การกลั่นน้ำมัน คือ การแปรเปลี่ยนสภาพน้ำมันดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปชนิดต่าง ๆ ตามความต้องการใช้งาน เช่น ก๊าซหุงต้ม แก๊สโซลีน น้ำมันเครื่องบิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา ยางมะตอย นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตน้ำมันหล่อลื่น จาระบี และเคมีภัณฑ์ต่าง ๆ

หอกลั่นบรรยากาศ

5.2.1 กระบวนการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distillation)

1. กระบวนการกลั่นลำดับส่วนเป็นการกลั่นเพื่อแยกเป็นผลิตภัณฑ์ (Separation) สำเร็จรูปต่าง ๆ วิธีนี้เป็นพื้นฐานของการกลั่นน้ำมัน

2. ในการกลั่นลำดับส่วน น้ำมันดิบจะถูกส่งไปในเตาเผาผ่านท่อเหล็กที่เรียงเป็นแถวในเตาเผา น้ำมันดิบจะถูกเผาให้ร้อนประมาณ 315 - 371 องศาเซลเซียส

5.2.1 กระบวนการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distillation) (ต่อ)

3. ไอน้ำมันที่ร้อนจะลอยตัวขึ้นไปด้านบนของหอกลั่น เมื่อถึงอุณหภูมิกลั่นตัวจะกลั่นตัวเป็นของเหลวบนถาดรองรับที่วางเรียงไว้

4. ส่วนบนสุดที่ไอน้ำมันไม่กลั่นตัวจะนำไปใช้ในรูปของก๊าซต่าง ๆ

5. ส่วนที่เหลือก้นหอกลั่นจะถูกนำไปใช้กลั่นด้วยกรรมวิธีอื่น เพื่อแยกเป็นน้ำมันเตาเกรดต่ำและยางมะตอย

ภายในหอกลั่นบรรยากาศ

 5.2.2 กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (Conversion)

กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี เป็นกระบวนการเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบไฮโดรเจนคาร์บอนใหม่ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพดีขึ้นหรือมีปริมาณมากขึ้นให้เหมาะสมกับความต้องการใช้ประโยชน์

 5.2.2 กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (ต่อ)

1. กระบวนการย่อยสลายโมเลกุล (Cracking) เป็นกรรมวิธีที่ทำให้โมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดใหญ่ คุณภาพต่ำ แตกสลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก เบา มีคุณภาพสูง

(1) การย่อยสลายโดยความร้อน (Thermal Cracking) วิธีนี้จะใช้ในสมัยแรก ปัจจุบันเลิกใช้แล้ว ผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นน้ำมันเบา สามารถนำไปผสมแก๊สโซลีนได้

1. กระบวนการย่อยสลายโมเลกุล (ต่อ)

(2) การย่อยสลายโมเลกุลด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalytic Cracking) โดยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจำพวกซิลิกา (Silica) หรืออะลูมินา (Alumina) ซึ่งอยู่ในรูปผงละเอียด ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ แก๊สโซลีนที่มีค่าออกเทนสูง และแก๊สโอเลฟินส์

(3) การย่อยสลายโดยใช้ไฮโดรเจน (Hydrogen Cracking) เป็นวิธีการเติมก๊าซไฮโดรเจนลงในน้ำมันหนักที่อุณหภูมิประมาณ 260 – 420 องศาเซลเซียส ความดัน 200 บรรยากาศ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นน้ำมันเบา เช่น แก๊สโซลีน น้ำมันก๊าด

 5.2.2 กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (ต่อ)

2. กระบวนการเปลี่ยนรูปโครงสร้างโมเลกุล (Reforming) เป็นกรรมวิธีจัดเรียงอะตอมโครงสร้างโมเลกุลให้มีคุณภาพดีขึ้น

(1) การเปลี่ยนรูปด้วยความร้อน (Thermal Reforming) กรรมวิธีนี้ใช้ความร้อนประมาณ 560 องศาเซลเซียส ทำให้อะตอมคาร์บอนและไฮโดรเจนของแก๊สโซลีนเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างใหม่มีคุณภาพสูงขึ้น

2. กระบวนการเปลี่ยนรูปโครงสร้างโมเลกุล (ต่อ)

(2) การเปลี่ยนรูปโดยตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalytic Reforming) กรรมวิธีนี้ใช้ผงแพลทินัม (Platinum) และอะลูมินา (Alumina) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้ความร้อนประมาณ 450 – 530 องศาเซลเซียส ความดัน 500 – 700 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ซึ่งจะทำให้ได้แก๊สโซลีนที่มีค่าออกเทนสูงขึ้น

(3) การเปลี่ยนรูปโดยใช้ไฮโดรเจน (Hydrogen Reforming) กรรมวิธีนี้ใช้ก๊าซไฮโดรเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้อุณหภูมิ 480 – 540 องศาเซลเซียส ความดัน 200–300 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว จะทำให้ได้แก๊สโซลีนคุณภาพสูงขึ้น

 5.2.2 กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (ต่อ)

3. กระบวนการไอโซเมอไรเซชัน (Isomerization) กรรมวิธีนี้มีจุดมุ่งหมายทำให้แก๊สโซลีนมีค่าออกเทนสูงขึ้น โดยการเปลี่ยนโครงสร้างแบบโซ่ตรง (Straight Chain) เป็นโครงสร้างแบบโซ่แยก (Branch Chain)

4. กระบวนการแอลคิเลชัน (Alkylation) เป็นกรรมวิธีผลิตแก๊สโซลีนจากก๊าซ โดยการรวมก๊าซโอเลฟินส์กับก๊าซโอโซบิวเทนเข้าด้วยกันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ได้แก๊สโซลีนที่มีคุณภาพสูง

 5.2.2 กระบวนการกลั่นเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี (ต่อ)

5. กระบวนการพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization) เป็นการนำก๊าซโอเลฟินส์ 2 โมเลกุล มารวมเป็นโมเลกุลเดียวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ได้แก๊สโซลีนที่มีคุณภาพสูง

กระบวนการปรับปรุงคุณภาพ (Treating) จะทำให้ได้น้ำมันที่เหมาะสมกับสภาพการใช้งานและตรงตามคุณลักษณะมาตรฐานที่กำหนด

การขจัดกำมะถัน (Desulfurization) สมัยแรก ๆ ใช้สารละลายโซดาไฟเข้มข้น ต่อมาใช้ดินเหนียวพิเศษเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจับตัวคาร์บอนกับกำมะถันแยกออกจากกัน ปัจจุบันใช้ไฮโดรเจนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เรียกวิธีนี้ว่า ไฮโดรดีซัลฟูไรเซชัน (Hydrodesulfurization)

การผสมน้ำมัน (Blending) คือ การนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นมาผสมกัน เพื่อให้ได้สัดส่วนที่เหมาะสมเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามมาตรฐานกำหนด เช่น การผสมแก๊สโซลีนให้ได้ค่าออกเทน (Octane Number) ตามมาตรฐานกำหนด แก๊สโซลีนเกรดธรรมดาไม่ต่ำกว่า 91 แก๊สโซลีนชนิดพิเศษไม่ต่ำกว่า 95 เป็นต้น นอกจากค่าออกเทนแล้วยังต้องผสมให้ได้ความดันไอ (Vapor Pressure) ตามกำหนด และเปอร์เซ็นต์การกลั่นตามอุณหภูมิที่กำหนด