55
สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ (องค์การมหาชน) หน้า 1 เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์และผลิตภัณฑ์ 2/2554 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์และผลิตภัณฑ์ พลังงานเป็นป จจัยพื ้นฐานที ่สาคัญในการดารงชีวิตในป จจุบัน ในสมัยโบราณแหล่งพลังงาน หลักจากธรรมชาติได้มาจากแสงอาทิตย์ ลม หรือ น ้า ป จจุบันนี ้เทคโนโลยีทางด้านอุตสาหกรรม การขนส่ง สื ่อสารและด้านอื ่น ๆ มีความเจริญเติบโตขึ ้นมาก ทาให้ประชากรทั ้งโลกมีความต้องการ ใช้พลังงานจากเชื ้อเพลิงประเภทต่าง ๆ เพิ่มมากขึ ้นไปด้วยและมีแนวโน้มที ่เพิ่มขึ ้นต่อไปอีกใน อนาคต เชื ้อเพลิงที ่นามาใช้มากที ่สุด 3 ประเภทแรก ได้แก่ น ้ามัน แก๊สธรรมชาติและถ่านหิน ทั้ง 3 ชนิดนี ้จัดอยู ่ในกลุ่มของเชื ้อเพลิงที ่เรียกว่า เชื ้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์ ดังนั้นซากดึกดาบรรพ์ หมายถึงเชื ้อเพลิงที ่เปลี ่ยนแปลงสภาพมาจากสิ่งมีชีวิตในยุคต่าง ๆ โดยกระบวนการทางธรณีวิทยา และธรณีเคมี เช่นน ้ามัน แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน และหินน ้ามัน รูปที2.1 เชื ้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์ (Fossil Fuels) เป็นแหล่งพลังงานสาคัญของโลก (ที ่มา: http://teenet.chiangmai.ac.th/sci/fossil01.php) ในบทนี ้จะได้ศึกษาเชื ้อเพลิงซากดึกดาบรรพ์ ซึ ่งได้แก่ ถ่านหิน หินน ้ามัน ปิโตรเลียม พอลิ เมอร์ และภาวะมลพิษที ่เกิดจากการผลิตและการใช่ผลิตภัณฑ์จากซากดึกดาบรรพ์

2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 1

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2. เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ

พลงงานเปนปจจยพนฐานทส าคญในการด ารงชวตในปจจบน ในสมยโบราณแหลงพลงงานหลกจากธรรมชาตไดมาจากแสงอาทตย ลม หรอ น า ปจจบนนเทคโนโลยทางดานอตสาหกรรม การขนสง สอสารและดานอน ๆ มความเจรญเตบโตขนมาก ท าใหประชากรทงโลกมความตองการใชพลงงานจากเชอเพลงประเภทตาง ๆ เพมมากขนไปดวยและมแนวโนมทเพมขนตอไปอกในอนาคต เชอเพลงทน ามาใชมากทสด 3 ประเภทแรก ไดแก น ามน แกสธรรมชาตและถานหน ทง 3 ชนดนจดอยในกลมของเชอเพลงทเรยกวา เชอเพลงซากดกด าบรรพ ดงนนซากดกด าบรรพหมายถงเชอเพลงทเปลยนแปลงสภาพมาจากสงมชวตในยคตาง ๆ โดยกระบวนการทางธรณวทยาและธรณเคม เชนน ามน แกสธรรมชาต ถานหน และหนน ามน

รปท 2.1 เชอเพลงซากดกด าบรรพ (Fossil Fuels) เปนแหลงพลงงานส าคญของโลก (ทมา: http://teenet.chiangmai.ac.th/sci/fossil01.php)

ในบทนจะไดศกษาเชอเพลงซากดกด าบรรพ ซงไดแก ถานหน หนน ามน ปโตรเลยม พอล

เมอร และภาวะมลพษทเกดจากการผลตและการใชผลตภณฑจากซากดกด าบรรพ

Page 2: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 2

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.1 ถานหน ถานหน คอ หนตะกอนชนดหนงและเปนแรเชอเพลงสามารถตดไฟได มสน าตาลออนจนถงสด า มทงชนดผวมนและผวดาน น าหนกเบา ถานหนประกอบดวยธาตทส าคญ 4 อยางไดแก คารบอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซเจน นอกจากนน มธาตหรอสารอน เชน ก ามะถน เจอปนเลกนอย ถานหนทมจ านวนคารบอนสงและมธาตอน ๆ ต า เมอน ามาเผาจะใหความรอนมาก ถอวาเปนถานหนคณภาพด

รปท 2 ถานหน

(ทมา:http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%A5%E0%B9%8C:Co

al.jpg)

2.1.1 การเกดถานหน 2.1.1.1 กระบวนการเกดถานหน การทซากพชซงสะสมตวในแหลงตางๆ ตงแตเรมตนจนกระทงเปนพต (peat) และกลายไปเปนถานหนในทสด จะมกระบวนการทางชวเคมและความรอนเขามาเกยวของดงนคอ 1) กระบวนการทางชวเคม (biochemical reaction) หรอเรยกวากระบวนการ

การกอตวใหม เปนกระบวนการทเกดจากการเปลยนแปลงทางชวเคม โดยจลนทรย จะท าการยอย

สลายซากพช ท าใหกลายเปนสารเนอเดยวกน โดยอยในรปของสารทมองคประกอบของคารบอน

และไฮโดรเจนเปนสวนใหญ ในทสดซากพชทตกตะกอนสะสมกนอยนนจะกลายเปนพต ซงสงส าคญ

ทสดในกระบวนการนคอสภาพแวดลอมของแองทสะสมตะกอน ถาซากพชจมอยใตน าลกเกนไป

จลนทรยจะไมสามารถท าการยอยสลายได หรอถาตนเกนไปออกซเจนในอากาศจะท าใหซากพช

เกดการเนาเปอยได

Page 3: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 3

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2) กระบวนการเปลยนแปลงอนเนองมาจากความรอน (thermal alteration) หรอการแปรสภาพ (metamorphism) เปนกระบวนการทเกดขนตอเนองจากกระบวนการทางชวเคม ซงในกระบวนการนพตทเกดขนจะแปรสภาพไปเปนถานหน โดยเมอชนพตถกปดทบดวยตะกอนมากขนเรอยๆ จะท าใหชนพตจมลกลงไปเรอยๆ ในระดบความลกทเหมาะสมความรอนจากภายในโลกทเพมขนตามระดบความลกจะเปนตวหยดกระบวนการกอตวใหม และจะเกดกระบวนการเปลยนแปลงอนเนองมาจากความรอนขนแทน ท าใหพตมการแปรสภาพไปเปนถานหน เรยกกระบวนการนวาการแปรสภาพเปนถานหน (coalification) 2.1.1.2 ตวอยางขนตอนการก าเนดถานหน โดยมล าดบขนตอนดงน ล าดบแรก ถานหนจะเกดบรเวณทเปนหนอง บง แองน า หรอทชนแฉะ รมแมน า รมทะเล ทมระดบต ากวาบรเวณรอบขางซงเกดจากการยบตวลง หรอบรเวณรอบขางมการยกตวสงขน เนองจากการปรบตวของผวโลก ล าดบทสอง บรเวณนมสภาพแวดลอมทอ านวยใหมพชเกดขนและอาศยอยอยางหนาแนน มวงจรชวตหลายครง มทงเกดขนและลมตายลง ตดตอกนเปนชวงๆ ท าใหมซากพชตางๆ สะสมทบถมกนเปนจ านวนมาก ล าดบทสาม เมอบรเวณนมการผพงเนองมาจากการเปลยนแปลงของผวโลก ท าใหมตะกอนดนมาทบถมซากพชและซากสงมชวตอน รวมทงมการเปลยนแปลงสภาพสงแวดลอม เชน ภาวะแหงแลง น าทวม การผพงท าลาย การเคลอนไหวของผวโลก การแตกแยกของแผนดน เปนตน ท าใหซากตางๆ ทสะสมอยไดรบแรงกดดนและไดรบความรอนจากภายในโลก สงผลใหเกดการเปลยนแปลงทางเคมและฟสกส ในบรเวณดงกลาวซากเหลานจงแปลสภาพไปเปนพต ล าดบทส อทธพลจากทงแรงกดดนและความรอนภายในโลกเปนเวลานานๆ ท าใหถานพตถกอดตวกลายเปนถานหน ซงมคณลกษณะแตกตางกนในแตละแหง ทงนขนอยกบลกษณะและชนดของพชพนธไม ล าดบทหา เมอเวลาผานไปนานๆ อาจมดนและหนมาทบถมแหลงซากเหลานน และปกคลมชนถานหนเอาไวจนอยในสภาพปจจบน

รปท 2.3 ขนตอนการก าเนดถานหนของแหลงทมการสะสมตวอยกบท (ทมา: การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย, 2547)

Page 4: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 4

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.1.2 ถานหนสามารถแยกประเภทตามล าดบชนไดเปน 5 ประเภท คอ 1) พต (Peat) เปนขนแรกในกระบวนการเกดถานหน ประกอบดวยซากพชซงบางสวนไดสลายตวไปแลว แตซากพชบางสวนยงสลายตวไมหมด ยงมองเหนเปนล าตน กง หรอใบ มสน าตาลถงสด า มปรมาณคารบอนต า ประมาณรอยละ 50-60 โดยมวล มปรมาณออกซเจนและความชนสงแตสามารถใชเปนเชอเพลงได 2) ลกไนต (Lignite) เปนถานหนทมสน าตาลผวดาน มซากพชหลงเหลออยเลกนอย มคารบอนรอยละ 60-75 มออกซเจนคอนขางสง มความชนสงถงรอยละ 30-70 เมอตดไฟมควนและเถาถานมาก มความชนมาก เปนถานหนทใชเปนเชอเพลงส าหรบผลตกระแสไฟฟา บมใบยาสบ 3) ซบบทมนส (Sub bituminous) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาลกไนต มสน าตาลถงสด า ผวมทงดานและเปนมน มทงเนอออนและเนอแขง มความชนประมาณรอยละ 25 -30 มคารบอนสงกวาลกไนต เปนเชอเพลงทมคณภาพเหมาะสมในการผลตกระแสไฟฟาและงานอตสาหกรรม 4) บทมนส (Bituminous) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาซบบทมนส เนอแนน แขง มสน าตาลถงสด าสนท ประกอบดวยชนถานหนสด ามนวาว ใชเปนเชอเพลงเพอการถลงโลหะ และเปนวตถดบเพอเปลยนเปนเชอเพลงอนๆ 5) แอนทราไซต (Anthracite) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาบทมนส มลกษณะด าเปนเงา มนวาวมาก มรอยแตกเวาแบบกนหอย มปรมาณคารบอนประมาณรอยละ 90 -98 ความชนต าประมาณรอยละ 2-5 มคาความรอนสงแตตดไฟยาก เมอตดไฟใหเปลวไฟสน าเงน ไมมควน ใชเปนเชอเพลงในอตสาหกรรมตางๆ

รปท 4.4 ตวอยางถานหนชนดตาง ๆ

Page 5: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 5

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ปรมาณรอยละของธาตองคประกอบในถานหนชนดตางๆ เมอเปรยบเทยบกบไมแสดงในตารางท

2.1

ตารางท 2.1 ปรมาณรอยละของธาตองคประกอบและความชนของถานหนชนดตาง ๆ เทยบกบไม

ชนดของสาร

ปรมาณขององคประกอบ (รอยละโดยมวล) C H O N S ความชน

ไม 50 6 43 1 - * พต 50-60 5-6 35-40 2 1 75-80 ลกไนต 60-70 5-6 20-30 1 1 50-70 ซบบทมนส 75-80 5-6 15-20 1 1 25-30 บทมนส 80-90 4-6 10-15 1 5 5-10 แ อ น ท ร าไซต

90-98 2-3 2-3 1 1 2-5

*ขนอยกบชนดของพนธไม

2.1.3 ปจจยทมผลตอสมบตของถานหน การทสมบตทางกายภาพและเคมของถานหนตามแหลงตางๆ แตกตางกน เปนผลจากปจจยหลายอยางเชน ชนดของพช การเนาเปอยทเกดขนกอนการถกฝงกลบ ปรมาณสารอนทรยทปนเปอนในขนตอนการเกด และอณหภมและความดนขณะทมการเปลยนแปลง

2.1.4 การใชประโยชนถานหน ถานหนถกน ามาใชประโยชนอยางแพรหลาย เนองจากมแหลงส ารองกระจายอยทวโลกและปรมาณคอนขางมาก การขดถานหนขนมาใชประโยชนไมยงยากซบซอน ถานหนราคาถกกวาน ามน ถานหนสวนใหญจงถกน ามาเปนเชอเพลงในอตสาหกรรมตาง ๆ ทใชหมอน ารอนในกระบวนการผลต เชน การผลตไฟฟา การถลงโลหะ การผลตปนซเมนต การบมใบยาสบ และการผลตอาหาร เปนตน นอกจากนนยงมการใชประโยชนในดานอ น เชน การท าถานสงเคราะห(Activated Carbon) เพอดดซบกลน การท าคารบอนไฟเบอร (Carbon Fiber) ซงเปนวสดทมความแขงแกรง แตมน าหนกเบา และการแปรสภาพถานหนเปนเชอเพลงเหลว (Coal liquefaction) หรอ เปนแปรสภาพกาซ (Coal Gasification) ซงเปนการใชถานหนแบบเชอเพลงสะอาดเพอชวยลดมลภาวะจากการใชถานหนเปนเชอเพลงไดอกทางหนง ภายใตกระบวนการแปรสภาพถานหน จะสามารถแยกเอากาซทมฤทธเปนกรดหรอเปนพษ และสารพลอยไดตาง ๆ ทมอยในถานหนน าไปใช

Page 6: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 6

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ประโยชนอนไดอก เชน ก ามะถนใชท ากรดก ามะถนและแรยปซม แอมโมเนยใชท าป ยเพอเกษตรกรรม เถาถานหนใชท าวสดกอสราง เปนตน 2.1.5 แหลงถานหนในประเทศไทย ประเทศไทยมแหลงถานหนกระจายอยทวทกภาค มปรมาณส ารองทงสน ประมาณ 2 ,197 ลานตน แหลงส าคญอยในภาคเหนอประมาณ 1,803 ลานตน หรอรอยละ 82 ของปรมาณส ารองทวประเทศ สวนอก 394 ลานตน หรอรอยละ 18 อยภาคใต ถานหนสวนใหญมคณภาพต าอยในขนลกไนตและซบบทมนส มคาความรอนระหวาง 2,800 - 5,200 กโลแคลอรตอกโลกรม หรอ ถานลกไนต 2 - 3.7 ตน ใหคาความรอนเทากบน ามนเตา 1 ตน ลกไนตเปนถานหนทพบมากทสดในประเทศไทยทแมเมาะ จงหวดล าปาง และ จงหวดกระบ จดวาเปนลกไนตทคณภาพแยทสด พบวาสวนใหญมเถาปนอยมากแตมก ามะถนเพยงเลกนอย คารบอนคงทอยระหวางรอยละ 41 - 74 ปรมาณความชนอยระหวางรอยละ 7 - 30 และเถาอยระหวางรอยละ 2 - 45 โดยน าหนก ในชวงทราคาน ามนยงไมแพงประเทศไทยไมนยมใชลกไนตมากนกแตภายหลงทเกดวกฤตน ามน จงไดมการน าลกไนตมาใชแทนน ามนเชอเพลงมากขนทงในดานการผลตกระแสไฟฟาและอตสาหกรรม แหลงถานหนทมการส ารวจพบบางแหลงไดท าเหมองผลตถานหนขนมาใชประโยชนแลว แตบางแหลงยงรอการพฒนาขนมาใชประโยชนตอไป 2.2 หนน ามน

หนน ามน คอ หนตะกอนชนดหนงทประกอบดวยอนทรยวตถในรปของสารทเรยกวา เคอโรเจน (Kerogen) แทรกอยระหวางชนหนตะกอน หนน ามนโดยทวไปมความถวงเฉพาะ 1.6-2.5 หนน ามนคณภาพดมสน าตาลไหมจนถงด า มลกษณะแขงและเหนยว เมอน าหนน ามนมาสกดดวยความรอนทเพยงพอ เคอโรเจนจะสลายตวใหน ามนหน ซงมลกษณะคลายน ามนดบ ถามปรมารเคอโรเจนมากกจะไดน ามนหนมาก การเผาไหมน ามนหนจะมเถามากกวารอยละ 33 โดยมวล ในขณะทถานหนมเถานอยกวารอยละ 33

กรรมวธของการสกดหรอผลตน ามนจากหนน ามน เรมตนดวยการเปดผวดน เพอขดตกเอาหนน ามนออกมาบดใหไดขนาด แลวปอนไปยงโรงงาน ผานกรรมวธตาง ๆ เพอเปลยนรปของสารเคอโรเจนใหกลายเปนไอของไฮโดรคารบอน ไอของไฮโดรคารบอนนกจะถกแยกออกไป ท าใหกลายเปนของเหลว และน าเอาของเหลวทไดน าไปท าการกลน ณ โรงกลนตอไป จากกรรมวธดงกลาว จะเหนไดวา อตสาหกรรมการสกดน ามนจากหนน ามน จะกอใหเกดปญหาสภาพมลภาวะตามมา โดยเฉพาะอยางยงในสวนของฝนละอองทปลวขนไปสบรรยากาศ และการทงกากหนน ามนทผานกรรมวธแลว

Page 7: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 7

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.2.1 การเกดหนน ามน หนน ามนแตละแหลงในโลกพบวามชวงอายตงแต 3-600 ลานป เกดจากการสะสมและทบ

ถมของซากพชซากสาหราย และสตวพวกแมลง ปลา และสตวเลกๆ อนๆ ภายใตแหลงน าและภาวะทเหมาะสม ซงมปรมาณออกซเจนจ ากด มอณหภมสงและถกกดทบจากการทรดตวของเปลอกโลกเปนเวลาลานป ท าใหสารอนทรยในซากพชและสตว เหลานนเกดการเปลยนแปลงเกดเปนสารประกอบเคอโรเจน ผสมคลกเคลากบตะกอนดนทรายทถกอดแนนกลายเปนหนน ามน

หนทเปนแหลงก าเนดหนน ามนจะคลายกบหนทเปนแหลงก าเนดปโตรเลยม แตหนน ามนอาจมปรมารเคอโรเจนมากถงรอยละ 40 ในขณะทปโตรเลยมมปรมาณรอยละ 1

หนน ามนมสวนประกอบทส าคญ 2 ประการ คอ 1) สารประกอบอนนทรย ไดแก แรธาตตาง ๆ ทผพงมาจากชนหนโดยกระบวนการทาง

กายภาพและเคม ประกอบดวย แรทส าคญ 2 กลมใหญ ๆ คอกลมแรซลเกต ไดแก ควอตซ เฟลสปาร เคลย และแรคารบอเนตไดแก แคลไซต โดโลไมต นอกจากนยงมแรซลไฟดอน ๆ และฟอสเฟต ปรมาณแรธาตในหนน ามนแตละแหลงจะแตกตางกนตามสภาพการก าเนด การสะสมตวของหนน ามนและสภาพแวดลอม

2) สารประกอบอนทรย ประกอบดวยบทเมนและเคอโรเจน บทเมนละลายไดในเบนซน เฮกเซน และตวท าละลายอนทรยชนดอน ๆ จงแยกออกจากหนน ามนไดงาย สวนเคอโรเจนไมละลายในตวท าละลาย หนน ามนทมสารอนทรยปรมาณสงจดเปนหนน ามนคณภาพด เมอน ามาสกดควรใหน ามนอยางนอยรอยละ 50 ของปรมาณสารอนทรยทมอย แตโดยทวไปอาจไดน ามนเพยงรอยละ 30 หรอนอยกวา แตถามสารอนนทรยปะปนอยมากจะเปนหนน ามนทมคณภาพต า ประเทศไทยมการส ารวจพบแหลงหนน ามนตงแต ป พ.ศ. 2478 ทอ าเภอแมสอด จงหวด

ตาก พบวาชนของหนน ามนคอนขางบาง มปรมาณเคอโรเจนโดยเฉลยต ากวารอยละ 10 และม

ปรมาณส ารองประมาณ 18.7 ลานเมตรกตน แตกยงไมมการลงทนท าเหมอง เนองจากปญหาเรอง

ความคมทนทางเศรษฐกจ อยางไรกตามดวยปรมาณดงกลาวท าใหแหลงหนน ามนนกลายเปนแหลง

พลงงานส ารองขนาดใหญของประเทศไดในอนาคต

Page 8: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 8

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.5 ชนของหนน ามนทปรากฏในพนท อ าเภอแมสอด จงหวดตาก

2.2.2 การใชประโยชนจากหนน ามน หนน ามนน ามาใชเปนแหลงพลงงานไดเชนเดยวกบถานหน ตงแตชวงศตวรรษท 19 ตอมามผศกษาหาวธสกดน ามนจากหนน ามนจนสามารถผลตน ามนหนใชในอตสาหกรรมตางๆ ได หนน ามน 1000 กโลกรมเมอน ามาผานกระบวนการสกดสามารถผลตเปนน ามนหนไดประมาณ 100 ลตร ผลตภณฑทไดประกอบดวยน ามนกาด น ามนตะเกยง พาราฟน น ามนเชอเพลง น ามนหลอลน ไข แนฟทา และผลตภณฑทเปนผลพลอยไดอนๆ เชน แอมโมเนยมซลเฟต แตการท าเหมองเพอผลตหนน ามนมคาใชจายในการผลตสงกวาการใชเชอเพลงจากปโตรเลยมโดยตรง ประเทศเอสโตเนยน าหนน ามนมาใช ตงแตป พ.ศ. 2463 ปจจบนเปนประเทศทใชหนน ามนมากทสด โดยสวนใหญใชเปนเชอเพลงในโรงงานผลตกระแสไฟฟา นอกจากการท าเหมองเพอผลตหนน ามนเปนหลกแลวยงมผลพลอยไดจากแรธาตสวนนอยทเกดรวมกบหนน ามนและสารประกอบทเกดขนจากกระบวนการสกดน ามนคอ ยเรเนยม วาเนดยม สงกะส โซเดยมคารบอเนต แอมโมเนยมซลเฟต และก ามะถน น ามนและผลพลอยไดเหลานสามารถน าไปใชผลตผลตภณฑตางๆ หลายชนด เชน ใยคารบอน คารบอนดดซบ คารบอนแบลก อฐ และป ย 2.3 ผลตภณฑปโตรเคม

ปจจบนปโตรเคม เขามามสวนเกยวของในชวตประจ าวนของคนทวโลก อตสาหกรรมปโตรเคมจงเปนอตสาหกรรมทมบทบาทส าคญทางเศรษฐกจและการพฒนาประเทศสงขนเรอยๆ หากแตองคความรทางปโตรเคมเปนเรองทซบซอนและเขาใจไดยากแตสวนใหญเกยวของในชวตประจ าวนของพวกเรา เชน พลาสตกทอยในรปผลตภณฑตางๆ ตามลกษณะการใชงาน เชน ขวดน า ชนสวนรถยนต ชนสวนเครองใชไฟฟา เปนอปกรณทางการแพทย เปนตน จากรปแบบทหลากหลายของผลตภณฑเหลาน ขนกบสมบตทแตกตางกนของวสดทน ามาผลตเปนพลาสตก เนองจากผลตภณฑ

Page 9: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 9

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

พลาสตกเปนเพยงสวนหนงของผลตภณฑทท ามาจากวสดทเรยกวา “พอลเมอร” ซงพอลเมอรเองกเปนผลตภณฑทางปโตรเคมชนดหนงทผลตไดจากอตสาหกรรมปโตรเคม

อตสาหกรรมปโตรเคมเปนอตสาหกรรมทเรมตนจากปโตรเลยม และสารเคมทผลตไดจาก

อตสาหกรรมปโตรเคมเรยกวา “สารปโตรเคม” (Petrochemicals) สารปโตรเคมผลตขนโดยใชสาร

ปโตรเลยมประกอบดวย ไฮโดรคารบอนทไดจากน ามนดบและกาซธรรมชาตเปนสารตงตน น ามา

ผานกระบวนการทางเคมทซบซอนจนไดสารประกอบทมสมบตตามตองการ สวนหน งของ

ผลตภณฑทไดใชเปนสารเคมในอตสาหกรรมตางๆ และสวนหนงน ามาผลตเปนพอลเมอรส าหรบขน

รปเปนผลตภณฑพลาสตก ดงรป

2.3.1 ก าเนดปโตรเลยม ปโตรเลยม มาจากรากศพทภาษาละตน 2 ค าคอ เพตรา แปลวา หน โอเลยม แปลวา น ามน รวมความหมายแลวหมายถงน ามนทไดจากหน ปโตรเลยมเปนสารผสมของสารประกอบไฮโดรคารบอนและสารอนทรยอนๆ หลายชนด ปรากฏอยในรปกาซและของเหลวขนสน าตาลหรอสด า ปโตรเลยมเกดจากการทบถมและสลายตวของอนทรยสารจากพชและสตวใตทะเล ทผสมผสานกบตะกอนในชนกรวดทรายและโคลนตมใตพนดน อดตวกนภายใตอณหภมและความดนสงในบรเวณทมออกซเจนจ ากด เมอเวลาผานไปหลายลานปจงสลายตวเปลยนสภาพเปนน ามนดบและกาซธรรมชาตแทรกอยระหวางชนหนทมรพรน ปโตรเลยมอยในสถานะทงของแขงและของเหลว และกาซ เมอถกกดทบมากๆจะไหล แลวไปสะสมตวอยในชนหนกกเกบหรอหนอมปโตรเลยม ซงชนหนนมได 2 ลกษณะ คอ

Page 10: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 10

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

1) เปนชนหนทมรพรน เปนทกกเกบของเหลวหรอกาซ ซงหากน ามนดบหรอกาซธรรมชาตเกดรวมกน สวนทเปนกาซซงมน าหนกเบากจะลอยตวสะสมอยสวนบน สวนน าซงหนกกวากาซและน ามนดบ จะแยกตวอยสวนลางสด

2) เปนชนหนทมความสามารถในการไหลซมได หรอลกษณะคลายน าทซมอยรพรนของฟองน า เชน ชนหนทรายและชนหนปน ปโตรเลยมในหนอมน หากไมมสงใดกดขวาง กจะพยายามซมเลดลอดขนสพนผว และระเหยหายไปในทสด ดงนนปโตรเลยมจงจะถกกกเกบสะสมตวอยภายใตผวโลก เพอรอวนใหเราไดน าขนมาใชประโยชนตอไป

รปท 2.6 ลกษณะของหนทราย หนปน หนทมรอยแตกราว

2.3.2 การส ารวจปโตรเลยม โดยขนตอนของการส ารวจนนจะแบงออกเปน 1) การส ารวจทางธรณวทยา เพอส ารวจหาวามชนหนทเปนแหลงกกเกบปโตรเลยมอย

หรอไมและอยทไหน รวมทงเกบตวอยางหนเพอการวเคราะหหาอายและสารตนก าเนดปโตรเลยม ผลการศกษาชวยใหคาดคะแนนไดวาจะมโอกาสพบโครงสรางและชนดของหนทเอออ านวยตอการกกเกบปโตรเลยม

2) การส ารวจทางธรณฟสกส เปนการวดคลนความไหวสะเทอนผานชนหน (Seismic Survey) โดยการสรางคลนสะทอนจากการจดระเบดเพอใหเกดคลนความสนสะเทอนวงไปกระทบชนหนใตทองทะเลและใตดน แลวสะทอนกลบขนมาบนผวโลกเขาเครองรบสญญาณ จากนนเครองรบสญญาณจะบนทกเวลาทคลนความสนสะเทอนสะทอนกลบขนมาจากชนหน ณ ทระดบความสกตางกน ซงระยะเวลาทคลนความสนสะเทอนเดนทางกระทบชนหนทเปนตวสะทอนคลนไดและขอมลทไดจากการค านวณจะถกน ามาเขยนเปนแผนทแสดงถงต าแหนงและรปรางลกษณะโครงสรางของชนหนเบองลางได โดยผลธรณฟสกสดงกลาวจะถกน ามาเขยนบนแผนทแสดง

Page 11: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 11

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ต าแหนงและรปรางลกษณะโครงสรางใตทะเลเพอเราจะไดเลอกโครงสรางทเหมาะสมทสดเพอก าหนดพนทเปาหมายส าหรบการเจาะส ารวจตอไป ดงรปท 2.7

รปท 2.7 การส ารวจทางธรณฟสกส

3) การวดคาแรงโนมถวงของโลก จะบอกใหทราบถงชนหนใตผวโลกในระดบตางๆ ซงมหลายลกษณะ ดงรปท 2.8

รปท 2.8 ลกษณะตางๆ ของแหลงกกเกบปโตรเลยม

Page 12: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 12

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.3.3 การขดเจาะ จากผลการส ารวจจะเปนขอมลเบองตนทชวยใหสนนษฐานวาจะมปโตรเลยมหรอไม จากนน

จะเปนการเจาะส ารวจเพอน าปโตรเลยมมาใช ถาหลมใดมกาซธรรมชาต หรอ ปโตรเลยม และมความดนภายในสง ปโตรเลยมจะถกดนใหไหลขนมาเอง แตถาหลมใดมความดนภายในต าจะตองเพมแรงดนจากภายนอกโดยการอดกาซบางชนด เชน กาซธรรมชาต กาซคารบอนไดออกไซด หรอ ไอน าลงไป

รปท 2.9 การขดเจาะส ารวจปโตรเลยม (กรมเชอเพลงธรรมชาต)

note

ประเทศไทยมการส ารวจพบน ามนดบครงแรกในป พ.ศ. 2464 ทอ าเภอฝาง จงหวด

เชยงใหม

แหลงน ามนดบในประเทศทส าคญ ไดแก น ามนดบเพชร จากแหลงสรกต จงหวด

ก าแพงเพชร

2.3.4 การผลตปโตรเลยม หลงจากการขดเจาะแหลงปโตรเลยมกจะไดผลตภณฑออกทงในรปของกาซธรรมชาตและน ามนดบเมอน ามนหรอกาซธรรมชาตเดนทางผานทางทอจากแทนหลมขดเจาะมายงแทนผลตกลาง (Central Processing Platform) กจะผานเขาสกระบวนการตางๆ เพอแยก น า กาซคารบอนไดออกไซด และสารปนเปอนอนๆ ออกจากน ามนและกาซธรรมชาต คอ ใชเทคนคการกลน

Page 13: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 13

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.3.5 การกลนน ามนดบ น ามนดบจากแหลงตางๆ จะมสมบตทางกายภาพแตกตางกน มสน าตาลจนถงสด า มสถานะเปนของเหลวขนจนถงหนดคลายยางมะตอย ซงน ามนดบประกอบดวยสารประกอบไฮโดรคารบอนประเภทแอลเคนและไซโคลแอลเคนเปนสวนใหญ และยงมสารประกอบของก ามะถน ออกซเจน ไนโตรเจนรวมทงโลหะอนๆ ปนอยดวย ดงนนจะตองน ามาผานกระบวนการแยกสารประกอบตางๆ ออกจากกน โดยใชกระบวนการกลน

การกลนน ามนดบคอการยอยสลายสารประกอบไฮโดรคารบอนทเปนสวนประกอบของปโตรเลยมออกเปนกลม (Groups) หรอออกเปนสวน (Fractions) ตางๆ โดยกระบวนการกลน (Distillation) ทยงยากและซบซอน น ามนดบในโรงกลนน ามนนน ไมเพยงแตจะถกแยกออกเปนสวนตางๆ เทานน แตมลทน (Impurities) ชนดตางๆ เชน ก ามะถน กจะถกก าจดออกไปอก โรงกลนน ามนอาจผลตน ามน แกส และเคมภณฑทแตกตางกนออกมาไดมากมายถง 80 ชนด ผลตภณฑทส าคญทสดคอ เชอเพลงชนดตางๆ จากน ามนสวนทเบากวา (Lighter fractions) เชน น ามนเบนซน (Petrol หรอ Gasoline) พาราฟน (Parafin หรอ Kerosene) เบนซน (Benzene) แตน ามนสวนทหนกกวา (Heavier fractions) เชน น ามนดเซล (Diesel) น ามนหลอลน (Lubricants) และน ามนเตา (Fuel oils) กนบไดวามความส าคญเชนกน นอกเหนอไปจากน กมสารเหลอคาง (Residues) อกหลายชนดเกดขน เชน ถานโคก (Coke) แอสฟลต (Asphalt) และบทเมน (Bitumen) หรอน ามนดน (Tar) และขผ ง (Wax หรอ Vaseline) กอาจไดรบการสกดออกมา รวมทงยงมแกสชนดตางๆ เกดขนดวย เชน บวเทน (Butane) และโพรเพน (Propane)

รปท 2.10 The natural gas industry (ทมา:www.eia.doe.gov)

Page 14: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 14

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

กระบวนการกลนน ามนทส าคญในโรงกลน ไดแก 1) การกลนล าดบสวน (Fractional distillation) วธการนคอการกลนน ามนแบบพนฐาน ซงสามารถแยกน ามนดบออกเปนสวน (Fractions)

ตางๆ กระบวนการนใชหลกการจากลกษณะของสวนตางๆ ของน ามนดบทมคาอณหภมจดเดอด (Boiling point) ทแตกตางกนออกไป และเปนผลใหสวนตางๆ ของน ามนดบนนมจดควบแนน (Condensation point) ทแตกตางกนออกไปดวย น ามนดบจากถงจะไดรบการสบผานเขาไปในเตาเผา (Furnace) ทมอณหภมสงมากพอทจะท าใหทกๆ สวนของน ามนดบแปรสภาพไปเปนไอได แลวไอน ามนดงกลาวกจะถกสงผานเขาไปในหอกลนล าดบสวน (Fractionating tower) ทมรปรางเปนทรงกระบอก มขนาดความสงประมาณ 30 เมตร และมขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 2.5-8.0 เมตร ภายในหอกลนดงกลาวมการแบงเปนหองตางๆ หลายหองตามแนวราบ โดยมแผนกนหองทม ลกษณะคลายถาดกลม โดยแผนกนหองทกแผนจะมการเจาะรเอาไว เพอใหไอน ามนทรอนสามารถผานทะลขนสสวนบนของหอกลนได และมทอตอเพอน าน ามนทกลนตวแลวออกไปจากหอกลนเมอไอน ามนดบทรอนถกสงใหเขาไปสหอกลนทางทอ ไอจะเคลอนตวขนไปสสวนบนสดของหอกลน และขณะทเคลอนตวขนไปนน ไอน ามนจะเยนตวลงและควบแนนไปเรอยๆ แตละสวนของไอน ามนจะกลนตวเปนของเหลวทระดบตางๆ ในหอกลน ทงนขนอยกบอณหภมของการควบแนนทแตกตางกนออกไป น ามนสวนทเบากวา (Lighter fractions) เชน น ามนเบนซน (Petrol) และพาราฟน (Parafin) ซงมคาอณหภมของการควบแนนต าจะกลายเปนของเหลวทหองชนบนของหอกลนและคางตวอยบนแผนกนหองชนบนสด น ามนสวนกลาง (Medium fractions) เชน ดเซล (Diesel) น ามนแกส (Gas oils) และน ามนเตา(Fuel oils) บางสวนจะควบแนนและกลนตวทระดบตางๆ ตอนกลางของหอกลน สวนน ามนหนก (Heavy factions) เชน น ามนเตา และสารตกคางพวกแอสฟลต จะกลนตวทสวนลางสดของหอกลน ซงมอณหภมสงและจะถกระบายออกไปจากสวนฐานของหอกลน

ขอเสยของกระบวนการกลนล าดบสวนคอ จะไดน ามนเบาประเภทตางๆ ในสดสวนทนอยมากทงทน ามนเบาเหลานลวนมคณคาทางเศรษฐกจสง

2) การกลนแบบเทอรมอล แครกกง (Thermal cracking) กระบวนการนจะไดน ามนทกลนแลว คอ น ามนเบนซน (Petrol) เพมสงขนเปนรอยละ 50

ในปจจบน กระบวนการกลนแบบนเกดขนโดยการเอาน ามนดบมาท าใหเกดการแตกตวในถง ทอณหภมสงกวา 1,000 องศาฟาเรนไฮต ทความกดดนมากกวา 1,000 ปอนด ตอตารางนว สภาวะอณหภมทสงและความกดดนทสงท าใหสารประกอบไฮโดรคารบอนทมโครงสรางโมเลกลขนาดใหญ เกดการแยกตวหรอแตกตวเปนน ามนสวนเบา หรอเปนสารไฮโดรคารบอนทมโมเลกลขนาดเลกลง รวมทงมจ านวนอะตอมของคารบอนนอยลง และน ามนสวนเบาซงมสภาพเปนไอรอนนกจะถกปลอยใหเขาไปในหอกลน เพอควบแนนและกลนตวเปนของเหลวตอไป

Page 15: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 15

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.11 กรรมวธในการกลนน ามนดบและผลตภณฑ

3) การกลนแบบคาตาลตก แครกกง (Catalytic cracking) กระบวนการกลนนไดรบการพฒนาตอเนองจากแบบดงเดมทกลาวมาแลวทงสองแบบ เพอ

เพมปรมาณน ามนทกลนแลวตลอดจนคณภาพของน ามนทกลนกไดรบการปรบปรงใหดขน โดยการเตมตวเรงปฏกรยา (Catalyst) เขาไปในน ามนสวนกลาง (Medium fractions) ซงชวยท าใหโมเลกลน ามนแตกตว หรอแยกตวดขน โดยไมมผลตอการเปลยนแปลงสวนประกอบทางเคมของน ามน ตวเรงปฏกรยาอยในรปของผงแพลทนม (Platinum) หรอดนเหนยว (Clay) ทมขนาดอนภาคละเอยดมากผงตวเรงปฏกรยาจะสมผสกบไอน ามนรอนในเตาปฏกรณ (Reactor) ท าใหไอน ามนเกดการแตกตว หรอแยกตวเปนน ามนสวนทเบา เชนน ามนเบนซน (Petrol) แลวกควบแนนกลนตวในทสด โดยทงอะตอมของคารบอนและมลทนไวกบอนภาคของดนเหนยว ตวเรงปฏกรยาทมคารบอนเคลอบอยกจะถกปลอยใหไหลออกจากเตาปฏกรณเขาสรเจนเนอเรเตอร (Regenerator) ซงคารบอนจะถกเผาไหมไปในกระแสอากาศกระบวนการกลนแบบนจงเปนการใชปฏกรยาทางเคมกระท าตอน ามนดบ ซงชวยแยกโมเลกลของไฮโดรคารบอนชนดตางๆ ออกจากกน รวมไปถงการก าจดมลทนตางๆ เชน สารประกอบของก ามะถน สารเมอรแคบแทนส (Mercaptans) ทมกลนฉน อะโรเมตกส (Aromatics) และไฮโดรเจนซลไฟด ออกไปอกดวย

4) การกลนแบบโพลเมอไรเซซน (Polymerization) กระบวนการกลนแบบแครกกง (Cracking) ชวยปรบปรงน ามนแบนซนใหมปรมาณมากขน

โดยการแยกน ามนสวนทหนกกวาออกไปแตการกลนแบบโพลเมอไรเซซนเปนการเพมปรมาณน ามนเบนซนจากน ามนสวนทเบาทสด (Lightest fractions) ซงกคอ แกส นนเอง โดยทวๆ ไปจะถกเผาทงไป แกสเหลานไดรบการน ามารวมกนเปนสารประกอบทมโมเลกลใหญขนและท าใหสามารถเพมปรมาณน ามนเบนซนทกลนได รวมไปถงการเพมปรมาณออกเทน (Octane content) อกดวย

Page 16: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 16

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.3.6 กระบวนการปรบปรงโครงสรางของโมเลกลใหเปนเชอเพลง สามารถท าไดดงน ในปจจบน ความตองการใชน ามนเบนซน (C6-C12) และน ามนดเซล (C14-C19) ในปรมาณท

สงมากๆ รวมทงผลตภณฑทไดจากการกลนโดยตรงมคณภาพไมเหมาะสมกบความตองการ ดงนนจะตองมการปรบปรงโครงสรางของโมเลกลใหเปนเชอเพลงทมคณภาพตามตองการ ดงน 1) กระบวนการแตกสลาย (Cracking process)

เปนกระบวนการท าใหสารประกอบไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญแตกออกเปนโมเลกลเลกๆ โดยใชความรอนสงประมาณ 500oC และใชตวเรงปฏกรยาทเหมาะสม เชน

2) กระบวนการรฟอรมมง (Reforming process) เปนกระบวนการเปลยนสารประกอบไฮโดรคารบอนแบบโซตรงเปนไอโซเมอรแบบโซกง

หรอการเปลยนสารประกอบไฮโดรคารบอนแบบวงใหเปนสารอะโรมาตก โดยใชความรอนสงและใชตวเรงปฏกรยาทเหมาะสม เชน

3) กระบวนการแอลคเลชน (Alkylation process) เปนกระบวนการรวมโมเลกลของแอลเคนกบแอลคนมวลโมเลกลต าโดยมกรดเปนตวเรง

ปฏกรยาเกดเปนโมเลกลแอลเคนทมโครงสรางแบบโซกง เชน

Page 17: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 17

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

4) กระบวนการโอลโกเมอไรเซชน (Oligomerization process) เปนกระบวนการรวมสารประกอบแอลคนโมเลกลเลกๆ เขาดวยกนโดยใชความรอนหรอ

ตวเรงปฏกรยา เกดเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนทมจ านวนคารบอนอะตอมเพมขน และยงมพนธะคเหลออยในผลตภณฑ เชน

2.3.7 การก าหนดคณภาพของน ามนเบนซนและน ามนดเซล

2.3.7.1 เลขออกเทน เปนเลขทก าหนดขนเพอบอกคณสมบตการเผาไหมของน ามนเบนซน เมอเทยบกบ

การเผาไหมของไอโซออกเทน และ เฮปเทน ก าหนดวา

น ามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบไอโซออกเทน มเลขออกเทน เทากบ 100 น ามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเฮปเทน มเลขออกเทน เทากบ 0

ไอโซออกเทน (เลขออกเทน 100) เฮปเทนโซตรง (เลขออกเทน 0) น ามนเบนซนทมเลขออกเทน 95 มสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทไดจากการ

ผสมไอโซออกเทนรอยละ 95 กบเฮปเทนรอยละ 5 โดยมวล น ามนเบนซนทกลนไดและปรบปรงคณภาพแลว สวนใหญมเลขออกเทนต ากวา 75 ดงนนม

การเพมเลขออกเทนโดยเตมสารเคมบางชนด ในอดต เตมเตตระเมทลเลด หรอ เตตระเอทลเลดลงในน ามนเบนซนทกลนได แตเมอ

น าไปใชงานในเครองยนต จะท าใหมสารตะกวปลอยออกมาพรอมกบไอเสยเครองยนตซงเปนพษ

Page 18: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 18

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รายแรงตอมนษยและสงแวดลอม ดงนนประเทศไทยไดประกาศยกเลกใชเตตระเมทลเลด และ เตตระเอทลเลด ในป พ.ศ. 2539 เปนตนไป

ในปจจบน เตมเมทลเทอรเชยรบวทวอเทอร (MTBE) เอทานอลหรอ เมทานอล และเรยกน ามนเบนซนชนดนวาน ามนไรสารตะกวหรอยแอลจ (ULG)

การเลอกใชน ามนเบนซนควรค านงถงความเหมาะสมกบเครองยนต เชน รถยนตรน

เกาควรใชน ามนทมเลขออกเทนไมต ากวา 91 สวนรถยนตรนใหมและรถยนตทผลตจากกลมประเทศยโรปควรใชน ามนทมเลขออกเทนไมต ากวา 95 เปนตน

น ามนเบนซนเปนสารระเหยงายและไวไฟ จงไมควรเกบหรอใชงานใกลกบแหลงความรอน ไอระเหยท าใหผสดดมมนงง ปวดศรษะและอาจหมดสตได ถาสมผสกบผวหนงจะท าใหผวหนงแหงได

2.3.7.2 เลขซเทน เปนเลขทก าหนดขนเพอบอกคณสมบตการเผาไหมของน ามนดเซล เมอเทยบกบ

การเผาไหมของซเทน และ แอลฟาเมทลแนฟทาลน ก าหนดวา

น ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบซเทนมเลขซเทน เทากบ 100 น ามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบแอลฟาเมทลแนฟทาลนมเลขซเทน เทากบ 0

ซเทน (เลขซเทน 100) แอลฟาเมทลแนฟทาลน (เลขซเทน 0) น ามนดเซลทมเลขซเทน 80 มสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทไดจากการผสมซ

เทนรอยละ 80 กบแอลฟาเมทลแนฟทาลน รอยละ 20 โดยมวล

Page 19: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 19

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

น ามนดเซลเปนผลตภณฑน ามนทไดจากการกลนล าดบสวนน ามนดบ แบงเปน 2 ชนด คอ ดเซลหมนเรว หรอโซลาเหมาะส าหรบเครองยนตรอบสงกวา 1000 รอบ/นาท และดเซลหมนชา หรอขโล เหมาะส าหรบเครองยนตทใชขบเคลอนเรอเดนทะเล และการผลตกระแสไฟฟา เปนตน 2.3.8 ผลตภณฑทไดจากกระบวนการกลนน ามนดบ 2.3.8.1 กาซปโตรเลยมเหลว (Liquefied Petroleum Gas ; LPG) กาซปโตรเลยมเหลว หรอกาซหงตม หรอแอลพจ เปนผลตภณฑทไดจากสวนบนสดของหอกลนในกระบวนการกลนน ามน หรอผลตภณฑทไดจากการแยกกาซธรรมชาต กาซปโตรเลยมเหลวมจดเดอดต ามาก จะมสภาพเปนกาซทอณหภมและความดนบรรยากาศ ดงนน ในการเกบรกษากาซปโตรเลยมเหลวจะตองเพมความดนหรอลดอณหภม เพอใหกาซปโตรเลยมเหลวเปลยนสภาพจากกาซเปนของเหลว เพอความสะดวกและประหยดในการเกบรกษา กาซปโตรเลยมเหลวใชเปนเชอเพลงไดด และเวลาลกไหมใหความรอนสง และมเปลวสะอาดซงโดยปกตจะไมมสและกลน แตผผลตไดใสกลนเพอใหสงเกตไดงายในกรณทเกดมกาซรวอนอาจกอใหเกดอนตรายได 2.3.8.2 น ามนเบนซน (Gasolin) น ามนเชอเพลงส าหรบเครองยนตเบนซน หรอเรยกวาน ามนเบนซน ไดจากการปรบแตงคณภาพของผลตภณฑทไดจากการกลนน ามนโดยตรง และจากการแยกกาซธรรมชาตเหลว น ามนเบนซนจะผสมสารเคมเพมคณภาพ เพอใหเหมาะกบการใชงานตางๆ เชน เตมสาร MTBE เพอเพมคาออกเทน เตมสารเคมส าหรบปองกนสนมและการกดกรอนในถงน ามนและทอน ามน เปนตน 2.3.8.3 น ามนเชอเพลงเครองบนใบพด (Aviation Gasoline) ใชส าหรบเครองบนใบพด มคณสมบตคลายกบน ามนเบนซนในรถยนต แตปรงแตงคณภาพใหมคาออกเทนสงขน ใหเหมาะสมกบเครองยนตของเครองบนซงตองใชก าลงขบดนมาก 2.3.8.4 น ามนเชอเพลงเครองบนไอพน (Jet Fuel) ใชเปนเชอเพลงไอพนของสายการบนพาณชยเปนสวนใหญ มชวงจดเดอดเชนเดยวกบน ามนกาดแตตองสะอาดบรสทธม คณสมบตบางอยางดกวาน ามนกาด 2.3.8.5 น ามนกาด (Kerosene) ประเทศไทยรจกใชน ามนกาดตงแตสมยรชกาลท 5 แตเดมใชเพอจดตะเกยงแตปจจบน ใชประโยชนหลายประการ เชน เปนสวนผสมส าหรบยาฆาแมลง สทาน ามนชกเงา ฯลฯ 2.3.8.6 น ามนดเซล (Diesel Fuel) เครองยนตดเซล เปนเครองยนตทมพนฐานการท างานแตกตางจากเครองยนตเบนซน คอ การจดระเบดของเครองยนตดเซลใชความรอนซงเกดขนจากการอดอากาศอยางสงในลกสบ มใชเปนการจดระเบดของหวเทยนเชนในเครองยนตทใชน ามน

Page 20: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 20

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

เบนซน ปจจบนเราใชประโยชนไดหลากหลายมกเปนเครองมอและอปกรณทมความส าคญทางเศรษฐกจ เชน รถบรรทก รถโดยสาร รถแทรกเตอร เปนตน 2.3.8.7 น ามนเตา (Fuel Oil) น ามนเตาเปนเชอเพลงส าหรบเตาตมหมอน า และเตาเผาหรอเตาหลอมทใชในโรงงานอตสาหกรรม เครองก าเนดไฟฟาขนาดใหญ เครองยนตเรอเดนสมทรและอนๆ 2.3.8.8 ยางมะตอย (Asphalt) ยางมะตอยเปนผลตภณฑสวนทหนกทสดทเหลอจากการกลนน ามนเชอเพลง และน ายางมะตอยทผานกรรมวธปรบปรงคณภาพจะไดยางมะตอยทม คณสมบตดข น คอ มความเฉอยตอสารเคมและไอควนแทบทกชนด มความตานทานสภาพอากาศและแรงกระแทกกระเทอน มความเหนยวและมความยดหยนตวตออณหภมระดบตาง ๆ ด

2.3.9 แกสธรรมชาตในประเทศไทย ประเทศไทยไดมการส ารวจพบแหลงแกสธรรมชาต 2 แหลง คอ ในทะเลบรเวณอาวไทย และบนบก อ าเภอน าพอง จงหวดขอนแกน ซงน าขนมาใชตงแตป พ.ศ. 2524 โดยการน ามาใชเปนเชอเพลงในการผลตกระแสไฟฟา และในโรงงานอตสาหกรรม เพอทดแทนการใชถานหนและน ามนเตาซงมราคาสงและตองน าเขาจากตางประเทศ ซงแตละปมมลคามหาศาล และขณะเดยวกนกตองเผชญความผนผวนของราคาน ามนตลาดโลกซงเสยงตอความมนคงดานพลงงาน แกสธรรมชาตทขดเจาะในทะเลนน จะแบงเปน 2 ฝ งคอ

1) ฝ งอาวไทย เปนแหลงกาซธรรมชาตทใหญของไทย ซงจะตอทอจากทะเลมาขนฝ งท อ าเภอขนอม และทจงหวดระยอง และ ทอ าเภอบางปะกง และยงสามารถเชอมตอไปยง วงนอย ทาหลวง แกงคอย

2) ฝ งอนดามน ไทยซอกาซจากพมา ทแหลงยาดานา และ เยดากน โดยขนฝ งทบานอตอง จงหวดกาญจนบรจากนนตอไปยง จงหวดราชบรและเชอมตอกบ วงนอย พระนครใต พระนครเหนอ ทาหลวง แกงคอย กลาวโดยสรป แหลงกาซธรรมชาต ทงฝ งทะวนออก คอฝ งอาวไทย และฝ งตะวนตก คอทะเลอนดามน มทอทสามารถทจะเชอมตดตอกน

Page 21: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 21

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.12 บรเวณทมการขดเจาะแกสธรรมชาต (ทมา:http://hpe4.anamai.moph.go.th/hia/province_mix.php)

แหลงแกสธรรมชาตในไทยม 51 แหลง อยบนบก 2 และในทะเลอก 49 ทงนผลตไดแลว 20 แหลง จากบนบก 2 และทะเล 18 โดยมแทนประกอบการผลตในอาวไทย 225 แทนและเรอผลต/กกเกบอก 8 ล า เมอป 2550 ไทยผลตแกสธรรมชาตได 0.917 ลานลานลกบาศกฟต และมปรมาณส ารองแกสธรรมชาตในประเทศเมอสนป 2550 (เบองตน) คอ ทส ารวจและพสจนแลววามจรง 8.75 ลานลานลกบาศกฟต 2.3.10 การแยกกาซธรรมชาต

กระบวนการแยกกาซธรรมชาต มกระบวนการดงน (รปท 2.13) 1) จะน ากาซธรรมชาตทไดมาเขาหนวยก าจดของเหลวออกกอน ไดแก น า และกาซ

ธรรมชาตเหลว ซงกาซธรรมชาตเหลวทไดกสงกลบไปยงกระบวนการกลนน ามนดบอกครงหนง

Page 22: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 22

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2) จากนนกาซทไดกสงผานไปตามทอไปยงหนวยก าจดกาซทเปนกรด เชน H2S, CO2 เปนตน การก าจดกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) โดยใชกระบวนการ Benfield ซงใชโปตสเซยมคารบอเนต (K2CO3) เปนตวจบกาซคารบอนไดออกไซด การก าจดกาซ H2S (Claus process) เกดปฏกรยาดงน

2H2S + O2 S2 + 2H2O

3) ไอน าทผสมอยในกาซจะน ามาก าจดโดยใชกระบวนการดดซบ โดยใช glycol เปนตวดดซบ (glycol dehydration) และ ใชสารดดซบทมรพรนสง ไดแก ถานกมมนต, ซลกาเจล, อะลมนา และ ซโอไลต จะท าการแยกกาซผสมโดยใชลกษณะเฉพาะตวของสารกบสารดดซบภายใตความดนตางๆ (Pressure swing adsorption)

4) จากนนกาซทไดน าไปก าจดปรอททหนวยก าจดปรอทโดยใชตวดดซบ เพอปองกนการผกรอนของทอจากการรวมตวกบปรอท

5) กาซไนโตรเจนกจะถกก าจดโดยใชกระบวนการดดซบโดยใชตวดดซบ 6) กาซธรรมชาตทแหงจากหนวยนจะผานเขาไปใน turbo-expander เพอลดอณหภมจาก

2500 K เปน 1700 K และลดความดนลง จาก 43 บาร เปน 16 บารกอนแลวจงเขาสหอแยกมเทน (de-methanizer) มเทนจะถกกลนแยกออกไป และสวนทเหลอคอสวนผสมของ กาซไฮโดรคารบอนทมคารบอนตงแต 2 อะตอมขนไป (ethane plus stream) ซงอยในสถานะของเหลวและจะออกทางสวนลางของหอ ผลตภณฑทเปนของเหลวหอดงกลาวจะถกน าเขาสหอแยกอเทน (de-ethanizer) และหอแยกโพรเพน (de-propanizer) เพอแยกอเทนและโพรเพนออกตามล าดบตอไป ในหอแยกโพรเพนน โพรเพนจะถกแยกออกทางดานบนของหอ สวนแอลพจ ซงเปนสวนผสมของโพรเพนและบวเทนจะถกแยกออกมาจากสวนกลางของหอ และสวนผลตภณฑทออกจากหอทางดานลางคอ กาซโซลนธรรมชาต (natural gasoline)

Page 23: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 23

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.13 กระบวนการแยกกาซธรรมชาต (ทมา: ส านกงานนโยบายและแผนพลงงาน และบรษท ปตท. จ ากด (มหาชน)

Page 24: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 24

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.3.11 ผลตภณฑทไดจากกระบวนการแยกกาซธรรมชาต 1) กาซมเทน (C1) ใชเปนเชอเพลงผลตกระแสไฟฟาและใหความรอนในโรงงาน

อตสาหกรรม และหากน าไปอดใสถงเรยกวา กาซธรรมชาตอด สามารถใชเปนเชอเพลงในรถยนตทใชกาซธรรมชาตเปนเชอเพลง (NGV) ได นอกจากนยงเปนวตถดบในการผลตป ยเคมไดดวย

2) กาซอเทน (C2) เปนวตถดบในอตสาหกรรมปโตรเคมขนตนเพอผลตเอทลน ซงเปนสารตงตนในการผลตเมดพลาสตก เสนใยพลาสตกโพลเอทลน (PE) เพอใชผลตเสนใยพลาสตก และผลตภณฑพลาสตกชนดตางๆ

3) กาซโพรเพน (C3) ใชผลตโพรพลน ซงเปนสารตงตนในอตสาหกรรมปโตรเคม เพอใชในการผลตเมดพลาสตกโพลโพรพลน (PP) เชน ยางในหองเครองยนต หมอแบตเตอร กาว สารเพมคณภาพน ามนเครองรวมทงใชเปนเชอเพลงในโรงงานอตสาหกรรมไดอกดวย

4) กาซบวเทน (C4) ใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมปโตรเคม และสามารถน ามาผสมกบโพรเพนอดใสถงเปนกาซปโตรเลยม (กาซหงตม) เพอน ามาใชเปนเชอเพลงในครวเรอน เปนเชอเพลงส าหรบยานยนตใชในการเชอมโลหะ และยงน าไปใชในโรงงานอตสาหกรรมบางประเภทไดดวย

5) กาซปโตรเลยมเหลว (Liquefied Petroleum Gas; LPG) กาซหงตม มชอเปนทางการวา กาซปโตรเลยมเหลว (liquefied petroleum gas: LPG) หรอ

เรยกยอๆ วา แอลพจ เปนผลตภณฑทไดจากการแยกน ามนดบในโรงกลนน ามนหรอการแยกกาซธรรมชาต ในโรงแยกกาซธรรมชาต กาซปโตรเลยมเหลวประกอบดวยสวนผสมของไฮโดรคารบอน 2 ชนด คอ โพรเพนและบวเทน ในอตราสวนเทาใดกได หรออาจจะเปนโพรเพนบรสทธ 100% หรอบวเทนบรสทธ 100% กได ส าหรบในประเทศไทยกาซหงตมสวนใหญไดจากโรงแยกกาซธรรมชาตโดยใชอตราสวนผสมของโพรเพน และบวเทนประมาณ 70:30 ซงจะใหคาความรอนทสง ท าใหผใชประหยดเวลาและคาเชอเพลง

กาซปโตรเลยมเหลว สามารถใชเปนเชอเพลงในการหงตม ในครวเรอน ในโรงงานอตสาหกรรม และในยานพาหนะได เชนเดยวกบกาซธรรมชาตทสามารถใชเปนเชอเพลงในการผลตกระแสไฟฟา ในโรงงานอตสาหกรรม และในยานพาหนะ แตในประเทศไทยยงไมมการน ากาซธรรมชาตมาใชงานในครวเรอนโดยตรง ดวยคณสมบตในการเปนเชอเพลงตดไฟของกาซธรรมชาตและกาซหงตม เพอความปลอดภย ผใชตองใสใจในการปฏบตตามกฎความปลอดภยในการใชงานอยางเครงครด

คณสมบตทวไปของ LPG เปนสารประกอบไฮโดรคารบอน ประกอบดวยกาซโพรเทนและบวเทน เปนหลก ไมมกลน ไมมส ปราศจากพษ (แตโดยทวไปจะเตมสารเคมเพอความปลอดภย) หนกกวาอากาศ

Page 25: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 25

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ตดไฟไดในชวงของการตดไฟท 2–15 % ของปรมาณในอากาศ และอณหภมทตดไฟไดเองคอ 400 oC

6) กาซโซลนธรรมชาต (NGL ; Natural Gas Liquid, C5+) แมวาจะมการแยกคอนเดนเสทออกเมอผลตขนมาถงปากบอบนแทนผลตแลว แตกยงมไฮโดรคารบอนบางสวนหลดไปกบไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซ เมอผานกระบวนการแยกจากโรงแยกกาซธรรมชาตแลวไฮโดรคารบอนเหลวนจะถกแยกออก และถกเรยกวา กาซโซลนธรรมชาต หรอ NGL (Natural Gas Liquid) แลวสงเขาไปยงโรงกลนน ามนเปนสวนผสมของผลตภณฑน ามนส าเรจรปไดเชนเดยวกบคอนเดนเสท เปนวตถดบในอตสาหกรรมปโตรเคมระยะท 2 (ขนปลาย) และยงเปนตวท าละลาย ซงน าไปใชในอตสาหกรรมบางประเภทไดเชนกน

7) กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) เปนผลพลอยไดจากกระบวนการแยกกาซ ซงสามารถน าไปใชประโยชนไดหลากหลาย เชน เปนน าแขงแหงส าหรบใชในอตสาหกรรมถนอมอาหาร เปนวตถดบส าหรบในการท าฝนเทยม น ายาถงดบเพลง สรางควนหรอหมอกจ าลอง ผลตภณฑเครองดม เปนตน 2.3.12 ปโตรเคมภณฑ

ปโตรเคมภณฑหมายถงผลตภณฑหรอสารเคม ซงท าจากวตถดบทไดจากปโตรเลยม นอกจากใชเปนเชอเพลงชนดตางๆ แลว บางชนดไดน ามาใชเปนวตถดบในอตสาหกรรม ปโตรเคมภณฑ ไดมาจาก อตสาหกรรมปโตรเคม ซงหมายถงอตสาหกรรมทเกยวของกบปโตรเลยม แบงออกไดเปน 2 ขนตอน ดงน

1) อตสาหกรรมขนตน เปนการผลตสารโมเลกลเลกๆ ทเรยกวา มอนอเมอร โดยใชสารประกอบไฮโดรคารบอนบางชนดทไดจากการกลนน ามนดบ หรอการแยกกาซธรรมชาตเปนวตถดบ เชน การใชมอนอเมอรอเทน และมอนอเมอรโพรเพนเปนวตถดบในการผลตพอลเอทลน และ พอลโพรพลน ตามล าดบ ในอตสาหกรรมขนตอเนองตอไป

2) อตสาหกรรมขนตอเนอง เปนการผลตสารโมเลกลใหญทเรยกวา พอลเมอร โดยใชสารมอนอเมอรจากอตสาหกรรมขนตน เปนวตถดบ ผลตภณฑทไดของ อตสาหกรรมขนน คอ พลาสตกชนดตางๆ ยางสงเคราะหชนดตางๆ วตถดบทใชผลตเสนใยสงเคราะห วตถดบส สารซกลาง และตวท าละลายชนดตางๆ ผลตภณฑทไดจากอตสาหกรรมขนตอเนอง จะถกน าไปใชเปนสารตงตนในอตสาหกรรมตางๆ ตอไป เชน อตสาหกรรมการผลตเครองนงหม ยางรถยนต ทอพลาสตก ถงพลาสตก ฟลม ส ผงซกฟอก ป ย เปนตน

Page 26: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 26

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.14 ขนตอนในอตสาหกรรมปโตรเคมและการใชประโยชน (สสวท, 2548)

Page 27: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 27

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.4 พอลเมอร (Polymer) ถาเรามองไปรอบๆ ตวจะพบวาสงของตางๆ ประดษฐหรอท าขนดวยพอลเมอรไมวาจะเปน

ถงพลาสตก ไมบรรทด ยางรถยนต กระเบองยางเปนตน ค าวาพอลเมอรมาจากภาษากรกสองค าคอ poly แปลวาหลายๆ หรอ มาก และ mer แปลวาหนวยหรอสวน ดงนนพอลเมอรแปลวาสารทมโมเลกลยาวมาก และโมเลกลเหลานประกอบดวยหนวยทซ าๆ กนเปนจ านวนมาก ตวอยางพอลเมอรไดแก พอลเอทลน พอลสไตรน เปนตน และพอลเมอรเกดจากหนวยซ าๆ เรยกวามอนอเมอรเกดปฏกรยาพอลเมอไรเซชน เปนพอลเมอรเกดขน

2.4.1 การจ าแนกประเภทของพอลเมอร ในชวงแรกพอลเมอรทเกดขนในธรรมชาตหรอจากการสงเคราะหโดยมนษยนน จ าแนกออกเปนประเภทใหญๆ สองประเภทคอพอลเมอรอนนทรยและพอลเมอรอนทรย และในป 1929 Carothers W.H. นกเคมชาวอเมรกนไดสงเคราะหไนลอนขนเปนคนแรกไดเสนอวา พอลเมอรสงเคราะหนนแบงไดเปนสองประเภท ตามสภาวะของการเตรยมพอลเมอรและเปรยบเทยบโครงสรางของพอลเมอรทไดกบสารตงตน ดงน 1) พอลเมอรแบบควบแนน (Condensation polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากปฏกรยาการสงเคราะหพอลเมอรแบบควบแนน (Condensation polymerization) ซงพอลเมอรชนดยชนดนเกดจากมอนอเมอรทมหมฟงกชนมากกวา 1 หมท าปฏกรยากนเกดเปนพอลเมอร และไดสารโมเลกลขนาดเลก เชน น า แกสไฮโดรเจนคลอไรด แอมโมเนย หรอ เมทานอล เปนตน ตวอยางเชน เอทลนไกลคอล เกดปฏกรยากบ ไดเมทลเทเลฟทาเลต เกดเปน พอลเอสเตอร

Page 28: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 28

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2) พอลเมอรแบบเตม (Addition polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากปฏกรยารวมตว การเกดพอลเมอรชนดนเกดจากมอนอเมอรทไมอมตวเกดปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแลวไมมโมเลกลเลกๆ ขาดหายไป ตวอยางเชนพอลเอทลน (polyethalene)

หากจ าแนกพอลเมอรจากหนวยซ าๆ กนในโซพอลเมอรอาจจ าแนกพอลเมอรออกเปน 2 ประเภทคอ โฮโมพอลเมอร (homopolymer) และโคพอลเมอร (copolymer) ดงน ก) โฮโมพอลเมอร ไดแก พอลเมอรซงในโซพอลเมอรมหนวยซ าๆ กนเพยงชนดเดยวเทานน เชน พอลเอทลนมหนวยซ าๆ กนคอเอทลน

หรอพอลสไตรนมสไตรนเปนหนวยทซ าๆ กน

จะเหนไดวาพอลเมอรแบบเตมทไดจากมอนอเมอรเพยงชนดเดยวลวนแตเปนโฮโมพอลเมอรทงสน

ข) โคพอลเมอร ไดแกพอลเมอรซงในสายโซพอลเมอรมหนวยซ าๆ กน 2 ชนดหรอมากกวา 2 ชนด เชน พอลเมอรของสไตรนและไวนลคลอไรดมทงสไตรนและไวนลคลอไรดในโซของพอลเมอรดงน

Page 29: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 29

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

เสน หมายถงปลายโครงสรางมหนวยของมอนอเมอรตอไปเรอยๆ โคพอลเมอรอาจมหนวยซ าๆ กนสองชนดอาจแบงตามลกษณะการจดหนวยซ าๆ กนในโมเลกลไดออกเปน i) โคพอลเมอรแบบซม (Random copolymer) โคพอลเมอรประเภทนมหนวยซ าๆ กนทงสองชนดในโซพอลเอมรอยหรอจดกนอยางไมเปนระเบยบ ถาให A และ B เปนมอนอเมอรสามารถเขยนโครงสรางไดดงน

จะเหนไดวามอนอเมอร A และ B สลบกนอยางไมเปนระเบยบ ii) โคพอลเมอรแบบสลบ (alternating copolymer) โคพอลเมอรแบบนจะมมอนอเมอรทม หนวยซ ากน 2 ชนดคอ A และ B สลบกนไปเรอยๆ ในสายโซพอลเมอรดงน

iii) บลอกโคพอลเมอร (block copolymer) โคพอลเมอรประเภทนม A หลายๆ หนวยอยเรยงกนเปนแถวตามดวย B หลายๆ หนวยเรยงกนเปนแถวดงน

iv) กราฟตโคพอลเมอร (Graft copolymer) โคพอลเมอรชนดนมมอนอเมอร A เรยงกนเปนแถวยาวและในระหวางแถวมมอนอเมอรอกชนดหนงคอ B แตกกงออกมาดงน

พอลเมอรนอกจากจะจ าแนกตามกลไกของการเกดและตามชนดของหนวยทซ าๆ กนในพอลเมอรดงกลาวมาแลว ยงจ าแนกไดอกวธหนงโดยยดเอาการเปลยนแปลงของพอลเมอรเมอพอลเมอรไดรบความรอน ซงจ าแนกพอลเมอรเปน 2 ประเภทดงน

Page 30: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 30

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ก) เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic polymer) พอลเมอรประเภทนสามารถหลอมตวเมอใหความรอน แลวแขงตวเมอท าใหเยนลง การหลอมและการเยนตวกระท าไดหลายๆ ครงโดยโครงสรางของพอลเมอรไมมการเปลยนแปลง ซงโครงสรางดงกลาวของพอลเมอรชนดนไมเปนรางแห กลาวคอไมมการเชอมโยงกนระหวางโมเลกลของพอลเมอร ซงพอลเมอรดงกลาวจะกลาวถงในหวขอถดไป ข) เทอรโมเซต (Thermoset) พอลเมอรประเภทนจะหลอมตวไดครงแรกเทานนหากน ามาหลอมใหมจะเกดเสยสภาพขน ซงพอลเมอรชนดนจะเปนโครงสรางแบบเชอมโยงหรอแบบรางแห 2.4.2 โครงสรางของพอลเมอร พอลเมอรโดยทวไปมโครงสรางไดหลายแบบดงน 1) พอลเมอรแบบเสน (linear polymer) พอลเมอรชนดนเกดจากมอนอเมอรทสรางพนธะโคเวเลนซเปนโซยาว ตวอยางพอลเมอรชนดนไดแก พอลเอทลน พอลโพรพลน พอลไวนลคลอไรด พอลสไตรน พอลอครโลไนไตรล ไนลอน 6, 6 และพอลเอทลนเทเรฟทาเลต พอลเมอรชนดนเปนโซตรงท าใหสายโซแตละเสนเรยงชดตดกนแนน จงท าใหพอลเมอร ขน และเหนยว แต พอลสไตรน พอลไวนลคลอไรด มสายโซกงยดออกมาท าใหเกดการผลกของสายจงมความใสกวา พอลเอทลน

รปท 2.15 ลกษณะของพอลเมอรแบบเสน (ทมา: http://neon.mems.cmu.edu/cramb/27-100/lab/S00_lab2/Image2.gif)

2) พอลเมอรแบบกง (branched polymer) เปนพอลเมอรสายโซทมกงซงโซอาจสนหรอยาวกได ท าใหสายโซพอลเมอรไมสามารถเรยงตวชดตดกนได พอลเมอรชนดนจงยดหยน มความหนาแนนต า มจดหลอมเหลวต ากวาพอลเมอรแบบเสน

รปท 16 ลกษณะของพอลเมอรแบบกง (ทมา: http://neon.mems.cmu.edu/cramb/27-100/lab/S00_lab2/Image2.gif)

Page 31: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 31

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

3) พอลเมอรแบบรางแห (network polymer หรอ crossing polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากการเชอมโยงระหวางโซพอลเมอรทมโครงสรางแบบเสนหรอแบบกงตอเนองกนเปนรางแห พอลเมอรชนดนหากมการเชอมโยงไมมากจะมสมบตยดหยนออนตว แตเมอมจ านวนพนธะมาก พอลเมอรจะแขงไมยดหยน พอลเมอรชนดนจะมจดหลอมเหลวทสงเนองจากตองใชพลงงานในการสลายพนธะระหวางสายโซ เมอขนรปแลวไมสามารถหลอมแลวขนรปใหมได

รปท 2.17 ลกษณะของพอลเมอรแบบรางแห (ทมา: http://neon.mems.cmu.edu/cramb/27-100/lab/S00_lab2/Image2.gif)

พอลเมอรชนดเดยวกนแตมโครงสรางตางกนจะมสมบตตางกน ซงหากเราพจารณาโครงสรางของของพอลเมอรทมการจดเรยงตวในสามมต เราสามารถแบงออกไดเปนสามแบบดงน 1) แบบไอโซแทกตก (isotactic) พอลเมอรแบบนมหม R จดอยขางเดยวกนของระนาบดงน

2) แบบซนดโอแทกตก (syndiotactic) พอลเมอรแบบนมหม R อยตางขางกนของระนาบ

สลบกนไปตลอดทงโมเลกลของพอลเมอรนน

3) อะแทกตก (atactic) พอลเมอรแบบอะแทกตกมหม R จดสลบกนอยางไมเปนระเบยบ

Page 32: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 32

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

โดยทวไปพอลเมอรแบบไอโซแทกตกและซนดโอแทกตกมจดหลอมเหลวสงกวา เหนยวและแขงแรงกวาพอลเมอรแบบอะแทกตก 2.4.3 พอลเมอไรเซชน (polymerization) พอลเมอไรเซชน คอปฏกรยาการเตรยมพอลเมอรจากมอนอเมอร ซงเปนปฏกรยาหลกมสองประเภทคอ พอลเมอไรเซชนแบบควบแนน (condensation polymerization) และพอลเมอไรเซชนแบบเตม (addition polymerization) 1) พอลเมอไรเซชนแบบเตม กลไกทเกดปฏกรยาอาจเปนแบบฟรเรดเคล (free radical) หรอแบบไอออนก กได โดยปฏกรยาจะเกดแบบลกโซตอเนองไป ประกอบดวย 3 ขนตอนคอ อนนชเอชน (initiation) เปนขนเรมปฏกรยา โปรปาเกชน (propagation) ซงเปนขนตอนในการเกดพอลเมอร และ เทอรมเนชน (termination) เปนขนหยดปฏกรยา Initiation: สารทใชในการเรมปฏกรยาเรยกวาอนนชเอเตอร (initiator) โดยทวไปจะใชสารจ าพวกเปอรออกไซด เมอถกความรอนหรอแสงจะแตกตวเปนเรดคล

Propagation: ขนตอนนเกดพอลเมอรอยางรวดเรวไดโมเลกลทมหนวยซ าๆ กน

Termination: เปนขนตอนทสนสดการเกดพอลเมอรโดยเกดโมเลกลทเปนฟรเรดคลท าปฏกรยากน 2) พอลเมอไรเซชนแบบควบแนน การเกดปฏรยานโดยทวไปใชมอนอเมอรสองชนดทมหมฟงกชนทสามารถเกดปฏกรยากนได ดงนนกลไกการเกดปฏกรยาจงไมแตกตางไปจากปฏกรยาในเคมอนทรย

hหรอ

Page 33: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 33

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2.4.4 การเรยกชอพอลเมอร พอลเมอรโดยทวไปทสงเคราะหไดนยมเรยกตามชอมอนอเมอรทน ามาสงเคราะห โดยเตมค าวาพอล- (poly-) ไวขางหนา เชน เอทลน เมอเกดพอลเมอรจะเรยกวาพอลเอทลน สไตรน เรยกวาพอลสไตรน เปนตน โดยชอของพอลเมอรทมาจากมอนอเมอรทมชอเพยงค าเดยวใหเขยนโดยไมตองเวนวรรค แตเมอพอลเมอรทมาจากชอมอนอเมอรเปนสองค าหรอมากกวาสองค าใหใสวงเลบหลงค าวา poly- เชน poly(vinyl chloride) หรอ poly(ethylene oxide) เปนตน 2.4.5 พอลเมอรทไดจากปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบควบแนน 1) พอลเอทลนเทเรฟทาเลต (poly(ethalene terephthalate); PET) หรอเรยกพอล

เมอรชนดนวา PET เปนพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรสองชนดไดแก ไดเมทลเทเรฟทาเลตกบเอ

ทลนไกลคอล

ปฏกรยาทเกดขนของพอลเมอรมหมเอสเตอรเกดขนบางครงเราจะพบวาเราเรยกพอลเม

อรกลมนวาพอลเอสเทอร

รปท 2.18 ตวอยางของผลตภณฑพอลเอสเทอร (ทมา: http://www.vcharkarn.com/uploads/115/115268.jpg)

Page 34: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 34

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

สมบตและการใชประโยชน: พอลเมอรประเภทนเปนพอลเมอรทมส เนองจากเปนพอลเมอรเชงเสนตรงทมการจดเรยงตวของหมตางๆ คอนขางมระเบยบ และมแรงดงดดระหวางโมเลกลสง พอลเมอรจงมความเปนผลกสง เหนยว ทนตอความชน และทนตอการขดถ พอลเมอรชนดนมกน าไปท าเปนเสนใย เอน แห อวน ท าแผนฟลม เทปวดโอ และสวนใหญน าไปท าเปนขวดน าอดลอมและน าดมเนองจากเปนพอลเมอรทไมสามารถดดน าได เนองจากความใสจงน าพอลเมอรชนดนไปท าหนออนเทยมและแกวเทยม 2) พอลเอไมด (polyamide; PA) โดยทวไปจะรจกพอลเมอรชนดนในชอไนลอน (nylon)

ไนลอนทส าคญทน ามาผลตเปนสนคาคอ ไนลอน 6, 6 ซงสงเคราะหไดจาก เฮกซะเมทลนไดเอมน

กบกรดอะดปก ดงสมการ

และเสนใยอกชนดนทมบทบาทในอตสาหกรรมคอเสนใยไยลอน 6 ซงสามารถสงเคราะหได

จากแคโปรแลกแทม (caprolactam) ซงเปนมอนอเมอรทเปนวงดงสมการ

ในการเรยกชอพอลเมอรชนดนหากเกดจากมอนอเมอรชนดเดยว เชน ไนลอน 6 ไนลอน

10 เปนตน หมายถงหนวยซ าๆ กนของพอลเอไมดประกอบดวยโซคารบอนทมจ านวนคารบอน 6

และ 10 ตามล าดบ ในกรณทมเลข 2 ตว เชน ไนลอน 6, 6 เลขตวแรกหมายถงหนวยซ าๆ กน มา

จากไดเอมน สวนเลขตวหลงมาจากมาจากจ านวนคารบอนของมอนอเมอรกรดไดเบซกเอซดทม

จ านวนคารบอน 6 ในท านองเดยวกนไนลอน 6, 10 หมายถงพอลเมอรทเตรยมไดจากพอลเอไมดท

Page 35: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 35

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

เตรยมมาจากไดอะมนทมจ านวนคารบอน 6 และไดเบซกเอซดทมจ านวนคารบอนเทากบ 10 เปน

ตน ดงสมการ

สมบตและการใชประโยชน: โดยทวไปไนลอนจะมสมบตคลายคลงกน คอตางสามารถทน

ตอแรงกระแทกสง มความเหนยว ยดหยน ทนตอการสกกรอน ท าความสะอาดงายและแหงเรว และ

ไมน าไฟฟา การน าไปใชมกท าเปนเสนใยเพอท าเครองนงหม ชดชนใน ถงนอง เครองกฬา เชน ตา

ขายไมแบดมนตนและไมเทนนส เนองจากพอลเมอรมความเหนยวและทนตอการสกกรอนจงมก

น าไปท าเปนชนสวนเครองจกรกล เชน เกยร เฟอง และมสมบตอกประการคอไมน าไฟฟาจงน าไป

ท าปลอกหมสายไฟฟา เปนตน

รปท 19 ตวอยางของผลตภณฑจ าพวกเกยร ตาขายไมเทนนส (ทมา: www.threadart.com/shop/category.asp?catid=63,

http://www.gearseds.com/images/upload/nylon_gear_set.jpg)

Page 36: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 36

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

3) พอลคารบอเนต (polycarbonate; PC) คอพอลเมอรทมหมคารนอเนต

( ) เปนสวนหนงของหนวยซ าๆ กนในสายโซ พอลเมอรทส าคญทสดในเชงการคามเพยงพอลเมอรชนดเดยวคอ poly[2,2-bis(4’-phynylene)propane carbonate] ซงเตรยมไดจากมอนอเมอรสองชนดไดแก บสฟนอลเอ (bisphenol A) กบ ฟอสจน (phosgene) ดงสมการเคม

สมบตและการน าไปใชประโยชน: พอลเมอรชนดนมสมบตแขงและโปรงแสง โดยทวไปพอลเมอรนมสมบตเชงกลทดมาก ดดความชนต า ทนความรอนไดด ตานตอปฏกรยาออกซเดชนไดดมาก จงเหมาะน าไปใชส าหรบผลตวตถเพอใชงาน ณ อณหภมสง พอลเอเมอรชนดนตดไฟแลวดบเองได เนองจากพอลเมอรนมราคาคอนขางแพง ดงนนการใชงานจงมขอจ ากดเฉพาะงานทตองใชสมบตเฉพาะของพอลเมอรน เพอคมคากบราคาของพอลเมอร เชน ใชในอตสาหกรรมอเลกโทรนก เชน เครองโทรศพท ท าชนสวนแบตเตอร กลองบรรจเครองมอ ขวดบรรจน าดม ขวดน าเดก ภาชนะใสทใชแทนเครองแกว

รปท 2.20 ตวอยางของผลตภณฑจ าพวกขวดบรรจน าดม

Page 37: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 37

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

(ทมา: http://www.made-in-china.com/image/2f0j00nBWQrOidSDcFM/Polycarbonate-Sheet

-For-Rain-Tent.jpg,http://www.learntohealthyourself.com/index.php?main_page=

product_info&products_id=141)

4) พอลยรเทน (polyurethane; PU) เปนพอลเมอรทมหมยรเทน ( ) เปนหมแสดงสมบตเฉพาะตวซงหมนเกดจากปฏกรยาระหวางไดไอโซไซยาเนต (diisocyanate) และไดออล ตวอยางมอนอเมอรทเกดปฏกรยาตอไปนคอ 1,4-บเทนไดออล กบ เฮกซะเมทลนไดไอโซไซยาเนต ดงสมการ

สมบตและการใชประโยชน: พอลยรเทนมสมบตส าคญๆ ไดแก ยดหยน ทนตอการขดขวนไดด ทนตอตวท าละลาย ทนแรงกระแทก การน าไปใชขนอยกบคณสมบตของพอลยรเทนแตละประเภทดงน พอลยรเทนโฟมทยดหยนได สวนใหญใชท าเบาะเฟอรนเจอรและเบาะรถยนต พอลยรเทนโฟมทยดหยนไมได สวนใหญใชงานเปนตวอนซเลเตอร (Insulator) ส าหรบความรอนในตเยน ในการกอนสราง ภาชนะเกบความรอนและเยนและเปนสวนประกอบของเรอเพอลดน าหนกของเรอ พอลยรเทนอลาสโตเมอร ทงไปสามารถทนตอแรงเสยดทานไดดมาก มความยดหยนด

สามารถตอตานน ามนและตวท าละลายทงไปไดด พอลยรเทนชนดนสวนใหญใชท ายางรถยก ลอ

รถเขน พนรองเทา และยางททนน ามน

Page 38: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 38

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.20 ตวอยางของผลตภณฑ (ทมา: www.germes-online.com/catalog/17/21/761/wheel,

http://i.ehow.com/images/GlobalPhoto/Articles/4598475/80389-main_Full.jpg)

5) พอลฟนอลฟอรมาลดไฮด (poly(phenol formaldehyde); PF) พอลเมอรชนดนสงเคราะหขนออกวางตลาดเปนครงแรกในราวป ค.ศ. 1910 โดยแบกแลนด ภายใตชอการคาวา เบกาไลต (bakelite) เปนพอลเมอรสงเคราะหตวแรกทผลตในเชงการคาทสงเคราะหจากสารอนทรยทมโมเลกลขนาดเลก พอลเมอรชนดนเกดจากฟนอลกบฟอรมาลดไฮดซงสามารถเกดเปนพอลเมอรทเปนรางแห

สมบตและการใชประโยชน: พอลเมอรชนดนมสมบต แขง เปราะ ทนความรอนทอณหภมสง ทนสารเคม และเปนฉนวนไฟฟา มกน าไปท าเปนกาวและแผงวงจรไฟฟา 6) อะมโนพอลเมอร (aminopolymer) เปนเทอรโมเซต อกชนดหนง เปนพอลเมอรทเตรยมจากปฏกรยาระหวางเอมนหรอเอไมดกบแอลดไฮด ทส าคญมสองชนดไดแก พอลย เรยฟอรมาลดไฮด (poly(urea formaldehyde); UF) และ พอลเมลามน ฟอรมาลดไฮด (poly(melamine formaldehyde); MF) สมบตและการใชประโยชน: ส าหรบพอลยเรยฟอรมาลดไฮด มสมบตแขง เปราะ ทนความรอน ทนสารเคม มกน าไปท าเปนแผงวงจรอเลกทรอนก กาว และ โฟม สวนพอลเมลามน

Page 39: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 39

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ฟอรมาลดไฮด เปนพอลเมอรททนสารเคม และกนน าไดด น าไปท าเปนแผงวงจร เสนใยผาเพอกนความรอน หหมอ หกระทะ ดามภาชนะ ถวย จาน 2.4.6 พอลเมอรทไดจากปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบเตม 1) พอลเอทลน (polyethylene; PE) เปนพอลเมอรทเกดจากเอทลนมอนอเมอรเกดปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบเตมดงสมการ

พอลเมอรชนดนมอยสามชนดไดแก Low density polyethylene (LDPE) เปนพอลเอทลนทมโซกงของ CH2 ทยาวหากมกงกานสาขามากจะท าใหพอลเมอรมความเปนผลกต าเพราโอกาสการจดเรยงตวใหเปนระเบยบมนอย มสมบตทางกายภาพ จดหลอมเหลว ความหนาแนน ความแขงแรงต า จงท าใหการแพรผานของแกสและความชนได เกอบครงหนงของพอลเมอรชนดนผลตเปนแผนฟลมหออาหาร ท าถงพลาสตก ฟาปโตะ ของเลนเดก ฉนวนหมสายไฟ ถงซบยา เปนตน high density polyethylene (HDPE) เปนพอลเมอรทเปนเสนตรงไมมโซกงหรอมนอยมากๆ พอลเมอร ชนดนเปนพอลเมอรทมความเปนระเบยบมาก เปนสาเหตใหพอลเมอรชนดนมความเปนผลกทสง ความหนาแนนและจดหลอมตวกสง ความเหนยวและความแขงแรงสง การน าไปใชสวนใหญน าไปใชผลตขวดพลาสตก ท าสายยาง ท าถงพลาสตกจ าพวกถงรอน และขวดบรรจเคมภณฑ เพราะทนสารเคม ทนกรดและเบสไดด และ Linear low density polyethylene (LLDPE) เปนพอลเมอรทมโซกงปานกลางมคณสมบตระหวาง LDPE และ HDPE

รปท 2.21 ตวอยางของผลตภณฑจ าพวกขวดบรรจภณฑ (ทมา: http://www.chemistryland.com/PolymerPlanet/Polymers/LDPEcollagecopy.jpg,

http://gotoknow.org/file/godjul/0005_01.jpg)

Page 40: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 40

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

2) พอลโพรพลน (polypropylenes; PP) พอลเมอรชนดนเตรยมไดจากท าปฏกรยาโดยใชตวเรงปฏกรยาซงมอนอเมอรของพอลเมอรชนดนคอพอลโพรพลน

สมบตและการใชประโยชน: เปนพอลเมอรทมความเปนผลกสง มสมบตเชงกลดมาก เชน เหนยว แขงแรงและผวเปนมนวาว น าหนกเบา ทนตอแรงดง ทนตอการขดขวน เฉอยตอปฏกรยาเคมทวไป ทนน า อยางไรกตามเสถยรภาพของพอลเมอรชนดนตอความรอน แสงและตวออกซไดซมนอยกวาพอลเอทลน ดงน นกอนน าไปใชงาน จงมการเตมตวแอนตออกซแดนซและตวอลตราไวโอเลตสเตบไลเซอรแตพอลเมอรชนดนมจดหลอมตวสงกวาพอลเอทลน การน าพอลเมอร ชนดนไปใชไดแก ภาชนะบรรจสารเคม เชน หมอแบตเตอร กระเปาเดนทาง เครองมอแพทย เชน กระบอกฉดยาและเครองมอในหองทดลอง ถงน ารอนชนดขน ท าเปนชนสวนของรถยนต เปนตน

รปท 2.22 ตวอยางของผลตภณฑ จ าพวกเขมฉดยา และกระเปาเดนทาง (ทมา: http://www.ellsworth.com/imagelibrary/jpegs/600/LargePics/EA301035.jpg)

3) พอลไวนลคลอไรด (poly(vinyl chloride); PVC) พอลเมอรชนดนมความเปนผลกต ามาก จงเหนพอลเมอรประเภทนขน ซงพอลเมอรชนดนเกดจากไวนลคลอไรดมอนอเมอร

Page 41: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 41

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

สมบตและการใชประโยชน: เนองจากพอลเมอรชนดนมคลอรนอะตอมในโมเลกล ดงนนเมอ PVC ตดไฟแลวจะดบดวยตนเองได PVC มสมบตแขงแตเปราะและสลายตวไดงายเมอสมผสความรอนและแสง เปนพอลเมอรททนตอความชน ทนตอการกดแทะของแมลงและไมเปนเชอรา ประมาณหนงในสามของPVCทผลตทงหมดใชท าแผนฟลม กระเบองปพน หนงเทยม ผากนน า ฉนวนหมสายไฟ จานแผนเสยง และเสอกนฝน อยางไรกตาม PVC ไมเหมาะทจะน าไปท าเปนภาชนะบรรจอาหาร เชนขวดใสอาหารหรอใชหออาหาร เนองจากกอนการน า PVC มาใชจะใสสารจ าพวก แอนตออกซแดนซ พลาสตไซเซอร และตวอลตราไวโอเลตสเตบไลเซอร เพอเพมสมบตของพอลเมอร ซงสารเหลานอาจหลดปนเปอนมากบอาหารได

รปท 2.23 ตวอยางของผลตภณฑทอ PVC (ทมา: http://www.slpipe.com/images/Bryce%20PVC.jpg)

4) พอลเตตระฟลออโรเอทลน (polytetrafluoroethylene; PTFE) มชอการคาวาเทฟฟลอน (Teflon) พอลเมอรชนดนพบโดยบงเอญโดยนกเคมชาวอเมรกน พอลเมอรชนดนสงเคราะหไดจากเตตระฟลออโรเอทลนมอนอเมอร

สมบตและการใชประโยชน: พอลเมอรชนดนมสมบตพเศษกวาพอลเมอรประเภทอนๆ

สามารถทนทานตอความรอนเปนพเศษ มความเหนยวขณะเดยวกนกยดหยนไดทอณหภมต า ไม

สามารถละลายไดเลยในตวท าละลายใดๆ และเฉอยตอปฏกรยาเปนพเศษ มสมบตเปนฉนวนไฟฟา

ทดเยยม ตวพอลเมอรเองเปนของเหลวสขาว คลายเทยนไข มผวลน โครงสรางพอลเมอรมความ

เปนผลกทสง เนองจากพอลเมอรชนดนราคาคอนขางแพง การใชงานจงจ ากด โดยทวไปมกน าไป

Page 42: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 42

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

เคลอบผวภาชนะหงตมไมใหอาหารตด ท าวงแหวนลกสบและลกปนในเครองยนต เคลอบสายเคเบล

สายไฟฟา เปนตน

5) พอลสไตรน (polystyrene; PS) พอลเมอรชนดนเตรยมไดจากสไตรนมอนอเมอร พอลสไตรนเปนพอลเมอรทส าคญทสดพอลเมอรหนงในบรรดาพอลเมอร 3 ชนดทใชเปนพลาสตก (อก 2 ชนดไดแกพอลเอทลนและพอลไวนลคลอไรด)

สมบตและการใชประโยชน: พอลสไตรนมโครงสรางสรางเปนแบบอะแทกตกดงนนจงไมมความเปนผลกเลย พอลสไตรนสามารถละลายในตวท าละลายนานาชนด ไดแก ตวท าละลายจะพวกอะโรเมตก สมบตโดนทวไปของพอลเมอรชนดนคอแขงแตเปราะ ทนตอกรดแกและเบสแก ไมน าไฟฟา ใส โปรงแสง ผวเรยบ สมบตอยางหนงทท าใหพอลเมอรชนดนไดรบความสนใจคองายตอการขนรปและแปรรป การใชงานของพอลเมอรชนดนคอ น าไปท าภาชนะบรรจของทใชแลวทง ชนสวนของตเยน ตลบเทป โฟมบรรจอาหาร ฉนวนส าหรบกระตกน ารอน น าเยน วสดลอยน า

รปท 2.24 ตวอยางของผลตภณฑจ าพวกโฟมบรรจอาหาร (ทมา: http://www.promo-mugs.co.uk/acatalog/polystyrene_mug_boxes.jpg)

Page 43: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 43

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

6) พอเมทลเมทาครเลท (poly(methyl methacrylate); PMMA) พอลเมอรชนดนเปน

พลาสตกทเกดจากเมทลเมทาครเลทมอนอเมอร

สมบตและการใชประโยชน: พอลเมอรชนดนเปนพอลเมอรทโปรงแสง ไมมส ใสเหมอนแกว ทนตอแรงอดและดนฟาอากาศดกวาพอลสไตรนแตนอยกวาแกว พอลเมอรชนดนน าไฟฟาไดดปานกลาง เพราะพอลเมอรนประกอบดวยหมทมสภาพขว การน าไปใชประโยชนของพอลเมอรชนดนคอ ท ากระจกครอบไฟ เลนสแวนตา วสดทนตกรรม ไมบรรทดชนดใส 7) พอลอะครโลไนไตรด (polyacrylonitrile; PAN) พอลเมอรชนดนเกดจากอะครโลไนไตรดมอนอเมอร

สมบตและการใชประโยชน: สมบตโดยทวไปจะแขง เหนยว ทนตอความชน สารเคม เชอรา ทนตอสภาพดนฟาอากาศ ทนตอการขดขวน มกน าไปท าเปนผาโอรอน ดายส าหรบถกพรมถงเทา เสอผาเดก เสอกนหนาว 8) พอลไวนลแอลกอฮอล (poly(vinyl alcohol); PVA) พอลเมอรชนดนเปนพอลเมอรทเตรยมจากพอลเมอรชนดอน ไมไดเตรยมจากมอนอเมอรโดยตรง เปนพอลเมอรทเตรยมจากพอลไวนลอะซเตต

สมบตและการใชประโยชน: สมบตทางกายภาพของพอลเมอรชนดนขนอยกบปรมาณ –OH เปนพอลเมอรทสามารถทนตอการฉกขาด มความเปนผลกทสงกวาและสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลได สามารถทนตานทานตอตวท าละลายอนทรยทวไปอยางด พอลเมอรช

Page 44: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 44

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

นดนมกท าเปนผาทใชแทนฝายได เพราะสวมใสสบาย ซกงาย แหงงาย ทนทานตอการสกกรอน และสามารถคงรปไดเปนอยางด 2.4.7 ผลตภณฑจากพอลเมอร พอลเมอรทไดอาจแบงจ าแนกตามกรรมวธผลตและการใชงาน การจ าแนกตามวธการผลตอาจแบงไดเปน แบบอดแนน หลอแบบ เปาขนรป ท าเปนฟลมหรอโฟม หรอแบงประเภทตามการใชงาน เชน ยาง พลาสตกหรอเสนใย 1) ยาง มสมบตทดนนจะตองสามารถยดออกไดเปนอยางด เมอรบความเคนและจะตองสามารถกลบคนสรปรางเดมอยางรวดเรว ยางทเปนพอลเมอรทส าคญของมนษยไดแก ยางพารา ยางพาราไดจากการน าน ายางสดจากตนยาง ลกษณะขนสขาวคลายนม มสารหลายชนดผสมอยดวย เมอปลอยทงไวจะเนาบด การเกบน ายางนนท าไดโดยเตมแอมโมเนยลงไปเพอเปนสารกนบดและปองกนการจบตวกนเปนกอนของยาง การแยกยางจ าน ายางท าไดโดยเตมกรดแกซตกหรอกรดฟอรมกเจอจาง โดยทวไปน ายางสดมเนอยางอยประมาณรอยละ 24 - 45 ทงนขนอยกบพนธยาง อายของตนยางและฤดการกรดยาง เนอยางทไดเรยกวายางดบ โครงสรางทางเคมของเนอยางประกอบดวยพอลไอโซพรนมอนอเมอร ทเชอมตอกนในชวง 1500 ถง 15000 หนวย โดยสตรโครงสรางของพอลเมอรเปนแบบซส-พอลไอโซพรน

ยางพารา (cis-polyisoprene)

พชบางชนดสามารถใหยางได เชน ตนยางกตตา ตนยางบาราทาและตนยางชคเคล ตนยาง

ทงสามชนดเปนพอลเมอรเชนเดยวกบยางพาราแตมโครงสรางไมใช ซส-พอลไอโวพรน ยางมสมบต

ส าคญคอมความยดหยนสง ซงเกดจากโครงสรางโมเลกลทขดไปมา เปนวง โดยมแรงยดเหนยวกน

ดวยแรงแวนเดอรวาลส ยางพารามความตานทานแรงดงสง ทนน ามน ทนตอการขดถ เปนฉนวนทด

ทนน า ทนน ามนจากพชและสตว เมอไดรบความรอนจะเหนยวและออนตว แตจะแขงและเปราะเมอ

ไดรบความเยน

Page 45: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 45

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ป พ.ศ.2382 (ค.ศ.1839) ชารล กดเยยร นกประดษฐชาวอเมรกน คนพบวาเมอยางท าปฏกรยากบก ามะถนในปรมาณเหมาะสม ทอณหภมกวาจดหลอมเหลวของก ามะถน จะท าใหยางมสภาพคงตวในอณหภมตางๆ ทนตอความรอน แสง และละลายในตวท าละลายยากขน ซงเรยกกระบวนการดงกลาววา วลคาไนเซชน ปฏกรยาทเกดขนเปนดงน

รปท 2.25 สมการการเกดกระบวนการวลคาไนเซซน

ยางทเตมก ามะถนในปรมาณทเหมาะสม จะเกดพนธะโคเวเลนตของก ามะถนเชอมตอระหวางโซพอลไอโซพรนในบางต าแหนง เมอไดรบแรงกระท า สายโซจะไมเลอนหลดออกจากกนไดงาย จงท าใหยางมความยดหยนคงรปรางมากขน

รปท 2.26 ตวอยางยางทมการเตมก ามะถนกอนท าการยดและขณะยด

Page 46: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 46

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

การเตมซลกา ซลเกต และผงถาน ยงชวยเพมความแขงแกรงใหยางทน าไปใชผลตยางของยานยนต โดยเฉพาะอยางยงผงถานจะชวยปองกนการสกกรอนและถกท าลายดวยแสงแดดไดด ตวอยางผลตภณฑทท าจากยางธรรมชาต ไดแก ถงมอแพทย กระเปาน ารอน ยางยด ถงยางอนามย เบาหลอตกตา ฟองน าส าหรบท าทนอนและหมอน ยางสงเคราะห มการผลตขนมาใชหลายชนด เชน พอลบวทาไดอน มสตรโครงสรางพอลเมอรคอ (–CH2–CH=CH–CH2–)n เปนยางสงเคราะหชนดแรกของโลก ผลตขนในประเทศเยอรมนในชวงสงครามโลกครงท 2 เนองจากการขาดแคลนยางธรรมชาตโดยใชมอนอเมอรคอ บวทาไดอน (CH2=CH–CH=CH2) เมอผานกระบวนการวลคาไนเซชนแลว มความยดหยนนอยกวายางธรรมชาต ใชท ายางรถยนตได ยางสงเคราะหทมสมบตเหมาะกบการใชงานในลกษณะตางๆเชน พอลคลอโรพรนซงเปนพอลเมอรมชอทางการคาวา นโอพรน เปนพอลเมอรทสลายตวยาก ทนไฟ มสมบตบางประการดกวายางธรรมชาต คอทนตอสภาพทตองสมผสกบน า อากาศและอณหภมทเปลยนแปลง น ามนเบนซนและตวท าละลายอนๆ

นโอพรน

ยางเอสบอารหรอยางสไตรนบวทาไดอน เปนโคพอลเมอรทไดจากปฏกรยาระหวาง สไต

รนกบบวทาไดอน ถามสไตรนมากเรยกวาพลาสตกสไตรนบวทาไดอน ถามบวทาไดอน มากเรยกวายางสไตรนบวทาไดอน ใชเปนสวนผสมในการผลตยางรถยนต มสมบตทนทานตอการขดถ และเกดปฏกรยากบออกซเจนไดยากกวายางธรรมชาต แตมความยดหยนนอย

วตถดบทใชในการผลตยางสงเคราะหลวนไดมาจากอตสาหกรรมปโตรเคม การทสถานการณน ามนของโลกมความแปรปรวนทงดานราคาและปรมาณ จงมผลตอราคาและอตสาหกรรมยางกลบมาใชยางจากธรรมชาตเปนวตถดบการผลตผลตภณฑตาง ๆ เพมมากขน ปรมาณการใชยางธรรมชาตจงมแนวโนมเพมขน 2) เสนใย มสมบตตรงขามกบยาง เสนใยทดจะตองไมแปรรปงาย หรอสามารถตอตานการ

แปรรป เมอไดรบแรงเคน พอลเมอรเหลานเกดขนไดทงในธรรมชาตและจากการสงเคราะห ซง

จ าแนกไดดงรป

Page 47: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 47

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.27 การจ าแนกชนดของเสนใย

เสนใยธรรมชาตทน ามาใชประโยชนอยางแพรหลายคอเซลลโลส ซงไดจากสวนตาง ๆ ของพช ไดแก เสนใยหมเมลดฝาย นน ใยมะพราว เสนใยจากเปลอกไม เชน ลนน ปอ กญชา เสนใยจากใบ เชน สบปะรด ศรนารายณ เสนใยจากฝายเปนเซลลโลสบรสทธ น ามาใชประโยชนมากทสดถง 50% ของเสนใยทงหมด

เสนใยทไดจากสตวเปนเสนใยโปรตน เชน ขนแกะ ขนแพะ และเสนใยจากรงไหม เสนใยเหลานมสมบตทวไปคลายโปรตนอนๆ คอเมอเปยกน าจะมความเหนยวและความแขงแรงลดลง ถาถกแสงแดดเปนเวลานานจะสลายตวหรอกรอบ

เสนใยธรรมชาตบางชนด เชน ฝาย เมอน ามาทอเปนผาเพอใชงานจะเปนราไดงาย สวนผาไหมจะหดตวเมอไดรบความรอนและความชน เสนใยธรรมชาตบางชนดตองผลตดวยมอ ถาผลตดวยเครองจกรจะไดเสนใยทมคณภาพไมดและมการสญเสยมาก เชน ลนน ปาน มผพยายามสงเคราะหเสนใยเพอทดแทนเสนใยธรรมชาต เชน เซลลโลสแอซเตต ซงเปนพอลเมอรกงสงเคราะหชนดแรกทเตรยมไดจากการน าเซลลโลสมาท าปฏกรยากบกรดแอซตกเขมขน โดยกรดท าหนาทเปนตวเรงปฏกรยา

3) พลาสตก พลาสตกทวไปมสมบตอยระหวางยางและเสนใย ซงโดยทวไปมแรงดงดดระหวางโมเลกลสงกวายาง แตต ากวาของเสนใย ผลตภณฑพลาสตก อาจจ าแนกตามกรรมวธผลตและการใชงานดงรป

เสนใย

เสนใยธรรมชาต

เซลลโลส

โปรตน

ใยหน

เสนใยกงสงเคราะห

เรยอน

เสนใยสงเคราะห

พอลเอสเทอร

พอลเอไมด

พอลอะครโลไนไตรด

อนๆ

Page 48: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 48

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

รปท 2.28 จ าแนกตามกรรมวธผลตและการใชงานของพลาสตก (ทมา: หนงสอเรยนสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม เคม เลม 5)

การใชงานของพลาสตกจ าแนกอยางกวางๆ ออกไป 2 ประเภทดงน

1) พลาสตกทยดหยนได พลาสตกประเภทนมความเปนผลกปานกลางถงสง มความยดหยน พอลเมอรชนดนไดแก พอลเอทลน พอลโพรพลน พอลสไตรน เปนตน 2) พลาสตกแขงหรอไมยดหยน มคณสมบตแขงมากและไมยดตว สามารถตอตานการ

แปรรปเปนอยางด ตวอยางพอลเมอรชนดนไดแก โคพอลเมอรของฟนอลฟอรมาลดไฮด และ พอลย

เรย ฟอรมาลดไฮด เปนตน

การใชงานของพอลเมอรตางๆ สามารถแบงได ดงน

ตารางท 2.2 การใชประโยชนของพอลเมอร

ยาง พลาสตก เสนใย Polyisoprene Polyethylene Polyisobutylene Polytetrafluoroethylene Copolymer ของ styrene และ butadiene

Poly(methyl methacrylate)

Page 49: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 49

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

ยาง พลาสตก เสนใย Poly(phenol formaldehyde) Poly(urea formaldehyde) Poly(melamine formaldehyde)

Polystyrene Poly(vinyl chloride)

Polyurethane Polyamide Polyester Cellulosics Polypropylene

Polyacrylonitrile

2.4.7 ความกาวหนาทางเทคโนโลยของผลตภณฑพอลเมอรสงเคราะห เทคโนโลยของการผลตพอลเมอรมความกาวหนาและพฒนาขนอยางรวดเรว นบตงแตการเตรยมมอนอเมอรการเตรยมพอลเมอรการศกษาสมบตทางกายภาพและทางเคมของพอลเมอร การปรบปรงสมบตของพอลเมอรรวมทงการแปรรปพอลเมอรเพอใหไดชนงานทมรปรางแพรหลาย สามารถแปรรปใหเปนชนงานไดหลายรปแบบการขนรปชนงานจะใชวธใดขนอยกบประเภทของพลาสตกวาเปนเทอรมอพลาสตกหรอพลาสตกเทอรมอเซต นอกจากนยงมการเตมสารบางชนดลงไปเพอใหพลาสตกมสมบตดข น เชน เตมสใหมความสวยงาม เตมใยแกวเพอเพมความแขงแรงและทนตอแรงกระแทกซงมชอเรยกกนทวไปวา ไฟเบอรกลาส นอกจากนยงมการเตมผงแกรไฟตเพมใหมสมบตน าไฟฟาไดในปจจบนใชพอลเมอรหลายชนดท าสารเคลอบผวของวสดตาง ๆ

การใชประโยชนจากพลาสตกในปจจบนเปนไปอยางกวางขวาง เชน ทางการแพทยใชพอลไวนลคลอไรดผลตถงใสเลอด เสนเลอดเทยม พอลสไตรนใชท าหลอดฉดยา พอลโพรลนใชท ากระดกเทยม เอนเยบแผล พอลเอทลนใชท าอวยวะเทยม เชน ฟนปลอม ลนหวใจ กระเพาะปสสาวะและทอน าด พอลเมทลเมทาครเลตใชท าเลนสสมผสทงชนดแขงและชนดออน ซลโคนจดเปนพอลเมอรอนนทรยทใชท าแมพมพและใชในดานศลยกรรมตกแตง

พอลเมอรสงเคราะหหลายประเภทน ามาใชเปนสารชวยยดตดโดยใชทงในสภาพของแขงและของเหลว เชน กาวพอลไวนลแอซเตต หรอทรจกกนดในชอกาวลาเทกซ กาวอะครลก กาวไซยาโนอะครเลต ทรจกกนในชอของกาวอพอกซ

Page 50: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 50

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

โดยทวไปพอลเมอรมสมบตเปนฉนวนกนไฟฟา แตมพอลเมอรบางประเภทแสดงสมบตเปนสารกงน าหรอน าไฟฟาได โครงสรางทางเคมทส าคญของพอลเมอรกลมนไดแก อะตอมของคารบอนตอกนอยดวยพนธะเดยวสลบกบพนธะค หรอมวงแหวนอะโรมาตก หรอมอะตอมของก ามะถนและไนโตรเจนอยในวงแหวน จงท าใหมการกระจายของอเลกตรอนได เชนเดยวกบโลหะ ตวอยางโครงสรางของพอลเมอรน าไฟฟา ไดแก

ซส-พอลอะเซทลน ทรานส-พอลอะเซทลน

พอลไพรอท พอลไทโอฟน พอลพาราฟนลน

นอกจากนยงมการน าพอลเมอรมาใชในงานกอสรางตาง ๆ เชน ใชพอลสไตรน–บวทาไดอน–สไตรน (Styrene–Butadiene–Styrene = SBS) ผสมกบยางมะตอยเปนวสดเชอมรอยตอของคอนกรต เพอท าหนาทรองรบการขยายตวของคอนกรตเมอไดรบความรอน ชวยใหยางมะตอยไมเหลวมากในฤดรอนและไมแหงแตกจนหลดออกจากรอยตอในฤดหนาว

ดานการเกษตร ใชพลาสตกพวซคลมดนเพอชวยรกษาความชมชน และปองกนการถกท าลายของผวดนใชท าตาขายกนแมลงในการปลกผกปลอดสารพษ ใชพอลเอทลนปพนดนทเปนดนรวนหรอดนปนทรายเพอชวยใหสามารถกกเกบน าไวได และยงใชเมดพลาสตกผสมในดนเหนยวเพอชวยใหดนรวนขนดวย

โฟม เปนพลาสตกทผานกระบวนการเตมแกสเพอท าใหเกดฟองอากาศจ านวนมากแทรกอยระหวางเนอพลาสตก โฟมชนดแรกคอฟองน ายางซงมใชมานานกวา 60 ปแลว ท าไดโดยผสมโซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนตกบน ายางและใหความรอนจะไดแกสคารบอนไดออกไซดแทรกอยใน

Page 51: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 51

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

เนอยาง จงท าใหเนอยางฟและเปนรพรน โฟมทกชนดจะตองมสารทท าใหเกดโฟม เชน อากาศหรอสารเคมทสลายใหแกสเมอไดรบความรอน เพอชวยใหมแกสแทรกอยในเนอโฟม และท าใหโฟมมน าหนกเบา มความยดหยน กนหรอเกบความรอนไดด โฟมบางชนดทมสาร Chlorofluorocarbon (CFC) แทรกอยเปนฉนวนกนความรอนและฉนวนไฟฟาทดมาก จงนยมใชท าเปนกลองส าหรบบรรจอาหารตางๆ เชน กลองใสไอศกรม กลองใสอาหารรอน นอกจากนยงใชบฝาผนงหองเยนอกดวย ในปจจบนททราบแลววาสาร CFC กอใหเกดปรากฏการณเรอนกระจก และท าลายแกสโอโซนในบรรยากาศ จงมการศกษาวจยเพอใชสารอนทดแทน ซงพบวาแกสเพนเทนและบวเทนสามารถน ามาใชผลตโฟมแทน CFC ไดในปจจบนสามารถผลตโฟมไดจากพอลเมอรหลายชนด เชน พวซ พอลเอทลน และพอลสไตรน 2.5 ภาวะมลพษทเกดจากการผลตและใชผลตภณฑจากเชอเพลงซากดกด าบรรพ การน าเชอเพลงซากดกด าบรรพขนมาใช ท าใหเกดการขยายตวทางดานอตสาหกรรมตาง ๆ เชน การกลนน ามนการแยกแกสธรรมชาต การผลตและการน าปโตรเคมภณฑไปใช การขนสง การทงกากของเสยและขยะของสารทใชแลว อตสาหกรรมเหลานลวนมผลโดยตรงตอสงแวดลอม ท าใหคณภาพของอากาศ น า และดนเปลยนแปลงไป เกดอนตรายทงทางตรงและทางออมตอสงมชวต ภาวะแวดลอมทกอใหเกดอนตรายเรยกวา ภาวะมลพษ และเรยกวารทกอใหเกดภาวะมลพษวา สารมลพษ ภาวะมลพษดานตางๆ ทส าคญไดแก ภาวะมลพษทางอากาศ ทางน า และทางดน 2.5.1 มลภาวะทางอากาศ

มลพษทางอากาศมสาเหตสวนใหญมาจากการเผาไหมเชอเพลงในโรงงานอตสาหกรรมหรอในเครองยนตของยานพาหนะ การเผาถานหนหรอเชอเพลงทมก ามะถนและสารประกอบของก ามะถนเปนองคประกอบ จะมแกสซลเฟอรไดออกไซดเกดขน เมอปะปนมากบน าฝนท าใหเกดเปนฝนกรด ซงมผลกระทบตอการด ารงชวตของสตวน า ท าใหสใบไมซดจางและสงเคราะหแสงไมได กดกรอนโลหะและอาคารบานเรอน ถารางกายไดรบแกสนจะท าใหเกดอาการปวดเมอยเรอรง โลหตจาง และเปนอนตรายตอระบบทางเดนหายใจและปอด การเผาไหมเชอเพลงปโตรเลยมอยางไมสมบรณจะไดเขมาและออกไซดของคารบอนซงไดแก CO2 และ CO นอกจากนยงเกดแกสอน ๆ อกหลายชนดเชน SO2 NO2 และ H2S รวมทงเถาถานทมโลหะปรมาณนอยมากเปนองคประกอบ

แกส CO2 จะท าหนาทคลายกบผาหมทหอหมโลกและกกเกบความรอนเอาไว ท าใหอณหภมของโลกสงขนทเรยกวาเกดภาวะเรอนกระจก ซงสงผลกระทบตอมนษยและสงแวดลอม

Page 52: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 52

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

อยางมาก CO2 ในบรรยากาศสามารถอยไดนานเปนสบถงรอยปโดยไมสญสลาย ถาการเผาไหมเกดขนมาก CO2 กจะไปสะสมอยในบรรยากาศมากขน

ในบรเวณทมยวดยานสญจรไปมาอยางคบคงหรอการจราจรตดขดจะมปรมาณของแกส CO สง แกสชนดนเปนแกสพษทไมมสและกลน จะฟงกระจายปะปนอยในอากาศ เมอหายใจเอาแกส CO เขาไป จะรวมกบฮโมโกลบนในเลอดเกดเปนคารบอกซฮโมโกลบน ท าใหเมดเลอดแดงไมสามารถรบออกซเจนไดตามปกต จะเกดอาการเวยนศรษะ หายใจอดอด คลนไสอาเจยน ถารางกายไดรบเขาไปมากทนทอาจท าใหเสยได

การเผาไหมของเชอเพลงในเครองยนตตาง ๆ มไฮโดรคารบอนทเผาไหมไมหมดออกมาดวย โดยเฉพาะไฮโดรคารบอนทโมเลกลมพนธะคจะรวมตวกบออกซเจนหรอแกสโอโซน เกดเปนสารประกอบแอลดไฮดซงมกลนเหมนท าใหเกดอาการระคายเคองเมอสดดม นอกจากนไฮโดรคารบอนยงอาจเกดปฏกรยากบออกซเจนและไนโตรเจนไดออกไซด เกดสารประกอบเปอรออกซแอซตล ไนเตรต (PAN) ซงเปนพษท าใหเกดการระคายเคองตอดวงตาและระบบทางเดนหายใจ นอกจากนยงมผลตอพชโดยท าลายเนอเยอทใบอกดวย

2.5.2 มลภาวะทางน า สาเหตส าคญประการหนงทกอใหเกดมลพษทางน า คอ การใชปโตรเคมภณฑ เชน ป ยเคม

สารปราบศตรพชและผงซกฟอก แมวาป ยเคมและผลซกฟอกจะไมเปนพษโดยตรงตอมนษยแตกเปนอาหารทดของพชน าบางชนด จากการศกษาวจยน าจากแหลงชมชนพบวามปรมาณฟอสเฟตสงมาก ทงนเปนเพราะน าทงจากอาคารบานเรอนมฟอสเฟตในผลซกฟอกปนอยดวย สารดงกลาวจะกระตนการเจรญงอกงามของพชน าไดดและรวดเรว เมอพชน าตาย จลนทรยในน าจะตองใชออกซเจนจ านวนมากในการยอยสลายซากพชเหลานนเปนเหตใหปรมาณออกซเจนในน าลดลง จงท าใหเกดน าเนาเสย สารเคมและวตถมพษทใชในการเกษตรเพอเพมผลผลตในการเพาะปลก สารก าจดแมลงและก าจดวชพช เชน สารประกอบไนไตรตและไนเตรต สารประกอบคอลรเนเตด ไฮโดรคารบอน ออรแกโนฟอสเฟต คารบาเมต เมอตกคางอยในอากาศหรอดนกจะถกน าชะลางลงสแหลงน า ท าใหแหลงน าในบรเวณเกษตรกรรม หรอสายน าทไหลผานมสารพษสะสมหรอปะปนอย การจบสตวน าจากแหลงนในบรเวณนนมาบรโภคกจะมโอกาสไดรบพษจากสารดงกลาวดวย

น ามนเปนสารอกชนดหนงทกอใหเกดมลพษทางน า เมอน ามนรวไหลลงสทะเลหรอแมน าล าคลองจะเกดคราบน ามนลอยอยทผวน า คราบน ามนจะเปนแผนฟลมปกคลมผวน าท าใหออกซเจนในอากาศไมสามารถละลายลงไปในน าได ท าใหน าขาดออกซเจน สตวน าทอยในแหลงน าบรเวณนน ๆ อาจตายได ตามปกตน าในธรรมชาตจะมออกซเจนละลายอยประมาณ 5-7 สวนในลานสวน ปรมาณออกซเจนในน าหรอ DO (Dissolved Oxygen) จงมความส าคญและจ าเปนอยางยงส าหรบการด ารงชวตของพชและสตวน าการบงชคณภาพของน าอาจท าได เชน

Page 53: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 53

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

1) หาปรมาณออกซเจนทจลนทรยตองใชไปในการยอยสลายสารอนทรยในน า เรยกวา คา BOD (Biochemical Oxygen Demand) ซงจะบอกถงปรมาณจลนทรยทตองใชออกซเจนในน า

2) หาปรมาณความตองการออกซเจนของสารเคมทอยในน า เรยกวา คา COD (Chemical Oxygen Demand) ซงจะบอกถงปรมาณของสารเคมทสามารถท าปฏกรยากบออกซเจนในน า

2.5.3 มลภาวะทางดน ดนเปนปจจยทส าคญประการหนงของสงมชวต จงจ าเปนตองรกษาดนใหใชประโยชนได

นานทสด การก าจดสารพษดวยวธการฝงดนรวมทงการก าจดขยะมลฝอยและสงปฏกลตาง ๆ โดยการทงบนดน จะเปนสาเหตท าใหดนมสภาพไมเหมาะสมส าหรบการเพาะปลก และกอใหเกดภาวะมลพษทางดน ป ยเคมและสารเคมทใชปราบศตรพชกเปนอกสาเหตหนงทท าใหเกดภาวะมลพษทางดนได เครองมอเครองใชในชวตประจ าวน เชน ยางรถยนต พลาสตก บรรจภณฑ ผลตภณฑเหลานสลายตวยาก มความทนทานตอน า แสงแดด และอากาศ จงตกคางอยในสงแวดลอมทงในดนและน า นกวทยาศาสตรจงคดคนวธก าจดพลาสตกทใชแลว รวมทงคนควาเพอสงเคราะหพลาสตกชนดใหม ๆ ทสามารถใชงานไดในชวงระยะเวลาหนง หลงจากนนจะเสอมสลายไปหรอสงเคราะหพลาสตกทจลนทรยสามารถยอยสลายได ในปจจบนมวธก าจดพลาสตกทใชแลวหลายวธดงน

1) ใชปฏกรยาชวเคม เนองจากพลาสตกสวนใหญมความทนทานตอการยอยสลายของเอนไซมจากจลนทรย นกวทยาศาสตรจงไดคดคนพลาสตกทมโครงสรางทางเคมทสามารถถกท าลายไดดวยเอนไซมของจลนทรยพวกแบคทเรยและเชอรา ตวอยางเชน เซลลโลสซานเทต และเซลลโลสแอซเตต หรอการผสมแปงขาวโพดในพอลเอทลน แลวน ามาผลตวสดบรรจภณฑ 2) ใชสมบตการละลายในน า พลาสตกบางชนด เชน พอลไวนลแอลกอฮอลสามารถละลายในน าไดเมออยในสงแวดลอมทมความชนสง หรออยในน าซงเปนตวท าละลายในธรรมชาต เมออณหภมสงขนพลาสตกจะละลายไดเพมขน 3) ใชแสงแดด นกเคมชาวแคนาดาพบวาการเตมหมฟงกชนทไวตอแสงอลตราไวโอเลตเขาไปในโซพอลเมอร เมอพลาสตกถกแสงแดดจะเกดสารทท าปฏกรยากบออกซเจนในอากาศท าใหพลาสตกเสอมคณสมบต เปราะ แตก และหกงาย 4) ใชความรอน พลาสตกพวกทเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน เมอไดรบความรอนถงระดบหนงจะสลายตวเปนโมเลกลขนาดเลก ในทสดจะไดคารบอนไดออกไซดกบน าหรอสารอนซงเปนพษปนออกมาดวย ทงนขนอยกบชนดของพลาสตก เชน พอลเอทลนตดไฟงาย พอลสไตรนเผาไหมใหควนด าและเขมามาก สวนพอลเวนลคลอไรดตดไฟยากตองใหความรอนตลอดเวลาและมแกสไฮโดรเจนคลอไรดซงเปนแกสพษเกดขนดวย การเผาเปนวธก าจดพลาสตกทรวมเรว แตมขอเสยคออาจเกดสารพษทกอใหเกดภาวะมลพษทางอากาศได

Page 54: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 54

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

5) น ากลบมาใชใหม พลาสตกประเภทเทอรมอพลาสตกสามารถน ากลบมาใชใหมได โดยลางท าความสะอาดแลวน าเขาเครองตดเปนชนเลกกอนเขาเครองอดเมด เมดพลาสตกทไดจะสามารถน าไปหลอมเปนชนงานไดอก เชน น าไปใชท าโฟมกนกระแทกในการบรรจผลตภณฑ ผสมในซเมนตเพอใหรบแรงกระแทก ใชถมทดนชายฝ งทะเลแลวอดใหแนนเพอสรางทอยอาศย หรออาจน ามาอดใหแนนใชท าเปนอฐหรอวสดกอสรางซงเปนวธทเหมาะสมในแงเศรษฐกจและเปนการสงวนทรพยากร 2.7 บรรณานกรม

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย กระทรวงศกษาธการ. (2549) หนงสอเรยน สาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม เคม เลม 5. พมพครงท 2; กรงเทพฯ: โรงพมพคร สภาลาดพราว. บรษทอะโรเมตกส (ประเทศไทย) จ ากด (มหาชน). (2550).สารอะโรมาตกส เฉลมพระเกยรต ตะวน สขนอย. พมพครงท 1. กรงเทพฯ สบคนออนไลนจาก http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/sunshine/SUN-2.htm สบคนออนไลนจากhttp://std.kku.ac.th/4930406251/PRODUCTION/ PROCESS_PRODUCTION.htm สบคนออนไลนจาก http://www.chevronthailand.com/energy.asp การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย. (2547). ถานหน. [ออน-ไลน]. แหลงทมา: http://www.egat.co.th/fuel/lignite/coal.html ______. (2547). การท าเหมองถานหน. [ออนไลน]. แหลงทมา: http://www.egat.co.th/fuel/lignite/mining2.html กรมเชอเพลงธรรมชาต. (2547). เทคโนโลยถานหนสะอาด. [ออนไลน]. แหลงทมา:

htpp://www.dmf.go.th/petro_focus/ coal.diagram.htm. ______. (2547). ปรมาณส ารองถานหน. [ออนไลน]. แหลงทมา: htpp://www.dmf.go.th/petro_focus/coal.reservation.htm. Associated Mining Consultants Limited. (2005). Open Pit Mining. [On-line]. Available:

http://www.amcl.ca/images/ verticalimages-4.jpg Australian Coal Association. (2005). Coal Mining Method. [On-line]. Available:

http://www.australiancoal.com.au/methods.htm

Page 55: 2. เชื้อเพลิงซากดึกดาบรรพแ์ละ ...2 สาขาว ชาเคม โรงเร ยนมห ดลว ทยาน สรณ

2

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ (องคการมหาชน) หนา 55

เชอเพลงซากดกด าบรรพและผลตภณฑ 2/2554

B&E International. (2005). Open Cast Mining. [On-line]. Available: http://www.bequarries.co.za/opencastmining.gif.

Coal Deposits within the Geological Time-Scale. (2004). Coal. [On-line]. Available: http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Earthscience/Geology/Coal/TooMuchCoal/TooMuchCoal.htm

Energy Information Administration. (2004). International Energy Outlook 2004. [On-line]. Available: http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/index.html.

______. (2004d). Underground Mining. [On-line]. Available: http://www.eia.doe.gov/coal/mining/underground.html

Kentucky. (2000). Types of Mining. [On-line]. http://www.caer.uky.edu/kdmm/. The Environment Literacy Council. (2004). Greenhouse Gases. [On-line]. Available:

http://www.enviroliteracy.org/article.php/18.html World Coal Institute. (2005a). Bituminous Coal. [On-line]. Available: http://www.wci-coal.com/web/ list.php?menu_id=2.3.3 ______. (2005b). Sub-Bituminous Coal. [On-line]. Available:

http://www.wci-coal.com/web/content.php?menu_id=2.3.2 ______. (2005c). Coal Uses – Overview. [On-line]. Available:

http://www.wci-coal.com/ web/list.php?menu_id=2.7.1