ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๑๕ Deethanization section MO Memoir : Friday 2 September 2559

Deethanizer secion จะรับผลิตภัณฑ์ก้นหอของหอ demethanizer โดยทำการกลั่นแยกผลิตภัณฑ์ออกเป็น ๒ ส่วนหลัก คือผลิตภัณฑ์ยอดหอ (overhead product) ที่ประกอบด้วย อีเทน เอทิลีน และอะเซทิลีน (C₂'s) และผลิตภัณฑ์ก้นหอ (bottom product) ที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน C₃'s และที่หนักกว่า
 

ผลิตภัณฑ์ที่มาจากก้นหอ demethanizer ที่เป็นของเหลวนั้นจะถูกแยกออกเป็น ๒ ส่วน ส่วนแรกนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่ tray ที่ ๒๒ ของหอ deethanizer ส่วนที่สองถูกแบ่งไปเพื่อใช้ลดอุณหภูมิให้กับ charge gas ในขั้นตอนที่ ๕ ของของระบบทำความเย็นหน่วยที่สอง จากนั้นจะถูกส่งต่อไปยัง tray ที่ ๓๔ ของหอ deethanizer
 

สายป้อนที่เป็นของเหลวที่ป้อนเข้าไปในหอ deethanizer จะไหลลงด้านล่างของหอโดยสวนทางกับไอร้อนที่มาจากหม้อต้มซ้ำ (reboiler) ที่ก้นหอ ความร้อนจากไอที่ระเหยขึ้นมาทำให้ไฮโดรคาร์บอน C₂ ระเหยออกจากของเหลวมาอยู่ในไอ ทำให้ไอที่ลอยขึ้นสู่ยอดหอนั้นมีความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₂ เพิ่มมากขึ้นในขณะที่ของเหลวที่ไหลลงสู่ก้นหอนั้นมีความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₂ ลดลด
 

หม้อต้มซ้ำที่ก้นหอ deethanizer ได้รับความร้อนจากไอน้ำความดันต่ำที่ควบคุมอัตราการไหลด้วยการใช้อุณหภูมิของ tray ที่ ๓๘ เป็นตัวควบคุม ถ้าหากอุณหภูมิที่ตำแหน่ง tray ที่ ๓๘ ต่ำเกินไปแสดงว่าของเหลวที่ไหลลงสู่ก้นหอนั้นมีปริมาณไฮโดรคาร์บอน C₂ เพิ่มมากขึ้น ก็จะทำการแก้ไขด้วยการเพิ่มอัตราการไหลของไอน้ำที่ป้อนให้กับหม้อต้มซ้ำ ผลิตภัณฑ์ที่ออกทางก้นหอ deethanizer จะถูกส่งต่อไปยังหน่วย depropanizer เพื่อทำการแยกไฮโดรคาร์บอน C₃'s ออกจากไฮโดรคาร์บอนหนักที่เหลือ
 

ไอที่ไหลออกทางยอดหอ deethanizer จะถูกควบแน่นให้เป็นของเหลวส่วนหนึ่งด้วยการใช้ propylene refrigerant ส่วนที่ยังเป็นไออยู่จะส่งตรงไปยังหน่วยกำจัดอะเซทิลีน (acetylene converter) ของเหลวที่ควบแน่นออกมาจะไหลไปรวมอยู่ใน reflux drum ของเหลวที่รวบรวมไว้ใน reflux drum จะถูกป้อนกลับไปยัง tray ที่ ๑ ของหอ deethanizer ด้วยการใช้ reflux pump โดยมีบางส่วนถูกป้อนให้ไหลย้อนกลับไปยัง reflux drum เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับปั๊มถ้าหากปริมาณของเหลวที่ส่งไปยัง tray ที่ ๑ นั้นน้อยเกินไป (คือเป็น minimum flow line หรือ kick back line ของ reflux pump - ดูรูปที่ ๑)
 

การควบคุมความดันของหอ deethanizer นั้นสัมพันธ์กับการทำงานและความปลอดภัยของหน่วย acetylene converter รายละเอียดตรงนี้จะไปกล่าวถึงโดยละเอียดในเรื่อง acetylene converter อีกที

ผลิตภัณฑ์ที่ควบแน่นได้ที่เครื่องควบแน่นยอดหอควรมีไฮโดรคาร์บอน C₃'s ปนอยู่ไม่เกิน 0.2 mol% ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่ก้นหอนั้นควรมีไฮโดรคาร์บอน C₂'s ละลายปนอยู่ไม่เกิน 0.85 mol% ดังนั้นเพื่อให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีคุณสมบัติเป็นไปตามข้อกำหนดดังกล่าว จึงควรที่จะควบคุมสภาวะการทำงานของหอ deethanizer ไว้ดังนี้
 

อุณหภูมิที่ reflux drum -16ºC
 

อุณหภูมิก้นหอ deethanizer 73ºC
 

ความดันที่ก้นหอ deethanizer 370 pisg
 

ความดันแตกต่าง (differential pressure) ระหว่างยอดหอและก้นหอ 8 psi
 

เพื่อให้การทำงานเป็นไปตามสภาวะดังที่กล่าวมาข้างต้น จึงควรที่ต้องเฝ้าตรวจและปรับแต่งพารามิเตอร์ต่าง ๆ ดังนี้
 

(ก) ถ้าความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₃'s ในผลิตภัณฑ์ยอดหอมีมากเกินไป ในขณะที่ความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₂'s ในผลิตภัณฑ์ก้นหอยังเป็นไปตามข้อกำหนด ให้เพิ่มอัตราการไหลของสาย reflux เพื่อลดปริมาณโดรคาร์บอน C₃'s ที่จะติดออกมากับผลิตภัณฑ์ยอดหอ
 

(ข) ถ้าความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₂'s ในผลิตภัณฑ์ก้นหอมีมากเกินไป ในขณะที่ความเข้มข้นไฮโดรคาร์บอน C₃'s ในผลิตภัณฑ์ยอดหอยังเป็นไปตามข้อกำหนด ให้เพิ่มอัตราการการป้อนไอน้ำไปยังหม้อต้มซ้ำเพื่อลดปริมาณโดรคาร์บอน C₂'s ที่ละลายปนอยู่ในผลิตภัณฑ์ก้นหอ
 

(ค) ควรควบคุมความดันภายในหอกลั่นให้อยู่ใกล้เคียงกับ 370 psig ให้มากที่สุด ทั้งนี้เนื่องจากความดันนี้ไปสัมพันธ์กับการทำงานและความปลอดภัยในการทำงานของหน่วยกำจัดอะเซทิลีน (acetylene converter) ที่จะกล่าวถึงในตอนต่อไป
 

(ง) ผลต่างความดันระหว่างยอดหอและก้นหอบ่งบอกให้ทราบถึงสภาพการณ์ที่เกิดขึ้นภายในหอกลั่น ค่าผลต่างความดันนี้จะเพิ่มมากขึ้นเมื่อหอกลั่นทำงานหนักมากขึ้น (เช่นเมื่ออัตราการไหลของสายป้อนไหลเข้าหอกลั่นเพิ่มมากขึ้น) และจะลดลงเมื่อหอกลั่นทำงานน้อยลง (เช่นเมื่ออัตราการไหลของสายป้อนเข้าหอกลั่นลดต่ำลง) ค่าผลต่างความดันที่สูงมากเกินไปแสดงว่าเกิดการท่วม (flooding) ในหอกลั่น ซึ่งถ้าระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นมีค่าสูงในเวลาเดียวกัน จะส่งผลให้มีไฮโดรคาร์บอน C₃'s หลุดออกไปกับผลิตภัณฑ์ยอดหอมากขึ้น ในทางกลับกันถ้าค่าผลต่างความดันนี้มีค่าน้อยเกินไป ร่วมกับระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นต่ำเกินไป แสดงว่าระดับของเหลวบน tray หอกลั่นนั้นต่ำเกินไป ส่งผลให้มีไฮโดรคาร์บอน C₂'s คงค้างอยู่ในของเหลวที่ออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ก้นหอเพิ่มมากขึ้น

ในส่วนของหน่วย deethanizer คงจะจบลงเพียงแค่นี้

รูปที่ ๑ แผนผังของหน่วย Deethanizer section

รูปที่ ๒ Processs flow diagram ของหน่วย Deethanizer section แสดงส่วนของหอกลั่นแยก C₂'s ออกจากไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า

รูปที่ ๓ Processs flow diagram ของหน่วย Deethanizer section แสดงส่วนของ Acetylene hydrogenation ที่รับเอาผลิตภัณฑ์ยอดหอของหอ deethanizer (ในรูปของไอ) มากำจัดอะเซทิลีนด้วยการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation) เพื่อเปลี่ยนอะเซทิลีนให้กลายเป็นเอทิลีน