หลังจากที่นำเรื่อง
Liquid seal และ Water seal ตอนที่ ๑ ขึ้น blog
ไปแล้ว
ก็มีผู้ที่จบไปทำงานแล้วถามกลับมาว่า
"ทำไมเราไม่แก้ปัญหาเรื่องแก๊สไหลย้อนด้วยการเอา
inlet
nozzle ของสาย
liquid
return ไปติดไว้ใต้ระดับของเหลวในถัง
flash
drum" (รูปที่
๑ ซ้าย)
ซึ่งผมก็ได้ให้คำตอบเขา
(ตามความเห็นของผม)
กลับไปว่า
๑.
ทำได้
ถ้ามั่นใจว่าใน flash
drum จะมีของเหลวท่วมปลายท่อตลอดเวลา
ต้องมั่นใจว่าอัตราการเกิดของเหลวที่เกิดจากการ
flash
รวมกับที่ไหลมาจากเครื่องควบแน่นต้องสัมพันธ์กับปริมาณของเหลวที่สูบออก
ถ้าเมื่อใดที่เกิดของเหลวน้อยในขณะที่อัตราการสูบออกยังคงเดิม
ปลายท่อก็จะโผล่พ้นระดับของเหลวได้
ในกรณีของการใช้ seal
pot (รูปที่
๑ ของ Memoir
ฉบับวันที่
๑๐ มกราคม ๒๕๕๖ หรือที่วาดใหม่ในรูปที่
๑ ขวา ของ Memoir
ฉบับนี้)
จะเห็นว่าเพื่อให้มั่นใจว่าปลายท่อของเหลวที่ไหลมาจากเครื่องควบแน่นนั้นอยู่ใต้ผิวของเหลวตลอดเวลา
จะใช้วิธีให้ของเหลวไหลล้นออกทางรูที่อยู่สูงกว่าระดับปลายท่อ
(ท่อระบายที่ก้น
seal
pot มีไว้ระบายของเหลวออกตอนซ่อมบำรุง)
๒.
การใช้
U
loop นั้น
ถ้าช่วงไหนแก๊สที่เข้ามานั้นไม่มีของเหลว
การปิดกั้นการไหลของแก๊สก็ยังคงมีอยู่
(ยังมีของเหลวเดิมค้างอยู่)
หรือแม้แต่สูบของเหลวใน
flash
drum จนระดับของเหลวลดต่ำลงมาก
การปิดกั้นการไหลของแก๊สก็ยังคงมีอยู่
๓.
ถ้าเริ่มพิจารณาจากช่วง
start
up (ถังเปล่า
ๆ ไม่มีอะไร)
flash drum จะมีขนาดใหญ่กว่า
U
loop ดังนั้นต้องใช้ของเหลวในปริมาณมากกว่าในการปิดกั้นการไหลของแก๊ส
๔.
ในกรณีที่มีเครื่องควบแน่นหลายเครื่อง
แทนที่จะมี U
loop ประจำแต่ละเครื่องควบแน่น
ก็อาจมี Seal
pot เพียงตัวเดียว
แต่มีท่อไหลเข้าหลายท่อ
(รูปที่
๑ ขวา)
๕.
ในบางกระบวนการ
เช่น slurry
phase polymerisation ที่มีการควบแน่นตัวทำละลายและป้อนกลับไปยัง
reactor
นั้น
ถ้าหากท่อที่จุ่มใต้ของเหลวไม่มีของเหลวไหลออกตลอดเวลาหรือไหลไม่แรงพอ
จะทำให้ slurry
ไหลย้อนเข้าไปในท่อนั้นได้
และอาจเกิดปัญหาการอุดตันจากผงพอลิเมอร์ได้
ใน
Memoir
ฉบับนี้จะยกตัวอย่างการใช้
U-loop
ในการรักษาระดับของเหลวและรักษาความดันใน
vessel
สักสองตัวอย่าง
โดยตัวอย่างแรกจะเป็นกรณีของเครื่องควบแน่นชนิด
shell
and tube ที่แก๊สไหลในส่วน
tube
โดย
ไหลจากบนลงล่าง
ก่อนที่จะวกกลับเป็นการไหลจากล่างขึ้นบนและออกไปจากเครื่องควบแน่น
รูปที่
๒ (ซ้าย)
น้ำหล่อเย็นในส่วน
shell
นั้นไหลสวนทางกับแก๊สที่ไหลเข้า
(ขวา)
น้ำหล่อเย็นในส่วน
shell
ไหลในทิศทางเดียวกับแก๊สที่ไหลเข้า
ในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิด
shell
and tube หรือ
double-pipe
นั้น
ผู้ออกแบบต้องเลือกว่าจะให้การไหลของสายที่ต้องการลดอุณหภูมิกับสายของสารระบายความร้อนนั้น
(ก)
ไหลสวนทางกัน
หรือ (ข)
ไหลในทิศทางเดียวกัน
การไหลแบบสวนทิศทางนั้นมีข้อดีตรงที่เราสามารถลดอุณหภูมิของสายที่ต้องการลดอุณหภูมิลงได้มาก
(อาจต่ำได้ถึงประมาณอุณหภูมิขาเข้าของสารระบายความร้อนบวก
10ºC)
และเพิ่มอุณหภูมิของสายที่รับความร้อนนั้นได้มาก
(อาจได้สูงถึงประมาณอุณหภูมิขาเข้าของสายร้อนลบ
10ºC)
ในขณะที่รูปแบบการไหลในทิศทางเดียวกันนั้นอุณหภูมิของสายระบายความร้อนและสายที่ต้องการลดอุณหภูมินั้นจะลู่เข้าหากันจนไม่สามารถถ่ายเทความร้อนให้แก่กันได้อีก
แต่การไหลในทิศทางเดียวกันนั้นก็มีข้อดีคือสามารถลดอุณหภูมิของสายร้อนลงได้อย่างรวดเร็วในช่วงแรก
ซึ่งก็เหมาะกับงานบางประเภทเช่นเมื่อต้องการหยุดปฏิกิริยาหรือต้องการให้เกิดการควบแน่นอย่างรวดเร็ว
ตัวอย่างเช่นในกรณีที่แสดงในรูปที่
๒ นั้นเป็นกรณีที่เราต้องการให้แก๊สควบแน่นอย่างรวดเร็วในช่วงแรก
(ที่แก๊สไหลจากบนลงล่าง)
เพื่อให้ของเหลวที่เกิดจากการควบแน่นในส่วน
tube
นั้นไหลลงสู่ด้านล่างในทิศทางเดียวกับการไหลของแก๊สได้สะดวก
ถ้าหากว่าเราป้อนของเหลวที่ใช้เป็น
coolant
เข้าทางด้านล่างของ
shell
และออกทางด้านบน
เราจะไม่มีปัญหาเรื่องการเติมของเหลวให้เต็มในส่วน
shell
แต่เราอาจจะไม่สามารถลดอุณหภูมิแก๊สที่ไหลเข้ามาลงได้อย่างรวดเร็ว
แต่ถ้าเราให้ของเหลวที่ใช้เป็น
coolant
ไหลเข้าทางด้านบนของ
shell
และออกทางด้านล่าง
เราจะสามารถลดอุณหภูมิของแก๊สที่ไหลเข้ามาได้อย่างรวดเร็ว
แต่จะไปมีปัญหาเรื่องการที่จะมั่นใจว่าในส่วน
shell
นั้นมี
coolant
ที่เป็นของเหลวเต็มอยู่ตลอดเวลา
วิธีการแก้ปัญหาเมื่อต้องการให้ของเหลวที่ใช้เป็น
coolant
ไหลเข้าทางด้านบนของ
shell
และออกทางด้านล่างและบรรจุเต็มส่วน
shell
ตลอดเวลานั้นทำได้โดยการเดินระบบท่อด้านขาออกนั้นให้เป็น
loop
ดังแสดงในรูปที่
๓ ข้างล่าง
รูปที่
๓ การใช้ loop
เพื่อให้สามารถบรรจุ
coolant
ที่เป็นของเหลวได้เต็มส่วน
shell
ของเครื่องควบแน่น
(แบบ
shell
and tube) และให้มั่นใจว่าจะมีของเหลวที่เป็น
coolant
บรรจุเต็มส่วน
shell
เสมอ
เพื่อให้มั่นใจว่าส่วน
shell
จะมีของเหลวเติมเต็มตลอดเวลานั้น
ขนาดความสูงของ loop
(สีเขียว)
ที่แสดงในรูปที่
๓ จึงไม่ควรต่ำกว่าระดับความสูงของส่วน
shell
(เส้นประสีเขียวที่แสดงไว้)
ดังนั้นไม่ว่าอัตราการไหลของของเหลวที่ใช้เป็น
coolant
นั้นจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง
ส่วน shell
ก็จะมีของเหลวเติมเต็มตลอดเวลา
การสร้าง
loop
ดังกล่าวยังสามารถใช้เพื่อรักษาระดับน้ำใน
vessel
ให้คงที่ตลอดเวลาและป้องกันไม่ให้แก๊สใน
vessel
รั่วไหลออกทางช่องทางระบายน้ำได้
ตัวอย่างเช่นในกรณีของ seal
drum ที่ใช้กับระบบ
flare
system นั้น
ก่อนที่แก๊สจะไหลไปถึงปากปล่อง
flare
stack เพื่อเผาทำลาย
แก๊สดังกล่าวจะต้องผ่านเข้า
seal
drum ก่อน
seal
drum ในที่นี้เป็นเพียงแค่
vessel
บรรจุน้ำเอาไว้ภายใน
แก๊สที่ไหลเข้ามาจะออกทางปลายท่อที่จุ่มอยู่ใต้ผิวน้ำ
(ดังนั้นระดับความลึกที่วัดจากผิวน้ำไปจนถึงปลายท่อจะเป็นค่าความดันที่ต่ำที่สุดที่แก๊สในระบบท่อ
flare
ต้องมี
ไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถไหลออกไปทางปากปล่อง
flare
stack ได้)
ก่อนที่จะลอยกลับเข้าสู่ด้านบนของ
seal
drum และระบายออกไป
(รูปที่
๔)
รูปที่
๔ การใช้ loop
เพื่อรักษาระดับน้ำใน
seal
drum และป้องกันไม่ให้แก๊สรั่วไหลออกทางท่อระบายน้ำออก
ระดับความสูง
H
ของ
loop
นั้นจะต้องมากพอที่จะรับความดันใน
seal
drum เมื่อมีการไหลของแก๊สสูงสุด
(เช่นในกรณีที่มีเพลิงไหม้
และ vessel
ต่าง
ๆ ในโรงงานมีการระบายแก๊สออกทางระบบ
flare
พร้อมกันทั้งหมด
ตัว loop
นั้นจะมีท่อ
vent
เปิดออกสู่อากาศ
(สีแดงในรูป)
ท่อ
vent
นี้มีไว้เพื่อป้องกันการเกิดกาลักน้ำซึ่งสามารถเกิดได้ปลายท่อด้านระบายน้ำทิ้งนั้นอยู่ที่ระดับต่ำกว่าระดับน้ำในถัง
และท่อด้านน้ำไหลลงนั้นมีน้ำไหลเต็มท่อ
(รูปที่
๕)
รูปที่
๕ (ซ้าย)
ในกรณีที่น้ำไหลลงล่างแบบเต็มท่อนั้นจะสามารถทำให้เกิดกาลักน้ำได้
แต่ถ้าไหลแบบไม่เต็มท่อ
(ขวา)
จะเป็นเสมือนกับการล้นข้ามกำแพงออกมา
จะไม่เกิดปรากฏการณ์กาลักน้ำ
หน้าที่ของ
seal
drum คือป้องกันไม่ให้มีการแพร่ของอากาศย้อนเข้าไปในระบบท่อ
flare
ในกรณีที่ระบบท่อ
flare
ไม่มีแก๊สไหลออกหรือไหลในอัตราที่ต่ำเกินไป
นอกจากนี้ยังป้องกันไม่ให้เปลวไฟที่ไหม้ย้อนกลับลงมาจากปากปล่อง
flare
stack (ซึ่งอาจเกิดได้ถ้าหากมีการแพร่ของอากาศย้อนเข้ามาในระบบท่อ
flare)
ลามเข้าไปในระบบท่อ
flare
โดยเปลวไฟจะมาหยุดที่ผิวหน้าน้ำที่อยู่ใน
seal
drum รายละเอียดเรื่อง
flare
system นี้ขอยกไปเป็นอีกเรื่องต่างหาก
