ฉบับที่แล้วได้เล่าถึงการออกแบบหน่วย
demethanization
ว่าประกอบด้วยหน่วยอะไรบ้าง
และมีความสัมพันธ์กันอย่างไรบ้าง
มาคราวนี้เป็นตอนของการทำงานกันบ้าง
ต้องขอย้ำอีกครั้งนะครับว่า
ที่ยกมานี้เป็นเพียงแค่กรณีตัวอย่างของโรงงานหนึ่งที่มีการออกแบบเอาไว้เมื่อกว่า
๓๐ ปีที่แล้ว โดยนำมารายละเอียดต่าง
ๆ
ที่พอมีอยู่ในมือมาย่อเพื่อให้ผู้ที่กำลังศึกษาอยู่ได้พอมีภาพการทำงานของโรงงานขนาดใหญ่บ้าง
สำหรับผู้ที่ทำงานอยู่ในโรงงานเหล่านี้แล้วอาจจะเห็นว่าสิ่งที่เขียนบันทึกไว้นี้แตกต่างไปจากสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในโรงงานของท่านได้
เพื่อให้การทำงานของหน่วย
demethanizer
นั้นดำเนินไปได้ด้วยดี
(คือได้ผลิตภัณฑ์ตามต้องการนั่นแหละ)
จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์สำคัญต่อไปนี้
๗ พารามิเตอร์ด้วยกันคือ
๑.
ความเข้มข้นของมีเทนในสายไฮโดรเจนความเข้มข้นสูง
(hydrogen-rich
steam)
ไฮโดรเจนเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีค่าตัวหนึ่งของโรงงานโอเลฟินส์
ไม่เพียงแต่จะมีการใช้เองในโรงงาน
(เช่นในหน่วยกำจัดอะเซทิลีน)
แต่ยังสามารถส่งต่อไปยังโรงงานอื่นได้เพื่อใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิต
(เช่นโรงงานผลิตพอลิโอเลฟินส์)
การควบคุมความเข้มข้นของมีเทนในสายแก๊สไฮโดรเจนนั้นใช้การควบคุมอุณหภูมิที่หน่วยแยกไฮโดรเจน-มีเทน
การให้หน่วยนี้ทำงานที่อุณหภูมิที่ลดต่ำลงจะเพิ่มความบริสุทธิ์ของแก๊สไฮโดรเจนที่ได้
ซึ่งทำได้โดย
-
การลดอุณหภูมิจุดเดือดของสายไฮโดรเจน-มีเทนความดันต่ำ
-
การฉีดไฮโดรเจนในปริมาณน้อย
ๆ เข้าไปในสายมีเทน (ทางวาล์ว
HIC
- หาเอาเองในรูปนะครับ)
ตรงนี้ในเอกสารมีรายละเอียดเพิ่มเติมว่า
ถ้าความเข้มข้นมีเทนในสายแก๊สไฮโดรเจนมากเกินว่า
5
mol%
หรือความเข้มข้นเอทิลีนในสายมีความความเข้มข้นสูงความดันต่ำมากเกินกว่า
0.7
mol%
สามารถลดความเข้มข้นมีเทนและเอทิลีนในสายทั้งสองได้ด้วยการฉีดไฮโดรเจนที่เป็นผลิตภัณฑ์กลับเข้าไป
วิธีนี้จะไปลดอุณหภูมิการทำงานทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น
(คือตัวที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะควบแน่นแยกออกมา)
แต่ก็จะไปลดปริมาณผลิตภัณฑ์
(ไฮโดรเจนความบริสุทธิ์สูง
และมีเทนความบริสุทธิ์สูง)
ที่ผลิตได้
-
การลดความดันด้านขาเข้าของคอมเพรสเซอร์อัดแก๊สมีเทนก็สามารถช่วยลดอุณหภูมิได้ในระดับหนึ่ง
-
การเพิ่มอัตราการไหลของมีเทนที่ควบแน่นเป็นของเหลวจาก
demethanizer
reflux drum ไปยัง
off-gas
exchanger หมายเลข
๒ วิธีการนี้จะไปลดอุณหภูมิของสายป้อนเข้าถัง
separator
แยกไฮโดรเจน-มีเทน
ทำให้ได้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์มากขึ้น
(เพราะมีเทนควบแน่นออกมามากขึ้น)
แต่วิธีการนี้อาจส่งผลข้างเคียงคือ
off-gas
exchanger หมายเลข
๒ มีภาระการทำความเย็นที่ลดลง
ส่งผลให้ภาระการทำความเย็นนี้ถูกส่งต่อไปยัง
off-gas
exchanger ตัวอื่น
ทำให้แก๊สที่ออกจาก off-gas
exchanger ตัวอื่นมีอุณหภูมิลดต่ำลงไปด้วย
ซึ่งต้องระวังไม่ให้สายแก๊สผลิตภัณฑ์ที่ออกจาก
cold
box นั้นมีอุณหภูมิต่ำกว่า
-18ºC
เพราะระบบท่อและ/หรืออุปกรณ์ของระบบ
downstream
นั้นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับอุณหภูมิต่ำ
(ดู
Memoir
ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๒๕ สิงหาคม ๒๕๕๙ ประกอบ)
๒.
ความเข้มข้นของเอทิลีนเทนในสายมีเทนความเข้มข้นสูงความดันต่ำ
(L.P.
methane-rich steam)
ควบคุมด้วยอุณหภูมิของถังแยก
separator
ตัวที่
๔ ซึ่งควบคุมโดยอัตราการไหลของมีเทนผ่านระบบแลกเปลี่ยนความร้อน
ถ้าปริมาณมีเทนที่ไหลผ่านนั้นมีไม่เพียงพอจะทำให้อุณหภูมิในถังแยกนี้เพิ่มสูงขึ้น
ส่งผลให้มีเอทิลีนหลุดรอดไปกับสายมีเทนความเข้มข้นสูงความดันต่ำมากขึ้น
๓.
ความเข้มข้นของเอทิลีนในสายผลิตภัณฑ์ยอดหอ
demethanizer
ในเอกสารให้รายละเอียดเอาไว้ว่าถ้าพบว่าความเข้มข้นเอทิลีนในผลิตภัณฑ์ยอดหอของหอ demethanizer นั้นสูงเกินกว่า 0.5 mol% ก็ให้เพิ่ม reflux (ปริมาณของเหลวที่เกิดจากการควบแน่นไอยอดหอกลั่น กลับไปยังตัวหอกลั่น)
๔.
ความเข้มข้นของมีเทนในสายผลิตภัณฑ์ก้นหอ
demethanizer
ควบคุมด้วยการให้ความร้อนแก่หม้อต้มซ้ำ (reboiler - E-1317 ในรูปที่ ๑) ที่อยู่ที่ก้นหอและหม้อต้มซ้ำที่อยู่ทางด้านข้างของหอ (side reboiler - E-1319ในรูปที่ ๑) หม้อต้มซ้ำก้นหอจะใช้ไอโพรพิลีนเป็นตัวให้ความร้อน โดยใช้อุณหภูมิที่ tray 45 เป็นตัวควบคุมอัตราการไหล ส่วนหม้อต้มซ้ำทางด้านข้างหอนั้นจะใช้แก๊สที่ป้อนเข้าระบบ (charge gas) เป็นตัวให้ความร้อน โดยหม้อต้มซ้ำด้านข้างนี้จะดึงเอาของเหลวจาก tray 28 ออกมาให้ความร้อนและส่งกลับไปยัง tray 40 ในเอกสารยังให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่าถ้าพบว่าความเข้มข้นมีเทนในสายผลิตภัณฑ์ก้นหอสูงเกินกว่า 0.01 mol% ก็ให้เพิ่มอุณหภูมิการทำงานที่ tray 45
๕.
อุณหภูมิของสายผลิตภัณฑ์ที่เป็นไอ
ในหน่วยนี้มีผลิตภัณฑ์ที่เป็นไอออกมา ๕ สายด้วยกัน อุณหภูมิของสายผลิตภัณฑ์เหล่านี้ควบคุมโดยใช้อัตราการไหลของโพรพิลีนที่เป็นของเหลว (ที่มาจาก/ไปยังระบบทำความเย็น) ที่ off-gas exchanger หมายเลข ๕ โดยใช้อุณหภูมิของสายแก๊สผลิตภัณฑ์มีเทนความเข้มข้นสูงความดันสูงเป็นตัวควบคุมอัตราการไหล แต่ทั้งนี้ต้องพึงระวังไม่ให้สายแก๊สผลิตภัณฑ์นั้นเย็นเกินไป เพราะอาจก่อปัญหาให้กับโลหะที่ใช้ทำท่อและ/หรืออุปกรณ์ในส่วนของ downstream ที่ไม่ได้ออกแบบมาให้ทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ เพราะท่อของสาย downstream ของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ใช้ carbon steel จึงไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่ต่ำกว่า -18ºC ได้
ในเอกสารกล่าวว่าอาจเกิดกรณีที่แก๊สผลิตภัณฑ์ด้านขาออกนั้นมีอุณหภูมิต่ำเกินไปเกิดขึ้นได้
ส่งผลให้อุณหภูมิแก๊สผลิตภัณฑ์ที่ไหลออกจาก
cold
box นั้นลดต่ำลงถึง
-43ºC
ได้
เช่นในกรณีที่มีการสูญเสียการไหลในสาย
ethylene
refrigerant การสูญเสียการไหลในสายโพรพิลีนที่เป็นของเหลว
การสูญเสียการไหลในสาย
charge
gas ที่ป้อนเข้ามา
สายเหล่านี้ต่างเป็นสายที่ต้องการทำให้เย็นลงด้วยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสายผลิตภัณฑ์
ตรงนี้ต้องขอกล่าวซ้ำเอาไว้หน่อย
ในตอนที่ ๑๒ ของเรื่องนี้
(วันอาทิตย์ที่
๒๔ กรกฎาคม ๒๕๕๙ เรื่อง "Chargegas dryer") นั้น
ผมได้กล่าวเอาไว้ว่าอุณหภูมิการทำงานของหน่วยกลั่นแยกผลิตภัณฑ์นั้นขึ้นอยู่กับความดันที่ใช้ในการทำงาน
ตัวอย่างที่ยกมาเล่าสู่กันฟังนี้เป็นระบบความดันสูง
จึงทำการกลั่นแยกได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น
ทำให้ในหลาย ๆ
ส่วนนั้นไม่จำเป็นต้องใช้โลหะที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำได้
แต่สำหรับหน่วยกลั่นแยกที่ทำงานที่ความดันต่ำนั้น
อุณหภูมิการกลั่นจะต่ำลงไปอีก
ทำให้ต้องใช้โลหะที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำได้มาใช้ในการก่อสร้าง
ดังนั้นจุดแบ่งรอยต่อของการใช้โลหะที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำได้/ทนไม่ได้นั้นจึงมีสิทธิที่แตกต่างกันสำหรับหน่วยการผลิตที่ทำงานที่ความดันที่แตกต่างกัน
รูปที่
๑ แผนผังรายละเอียดหน่วย
demethanizer
รูปที่
๒ แผนผังรายละเอียดหน่วย
demethanizer
(ต่อจากรูปที่
๑)
๖.
ความดันของหอ
demethanizer
การควบคุมความดันภายในหอ demethanizer ทำด้วยการวัดความดันทางด้านล่างของหอ เพื่อนำไปใช้ควบคุมอัตราการระบายแก๊สผลิตภัณฑ์ออกจาก reflux drum แก๊สที่ระบายออกมาถูกส่งกลับไปยัง cold box เพื่อใช้ในการทำความเย็นและส่งต่อไปเป็นแก๊สเชื้อเพลิงต่อไป
๗.
ผลต่างความดันระหว่างถังแยก
feed
separator หมายเลข
๔ กับหอ demethanizer
ความดันนี้ควบคุมด้วยการการระบายแก๊สไฮโดรเจนความเข้มข้นสูงไปยังระบบจ่ายแก๊สเชื้อเพลิง ถ้าผลต่างความดันนี้มากเกินไป วาล์วระบายความดันก็จะเปิดออกเพื่อระบายแก๊สไฮโดรเจนความเข้มข้นสูงนี้ไปยังระบบแก๊สเชื้อเพลิง การควบคุมความดันที่ตำแหน่งนี้เป็นสิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งสำหรับการทำงานของโรงงานทั้งระบบ ด้วยเหตุผลที่ว่ามันสามารถส่งผลกระทบทางอ้อมย้อนหลังไปยังความดันด้านขาออกของ charge gas compressor เพราะถ้าความดันที่จุดนี้สูงเกินไปจะทำให้ back pressure ด้านขาออกของ charge gas compressor เพิ่มสูงขึ้นจนอาจทำให้คอมเพรสเซอร์เกิด surging ได้
อันตรายสิ่งหนึ่งที่อาจเกิดขึ้นในหน่วย
demethanizer
โดยเฉพาะในส่วน
cold
box ก็คือการแข็งตัวของอะเซทิลีน
(กลายเป็น
solid
acetylene)
อะเซทิลีนที่แข็งตัวเป็นก้อนน้ำแข็งนี้ไม่มีความเสถียรและสามารถสลายตัวได้พร้อมกับการคายพลังงานอย่างรุนแรง
แต่จะว่าไปความพยามที่จะผลิต
solid
acetylene นี้ก็มีอยู่เหมือนกัน
เพื่อใช้ในการขนส่งอะเซทิลีนจากโรงงานผลิตแทนการที่ผู้ที่ต้องการใช้ต้องผลิตเอง
ณ สถานที่ใช้งาน เพราะ solid
acetylene มันปลอดภัยกว่าอะเซทิลีนในรูปของแก๊สความดันสูง
แต่สุดท้ายก็ไม่เคยได้ยินว่ามีการสร้างโรงงานผลิต
solid
acetylene จำหน่ายในเชิงพาณิชย์
แต่เห็นมีการจดสิทธิบัตรเอาไว้
ไว้ว่าง ๆ
จะลองเขียนเรื่องนี้มาเล่าสู่กันฟังก็แล้วกัน
ในส่วนของหน่วย
demethanizer
คงจะจบลงเพียงเท่านี้
ปิดท้ายด้วยรูปงานเปิดกีฬา
freshy
game เมื่อวันจันทร์ที่
๒๒ สิงหาคมที่ผ่านมาก็แล้วกัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น