แก๊สธรรมชาติ

ประเทศผู้ผลิตแก๊สธรรมชาติ

แก๊สธรรมชาติ (อังกฤษ: Natural gas) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนที่เกิดจากการทับถมของซากพืชซากสัตว์ประเภทจุลินทรีย์ที่มีอายุหลายร้อยล้านปี ซึ่งสามารถแยกส่วนประกอบได้ เป็นมีเทน อีเทน โพรเพน บิวเทน เพนเทน เป็นต้น หรือ หมายถึง ปิโตรเลียมที่มีสภาพเป็นแก๊ส ณ ที่อุณหภูมและความดันมาตรฐาน 15.6 องศาเซลเซียส และ 101 กิโลปาสคาล

โดยในแหล่งธรรมชาติอาจมีเฉพาะ มีเทน หรือ อีเทนล้วนหรืออาจ เจือปนโพรเพน และบิวเทนในบางแหล่ง ซึ่งถ้าแยกโพรเพน และบิวเทน ออกมาบรรจุลงในถังแก๊ส เรียกว่า แก๊สปิโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas) หรือ LPG หรือ แก๊สหุงต้ม

แก๊สธรรมชาติไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีสารพิษ ถือว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่ปลอดภัยสูงสุดผลิตภัณฑ์หนึ่งในปัจจุบัน เมื่อเผาไหม้แล้วจะเป็นเชื้อเพลิงสะอาดและส่งผลกระทบแก่สิ่งแวดล้อมน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันเตาและแก๊สหุงต้ม ด้วยเหตุนี้หลายประเทศจึงนิยมใช้แก๊สธรรมชาติ

โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกตามสมบัติทางเทคนิคได้ 4 ประเภท ดังนี้

1. Sweet gas หมายถึง แก๊สที่มีปฏิกิริยาเป็นกลางต่อกระดาษ pH ที่เปียกน้ำ โดยมีแก๊สมีเทนเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งเป็นแก๊สไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักเบาที่สุด และอาจพบ อีเทน โพรเพน และเพนเทน ปะปนอยู่บ้าง

2. Sour gas หมายถึง แก๊สธรรมชาติที่มีกรดกำมะถันเจือปนอยู่สูง ทำให้เกิดสภาพที่เป็นกรดขึ้น สามารถตรวจสอบได้โดยใช้กระดาษ pH ที่เปียกน้ำ ถ้ามีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่สูง อาจทำให้แก๊สนั้นมีพิษได้ ดังนั้นจึงต้องกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ก่อนส่งไปยังที่อื่น

3. Dry gas หมายถึงแก๊สธรรมชาติที่ไม่มีส่วนผสมของแก๊สธรรมชาติเหลว (condensate) มีแต่แก๊สมีเทนเกือบร้อยเปอร์เซ็นต์ ทำให้มีราคาสูงกว่าแก๊สธรรมชาติชนิดอื่นๆ

4. Wet gas หมายถึง แก๊สธรรมชาติที่มีส่วนประกอบหลักเป็นพวกแก๊สธรรมชาติเหลว ได้แก่ โพรเพน บิวเทน เพนเทน และเฮกเซน แก๊สเหล่านี้จะกลายเป็นของเหลวได้ง่ายที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง ทำให้เกิดปัญหาในการขนส่ง

แก๊สธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สำคัญในลำดับต้นๆ ในโลกปัจจุบันและถือเป็นเชื้อเพลิงที่ปลอดภัย และสะอาด ซึ่งโดยธรรมชาติ ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น และไม่มีรูปแบบ แก๊สธรรมชาติมีสัดส่วนทั่วไปดังนี้

ชื่อ	สูตรเคมี	สัดส่วนในแก๊สธรรมชาติ
Methane มีเทน	CH4	70 - 90%
Ethane อีเทน	C2H6	0 - 20%
Popane โพรเพน	C3H8
Butane บิวเบน	C4H10
Carbon Dioxide คาร์บอนไดออกไซด์	CO2	0 - 8%
Oxygen ออกซิเจน	O2	0 - 0.2%
Nitrogen ไนโตรเจน	N2	0 - 0.5%
Hydrogen Sulfide ไฮโดรเจนซัลไฟด์	H2S	0 - 5%
แก๊สอื่นๆ	Ar,He,Ne,Xe	เล็กน้อย

การตรวจหาแหล่งก๊าซธรรมชาติและการขุดเจาะ

     ก๊าซธรรมชาติ มักมีการค้นพบในแหล่งเดียวกันกับน้ำมันดิบและจะถูกนำขึ้นมาพร้อมๆกัน 

ก๊าซจะถูกแยกออกจากน้ำมันการสำรวจเริ่มจากการศึกษาสภาพภูมิประเทศและสภาพทางธรณีวิทยา อย่างไรก็ตาม การสำรวจภาคพื้นดินจะได้ข้อมูลคร่าวๆ ซึ่งจะนำมาใช้ในการคาดคะเนว่ามีน้ำมันดิบหรือ ก๊าซธรรมชาติสะสมตัวอยู่หรือไม่ แต่จะไม่ทราบแน่ชัด จะต้องทำการขุดเจาะสำรวจ เสียก่อน การศึกษา สภาพภูมิประเทศได้จากการศึกษาแผนที่ทางธรณีวิทยา ตัวอย่างหิน ภาพถ่ายจากดาวเทียม การสำรวจ โครงสร้าง ทางธรณีวิทยาของชั้นหินใต้พื้นดิน ใช้วิธีการทางธรณีฟิ สิกส์ เช่นการวัดค่าสนามแม่เหล็ก การวัด แรงดึงดูดของโลก การวัดความไหวสะเทือนของชั้นหินซึ่งแต่ละชั้นหินจะให้ค่าออกมาต่างกัน ในการสำรวจสภาพทางธรณีวิทยา การสำรวจความไหวสะเทือนโดยระบบ Seismic มีความสำคัญมาก ผลความไหวสะเทือน ที่ได้ออกมาจะทำให้ทราบลักษณะโครงสร้างของชั้นหิน ซึ่งจาก ข้อมูลเก่าๆทางด้านธรณีวิทยาจะแสดงให้เห็นว่าบริเวณนั้นๆ จะเป็นแหล่งสะสมของน้ำมันหรือไม่ จากการ ทำ Seismic หลายๆจุด จะทำให้สามารถวาดภาพลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาได้ การศึกษาสภาพภูมิ ประเทศและโครงสร้างทางธรณีวิทยาจะทำให้ทราบเพียงว่าอาจจะมีน้ำมันดิบหรือก๊าซธรรมชาติอยู่เท่านั้น ถ้าให้แน่ชัดต้องทำการเจาะสำรวจอีกครั้งซึ่งในการเจาะสำรวจจะมีการศึกษาเพิ่มเติมจากตัวอย่างหินและ เครื่องมือที่ติดไปกับ แท่นขุดเจาะ การขุดเจาะเพื่อสำรวจให้แน่ชัดว่ามีน น้ำมันดิบหรือก๊าซธรรมชาติสะสมตัวหรือไม่นับเป็น ขั้นตอนที่สำคัญมากเครื่องมือขุดเจาะมีลักษณะเป็นแบบสว่านหมุนส่วนประกอบที่สำคัญประกอบด้วย หัว เจาะ ท่อเจาะ แท่นยึด และเครื่องยนต์ ซึ่งทำหน้าที่หมุนและดันหัวเจาะลงไปใต้พื้นดิน เนื่องจากท่อเจาะแต่ ละท่อนยาวประมาณ 10 เมตร ดังนั้น การขุดเจาะจะต้องหยุด เพื่อทำการต่อท่อทุกระยะ 10เมตร และหัว เจาะที่ใช้ก็อาจทื่อ และจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยๆ การที่จะเปลี่ยนหัวเจาะจะต้องถอนท่อเจาะ ที่เจาะไปแล้ว ทั้งหมดออกมาแล้วเริ่มขุดเจาะใหม่ซึ่งระหว่างการขุดเจาะก็อาจมีปัญหาเกิดขึ้นมากมาย ได้แก่ ดินถล่ม หิน พังทลาย ในระหว่างการถอนท่อเจาะออกเพื่อเปลี่ยนหัวเจาะจึงจำเป็ นต้องใส่ปลอกกันบ่อพังเสียก่อนที่จะ ทำการถอนท่อและบางครั้งท่อเจาะ เมื่อเจาะลงลึกๆ ก็อาจมีการหักได้ การแก้ไขต้องนำท่อเจาะขึ้นมา ก่อน ทำการเจาะต่อ

การใช้ประโยชน์จากก๊าซธรรมชาติ

         ดังที่กล่าวข้างต้นว่า ก๊าซธรรมชาติ มีก๊าซหลายอย่างประกอบเข้าด้วยกัน ซึ่งมีชื่อทางวิทยาศาสตร์แตกต่างกันไป คือ ก๊าซมีเทน อีเทน โพรเพน และบิวเทน ก๊าซพวกนี้เป็นสารไฮโดรคาร์บอนทั้งสิ้น เมื่อจะเอามาใช้ต้องแยกก๊าซออกจากกันและกันเสียก่อน จึงจะใช้ประโยชน์ได้เต็มที่ ในปัจจุบันประเทศไทยมีโรงแยก/แปรสภาพก๊าซธรรมชาติ 2 แห่งด้วยกันคือ
         - โรงแยกก๊าซธรรมชาติของการปิโตรเลียม แห่งประเทศไทย ต.มาบตาพุด อ.เมือง จ.ระยอง
         - โรงแยกก๊าซธรรมชาติของการปิโตรเลียม แห่งประเทศไทย ต.ท้องเนียน อ.ขนอม จ.นครศรีธรรมราช
         กระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติ เพื่อนำมาใช้ประโยชน์ตามความเหมาะสม และให้เกิดคุณค่าทางเศรษฐกิจสูงสุด จะแตกต่าง จากกระบวนการกลั่นน้ำมัน ที่เริ่มต้นการกลั่น ด้วยการแยกองค์ประกอบน้ำมัน ส่วนที่เบาที่สุด ออกมาก่อน ขณะที่การแยกก๊าซธรรมชาตินั้น สารประกอบไฮโดรคาร์บอน ส่วนที่หนักที่สุด จะถูกแยกออกเป็นลำดับแรก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากโรงแยกแปรสภาพก๊าซธรรมชาติ สามารถจำแนกตามลักษณะ ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่แยกออก และนำไปใช้ประโยชน์ต่อกระบวนการผลิตอื่น ๆ ดังนี้

1. ก๊าซมีเทน (C1) : ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรม และนำไปอัดใส่ถังด้วยความดันสูง เรียกว่าก๊าซธรรมชาติอัด สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ รู้จักกันในชื่อว่า “ก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์” (Natural Gas for Vehicles : NGV) 2. ก๊าซอีเทน (C2) : ใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้น สามารถนำไปใช้ผลิตเม็ดพลาสติก เส้นใยพลาสติกชนิดต่าง ๆ เพื่อนำไปใช้แปรรูปต่อไป 3. ก๊าซโพรเพน (C3) และก๊าซบิวเทน (C4) : ก๊าซโพรเพนใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีขั้นต้นได้เช่นเดียวกัน และหากนำเอาก๊าซโพรเพนกับก๊าซบิวเทนมาผสมกัน อัดใส่ถังเป็นก๊าซปิโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas : LPG) หรือที่เรียกว่าก๊าซหุงต้ม สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในครัวเรือน เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ และใช้ในการเชื่อมโลหะได้รวมทั้งยังนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมบางประเภทได้อีกด้วย โอ้โฮ! มีประโยชน์มากจริงเลยน่ะ 4. ไฮโดรคาร์บอนเหลว (Heavier Hydrocarbon): อยู่ในสถานะที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ เมื่อผลิตขึ้นมาถึงปากบ่อบนแท่นผลิต สามารถแยกจากไฮโดรคาร์บอนที่มีสถานะเป็นก๊าซบนแท่นผลิต เรียกว่า คอนเดนเสท (Condensate) สามารถลำเลียงขนส่งโดยทางเรือหรือทางท่อ นำไปกลั่นเป็นน้ำมันสำเร็จรูปต่อไป 5. ก๊าซโซลีนธรรมชาติ : แม้ว่าจะมีการแยกคอนเดนเสทออกเมื่อทำการผลิตขึ้นมาถึงปากบ่อบนแท่นผลิตแล้ว แต่ก็ยังมีไฮโดรคาร์บอนเหลวบางส่วนหลุดไปกับไฮโดรคาร์บอนที่มีสถานะเป็นก๊าซ เมื่อผ่านกระบวนการแยกจากโรงแยกก๊าซธรรมชาติแล้ว ไฮโดรคาร์บอนเหลวนี้ก็จะถูกแยกออก เรียกว่า ก๊าซโซลีนธรรมชาติ หรือ NGL (natural gasoline) และส่งเข้าไปยังโรงกลั่นน้ำมัน เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์น้ำมันสำเร็จรูปได้เช่นเดียวกับคอนเดนเสท และยังเป็นตัวทำละลาย ซึ่งนำไปใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภทได้เช่นกัน 6. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ : เมื่อผ่านกระบวนการแยกแล้ว จะถูกนำไปทำให้อยู่ในสภาพของแข็ง เรียกว่า น้ำแข็งแห้ง นำไปใช้ในอุตสาหกรรมถนอมอาหาร อุตสาหกรรมน้ำอัดลมและเบียร์ ใช้ในการถนอมอาหารระหว่างการขนส่ง นำไปเป็นวัตถุดิบสำคัญในการทำฝนเทียม และนำไปใช้สร้างควันในอุตสาหกรรมบันเทิง อาทิ การแสดงคอนเสิร์ต หรือการถ่ายทำภาพยนต์

         ในต่างประเทศโดยเฉพาะประเทศที่มีแหล่งก๊าซของตัวเอง เมื่อแยกก๊าซอื่น ๆ ออกไปแล้วก็จะนำส่วนที่มีปริมาณก๊าซ มีเทนมากนี้มาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ เดิมเรียก ก๊าซธรรมชาติอัด (Compressed Natural Gas “CNG”) แต่ต่อมาเปลี่ยนชื่อเรียกใหม่เป็น ก๊าซธรรมชาติสำหรับ ยานพาหนะ หรือ Natural Gas For Vehicles “NGV” หรือที่เรียกกันว่า เอ็นจีวี) ซึ่งสำหรับในประเทศไทยของเราก็ได้มีมาตรการส่งเสริมให้ใช้พลังงานสะอาดในยานพาหนะ โดยมีการปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย ดำเนินโครงการทดลองการดัดแปลงเครื่องยนต์เพื่อใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง

อ้างอิง

• เคมีพื้นฐานนวมินทร์ ทักษิณโรงเรียนนวมินทราชูทิศ เรียกข้อมูลล่าสุด 21 เมษายน 2555

แหล่งข้อมูลอื่น

• แก๊สธรรมชาติ โดย www.thaipetroluem.com