fractions) ต่างๆ กระบวนการนี้ใช้หลักการจากลักษณะของส่วนต่างๆ ของน้ำมันดิบที่มีค่าอุณหภูมิจุดเดือด (Boiling point) ที่แตกต่างกันออกไป และเป็นผลให้ส่วนต่างๆ ของน้ำมันดิบนั้นมีจุดควบแน่น (Condensation point) ที่แตกต่างกันออกไปด้วย น้ำมันดิบจากถังจะได้รับการสูบผ่านเข้าไปในเตาเผา (Furnace) ที่มีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะทำให้ทุกๆ ส่วนของน้ำมันดิบแปรสภาพไปเป็นไอได้ แล้วไอน้ำมันดังกล่าวก็จะถูกส่งผ่านเข้าไปในหอกลั่นลำดับส่วน (Fractionatingtower) ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก มีขนาดความสูงประมาณ ๓๐ เมตร และมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ ๒.๕- ๘ เมตร ภายในหอกลั่นดังกล่าวมีการแบ่งเป็นห้องต่างๆ หลายห้องตามแนวราบ โดยมีแผ่นกั้นห้องที่มีลักษณะคล้ายถาดกลม โดยแผ่นกั้นห้องทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้ เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้ และมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่นเมื่อไอน้ำมันดิบที่ร้อนถูกส่งให้เข้าไปสู่หอกลั่นทางท่อ ไอจะเคลื่อนตัวขึ้นไปสู่ส่วนบนสุดของหอกลั่น และขณะที่เคลื่อนตัวขึ้นไปนั้น ไอน้ำมันจะเย็นตัวลงและควบแน่นไปเรื่อยๆ แต่ละส่วนของไอน้ำมันจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ระดับต่างๆ ในหอกลั่น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการควบแน่นที่แตกต่างกันออกไป น้ำมันส่วนที่เบากว่า (Lighterfractions) เช่น น้ำมันเบนซิน (Petorl) และพาราฟิน (Parafin) ซึ่งมีค่าอุณหภูมิของการควบแน่นต่ำจะกลายเป็นของเหลวที่ห้องชั้นบนสุดของหอกลั่นและค้างตัวอยู่บนแผ่นกั้นห้องชั้นบนสุด น้ำมันส่วนกลาง (Medium fractions) เช่น ดีเซล (Diesel) น้ำมันแก๊ส (Gas oils) และน้ำมันเตา(Fuel oils) บางส่วนจะควบแน่นและกลั่นตัวที่ระดับต่างๆ ตอนกลางของหอกลั่น ส่วนน้ำมันหนัก (Heavy factions) เช่น น้ำมันเตา และสารตกค้างพวกแอสฟัลต์ จะกลั่นตัวที่ส่วนล่างสุดของหอกลั่น ซึ่งมีอุณหภูมิสูงและจะถูกระบายออกไปจากส่วนฐานของหอกลั่น
ข้อเสียของกระบวนการกลั่นลำดับส่วนคือ จะได้น้ำมันเบาประเภทต่างๆ ในสัดส่วนที่น้อยมากทั้งที่น้ำมันเบาเหล่านี้ล้วนมีคุณค่าทางเศรษฐกิจสูงกระบวนการกลั่นน้ำมัน
การกลั่นแบบเทอร์มอล แครกกิง (Thermal cracking)
กระบวนการนี้จะได้น้ำมันที่กลั่นแล้ว คือ น้ำมันเบนซิน (Petrol) เพิ่มสูงขึ้นเป็นร้อยละ ๕๐ ในปัจจุบัน กระบวนการกลั่นแบบนี้เกิดขึ้นโดยการเอาน้ำมันดิบมาทำให้เกิดการแตกตัวในถัง ที่อุณหภูมิสูงกว่า ๑,๐๐๐ องศาฟาเรนไฮต์ ที่ความกดดันมากกว่า ๑,๐๐๐ ปอนด์ ต่อรารางนิ้ว สภาวะอุณหภูมิที่สูงและความกดดันที่สูงทำให้สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ เกิดการแยกตัวหรือแตกตัวเป็นน้ำมันส่วนเบา หรือเป็นสารไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลขนาดเล็กลง รวมทั้งมีจำนวนอะตอมของคาร์บอน้อยลง และน้ำมันส่วนเบาซึ่งมีสภาพเป็นไอร้อนนี้ก็จะถูกปล่อยให้เข้าไปในหอกลั่น เพื่อควบแน่นและกลั่นตัวเป็นของเหลวต่อไป
การกลั่นแบบคาตาลิติก แครกกิง (Catalytic cracking)
กระบวนการกลั่นนี้ได้รับการพัฒนาต่อเนื่องจากแบบดั้งเดิมที่กล่าวมาแล้วทั้งสองแบบ เพื่อเพิ่มปริมาณน้ำมันที่กลั่นแล้วตลอดจนคุณภาพของน้ำมันที่กลั่นก็ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) เข้าไปในน้ำมันส่วนกลาง (Mediumfractions) ซึ่งช่วยทำให้โมเลกุลน้ำมันแตกตัว หรือแยกตัวดีขึ้น โดยไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบทางเคมีของน้ำมัน ตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในรูปของผงแพลทินัม (Platinum) หรือดินเหนียว (Clay) ที่มีขนาดอนุภาคละเอียดมากผงตัวเร่งปฏิกิริยาจะสัมผัสกับไอน้ำมันร้อนในเตาปฏิกรณ์ (Reactor) ทำให้ไอน้ำมันเกิดการแตกตัว หรือแยกตัวเป็นน้ำมันส่วนที่เบา เช่นน้ำมันเบนซิน (Petrol) แล้วก็ควบแน่นกลั่นตัวในที่สุด โดยทิ้งอะตอมของคาร์บอนและมลทินไว้กับอนุภาคของดินเหนียว ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคาร์บอนเคลือบอยู่ก็จะถูกปล่อยให้ไหลออกจากเตาปฏิกรณ์เข้าสู่รีเจนเนอเรเตอร์ (Regenerator) ซึ่งคาร์บอนจะถูกเผาไหม้ไปในกระแสอากาศกระบวนการกลั่นแบบนี้จึงเป็นการใช้ปฏิกิริยาทางเคมีกระทำต่อน้ำมันดิบ ซึ่งช่วยแยกโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ ออกจากกัน รวมไปถึงการกำจัดมลทินต่างๆ เช่น สารประกอบของกำมะถัน สารเมอร์แคบแทนส์ (Mercaptans) ที่มีกลิ่นฉุน อโรเมติกส์ (Aromatics) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ออกไปอีกด้วย
การกลั่นแบบโพลีเมอไรเซซั่น (Polymerization)
กระบวนการกลั่นแบบแครกกิง(Cracking) ช่วยปรับปรุงน้ำมันแบนซินให้มีปริมาณมากขึ้น โดยการแยกน้ำมันส่วนที่หนักกว่าออกไปแต่การกลั่นแบบโพลีเมอไรเซซั่นเป็นการเพิ่มปริมาณน้ำมันเบนซินจากน้ำมันส่วนที่เบาที่สุด(Lightest fractions) ซึ่งก็คือ แก๊ส นั่นเอง โดยทั่วๆ ไปจะถูกเผาทิ้งไป แก๊สเหล่านี้ได้รับการนำมารวมกันเป็นสารประกอบที่มีโมเลกุลใหญ่ขึ้นและทำให้สามารถเพิ่มปริมาณน้ำมันเบนซินที่กลั่นได้ รวมไปถึงการเพิ่มปริมาณออกเทน (Octane content) อีกด้วย การใช้ประโยชน์จากน้ำมันและแก๊สธรรมชาตินั้นได้เป็นไปอย่างกว้างขวางในกิจการอุตสาหกรรม พาณิชยกรรม เกษตรกรรม และในด้านอื่นๆ อีกมากมาย และก็นับได้ว่า เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการพัฒนาอุตสาหกรรมในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมา โดยใช้เป็นเชื้อเพลิงวัสดุหล่อลื่น ให้แสงสว่าง และใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์หลายชนิด นอกจากนี้ ผลพลอยได้จากน้ำมันและแก๊สธรรมชาติก็สามารถนำไปใช้เป็นเคมีภัณฑ์ ยารักษาโรค เส้นใยสังเคราะห์ ฯลฯ อย่างไรก็ดี การนำปิโตรเลียมไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ นั้น อาจสรุปได้ดังนี้
- ใช้ในการขนส่ง ประมาณร้อยละ ๔๖ ของปิโตรเลียมได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ในระบบเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน (Internal combustion engine) ซึ่งได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันเครื่องบินและไอพ่น น้ำมันเตาสำหรับรถไฟและเรือ - ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมซึ่งส่วนมากใช้น้ำมันเตา และแก๊สธรรมชาติในโรงงานอุตสาหกรรม โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแก๊สหุงต้ม และในอุตสาหกรรมขนาดเล็กเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ ซึ่งส่วนมากจะใช้น้ำมันเบา(Light oils) เป็นเชื้อเพลิง - ใช้ในเครื่องกำเนิดความร้อน และให้แสงสว่าง น้ำมันหนัก (Heavy oils) มักจะมีการนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดความร้อนของประเทศในแถบหนาว สำหรับโรงงาน สำนักงาน และที่พักอาศัย น้ำมันเบาก็มีความสำคัญเช่นกัน อาทิ น้ำมันก๊าด (Kerosene) ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่างและหุงต้มในท้องถิ่นที่ยังไม่เจริญหรืออยู่ห่างไกลแก๊สโพรเพน (Propane) และบิวเทน (Butane) ใช้เป็นเชื้อเพลิงหุงต้มในครัวเรือน - ใช้เป็นวัสดุหล่อลื่น ประมาณร้อยละ ๑ - ๒ ของน้ำมันดิบที่ผ่านกระบวนการกลั่นจะได้รับการแปรสภาพไปเป็น น้ำมันหล่อลื่น (Lubricants) และจาระปี (Greases) สำหรับการขนส่งเครื่องยนต์และโรงงานอุตสาหกรรม - ประโยชน์อื่นๆ อาทิเช่น แอสฟัลต์ (Asphalt) บิทูเม็น (Bitumen) น้ำมันดิน (Tar) ใช้ราดถนน ฉาบหลังคา และใช้เป็นสารกันน้ำขี้ผึ้ง (Wax) ใช้ทำเทียนไข วัสดุกันซึม วัสดุขัดมัน และเป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่าง - สารปิโตรเลียม ปิโตรเลียมใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ซึ่งจะนำไปสู่การผลิตพลาสติกและสารสังเคราะห์มากมายหลายชนิด (Plastics) เส้นใยสังเคราะห์ (Synthetic fibres) และสิ่งทอสังเคราะห์ (Synthetictextiles) ยางสังเคราะห์ (Syntheic rubber) สารคาร์บอนดำ (Carbon black) ฯลฯ
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)