API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๑๙) MO Memoir : Tuesday 8 July 2568

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ต่อไปขอเริ่มหัวข้อ A.3.3 ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (รูปที่ ๑)

หัวข้อ A.3.3.1 กล่าวว่าควรนำเอาการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมาร่วมพิจารณา ในการกำหนดความสามารถในการระบายในสภาวะปรกติ แหล่งหลักของการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเหล่านี้มีดังนี้

- การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศ ที่ส่งผลให้เกิดการถ่ายเทความร้อนกับส่วนที่เป็นไอ

- การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของของเหลวภายใน ที่ส่งผลให้เกิดการถ่ายเทความร้อนกับส่วนที่เป็นไอ

ตรงนี้ขอขยายความเพิ่มเติม ความจุความร้อนของแก๊สหรือไอนั้นต่ำกว่าของเหลวมาก ด้วยปริมาณความร้อนที่ให้เท่ากัน ไอจะมีอุณหภูมิเพิ่มมากกว่าของเหลว และปริมาณไอหรือแก๊สก็เพิ่มตามอุณหภูมิด้วย ตัวอย่างเช่นถ้ามีถังที่มีของเหลงบรรจุอยู่และตั้งตากแดด ถ้าเราเอามือไปแตะผนังโลหะของถัง จะพบว่าผิวโลหะส่วนที่อยู่ใต้ระดับของเหลวนั้นจะเย็นกว่าผิวโลหะส่วนที่อยู่เหนือระดับผิวของเหลว การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศจึงส่งผลต่อส่วนที่เป็นไอมากกว่า

ส่วนการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเหลวอาจเกิดจากการป้อนของเหลวที่มีอุณหภูมิแตกต่างไปจากของเหลวที่บรรจุอยู่ก่อนหน้าในถัง ในกรณีที่ป้อนของเหลวที่ร้อนกว่าเข้าไป ความร้อนจากของเหลวใหม่ที่ป้อนเข้าไปนอกจากจะทำให้ส่วนที่เป็นไอมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นแล้ว ก็ยังทำให้การระเหยของของเหลวที่บรรจุอยู่นั้นเพิ่มขึ้นด้วย

หัวข้อ A.3.3.2 กล่าวว่า สำหรับของเหลวทีเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมทั่วไป การถ่ายเทความร้อนให้กับส่วนที่เป็นไอนั้นไม่ได้รับการคาดหวังว่าจะก่อให้เกิดการควบแน่นของส่วนที่เป็นไอ โดยเฉพาะอยางยิ่งเมื่อปริมาตรที่ว่างของส่วนที่เป็นไอนั้นมีแก๊สที่ไม่ควบแน่นอยู่ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ การไม่มีการควบแน่นของไอในระหว่างการเย็นตัวลงเป็นข้อสมมุติที่สำคัญในการประยุกต์การใช้งานแนวปฏิบัติในภาคผนวกนี้

รูปที่ ๑ เริ่มต้นหัวข้อ A.3.3 ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

หัวข้อ A.3.3.3 (รูปที่ ๒) ในหลายกรณีด้วยกัน การเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมกระทันหันถือว่าเป็นกรณีควบคุมสำหรับการถ่ายเทความร้อนไปยังปริมาตรที่ว่างที่เป็นไอภายในถัง อัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตรจะมีค่ามากที่สุดที่ปริมาตรที่ว่างที่เป็นไอภายในถังมีค่ามากที่สุด และเป็นขณะที่อุณหภูมิการทำงานมีค่าสูงสุด ดังนั้นในการคำนวณจะพิจารณาว่าถังนั้นเป็นถังเปล่าและมีอุณหภูมิที่ค่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุด

ในย่อหน้านี้กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศแวดล้อมกระทันหัน จากอากาศเย็นเปลี่ยนเป็นร้อนจัดกระทันหันมันไม่มีการเกิด แต่จากอากาศร้อนจัดเปลี่ยนเป็นเย็นกระทันหันนั้นมันเกิดได้ เช่นในวันที่ถังตากแดดมาทั้งวัน พอตอนเย็นก็มีพายุฝนเข้ามา น้ำฝนที่ตกลงมาก็ทำให้ปริมาตรที่ว่างที่เป็นไอภายในถังมีอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการหดตัวจะมีค่ามากที่สุดก็ต่อเมื่อถังนั้นเป็นถังเปล่า และอยู่ที่ค่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุด ในการออกแบบจึงให้ใช้เงื่อนไขนี้ในการคำนวณ

เป็นที่ยอมรับกันว่าในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ถังเก็บสามารถเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกิดพายุฝนกระทันหันในวันที่อากาศร้อนและแดดจ้า ในการเกิดสภาวะสุญญากาศนั้นพบว่าส่วนหลังคาสามารถมีอุณหภูมิลดต่ำลงจากเดิมได้ถึง 33ºC (หรือ 60ºF) และส่วนผนังลำตัวสามารถเย็นตัวลงจากเดิมได้ถึง 17ºC (หรือ 30ºF) (หน่วยอุณหภูมิเคลวิน K และแรงคิน ºR คือหน่วยอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยช่วง 1 K = 1ºC และ 1ºR = 1ºF)

การถ่ายเทความร้อนจากที่ว่างส่วนที่เป็นไอไปยังพื้นผิวที่เย็นตัวลง (คือส่วนหลังคาและผนังลำตัว) ซึ่งถือได้ว่าเป็นพื้นผิวที่มีอุณหภูมิคงที่เนื่องจากสามารถคาดการณ์ได้ว่าน้ำฝนที่ตกลงมานั้นให้การหล่อเย็นที่เพียงพอบนพื้นผิวด้านนอกของถัง อาจพิจารณาได้ว่าการถ่ายเทความร้อนจากที่ว่างส่วนที่เป็นไอมีรูปแบบเป็นการพาความร้อนแบบอิสระ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเป็นตัวแปรที่สำคัญในการคำนวณ แต่ก็เป็นการยากที่จะทำนายค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนนี้ได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง เนื่องจากการเลือกค่าสหสัมพันธ์ที่ใช้ในการระบุค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนนั้นขึ้นอยู่อย่างมากกับ ชนิดของไหล, รูปแบบทางกายภาพ และคราบต่าง ๆ บนผนังที่เกี่ยวข้อง

การหาการเย็นตัวลงของที่ว่างส่วนที่เป็นไออาจอิงจากอัตราการถ่ายเทความร้อนสูงสุดหรืออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุด ด้วยความไม่แน่นอนที่เป็นธรรมชาติของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนนี้ จึงไม่คาดว่าด้วยการใช้เงื่อนไขขอบเขตทั้งสองจะนำไปสู่ความไม่แน่นอนที่ไม่สามารถยอมรับได้เพิ่มเติมเข้ามา

รูปที่ ๒ เริ่มหัวข้อ A.3.3.3 (ยังมีต่อ)

อาจใช้ค่าอัตราการถ่ายเทความร้อนสูงสุด 63 W/m² (20 Btu/h.ft²) เป็นเงื่อนไขค่าขอบเขต

อาจใช้ค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุด 56 K/h (100ºR/h) เป็นเงื่อนไขค่าขอบเขต (เย็นตัวลง)

อัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตร (V dot) อันเป็นผลจากผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ A.1, A.2 และ A.3 (รูปที่ ๓) โดยที่

V dot คืออัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตรในหน่วย m³/s (ft³/hr)

n คือจำนวนโมลเริ่มต้นในปริมาตรส่วนที่เป็นที่ว่างภายในถังในหน่วย kmol (lbmol) (กิโลโมลหรือปอนด์โมล)

R_g คือค่าคงที่ของแก๊สสัมบูรณ์ซึ่งมีค่า 8.3145 kPa.m³/kgmol.K (1545 ft.lbf/ºR.lbmol)

ในระบบ SI หน่วยของมวลคือกิโลกรัม kg และหน่วยของแรงคือนิวตัน N

ในระบบอังกฤษ หน่วยของมวลคือ pound mass (lbm) หน่วยของแรงคือ pound force (lbf)

รูปที่ ๓ หัวข้อ A.3.3.3 (ต่อ)

T คืออุณหภูมิในหน่วย ºC (หรือ ºF)

 คือเวลาในหน่วยวินาที (ชั่วโมง)

T₀ คืออุณหภูมิเริ่มต้น ซึ่งสมมุติให้มีค่า 48.9 ºC (หรือ 120 ºF)

∆T คือผลต่างอุณหภูมิสูงสุด คำนวณได้จาก T₀ - T_w

T_w คืออุณหภูมิของผนัง ซึ่งสมมุติให้มีค่า 15.6 ºC (หรือ 60 ºF)

h คือค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อนในหน่วย W/m².K (Btu/h.ft².ºR)

A_exp คือพื้นที่ผิวถ่ายเทความร้อน m² (ft²) (คือเฉพาะส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลว และต้องคำนึงถึงส่วนหลังคาด้วย)

C_p คือค่าความจุความร้อนโดยโมลที่ความดันคงที่ในหน่วย J/kgmol.K (Btu.lbmol.ºR)

V_tk คือปริมาตรของถังเก็บ m³ (ft³)

รูปที่ ๔ หัวข้อ A.3.3.3 (ต่อ)

ต่อไปเป็นรูปที่ ๔ สำหรับถังที่มีขนาดเล็กกว่า 3,180 m³ (20,000 bbl) ค่าความสามารถในการระบายที่ต้องมีอันเป็นผลจากการหดตัวเนื่องจากอุณหภูมิที่ลดต่ำลง ถูกจำกัดด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดที่ 56 K/h (100 ºR/h) ของปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอ ด้วยการใช้ค่าอุณหภูมิเริ่มต้น 48.9 ºC (120 ºF) จะได้ค่าความสามารถในการระบายมีค่าประมาณเท่ากับ 0.169 Nm³ ของอากาศต่อลูกบาศก์เมตร (มาจาก 1 SCFH ของอากาศต่อบาร์เรล) ของปริมาตรถังเปล่า

สำหรับถังที่มีปริมาตรเท่ากับหรือใหญ่กว่า 3,180 m³ (20,000 bbl) ค่าความสามารถในการระบายอันเป็นผลจากการหดตัวที่เกิดจากอุณหภูมิที่ลดต่ำลงถูกจำกัดด้วยอัตราการถ่ายเทความร้อน (h∆T) ที่ 63 W/m² (20 But/h.ft²) อัตราการระบายที่แสดงในตาราง A.3 และ A.4 (รูปที่ ๕ และ ๖) สำหรับถังที่มีปริมาตรมากกว่า 3180 m³ (20,000 bbl) ถูกระบุโดยเริ่มจากการคำนวณอัตราการระบายสำหรับถังที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่ได้แสดงไว้ อัตราการระบายสำหรับถังขนาด 30,000 m³ (180,000 bbl) ได้มาจากการสมมุติค่า พื้นที่ผิว 4,324 m² (45,000 ft²), อัตราการถ่ายเทความร้อน 63 W/m² (20 Btu/h.ft²), อุณหภูมิเริ่มต้น 48.9 ºC (120 ºF), และใช้ค่าคุณสมบัติของอากาศที่ความดันบรรยากาศเป็นตัวแทนแก๊สที่อยู่ในปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอ ค่าความสามารถในการระบายที่คำนวณได้มีค่าประมาณเท่ากับ 0.61 m³/h ของอากาศต่อตารางเมตร (มาจาก 2 ft³/h ของอากาศต่อตารางฟุต) ของพื้นที่ผิวที่มีการถ่ายเทความร้อน สำหรับถังที่มีขนาดใหญ่ที่สุดนั้น ค่าความสามารถในการระบายนี้จะเทียบเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอที่ 28 K/h (50 ºR/h) อัตราการระบายของถังที่มีความจุระหว่าง 3,180 m² (20,000 bbl) และ 30,000 m² (180,000 bbl) จะประมาณโดยอิงจากค่าอัตราการระบายที่กำหนดโดยขนาดถังทั้งสองนี้

สำหรับถังที่มีขนาดใหญ่มากที่มีปริมาตรสูงเกินกว่า 30,000 m² (180,000 bbl) คาดวาอัตราการถ่ายเทความร้อนจะมีความซับซ้อนมากกว่าการประมาณอย่างง่ายที่แสดงไว้ในภาคผนวกนี้ ดังนั้นผู้ใช้ควรอ้างอิงไปยังเนื้อหาหลักของมาตรฐานนี้สำหรับเป็นแนวทางที่เหมาะสม

สภาพแวดล้อมของอากาศภายนอกที่นำมาใช้ในการคำนวณค่าที่แสดงในตารางข้างต้น จะสมมุติให้เป็นที่สภาวะมาตรฐานคือที่ 15.6 ºC และ 101.3 kPa (60 ºF และ 14.7 psia)

รูปที่ ๕ ตาราง A.3 (คำอธิบายเพิ่มเติมอยู่ตอนท้าย) ตารางนี้ใช้หน่วย SI

 

รูปที่ ๖ ตาราง A.4 (คำอธิบายเพิ่มเติมอยู่ตอนท้าย) ตารางนี้ใช้หน่วยอังกฤษ

คำอธิบายในตาราง A.3

^a การประมาณค่าในช่วงทำได้สำหรับถังที่มีความจุอยู่ในช่วงระหว่างค่าที่แสดงไว้ ภาคผนวกนี้ไม่ครอบคลุมถังที่มีความจุสูงเกินกว่า 30,000 m² แนวปฏิบัติในภาคอุตสาหกรรมคือการใช้ปริมาตรของเหลวสูงสุด (ปริมาตรที่ไม่รวมส่วนหลังคาถัง) ในการกำหนดอัตราการระบายอากาศเข้า/ออก ค่าต่าง ๆ ในแต่ละหลักไม่ได้มาจากการเปลี่ยนหน่วยจากค่าในตาราง A.4 แต่เป็นค่าที่ถูกเลือกให้ใกล้เคียงกับปริมาตรที่แสดงไว้ในตาราง A.4 แต่ค่าอัตราการระบายจะอิงจากการคำนวณโดยตรงโดยใช้ค่าปริมาตรที่เลือกมา

คือหน่วยที่ใช้ในสหรัฐอเมริกามาแต่เดิมหรือหน่วยระบบอังกฤษ แต่พอจะปรับตัวเลขต่าง ๆ ที่เป็นเลขลงตัวในระบบอังกฤษให้เป็นเลขในระบบเมตริกที่เท่ากัน ทำให้เลขในระบบเมตริกนั้นมีจุดทศนิยมปรากฏขึ้น (ที่เห็นชัดคือค่าอุณหภูมิ) แต่ในส่วนของปริมาตรถัง เมื่อเปลี่ยนตัวเลขที่เป็นเลขลงตัวในระบบอังกฤษมาเป็นค่าในระบบเมตริก เลขในระบบเมตริกที่ได้มันจะมีจุดทศนิยมเกิดขึ้น จึงมีการปรับตัวเลขปริมาตรให้เป็นเลขกลม ๆ (คือเลขลงตัวที่ลงท้ายด้วยศูนย์) ที่ใกล้เคียงกับค่าในระบบอังกฤษ จากนั้นจึงใช้ตัวเลขกลม ๆ ที่ได้จากการปรับนั้นไปทำการคำนวณค่าความสามารถในการระบายที่ต้องมี

^b ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับฐานที่ใช้ในการคำนวณเหล่านี้อิงจากหัวข้อ A.3.3

^c สำหรับของเหลวที่มีค่าจุดวาบไฟ 37.8C หรือสูงกว่า อัตราการระบายออกที่ต้องมีกำหนดให้เท่ากับ 60% ของค่าอัตราการระบายเข้าที่ต้องมี ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับฐานที่ใช้ในการคำนวณเหล่านี้อิงจากหัวข้อ A.3.3

^d สำหรับของเหลวที่มีค่าจุดวาบไฟต่ำกว่า 37.8C อัตราการระบายออกที่ต้องมีกำหนดให้เท่ากับค่าอัตราการระบายเข้าที่ต้องมี เพื่อยอมให้มีการระเหยกลายเป็นไอที่ผิวหน้าของเหลว และสำหรับไอภายในถังที่มีค่าความหนาแน่นจำเพาะที่สูงกว่า ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับฐานที่ใช้ในการคำนวณเหล่านี้อิงจากหัวข้อ A.3.3

คำอธิบายในตาราง A.4 นั้นเหมือนกับของตาราง A.3 ต่างกันเพียงแค่ใช้หน่วยระบบอังกฤษ

ต่อไปเป็นหัวข้อ A.3.3.4 (รูปที่ ๗) สำหรับการถ่ายเทความร้อนจากสภาพแวดล้อมภายนอกที่ส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในปริมาตรส่วนที่เป็นไอ อัตราการขยายตัวนี้คาดว่าจะต่ำกว่าอัตราการหดตัวมาก เนื่องจากการให้ความร้อนจากสภาพอากาสภายนอกนั้นไม่ได้เกิดขั้นอย่างรวดเร็ว ในกรณีเหล่านี้การเพิ่มอุณหภูมิของปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอที่เกิดจากอุณหภูมิของเหลวนั้นจะให้ผลกระทบที่สูงกว่า อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จำเป็นสำหรับถังที่มีของเหลวเติมเต็มบางส่วน (ทำให้มันมีปริมาตรที่ว่างส่วนที่เป็นไอเยอะ) นอกจากนี้อุณหภูมิของเหลวที่เพิ่มสูงขึ้นยังส่งผลให้ของเหลวนั้นระเหยกลายเป็นไอได้บางส่วนถ้าของเหลวนั้นเป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่าย

ในกรณีของของเหลวที่ไม่ได้ระเหยง่าย อาจประมาณให้อัตราการขยายตัวโดยปริมาตรมีค่าเท่ากับ 60% ของอัตราการหดตัวโดยปริมาตรที่เกิดจากการถ่ายเทความร้อนจากสภาพแวดล้อมภายนอก และให้มีค่าประมาณ 100% ของอัตราการหดตัวโดยปริมาตรในกรณีของของเหลวที่ระเหยได้ง่าย

ในการตั้งเกณฑ์ที่กล่าวมาข้างต้นนั้น เป็นที่รับรู้ว่าความต้องการสำหรับการระบายออกนั้นใช้เกณฑ์ที่ค่อนข้างอนุรักษ์นิยม อย่างไรก็ตามสำหรับผู้ที่เป็นอนุรักษ์นิยมบางรายจะเชื่อว่าควรต้องนำเอาทั้งสภาพอากาศและผลิตภัณฑ์ที่ผิดปรกติเข้ามาร่วมการพิจารณา โดยเฉพาะพวกที่สามารถให้ไอระเหยที่สูงกว่าน้ำมันแก๊สโซลีน นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายสำหรับอุปกรณ์ระบายที่ใหญ่ขี้นนั้นมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับราคาทั้งหมดของถังเก็บ แนวความคิดแบบอนุรักษ์นิยมนี้ยังเพิ่มขอบเขตความปลอดภัยถ้าอัตราการไหลเข้าของของเหลวนั้นสูงกว่าค่าที่ออกแบบเอาไว้ไม่มาก

สำหรับตอนนี้ก็คงจบเพียงแค่นี้

รูปที่ ๗ หัวข้อ A.3.3.4

อาหารปนเปื้อนเพราะการรั่วที่รอยเชื่อม MO Memoir : Wednesday 2 July 2568

การกำจัดกลิ่น (deodorization) จากนั้นมันพืชเป็นวิธีการกำจัดสารที่ทำให้เกิดกลิ่นไม่พึงประสงค์ในน้ำมันพืช สารเหล่านี้เป็นสารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำมันพืช การกำจัดสารพวกนี้ออกจากน้ำมันพืชทำได้ด้วยฉีดไอน้ำเข้าไปในน้ำมันพืชที่ร้อน (เรียกว่าการกลั่นด้วยไอน้ำหรือ steam distillation) ภายใต้ความดันสุญญากาศ (เพื่อทำให้สารเหล่านั้นระเหยออกมาจากน้ำมันพืชได้ง่ายขึ้น) รูปที่ ๑ แสดงโครงสร้างของอุปกรณ์ที่ใช้ในการกำจัดกลิ่นออกจากน้ำมันรำข้าวของโรงงานที่ก่อเหตุที่เป็นต้นเรื่องของเรื่องเล่าวันนี้

รูปที่ ๑ โครงสร้างอุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการกำจัดกลิ่นออกจากน้ำมันรำข้าวของโรงงานที่ก่อเหตุ (รูปจากบทความต้นเรื่อง)

อุปกรณ์ที่แสดงในรูปที่ ๑ มีรูปแบบการทำงานแบบกะ (batch) คือมีการเติมน้ำมันรำข้าว (rice bran) เข้าไปในถังบรรจุ ให้ความร้อนแก่น้ำมันและฉีดไอน้ำเข้าไปในน้ำมันโดยตรง (ภายใต้สุญญากาศ) ไอน้ำและสารที่ทำให้เกิดกลิ่นที่ระเหยออกมาจากน้ำมันก็จะถูกนำไปแยกจากกัน และสารที่ได้นั้นก็จะถูกนำไปขายเป็นผลิตภัณฑ์อื่นต่อไป (เช่นนำไปผสมเป็นอาหารสัตว์)

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Contamination of rice bran oil with PCB used as the heating medium by leakage through penetration holes at the heating coil tube in deodorization chamber" (http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CB1056031.html) ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่นเขต Fukuoka เมื่อต้นปีค.ศ. ๑๙๖๘ (พ.ศ. ๒๕๑๑)

การเลือกตัวกลางที่ใช้เป็นสารที่ใข้ให้ความร้อนมีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา ไอน้ำเป็นตัวกลางที่พบเห็นได้ทั่วไป แต่มันก็มีข้อเสียตรงที่ถ้าต้องการนำพาความร้อนที่อุณหภูมิสูง ก็ต้องใช้ไอน้ำความดันสูงตามไปด้วย ด้วยเหตุนี้ในกรณีที่อุณหภูมิการให้ความร้อนไม่สูงมากเกินไป การใช้ของเหลวที่มีจุดเดือดสูงและมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงเป็นตัวกลางในการนำพาความร้อน (ที่เรียกว่า thermal oil) จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง เพราะที่อุณหภูมิเดียวกัน การใช้ thermal oil ไม่ต้องใช้ความดันที่สูงดังเช่นระบบไอน้ำ

ที่อุณหภูมิสูงพอ ไฮโดรคาร์บอนหนักจะมีสถานะเป็นของเหลว แต่มันก็มีข้อเสียตรงที่ถ้าเกิดการรั่วไหลก็จะเกิดเพลิงไหม้ได้ง่าย และถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปโมเลกุลก็จะเกิดการแตกออกเป็นโมเลกุลที่เล็กลง (ในโรงกลั่นน้ำมันเวลากลั่นน้ำมันส่วนนี้จึงต้องทำในหอกลั่นสุญญากาศ เพื่อให้มันระเหยกลายเป็นไอได้ที่อุณหภูมิที่ลดต่ำลง) วิธีการหนึ่งที่สามารถทำให้มันมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูงดีขึ้นก็คือการแทนที่อะตอม H ส่วนหนึ่งด้วยธาตุในหมู่ฮาโลเจน และตัวที่ใช้มากสุดก็คือคลอรีน (Cl)

ฺBiphenyl มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง แต่พอแทนอะตอม H ด้วย Cl ในปริมาณที่พอเหมาะก็จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่า polychlorinated biphenyl (PCB - รูปที่ ๒) ที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำลงได้ ข้อดีของ PCB คือมีเสถียรภาพสูง ทนต่อความร้อนได้ดี ในอดีตจึงมีการนำมาใช้เป็น thermal oil หรือน้ำมันสำหรับการส่งผ่านความร้อน แต่การที่มันมีเสถียรภาพสูงก็ก่อให้เกิดข้อเสียคือยากในการทำลายทิ้ง และปฏิกิริยาของมันกับออกซิเจนก็ทำให้เกิดสารประกอบที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับสารตระกูลไดออกซินที่เรียกว่า dioxin-like compound ซึ่งสารเหล่านี้บางตัวก็เป็นสารที่มีความเป็นพิษร้ายแรง

รูปที่ ๒ Biphenyl เป็นสารที่สามารถสังเคราะห์ได้จากเบนซีน และถ้าแทนที่อะตอม H ด้วย Cl ในหลายตำแหน่ง ก็จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่า polychlorinated biphenyl (PCB)

ในอุตสาหกรรมอาหารและยา ความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญ วัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ในกระบวนการผลิตจึงต้องไม่ทำปฏิกิริยากับสารต่าง ๆ ที่มันสัมผัส เพราะถ้ามันทำปฏิกิริยาแล้วหลุดร่อนหรือละลายออกมา ก็จะทำให้เกิดการปนเปื้อนในผลิตภัณฑ์ได้ และยังต้องทนต่ออุณหภูมิสูงที่ใช้ในการฆ่าเชื้อด้วย ด้วยเหตุนี้สแตนเลสสตีลหรือเหล็กกล้าไร้สนิมจึงเป็นวัสดุหลักที่ใช้ในการขึ้นรูปอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต

สแตนเลสสตีลที่ใช้กันมากเห็นจะได้แก่เบอร์ 304 และ 316 SS 304 นั้นมีราคาถูกกว่า SS 316 แต่ SS 316 ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า ดังนั้นในกระบวนการที่ไม่ต้องการให้มีการปนเปื้อนจากการกัดกร่อน จึงมักเลือกใช้เบอร์ 316

คาร์บอน (C) ที่อยู่ในเหล็กนั้นทำให้เนื้อเหล็กมีความแข็ง, เพิ่มการรับแรงดึง และเพิ่มการทนต่ออุณหภูมิที่สูง SS 316 ยอมให้มีคาร์บอนได้ไม่เกิน 0.08% แต่มันก็ก่อให้เกิดปัญหาสำคัญถ้านำไปขึ้นรูปด้วยการเชื่อม เพราะเมื่อเหล็กที่หลอมเหลวในระหว่างการเชื่อมนั้นเย็นตัวลง คาร์บอนจะไปดึงเอาโครเมียม (Cr) ที่อยู่ในเนื้อโลหะตกตะกอนเป็นสารประกอบคาร์ไบด์ออกมาที่เรียกว่า carbide precipitaion ทำให้เนื้อโลหะตรงบริเวณนั้นสูญเสียความเป็นสแตนเลสสตีล ถูกกัดกร่อนจากสารเคมีได้ง่ายขึ้น วิธีการแก้ปัญหาตรงนี้ทำได้ด้วยการปรับสภาพด้วยความร้อน (heat treatmen) ด้วยการทำให้บริเวณรอยเชื่อมดังกล่าวมีอุณหภูมิสูงมากพอ และให้เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ในอัตราที่เหมาะสม

อีกแนวทางหนึ่งก็คือเปลี่ยนไปใช้เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ เหล็กพวกนี้จะมีอักษรภาษาอังกฤษ L (แอล) ต่อท้าย เช่น SS 316L ก็คือสแตนเสลสตีลเบอร์ 316 ที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ คือไม่เกิน 0.03%

การขึ้นรูปท่อโลหะมีอยู่ด้วยกันสองวิธี วิธีแรกใช้การนำเหล็กแผ่นมาพับหรือม้วนให้เป็นรูปท่อแล้วเชื่อมตรงรอยพับ ท่อแบบนี้เรียกว่าแบบมีตะเข็บ มองที่ผิวภายนอกจะมองไม่เห็นรอยเชื่อมเพราะมีการชัดผิวให้เรียบ แต่ถ้ามองที่ด้านในจะเห็นแนวรอยเชื่อมชัดเจน การขึ้นรูปอีกแบบจะเป็นการนำท่อนเหล็กมาทำให้ร้อนจนมีอุณหภูมิสูงพอ จากนั้นก็ทำการแทงทะลุท่อนเหล็กนั้น ท่อที่ได้จะไม่มีตะเข็บ (seamless) เพราะไม่ได้มีการเชื่อมโลหะ ท่อแบบไม่มีตะเข็บจะรับความดันได้สูงกว่าท่อแบบมีตะเข็บ แต่ก็แน่นอนว่าราคาท่อแบบไม่มีตะเข็บก็ต้องสูงกว่าตามไปด้วย

ท่อที่ทำจากสแตนเลสสตีล SS 316 มีทั้งแบบมีตะเข็บและแบบไม่มีตะเข็บ ในกรณีของท่อแบบมีตะเข็บนั้นเมื่อขึ้นรูปท่อเสร็จแล้วก็ต้องนำไปผ่านกระบวนการทางความร้อนเพื่อไม่ให้รอยเชื่อมปัญหา แต่ถ้าต้องการไม่ให้มีโอกาสที่จะเกิดปัญหาบริเวณแนวรอยเชื่อมจากการขึ้นรูปท่อ ก็ควรเปลี่ยนไปใช้ท่อแบบไม่มีตะเข็บเลย แต่ปัญหาก็ยังมีได้ตรงรอยเชื่อมที่เกิดจากการเชื่อมต่อท่อดังกล่าวเข้าด้วยกันหรือเข้ากับอุปกรณ์อื่น

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อต้นปีค.ศ. ๑๙๖๘ นั้นมีชื่อเรียกว่า Yosho diesease กล่าวคือในเดือนกุมภาพันธ์ของปีนั้นมีการพบการเจ็บป่วยของสัตว์ปีกในฟาร์ม ส่งผลให้สัตว์ปีกล้มตายไปเป็นจำนวนมาก และยังมีการพบความเจ็บป่วยที่ไม่ทราบสาเหตุในบรรดาผู้คนอีกจำนวนมาก ผลการตรวจสอบพบว่าสัตว์ปีกและผู้คนที่เจ็บป่วยเหล่านี้ได้รับพิษจากสาร PCB ที่ปนเปื้อนมาในอาหาร และอาหารที่ปนเปื้อนนั้นก็มีการใช้ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับน้ำมันรำข้าวจากผู้ผลิตรายหนึ่งในการปรุงอาหารหรือเป็นส่วนประกอบของอาหาร

การสอบสวนพบว่าการปนเปื้อนเกิดจากการรั่วไหลเกิดที่ท่อลำเลียง PCB ที่ใช้เป็นตัวกลางในการให้ความร้อนที่หน่วยกำจัดกลิ่นหน่วยหนึ่งของโรงงาน (มีทั้งสิ้น ๖ หน่วย) รอยรั่วรอยแรกนั้นเกิดที่ตะเข็บที่เกิดจากการเชื่อมขึ้นรูปท่อ (เกิดจาก carbide pricipitation) ที่อาจเป็นผลจากการทำ heat treatment ที่ไม่ดีพอหลังการขึ้นรูปท่อ รอยรั่วที่สองที่มีขนาดใหญ่กว่าและเป็นตัวหลักที่ทำให้เกิดการปนเปื้อนคือรูที่เกิดจากความผิดพลาดในการซ่อมบำรุงช่วงปลายเดือนมกราคม รอยรั่วที่สองนี้มีขนาดใหญ่กว่ารอยรั่วแรกและถือว่าเป็นช่องทางหลักที่ทำให้เกิดการปนเปื้อน (ในยุคสมัยนั้นความร้ายแรงของพิษจาก PCB ยังไม่เป็นที่ทราบกัน จึงมีการผลิตและนำเอามาใช้งานกันในหลายวงการ รวมทั้งการใช้เป็น thermal oil และน้ำมันสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าด้วย)

ที่น่าแปลกใจคือทางโรงงานตรวจพบการปนเปื้อนดังกล่าวก่อนหน้าแล้ว แต่ไม่ได้คำนึงถึงความรุนแรงของปัญหาดังกล่าว ดังนั้นแทนที่จะหยุดการทำงานของหน่วยกำจัดกลิ่นหน่วยนั้น ก็ยังส่งน้ำมันพืชและผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกำจัดกลิ่นออกขายสู่ท้องตลาด

อีก ๑๑ ปีถัดมาคือปีค.ศ. ๑๙๗๙ (พ.ศ. ๒๕๒๒) ก็เกิดเหตุการณ์แบบเดียวกันที่ไต้หวัน คือเกิดการรั่วไหลของ PCB เข้าไปปนเปื้อนในน้ำมันรำข้าว เหตุการณ์หลังนี้มีชื่อว่า Yu-cheng disease แต่ด้วยในขณะนั้นพิษจาก PCB เป็นที่รู้จักกันแล้ว การตรวจพบจึงเกิดได้รวดเร็วกว่า ทำให้จำนวนผู้ได้รับผลกระทบนั้นน้อยกว่าที่เกิดในประเทศญี่ปุ่น