แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Sunday 29 May 2554

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื่องด้วยในขณะนี้แต่ละคนก็ได้ทำการทดลองในระดับหนึ่งแล้ว เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้จึงเป็นการให้รายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับงานของแต่ละคนที่น่าจะต้องเตรียม เพื่อให้มีบทความส่งไปร่วมการประชุม TiChE ครั้งที่ ๒๑

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๓๐) MO Memoir : Saturday 28 May 2554

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

ทำไมถึงมี Union MO Memoir : Saturday 28 May 2554

ในที่สุดเช้าวันวานนี้ผมก็เข้าใจแล้วว่าทำไมเมื่อวันพฤหัสบดีสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตรถึงโทรถามผมเรื่อง reactor ที่กลุ่ม DeNOx ใช้อยู่ว่าทำไมถึงต้องมี Union แปลกใจที่เห็นทำแลปมาตั้งนานไม่ยักกะสงสัย เพิ่งจะมาสงสัยเอาสัปดาห์นี้ และอันที่จริงก็เป็นคนอื่นที่สงสัย แต่เขาไม่กล้ามาถามผม เลยไปวานให้สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตรโทรมาถามผมแทน

ก่อนอื่นก็ต้องขอบอกก่อนนะว่า ผลการทดลองที่พวกคุณทำไม่ควรขึ้นอยู่กับว่าใช้ reactor ตัวไหน ถ้าหาก reactor นั้นต่างทำจากวัสดุเดียวกัน มีมิติต่าง ๆ และรูปร่างเหมือนกันผลการทดลองก็ควรจะออกมาเหมือนกัน ถ้าหากผลการทดลองออกมาไม่เหมือนกันมันก็ต้องมีคำอธิบาย (มันมีความเป็นไปได้ ซึ่งจะเล่าให้ฟังในช่วงต่อไป) ไม่ใช่ใช้วิธีว่า reactor ตัวไหนให้ผลการทดลองออกมา "ดูดี" ที่สุดก็ให้ทุกคนที่ทำการทดลองใช้ reactor ตัวนั้นเพียงตัวเดียว ผมว่าแบบนี้มันเป็นไสยศาสตร์มากกว่าวิทยาศาสตร์ เพราะถ้าเป็นวิทยาศาสตร์แล้วผลการทดลองมันต้องทำซ้ำได้

reactor ที่ใช้กับระบบ DeNOx นั้นทำจากท่อสแตนเลสขนาด 3/8" ส่วนจะยาวเท่าไรนั้นก็ขึ้นอยู่กับ tube furnace ที่ใช้ว่ายาวเท่าไร ซึ่ง Reactor ต้องยาวกว่านั้น ที่เราใช้อยู่ก็มีความยาวประมาณ 60 cm ทีนี้แทนที่มันจะเป็นเพียงแค่ท่อสแตนเลสที่มีเพียงแค่ข้อต่ออยู่ที่หัว-ท้าย มันดันถูกตัดออกเป็นสองส่วน และมี Union เชื่อมต่ออยู่ตรงกลางดังรูปที่ ๑ ข้างล่าง reactor รูปร่างนี้เรามีอยู่ด้วยกันหลายตัว (ถ้ารื้อของเก่าดูน่าจะพบว่ามีมากกว่า ๓ ตัวนะ)

และจะว่าไปแล้ว การที่ทำไมกลุ่มนี้ถึงมี tubular reactor อยู่หลายตัว มันก็มีที่มาที่ไปเหมือนกัน

รูปที่ ๑ Reactor ของระบบ DeNOx ที่เป็นหัวข้อถกเถียงเมื่อเช้าวันนี้ว่า ทำไมถึงมี Union ตรงกลาง reactor

โดยปรกติเวลาที่เราจะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปใน fixed-bed reactor นั้น เราจะบรรจุ quartz wool เข้าไปก่อน โดยจะดัน quartz wool ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมใน reactor จากนั้นจึงค่อยเทตัวเร่งปฏิกิริยาลงไป และปิดทับด้วย quartz wool ทับอีกทีหนึ่ง

ถ้าไม่มีอะไรมารองข้างใต้เบดแล้ว เวลาที่เรานำเปิดให้แก๊สไหลเข้า reactor แรงดันแก๊สจะทำให้เบดทั้งเบดเคลื่อนตัวลงด้านล่าง แต่ตามปรกติแล้วเรามักจะสอดเทอร์โมคับเปิลหรือมี thermowell รองอยู่ข้างใต้เบด เทอร์โมคับเปิลหรือ thermowell นี้จะทำหน้าที่ค้ำยันเบดเอาไว้ไม่ให้เคลื่อนตัวลงต่ำ (แก๊สไหลจากบนลงล่างนะ) ทำให้เบดอยู่ในตำแหน่งคงที่ได้ (รูปที่ ๒ ซ้าย)

ถ้าเป็นระบบที่ใช้ thermowell เรามักจะใช้ท่อสแตนเลสขนาด 1/8" มาทำ และสอดเทอร์โมคัปเปิลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1/16" เข้าไปในท่อนั้น ท่อสแตนเลสมีความแข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนักและแรงกดของแก๊สที่ไหลจากบนลงล่างได้อยู่แล้ว แต่ถ้าใช้เทอร์โมคับเปิลโดยไม่มี thermowell ก็ต้องใช้เทอร์โมคับเปิลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1/8" เพราะเทอร์โมคัปเปิลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1/16" นั้นอ่อนตัวเกินไป ไม่สามารถแรงกดที่เกิดจากการไหลของแก๊สจากบนลงล่างที่กระทำต่อเบดตัวเร่งปฏิกิริยาได้

แต่วิธีดังกล่าวก็ใช้ได้ดีกับ reactor ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ซึ่งก็คือเส้นผ่านศูนย์กลางเบด) ไม่มากนักเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์โมคับเปิลหรือ thermowell ที่ค้ำยันอยู่ และอัตราการไหลของแก๊สไม่สูงมากนัก ในกรณีที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในมีค่ามากเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์โมคับเปิลหรือ thermowell และด้วยอัตราการไหลที่สูง เบดจะเกิดการเคลื่อนตัวโดยจะยุบตัวลงทางช่องว่างระหว่างผนังด้านในกับเทอร์โมคับเปิลหรือ thermowell ที่ค้ำยันอยู่ (fixed-bed ตัวอื่นในห้องแลปของเรามักจะทำการทดลองกันที่อัตราการไหลของแก๊สประมาณ 100 ml/min จะมีก็ระบบนี้แหละที่เคยใช้ทำการทดลองด้วยอัตราการไหลตั้งแต่ 200 ml/min ขึ้นไป)

รูปที่ ๒ (ซ้าย) ระบบ fixed-bed ที่ใช้เทอร์โมคับเปิลหรือ thermowell ค้ำยันเบด

(กลาง) ระบบ fixed-bed ที่ใช้ตะแกรงรองรับเบดตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้

(ขวา) ถ้าตะแกรงหายไป จะทำให้เกิดช่องว่างระหว่างท่อที่สอดเข้าไปและผนังของ union ซึ่งเป็นบริเวณที่อาจ

มีตัวเร่งปฏิกิริยาตกค้างอยู่ได้

ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาเรื่องการยุบตัวก็เลยต้องมีการออกแบบระบบรองรับเบดโดยการใช้ตะแกรงรองรับ การติดตั้งตะแกรงนั้นจะใช้วิธีตัดตะแกรงลวดให้มีขนาดพอดีกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของ reactor จากนั้นจึงวางตะแกรงให้ค้ำยันกับบ่าของ union แล้วจึงสอดท่อเข้าไปกดตะแกรงเพื่อบีบตะแกรงให้อยู่ระหว่างปลายท่อกับบ่าของ union แล้วจึงขันนอตของท่อให้แน่น (รูปที่ ๒ กลาง)

ด้วยวิธีการนี้จึงทำให้ปลายท่อที่สอดเข้าไปใน union นั้นไม่ชนกับผนังท่อ ดังนั้นถ้าหากไม่มีตะแกรงอยู่ ก็จะเกิดช่องว่างระหว่างปลายท่อกับบ่าของ union (รูปที่ ๒ ขวา) ซึ่งเป็นบริเวณที่อาจมีอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาตกค้างอยู่ได้ (ปรกติในการต่อข้อต่อ Swagelok นั้น เราจะสอดท่อเข้าไปจนชนบ่าของ fitting ก่อน จึงค่อยทำการขันนอต ด้วยวิธีการเช่นนี้จึงทำให้ไม่มีช่องว่างระหว่างปลายท่อกับบ่าของ fitting)

ถ้าในการถอดล้างทำความสะอาด reactor นั้น เราสามารถล้างได้สะอาด (เช่นถอดบริเวณ union ออกมา) หรือสามารถเอาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ตกค้างอยู่ออกมาได้หมด ดังนั้นเมื่อทดสอบ reactor เปล่าจึงไม่ควรเห็นปฏิกิริยาที่เกิดจากตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ถ้าเห็นว่ามีปฏิกิริยาเกิดขึ้นก็ต้องมาดูว่าเป็น homogeneous reaction หรือเกิดจากการที่ตัวผนังท่อของ reactor เองนั้นทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

มันมีความเป็นไปได้ที่ผนังท่อของ reactor ที่ผ่านการใช้งานมาหลากหลายอาจทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ เนื่องจากตัวเราไม่รู้ว่าที่ผ่านมานั้น reactor ตัวนั้นถูกนำไปใช้ในงานอะไรบ้าง (เรื่องปรกติของ reactor ที่ใช้ในแลปของเรา) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำมาทดสอบบางตัวนั้นอาจไม่เสถียร สารประกอบบางตัวอาจระเหยหรือหลอมตัวที่อุณหภูมิสูงและแทรกเข้าไปในเนื้อโลหะของ reactor ถ้าเกิดเหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นมันก็จะล้างไม่ออก ต้องเปลี่ยน reactor ตัวใหม่ ด้วยเหตุนี้เวลาที่ผมจะให้พวกคุณเริ่มทำการทดลองทีไรจึงต้องให้พวกคุณทดสอบก่อนว่า reactor เปล่านั้น (ไม่บรรจุอะไรเลย) มีความเฉื่อยต่อปฏิกิริยาที่เราศึกษาหรือไม่ และมีการเกิด homogeneous reaction หรือไม่

สาเหตุที่เรามี reactor สำรองไว้หลายตัวนั้นก็เพื่อความรวดเร็วในการทำการทดลอง เพราะถ้าเรามี reactor อยู่เพียงตัวเดียว พอเราทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่หนึ่งเสร็จ ก็ต้องลดอุณหภูมิระบบลง นำ reactor มาถอดล้างและนำไปอบแห้ง จากนั้นจึงนำมาบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่สอง ใส่ reactor กลับคืนเข้าระบบ และเริ่มให้ความร้อนใหม่ แต่ถ้าเรามี reactor หลายตัว ระหว่างที่เราทำการทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่หนึ่ง เราก็บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่สองรอเอาไว้ใน reactor ตัวที่สอง พอทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่หนึ่งเสร็จ เราก็ลดอุณหภูมิของระบบให้ต่ำลงในระดับที่ปลอดภัยพอที่จะถอดเปลี่ยน reactor ได้ จากนั้นก็ถอด reactor ตัวที่หนึ่งออกและใส่ reactor ตัวที่สองเข้าไปแทน และก็เริ่มทำการทดลองต่อไปได้เลย ในระหว่างนี้เราก็เอา reactor ตัวที่หนึ่งไปล้างทำความสะอาดและเอาไปอบแห้ง และก็บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่สามที่ต้องการทดสอบรอเอาไว้ใน reactor ตัวที่สามได้เลย

การที่เรามี union ตรงนั้นก็มีข้อดีเหมือนกัน คือทำให้เราวางตำแหน่งเบดตัวเร่งปฏิกิริยาให้อยู่ที่ตำแหน่งเดิมได้ทุกครั้งที่ทำการทดลอง ทำให้มั่นใจว่าทุกครั้งที่ทำการทดลองตัวเบดจะอยู่ในเขตอุณหภูมิเดียวกันเสมอ ตำแหน่งเบดนั้นต้องอยู่ที่ตำแหน่งอุณหภูมิสูงสุดใน tube furnace เนื่องจากตัว reactor ของเราถูกตรึงทางด้านบนและด้านล่างด้วยระบบท่อแก๊สไหลเข้า-ออก ทำให้ไม่สามารถขยับตำแหน่งตัว reactor ได้ ดังนั้นการปรับตำแหน่งเบดให้อยู่ในเขตอุณหภูมิสูงสุดใน tube furnace จึงต้องใช้วิธีการขยับตัว tube furnace แทน (เรายึด tube furnace ไว้กับแกนเหล็กและสามารถปรับตำแหน่งได้ ไม่รู้ว่าสังเกตกันบ้างหรือเปล่า)

ดังนั้นการที่สาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตรถามผมมาว่าจะทำ reactor ตัวใหม่ที่ไม่มี union ตรงกลางได้ไหม คำตอบของผมก็คือ "ได้" แต่ต้องไม่ลืมคำนึงถึงสิ่งที่ผมกล่าวมาข้างต้นด้วย และถ้าจะทำแล้วก็ทำเอาไว้ใช้เองหลายตัวได้เลย จะได้ไม่ต้องเสียเวลาตอนที่จะเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต้องการทดสอบ (ผมไม่ได้หมายความว่าให้มี reactor ของตัวเองกันคนละตัวนะ มีมากกว่านั้นก็ได้) การที่จะให้ทุกคนมาใช้ reactor ตัวเดียวกันนั้นเพื่อให้ผลการทดลองมันเปรียบเทียบกันได้ ผมว่ามันเป็นเรื่องที่ไม่มีเหตุผล เพราะถ้าผลการทดลองที่ทำที่แลปเราออกมาได้ผลดี ถ้าคนอื่นนำไปทำการทดลองที่อื่นภายใต้เงื่อนไขแบบเดียวกัน ก็ต้องได้ผลออกมาแบบเดียวกันด้วย จะมาอ้างว่าเป็นเพราะคุณใช้ reactor คนละตัวกับที่ผมใช้ (ทั้ง ๆ ที่มันทำจากวัสดุเดียวกัน มิติต่าง ๆ ก็เหมือนกัน) มันก็ฟังดูแปลกนะ

สำหรับเรื่องตำแหน่งอุณหภูมิสูงสุดใน tube furnace และใน tubular reactor นั้น ผมเคยเล่าเอาไว้แล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๘๐ วันเสาร์ที่ ๒๑ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "ปฏิกิริยาเอกพันธ์และปฏิกิริยาวิวิธพันธ์ในเบดนิ่ง" ซึ่งได้แนบไฟล์มาพร้อมกับเมล์ฉบับนี้แล้ว พวกที่ทำการทดลองกับ tube furnace และ tubular reactor ก็ขอให้กลับไปอ่านด้วย

สมาชิกของกลุ่มคนที่อ่านเรื่องนี้แล้วไม่เข้าใจว่าเรื่องนี้มันมีที่มาที่ไปอย่างไร ก็ลองไปถามสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนติเมตรเองเองก็แล้วกัน (หรือจะมาถามผมก็ได้)

ตอบคำถามเรื่องการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา MO Memoir : Wednesday 25 May 2554

กลุ่มอื่นเขาคุยกันในห้องประชุม แต่กลุ่มเรามายืนคุยกันที่หน้าบันได

จากคำถามที่พวกคุณถามในเช้าวันจันทร์ที่ ๒๓ ที่ผ่านมา ผมขออธิบายเหตุผลของการกระทำต่าง ๆ ดังนี้

๑. เรื่องการอบแห้ง (drying) และการเผาตัวเร่งปฏิกิริยา (calcination)

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เราเติมโลหะเข้าไปในรูพรุนในรูปของสารละลายนั้น ในช่วงแรกไอออนโลหะที่เติมเข้าไปจะอยู่ในรูปของไอออนในสารละลายที่อยู่ในรูพรุน การอบแห้ง (drying) จะทำให้ไอออนของโลหะตกผลึกเป็นเกลือของแข็งเกาะอยู่บนผนังรูพรุน อัตราเร็วในการอบแห้งสามารถส่งผลต่อตำแหน่งการตกผลึกของเกลือโลหะได้ กล่าวคือถ้าอบแห้งด้วยอัตราเร็วที่สูง เกลือโลหะที่ตกผลึกก็จะกระจายทั่วไปตลอดรูพรุน แต่ถ้าอบแห้งในอัตราเร็วที่ต่ำ เกลือโลหะก็จะมาตกผลึกอยู่บริเวณปากรูพรุน (ดูหนังสือ "Hetrogeneous catalysis : Principles and applications" โดย G.C. Bond)

บางรายนั้นเกรงว่าในกรณีของอัตราเร็วในการอบแห้งที่สูงเกินไปนั้น อาจทำให้ของเหลวในรูพรุนเดือดกลายเป็นไอ และขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการพังทลายของโครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยา

โดยส่วนตัวผมคิดว่าปัญหาดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้ถ้าหากเรานำตัวเร่งปฏิกิริยาที่อิ่มตัวไปด้วยน้ำ เอาไปใส่ในเตาอบ/เตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงมาก ซึ่งจะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยานั้นร้อนจัดขึ้นทันที

แต่สำหรับการอบแห้งโดยการเอาตัวเร่งปฏิกิริยาที่อิ่มตัวไปด้วยน้ำ (หรือของเหลวอื่นที่เราใช้เป็นตัวทำละลายเกลือโลหะ) ไปใส่ในตู้อบที่มีอุณหภูมิเพียงแค่ 110-120ºC นั้น เท่าที่ผ่านมาเรายังไม่เคยประสบกับปัญหาการพังทลายของโครงสร้างเนื่องจากการเดือดอย่างรุนแรงโดยทันทีของน้ำ

ส่วนการเผานั้นเป็นการเปลี่ยนเกลือโลหะให้กลายเป็นสารประกอบออกไซด์ และทำการไล่ไอออนบวกหรือไอออนลบที่ไม่ต้องการออกไป

คำถามที่ถามกันมาเมื่อวันจันทร์เกี่ยวกับการที่ต้องเอาแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ปิดคลุมภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้หรือไม่ในระหว่างการเผา (calcination) ซึ่งผมก็ได้อธิบายไปก็คือผมไม่เข้าใจเหมือนกันว่าทำไมถึงต้องเอาแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ปิดเอาไว้ เพราะแผ่นอลูมิเนียมมันไม่ได้ทนความร้อนสูงที่เราใช้ในการเผาได้ นอกจากนี้ยังอาจก่อให้เกิดปัญหาเรื่องการแพร่ของแก๊สไปยังตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะในกรณีที่เราจำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในการเผาทำลายไอออนส่วนที่เป็นสารอินทรีย์ให้สลายตัวกลายเป็นไอไปให้หมด

เกลือโลหะที่เราเลือกมาใช้เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยานั้น เรามักเลือกใช้เกลือที่เมื่อเผาแล้วจะต้องสามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบโลหะออกไซด์ได้โดยไม่มีสารอื่นตกค้าง ซึ่งเกลือดังกล่าวแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ

กลุ่มแรกได้แก่เกลืออนินทรีย์ ที่นิยมใช้มักเป็นพวกเกลือไนเทรต (NO₃^-) เกลือแอมโมเนียม (เช่นที่ใช้กับ V)

กลุ่มที่สองได้แก่เกลืออินทรีย์ เช่นเกลืออะซีเทต (CH₃COO^-)

ไอออนของพวกเกลืออนินทรีย์นั้นมักจะสลายตัวได้เองกลายเป็นสารประกอบออกไซด์โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาออกซิเจนจากแก๊สที่อยู่รอบ ๆ แต่ไอออนของพวกเกลืออินทรีย์นั้นจำเป็นต้องพึ่งพาออกซิเจนจากแก๊สที่อยู่รอบ ๆ เพื่อทำการเผาหมู่สารอินทรีย์ (ที่ประกอบด้วย C และ H) ให้สลายตัวออกไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

ในการเผาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดยใช้เกลือสารอินทรีย์นั้นจะพบว่า ถ้าหากมีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการเผาไหม้ (เช่นอยู่ในเตาเผาที่ไม่มีการถ่ายเทอากาศ) หรือออกซิเจนไม่สามารถเข้าถึงตัวเร่งปฏิกิริยาได้ (เช่นการใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงในภาชนะที่ลึก และผงตัวเร่งปฏิกิริยาซ้อนทับกันหนา) จะพบเห็นคราบสีดำบนตัวเร่งปฏิกิริยาหลังการเผา ซึ่งเกิดจากการที่หมู่ที่เป็นสารอินทรีย์สลายตัวเป็นแก๊สไม่สมบูรณ์ แต่กลายเป็นคาร์บอนแทน

ดังนั้นเพื่อให้การเผาองค์ประกอบส่วนที่เป็นสารอินทรีย์ให้กลายเป็นแก๊สอย่างสมบูรณ์ จึงควรต้อง

(ก) พยายามใช้ภาชนะที่ทำให้พื้นผิวด้านบนของตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ในภาชนะ เปิดสู่แก๊สที่อยู่เหนือพื้นผิวให้ได้มากที่สุด และพยายามเกลี่ยตัวเร่งปฏิกิริยาให้แผ่ออกไปให้มากที่สุด อย่าให้ซ้อนทับกันหนา ทั้งนี้เพื่อให้ออกซิเจนสามารถแพร่ลงไปยังอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่อยู่เบื้องล่างได้ (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ)

(ข) พยายามให้มีการถ่ายเทอากาศภายในเตาเผา ซึ่งถ้าเป็นการเผาในพวก tube furnace เราก็มักจะมีการ purge อากาศในระบบอยู่แล้ว เพียงแต่ภาชนะที่ใช้บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำไปเผานั้น ไม่ควรมีขอบสูงมากเกินไป เพราะจะทำให้อากาศ (ซึ่งมักจะไหลในแนวนอน) ไหลเข้าไปสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ในภาชนะนั้นได้ไม่ดี

แต่ถ้าเป็นการเผาใน box furnace (เตาเผาทรงสี่เหลี่ยม) มันมักจะไม่มีรูให้ต่อท่อให้อากาศใหม่ไหลเวียนเข้าไปในเตาเผา เราต้องแก้ปัญหาด้วยการเปิดประตูเตาเผาเป็นระยะ และอาจช่วยด้วยการหยิบภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาที่เราเผานั้นออกมาข้างนอกเตา แล้ววางกลับเข้าไปใหม่ การหยิบภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาออกมาข้างนอกเตาจะช่วยในการระบายแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้ที่สะสมอยู่เหนือผิวตัวเร่งปฏิกิริยาออกไป และให้อากาศใหม่เข้าไปแทนที่ (ปัญหานี้จะเห็นได้ชัดถ้าใครเคยเผากระดาษกรองในถ้วยกระเบื้องทรงสูง ถ้าไม่ทำเช่นนี้แล้วจะไม่สามารถเผากระดาษกรองให้กลายเป็นไอได้หมด ซึ่งเทคนิคนี้ผมพัฒนามาจากประสบการณ์การสอนแลปนิสิตปี ๒ เรื่องการวิเคราะห์โดยการชั่งน้ำหนัก)

รูปที่ ๑ เนื่องจากใน tube furnace ที่เราใช้อยู่นั้นอากาศจะไหลในแนวนอนผ่านไปทางด้านบนของภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาที่วางอยู่ข้างใน อากาศจะไหลเข้าไปสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ในภาชนะมีขอบต่ำ (ซ้าย) ได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ในภาชนะที่มีขอบสูง (ขวา)

ส่วนคำถามที่ว่าอุณหภูมิการเผาควรจะสูงสักเท่าใด และเวลาในการเผานั้นควรจะนานสักเท่าใด ผมตอบได้คร่าว ๆ ว่าอุณหภูมิและเวลาควรต้องมากเพียงพอที่จะทำให้ได้สารประกอบออกไซด์ที่สมบูรณ์ และสามารถกำจัดสารอินทรีย์ที่ตกค้างได้ทั้งหมด และควรจะต้องไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิสูงสุดที่จะใช้ในการทดลองทำปฏิกิริยา ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้นั้นคงที่แล้ว ซึ่งค่าดังกล่าวต้องได้จากการทดลอง

เช่นสมมุติว่าในระหว่างการเตรียมเราเผาตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 300ºC แต่ตอนทดสอบเราใช้งานในช่วงอุณหภูมิ 100-500ºC ดังนั้นในช่วงจาก 300- 500ºC ตัวเร่งปฏิกิริยานั้นอาจมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ซึ่งถ้าเรานำเอาตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวมาทำการทดลองซ้ำก็อาจพบว่าผลการทดลองแตกต่าง โดยเฉพาะในช่วงอุณหภูมิ 100- 300ºC ทั้งนี้เป็นเพราะตัวเร่งปฏิกิริยามีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในระหว่างการทดลองครั้งแรก โครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาในขณะเริ่มการทดสอบครั้งแรกและครั้งที่สองนั้นแตกต่างกันอยู่

๒. เรื่องการล้างด้วยสารละลายกรด

เนื่องด้วยมีอยู่กลุ่มหนึ่งที่ต้องล้างตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยสารละลายกรด ตรงนี้ก็เลยถือโอกาสอธิบายซ้ำ (จริง ๆ แล้วเคยมีคนของกลุ่มเราอธิบายเอาไว้ในวิทยานิพนธ์ของเขาแล้วเมื่อสักประมาณ ๔-๕ ปีที่แล้ว) ว่าทำไปทำไมเราจึงจำเป็นต้องทำเช่นนั้น

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เราต้องการเตรียมนั้น (TS-1) มีโครงสร้างที่ทนต่อกรด (ไม่ละลายในกรด) แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จากการเตรียมนั้นอาจมีสารเคมีบางส่วนตกผลึกเป็นโครงสร้างที่เราไม่ต้องการ โครงสร้างเหล่านี้จะไปอุดตันรูพรุนของ TS-1 การนำ TS-1 ที่เตรียมได้ไปล้างด้วยกรดจะละลายโครงสร้างที่ไม่ต้องการเหล่านี้ออกไป สิ่งที่เราพบคือภายหลังการล้างแล้วตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีพื้นที่ผิวและปริมาตรรูพรุนเพิ่มมากขึ้น ซึ่งเกิดจากรูพรุนที่ถูกอุดตันถูกเปิดออก

ทีนี้คงมีคำถามว่าทำไปถึงล้างด้วยกรด HNO₃ คำตอบก็คือเพราะคงเป็นการยากที่เราจะกำจัด HNO₃ ออกไปได้หมดด้วยการล้าง (มันต้องมีส่วนที่ตกค้างอยู่ในรูพรุน) ดังนั้นเราต้องกำจัดส่วนที่ตกค้างอยู่ด้วยการเผา ส่วนที่เป็นไอออนลบของ HNO₃ นั้น (NO₃^-) สามารถกำจัดได้ด้วยการเผา ถ้าเราไปใช้ HCl หรือ H₂SO₄ เราจะไม่สามารถกำจัดส่วนที่เป็นไอออนลบ (Cl^- และ SO₄^2-) ด้วยการเผาได้

นอกจากนี้การที่เกลือไนเทรตเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ดี ดังนั้นการล้างด้วยสารละลายกรด HNO₃ จึงทำให้มีความมั่นใจมากกว่าในการกำจัดเกลือสารประกอบโลหะที่ไม่ต้องการออกไป

สิ่งที่ต้องคำนึงคือค่า pH นั้นเป็น log scale ค่า pH ที่แตกต่างกันเพียง 0.1 ถ้าเป็นช่วงระหว่าง 1.0-1.1 นั้นจะมีการเปลี่ยนความเข้มข้นของโปรตอนอยู่ในระดับ 10^-1 แต่ถ้าเป็นช่วงระหว่าง 6.7-6.8 จะมีการเปลี่ยนความเข้มข้นของโปรตอนอยู่ในระดับ 10^-6 เนื่องจากเราต้องนำเอาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการล้างแล้วไปเผาซ้ำอีกครั้งหนึ่ง (เพื่อไล่ NO₃^-) ดังนั้นอย่าไปกังวลเรื่องค่าพีเอชให้มากเกินไม่ (แต่ไม่ได้หมายความว่าไม่ต้องไปสนใจ) ที่สำคัญคือเราล้างเพื่อกำจัดไอออนบวกของโลหะที่ละลายออกมาซึ่งต้องพยายามเอาออกมาให้หมด เพราะถ้ายังมีตกค้างอยู่และเรานำไปเผาซ้ำ ไอออนบวกพวกนี้จะไม่เข้าไปอยู่ในโครงร่างของ TS-1 แต่จะกลับกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ตกค้างบนพื้นผิวใหม่

เรื่องสุดท้ายที่จะฝากไว้คือเรื่องที่พวกคุณไปซื้อนอตมาเปลี่ยน เมื่อเรานำส่วนฝาประกบไปลองที่ร้านแล้ว ถ้าทางร้านไม่มีนอตที่เข้าได้กับเกลียวของฝาประกบ (ต้องขันได้ลื่นด้วยมือ ไม่รู้สึกติดขัด) ก็ให้ไปหาร้านใหม่ ไม่ใช่หาซื้ออันที่คิดว่ามันใกล้เคียงที่สุด (ผมได้ยินมาว่าเป็นอย่างนั้น) เพราะถ้าโลหะที่ใช้ทำนอตมันอ่อนกว่าโลหะที่ใช้ทำฝาประกบ เวลาขันนอต นอตมันจะเสียรูป ซึ่งก็ถือว่าโชคดีไป แต่ถ้าโลหะที่ใช้ทำนอตมันแข็งกว่าโลหะที่ใช้ทำฝาประกบ เกลียวของฝาประกบจะเสีย ต้องไปคว้านรูทำเกลียวใหม่ และต้องไปหานอตขนาดใหม่มาใช้อีก ซึ่งพวกคุณก็เห็นแล้วว่าตัวฝาประกบเองไม่ได้มีพื้นที่เผื่อเอาไว้สำหรับการคว้านรูให้ใหญ่ขึ้น ซ่อมตัวฝาประกบมันยุ่งยากกว่าการหานอตให้ถูกขนาดมากนัก

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๒๙) MO Memoir : Monday 23 May 2554

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

ก้อนขี้หมา MO Memoir : Wednesday 18 May 2554

พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. ๒๕๔๒ (แต่มาพิมพ์ครั้งที่ ๑ พ.ศ. ๒๕๔๖) หน้า ๘๘ ได้ให้คำจำกัดความเอาไว้ว่า

ก้อนขี้หมา น. ปุ่มเหนือปลายปากบนของจระเข้, ขี้หมา หรือ หัวขี้หมา ก็เรียก

แต่ก้อนขี้หมาที่จะเล่าให้ฟังในวันนี้ไม่ใช่ก้อนขี้หมาตามนิยามข้างบน และไม่ใช่ก้อนขี้หมาที่เกิดจากการขับถ่ายของหมา (หรือที่เขาบอกว่าถ้าเป็นภาษาสุภาพต้องเรียกว่าสุนัข) แต่เป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่ช่างแอร์ใช้ในการทำงานที่มีชื่อเรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า "Cork tape" หรือบางทีช่างอาจเรียกว่า "เทปขี้หมา" หรือ "ขี้หมาแอร์"

เทปนี้เอาไว้พันที่ท่อแอร์เพื่อป้องกันความเย็นรั่วไหลและป้องกันไม่ให้เกิดหยดน้ำ (จากไอน้ำในอากาศที่ควบแน่นที่ท่อแอร์ที่เย็น) มีเหมือนกันที่เอาไปพันแฮนด์จักรยานหรือราว/ด้ามที่ใช้มือจับ (ไม่รู้ว่า spec เดียวกันกับที่ใช้พันท่อแอร์หรือเปล่า)

รูปจาก http://www.loc.co.th/genpart_eng.html

นำมาเล่าให้ฟัง เผื่อว่าเวลาใดต้องเอารถไปซ่อมแอร์ หรือเรียกช่างมาซ่อมแอร์ที่บ้าน จะได้ฟังภาษาช่างเขารู้เรื่อง ไม่ใช่เขาพูดดี ๆ แล้วเราไม่รู้ก็ไปหาเรื่องว่าเขาพูดหยาบคาย

MO Memoir ตอบคำถาม ตอน GC-2014 MO Memoir : Saturday 14 May 2554

ผมได้รับอีเมล์ฉบับหนึ่งส่งมาที่ mo.memoir@gmail.com เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๑๒ ที่ผ่านมา แต่พึ่งจะมาเห็นเมื่อวาน (ศุกร์ ๑๓ วันดีซะด้วย) เนื้อหามีใจความว่า (ดัดแปลงเล็กน้อยเพื่อความเป็นส่วนตัวของผู้ส่ง แต่ความหมายดังเดิม)

สวัสดีค่ะ ดิฉันชื่อ ...... ทำงานอยู่บริษัทสารเคมีเกี่ยวข้องกับการเกษตร ซึ่งต้องใช้เครื่อง GC ในการวิเคราะห์หาเปอร์เซนต์ยากำจัดศัตรูพืช-ป้องกันและกำจัดแมลงค่ะ

ดิฉันมีปัญหาในหาทำความเข้าใจเกี่ยวกับการตั้ง INJ Program / Rate Pressure HoldTime ของ Software รุ่นใหม่ของเครื่อง เครื่อง Shimadzu GC-2014 ว่าต้องพิจารณายังไงบ้าง

รบกวนด้วยนะค่ะซึ่งหนูเข้ามาอ่านบล็อก เอกสารคู่มือการใช้เครื่อง Shimadzu GC-2014 (FPD) แล้วเข้าใจที่สอนดีค่ะ

ขอบคุณค่ะ

ไหน ๆ จะตอบคำถามแล้ว และผมก็จะหายตัวไปเที่ยวซะหลายวัน (จะไปอยู่ป่าอยู่เขา) กลับมาอีกทีก็วันพุธแล้ว ดังนั้นก็ขออนุญาตนำคำตอบมาลงใน blog เพื่อเป็นการเผยแพร่ เพราะคิดว่าน่าจะเป็นประโยชน์ต่อคนอื่นได้ด้วย และถ้าคุณผู้ถามคำถามยังมีข้อสงสัยใด ๆ อยู่ ก็ถามเพิ่มเติมมาได้ ยินดีช่วยเท่าที่ทำได้ (ถือเสียว่าเป็นการแลกเปลี่ยนประสบการณ์ เราต่างเรียนรู้ซึ่งกันและกันเผื่อว่าประสบการณ์ของคน ๆ หนึ่งจะนำไปใช้ได้/ไม่ได้กับงานที่แตกต่างกันที่อีกคนหนึ่งทำอยู่) แต่ผมจะไม่กลับมาตอบเมล์จนกว่าจะวันพุธ

๑๔ พฤษภาคม ๒๕๕๔

เรียนคุณ .....

เนื่องจากคุณให้รายละเอียดมาไม่ชัดเจนนัก และผมเองก็ไม่ทราบว่าคุณมีประสบการณ์กับเครื่อง GC มากเท่าใด ดังนั้นผมขอให้ความเห็นคร่าว ๆ จากประสบการณ์ของผมก่อนเป็นข้อ ๆ ดังนี้

๑. ตัวเครื่อง GC แต่ละเครื่องนั้นจะประกอบด้วยอะไรบ้าง ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งาน ดังนั้นสิ่งที่เครื่องหนึ่งมีนั้น อาจจะไม่มีในเครื่องอื่นได้ แต่โดยหลัก ๆ แล้วจะประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ต่อไปนี้

๑.๑ ระบบฉีดสารตัวอย่าง

๑.๒ ตัว Oven และคอลัมน์

๑.๓ Detector

๑.๔ ระบบความคุมการไหลของแก๊ส

๑.๕ ระบบควบคุมการทำงานของเครื่อง

๑.๖ ระบบบันทึกข้อมูลและประมวลผล

๒. ระบบฉีดสารตัวอย่างมีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ระบบที่เป็นแก๊ส (ที่ผมใช้งานอยู่) จะฉีดผ่าน sampling valve หรือไม่ก็ฉีดโดยใช้ syringe

ในกรณีของตัวอย่างที่เป็นของเหลว (ผมเดาว่างานของคุณคงเป็นกรณีนี้) อาจฉีดโดยใช้ syringe หรือด้วยเครื่อง autosampler ที่ผู้ใช้ทำเพียงวางตัวอย่างลงในช่อง แล้วเครื่องก็จัดการใช้ syringe ดูดตัวอย่างไปฉีดให้เอง ตัวผมเองไม่เคยมีประสบการณ์กับเครื่อง autosampler ในการฉีดตัวอย่างที่เป็นของเหลว เคยใช้แต่เฉพาะ syringe และ gas sampling loop

๓. Injector port สำหรับฉีดสาร ถ้าเป็นกรณี packed column ก็จะฉีดสารตัวอย่างทั้งหมดเข้าคอลัมน์ แต่ถ้าเป็นกรณีของ capillary column จะมีการ vent ตัวอย่างส่วนใหญ่ทิ้งไป มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ไหลเข้าคอลัมน์

ในกรณีของ capillary column ต้องมีการตั้ง split ratio ซึ่งก็คือสัดส่วนปริมาณสารที่ระบายทิ้งต่อปริมาณสารที่ฉีดเข้าคอลัมน์ เช่นถ้าตั้ง split ratio ไว้ที่ 90 ก็แสดงว่าจากปริมาณตัวอย่างทั้งหมดที่ฉีดเข้าไป 90 ส่วนถูกระบายทิ้ง มีเพียง 1 ส่วนเท่านั้นที่ไหลเข้าคอลัมน์

๔. การตั้งอุณหภูมิของ Injector port นั้น ถ้าตัวอย่างเป็นแก๊สก็ไม่ค่อยมีปัญหาใด ๆ แต่ถ้าตัวอย่างเป็นของเหลว ปรกติก็จะตั้งเอาไว้ในสูงพอที่จะมั่นใจได้ว่าสารตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปในรูปของเหลวนั้นจะระเหยกลายเป็นไอได้หมดทันที

แต่ในกรณีที่เราต้องการวิเคราะห์สารที่มีจุดเดือดสูงแต่มีความเข้มข้นต่ำในตัวทำละลายนั้น สมมุติว่าคุณต้องการวิเคราะห์สาร B ที่มีจุดเดือด 150ºC ที่ละลายอยู่ในตัวทำละลาย A ที่มีจุดเดือด 100ºC โดยความเข้มข้นของสาร B ในตัวทำละลาย A นั้นต่ำมาก เราก็อาจตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ให้สูงเกินแค่ 100ºC แต่ต่ำกว่า 150ºC เพราะถึงแม้ว่าอุณหภูมิ Injector port จะต่ำกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของสาร B แต่ถ้าความดันไอของสาร B ที่ระเหยเป็นไอนั้นมีค่าต่ำ สาร B ก็จะกลายเป็นแก๊สได้ (เหมือนกับบรรยากาศที่อุณหภูมิห้องก็มีความชื้นจากไอน้ำอยู่ได้)

ข้อควรระวังในการตั้งอุณหภูมิ Injector port คือ อุณหภูมิสูงสุดที่ septum จะทนได้ (เครื่องอาจจะยอมให้ตั้งอุณหภูมิ Injector port ได้ถึง 400ºC แต่ถ้าใช้ septum ที่เป็นพอลิเมอร์ก็ต้องระวังให้ดี เพราะพอลิเมอร์มักจะทนอุณหภูมิสูงมากไม่ได้ แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับว่าใช้ septum ทำจากพอลิเมอร์ชนิดไหน ที่ผมเคยใช้ก็สูงไม่เกิน 250ºC

๕. ผมเดาว่าคุณคงมีปัญหาเรื่องการปรับอุณหภูมิและอัตราการไหลของ carrier gas เพื่อให้แยกพีคได้ ผมพอให้แนวทางคร่าว ๆ ได้ก่อนดังนี้

อุณหภูมิของ oven (ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิคอลัมน์) ควรสูงพอที่จะให้ทุกสิ่งที่ฉีดเข้าไปออกมาจากคอลัมน์หมด

ในกรณีที่มีสารที่ต้องการวิเคราะห์อยู่หลายชนิด การใช้อุณหภูมิคงที่ตลอดการวิเคราะห์อาจเกิดปัญหาได้ กล่าวคือ

ถ้าใช้อุณหภูมิต่ำตลอดการวิเคราะห์ จะแยกพีคที่ออกมาในช่วงแรกได้ดี แต่พีคของสารที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะออกมาแบบเตี้ยและกว้าง หรือไม่ก็ไม่ออกมาเลย โดยคงตกค้างอยู่ในคอลัมน์

ถ้าใช้อุณหภูมิสูงตลอดการวิเคราะห์ จะทำให้พีคสารที่มีจุดเดือดสูงมีรูปร่างที่สูงและแคบมากขึ้น แต่พีคสารที่มีจุดเดือดต่ำอาจซ้อนทับกันและอาจรวมเป็นพีคเดียวกันได้

วิธีการแก้ปัญหาดังกล่าวคือการตั้งอุณหภูมิ oven ให้เพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป โดยในช่วงแรกจะตั้งเอาไว้ต่ำก่อนเพื่อให้สารพวกแรก ๆ ที่ออกมาจากคอลัมน์แยกจากกันได้ดี จากนั้นจึงค่อยเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นเพื่อให้สารที่มีจุดเดือดสูงออกมาจากคอลัมน์ด

๖. การปรับอุณหภูมิ oven ให้เปลี่ยนแปลงอย่างไรนั้นไม่มีสูตรตายตัว ต้องทดลองทำเองแล้วค่อย ๆ ปรับไป ผมพอให้จุดเริ่มต้นง่าย ๆ ก่อนคืออุณหภูมิเริ่มต้นควรมีค่าประมาณจุดเดือดของสารที่มีจุดเดือดต่ำสุด (พิจารณาจุดเดือดตัวทำละลายด้วย) จากนั้นค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิ oven ไปจนถึงอุณหภูมิจุดเดือดของสารที่มีจุดเดือดสูงสุด แล้วคงไว้ที่อุณหภูมินั้นจนกว่าตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปจะออกมาทั้งหมด

จากนั้นจึงค่อยนำ chromatogram ที่ได้มาวิเคราะห์ว่าควรจะปรับแต่งกันอย่างไร ตรงไหนพีคทิ้งห่างกันเกินไปก็ลองเพิ่มอัตราการเพิ่มอุณหภูมิ ตรงไหนพีคอยู่ใกล้กันเกินไปหรือซ้อนทับกันก็ให้ลดอัตราการเพิ่มอุณหภูมิหรือตั้งให้ช่วงนั้น ovenทำงานที่อุณหภูมิคงที่

๗. อัตราการไหลของ carrier gas ก็ส่งผลต่อความสามารถในการแยกพีคด้วย และสำหรับ detector บางชนิดนั้นยังส่งผลทำให้ความว่องไวของ detector เปลี่ยนแปลงได้มากด้วย (เช่นพวก TCD - thermal conductivity detector) ดังนั้นในการสร้าง calibration curve ควรต้องใช้อัตราการไหลเดียวกันกับที่ใช้ในการวิเคราะห์ด้วย

๘. เครื่อง GC ที่ผมเคยใช้นั้น การปรับอัตราการไหลของ carrier gasส่วนใหญ่จะใช้วิธีปรับความดันแก๊สขาเข้าคอลัมน์ และใช้ความดันด้านขาเข้าคอลัมน์เป็นตัวบอกว่า carrier gas ไหลเร็วหรือไหลช้า ถ้าใช้ความดันด้านขาเข้าสูงแก๊สก็จะไหลเร็ว ถ้าใช้ความดันด้านขาเข้าต่ำแก๊สก็จะไหลช้า ส่วนอัตราการไหลที่แท้จริงเป็นเท่าใดนั้นต้องไปวัดทางด้านขาออกของคอลัมน์ (อาจวัดผ่าน detector หรือต้องปลดด้านขาออกออกจาก detector) ยกเว้นรุ่น GC-2014 นี่แหละที่มีระบบปรับอ้ตราการไหลและแสดงค่าอัตราการไหลเป็น ml/min

๙. สิ่งที่ต้องพึงระลึกไว้โดยเฉพาะเมื่อใช้ packed column ก็คือ "อัตราการไหลของ carrier gas (ml/min)" ส่งผลต่อความสามารถในการแยกของคอลัมน์ ไม่ใช่ "ความดันด้านขาเข้าคอลัมน์" จากประสบการณ์พบว่าในกรณีของ packed column นั้นเมื่อใช้งานไปนาน ๆ ตัว packing อาจอัดตัวแน่นมากขึ้น ทำให้แม้ว่าจะตั้งค่าความดันด้านขาเข้าเท่าเดิมเหมือนวัน (หรือเดือน) ก่อน ๆ ค่าอัตราการไหล (ml/min) จะลดลง สิ่งที่เห็นก็คือพีคจะออกมาช้าลง

๑๐. แต่ถ้าเป็น capillary column ก็ต้องคอยตรวจด้วยว่ามีการปรับเปลี่ยน split ratio หรือเปล่า ดังนั้นสำหรับผู้ใช้ capillary column จึงควรต้องรู้ว่าเดิมนั้นใช้ split ratio เท่าใด

๑๑. ถ้าเป็นเครื่องที่มีระบบวัดอัตราการไหลโดยตรง (เข้าใจว่า GC-2014 ที่ต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ก็เป็นเช่นนี้) ปัญหาในข้อ ๙ และ ๑๐ ก็จะหมดไป

๑๒. ในกรณีที่ใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมก็ต้องระวังอย่าเชื่อสิ่งที่อยู่หน้าจอมากเกินไป โดยเฉพาะในเรื่องการปรับความดัน เครื่อง GC-2014 ที่ผมใช้นั้นสามารถปรับความดันอากาศและไฮโดรเจนที่ป้อนเข้า detector ได้ โดยใช้การป้อนคำสั่งผ่านคอมพิวเตอร์ แต่การควบคุมดังกล่าวจะทำได้ก็ต่อเมื่อเราตั้งความดันด้านขาเข้าเครื่อง GC-2014 ให้สูงกว่าช่วงที่เราต้องการควบคุม สมมุติว่าเราตั้งความดันด้านขาเข้าไว้ 2.0 bar เราจะสามารถปรับความดันผ่านคอมพิวเตอร์ในช่วงที่ไม่เกิน 2.0 bar ได้ แต่ถ้าเราเผลอไปสั่งให้เครื่องเพิ่มความดันเป็น 2.5 bar ตรงหน้าจอคอมมันก็แสดงว่าความดันเป็น 2.5 bar (มันแสดงค่าความดันที่เราต้องการให้เป็น ไม่ได้แสดงค่าความดันที่แท้จริง) แต่เครื่องก็ปรับความดันได้แค่สูงสุด 2.0 bar ตามที่เราตั้งไว้ที่เครื่อง GC เท่านั้น (สาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตรเคยเจอปัญหานี้แล้ว)

จากข้อมูลที่ได้มาก็คงตอบได้เท่านี้ก่อน (โดยต้องเดาเอาส่วนหนึ่งว่าผู้ถามต้องการอะไร) ไม่รู้เหมือนกันว่าจะช่วยได้แค่ไหน แต่ก็ขอให้โชคดีก็แล้วกัน (จะรอฟังข่าว)

การควบคุมความดันในถังบรรยากาศ (Atmospheric tank) MO Memoir : Friday 13 May 2554

เมื่อวันอังคารที่ ๑๐ ที่ผ่านมา มีอีเมล์มาถามเรื่องอุปกรณ์ที่ใช้ในการรักษาความดันในถังเก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ (Atmospheric tank) ดังนั้น Memoir ฉบับนี้ก็เลยขอถือโอกาสเล่าเรื่องนี้ให้ฟัง

ถังความดันบรรยากาศชื่อก็บอกแล้วว่าทำงานที่ความดันบรรยากาศ ถังชนิดนี้มักใช้เก็บของเหลวที่มีความดันไอไม่สูงมากที่อุณหภูมิบรรยากาศรอบด้าน เช่น น้ำ ไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดสูง เช่นพวกตั้งแต่น้ำมันก๊าดขึ้นไป ตัวทำละลายต่าง ๆ ที่มีความดันไอต่ำ ฯลฯ นอกจากนี้ก็ยังใช้เก็บของแก๊สที่ถูกทำให้เย็นตัวจนเป็นของเหลว เช่น พวกไฮโดรคาร์บอน C1-C4 ถังพวกนี้มักจะเรียกว่า cryogenic tank

พวก C3-C4 สามารถทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้โดยการใช้ความดัน และเก็บในถังที่เป็นภาชนะรับแรงดัน (pressure vessel) แต่วิธีการดังกล่าวจะเหมาะกับการเก็บในปริมาณไม่มาก ถ้าต้องการเก็บในปริมาณมาก การเก็บในถัง cryogenic จะดีกว่า

น้ำมันเบนซิน (หรือของเหลวใด ๆ ที่มีความดันไอสูงที่อุณหภูมิห้อง) ก็เก็บในถังเช่นนี้ได้ แต่ถ้าใช้ถังแบบมีหลังคาที่เรียกกว่า cone roof ก็จะมีการสูญเสียจากการระเหยเยอะหน่อย ถ้าเก็บในถังที่มีหลังคาแบบ floating roof ก็จะดีกว่า ส่วนหลังคาแบบ cone roof และหลังคาแบบ floating roof เป็นอย่างไรก็ดูรูปที่ ๑ ข้างล่างก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ หลังคาถังความดันบรรยากาศแบบต่าง ๆ

ถังความดันบรรยากาศที่มีหลังคาแบบที่เรียกว่า cone roof ก็คือถังที่มีหลังคาลาดเอียงนั่นแหละ เหตุผลที่ต้องทำให้มันลาดเอียงก็เพื่อการระบายน้ำฝนเวลาฝนตก ถังแบบนี้ใช้เก็บสารที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องที่มีความดันไอไม่สูงได้ดี แต่ถ้าของเหลวนั้นมีความดันไอสูงมากจะทำให้สูญเสียของเหลวจากการระเหยไปได้มาก ดังนั้นเพื่อที่จะลดการระเหยจึงต้องทำการปิดคลุมผิวหน้าของเหลวเอาไว้ไม่ให้มีที่ว่าง ถังแบบนี้เรียกว่า floating roof หรือฝาลอย โดยฝาถังจะลอยอยู่บนผิวหน้าของเหลวเลื่อนขึ้นลงได้ตามระดับของเหลวในถัง ถังแบบ floating roof นี้อาจมีแต่ฝาที่เป็น floating roof เท่านั้น ซึ่งมักจะเห็นกับถังขนาดใหญ่ (เช่นถังเก็บน้ำมันดิบ ถังน้ำมันเบนซินขนาดใหญ่) ซึ่งคงไม่สามารถสร้าง cone roof ครอบเอาไว้ได้ ดังนั้นต้องมีการออกแบบการระบายน้ำฝนออกจาก floating roof ด้วยเวลาที่ฝนตก แต่ถ้าเป็นถังขนาดเล็กก็อาจใช้วิธีสร้าง cone roof ครอบเอาไว้อีกชั้นก็ได้ (แต่ต้องมีช่องทางสำหรับเข้าไปซ่อมบำรุงจากทางด้านบนของ floating roof ด้วยนะ)

จะว่าไปแล้วถังที่มีช่องว่างระหว่างพื้นผิวบนสุดของของเหลวกับฝาถังด้านบน ก็จัดอยู่ในกลุ่มเดียวกับถังแบบ cone roof (ไม่จำเป็นว่าหลังคาต้องมีรูปกรวยเหมือนกันนะ)

ที่นี้เรามาลองดูว่าเกิดอะไรขึ้นในถังที่มีหลังคาปิด (ไม่ว่าจะมีรูปร่างแบบ cone roof หรือไม่ก็ตาม เพียงขอให้มี ช่องว่างระหว่างพื้นผิวบนสุดของของเหลวกับฝาถังด้านบน ซึ่งถังน้ำมันรถก็จัดอยู่ในประเภทนี้) เมื่อเราสูบของเหลวเข้าหรือออกจากถัง ในที่นี้สมมุติว่าเป็นการสูบน้ำก่อนก็แล้วกัน

รูปที่ ๒ (ซ้าย) เมื่อสูบน้ำเข้าถัง อากาศในถังจะถูกอัดตัวจากระดับน้ำที่สูงขึ้น ทำให้ความดันในถังสูงขึ้น (ขวา) แต่เมื่อสูบน้ำออก อากาศในถังจะขยายตัวจากการที่ระดับน้ำลดลง ความดันในถังจะลดต่ำลง

เมื่อเราสูบน้ำเข้าถัง ระดับน้ำในถังจะเพิ่มสูงขึ้น ทำให้ที่ว่างของอากาศเหนือผิวน้ำลดลง ถ้าหากเราไม่มีการระบายออกกาศเหนือผิวน้ำออกไป ความดันเหนือผิวของเหลวในถังก็จะสูงขึ้น และทำให้ถังระเบิดได้ ในทางกลับกันเมื่อเราสูบน้ำออกจากถัง ระดับน้ำในถังจะลดลง ที่ว่างของอากาศเหนือผิวของเหลวจะเพิ่มมากขึ้น ถ้าเราไม่มีการระบายอากาศเข้าในถัง ความดันในถังจะลดลง ถังจะถูกอัดตัวจากความดันบรรยากาศด้านนอกถัง ทำให้ถังยุบตัวเกิดความเสียหายได้

ดังนั้นเพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดัน จึงต้องทำการติดตั้งท่อระบายอากาศ (หรือที่เรียกว่า vent) ในกรณีของน้ำนั้นท่อระบายอากาศนี้อาจเป็นเพียงท่อโค้งคว่ำลง (เพื่อไม่ให้น้ำฝนหรือสิ่งสกปรกตกลงไปในถังดังแสดงในรูปที่ ๑ และ ๒) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ vent นี้ขึ้นอยู่กับ อัตราการสูบของเหลวเข้า-ออก ขนาดปริมาตรถัง และความดันไอของของเหลวที่บรรจุในถัง ถ้าอัตราการสูบของเหลวเข้า-ออกมีค่าสูง ขนาดของ vent ก็ต้องใหญ่ตามไปด้วย เพื่อให้สามารถระบายอากาศเข้า-ออกได้ทันเวลา

ตัว vent นี้อาจเป็นเพียงแค่ท่อโล่ง ๆ เชื่อมต่อระหว่างอากาศในถังกับอากาศข้างนอกถัง แต่ถ้ากลัวจะมีนกเข้าไปทำรังหรือตัวอะไรเข้าไปในถัง ก็ควรหาตะแกรงมาปิดปลายด้านที่เปิดหน่อยก็ดี

สำหรับของเหลวที่มีความดันไอสูงนั้น เวลาที่ระดับของเหลวในถังลดลง ความดันในถังจะไม่ลดลงมากเท่ากับของเหลวที่มีความดันไอต่ำกว่า เพราะของเหลวที่มีความดันไอสูงนั้นจะสามารถระเหยได้เร็ว ในภาวะที่ไม่มีการสูบของเหลวเข้า-ออกถังนั้น ความดันไอเหนือผิวของเหลวจะสมดุลกับอุณหภูมิของเหลว แต่เมื่อมีการสูบของเหลวออกจากถังซึ่งทำให้ระดับของเหลวลดลง ความดันเหนือผิวของเหลวจะลดลง ของเหลวก็จะระเหยกลายเป็นไอออกมาชดเชย ซึ่งถ้าของเหลวดังกล่าวระเหยได้เร็วพอ ความดันในถังก็อาจจะไม่ตกลงเลยก็ได้ในขณะที่มีการสูบของเหลวออกจากถังและไม่มีการไหลของอากาศเข้าไปในถังด้วย

การเปลี่ยนความดันของอากาศ/ไอในถังไม่จำเป็นต้องเกิดขึ้นเมื่อมีการสูบของเหลวเข้าออกจากถัง การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิก็สามารถทำให้เกิดได้เช่นเดียวกัน เช่นเวลาที่ถังตากแดดร้อนในเวลากลางวัน ความดันก็จะสูงขึ้น เวลาที่ถังเย็นตัวลงในเวลากลางคืน ความดันก็จะลดลง นอกจากนี้ยังต้องเผื่อเวลาที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงกระทันหันด้วย เช่นก่อนฝนตกอากาศอาจจะร้อนมาก ทำให้ความดันในถังสูง แต่เมื่อฝนตกลงมา น้ำฝนจะไประบายความร้อนออกจากถัง ทำให้ถังเย็นตัวลง การออกแบบก็ต้องคำนึงเผื่อตรงนี้เอาไว้ด้วย

นอกจากนี้การเปลี่ยนความดันยังขึ้นกับขนาดของถังด้วย ที่อัตราการสูบของเหลวเข้า-ออกเท่า ๆ กัน ถังขนาดใหญ่จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงความดันที่ช้ากว่าถังขนาดเล็ก

ในกรณีที่ใช้ถังประเภทนี้บรรจุของเหลวที่ติดไฟได้นั้น (พวกเชื้อเพลิงต่าง ๆ) การใช้ระบบ vent แบบท่อโล่ง ๆ นี้ทำให้อากาศไหลเข้าไปผสมกับไอเชิ้อเพลิงในถังได้ในเวลาที่สูบของเหลวออกจากถัง และยังทำให้ไอเชื้อเพลิง (ซึ่งมักเป็นเชื้อเพลิงผสมกับอากาศที่เกิดจากการสูบของเหลวเข้า-ออกก่อนหน้า) ไหลออกมานอกถังเมื่อสูบของเหลวเข้าถัง ดังนั้นถ้าหากมีเพลิงไหม้อยู่ภายนอกถัง เปลวไฟภายนอกอาจจุดติดไอระเหยของเชื้อเพลิง + อากาศที่ไหลออกมาทาง vent เปลวไฟนี้จะลุกไหม้วิ่งย้อนกลับเข้าไปในถัง และทำให้ถังระเบิดจากภายในได้

เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาดังกล่าวจึงจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์สำหรับ "ดับ" เปลวไฟไม่ให้วิ่งตามไอระเหยของเชื้อเพลิงเข้าไปในถังได้ อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า "Flame arrester" (ดูตัวอย่างในรูปที่ ๓ ข้างล่าง)

รูปที่ ๓ ตัวอย่างโครงสร้างและรูปร่างของ Inline flame arrester

(รูปจาก http://www.elmactechnologies.com/products/inline_arresters_sgeib.html)

วิธีการป้องกันไม่ให้เปลวไฟวิ่งย้อนกลับเข้าไปในระบบท่อนั้นมีหลายวิธี การใช้ Flame arrester เป็นเพียงวิธีการหนึ่งเท่านั้น หลักการทำงานของ Flame arrester ก็ไม่มีอะไรมาก อาศัยความจริงที่ว่าเมื่อเปลวไฟสัมผัสกับโลหะที่นำความร้อนได้ดี เปลวไฟก็จะสูญเสียความร้อนและเย็นตัวลง ทำให้ไม่สามารถลุกไหม้เชื้อเพลิงต่อไปได้ เปลวไฟก็จะดับ ชิ้นส่วนโลหะที่ทำหน้าที่ดึงความร้อนก็เป็นเพียงแค่ตะแกรงโลหะซ้อนกันหลายชั้น

แต่การติดตั้ง Flame arrester ก็ต้องมีการซ่อมบำรุง เพราะการที่มีตะแกรงโลหะที่ละเอียดขวางทางการไหลของอากาศในถังนั้น ถ้าตะแกรงดังกล่าวเกิดการอุดตันจากสิ่งสกปรกเมื่อใด ความสามารถในการปรับความดันภายในถังของระบบ vent ก็จะสูญเสียไป ดังนั้นจึงควรต้องมีการถอดส่วนที่เป็นตะแกรงนี้มาทำความสะอาดเป็นระยะด้วย

ระบบท่อปรับความดันที่เป็นท่อเปล่า ๆ นี้มีข้อดีตรงที่โครงสร้างไม่มีความซับซ้อนอะไร แค่เลือกขนาดที่ให้เหมาะสมกับอัตราการสูบของเหลวก็พอ แต่ระบบนี้ก็มีข้อเสียคือ ทันทีที่ความดันในถังลดลง อากาศก็จะไหลเข้าถังได้ทันที และทันที่ที่ความดันในถังสูงขึ้น ไอของเหลวในถังก็จะรั่วออกนอกถังได้ทันที่ ซึ่งถ้าหากเป็นถังบรรจุน้ำหรือของเหลวที่ความดันไอต่ำ เรื่องดังกล่าวก็คงไม่ก่อปัญหาใด ๆ แต่ถ้าเป็นพวกของเหลวที่มีความดันไอสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเชื้อเพลิงด้วยแล้ว การที่มีอากาศรั่วเข้าไปในถังก็เท่ากับเป็นการเพิ่มโอกาสที่จะเกิดการระเบิดของไอในถังได้ถ้ามีเปลวไฟ และการที่ไอเชื้อเพลิงในถังรั่วออกมาก็อาจทำให้เกิดการลุกติดไฟข้างนอกได้ถ้าหากด้านนอกถังมีแหล่งพลังงานที่สามารถจุดระเบิดเชื้อเพลิงได้ (ไม่จำเป็นต้องเป็นเปลวไฟ อาจเป็นประกายไฟหรือพื้นผิวที่ร้อนก็ได้)

อย่างที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ว่าของเหลวที่มีความดันไอสูงนั้น เมื่อระดับของเหลวในถังลดลง ของเหลวอาจจะระเหยขึ้นมาชดเชยได้ทันเวลา ทำให้ความดันในถังตกลงไม่เร็วเหมือนกับของเหลวที่มีความดันไอต่ำกว่า ดังนั้นถ้ามีระบบที่ทำให้อากาศไม่ไหลเข้าถังทันทีที่ระดับของเหลวลดลง และไม่ให้ไอของเหลวไหลออกทันทีที่ความดันในถังเพิ่มขึ้นสูง (เช่นตอนแดดออก) เราก็จะสามารถลดการรั่วไหลสู่ภายนอกของไอระเหยจากของเหลวในถัง และลดโอกาสที่จะเกิดอันตรายจากการที่มีอากาศเข้าไปผสมกับไอระเหยในถังได้ อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อว่า "Breather valve" หรือจะเรียกว่า "วาล์วหายใจ" ก็ไม่ขัดข้อง ตัวอย่างโครงสร้างและการทำงานของวาล์วชนิดนี้แสดงในรูปที่ ๔ ข้างล่าง

รูปที่ ๔ ตัวอย่างโครงสร้าง Breather valve

เมื่อความดันไอของของเหลวในถังสูงขึ้น (เช่นจากการการที่ถังต้องตากแดดในเวลากลางวัน) วาล์วสีแดงจะยังไม่ยกตัวขึ้นจนกว่าแรงดันไอของของเหลวจะมากพอที่จะดันให้วาล์วสีแดงเปิดออก (ยกตัวสูงขึ้น) เพื่อระบายความดันออกสู่บรรยากาศข้างนอก (โดยกดวาล์วสีเขียวให้ปิด) แต่เมื่อความดันในถังต่ำกว่าความดันบรรยากาศที่อยู่นอกถัง (เช่นจากการที่ถังตากแดดอยู่แล้วฝนตกหรือในช่วงเวลากลางคืน) วาล์วสีเขียวจะยังไม่ยอมให้อากาศไหลเข้าไปในถังทันที ต้องรอจนกว่าแรงดันภายในถังลดต่ำลงจนต้านแรงดันบรรยากาศนอกถังไม่ได้ แรงดันบรรยากาศนอกถังก็จะดันให้วาล์วสีเขียวเปิดออก (ด้วยการยกตัวสูงขึ้นเช่นเดียวกัน) เพื่อระบายอากาศเข้าสู่ภายในถัง (โดยจะกดวาล์วสีแดงให้ปิด)

ตัว Breather valve นี้อาจจะต่อตรงเข้ากับช่องว่างเหนือผิวของเหลวในถัง หรือในกรณีที่เป็นถังบรรจุของเหลวไวไฟก็อาจมี flame arrester คั่นกลางระหว่าง Breather valve กับช่องว่างเหนือผิวของเหลวในถัง

เช้านี้ไปตรวจเยี่ยมนิสิตฝึกงานที่บริษัท ก็พึ่งจะได้ยินเรื่องนี้เป็นครั้งแรก คือมีนิสิตฝึกงาน (ไม่ใช่คนของเราแต่เป็นของสถาบันไหนไม่ขอบอก) แอบเข้าไปนอนหลับในห้องส้วมแล้วโดนแม่บ้านจับได้ สาเหตุเป็นเพราะห้องส้วมที่บริษัทนั้นเป็นแบบชักโครกที่มีถังพักน้ำอยู่ด้านหลัง คนที่เข้าไปแอบงีบก็เลยใช้วิธีนั่งหันหลังและฟุบกับถังพักน้ำ ทีนี้พอแม่บ้านมาทำความสะอาดพบห้องส้วมปิดอยู่ และเห็นลอดช่องประตูว่าคนที่อยู่ข้างในห้องนั่งหันเท้าเข้าข้างใน (หรือหันหลังให้ประตูนั่นเอง เพราะปรกติห้องส้วมทั่วไปจะนั่งหันหน้าออกเข้าหาประตูใช่ไหม ดังนั้นเท้าก็ต้องชี้ออกมาข้างนอก) ซึ่งมันเป็นเรื่องผิดปรกติ ก็เลยต้องมีการตรวจสอบ เรื่องก็เลยแดงว่าแอบเข้าไปหลับในห้องส้วมตั้ง ๒ ชั่วโมง

แต่จะว่าไปก็น่าสงสารคนทำงานบริษัทสมัยนี้ เข้างานแต่เช้า ใช้งานทั้งวันยันดึก เวลาพักผ่อนก็ไม่เพียงพอ แถมตอนนี้บริษัทนี้ยังให้แม่บ้านมาเฝ้าหน้าห้องน้ำตลอดเวลาทำงานซะด้วย คงกลัวว่าจะมีแต่คนเดินเข้าแล้วเงียบหายไปโดยไม่เดินออกมามั้ง

ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ ตอนที่ ๑๐ เดือนนี้เมื่อปีที่แล้ว MO Memoir : Thursday 12 May 2554

ช่วงปิดเทอมทีไรเป็นต้องออกไปตรวจเยี่ยมนิสิตฝึกงานทุกที ปีที่แล้วก็ต้องไปตรวจที่ศรีราชา จำได้ว่าเมื่อปีที่แล้วตอนเดือนพฤษภาคม ๒๕๕๓ วันพฤหัสบดีที่ ๑๓ ก็ได้ไปตรวจเยี่ยมนิสิตที่ฝึกงานอยู่ที่โรงกลั่นน้ำมันที่ศรีราชา ผมนัดนิสิตเอาไว้ตอนเย็นหลังเลิกงานเพื่อจะพาพวกเขาไปกินข้าวเย็นด้วยกัน จะได้คุยกันได้เรื่อย ๆ สบาย ๆ ที่ร้านอาหารริมทะเล

ปรากฏว่าก่อนไปถึงหอพักที่นิสิตพักอยู่ ตอนเวลา ๑๕.๑๖ น ก็มีข้อความจากมหาวิทยาลัยส่งมาถึงความว่า "ถ.พญาไทจะถูกปิดเวลา ๑๘.๐๐ น ขอให้ทุกคนออกจากจุฬาฯโดยด่วน"

เวลาประมาณ ๑๙.๓๐ น ก็มีคนถูกยิงที่ศีรษะบริเวณแยกศาลาแดงตรงข้ามประตูทางเข้าโรงพยาบาลจุฬา คงไม่ต้องบอก ณ ว่าใครถูกยิง ตอนนั้นผมนั่งกินข้าวกับนิสิตอยู่ที่ร้านอาหารริมทะเล ได้ทราบข่าวจาก SMS ที่สำนักข่าวแห่งหนึ่งส่งมาให้

ข่าวดังกล่าวยังทยอยส่งมาเรื่อย ๆ ผมยังนั่งคุยกันตรงนั้นโดยตั้งข้อสังเกตว่า โดนยิงหน้าโรงพยาบาลจุฬา แต่กลับไปเข้าโรงพยายาลหัวเฉียว ซึ่งท้ายที่สุดแล้วก็ต้องส่งไปผ่าตัดสมองต่อที่โรงพยาบาลวชิระ ทั้ง ๆ ที่ตรงที่เกิดเหตุนั้นก็มีโรงพยาบาลจุฬาซึ่งเป็นโรงพยาบาลใหญ่สามารถผ่าตัดสมองได้ทันทีอยู่ที่ฝั่งตรงข้ามถนน แถมใกล้ ๆ กันก็ยังมีโรงพยาบาลตำรวจที่สามารถทำการผ่าตัดใหญ่เช่นนี้ได้เช่นเดียวกัน แต่ผู้นำส่งกลับขับรถพาไปที่อื่น ไม่พาเข้าโรงพยาบาลจุฬา ขับผ่านโรงพยาบาลตำรวจ กลับไปส่งโรงพยาบาลหัวเฉียวแทนที่อยู่ห่างออกไปแทน

ถ้าใครสงสัยว่าทำไมถึงไม่เข้าโรงพยาบาลใกล้ ๆ ก็ลองกลับไปดูเหตุการณ์ก่อนหน้านั้นก็คงจะหาคำตอบได้เอง

ครั้งพอเวลา ๒๑.๐๙ น ก็มีข้อความส่งมาจากมหาวิทยาลัยอีกว่า "พรุ่งนี้ศุกร์ ๑๔ พ.ค. จุฬาฯหยุดดำเนินการ"

พอวันศุกร์ที่ ๑๔ พฤษภาคม ๒๕๕๓ ก็มีข้อความส่งมาจากผู้อำนวยการโรงเรียนสาธิตจุฬาฯฝ่ายประถม ความว่า "ขอยืนยันวันเปิดเรียนคือ ๒๔ พ.ค.๕๓/วันปฐมนิเทศคือ ๑๙-๒๑ พ.ค.๕๓ หากมีการเปลี่ยนแปลงจะแจ้งให้ทราบภายใน ๑๗ พ.ค. ๕๓ หรือติดตามที่ www.satitchula.org"

วันเดียวกันเวลา ๑๕.๕๐ น ก็มีข้อความส่งมาจากมหาวิทยาลัยความว่า "วันที่ ๑๕-๑๖ พ.ค. จุฬาฯปิดทำการและงดทำกิจกรรมทุกชนิดในเขตมหาวิทยาลัย"

วันอาทิตย์ที่ ๑๖ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๑๕.๓๑ น ก็มีข้อความส่งมาอีกว่า "วันจันทร์ ๑๗ พ.ค. จุฬาฯปิดทำการ เช็คความคืบหน้าได้ทุกวันที่เว็บจุฬาฯ"

เช้าวันจันทร์ที่ ๑๗ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๙.๑๘ น ก็มีข้อความส่งมาจากผู้อำนวยการโรงเรียนสาธิตจุฬาฯฝ่ายประถม ความว่า "ขอเลื่อนวันปฐมนิเทศผู้ปกครองนักเรียนร.ร.สาธิตจุฬาฯฝ่ายประถมในวันที่ ๑๙-๒๑ พ.ค. ๕๓ ออกไปโดยไม่มีกำหนด ส่วนวันเปิดเรียนยังเหมือนเดิมคือ ๒๔ พ.ค. ๕๓"

บ่ายวันอังคารที่ ๑๘ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๑๔.๓๘ น ก็มีข้อความส่งมาจากมหาวิทยาลัยอีก ความว่า "วันพุธ ๑๙-ศุกร์ ๒๑ พ.ค. จุฬาฯปิดทำการ เช็คความคืบหน้าได้ที่เว็บจุฬาฯ"

เช้าวันพุธที่ ๑๙ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๙.๔๑ น ก็มีข้อความส่งมาจากผู้อำนวยการโรงเรียนสาธิตจุฬาฯฝ่ายประถม ความว่า "ร.ร.สาธิตจุฬาฯฝ่ายประถมเลื่อนเปิดเรียนเป็นวันจันทร์ที่ ๓๑ พฤษภาคม ๒๕๕๓"

ช่วงสายวันศุกร์ที่ ๒๑ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๑๐.๓๓ น ก็มีข้อความส่งมาจากมหาวิทยาลัยอีก ความว่า "จุฬาฯปิดทำการเพิ่มวันที่ ๒๒-๒๓ พ.ค. ๕๓ และงดการเข้าพื้นที่เพื่อความปลอดภัย

ท้ายสุดตอนดึกวันเสาร์ที่ ๒๒ พฤษภาคม ๒๕๕๓ เวลา ๒๑.๓๓ น ก็มีข้อความส่งมาจากมหาวิทยาลัยอีก ความว่า "จุฬาฯเปิดทำการวันจันทร์ ๒๔ พ.ค. ดูข้อมูลการเปิดประตูบนเว็บจุฬาฯ"

ข้อความที่เขียนมาข้างต้นทั้งหมด เป็นข้อความที่ถูกบันทึกเอาไว้ในโทรศัพท์ของผม ด้วยเกรงว่ามันจะหายไป เลยต้องขอนำมาบันทึกไว้กันลืม เพราะพรุ่งนี้ก็จะครบรอบปีของเหตุการณ์เมื่อปีที่แล้ว

ในประวัติศาสตร์ของมหาวิทยาลัยของเรานั้น ผมคิดว่าเหตุการณ์เมื่อฤดูร้อนปีที่แล้วเป็นเหตุการณ์รุนแรงที่สุดที่เคยเกิดขึ้นในบริเวณรอบ ๆ มหาวิทยาลัย และมีเหตุการณ์ที่ไม่เคยได้ยินว่าเคยเกิดขึ้นมาก่อนในประเทศของเรา ไม่ว่าจะเป็นในสมัยที่ฝ่ายรัฐบาลยังสู้รบกับฝ่ายคอมมิวนิสต์ หรือปัจจุบันที่มีเหตุรุนแรงเกิดขึ้นในจังหวัดชายแดนภาคใต้ เหตุการ์นั้นคือ "การบุกโรงพยาบาล" ที่เกิดขึ้นที่โรงพยาบาลจุฬาฯในวันพฤหัสบดีที่ ๒๙ เมษายน ๒๕๕๓ โดยกลุ่มชายฉกรรจ์พร้อมอาวุธที่เรียกตนเองว่าต่อสู้เพื่อประชาธิปไตย

ผมเขียนเรื่องนี้ก็เพื่อให้คนที่มาใหม่หรือผู้ที่ไม่ได้อยู่ในมหาวิทยาลัยในช่วงเวลาดังกล่าวทราบว่า ได้เกิดอะไรขึ้นบ้างในบริเวณรอบรั้วมหาวิทยาลัย

ประวัติศาสตร์นั้นมีทั้งเรื่องดีและเรื่องไม่ดี ซึ่งเราก็ต้องบันทึกเอาไว้ทั้งสองส่วน

ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ ตอนที่ ๙ ทั้งหมดซ้าย-ขวาหัน MO Memoir : Thursday 12 May 2554

ผมไม่ได้ไปเดินแถวกระทรวงกลาโหมซะนาน (หลายปีทีเดียว) บังเอิญเย็นวันวานได้มีโอกาสเดินผ่าน (เดินจากบ้านหม้อไปท่าช้าง) ก็เลยพึ่งรู้ว่ามันมีอะไรเปลี่ยนไป

นั่นคือทิศทางการหันปากกระบอกปืนใหญ่หน้ากระทรวงกลาโหม

เดิมนั้นปืนใหญ่ที่ตั้งอยู่หน้ากระทรวงกลาโหมจะหันปากกระบอกออกจากตัวอาคารกระทรวง ซึ่งผมเห็นมาตั้งแต่ยังเป็นเด็กพึ่งจำความได้ (ดูรูปที่ ๑) แต่ทีนี้ฝั่งตรงข้ามกระทรวงคือพระบรมมหาราชวังและวัดพระแก้ว

และปืนใหญ่กระบอกที่ใหญ่ที่สุดคือปืนที่ชื่อว่า "นางพญาตานี" ซึ่งได้มาจากรัฐปัตตานีสมัยรัชกาลที่ ๑ ที่ไปตีหัวเมืองทางใต้

รูปที่ ๑ การตั้งวางปืนใหญ่หน้ากระทรวงกลาโหมในอดีต (ภาพจาก http://www1.tv5.co.th/service/mod/heritage/ nation/bangkok/index7.htm ข้อมูล ณ วันพุธที่ ๑๑ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๕๔)

เรื่องการหันปืนใหญ่เข้าหาพระบรมมหาราชวังหรือวัดพระแก้วนี้ได้ยินคนพูดกันมาตั้งนานแล้วว่าไม่เหมาะสมบ้าง ไม่เป็นมงคลบ้าง (ทำนองว่าหันอาวุธเข้าบ้าน หันอาวุธเข้าสถานที่สำคัญ) แถมยังมีคนบางคนเลยเถิดถึงระดับเอาเรื่องปืนนางพญาตานีที่หันเข้าหาพระบรมมหาราชวังไปผูกเข้ากับความไม่สงบใน ๓ จังหวัดชายแดนใต้อีก แต่ทั้งหมดเท่าที่ทราบก็เป็นเรื่องพูดกันปากต่อปากเล่าต่อกันมา คงไปหาต้นตอไม่ได้ว่าใครเป็นคนเริ่มต้นความคิดเหล่านี้

เรื่องดังกล่าวมีพูดกันมานานแต่ก็ยังไม่เห็นมีใครไปยุ่งอะไรกับปืนใหญ่เหล่านั้น จนเมื่อวานจึงได้เห็นว่ามีการจัดวางใหม่แล้ว (ซึ่งก็คงปรับเปลี่ยนมาหลายปีแล้ว)

คือปืนใหญ่พวกที่อยู่ทางด้านขวา (ถ้ายืนตรงอาคารกระทรวงแล้วมองไปทางพระบรมมหาราชวัง) ให้ตั้งปืนใหม่โดยให้หันไปทางขวา และปืนใหญ่พวกที่อยู่ทางด้านซ้ายก็ให้ตั้งปืนใหม่แล้วหันไปทางด้านซ้าย (รูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป)

พวกที่ทำขวาหันนั้นหันเข้าหาอะไรนั้น และพวกที่ทำซ้ายหันนั้นหันเข้าหาอะไรนั้น ใครมีเวลาว่างก็ลองไปเดินดูกันเองก็แล้วกัน เพราะผมดู ๆ แล้วก็ไม่แน่ใจเหมือนกันว่ามันจะแก้เคล็ดอย่างที่คนบางคนเขาเชื่อกันหรือเปล่า

รูปที่ ๒ การวางปืนใหญ่หน้ากระทรวงกลาโหมในปัจจุบัน (ถ่าย ณ วันพุธที่ ๑๑ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๕๔)

ก่อนจะเลือนหายไปจากความทรงจำ ตอนที่ ๘ พฤษภาห้าร้อยเก้า แดดลบเงาจางหาย MO Memoir : Sunday 8 May 2554

เที่ยงวันหนึ่งในขณะที่ผมกำลังเดินไปยังอาคารจอดรถที่อยู่อีกทางฟากถนนหนึ่งของมหาวิทยาลัยนั้น ผมได้พบกับศาสตราจารย์ท่านหนึ่งที่อยู่ต่างคณะที่เกษียณไปแล้ว แต่ทางภาควิชายังเชิญให้ท่านมาช่วยเหลืออยู่ แม้ว่าท่านจะทำงานทางด้านวิทยาศาสตร์ แต่ท่านก็ปรารภว่าเด็กสมัยนี้ไม่ค่อยจะสนใจประวัติศาสตร์กันแล้ว ซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่ดีเลย เพราะถ้าเราไม่ศึกษาอดีต เราก็มีโอกาสที่จะทำผิดพลาดเช่นในอดีตซ้ำแล้วซ้ำอีก

ในบันทึกฉบับวันอังคารที่ ๑๙ เมษายน ๒๕๕๔ ผมได้นำบันทึกเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการที่นิสิตผู้มีชื่อว่า "จิตร ภูมิศักดิ์" ถูกโยนบกจากเวทีหอประชุม

ต่อจากนั้นเกิดอะไรขึ้นกับเขาในอีก ๑๓ ปีให้หลังในวันที่ ๕ เดือนพฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๐๙ (เดือนนี้พอดี) ลองไปหาเพลงข้างล่างฟังกันเองก็แล้วกัน (ใน Youtube ก็มี)

เพลง จิตร ภูมิศักดิ์

โดยคาราวาน

เขาตาย ในชายป่า เลือดแดงทา ดินเข็ญ

ยากเย็น ค่นแค้น อับจน

ถึงวันพราก เขาลงมาจาก ยอดเขา

ใต้เงา มหา นกอินทรีย์

ล้อมยิงโดยกระหยิ่ม อิ่มในเหยื่อตัวนี้

โชคดี สี่ขั้น พันดาว

เหมือนดาวร่วงหล่น ความเป็นคนล่วงหาย

ก่อนตายจะหมายสิ่งใด

แสนคนจนยาก สิบคนหากรวยหลาย

อับอาย แก่หล้าฟ้าดิน

เขาจึงต่อสู้ อยู่ข้างคนทุกข์เข็ญ

ได้เห็น ได้เขียนพูดจา

คุกขังเขาได้ แต่หัวใจอย่าปรารถนา

เกิดมา เข่นฆ่า อธรรม

แล้วอำนาจเถื่อนมาบิดเบือนบังหน

กี่คน ย่อยยับ อัปรา

สองพัน ห้าร้อยแปด เมฆดำปกคลุมฟ้า

ด้วยฤทธา มหา อินทรีย์

ร้างเมือง ไร้บ้าน ออกทำการป่าเขา

เสี่ยงเอา ชีวีมลาย

พฤษภา ห้าร้อยเก้า แดดลบเงาจางหาย

เขาตาย อยู่ข้างทางเกวียน

ศพคนนี้นี่หรือคือจิตร ภูมิศักดิ์

ศพคนนี้นี่หรือคือจิตร ภูมิศักดิ์

ตายคาหลักเขตป่ากับนาคร

เขาตายในชายป่า เลือดแดงทาดินอีสาน

อีกนาน อีกนาน อีกนาน

เขาตายในชายป่า เลือดแดงทาดินอีสาน

อีกนาน อีกนาน อีกนาน

เขาตายเหมือนไร้ค่า แต่ต่อมาก้องนาม

ผู้คน ไถ่ถามอยากเรียน

ชื่อจิตร ภูมิศักดิ์ เป็นนักคิด นักเขียน

ดั่งเทียน ผู้ถ่องแท้ แก่คน

ชื่อจิตร ภูมิศักดิ์ เป็นนักคิด นักเขียน

ดั่งเทียน ผู้ถ่องแท้ แก่คน

ถ้าผมเข้าใจไม่ผิด นอกจาก "จิตร ภูมิศักดิ์" แล้วก็คงเป็น "สืบ นาคะเสถียร" ที่มีนักดนตรีแต่งเพลงไว้อาลัยให้หลังจากที่พวกเขาเสียชีวิตไปแล้ว

เชื้อเพลิงกับไอเสีย (แหล่งกำเนิดอยู่กับที่) MO Memoir : Saturday 7 May 2554

จากการนั่งฟังการประชุมร่วมกับบริษัทหลายครั้งที่ผ่านมานั้นผมรู้สึกว่า มีการนำเสนอว่าจะพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการเติมองค์ประกอบอย่างนั้นอย่างนี้เข้าไป โดยอ้างจากบทความวิจัยต่าง ๆ (โดยผู้นำเสนอก็ไม่ได้อ่านบทความฉบับนั้น เพียงแต่มอบหมายให้คนอื่นไปอ่านแล้วมาเล่าให้ที่ประชุมฟัง และพูดตามน้ำอีกที)

เท่าที่ผมไปอ่านดูนั้นพบว่า การที่เขาพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการเลือกเพิ่มเติมสารประกอบตัวใดนั้น มันขึ้นอยู่กับว่าเขาต้องการนำตัวเร่งปฏิกิริยาไปบำบัดไอเสียที่เกิดจากกระบวนการใด ดังนั้นในการนำเสนอทางบริษัทผมเห็นว่าเราจึงควรนำเสนอตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาขึ้นมาให้ตรงกับข้อมูลองค์ประกอบไอเสียที่ทางบริษัทมอบให้ ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องแปลกถ้าจะเห็นว่าถ้าเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาโดยการเติมสารนั้นสารโน้นตามบทความต่าง ๆ นั้น (โดยไม่ได้ไปดูว่าทำไมเขาจึงเติมสารเหล่านั้น) เมื่อนำมาทดสอบแล้วพบว่ามีความว่องไวสู้ของเดิมไม่ได้

สืบเนื่องจาก Memoir ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๕ พฤษภาคม ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจปัญหาเรื่องการกำจัด NOx ในไอเสีย (จากแหล่งกำเนิดอยู่กับที่) ที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงที่ใช้ก่อน โดยผมจะกล่าวแยกตามชนิดเชื้อเพลิง ซึ่งมันส่งผลถึงอุณหภูมิไอเสีย องค์ประกอบของไอเสีย และสิ่งที่ตัวเร่งปฏิกิริยาต้องประสบ

น้ำมันดีเซล

การใช้น้ำมันดีเซลเป็นการใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์ดีเซล แล้วนำกำลังจากเครื่องยนต์ดีเซลไปปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกที เครื่องยนต์ดีเซลที่ทำงานเช่นนี้มักจะเดินที่รอบคงที่ ไม่แกว่งไปมาเหมือนกับรถบรรทุก ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาเรื่องควันดำ (ซึ่งมักเกิดในระหว่างเร่งเครื่องยนต์)

น้ำมันดีเซลที่ใช้ทั่วไปในบ้านเรานั้นมักเป็นน้ำมันดีเซลหมุนเร็ว (High Speed Diesel - HSD) ส่วนน้ำมันดีเซลหมุนช้า (Low Speed Diesel - LSD) หรือที่เรียกว่าน้ำมันขี้โล้นั้น ผมไม่รู้เหมือนกันว่ามีการใช้กันแพร่หลายเท่าไร เท่าที่ได้ยินมาคือใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะขนาดใหญ่ (เช่นใช้ในเรือขนาดใหญ่)

ไอเสียที่เกิดจากเครื่องยนต์ดีเซลจะมีออกซิเจนหลงเหลืออยู่มาก แก๊สไอเสียหลักจะเป็น NOx โดยมีปริมาณ CO และเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมดเหลืออยู่น้อย ในกรณีที่เครื่องยนต์เดินรอบคงที่ก็ตัดปัญหาเรื่องควันดำไปได้ ส่วนปริมาณกำมะถันจะขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำมันดีเซลที่เอามาใช้เป็นเชื้อเพลิง

น้ำมันเตา

น้ำมันเตามีหลายเกรด ตัวที่เบา (ชนิดที่ 1) เป็นตัวที่มีความหนาแน่นต่ำสุดก็จะมีกำมะถันต่ำ ส่วนตัวที่หนักที่สุด (ชนิดที่ 5) ก็จะมีกำมะถันมากสุด นอกจากนี้ก็ยังอาจมีสารประกอบโลหะ (ที่อยู่ในรูปของสารประกอบเชิงซ้อนกับสารอินทรีย์) ผสมอยู่ด้วย

น้ำมันเตาอาจใช้เพื่อการผลิตไอน้ำ หรือให้ความร้อนโดยตรง (เช่นในการผลิตปูนซิเมนต์) การเผาน้ำมันเตาในเตาเผาจะควบคุมสัดส่วนอากาศให้ได้อุณหภูมิเปลวไฟสูงสุด ดังนั้นจึงใช้อากาศที่มากเกินพอเพียงเล็กน้อย แก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้จึงเหลือออกซิเจนอยู่ไม่มาก (น่าจะประมาณ 3-5%) ด้วยอุณหภูมิเปลวไฟที่สูงจึงทำให้เกิด NOx ได้มาก และยังมี SOx ที่เกิดจากการเผาไหม้สารประกอบกำมะถัน และขี้เถ้าที่เกิดจากสารประกอบโลหะที่อยู่ในน้ำมัน

ตัวขี้เถ้านั้นสามารถหลุดลอยไปกับแก๊สไอเสียและไปสะสมอยู่ในระบบทางเดินแก๊ส เช่นไปสะสมที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการกำจัด NOx ขี้เถ้าที่ไปสะสมนั้นอาจไปเพียงแค่ปกคลุมผิวหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาไม่สามารถทำงานได้ หรือถ้าอุณหภูมิสูงมากพอก็อาจจะเกิดการหลอมรวมเข้าไปกับตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพถาวรได้

ถ่านหิน

ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงที่ราคาถูกตัวหนึ่ง และยังมีให้ใช้อีกนาน ผู้ใช้ถ่านหินหลักในบ้านเราก็เป็นโรงไฟฟ้าและผู้ประกอบการบางราย (เช่นกลั่นแอลกอฮอล์) ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไอน้ำ จากการที่ต้องการให้ได้อุณหภูมิเปลวไฟสูงสุดจึงทำให้ในการเผานั้นจะใช้ออกซิเจนมากเกินพอเพียงเล็กน้อย ภาวะการเผาดังกล่าวจึงทำให้สามารถเกิด NOx ได้มาก และมีออกซิเจนหลงเหลืออยู่ในแก๊สไอเสียไม่มาก ส่วนปริมาณ SOx ขี้เถ้า และสารประกอบโลหะที่เกิดขึ้นนั้นจะขึ้นอยู่กับคุณภาพถ่านหินที่นำมาเผา ถ่านหินของบ้านเรา (ลิกไนต์) ดูเหมือนจะมีกำมะถันและขี้เถ้ามาก ในบางแหล่งมีการพบ As (สารหนู) ด้วย ผู้ประกอบการบางรายจึงตัดสินใจนำเข้าถ่านหินคุณภาพสูงจากต่างประเทศ (ซึ่งมีปริมาณกำมะถันและขี้เถ้าต่ำกว่า) มาใช้

แก๊สธรรมชาติ

องค์ประกอบของแก๊สธรรมชาติที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับแหล่งผลิตและตัวผู้ผลิตเอง แก๊สจากแหล่งในอ่าวไทยจะมี CO₂ ในปริมาณมาก และยังมี H₂S ปนด้วย (ช่วงหนึ่งก็พบว่ามีปรอทปน แต่ตอนนี้ไม่ทราบว่าเป็นยังไงบ้าง) แก๊สที่นำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงนั้น ถ้านำแก๊สที่ผ่านกระบวนการกลั่นแยกเอาพวก C2-C4 ออกไปก่อนก็จะได้แก๊สมีเทนบริสุทธิ์สูงที่ไม่มีทั้ง CO₂ และ H₂S (เพราะต้องกำจัดออกไปก่อนที่จะเข้ากระบวนการกลั่นแยก) แต่ถ้าเอาแก๊สที่ขึ้นมาจากทะเลส่งไปเป็นเชื้อเพลิงโดยตรง (โจทย์ของเราคือแก๊สตัวนี้) ก็จะมี H₂S ปนอยู่ในแก๊ส ซึ่งแก๊สตัวนี้เป็นตัวทำให้เกิด SOx ในไอเสีย

การเผาไหม้แก๊สธรรมชาตินั้นอาจเผาไหม้ในรูปแบบใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาเผา เช่นในเตาเผาซีเมนต์หรือหม้อไอน้ำ การเผาประเภทนี้จะได้แก๊สที่มีออกซิเจนหลงเหลือในไอเสียไม่มาก เรื่องการเผาแก๊สธรรมชาตินั้นเคยกล่าวเอาไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๙๔ วันอาทิตย์ที่ ๒๗ ธันวาคม ๒๕๕๒ เรื่อง "การเผาแก๊สธรรมชาติ" ซึ่งขอให้กลับไปอ่านทุกคนด้วย

แก๊สธรรมชาติที่นำไปผลิตกระแสไฟฟ้านั้นมักนำไปเผาในรูปแบบกังหันแก๊ส (Gas turbine) ซึ่งมีหลักการทำงานแบบเดียวกับเครื่องยนต์ไอพ่น คือให้แก๊สร้อนที่เกิดจากการจุดระเบิดเชื้อเพลิงนั้นขยายตัวไปหมุนกังหัน และกังหันนั้นจะไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกครั้ง แก๊สที่ออกมาจากกังหันแก๊สนั้นจะมีอุณหภูมิสูงอยู่มากและมี NOx ปนอยู่มาก การลดการเกิด NOx นั้นอาจทำได้โดยการฉีดไอน้ำเข้าไปผสมเพื่อลดอุณหภูมิการเผาไหม้ ดังนั้นจึงทำให้ความเข้มข้นไอน้ำในแก๊สสูง ในบางโรงงานที่มีแต่กังหังแก๊สจะประสบปัญหาแก๊สอุณหภูมิสูงเกินกว่าที่ตัวเร่งปฏิกิริยากำจัด NOx ตระกูล V₂O₅/TiO₂ จะทนได้ ดังนั้นพวกนี้จึงต้องมุ่งไปหาตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลใหม่ที่ทำงานได้ดีกว่าที่อุณหภูมิสูง เช่นใช้ W หรือ Mo แทน โดยอาจมีการเติม cerium oxide เข้าไปร่วมด้วย

แต่ถ้านำความร้อนของแก๊สร้อนที่ออกจากกังหันแก๊สไปต้มน้ำก่อนเพื่อผลิตไอน้ำไปผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันไอน้ำอีกที กระบวนการนี้ก็จะเรียกว่า combined cycle ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น แก๊สไอเสียที่ผ่านการต้มน้ำ (หรือดึงความร้อนไปใช้เพื่อกระบวนการอื่น) แล้วจะมีอุณหภูมิลดลง โจทย์ที่เรากำลังทำอยู่คือโจทย์ข้อนี้

ดังนั้นการที่เราจะเลือกพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้โลหะตระกูลไหนนั้นจึงต้องดูก่อนว่าภาวะการทำงานของโรงงานเป็นอย่างไร แล้วเลือกสิ่งที่เหมาะสมให้เขา ไม่ใช่แค่ดูว่าบทความเขาใช้ตัวไหนแล้วก็รีบพูดเลยว่าจะทำตัวนั้นตัวโน้น โดยที่ไม่อ่านเลยว่าเหตุผลที่เขาเลือกทำอย่างนั้นเป็นเพราะเหตุใด

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๒ (ตอนที่ ๒๘) MO Memoir : Thursday 5 May 2554

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวข้องกับงานของสาวน้อย ๑๕๐ เซนติเมตร (และผู้ที่จะมารับช่วงงานต่อ) โดยตรง ดังนั้นขอให้ผู้ที่เกี่ยวข้องโดยตรงทุกคนอ่านบันทึกฉบับนี้และเอกสารแนบ (สิทธิบัตร ๒ ฉบับ) โดยละเอียดด้วย ส่วนผู้อื่นก็ขอให้อ่านประดับความรู้เอาไว้