มีหลายหน่วยปฏิบัติการในโรงงาน
ที่เมื่อแรกเริ่มเดินเครื่องนั้นจะมีประสิทธิภาพที่สูง
แต่พอใช้งานไปเรื่อย ๆ
ประสิทธิภาพการทำงานก็จะลดต่ำลง
ในกรณีที่การลดลงนั้นเป็นไปอย่างช้า
ๆ อยู่ในระดับที่ยอมรับได้
ก็อาจจะทำการออกแบบเผื่อเอาไว้ให้ระบบสามารถทำงานได้ไปจนถึงกำหนดเวลาหยุดเดินเครื่องโรงงาน
แล้วจึงค่อยทำการเปลี่ยน
แต่ถ้าการลดลงนั้นเป็นไปอย่างรวดเร็ว
(เอาเป็นว่าในระดับชั่วโมงหรือไม่กี่วัน)
ก็ต้องพิจารณาการติดตั้งหน่วยสำรอง
(โดยเฉพาะกรณีที่ไม่สามารถหยุดการทำงานของกระบวนการทั้งหมดได้)
หรือหยุดเดินเครื่องกระบวนการ
(ถ้าทำได้)
เพื่อที่จะการฟื้นคืนสภาพการทำงานของหน่วยนั้นเป็นระยะ
ตัวอย่างของหน่วยผลิตเหล่านี้ได้แก่
หน่วยผลิตที่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการเสื่อมสภาพ
(แบบผันกลับได้
หรือ reversible
deactivation) อย่างรวดเร็ว
หอดูดซับ (Adsorber)
ที่ใช้ตัวดูดซับที่เป็นของแข็งทำการดูดซับสิ่งปนเปื้อนออกจากของเหลวหรือแก๊สที่ไหลผ่านเบดสารดูดซับ
หรือเครื่องกรอง (filter)
ที่ใช้ในการแยกอนุภาคของแข็งออกจากของเหลวหรือแก๊ส
ในที่นี้ขอยกตัวอย่างโดยสมมุติว่าหน่วยปฏิบัติการนี้เป็น
catalytic
fixed-bed reactor ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาหนึ่ง
ในระหว่างการใช้งานนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีการเสื่อมสภาพ
(deactivation)
จึงจำเป็นต้องมีการฟื้นฟูสภาพ
(regeneration)
เป็นระยะเพื่อให้ได้ความว่องไวกลับคืนมา
รูปที่ ๑
ข้างล่างเป็นข้อมูลสมมุติความว่องไวในการทำปฏิกิริยา
(แกน
y)
ของตัวเร่งปฏิกิริยา
๓ ชนิดเมื่อเวลา (แกน
x)
ผ่านไป
และความว่องไวที่ได้กลับคืนมาเมื่อทำการฟื้นคืนสภาพที่ระยะเวลาต่าง
ๆ
รูปที่
๑ การเปลี่ยนแปลงความว่องไวในการทำปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา
๓ ตัวเมื่อเวลาผ่านไป
ตารางที่
๑ ข้อมูลของกราฟในรูปที่
๑
จากรูปที่
๑ จะเห็นได้ว่าลำตัวความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาเรียงตามลำดับ
A > B > C
แต่ถ้าพิจารณาอัตราเร็วของการเสื่อมสภาพก็พบว่าอัตราเร็วในการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานั้นเรียงตามลำดับ
A > B > C เช่นกัน
และแม้จะทำการฟื้นคืนสภาพก็พบว่าไม่สามารถกลับคืนไปยังสภาพเริ่มต้นของการใช้งานก่อนหน้าได้
แต่ถึงกระนั้นก็ตามจะเห็นว่าไม่ว่าที่เวลาใด
ๆ ความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาก็ยังคงเรียงตามลำดับ
A > B > C เสมอ
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีขนาดและใช้น้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาเท่ากัน
และทำการเปรียบเทียบด้วยสภาวะการทำปฏิกิริยาเดียวกัน
ตัวเร่งปฏิกิริยา A
จะให้
"ปริมาณ"
ผลิตภัณฑ์ได้มากที่สุด
ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยา
C
จะให้
"ปริมาณ"
ผลิตภัณฑ์ต่ำสุด
แต่ถ้าเปลี่ยนข้อมูลการนำเสนอเป็นในแง่
"เสถียรภาพ"
(stability) หรือ
"ความสามารถในการฟื้นคืนสภาพเดิม"
แทน
กล่าวคือแทนที่แกน y
ของกราฟจะเป็นข้อมูลความสามารถที่แท้จริงในการทำปฏิกิริยา
ก็แสดงในรูปของ
"สัดส่วนความสามารถในการทำปฏิกิริยา"
เมื่อเทียบกับความสามารถในการทำปฏิกิริยาเมื่อแรกใช้
หรือ y/y0
เมื่อ
y
คือค่าความว่องไวในการทำปฏิกิริยาที่เวลา
t
ใด
ๆ และ y0
คือค่าความว่องไวในการทำปฏิกิริยาที่เวลา
t
= 0 แล้วนำมาเขียนกราฟใหม่
เราก็จะได้กราฟดังรูปที่
๒
เห็นการเปลี่ยนแปลงไหมครับ
ถ้าว่ากันตามรูปที่
๒ แล้วยกเอาคำว่า "เสถียรภาพ"
มาเป็นตัวเปรียบเทียบก็จะเห็นว่าการลดลงของค่าความว่องไวเมื่อเทียบกับค่าที่เวลา
"t
= 0" เรียงตามลำดับ
C < B < A หรือตัวเร่งปฏิกิริยา
C
นั้นมีเสถียรภาพสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา
B
และตัวเร่งปฏิกิริยา
B
มีเสถียรภาพสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา
A
หรือถ้ายกเอาคำว่า
"ความสามารถในการฟื้นคืนสภาพเดิม"
โดยเทียบกับค่าที่เวลา
"t
= 0" ก็จะได้ข้อสรุปแบบเดียวกันคือตัวเร่งปฏิกิริยา
C
นั้นสามารถฟื้นกลับคืนสภาพเดิมได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา
B
และตัวเร่งปฏิกิริยา
B
สามารถพื้นคืนสภาพเดิมได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา
A
คำถามก็คือ
ถ้าคุณต้องเป็นผู้ตัดสินใจสิ่งที่จะเลือก
"เอาไปใช้งานจริง"
คุณควรที่จะพิจารณาข้อมูลตัวไหน
ระหว่าง ประสิทธิภาพในการทำงานจริง
(ที่เป็นข้อมูลดิบ)
ความสามารถในการฟื้นคืนสภาพเสถียรภาพ
หรือเสถียรภาพในระหว่างการใช้งาน
(ที่สองพารามิเตอร์หลังใช้ข้อมูลที่ผ่านการปรับแต่งด้วยกระบวนการทางคณิตศาสตร์
รูปที่
๒ กราฟการเปลี่ยนแปลงความว่องไว
เมื่อแสดงในรูปของสัดส่วนความสามารถในการทำปฏิกิริยาที่เวลา
t
ใด
ๆ เทียบกับเมื่อเริ่มใช้งานครั้งแรก
ตารางที่
๒ ข้อมูลตัวเลขของรูปที่
๒ ได้ได้จากการปรับค่าข้อมูลในตารางที่
๑ ใหม่ โดยให้ค่าที่เวลา 0
มีค่าเป็น
1.000
(หรือเป็น
100%)
แล้วเทียบค่าที่เวลาต่าง
ๆ ว่าเป็นสัดส่วน (หรือกี่
%)
กับค่าที่เวลา
0
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น