จากการที่ได้ไปนั่งฟังการนำเสนอผลการทำงานในช่วงฝึกงานของนิสิตวิศวกรรมเคมีทั้ง ๖ กลุ่มในช่วงเช้าเมื่อวานที่ผ่านมา เห็นว่ามีบางคำถามที่น่าสนใจที่ควรนำมาพิจารณาเพิ่มเติมหรืออธิบายเพิ่มเติมถึงประเด็นที่ผู้ถามต้องการทราบ เนื่องจากเวลาในการนำเสนอค่อนข้างสั้นและผมก็ไม่อยากซักถามอะไรผู้นำเสนอ (เห็น ๆ กันอยู่ว่าแค่นี้ก็แทบแย่แล้ว) ก็เลยขอรวบรวมข้อสังเกตและข้อสงสัยต่าง ๆ ไว้ในบันทึกฉบับนี้
อนึ่งเนื่องจากในแต่ละเรื่องนั้นผมไม่ทราบรายละเอียดการทำงานทั้งหมด ดังนั้นข้อสงสัยบางข้อนั้นผู้ที่ทำงานจึงอาจมีคำตอบอยู่เรียบร้อยแล้ว แต่ปัญหาด้านภาษาทำให้การถามตอบนั้นขาดความชัดเจน และเนื่องจากผมไม่ได้เห็นระบบของจริง ความคิดเห็นในบางเรื่องนั้นอาจจะนำไปใช้ในทางปฏิบัติไม่ได้
คำถามที่ ๑ Pay back period ของ heat exchanger
รูปข้างล่างเป็นแผนผังอย่างง่ายของกระบวนการให้ความร้อนแก่น้ำมันก่อนส่งเข้า furnace ในกระบวนการดังกล่าวสายน้ำมันที่ป้อนเข้าเตาเผา (furnace) (สายสีเขียว) จะได้รับความร้อนจากสายน้ำมันร้อนสายอื่น (สายสีแดง) ที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ทำให้น้ำมันที่ป้อนเข้า furnace มีอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งจะไปช่วยลดพลังงานความร้อนที่ต้องจ่ายให้ที่ furnace
แต่มีปัญหาเกิดขึ้นตรงที่ตัว heat exchanger เกิดการ fouling เพิ่มมากขึ้นตามเวลา ทำให้ความสามารถในการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลงเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นเพื่อที่จะให้สามารถดึงความร้อนจากสายสีแดงได้มากเหมือนเดิม จึงได้มีการเสนอให้มีการทำความสะอาด heat exchanger
ถ้าช่วงเวลาที่จะทำความสะอาด heat exchanger นั้นตรงกับช่วง annual shut down ของโรงงานพอดี ก็ไม่น่าจะมีปัญหาอะไร แต่ถ้าเกิดขึ้นระหว่างช่วง annul shut down จะต้องมีการ bypass ตัว heat exchanger ตัวนั้นโดยให้น้ำมันในสายสีเขียวนั้นไหลไปยัง furnace โดยตรง
การให้น้ำมันสายสีเขียวไม่ไหลผ่าน heat exchanger จะทำให้อุณหภูมิของน้ำมันสายสีเขียวก่อนเข้า furnace นั้นต่ำกว่าเมื่อน้ำมันสายสีเขียวไหลผ่าน heat exchanger ดังนั้นเพื่อให้อุณหภูมิของน้ำมันสายสีเขียวที่ออกจาก furnace นั้นคงเดิม จะต้องเพิ่มพลังงาน (ซึ่งก็คือปริมาณเชื้อเพลิงนั่นเอง) ที่ต้องป้อนเข้าที่ furnace
การเพิ่มพลังงานที่ต้องป้อนเข้าที่ furnace จะต้องกระทำไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะทำความสะอาด heat exchanger เสร็จแล้วนำกลับเข้าระบบใหม่
คำถามที่ถามตอนนั้นคือ พลังงานความร้อนที่จะดึงออกมาได้เพิ่มขึ้นจากสายสีแดงหลังจากที่ทำความสะอาด heat exchanger เรียบร้อยแล้ว (น่าจะคิดในช่วงเวลาหลังจากที่ทำความสะอาดเสร็จจนถึงเวลาที่ทำการ annual shut down) กับพลังงานที่ต้องป้อนเพิ่มเข้าไปที่ furnace ในระหว่างการทำความสะอาด heat exchanger นั้น (คิดในช่วงเวลาที่ต้องทำความสะอาด heat exchanger) ส่วนไหนมีค่ามากกว่ากัน ถ้าหากพลังงานที่ดึงออกมาได้เพิ่มขึ้นจากสายสีแดงนั้นสูงกว่าพลังงานที่ป้อนเข้าเพิ่มเติมที่ furnace ในระหว่างการทำความสะอาด ก็แสดงว่าการทำความสะอาดนั้นจะช่วยให้ประหยัดพลังงานได้มากขึ้น
pay back period ในกรณีนี้คือต้องใช้เวลาเท่าใดจึงพลังงานที่สามารถประหยัดได้ (คือพลังงานที่ดึงได้เพิ่มขึ้นจากสายสีแดง) จึงจะเท่ากับพลังงานที่ต้องจ่ายเพิ่มเติมในระหว่างการทำความสะอาด heat exchanger (คือพลังงานที่ต้องป้อนเข้าเพิ่มเติมที่ furnace ในระหว่างการทำความสะอาด heat exchanger)
คำถามที่ ๒ เรื่องของ Equation of state
สิ่งหนึ่งที่ผมมักถามเป็นประจำเวลาที่มีคนมาถามว่า ทำอย่างไรจึงจะทำให้ผล simulation ของหอกลั่นตรงกับผลการวัดจริงของโรงงาน และสิ่งหนึ่งที่ผมถามกลับเป็นประจำคือใช้ Equation of state (EOS) ของใคร
Equation of state นั้นมีอยู่หลายสมการ ที่เห็นใช้กันมากก็ได้แก่สมการ SRK (Soave modification of Redlich-Kwong) Peng-Robinson (PR) และ BWR (ย่อจาก Benedict-Webb-Rubin)
แต่ละ Equation of state นั้นมีความถูกต้องในช่วงอุณหภูมิและความดันที่แตกต่างกัน และเหมาะสมกับสารต่าง ๆ ชนิดกัน เช่นบางชนิดใช้ได้ดีกับสารที่เป็น non-polar แต่ถ้ามีสารที่เป็น polar อยู่ด้วยจะใช้ได้ไม่ดี บางชนิดสามารถใช้ได้ดีกับสารผสมที่เป็นสาร polar และมีอันตรกิริยา (interaction) ระหว่างกัน แต่พอเอามาใช้กับสารที่เป็น non-polar (เช่นไฮโดรคาร์บอน) แล้วอาจจะสู้สมการอื่นในด้านความถูกต้องไม่ได้
คำถามที่ ๓ การลดความดันในหอกลั่น LPG
การลดความดันของหอกลั่นจะทำให้จุดเดือดของสารต่าง ๆ นั้นลดลง ก็จะสามารถลดปริมาณความร้อนที่ต้องให้ที่ reboiler ได้
ในทางกลับกันถ้าเราเพิ่มความดันของหอกลั่นให้สูงขึ้น จุดเดือดของสารต่าง ๆ ก็จะเพิ่มมากขึ้น การกลั่นแยกสารที่มีจุดเดือดต่ำที่อุณหภูมิห้อง (อุณหภูมิจุดเดือดของสารนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็น) ถ้าหากเราเพิ่มความดันของการกลั่นให้สูงขึ้น ก็อาจใช้น้ำหล่อเย็น (ซึ่งเป็นตัวระบายความร้อนที่มีราคาถูก) หรือใช้อากาศ เป็นตัวระบายความร้อนจากเครื่องควบแน่นที่ยอดหอได้
คำถามที่ ๔ เมื่อ Control valve มีขนาดเล็กเกินไป
โดยปรกติแล้วเมื่อ control valve มีขนาดเล็กเกินไป (กล่าวคือวาล์วเปิดเต็มที่แล้วก็ยังไม่สามารถให้อัตราการไหลที่สูงดังต้องการได้) วิธีการแก้ไขคือการเปลี่ยนวาล์วให้มีขนาดใหญ่ขึ้น
ในกรณี่ที่ยังไม่สามารถเปลี่ยนวาล์วได้ ก็อาจแก้ขัดไปก่อนด้วยการเปิดวาล์วที่อยู่บน bypass line ของ control valve เพื่อช่วยให้ของไหลไหลผ่านได้มากขึ้น โดยอาจค่อย ๆ เปิดวาล์วที่อยู่บน bypass line มากขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งเห็นว่า control valve ไม่ได้เปิดเต็มที่ (100%) ซึ่งก็พอจะทำให้สามารถใช้ control valve ควบคุมอัตราการไหลได้ในระดับหนึ่ง
แต่การกระทำดังกล่าวก็มีข้อควรระวังคือ แม้ว่า control valve จะปิดตัวลงสนิทแล้ว แต่ก็ยังมีของไหลไหลผ่านอยู่ทางด้าน bypass line
คำถามที่ ๕ Acid dew point
การดึงความร้อนออกจากแก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงนั้น สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงคือปริมาณของแก๊สกรด (SOx และ NOx) ที่อยู่ในแก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ ยิ่งเราดึงความร้อนออกจากแก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ได้มากเท่าใด (กล่าวคือทำให้อุณหภูมิของแก๊สร้อนนั้นลดลงได้มากเท่าใด) เราก็จะประหยัดพลังงานได้มากเท่านั้น
แต่สิ่งที่ต้องคำนึงถึงคือต้องไม่ให้ไอน้ำที่อยู่ในแก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้นั้นเกิดการควบแน่น เพราะถ้ามีการควบแน่นของไอน้ำเป็นหยดของเหลวเมื่อใด แก๊ส SOx และ NOx จะละลายเข้าไปในหยดน้ำนั้น กลายเป็นสารละลายที่มีฤทธิ์เป็นกรดและกัดกร่อนโลหะได้
ปริมาณ SOx ที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณสารประกอบกำมะถันที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง ยิ่งมีมากก็ยิ่งเกิดมาก ส่วนปริมาณ NOx นั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับปริมาณสารประกอบไนโตรเจนที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง แต่ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการเผาไหม้ด้วย เพราะ NOx สามารถเกิดได้จากปฏิกิริยาระหว่างไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศโดยตรง ซึ่งปฏิกิริยาดังกล่าวจะเกิดได้ดีที่อุณหภูมิการเผาไหม้สูงขึ้น
คำถามที่ ๖ Discharge pressure ของปั๊ม
ความดันด้านขาออก (discharge pressure) ของปั๊มนั้นขึ้นอยู่กับความดันด้านขาเข้าด้วย ตัวอย่างเช่นปั๊มน้ำตัวหนึ่งบอกว่าให้ความดันด้านขาออกได้สูง 5 barg ซึ่งความดันดังกล่าวมักหมายถึงกรณีที่เราสูบน้ำจากความดันบรรยากาศ (0 barg) ปั๊มตัวนี้จะสร้างความดันด้านขาออกได้สูงถึง 5 barg
แต่ถ้าเราสูบน้ำจากถังความดันที่เก็บน้ำไว้ที่ความดัน 3 barg ปั๊มตัวนี้จะสร้างความดันด้านขาออกได้ 8 barg (ได้มาจากผลรวมของความดันเดิมในถังเก็บคือ 3 barg และความดันที่ปั๊มผลิตเพิ่มให้คือ 5 barg)
ดังนั้นจะว่าไปแล้วความดันด้านขาออกของปั๊มควรเป็น ผลรวมของความดันด้านขาเข้า บวกกับความดันที่ปั๊มผลิตเพิ่มให้
แต่ทั้งนี้มีข้อแม้ว่าตัวปั๊มเองต้องแข็งแรงเพียงพอที่จะรับความดันในช่วงการทำงานดังกล่าวได้
คำถามที่ ๗ ขนาด Suction line ของปั๊ม
ในกรณีนี้ค่า NPSHr (Net positive suction head required) ณ ค่าอัตราการไหลที่ต้องการนั้นมากกว่าค่า NPSHa (Net positive suction head available) ที่ระบบมีอยู่ การแก้ปัญหากระทำได้โดยการเพิ่มขนาดท่อด้าน suction ของปั๊ม
ที่ผมสงสัยคือคำถามที่มีวิศวกรถามว่าทำไมไม่เพิ่มขนาดท่อ suction จาก 2" ไปเป็นเพียงแค่ 3" แต่เล่นเพิ่มไปเป็นขนาด 6" จากนั้นผู้ที่นำเสนอก็ได้นำค่าตัวเลขค่าใช้จ่ายขึ้นมานำเสนอ (ตรงนี้ผมตามไม่ทันว่าเขาคุยกันเรื่องอะไร)
ในมุมมองของผมนั้นความยาวยาวท่อด้านขาเข้าของปั๊ม (suction line) นั้นมักจะสั้นกว่าความยาวท่อด้านขาออก (discharge line) มาก ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนขนาดท่อด้านขาเข้าให้ใหญ่ขึ้นนั้นไม่น่าจะมีนัยสำคัญมากเมื่อเทียบกับการที่ต้องเปลี่ยนขนาดท่อด้านขาออกให้ใหญ่ขึ้น หรือเดินท่อขาออกเพิ่มขึ้น (เดินท่อคู่ขนาน) เพื่อให้สามารถรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้
ในกรณีของท่อด้านขาเข้าที่มาจากถังความดัน (pressure vessel) นั้น ขนาดของท่อที่ต่อออกมาจากถังความดันจะขึ้นอยู่กับขนาดหน้าแปลนที่ติดมากับตัวถัง ดังนั้นการเพิ่มขนาดท่อด้านขาเข้าปั๊มให้ใหญ่ขึ้นนั้นก็ยังอาจแก้ปัญหาได้เพียงแค่ในระดับหนึ่ง เพราะคอขวดของระบบไปอยู่ตรงที่ขนาดหน้าแปลนสำหรับต่อท่อด้านขาเข้าเข้ากับถัง
ทั้งหมดนี้เป็นเพียงแค่ความเห็นและข้อสังเกตเท่านั้น ส่วนจะนำไปใช้งานจริงได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับว่าระบบที่แท้จริงนั้นเป็นอย่างไร และ Memoir ฉบับนี้คงเป็นฉบับสุดท้ายของชุด "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓" แล้ว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น