เรื่องแรกคือ GHSV หรือ WHSV ที่ได้กล่าวไว้ใน Memoir ฉบับเมื่อวาน (MO Memoir 2552 Nov 6 Fri GHSV หรือ WHSV) เรื่องที่สองคือการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งจะกล่าวถึงใน Memoir ฉบับนี้ และเรื่องที่สามคือเรื่องความเร็วการไหลซึ่งจะกล่าวถึงเป็นเรื่องถัดไป
ในการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใหม่นั้น ผู้วิจัยมักเน้นไปที่การหาปริมาณองค์ประกอบที่ทำให้ได้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความว่องไว (ต่อหน่วยน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยา) มากที่สุด ในที่นี้สมมุติว่าเราเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ขึ้นมา 2 ตัวที่มีปริมาณ V2O5 แตกต่างกัน โดยตัวแรกมี V2O5 2 wt% และตัวที่สองมี V2O5 4 wt% ซึ่งเมื่อนำไปทดสอบการทำปฏิกิริยา ปรากฏว่าได้ค่า conversion ที่อุณหภูมิต่าง ๆ กันดังแสดงในรูปข้างล่าง
ซึ่งผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปริมาณ V2O5 4 wt% นั้นมีความว่องไวสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปริมาณ V2O5 2 wt%
คำถามที่น่าสนใจคือตัวเร่งปฏิกิริยาตัวไหน "ดี" กว่ากัน
การใช้คำว่า "ดี" นั้นบางครั้งก็อาจทำให้ไขว้เขวได้ เพราะการที่จะบอกว่าสิ่งใด "ดี" หรือ "ไม่ดี" นั้นขึ้นอยู่กับเหตุผลในการพิจารณาว่าเรามองจากมุมใด บางครั้งถ้าใช้คำว่า "เหมาะสมที่จะนำมาใช้งาน" อาจทำให้เรามองเห็นภาพได้หลายภาพมากกว่า ดังเช่นในกรณีนี้
ถ้าเรามองในแง่ของความว่องไวในการทำปฏิกิริยาต่อหน่วยน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยา (ซึ่งในที่นี้อาจพิจารณาเป็นต่อหน่วยปริมาตรได้ เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองใช้ TiO2 เป็น support เหมือนกัน และปริมาณ V2O5 ที่เติมเข้าไปก็ไม่ได้มากอะไร ดังนั้นจึงถือได้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองควรมีความหนาแน่นที่เท่ากัน ดังนั้นที่น้ำหนักเท่ากันก็ควรมีปริมาตรเท่ากันด้วย) เราก็จะเห็นว่าตัวที่มี V2O5 4 wt% นั้นดีกว่า เพราะที่ค่า conversion เท่ากันจะใช้ reactor ที่มีขนาดเล็กกว่า
ถ้าเราพิจารณาในแง่ของต้นทุนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปริมาณ V2O5 4 wt% นั้นจะมีต้นทุนค่าสารเคมีในส่วนของ V2O5 เป็น 2 เท่าของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% แต่ความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% นั้นไม่ได้สูงเป็น 2 เท่าของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% ซึ่งอาจสูงกว่าเพียง (สมมุติว่า) 20% เท่านั้น ดังนั้นถ้าเลือกใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% ก็จะต้องใช้ reactor ที่มีขนาดใหญ่กว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% ประมาณ 20%
กล่าวโดยสรุปคือจากมุมมองของผู้ที่สังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อใช้งานเองแล้ว การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% จะมีค่าใช้จ่ายสำหรับ TiO2 และขนาดเครื่องปฏิกรณ์น้อยกว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% จะมีค่าใช้จ่ายในด้านสารเคมีสำหรับเติมวานาเดียมสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% เกือบ 2 เท่า (ที่บอกว่าเป็นเกือบ 2 เท่าก็เพราะถ้าใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt% จะต้องใช้ในปริมาณมากกว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% เล็กน้อย ซึ่งของตัวอย่างนี้คือต้องใช้ประมาณ 1.2 เท่า ดังนั้นค่าใช้จ่ายด้านสารเคมีสำหรับเติมวานาเดียมของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 4 wt% ก็จะเป็น 2/1.2 เท่าของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี V2O5 2 wt%)
ปัจจัยต่อมาที่ควรนำมาพิจารณาคือ "มี" reactor ที่จะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานั้นอยู่แล้วหรือยัง ในกรณีของการเริ่มต้นจากศูนย์ เช่นเป็นการออกแบบหน่วยการผลิตใหม่ เราไม่มีข้อจำกัดเรื่องขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ เราสามารถกำหนดขนาดเครื่องปฏิกรณ์ให้เหมาะสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่เลือกใช้ได้ ดังนั้นในที่นี้การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่อหน่วยน้ำหนักต่ำกว่า (เช่น V2O5 2 wt% ในที่นี้) แต่มีราคาถูกกว่าก็ "อาจจะ" คุ้มค่ากว่า
แต่ในกรณีที่มีเครื่องปฏิกรณ์อยู่แล้วและเป็นการนำตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใหม่มาใช้ทดแทนตัวเดิม เราต้องมั่นใจว่าปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใหม่ที่สามารถให้ค่า conversion ได้เหมือนเดิมต้องสามารถบรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องเดิมได้ หรือในกรณีที่ต้องการเพิ่มค่า conversion โดยไม่ต้องการเพิ่มขนาดเครื่องปฏิกรณ์ เราอาจเห็นว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่อหน่วยน้ำหนักสูงกว่า (เช่น V2O5 4 wt% ในที่นี้) แม้ว่าจะมีราคาสูงกว่าก็ "อาจจะ" เป็นทางเลือกเดียวก็ได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น