หลักพื้นฐานของการกลั่นน้ำมันและภาพรวมของกระบวนการกลั่นน้ำมัน

     กระบวนการกลั่นน้ำมัน คือ กระบวนการการแยกโมเลกุลสารไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในน้ำมันดิบและแปรสภาพสสารดังกล่าวให้เป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูปที่มีมูลค่าสูงกว่า ซึ่งโรงกลั่นน้ำมันแต่ละแห่งจะมีการออกแบบให้สามารถกลั่นน้ำมันดิบ รวมถึงวัตถุดิบอื่นๆ ให้เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดต่างๆ ตามความต้องการของตลาด ทั้งนี้ คุณภาพของน้ำมันดิบและประเภทของหน่วยกลั่นต่างๆ ในโรงกลั่นน้ำมันจะเป็นปัจจัยในการพิจารณาวิธีการกลั่นน้ำมันและระดับความสามารถในการกลั่นน้ำมันดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูปชนิดต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไป การแบ่งประเภทของน้ำมันดิบจะแบ่งตามความหนาแน่น (Density) จากต่ำไปสูง (Light to Heavy) และปริมาณกำมะถันจากต่ำไปสูง (Sweet to Sour)

     สำหรับโรงกลั่นของบริษัทฯ ถือเป็นโรงกลั่นน้ำมันแบบคอมเพล็กซ์ (Complex Refinery) ซึ่งมีกระบวนการที่สามารถแปลงสภาพวัตถุดิบที่มีราคาต่ำให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่ามากขึ้น โดยมีรายละเอียดกระบวนการกลั่นโดยสังเขป ดังนี้

• กระบวนการกลั่นแยกส่วน (Fractionation)

     กระบวนการนี้เกิดขึ้นในหน่วยกลั่นน้ำมันดิบ (Crude Distillation Unit : CDU) โดยการป้อนน้ำมันดิบจากถังพักเข้าสู่หน่วยกลั่นและผ่านกระบวนการให้ความร้อนจนถึงระดับอุณหภูมิประมาณ 350 องศาเซลเซียสด้วยกระบวนการถ่ายเทความร้อน โดยใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchangers) และเตาเผา (Fired Heaters) เมื่อนำเข้าสู่หอกลั่นแยกผลิตภัณฑ์ตามจุดเดือด (Fractionation Tower) น้ำมันดิบจะมีการแยกเป็นผลิตภัณฑ์ชนิดต่างๆ ตามจุดเดือดแต่ละจุด โดยน้ำมันดิบบางส่วนจะระเหยกลายเป็นไอลอยขึ้นไปยังส่วนบนของหอและกลั่นตัวเป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันใส (Distillate) ชนิดต่างๆ เช่น ก๊าซปิโตรเลียมเหลว แนฟทา (Naphtha) น้ำมันก๊าด และน้ำมันดีเซล สำหรับน้ำมันดิบที่
ไม่ระเหยจะกลายเป็นน้ำมันเตา (Residue) ซึ่งจะออกทางส่วนล่างของหอ เพื่อกลั่นแยกผลิตภัณฑ์ตามจุดเดือด ทั้งนี้ หากต้องการปรับปรุงคุณภาพและมูลค่าของน้ำมันใส ก็จะมีการนำน้ำมันใสเข้ากระบวนการอื่นต่อไป

• กระบวนการปรับปรุงคุณภาพ (Treating)

     กระบวนการปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันใส (Distillate) เป็นกระบวนการกำจัดสารปนเปื้อนต่างๆ ออกจากน้ำมันใส เช่น สารประกอบไนโตรเจน สารประกอบกำมะถัน เป็นต้น และปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกายภาพ เช่น เสถียรภาพจากความร้อน (Thermal Stability) และเสถียรภาพของสี (Color Stability) เป็นต้น เพื่อให้น้ำมันใสกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีระดับความบริสุทธิ์และคุณภาพตามความต้องการของตลาด ในหลายกรณี กระบวนการเหล่านี้ต้องอาศัยปฏิกิริยาของสารเร่งปฏิกิริยาเคมี (Catalytic Reaction) ซึ่งลักษณะและคุณสมบัติของสารเร่งปฏิกิริยามีความแตกต่างกันออกไป เช่น การปรับปรุงคุณภาพน้ำมันก๊าดจำเป็นต้องใช้สารเร่งปฏิกิริยาชนิดเหลว (Liquid Catalyst) ใน
หน่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำมันก๊าดเพื่อเร่งกระบวนการเปลี่ยนแปลงขณะที่การกำจัดสารปนเปื้อนออกจากแนฟทาในหน่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำมันเบนซิน (Hydrotreating Unit) และน้ำมันดีเซลในหน่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำมันดีเซล (Hydrodesulfurization Unit) นั้น จะดำเนินการโดยใช้
สารเร่งปฏิกิริยาชนิดแข็งและก๊าซไฮโดรเจนที่มีอุณหภูมิและความดันสูง

• กระบวนการปรับเพิ่มค่าออกเทน (Octane Number Enhancement)

     เนื่องจากแนฟทาที่ได้จากหน่วยกลั่นน้ำมันดิบจะมีค่าออกเทนต่ำและมีคุณภาพไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้ผสมในน้ำมันเบนซิน จึงจำเป็นต้องผ่านกระบวนการกลั่นแยกให้เป็นแนฟทาชนิดเบา (Light Naphtha) และแนฟทาชนิดหนัก (Heavy Naphtha) ด้วยการนำเข้าสู่หน่วยปรับปรุงคุณภาพที่แตกต่างกัน โดยแนฟทาชนิดเบาจะได้รับการปรับปรุงคุณภาพที่หน่วยเพิ่มค่าออกเทนด้วยสารเร่งปฏิกิริยาโดยใช้ไฮโดรเจนร่วม (Isomerization Unit) เพื่อเพิ่ม ค่าออกเทนจากประมาณ 65 - 70 เป็นประมาณ 88 - 89 ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีสารอะโรเมติกส์ (Aromatics) เจือปน จึงเหมาะสมที่จะใช้ผสมเป็นน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่ว ซึ่งมีปริมาณสารอะโรเมติกส์ต่ำ สำหรับแนฟทาชนิดหนักจะนำไปปรับปรุงคุณภาพที่หน่วยเพิ่มค่าออกเทนด้วยสารเร่งปฏิกิริยา (Continuous Catalyst Regeneration Platformer Unit : CCR) เพื่อเพิ่ม
ค่าออกเทนจากระดับปกติที่ประมาณ 40 - 50 เป็น 102 - 103

• กระบวนการเปลี่ยนแปลง Long Residue (Conversion of Long Residue)

     น้ำมันเตา (Residue) ซึ่งเป็นส่วนที่เหลือจากกระบวนการกลั่นแยกส่วนจากหน่วยกลั่นน้ำมันดิบ (CDU) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Long Residue จะมีการส่งต่อไปยังหน่วยกลั่นสุญญากาศ (High Vacuum Unit : HVU) เพื่อแยกน้ำมันดีเซลสุญญากาศ (VGO) ออกจากน้ำมันเตาชนิดหนัก (Short Residue) ภายในหอกลั่นแยกผลิตภัณฑ์ตามจุดเดือด (Fractionation Tower) ภายใต้อุณหภูมิสูงและภาวะสุญญากาศ

     น้ำมันดีเซลสุญญากาศ (VGO) จะถูกส่งต่อไปยังหน่วยแตกโมเลกุลด้วยสารเร่งปฏิกิริยา (Fluidized Catalytic Cracking Unit : FCCU) เพื่อผ่านสารเร่งปฏิกิริยา (Fluidized Catalyst) ภายใต้อุณหภูมิสูง เพื่อให้แตกโมเลกุลเป็นน้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนสูงและน้ำมันดีเซล ซึ่งกระบวนการนี้จะทำให้เกิดถ่านโค้ก (Coke) บนสารเร่งปฏิกิริยา ดังนั้น จึงต้องมีการเผาถ่านโค้กเพื่อนำสารเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้งานใหม่ในหน่วย Regenerator หรืออีกทางเลือกหนึ่ง จะมีการส่งน้ำมันเตาชนิดเบาไปยังหน่วยแตกโมเลกุลด้วยสารเร่งปฏิกิริยาโดยใช้ไฮโดรเจนร่วม (Hydrocracking Unit : HCU) เพื่อผ่านสารเร่งปฏิกิริยาภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง รวมถึงสภาวะที่มีก๊าซไฮโดรเจน เพื่อปรับปรุงคุณภาพให้เป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันใส (White Oil) ที่มีราคาสูง ได้แก่ แนฟทา น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล

     ส่วนน้ำมันเตาชนิดหนัก (Short Residue) จากหน่วยกลั่นสุญญากาศ (HVU) จะมีการส่งไปยังหน่วยเพิ่มคุณค่าน้ำมันเตาด้วยความร้อน (Thermal Cracking Unit : TCU) เพื่อปรับปรุงคุณภาพให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าตลาดที่สูงขึ้น  โดยการผ่านกระบวนการภายใต้สภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูง เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นน้ำมันเตาที่มีความหนืดต่ำลง อีกทั้ง ยังทำให้ได้น้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลอีกส่วนหนึ่ง อย่างไรก็ตาม บริษัทฯ ได้วางแผนให้หน่วยเพิ่มคุณค่าน้ำมันเตาด้วยความร้อน (Thermal Cracking Unit : TCU) หยุดเดินการผลิต ภายหลังที่บริษัทฯ เริ่มทำการผลิตน้ำมันเตาที่มีกำมะถัน ร้อยละ 0.5 โดยน้ำหนักตามมาตรฐานขององค์การทางทะเลระหว่างประเทศ (International Marine Organization : IMO) เนื่องจากคุณภาพของกากน้ำมันเตาจากหน่วยเพิ่มคุณค่าน้ำมันเตาด้วยความร้อน (Thermal Crack Residue) มีคุณสมบัติไม่เหมาะสมต่อการผลิตน้ำมันเตาที่มีกำมะถัน ร้อยละ 0.5 โดยน้ำหนัก ทั้งนี้ วัตถุประสงค์หลักในกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างน้ำมันเตา คือ เพื่อลดปริมาณน้ำมันเตาที่มีคุณภาพต่ำ และเพิ่มปริมาณผลิตภัณฑ์น้ำมันใส (White Oil) เช่น น้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลที่มีมูลค่าทางการตลาดสูง ทั้งยังช่วยให้โรงกลั่นน้ำมันมีความยืดหยุ่นในการเลือกชนิดน้ำมันดิบ นอกจากนี้ กระบวนการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างน้ำมันเตานี้ ยังช่วยเพิ่มกำไรขั้นต้นจากการกลั่นให้สูงกว่าโรงกลั่นน้ำมันแบบพื้นฐาน (Hydro - Skimming) อีกด้วย

• กระบวนการผสมผลิตภัณฑ์ (Product Blending)

     โรงกลั่นน้ำมันแบบคอมเพล็กซ์ (Complex Refinery) จะสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง (Middle Distillation) หรือองค์ประกอบสำหรับใช้ผสมน้ำมันหลายชนิด ทำให้สามารถเลือกผสมเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูงชนิดต่างๆ ได้ อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะต้องผ่าน
ข้อกำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์ มีความแม่นยำในการผสม มีการเติมสารเติมแต่ง (Additive) และสี (Dye) เพื่อให้เป็นไปตามความต้องการของตลาดและข้อกำหนดมาตรฐานของผลิตภัณฑ์ ทั้งนี้ ปัจจุบัน บริษัทฯ ใช้ระบบการผสมแบบ In - line Blending สำหรับการผสมน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล โดยมีระบบคอมพิวเตอร์ในการควบคุมสัดส่วนการผสม ซึ่งทำงานควบคู่กับระบบตรวจสอบวิเคราะห์ ซึ่งทำการตรวจสอบคุณภาพน้ำมันขณะผสมได้ตลอดเวลา เพื่อปรับแต่งสัดส่วนการผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพและได้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานของผลิตภัณฑ์ ส่วนน้ำมันเตายังคงใช้ระบบการผสมแบบ Batch Blending