【เทคโนโลยี】ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูงเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาด

Thread Content

【เทคโนโลยี】ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูงเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาด 【เทคโนโลยี】ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูงเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาด. 1. บทนำ สารซัลไฟด์ที่อยู่ในน้ำมันเชื้อเพลิง เมื่อถูกเผาไหม้ในเครื่องยนต์ จะก่อให้เกิดสารประกอบซัลเฟอร์ (SOx) ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสามชั้นเสียหายเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดฝนกรด ส่งผลให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงอีกด้วย 　　【เทคโนโลยี】ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูงเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปัญหามลพิษทางอากาศได้รับความสนใจจากทุกภาคส่วน บทความนี้จะกล่าวถึงความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูงเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาด โดยมีเนื้อหาดังนี้:
1. บทนำ
สารซัลเฟอร์ที่อยู่ในน้ำมันเชื้อเพลิง เมื่อถูกเผาไหม้ในเครื่องยนต์ จะก่อให้เกิดสารประกอบซัลเฟอร์ (SOx) ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสียหายเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดฝนกรด ส่งผลให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงอีกด้วย เมื่อความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมของผู้คนเพิ่มสูงขึ้น ประเทศต่างๆ ทั่วโลกจึงได้ออกมาตรฐานที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับการปล่อยมลพิษจากน้ำมันเชื้อเพลิง โดยในปี 2009 สหรัฐอเมริกาและยุโรปกำหนดให้ปริมาณกำมะถันในน้ำมันเบนซินต้องอยู่ที่ 10 ไมโครกรัม/กรัม ในทางกลับกัน มาตรฐานสำหรับน้ำมันเบนซินในประเทศของเรานั้นค่อนข้างต่ำ โดยอยู่ที่เพียง 150 ไมโครกรัม/กรัมเท่านั้น (ตารางที่ 1) อย่างไรก็ตาม การลดลงของแหล่งน้ำมันดิบทำให้ปัจจุบันปริมาณกำมะถันในน้ำมันดิบเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยได้/กำลังพัฒนาเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในน้ำมันเบนซินในระดับสูงต่างๆ เนื่องจากประเทศของเรานำเข้าน้ำมันดิบที่มีปริมาณกำมะถันสูงจากตะวันออกกลางในปริมาณมากทุกปี ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีในการกำจัดกำมะถันที่มีประสิทธิภาพสูงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับประเทศของเรา บทความนี้จะทำการสรุปเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในน้ำมันเบนซิน โดยแบ่งออกเป็นสองแนวทาง ได้แก่ การกำจัดกำมะถันด้วยวิธีการเติมไฮโดรเจน และการกำจัดกำมะถันโดยไม่ 　　2. เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในระดับสูง 2.1 ชนิดของสารซัลเฟอร์อินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซิน โดยทั่วไปแล้ว น้ำมันเบนซินหมายถึงน้ำมันเบนซินที่ได้จากการกลั่นตรง น้ำมันเบนซินที่ได้จากการแปรสภาพด้วยเคมี (FCC gasoline) น้ำมันเบนซินที่ได้จากการคัดแยกน้ำมันดิบ รวมถึงส่วนผสมต่างๆ ที่ใช้ในการผสมน้ำมันเบนซินเหล่านี้ด้วย น้ำมันดิบของประเทศเราเป็นน้ำมันดิบชนิดความหนาแน่นสูง โดยน้ำมันเบนซินถึง 80% มาจากน้ำมันเบนซินที่ผลิตด้วยกระบวนการ FCC ในน้ำมันเบนซินของสหรัฐอเมริกาและยุโรปตะวันตก สัดส่วนของ FCC นั้นค่อนข้างน้อย โดยอยู่ที่ 36% และ 27% ตามลำดับ (ตารางที่ 2) งานวิจัยจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า สารประกอบซัลเฟอร์ที่พบในน้ำมันเบนซิน ได้แก่ ธาลีน (RSH), เออร์เธอร์ (RSR), ไดซัลไฟด์ (RSSR’), ไทอีน และสารประกอบที่เกิดจากไทอีน 　　2.2 เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในน้ำมันเบนซินในระดับสูง การกำจัดกำมะถันในน้ำมันเบนซินในระดับสูง หมายถึงการลดปริมาณกำมะถันในน้ำมันเบนซินให้ต่ำกว่า 30 ppmw สารซัลเฟอร์มากกว่า 90% ในน้ำมันเบนซินมีต้นกำเนิดมาจากน้ำมันเบนซินแบบ FCC ดังนั้น การผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาดจึงมุ่งเน้นไปที่การกำจัดสารซัลเฟอร์ออกจากน้ำมันเบนซินแบบ FCC ให้มากที่สุด ในปัจจุบัน การกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันเบนซินของ FCC ส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันด้วยไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม (HDS) รูปที่ 1 แสดงความสามารถในการกำจัดกำมะถันของสารประกอบซัลเฟอร์อินทรีย์ต่างๆ ในน้ำมันเชื้อเพลิง จะเห็นได้ว่า เมื่อขนาดของโมเลกุลของสารซัลไฟด์อินทรีย์เพิ่มขึ้น ความสามารถในการกำจัดกำมะถันด้วยกระบวนการไฮโดรจีเนชันก็จะลดลงด้วย นอกจากนี้ สารซัลเฟอร์ที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินของ FCC เช่น ไธโอล ไธอีร์ ไดไธอีร์ และสารซัลเฟอร์ประเภทไทอีน มีคุณสมบัติในการกำจัดซัลเฟอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น การกำจัดสารเหล่านี้ออกไปโดยใช้วิธีการไฮโดรจีเนชันจึงไม่ใช่เรื่องยากเลย อย่างไรก็ตาม ปริมาณอัลเคนที่สูงในน้ำมันเบนซินของ FCC (10–35% โดยปริมาตร) จะถูกทำให้เป็นไฮโดรคาร์บอนในระหว่างกระบวนการกำจัดกำมะถัน ซึ่งส่งผลให้ค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินลดลงอย่างมาก และยังทำให้มีการใช้ไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นด้วย เพื่อให้สามารถกำจัดกำมะถันได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งรักษาค่าออกเทนไว้ด้วย นักวิจัยจึงได้พัฒนาเทคโนโลยี HDS โดยการปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น การเลือกวิธีการกำจัดกำมะถันด้วยไฮโดรเจน) การปรับปรุงกระบวนการผลิต และการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบใหม่ นอกจากนี้ ยังมีการใช้เทคนิคการกลั่นด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา การทำปฏิกิริยาแบบอาร์โคเมติกตามด้วยการกำจัดกำมะถันอีกครั้ง และการทำปฏิกิริยาแบบไอโซเมอเรชันหลังจากการกำจัดกำมะถันด้วย แต่เทคโนโลยี HDS มีข้อเสีย เช่น ต้นทุนการลงทุนสูง ต้นทุนการดำเนินงานสูง และใช้ไฮโดรเจนในปริมาณมาก 　　รูปที่ 1 ความสามารถในการกำจัดกำมะถันอินทรีย์ในน้ำมันเชื้อเพลิงโดยวิธีไฮโดรจีเนซิส 2.3 เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในน้ำมันเบนซินแบบไม่ใช้ไฮโดรจีเนซิส นอกเหนือจากเทคโนโลยี HDS ที่มีอยู่แล้ว บริษัทน้ำมันและสถาบันวิจัยต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศก็พยายามคิดค้นเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันแบบไม่ใช้ไฮโดรจีเนซิส เพื่อลดต้นทุนการกำจัดกำมะถัน และก็ได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจในระดับหนึ่งแล้ว รวมถึงการกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับ การกำจัดกำมะถันด้วยการออกซิเดชัน การกำจัดกำมะถันด้วยการสกัด การกำจัดกำมะถันด้วยการเติมอัลคิล และการกำจัดกำมะถันด้วยวิธีทางชีว จะขออธิบายแยกกันดังนี้ครับ 　　2.3.1 การกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับ การกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับ (ADS) เป็นเทคนิคการกำจัดกำมะถันที่อาศัยคุณสมบัติของสารดูดซับแบบของแข็งในการดูดซับสารไซยาไนด์อินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินชนิด FCC ได้อย่างเลือกสรร อัตราการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ด้วยวิธีการดูดซับนั้น ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้ ได้แก่ ความสามารถในการดูดซับของสารดูดซับ ความสามารถในการเลือกดูดซับสารซัลเฟอร์อินทรีย์ของสารดูดซับ อายุการใช้งานของสารดูดซับ และจำนวนครั้งที่สามารถนำสารดูดซับมาใช้ซ้ำได้ การกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับผ่านปฏิกิริยา และการกำจัดกำมะถันด้วยการดูดซับโดยตรง โดยขึ้นอยู่กับวิธีการที่สารซัลไฟด์อินทรีย์มีปฏิสัมพันธ์กับจ ในกระบวนการกำจัดกำมะถันโดยการทำปฏิกิริยาและการดูดซับนั้น สารซัลไฟด์อินทรีย์จะเกิดการแตกของพันธะ C-S และกำมะถันจะถูกจับไว้ที่ตัวดูดซับ (รูปที่ 2) การดักจับกำมะถันโดยการดูดซับนั้น เกิดจากการดูดซับทางกายภาพของสารไซยาไนด์อินทรีย์ หรือการดูดซับทางเคมีในระดับต่ำบนพื้นผิวของสารดูดซับแบบของแข็ง 　　รูปที่ 2 หลักการของการดักจับกำมะถันโดยใช้สารดูดซับ ตามวิธีการที่สารซัลไฟด์อินทรีย์มีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวของสารดูดซับแบบของแข็ง หลักการของการดักจับกำมะถันจึงแบ่งออกเป็นการดักจับกำมะถันโดยใช้พันธะ π และการดักจับกำมะถันโดยใช้พันธะ S-M (รูปที่ 3) กลไกการเชื่อมต่อด้วยพันธะ π คือ ออร์บิทัล f ที่ว่างอยู่ในชั้นนอกของอิออน Cu+ ซึ่งอยู่บนพื้นผิวของเม็ดซีเปียร์ Y จะรับอิเล็กตรอนคู่ที่ไม่มีคู่ในสารประเภทไธอีนซัลไฟด์ ในขณะเดียวกัน อิเล็กตรอนในออร์บิทัล d ที่เต็มอยู่ในชั้นนอกของอิออน Cu+ ก็จะเข้าไปอยู่ในออร์บิทัลพันธะ anti-π ของสารประเภทไธอีนซัลไฟด์ ทำให้เกิดการเชื่อมต่อด้วยพันธะ π ขึ้นมา กลไกการเชื่อมต่อแบบ S-M คือ ออร์บิทัลว่างบนพื้นผิวของเม็ดซีเปียร์ Y จะรับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจากสารซัลไฟด์ประเภททิออฟีน เพื่อสร้างพันธะ S-M ขึ้นมา 　　ตั้งแต่หลายปีก่อน ก็มีรายงานเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีการดูดซับเพื่อกำจัดกำมะถันออกจากสารประกอบต่างๆ แล้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมมีความเข้มงวดมากขึ้น รวมถึงโอกาสในการนำไปใช้งานในด้านเซลล์เชื้อเพลิง การวิจัยเกี่ยวกับการดูดซับกำมะถันจึงค่อยๆ เปลี่ยนจากการใช้สารประกอบที่สร้างขึ้นมาเพื่อการวิจัย มาเป็นการศึกษากับน้ำมันจริงแทน ทำให้แนวทางการวิจัยมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ บทความนี้จะกล่าวถึงชนิดของสารดูดซับแต่ละชนิดแยกกัน 　　2.3.1.1 สารดูดซับประเภทแม่สีโมเลกุล การวิจัยเกี่ยวกับสารดูดซับประเภทแม่สีโมเลกุลที่มีโครงสร้างแบบ FAU เริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 โดย Salem และคณะได้ค้นพบว่า แม่สีโมเลกุลชนิด 13X สามารถกำจัดสารซัลไฟด์ในน้ำมันที่มีปริมาณกำมะถันต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในอุณหภูมิห้อง ยางและคณะได้สังเคราะห์ตัวกรองชนิด Molecule Sieve ที่มีการแลกเปลี่ยนไอออน Cu+ กับ Ag+ และนำมาใช้ในการกำจัดกำมะถันออกจากสารประกอบตัวอย่างของน้ำมันเบนซิน ผลการทดลองพบว่าตัวกรองนี้สามารถกำจัดสารประเภทไธอีนซัลไฟด์ออกได้ทั้งหมด และเชื่อว่าสารประเภทไธอีนซัลไฟด์นั้นเกิดการเชื่อมต่อกับไอออน Cu+ และ Ag+ ผ่านพันธะแบบ π-bond แต่เมื่อนำไปใช้ในการกำจัดกำมะถันจากน้ำมันจริงๆ ประสิทธิภาพในการกำจัดกำมะถันจะลดลงอย่างมาก เนื่องจากน้ำมันจริงๆ มีสารอัลคีนและอาร์เคนอยู่ในปริมาณมาก ซึ่งสารเหล่านี้มีอิเล็กตรอนชนิด π เช่นเดียวกับสารซัลไฟด์ประเภทไทอีน ทำให้เกิดการแข่งขันกันในการดูดซับบนพื้นผิวของสารดูดซับ ส่งผลให้ความสามารถในการกำจัดกำมะถันของสารดูดซับนั้นลดลง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Song และคณะจึงสร้างตัวกรองชนิด Y ที่มี Ce4+ เป็นส่วนประกอบ และนำมาใช้ในการกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันจริง ผลการทดลองพบว่า ตัวดูดซับนี้ยังคงมีความสามารถในการดูดซับกำมะถันได้สูงถึง 10 มก. S/กก. แม้ในสภาวะที่มีสารอะโรมาติกอยู่ในปริมาณมากก็ตาม นอกจากนี้ยังพบว่า สารซัลไฟด์ประเภทไทอีนจะเชื่อมต่อกับ Ce4+ ผ่านพันธะแบบ S-M นั่นเป็นเพราะโมเลกุลของไซยาไนด์ประเภทไทอีนมีอะตอมของธาตุ S ซึ่งโมเลกุลของสารประเภทอาร์เอนไม่มี อะตอม S เหล่านี้สามารถใช้อิเล็กตรอนคู่ที่อยู่บนอะตอม S เพื่อเข้าไปอยู่ในออร์บิทัล d ที่ว่างของ Ce4+ จึงสามารถสร้างพันธะ S-M ขึ้นมาได้ โดยไม่ได้รับผลกระทบจากการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของสารประเภทอาร์เอนเลย Redeau และคณะได้ศึกษาคุณสมบัติในการกำจัดกำมะถันของเม็ดกรองชนิด HFAU พบว่าสารซัลไฟด์ประเภทไทอีนจะถูกดูดซับไว้บนพื้นผิวของเม็ดกรอง HFAU เนื่องจากการจับกันระหว่างสารซัลไฟด์เหล่านี้กับตำแหน่งที่มีความเป็นกรดบนพื้นผิวของเม็ดกรอง 　　การใช้สารดูดซับชนิดเม็ดกรองโมเลกุลที่มีโครงสร้างทอพอโลจิกแบบ MFI เพื่อการกำจัดกำมะถันนั้น เริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 โดย Weitcamp และคณะได้นำเม็ดกรองโมเลกุล ZSM-5 มาใช้ในการกำจัดสารปนเปื้อนอย่างไทอีนออกจากbenzene ลัว กั๋วหัวและคณะได้ทำการแลกเปลี่ยนไอออน Cu บนพื้นผิวของตัวกรองโมเลกุล ZSM-5 เพื่อใช้ในการกำจัดสารไธอีนซัลไฟด์ที่อยู่ในบนน้ำมันบินที่ผ่านการกลั่น อย่างไรก็ตาม สารดูดซับประเภทนี้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารซัลไฟด์ในน้ำมันจริงได้ย่ำแย่มาก เนื่องจากข้อจำกัดของช่องว่างในโครงสร้างของไมเซลล่า ทำให้โมเลกุลของสารซัลไฟด์ที่มีวงแหวนบนิลหลายวงไม่สามารถเคลื่อนที่เข้าไปในช่องว่างของไมเซลล่าได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถกำจัดสารเหล่านี้ออกไปได้ 　　2.3.1.2 สารดูดซับประเภทออกไซด์ สารดูดซับประเภทนี้มักได้มาจากการนำอลูมิเนียมออกไซด์มาปรับเปลี่ยนโครงสร้างให้เหมาะสม ตัวอย่างที่พบได้บ่อยคืออลูมิเนียมออกไซด์ที่มีโลหะผสมอยู่ ซึ่งถูกนำมาใช้ในกระบวนการ IRVAD กลไกการดูดซับของมันอาศัยคุณสมบัติของสารอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ ส่วนความสามารถในการกำจัดกำมะถันนั้นจะขึ้นอยู่กับความจุในการดูดซับและความสามารถในการจับกับสารอินทรีย์ที่มีกำมะถันด้วย Klabunde และคณะได้ศึกษาความสามารถในการดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ของนาโนออกไซด์อลูมิเนียมที่มีไอออนเงินเป็นส่วนประกอบ ผลการศึกษาพบว่า จุดที่มีบทบาทสำคัญในการดูดซับก๊าซซัลเฟอร์คือ Ag+ ที่เชื่อมต่อกับไอออนคาร์บอเนต ไม่ใช่ Ag+ ที่อยู่ในสภาพอิสระ นอกจากนี้ การเติมกรดลูอิสเข้าไปยังวัสดุดังกล่าวยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ได้อีกด้วย นอกจากนี้ ยังมีนักวิจัยที่นำออกไซด์ของ Zn และ Fe มาเติมลงบน γ-ออกไซด์ของอะลูมิเนียม จากนั้นก็เติม CeO2 เข้าไปในปริมาณที่เหมาะสม ตัวดูดซับชนิดออกไซด์ผสมนี้มีความสามารถในการกำจัดสารซัลเฟอร์อินทรีย์ในน้ำมันเบนซินได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ซงและคณะยังได้นำโลหะนิกเกิลมาติดบนซิลิกาเจลที่มีโครงสร้างรูพรุน และได้เสนอแนวคิดเรื่องการดูดซับกำมะถันแบบเลือกสรร (SARS) โดยตัวดูดซับนี้สามารถกำจัดสารซัลเฟอร์อินทรีย์ในน้ำมันเบนซินได้อย่างสมบูรณ์ 　　2.3.1.3 สารดูดซับอื่นๆ ซาโนและคณะได้ใช้คาร์บอนแอคทีฟที่มีพื้นที่ผิวสูงและมีคุณสมบัติเป็นขั้วสูง เป็นสารดูดซับ เพื่อกำจัดสารที่มีธาตุกำมะถันออกจากน้ำมันก๊าซกระแสตรง โดยมีความสามารถในการดูดซับสูงสุดถึง 98 มิลลิกรัมของธาตุกำมะถันต่อกรัมของคาร์บอนแอคทีฟ เมื่อทำให้พื้นผิวของคาร์บอนแอคทีฟถูกออกซิไดซ์มากขึ้นและผ่านการปรับสภาพด้วยความร้อน ก็จะช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับกำมะถันได้อย่างมาก เจียง จงเซียนและคณะก็พบเช่นกันว่า หลังจากที่ถ่านกัมมันต์ได้รับการออกซิไดซ์แล้ว ปริมาณกำมะถันที่สามารถจับได้จะเพิ่มขึ้นจาก 24 เป็น 53 mgS/g โดยพวกเขาเชื่อว่าการเพิ่มขึ้นนี้เกิดจากการเพิ่มขึ้นของปริมาตรรูบนพื้นผิวของถ่านกัมมันต์ และจำนวนกลุ่มออกซิเจนบนพื้นผิวหลังจากการออกซิไดซ์ 　　2.3.2 การกำจัดกำมะถันด้วยวิธีออกซิเดชัน การกำจัดกำมะถันด้วยวิธีออกซิเดชัน (ODS) เป็นวิธีที่ถูกคิดค้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 โดยโดยทั่วไปแล้วจะมีสองขั้นตอน ได้แก่ ① การออกซิไดซ์สารประกอบกำมะถันในน้ำมัน และ ② การกำจัดสารออกไซด์ของกำมะถันออกจากน้ำมัน เมื่อเทียบกับ HDS แล้ว ODS มีข้อได้เปรียบตรงที่มีเงื่อนไขการทำปฏิกิริยาที่อ่อนโยน มีความสามารถในการเลือกผลิตภัณฑ์ได้ดี และมีต้นทุนการดำเนินการที่ต่ำ ในปัจจุบัน สารออกซิไดซ์ที่ใช้กันอยู่หลักๆ คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่รุนแรงมาก จึงมีโอกาสเกิดการระเบิดได้ง่ายในระหว่างการเก็บรักษา การขนส่ง และการใช้งาน ดังนั้นผู้คนจึงพยายามหาสารที่สามารถมาแทนที่ได้ การคำนวณทางอุณหพลศาสตร์และพลศาสตร์แสดงให้เห็นว่า การที่อากาศหรือออกซิเจนจะไปออกซิไดซ์สารซัลไฟด์ประเภทไทอีนโดยตรง เพื่อให้เกิด SO2 และไฮโดรคาร์บอนนั้น เป็นสิ่งที่เป็นไปได้ การใช้น้ำและอากาศเป็นแหล่งไฮโดรเจนและตัวออกซิไดซ์ตามลำดับ ถือเป็นวิธีการกำจัดกำมะถันที่มีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้สูง 　　2.3.3 การกำจัดกำมะถันด้วยวิธีการสกัด การกำจัดกำมะถันด้วยวิธีนี้คือการใช้ตัวทำละลายที่ไม่สามารถผสมกับน้ำมันได้ เพื่อสกัดสารซัลเฟอร์ออกมาจากน้ำมัน ซึ่งจะช่วยให้สามารถกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันได้ ขั้นตอนโดยละเอียดแสดงไว้ในรูปที่ 4 โดยน้ำมันเบนซินและตัวทำละลายชนิดใหม่จะมาสัมผัสกันอย่างทั่วถึงในเครื่องผสม เนื่องจากสารซัลไฟด์อินทรีย์มีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายได้ดีกว่า จึงทำให้สารดังกล่าวย้ายจากฟาสต์ของน้ำมันมาอยู่ในฟาสต์ของตัวทำละลายแทน ในตัวแยกอีกชิ้นหนึ่ง จะมีการแยกสารละลายออกจากน้ำมันเบนซิน โดยสารละลายที่มีสารไซยาไนด์อยู่ จะถูกนำไปกลั่นเพื่อแยกสารไซยาไนด์ออกจากสารละลายนั้น ตัวทำละลายที่ใช้ในการสกัดจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้: ตัวทำละลายต้องมีราคาถูก สารซัลไฟด์อินทรีย์จะต้องละลายได้ดีในตัวทำละลายนั้น และตัวทำละลายกับสารซัลไฟด์อินทรีย์จะต้องมีจุดเดือดที่แตกต่างกัน 　　รูปที่ 4 แผนภาพขั้นตอนการกำจัดกำมะถันโดยวิธีการสกัด ข้อได้เปรียบที่สุดของการกำจัดกำมะถันด้วยวิธีนี้คือ มีเงื่อนไขการทำงานที่ง่าย โครงสร้างทางเคมีของส่วนประกอบต่างๆ ในน้ำมันเบนซินจะไม่เปลี่ยนแปลง และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษใดๆ 　　2.3.4 การกำจัดกำมะถันด้วยการเติมอัลคิล การกำจัดกำมะถันด้วยการเติมอัลคิล (OATS) คือกระบวนการที่สารซัลไฟด์ประเภทไทอีนและอัลเคนโซ่ยาวที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินเกิดปฏิกิริยากับอัลคิล จนกลายเป็นสารไทอีนที่มีจุดเดือดสูงขึ้น จากนั้นจึงนำสารเหล่านี้มาแยกออกจากน้ำมันเบนซินด้วยการกลั่น ส่วนสารซัลไฟด์อินทรีย์ที่มีจุดเดือดสูงจะรวมตัวกันอยู่ที่ด้านล่างของหอกลั่น ก่อให้เกิดส่วนผสมที่มีกำมะถันสูงขึ้นมา บริษัท BP ได้ใช้เทคโนโลยี OATS ในกระบวนการผลิตที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ เพื่อกำจัดสารซัลเฟอร์ที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินแบบ FCC กระบวนการ OATS ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมวัตถุดิบ การทำปฏิกิริยาอัลคิไลซ์ และการแยกผลิตภัณฑ์ ในเครื่องปฏิกรณ์การอัลกิไลซ์ จะมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรด เพื่อช่วยให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างไทอีนกับอัลเคนที่มีโซ่ยาว น้ำมันเบนซินที่ผ่านการเติมกลุ่มอัลคิลในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแยกออกเป็นส่วนที่ไม่มีกำมะถัน ซึ่งเป็นน้ำมันชนิดเบา และส่วนที่มีกำมะถันสูง ซึ่งเป็นน้ำมันชนิดหนัก ในหอกลั่น เทคโนโลยี OATS สามารถกำจัดสารซัลไฟด์อินทรีย์ในน้ำมันเบนซินได้มากกว่า 99.5% อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับการนำกระบวนการ OATS มาใช้ในเชิงพาณิชย์เลย 　　2.3.5 การกำจัดกำมะถันด้วยชีวภาพ การกำจัดกำมะถันด้วยชีวภาพคือวิธีการกำจัดสารซัลเฟอร์อินทรีย์ที่อยู่ในน้ำมันเบนซิน โดยใช้เอนไซม์ต่างๆ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ภายใต้สภาวะที่อ่อนโยน เมื่อเทียบกับเทคโนโลยี HDS แบบดั้งเดิม ทางเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันแบบชีวภาพมีข้อได้เปรียบดังนี้ คือ สามารถทำงานได้ในสภาพอุณหภูมิและความดันปกติ มีต้นทุนการลงทุนต่ำ มีความยืดหยุ่นในการใช้งานสูง ไม่ต้องใช้ไฮโดรเจน และไม่ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันในสารประกอบอินทรีย์นั้น มีการวิจัยมาแล้วกว่า 70 ปี แต่ก็ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์เลย สาเหตุก็คือ ในกระบวนการกำจัดกำมะถันนั้น ไฮโดรคาร์บอนบางส่วนในน้ำมันเบนซินจะถูกจุลินทรีย์นำไปใช้เป็นแหล่งคาร์บอนไป แต่เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มีข้อดีมากมายดังที่กล่าวมา ผู้คนจึงยังคงไม่หยุดการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันนี้ต่อไป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และประเทศต่างๆ ในยุโรปยังคงมีการวิจัยด้านเทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันด้วยวิธีชีวภาพอย่างต่อเนื่อง และได้มีความก้าวหน้าที่สำคัญเกิดขึ้นแล้ว 　　3. บทสรุป ความต้องการของสังคมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ช่วยส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีในการกำจัดกำมะถันที่มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานมากขึ้น สารซัลเฟอร์ในน้ำมันเบนซินมากกว่า 90% มีต้นกำเนิดจากน้ำมันเบนซินชนิด FCC ดังนั้น กุญแจสำคัญในการกำจัดสารซัลเฟอร์ออกจากน้ำมันเบนซินอย่างมีประสิทธิภาพ ก็คือการหาวิธีที่เหมาะสมเพื่อกำจัดสารซัลเฟอร์ในน้ำมันเบนซินชนิด FCC ออกไปให้ได้มากที่สุด เทคโนโลยี HDS มีความสามารถในการผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาดได้ แต่ก็ยังมีข้อเสียอยู่ เช่น ต้นทุนการดำเนินการสูง ค่าลงทุนในอุปกรณ์สูง และใช้ไฮโดรเจนในปริมาณมาก เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันโดยไม่ใช้กระบวนการไฮโดรจีเนชัน โดยเฉพาะเทคโนโลยีการดูดซับกำมะถัน ถือเป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตน้ำมันเบนซินที่สะอาดในอนาคต แต่การดักจับกำมะถันนั้น ยังคงเผชิญกับความท้าทายมากมายทั้งในแง่ของเทคโนโลยีและทฤษฎี ในอนาคต การวิจัยด้านการดูดซับกำมะถันควรมุ่งเน้นไปที่สามประเด็นหลัก ได้แก่ วิธีการเพิ่มความสามารถในการดูดซับกำมะถันและความสามารถในการเลือกดูดซับของสารดูดซับ วิธีการที่สารซัลไฟด์อินทรีย์มีปฏิสัมพันธ์กับจุดที่มีความสามารถในการดูดซับ และการปรับปรุงเงื่อนไขการใช้สารดูดซับกำมะถันและกระบวนการดูดซับกำมะถัน เพื่อให้สามารถนำไปใช้ในการผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้