มีกี่ประเภทของเชื้อเพลิงก๊าซ? มีอะไรบ้าง?

นอกจากจะใช้เป็นเชื้อเพลิงแล้ว มีเทนยังเป็นวัตถุดิบสำคัญในการผลิตสารเคมีอีกด้วย ในวิศวกรรมเคมีพื้นฐาน มีเทนจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นซินแก๊ส (ส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน) ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตเมทานอล (ใช้ในการผลิตพลาสติก สารเคลือบ ตัวทำละลาย ฯลฯ) และแอมโมเนียสังเคราะห์ (วัตถุดิบหลักในการผลิตปุ๋ย) การสลายตัวของมีเทนที่อุณหภูมิสูงจะให้คาร์บอนแบล็ก ซึ่งใช้เป็นเม็ดสี หมึก และสารเติมแต่งในยาง การคลอริเนชันของมีเทนจะให้คลอโรมีเทน ไดคลอโรมีเทน และอนุพันธ์คลอริเนตอื่นๆ ซึ่งเป็นตัวทำละลายอุตสาหกรรมและสารเคมีขั้นกลางที่ใช้กันทั่วไป ในวิศวกรรมเคมีขั้นสูง มีเทนสามารถเปลี่ยนเป็นเอทิลีน (วัตถุดิบพื้นฐานสำหรับการผลิตพลาสติก) ผ่านเทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบออกซิเดชัน และสามารถผลิตสารอะโรมาติก (สีย้อม สารเคมีขั้นกลางทางเภสัชกรรม) ผ่านกระบวนการแปลงโดยตรงได้ นอกจากนี้ มีเทนยังเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไฮโดรเจนในระดับอุตสาหกรรม (คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 70% ของการผลิตไฮโดรเจนทั่วโลก) และไฮโดรเจนที่ผลิตผ่านกระบวนการปฏิรูปด้วยไอน้ำหรือการปฏิรูปแห้งสามารถนำไปใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง โลหะวิทยา และอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้ ในขณะเดียวกัน มีเทนยังสามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนสำหรับการเตรียมวัสดุใหม่ๆ เช่น ท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนโดยวิธีการตกตะกอนด้วยไอระเหย ตลอดจนใช้เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ทางเภสัชกรรมและเคมีอีกด้วย

สภาพทางกายภาพของเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์มีหลักๆ 2 ประเภท คือ สภาพเหลวและสภาพก๊าซ เชื้อเพลิงในสภาพเหลว ได้แก่ แก๊สโซลิน ดีเซล ก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) เมทานอล ฯลฯ เชื้อเพลิงประเภทนี้มีความหนาแน่นพลังงานสูง สะดวกในการเก็บรักษาและขนส่ง จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงทางเลือกบางประเภท ส่วนเชื้อเพลิงในสภาพก๊าซ เช่น ก๊าซธรรมชาติอัด (CNG) มีการเผาไหม้สมบูรณ์กว่า และมีการปล่อยไอเสียที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า มักพบในยานพาหนะสาธารณะในเมืองและรถแท็กซี่ที่ได้รับการดัดแปลง เชื้อเพลิงแต่ละสภาพมีความแตกต่างกันในด้านวิธีการเก็บรักษา ความต้องการระบบเติมเชื้อเพลิง และสถานการณ์การใช้งานที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เชื้อเพลิงเหลวต้องเก็บในถังเชื้อเพลิงที่ปิดผนึก ขณะที่เชื้อเพลิงก๊าซต้องใช้ถังความดันสูงพิเศษหรือถังเก็บอุณหภูมิต่ำ ในการเลือกใช้เชื้อเพลิง ควรพิจารณาจากประเภทของยานพาหนะ ความต้องการในการใช้งานประจำวัน และสภาพพื้นฐานของโครงสร้างสาธารณูปโภคในพื้นที่

น้ำมันเชื้อเพลิงมีที่มาจากกระบวนการแปรรูปปิโตรเลียมเป็นหลัก โดยเป็นผลิตภัณฑ์ตกค้างที่มีน้ำหนักมากซึ่งได้หลังจากแยกส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบากว่า เช่น น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด และน้ำมันดีเซล วัตถุดิบหลัก ได้แก่ น้ำมันตกค้างจากการกลั่นตรง (straight-run residue oil) และน้ำมันตกค้างจากการแตกตัว (cracked residue oil) และยังสามารถผลิตได้จากการแปรรูปน้ำมันจากหินดินดาน (shale oil) และการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลว (coal liquefaction) มีลักษณะเด่นคือมีความหนืดสูง มีสารประกอบที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนและแอสฟัลทีนสูง มีส่วนประกอบที่ติดไฟได้มาก และมีค่าความร้อนสูง ทำให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำสำหรับเรือเดินทะเล การให้ความร้อนในเตาเผาอุตสาหกรรม และการผลิตไฟฟ้า ตามมาตรฐานการจำแนกประเภทต่างๆ น้ำมันเชื้อเพลิงสามารถแบ่งออกเป็นประเภทกำมะถันต่ำ กำมะถันสูง และประเภทอื่นๆ หรือหมวดหมู่สำหรับการใช้งานในเรือเดินทะเลหรือเตาเผา คุณภาพของน้ำมันเชื้อเพลิงได้รับผลกระทบจากชนิดของน้ำมันดิบและเทคโนโลยีการแปรรูป ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญ ได้แก่ ความหนืด ปริมาณกำมะถัน และจุดวาบไฟ ซึ่งเป็นตัวกำหนดสถานการณ์การใช้งานและประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย

ดีเซลและแก๊สโซลินเป็นเชื้อเพลิงจากปิโตรเลียมที่พบบ่อย ซึ่งมีความแตกต่างที่สำคัญในหลายๆ ด้าน เช่น ส่วนประกอบ คุณสมบัติทางกายภาพ วิธีการเผาไหม้ ความหนาแน่นของพลังงาน ลักษณะการปล่อยมลพิษ สถานการณ์การใช้งาน และการบำรุงรักษา ในด้านส่วนประกอบ โมเลกุลดีเซลมีอะตอมคาร์บอน 12-15 อะตอม ในขณะที่แก๊สโซลินมี 8-10 อะตอม ดังนั้นดีเซลจึงมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า สามารถให้พลังขับเคลื่อนที่แข็งแกร่งมากขึ้นในปริมาตรเดียวกัน จึงเหมาะสำหรับยานพาหนะที่มีน้ำหนักมาก เช่น รถบรรทุก และรถแทรกเตอร์ ในขณะที่แก๊สโซลินเหมาะสำหรับรถยนต์เก๋ง รถมอเตอร์ไซค์ และยานพาหนะอื่นๆ ที่มีน้ำหนักเบา ในด้านคุณสมบัติทางกายภาพ แก๊สโซลินมีความสามารถในการระเหยสูง มีกลิ่นที่ฉุน และสีอ่อน ในขณะที่ดีเซลมีความสามารถในการระเหยต่ำ มีกลิ่นที่น้อยกว่า และข้นกว่า ในด้านวิธีการเผาไหม้ เครื่องยนต์แก๊สโซลินใช้หัวเทียนในการจุดระเบิด (อัตราส่วนการอัดประมาณ 10:1) ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลอาศัยการอัดด้วยความดันสูงจนเกิดการจุดระเบิดเอง (อัตราส่วนการอัด 15-18:1) ลักษณะการปล่อยมลพิษก็แตกต่างกัน แก๊สโซลินปล่อยมลพิษหลักได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน และออกไซด์ของไนโตรเจน ในขณะที่ดีเซลปล่อยมลพิษหลักได้แก่ อนุภาคและออกไซด์ของไนโตรเจน บริษัทยานยนต์จึงต้องพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อมโดยมีเป้าหมายเฉพาะเพื่อลดผลกระทบ ในด้านการบำรุงรักษาและการใช้งาน โครงสร้างเครื่องยนต์ดีเซลซับซ้อนกว่า ทำให้ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูงกว่าเล็กน้อย ในขณะที่สถานีบริการน้ำมันแก๊สโซลินมีจำนวนมากกว่าและครอบคลุมกว่า ถ้าเติมเชื้อเพลิงผิดประเภท รถยนต์ที่ใช้แก๊สโซลินแต่เติมดีเซลจะเกิดปัญหา เช่น ไม่มีกำลัง และเกิดการน็อค ในขณะที่รถยนต์ดีเซลที่เติมแก๊สโซลินจะมีปัญหา เช่น กำลังขับเคลื่อนไม่เพียงพอ และเครื่องยนต์มีเสียงผิดปกติ การเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้สามารถเลือกเชื้อเพลิงที่เหมาะสมตามประเภทยานพาหนะ เพื่อให้ยานพาหนะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เบนซินเป็นสารผสมที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนไขมัน C5 ถึง C12, ไซโคลแอลเคน และอาโรมาติกไฮโดรคาร์บอนปริมาณเล็กน้อย ในด้านสมบัติทางกายภาพปรากฏเป็นของเหลวไหลได้ง่าย สีไม่มีสีถึงเหลืองอ่อน มีความหนาแน่น 0.70-0.78 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร เบากว่าน้ำ มีช่วงจุดเดือด 30 ถึง 220 องศาเซลเซียส ระเหยง่าย โมเลกุลสามารถระเหยเป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้องได้ง่าย ไม่ละลายน้ำแต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เบนซีน มีกลิ่นหอมเฉพาะตัว และมีความสามารถในการไหลที่ดี ในด้านสมบัติทางเคมี มันติดไฟง่าย เมื่อไอระเหยผสมกับอากาศที่ความเข้มข้น 74-123 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร จะเกิดการระเบิดเมื่อเจอประกายไฟ มีค่าความร้อนประมาณ 44,000 กิโลจูลต่อกิโลกรัม ความสามารถต้านการน็อกวัดด้วยค่าออกเทน ยิ่งค่าออกเทนสูงยิ่งต้านการน็อกได้ดี และแบ่งเป็นเกรดต่างๆ เช่น 89, 92, 95, 98 ตามลำดับ เพื่อใช้กับเครื่องยนต์ที่มีอัตราการอัดแตกต่างกัน นอกจากนี้ เบนซินที่มีความเสถียรต่อการออกซิเดชันดีจะไม่ก่อตัวเป็นสารกึ่งแข็งได้ง่าย มีฤทธิ์กัดกร่อนต่ำแต่หากสัมผัสกับโลหะเป็นเวลานานอาจมีผลกระทบ และจัดเป็นสารก่อมะเร็งกลุ่ม 2B มีความเป็นพิษต่ำ เบนซินผลิตจากการผสมส่วนประกอบต่างๆ จากการกลั่นน้ำมันดิบ เช่น การกลั่นตรง การแตกตัวด้วยตัวเร่ง และอื่นๆ เป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ เช่น รถยนต์และรถจักรยานยนต์ สามารถให้พลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงแก่เครื่องยนต์