Resorcinol reactor explosion ตอนที่ ๒ MO Memoir : Thursday 28 January 2564

ในตอนที่แล้วเริ่มหน้าแรกด้วยภาพถ่ายดาวเทียมจาก google earth ที่แสดงให้เห็นว่าบริเวณที่เป็นที่ตั้งโรงงานนั้นกลายเป็นพื้นที่ว่างไปแล้ว มาวันนี้ก็เลยขอเริ่มด้วยภาพความเสียหายของโรงงานที่ปรากฏในรายงานการสอบสวนก็แล้วกัน (รูปที่ ๗) เห็นจากภาพแล้วก็ไม่น่าจะแปลกที่ควรต้องรื้อโรงงานดังกล่าวทิ้งทั้งหมด แม้ว่า oxidation reactor ตัวดังกล่าวจะได้รับการติดตั้งก่อนหน้าการระเบิดเพียงแค่ ๑๓ ปีก็ตาม

รูปที่ ๗ ภาพความเสียหายของโรงงงานหลังการระเบิด: RS - Resorcinol plant ที่เป็นจุดศูนย์กลางของการระเบิด: CY - โรงงานผลิต cymene (ภาพจากรายงานการสอบสวนอุบัติเหตุ)

ในการผลิตนั้นจะเติม m-diisopropylbenzene, น้ำบริสุทธิ์ และสารละลาย NaOH 3.6% เวลาที่ใช้ทำปฏิกิริยาแต่ละ batch อยู่ที่ประมาณ ๔๐ ชั่วโมง และถ้ารวมเวลาที่ต้องใช้ในการเตรียม การลดอุณหภูมิ และการถ่ายเอาผลิตภัณฑ์ออกด้วย ก็จะกินเวลาประมาณ ๔๖ ชั่วโมง ปฏิกิริยาเกิดที่อุณหภูมิ 96ºC ความดัน 520 kPa (autoignition temperature ของ m-diisopropylbenzene ที่ความดันบรรยากาศอยู่ที่ประมาณ 450ºC แต่ที่ความดันสูงขึ้น อุณหภูมินี้จะลดต่ำลง และการลดต่ำลงนี้จะมากขึ้นในกรณีที่ความเข้มข้นเชื้อเพลิงสูง)

รูปที่ ๘ เส้นทางการป้อนอากาศ น้ำบริสุทธิ์ สารละลาย NaOH และระบบน้ำระบายความร้อนในสภาวะการทำงานปรกติ

รูปที่ ๘ ข้างบนแสดงสภาวะการทำงานปรกติของ reactor มีการแยกอากาศที่ป้อนเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งเป็นอากาศที่ใช้สำหรับทำปฏิกิริยา อากาศส่วนนี้จะไหลเข้าตรงบริเวณขอบล่างของส่วนที่เป็นลำตัวทรงกระบอก และจะถูกฉีดพ่นออกไปในรูปของฟองอากาศเล็ก ๆ กระจายไปทั่วพื้นที่หน้าตัดของ reactor อากาศส่วนที่สองจะป้อนเข้า ณ จุดที่ต่ำกว่า โดยจะถูกฉีดเข้าไปใน draft tube ที่อยู่ตรงกลางของ reactor อากาศส่วนนี้ทำหน้าที่ดึงของเหลวจากด้านล่างขึ้นไปด้านบนเพื่อทำให้เกิดการไหลหมุนเวียนภายใน reactor ของเหลวที่ถูกพาขึ้นไปข้างบนจะไหลกลับลงล่างมาได้ตามของผนัง reactor อากาศที่ออกไปทางด้านบนจะผ่านเข้าสู่ scrubber ก่อนปล่อยทิ้งสู่บรรยากาศ

ระบบระบายความร้อนใช้น้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิด โดยความร้อนที่น้ำหล่อเย็นรับมานั้นจะถูกระบายให้กับน้ำหล่อเย็นอีกระบบหนึ่ง (ซึ่งน่าจะเป็นน้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling tower) ในทางปฏิบัตินั้นปฏิกิริยาจะเริ่มเกิดได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิสูงพอ แม้ว่าในรายงานจะไม่มีการกล่าวไว้ แต่ดูจากแผนภาพแล้วเดาว่าน่าจะมีระบบที่อาจเป็นการฉีดไอน้ำเข้าผสมกับน้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิด (ตรง TCV(A)) เพื่อให้กลายเป็นน้ำอุ่นสำหรับอุ่นสารใน reactor โดยในช่วงแรกนั้นในขณะที่สารใน reactor มีอุณหภูมิต่ำ ปฏิกิริยาจะเกิดไม่ได้ จึงจำเป็นต้องใช้น้ำอุ่นเข้าไปให้ความร้อนก่อน และเมื่อปฏิกิริยาเริ่มเกิดแล้วจึงตัดเอาไอน้ำออกเพื่อให้น้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิดนั้นมีอุณหภูมิลดต่ำลง และทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนแทน

อีกสิ่งที่น่าสนใจก็คือระบบนี้เลือกใช้น้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิด แทนที่จะใช้น้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling tower น้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling tower นั้นมักจะมีสิ่งสกปรกผสมมากับน้ำ (จากการที่มันสัมผัสกับอากาศ) และเมื่อใช้งานไปก็จะมีสิ่งสกปรกเกาะสะสมที่ผิวท่อระบายความร้อน ทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลง และต้องทำการล้างคราบเกาะติดเหล่านี้ออกซึ่งอาจจะใช้สารเคมี (เช่นกรดเข้าไปละลายตะกรัน) หรือน้ำความดันสูงฉีดพ่น

น้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิดจะมีปัญหาเช่นนี้ต่ำกว่า เพราะน้ำที่ใช้นั้นไม่มีโอกาสปนเปื้อนเพิ่มเติม แต่ต้องเพิ่มระบบระบายความร้อนเพิ่มเพื่อส่งต่อความร้อนที่รับมานั้นให้กับแหล่งรับความร้อนอื่นอีกที เช่นน้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling tower ที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่อยู่ในกรอบสี่เหลี่ยมสีเหลืองทางมุมล่างขวาของรูปที่ ๘

ถ้าเทียบระดับอุณหภูมิแล้วจะได้ว่า อุณหภูมิใน rector จะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิด ซึ่งอุณหภูมิของน้ำนี้จะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling tower อีกที ดังนั้นในกรณีเหตุฉุกเฉินที่ต้องการลดอุณหภูมิภายใน reator อย่างรวดเร็ว น้ำหล่อเย็นไหลเวียนในระบบปิดจะทำหน้าที่ได้ไม่ทันการ การแก้ปัญหาคือการเอาน้ำหล่อเย็นที่มาจาก cooling water ที่อุณหภูมิต่ำกว่าเข้าไปแทน (ตรงลูกศร FW เข้าและออก) ส่วนเรื่องการปนเปื้อนหรือการทำให้ระบบขดท่อระบายความร้อนใน reactor สปกรกนั้นค่อยว่ากันทีหลัง เพราะอันตรายจากการระเบิดที่เกิดขึ้นจากอุณหภูมิภายใน reactor เพิ่มสูงเกินไปนั้นมันอันตรายมากกว่า

แต่ระบบระบายความร้อนนี้ก็มีข้อบกพร่องสำคัญอยู่อย่างหนึ่งที่มาแผลงฤทธิ์ให้เห็นในอีกกว่า ๑๐ ปีถัดมาคือ เฉพาะของเหลวที่อยู่ครึ่งล่างของ reactor เท่านั้นที่มีโอกาสระบายความร้อนให้กับน้ำหล่อเย็น เพราะระดับความสูงของขดท่อระบายความร้อนมันสูงเพียงแค่นั้น (ดูรูปที่ ๔ ในตอนที่ ๑ ของเรื่องนี้)

รูปที่ ๙ เส้นทางการไหลของแก๊สไนโตรเจนและน้ำหล่อเย็นเมื่อระบบ emergency shutdown ทำงานพร้อม interlock

ทีนี้เรามาดูกันว่าเหตุการณ์ที่นำไปสู่การระเบิดนั้นมีความเป็นมาอย่างไร เริ่มจากเวลาประมาณ ๒๓.๓๐ น ของคืนวันที่ ๒๑ เมษายน ส่วนผลิตสาธารณูปโภคหยุดการทำงาน ทำให้ไม่มีไอน้ำจ่ายให้กับส่วนต่าง ๆ โรงงานต่าง ๆ จึงได้รับคำสั่งให้หยุดเดินเครื่องฉุกเฉิน (emergency shutdown)

เมื่อระบบ emergency shutdown ทำงาน ระบบจะทำการตัดอากาศออกและป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้าไปแทน โดยไนโตรเจนจะป้อนเข้าไปยังเฉพาะตัว draft tube เพื่อทำให้เกิดการไหลหมุนเวียนของของเหลวใน reactor (รูปที่ ๙) และให้น้ำหล่อเย็น (ที่ปรกติทำหน้าที่รับความร้อนจากน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิด) เข้าไปรับความร้อนแทนน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิด (นั่นก็คงเป็นเพราะน้ำหล่อเย็นนั้นมีอุณหภูมิต่ำกว่าน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิด)

การป้อนไนโตรเจนเข้าแทนที่อากาศ และการนำเอาน้ำหล่อเย็นเข้าแทนน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิด เป็นการทำงานของระบบ interlock ที่ทั้งสองสิ่งจะทำงานพร้อมกัน และถ้าตัวใดตัวหนึ่งหยุดทำงาน อีกตัวก็จะหยุดไปด้วย

ปฏิกิริยาที่เกิดใน reactor คือปฏิกิริยาระหว่าง m-diisopropylbenzene กับออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือสารประกอบเปอร์ออกไซด์ ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน อีกปฏิกิริยาหนึ่งที่มีโอกาสเกิดถ้าหากอุณหภูมิใน reactor สูงเกินไปคือปฏิกิริยาการสลายตัวของสารประกอบเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเช่นกัน การตัดอากาศออกแล้วป้อนไนโตรเจนเข้าไปแทนเป็นการไล่ออกซิเจนออกจากระบบ ซึ่งเป็นการหยุดปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ และยังทำให้เกิดการไหลหมุนเวียนที่ช่วยให้ของเหลวภายใน reactor มีการหมุนเวียนมาถ่ายเทความร้อนให้กับขดท่อรับความร้อน (ดูจากการออกแบบแล้วความร้อนส่วนใหญ่น่าจะระบายออกทางน้ำระบายความร้อน ส่วนที่แก๊สออกทางด้านบนพาไปน่าจะไม่มากนัก)

Interlock เป็นระบบนิรภัยของการควบคุม ที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่สัมพันธ์กัน เช่น

- ถ้าอุปกรณ์ A ยังไม่เริ่มเดินเครื่องก็จะยังไม่สามารถเริ่มเดินเครื่องอุปกรณ์ B ได้

- ถ้าอุปกรณ์ A หยุดการทำงาน ก็ให้อุปกรณ์ B หยุดการทำงานตามไปด้วย

- ในกรณีของรถยนต์เกียร์อัตโนมัติ ถ้าเกียร์ไม่อยู่ในตำแหน่ง N หรือ P ก็จะไม่สามารถติดเครื่องยนต์ได้ หรือถ้าดับเครื่องแล้วก็จะไม่สามารถดึงกุญแจออกมาได้

รูปที่ ๑๐ เส้นทางการไหลของน้ำหล่อเย็นหลังจากที่โอเปอร์เรเตอร์ปลดระบบ interlock ทำงาน

เวลาประมาณ ๒๓.๕๒ น โอเปอร์เรเตอร์พบว่าอุณหภูมิบริเวณตอนล่างของ reactor ยังไม่ลดต่ำลง และเมื่อตรวจการไหลของน้ำหล่อเย็นก็พบว่าความดันน้ำหล่อเย็นต่ำเกินไป (ทำให้อัตราการไหลต่ำไปด้วย) จึงได้ร้องขอให้หน่วยผลิตสาธารณูปโภคเพิ่มความดันให้กับน้ำหล่อเย็น ทำให้อุณหภูมิภายใน reactor เริ่มลดต่ำลง

ณ เวลาประมาณ ๐๐.๓๐ น ของวันที่ ๒๒ เมษายน โอเปอร์เรเตอร์พบว่าอุณหภูมิใน reactor ลดต่ำลงไม่เร็วพอ โดยอาศัยประสบการณ์ที่เคยมีมาในช่วงที่หยุดการปฏิกิริยาในแต่ะ batch ทำให้โอเปอร์เรเตอร์คิดว่าการใช้น้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิดระบายความร้อน จะลดอุณหภูมิได้เร็วกว่า จึงได้ตัดสินใจที่จะเปลี่ยนน้ำระบายความร้อนจากน้ำหล่อเย็นไปเป็นน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิดแทน

ณ เวลาประมาณ ๐๐.๔๐ น เพื่อที่จะเปลี่ยนกลับมาใช้น้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิดเหมือนเดิม โอเปอร์เรเตอร์จะต้องทำการปลด interlock ออก และการปลด interlock นี้ทำให้การไหลของแก๊สไนโตรเจนหยุดไปด้วย (ในขณะนั้นโอเปอร์เรเตอร์ไม่ทราบว่าจะเกิดผลเช่นนี้ตามมา) ดังนั้นในขณะนี้ตัว reactor จึงมีเฉพาะน้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิดที่เข้าไปรับความร้อนจากของเหลวภายใน (รูปที่ ๑๐) แต่เนื่องจากไม่มีแก๊สไนโตรเจนคอยทำให้ของเหลวไหลหมุนเวียน ดังนั้นจึงมีเฉพาะของเหลวที่อยู่บริเวณรอบ ๆ ขดท่อระบายความร้อนเท่านั้นที่เย็นตัวลง (อันที่จริงอาจมีการไหลหมุนเวียนที่เป็นผลของ natural convection อยู่บ้าง แต่ก็เรียกได้ว่าไม่มีนัยสำคัญ)

ผมเคยเอากรณีของการปลด interlock ของโอเปอร์เรเตอร์มาเป็นหัวข้อสนทนากับนิสิตภาคนอกเวลาราชการในบทความเรื่อง "Vinyl chloride รั่วไหลจนระเบิด เพราะเปิดวาล์วผิด" (Memoir ฉบับวันพุธที่ ๑ เมษายน ๒๕๖๒) ซึ่งตรงนี้นิสิตมีผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันนั้นได้ให้ความเห็นที่น่าสนใจหลายข้อ เฉพาะส่วนที่เกี่ยวข้องกับการปลด interlock ก็มีดังนี้

- การออกแบบให้มีระบบ interlock ป้องกัน แต่สุดท้ายกลับยอมให้สามารถทำการ bypass ระบบ interlock ได้ง่ายโดยใครก็ได้ที่อยู่ ณ บริเวณดังกล่าว เป็นสิ่งที่ยอมรับได้หรือไม่

- เมื่อโอเปอร์เรเตอร์พบว่าไม่สามารถเปิดวาล์วได้ (เพราะระบบ interlock ขวางเอาไว้) ทำไมโอเปอร์เรเตอร์กลับไม่นึกเฉลียวใจว่าถังที่กำลังจะเปิดวาล์วนั้นมีความดันอยู่ภายใน กลับเลือกที่จะทำการ bypass ระบบ interlock หรือว่าก่อนหน้านี้ระบบ interlock เคยมีปัญหาบ่อยครั้ง กล่าวคือแม้ว่าในถังจะไม่มีความดัน แต่ระบบ interlock ก็เข้าใจผิดว่าในถังมีความดันอยู่ ก็เลยไม่ยอมให้เปิด เมื่อโอเปอร์เรเตอร์พบกับเหตุการณ์เช่นนี้บ่อยครั้ง ก็เลยไม่เชื่อใจการทำงานของระบบ interlock (คล้ายกับกรณีการระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันในประเทศไทยเมื่อเดือนธันวาคม ๒๕๔๒ ที่มีสัญญาณเตือนถึง ๓ ครั้ง แต่โอเปอร์เรเตอร์เชื่อว่าเป็น fault alarm ทั้ง ๓ ครั้ง สาเหตุหนึ่งเป็นเพราะช่วงนั้นมีการเปลี่ยนแปลงระบบควบคุม มี fault alarm เกิดขึ้นประจำจนทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่เชื่อใจสัญญาณเตือน แถมยังเป็นสัญญาณที่มาจากบริเวณที่ไม่ได้มีดการทำงานอะไรอีก)

โดยตรงประเด็นนี้ ในรายงานการสอบสวนกล่าวเอาไว้เหมือนกันว่าการปลด interlock นั้นทำได้ง่ายเกินไป

หลังจากที่เปลี่ยนไปใช้น้ำหล่อเย็นที่เป็นระบบปิด (ที่เวลาประมาณ ๐.๔๐ น) สิ่งที่เกิดขึ้นคือ (ดูรูปที่ ๑๑ ประกอบ)

- ความดันใน reactor ลดต่ำลงเล็กน้อยทันที (เพราะไม่มีแก๊สไนโตรเจนไหลเข้า)

- เฟสแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวมีอุณหภูมิลดต่ำลงเล็กน้อยทันที

- ของเหลวส่วนล่างที่มีขดท่อระบายความร้อนยังคงมีอุณหภูมิลดลงอย่างอย่างต่อเนื่องด้วยอัตราเดิม

- ของเหลวส่วนบน (ส่วนที่อยู่เหนือขดท่อระบายความร้อน) มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ

สิ่งที่โอเปอร์เรเตอร์คาดหวังจะได้เห็นก็คืออุณหภูมิภายใน reactor ลดต่ำลง (ซึ่งจะส่งผลให้ความดันภายในลดต่ำลงไปด้วยเพราะแก๊สเย็นตัวลง) จากข้อมูลที่เขาเห็นก็คือ อุณหภูมิของเหลวทางด้านล่างของ reactor และอุณหภูมิของเฟสแก๊สลดต่ำ และความดันภายใน reactor ลดต่ำลง จะมีเพียงอย่างเดียวที่ไม่เป็นไปตามที่เขาคาดหวังคือ "อุณหภูมิของของเหลวส่วนบนที่เพิ่มสูงขึ้น"

ที่นี้ลองสมมุติว่าเราเป็นโอเปอร์เรเตอร์คนนั้น เมื่อมีเหตุการณ์ที่คาดหวังไว้ว่าจะเกิดขึ้น ๔ เหตุการณ์ และเกิดดังคาดการณ์ ๓ เหตุการณ์ ไม่เป็นดังคาดการณ์ ๑ เหตุการณ์ เราจะคิดอย่างไรกับเหตุการณ์ที่ไม่เป็นดังคาดนั้น จะคิดว่าสิ่งที่คาดไว้นั้นมันถูกต้อง ดังนั้นสิ่งที่อุปกรณ์วัดแสดงนั้นมันต้องผิด หรือสิ่งที่อุปกรณ์วัดแสดงนั้นมันถูก แต่เราคาดการณ์ผิด

รูปที่ ๑๑ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันภายใน reactor

ช่วงเวลา ๑.๓๓ - ๑.๓๘ น อุณหภูมิในเฟสของเหลวส่วนบนเพิ่มสูงขึ้นถึง 104ºC ทำให้ high-temperature alarm ทำงาน แต่โอเปอร์เรเตอร์เข้าใจว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นของเฟสแก๊สที่ในขณะนั้นมีอุณหภูมิเพียงแค่ 96-97ºC ซึ่งจัดว่าอยู่ในช่วงทำงานปรกติ ทำให้เขาคิดว่าการเติมน้ำเข้าไปจะช่วยลดอุณหภูมิในต่ำลงได้ จึงตัดสินใจเติม process water เข้าจากทางด้านบนของ reactor (ซึ่งมันมีจุดให้เติมอยู่แล้ว)

ช่วงเวลานี้มีบางประเด็นที่น่าพิจารณา

- ข้อแรกคือทำไมโอเปอร์เรเตอร์ถึงเข้าใจผิดว่าสัญญาณเตือนนั้นเป็นอุณหภูมิของเฟสแก๊ส

- ข้อสองคือเมื่อตรวจสอบแล้วพบว่าอุณหภูมิเฟสแก๊สก็ปรกติดี โอเปอร์เรเตอร์ก็ยังเติม process water เข้าไปเพื่อที่จะลดอุณหภูมิ ซึ่งตรงนี้เป็นการตัดสินใจที่ขัดแย้งกัน เพราะถ้าเขาเชื่อว่าอุณหภูมิที่เห็นนั้นปรกติดี ก็น่าจะคิดว่าสัญญาณเตือนผิดพลาด และไม่จำเป็นต้องเติมน้ำเข้าไป แต่เขากลับเชื่อว่าสัญญาณเตือนนั้นถูกต้อง เลยทำการเติมน้ำเข้าไปเพิ่ม ทั้ง ๆ ที่เขาเห็นว่าอุณหภูมิของเฟสแก๊สที่เขาคิดว่ามีปัญหานั้น อยู่ที่ระดับปรกติ

เวลา ๑.๔๕ น อุณหภูมิภายใน reactor ก็ยังไม่ลดลง ทำให้โอเปอร์เรเตอร์นึกได้ว่าขณะนี้ไม่มีการปั่นกวนด้วยแก๊สไนโตรเจน เขาจึงได้ทำการตรวจสอบสภาวะการทำงาน และพบว่าความเข้มข้นออกซิเจนใน reactor เป็น 0% (แสดงว่าไนโตรเจนได้เข้าไปแทนที่อากาศหมดแล้ว) และอุณหภูมิภายใน reactor คือ 0.52 MPa ซึ่งเป็นช่วงทำงานปรกติ

เวลา ๑.๕๙ น โอเปอร์เรเตอร์จึงเริ่มเตรียมการเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์เพื่อป้อนอากาศเข้าไปปั่นกวนของเหลว

ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน แต่เพื่อให้ปฏิกิริยาเริ่มเกิดระบบจำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงระดับหนึ่งก่อน ดังนั้นการเริ่มปฏิกิริยาจะเริ่มด้วยการค่อย ๆ อุ่นระบบให้ร้อนและค่อย ๆ เติมสารตั้งต้นเข้าระบบทีละน้อย ๆ เพื่อให้ปฏิกิริยาค่อย ๆ เกิด พอความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยานั้นสามารถเลี้ยงให้ระบบมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเองได้ ก็จะต้องทำการปรับจากการให้ความร้อนมาเป็นการระบายความร้อนแทน เพื่อป้องกันไม่ให้ระบบมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนควบคุมไม่ได้

ในกรณีของเหตุการณ์นี้ ณ เวลานี้คืออุณหภูมิใน reactor อยู่ที่ระดับการทำปฏิกิริยาตามปรกติ

เวลา ๒.๐๑ น อุณหภูมิในเฟสแก๊สเพิ่มเป็น 99.5ºC ทำให้ high temperature alarm ทำงานอีกครั้ง

ในช่วงระหว่างเวลา ๑.๕๙ - ๒.๑๑ น ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่โอเปอร์เรเตอร์เตรียมการเดินเครื่องอัดอากาศ อุณหภูมิของของเหลวส่วนบน (ส่วนที่อยู่เหนือขดท่อระบายความร้อน) ไต่สูงขึ้นด้วยอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้น และความดันเริ่มไต่สูงขึ้น

เวลา ๒.๑๑ - ๒.๑๔ น เมื่อเริ่มเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์ โอเปอร์เรเตอร์ทำการตรวจสอบความดันภายใน reactor และพบว่าเพิ่มเป็น 0.56 MPa จึงทำการเปิดวาล์วปรับความดันเพื่อลดความดัน แต่ไม่สามารถลดความดันได้เร็วพอ ความดันภายในยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว

อากาศที่ป้อนเข้า reactor ทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วทันที (เพราะอุณหภูมิภายใน reactor อยู่ที่อุณหภูมิทำปฏิกิริยาปรกติอยู่แล้ว) ประกอบกับระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพลดลง (เพราะมีปัญหาเรื่องอัตราการไหลน้ำหล่อเย็นที่ไม่เพียงพอ) และความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวของสารประกอบเปอร์ออกไซด์ (ที่ปรกติไม่ควรจะมี แต่เกิดขึ้นในขณะนี้เพราะอุณหภูมิของเหลวส่วนที่อยู่เหนือขดท่อระบายความร้อนนั้นสูงเกินไป) ทำให้ของเหลวส่วนที่อยู่เหนือขดท่อระบายความร้อนและเฟสแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวนั้นเพิ่มด้วยอัตราที่สูงขึ้นไปอีก ตามด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เวลา ๒.๑๕ น ความดันภายใน reactor สูงเกินกว่าที่ตัว reactor จะรับได้ (0.8 MPa) ทำให้ reactor เกิดการระเบิดและไฟลุกไหม้

เวลา ๘.๐๕ น oxidation reactor อีกตัวหนึ่งเกิดการระเบิด เนื่องจากถูกไฟคลอกต่อเนื่องเป็นเวลานาน

เพลิงไหม้สงบในวันที่ ๒๓ เมษายน เวลาประมาณ ๑๔.๓๑ น

รูปที่ ๑๒ และ ๑๓ เป็นข้อเสนอแนะจากรายงานการสอบสวน ที่ให้ทำการปรับปรุงการออกแบบระบบระบายความร้อนของ reactor และระบบ interlock 

รูปที่ ๑๒ ข้อเสนอแนะให้ปรับปรุงระบบระบายความร้อนโดยเพิ่มความสูงของขดท่อระบายความร้อนให้ครอบคลุมตลอดทั้งความสูงของของเหลวใน reactor

รูปที่ ๑๓ ข้อเสนอแนะให้ปรับปรุงระบบ interlock ที่ทำให้มีไนโตรเจนและน้ำหล่อเย็นไหลผ่านตลอดเวลา

ข้อเสนอนี้มีการนำไปใช้หรือไม่ก็ไม่รู้ แต่คงไม่ใช่กับที่เดิมแน่ ด้วยเหตุผลที่แสดงไว้ในรูปที่ ๑ ในตอนที่ ๑

รู้ทันนักวิจัย (๔) คาร์บอนหายไปไหน MO Memoir : Wednesday 3 May 2560

มาเลอิกแอนไฮดราย (Maleic anhydride) เป็นสารตั้งต้นตัวหนึ่งในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์ ส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นมานั้นถูกนำไปใช้ในการผลิตเรซินพอลิเอสเทอร์ไม่อิ่มตัว (unsaturated polyester resin) ในอุตสาหกรรมผลิตสารตัวนี้ด้วยกระบวนการ gas phase partial oxidation สารประกอบไฮโดรคาร์บอนด้วยอากาศใน catalytic reactor สารตั้งต้นหลักที่ใช้ในการผลิตนับจากอดีตจนถึงปัจจุบันได้แก่เบนซีน (Benzene C₆H₆) แต่เนื่องด้วยความกังวลในเรื่องความเป็นสารก่อมะเร็งของเบนซีนในบางประเทศ ทำให้มีการพัฒนากระบวนการผลิตที่ใช้บิวเทน (Butane C₄H₁₀) และบิวทีน (Butene C₄H₈) ขึ้นมาทดแทน (กล่าวคือถ้ายังอยากผลิตมาเลอิกแอนไฮดรายในประเทศนั้น ก็ต้องเปลี่ยนกระบวนการผลิต หรือไม่ก็ทำอีกวิธีคือ ย้ายโรงงานไปตั้งที่ประเทศอื่นที่ไม่เข้มงวดเรื่องความเป็นสารก่อมะเร็งของเบนซีน) แผนผังปฏิกิริยาที่เกิดระหว่างการสังเคราะห์มาเลอิกแอนไฮดรายสรุปเอาไว้ในรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์มาเลอิกแอนไฮดราย

ฟาทาลิกแอนไฮดราย (Phthalic anhydride) ก็เป็นสารประกอบตัวหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการผลิตเรซิน ส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นมานั้นถูกนำไปใช้ในการผลิตสารเติมแต่งสำหรับพลาสติก PVC เพื่อให้ PVC มีคุณสมบัติที่เหนียวนุ่มมากขึ้น กลายเป็นหนังเทียม ในอุตสาหกรรมผลิตสารตัวนี้ด้วยกระบวนการ gas phase partial oxidation สารประกอบไฮโดรคาร์บอนด้วยอากาศใน catalytic reactor เช่นกัน เดิมทีนั้นจะใช้แนฟทาลีน (Naphthalene C₁₀H₈) ที่ได้มาจากอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับถ่านหินเป็นสารตั้งต้นในการผลิต แต่เมื่ออุตสาหกรรมถ่านหินซบเซา (แนฟทาลีนเป็นผลพลอยได้จากการผลิตถ่าน coke ที่นำไปใช้ในการถลุงเหล็ก คือในการผลิตถ่าน coke จะได้ coal tar ซึ่งเมื่อนำ coal tar ไปกลั่นแยกก็จะได้แนฟทาลีนออกมา) ประกอบกับมีการพัฒนากระบวนการผลิตไซลีนจากน้ำมันดิบ ทำให้อาจกล่าวได้ว่าเกือบทั้งหมดที่ผลิตในปัจจุบันได้มาจากการใช้ออโธไซลีน (C₆H₅(CH₃)₂ o-Xylene) เป็นสารตั้งต้น แผนผังปฏิกิริยาที่เกิดระหว่างการสังเคราะห์ฟาทาลิกแอนไฮดรายสรุปเอาไว้ในรูปที่ ๒ (อันที่จริงมีการพบการเกิดมาลาอิกแอนไฮดรายด้วย)
 

รูปที่ ๒ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ฟาทาลิกแอนไฮดราย 

ปฏิกิริยา partial oxidation สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ยิ่งมีการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหลายครั้งก็ยิ่งมีการคายความร้อนมากขึ้น นอกจากนี้ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยานั้นยังมีปฏิกิริยาข้างเคียงที่สำคัญคือการสูญเสียสารตั้งต้นและ/หรือผลิตภัณฑ์ไปเป็น CO₂ และ CO ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่คายความร้อนออกมามาก 

ปฏิกิริยาที่เกิดนั้นเป็นปฏิกิริยาหลายขั้นตอน ในกรณีของสารตั้งต้นที่มีจำนวนอะตอม C เท่ากับจำนวนอะตอม C ในผลิตภัณฑ์ (เช่นจาก C4 ไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย หรือออโธไซลีนไปเป็นฟาทาลิกแอนไฮดราย) เส้นทางหลักจะเป็นการดึงอะตอม H ออกในรูปของโมเลกุล H₂O และแทรกอะตอม O เข้าไปแทน แต่ถ้าเป็นกรณีที่สารตั้งต้นมีอะตอม C มากกว่าจำนวนอะตอม C ในผลิตภัณฑ์ (เช่นจากเบนซีนไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย หรือแนฟทาลีนไปเป็นฟาทาลิกแอนไฮดราย) นอกจากมีการดึงอะตอม H ออกแล้วยังมีการดึงอะตอม C ออกในรูป CO₂ หรือ CO ด้วย แต่ไม่ว่าจะเป็นแบบไหน สารมัธยันต์ (intermediate) ที่เกิดขึ้นก่อนจะกลายเป็นสารประกอบแอนไฮดรายนั้น มักจะมีจุดเดือดที่ต่ำกว่าตัวแอนไฮดรายเอง
 

ปริมาณของ CO₂ และ CO ที่เกิด และสัดส่วนระหว่าง CO₂/CO ที่เกิด ส่งผลต่อปริมาณความร้อนที่คายออกมา ยิ่งค่าดังกล่าวมีค่าสูงขึ้น ปริมาณความร้อนที่คายออกมาก็มากขึ้นตามไปด้วยอย่างมีนัยสำคัญ
 

เพนเทน (Pentane C₅H₁₂) เป็นไฮโดรคาร์บอนเบาตัวหนึ่งที่มีปัญหาในการนำไปใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิง ด้วยความที่ว่าจุดเดือดของมันนั้นสูงเกินกว่าจะใช้เป็นแก๊สหุงต้มและต่ำเกินไปสำหรับการใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลว (มีเลขออกเทนต่ำด้วย) เรื่องนี้เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งเมื่อเกือบ ๕ ปีที่แล้วในเรื่อง "เอา pentane ไปทำอะไรดี" (Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๐๕ วันเสาร์ที่ ๑๕ กันยายน ๒๕๕๕) ด้วยเหตุนี้จึงมีการหาทางเอาเพนเทนไปใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีแทน และปฏิกิริยาหนึ่งที่ได้รับความสนใจมากก็คือการออกซิไดซ์เพนเทนไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย ซึ่งในการนี้จำเป็นต้องมีการตัดอะตอม C ทิ้งไป ๑ ตัว แต่ที่เห็นจะแปลกกว่ากรณีที่เล่ามาก่อนหน้าก็คือ มีการพบผลิตภัณฑ์ที่มีจำนวนอะตอม C มากกว่าของสารตั้งต้นในจำนวนที่มากอย่างมีนัยสำคัญ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวก็คือฟาทาลิกแอนไฮดราย

รูปที่ ๓ ปฏิกิริยาที่เกิดระหว่างการออกซิไดซ์เพนเทนไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย 
 

การเกิดผลิตภัณฑ์ข้างเคียงปนเปื้อนอยู่ในผลิตภัณฑ์หลักใช่ว่าเป็นสิ่งที่ต้องการ เพราะมันก่อให้เกิดความสิ้นเปลืองในการทำให้ผลิตภัณฑ์หลักมีความบริสุทธิ์ ถ้าผลิตภัณฑ์ข้างเคียงนั้นเกิดในปริมาณมากพอที่เมื่อแยกออกมาแล้วสามารถขายได้ ก็พอจะถอนทุนคืนได้บ้าง แต่ถ้ามันเกิดขึ้นน้อย ก็จะก่อให้เกิดปัญหาในการกำจัดอีก
 

ในทางวิศวกรรมเคมีนั้น ค่า conversion คือสัดส่วนของสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาไปต่อปริมาณสารตั้งต้นทั้งหมดที่ป้อนเข้าระบบ ในปฏิกิริยา gas phase partial oxidation สารไฮโดรคาร์บอนนั้น การทำปฏิกิริยาจะทำในสภาวะที่มีออกซิเจนมากเกินพอ (เพื่อให้สัดส่วนการผสมอยู่นอกช่วง explosive limit) ดังนั้นเวลาที่คิดค่า conversion ก็จะดูจากปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่หลงเหลืออยู่เป็นหลัก
 

ค่า selectivity คือสัดส่วนระหว่างปริมาณผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดที่เกิดขึ้นต่อปริมาณสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาไป การคำนวณค่านี้ไม่ยุ่งยากอะไรถ้าจำนวนอะตอม C ในผลิตภัณฑ์นั้นเท่ากับจำนวนอะตอม C ของสารตั้งต้น แต่จะวุ่นวายมากกว่าถ้าหากจำนวนอะตอม C ในผลิตภัณฑ์ไม่เท่ากับจำนวนอะตอม C ของสารตั้งต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มีการตัดสารตั้งต้นออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ มากกว่าหนึ่งโมเลกุล เช่นการออกซิไดซ์เบนซีน (C₆) ไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย (C₄) หรือการออกซิไซด์แนฟทาลีน (C₁₀) ไปเป็นฟาทาลิกแอนไฮดราย (C₈) ที่มีการเกิด CO₂ (หรือ CO) ขึ้น ๒ โมเลกุล กล่าวคือจะคิดปริมาณโดยอิงจากอะไร เช่น จะคิดเป็นโมล หรือจำนวนอะตอม C

รูปที่ ๔ ค่า conversion และค่า selectivity ของมาเลอิกแอนไฮดราย (MA) ฟาทาลิกแอนไฮดราย (PA) และ CO₂ ของการออกซิไดซ์นอร์มัลเพนเทนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ๕ ชนิด

รูปที่ ๔ เป็นภาพที่ถ่ายจากโปสเตอร์ที่มีผู้นำมาจัดแสดง งานวิจัยนี้เป็นการออกซิไดซ์นอร์มัลเพนเทนไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดราย โดยมีการเกิดฟาทาลิกแอนไฮดรายเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียง ที่ผมติดใจคือค่าการเลือกเกิดกล่าวคือ

๑. ในกรณีนี้ ค่า selectivity ของทุกผลิตภัณฑ์รวมกัน ถ้าอิงจากจำนวนอะตอม C ที่ไปอยู่ในผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ควรมีค่าเป็น 100% เว้นแต่ว่าจะมีการตรวจไม่พบผลิตภัณฑ์บางตัว (เช่นเกิดการควบแน่นค้างในระบบท่อ ทำให้มันมาไม่ถึงจุดเก็บแก๊สตัวอย่าง) ค่า selectivity ที่แสดงในรูปข้างบนนั้นไม่มีรายละเอียดว่าใช้เกณฑ์ใดในการคำนวณ แต่นั่นก็ยังไม่สำคัญเท่ากับการที่ว่าค่าผลรวมที่ได้นั้นต่ำมาก มากจนเหมือนกับว่าผลิตภัณฑ์ที่นำมาแสดงนั้นเป็นเพียงส่วนน้อยเท่านั้น

๒. ในการเปลี่ยนเพนเทนไปเป็นมาเลอิกแอนไฮดรายนั้น ต้องมีการตัดอะตอม C ทิ้ง ๑ อะตอม ดังนั้นสัดส่วนการเกิด CO₂ (หรือ CO) เทียบกับมาเลอิกแอนไฮดราย เมื่อคิดในหน่วย "โมล" แล้ว ควรมีค่า "อย่างน้อยเท่ากัน" แต่จะเห็นมากกว่าก็ไม่แปลกเพราะเป็นไปได้ที่จะเกิด CO₂ (หรือ CO) เพิ่มจากการสลายตัวของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์
 

หรือถ้าคิดในหน่วยจำนวนอะตอม C เท่ากัน (คือให้ CO₂ (หรือ CO) ๔ โมเลกุลเทียบเท่ากับมาเลอิกแอนไฮดราย ๑ โมเลกุล) ค่า selectivity ของ CO₂ (หรือ CO) ก็ควรมีค่าอย่างน้อยเป็น ๑ ใน ๔ ของค่า selectivity ของมาเลอิกแอนไฮดราย แต่ค่าที่นำมาแสดงนั้นต่ำกว่าค่าเหล่านี้มาก (ขนาดยังไม่รวม CO₂ (หรือ CO) ที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียง)

จะว่าไปแล้วฟาทาลิกแอนไฮดรายน่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดสูงที่สุดที่เกิดขึ้น ดังนั้นถ้าผู้ทำการทดลองสามารถเก็บแก๊สตัวอย่างมาวิเคราะห์ (ด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ) ได้โดยที่ไม่เกิดการควบแน่นของฟาทาลิกแอนไฮดรายในระบบท่อ แล้วทำไมเขาจึงไม่เห็นผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดที่ต่ำกว่า (ไม่ว่าจะเป็นพวกสารมัธยันต์หรือคาร์บอนออกไซด์ก็ตาม) ซึ่งถ้าว่ากันตามตัวเลขที่นำมาแสดงนั้น ถ้าการเก็บตัวอย่างแก๊สและ/หรือการทำ calibration curve ของเขาไม่ผิดพลาด ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้รับการกล่าวถึงมีสิทธิ์เป็นผลิตภัณฑ์หลักของการทำปฏิกิริยาได้ (ว่าแต่ว่ามันคืออะไร)
 

ตรงนี้อาจมีคนตั้งประเด็นว่าเกิดเป็น coke ได้ไหม คำตอบก็คือเป็นไปได้ แต่กรณีนี้เป็นปฏิกิริยา "การออกซิไดซ์" ที่อุณหภูมิสูงในบรรยากาศที่มีออกซิเจนมากเกินพอหลายเท่าตัว ดังนั้นจะไม่เกิด coke ในปริมาณมากและสะสมบนตัวเร่งปฏิกิริยา เรียกได้ว่าถ้าทำดุลอะตอม C ก็จะเห็นอะตอม C ด้านขาออกประมาณได้ว่าเท่ากับด้านขาเข้า

ท้ายสุดนี้ก็ขอบันทึกการสนทนากับผู้ที่เข้ามาอ่าน blog รายหนึ่ง ผมก็บอกกับนิสิตที่ผมสอนอยู่เป็นประจำว่าสิ่งที่ผมเขียนบน blog นิสิตมักจะไม่สนใจอ่านกันเนื่องจากมันไม่เกี่ยวข้องกับวิชาที่เขาต้องสอบ แต่จะกลับมาอ่านกันอย่างเอาจริงเอาจังตอนที่ ไปฝึกงาน เตรียมสัมภาษณ์งาน หรือไม่ก็เริ่มทำงานแล้วนั่นแหละครับ อย่างรายนี้ก็เช่นกัน หลังจากจบป.ตรีไปได้สองปีแล้ว (ปล. รู้สึกดึใจที่มีคนเห็นประโยชน์ของบทความที่เขียนและนำไปใช้ประโยชน์ได้)
 

ข้อควรระวังเมื่อใช้ออกซิเจนความเข้มข้นสูง (การทำวิทยนิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๕๓) MO Memoir : Monday 7 October 2556

"คุณช่วยอธิบายวิธีการทำการทดลองให้ผมฟังใหม่ได้ไหม" ผมถามเขาหลังจากเขานำเสนองานเสร็จ (เมื่อเดือนที่แล้ว) ด้วยไม่แน่ใจว่าเขาจะทำอย่างนั้นจริง

ปฏิกิริยาที่เขาทำการศึกษาเป็นปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนตัวหนึ่งด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ในการทดลองของเขานั้นจะใส่สารตั้งต้น (ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นเฟสของเหลว) ลงในเครื่องปฏิกรณ์แบบปั่นกวน เติมตัวเร่งปฏิกิริยา แทนที่แก๊ส (ที่ว่างเหนือผิวของเหลว) ในระบบด้วย O₂ 100% จากนั้นทำการปิดผนึกเครื่องปฏิกรณ์ นำไปให้ความร้อน ณ อุณหภูมิที่กำหนด (สูงกว่าอุณหภูมิห้อง) และเมื่อถึงเวลาที่กำหนดก็จะหยุดปฏิกิริยา และนำเอาเฟสของเหลวมาทำการวิเคราะห์วัดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิด

อ่านวิธีการทดลองของเขาแล้วรู้สึกสะกิดใจอะไรบ้างไหม แต่สำหรับผมแล้ววิธีการทดลองของเขาทำให้ผมนึกถึงเรื่องที่เคยเล่าเอาไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๖๓ วันศุกร์ที่ ๑๔ ตุลาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "อุบัติเหตุจาก Saturator"

รูปที่ ๑ นิยามของ Autoignition temperature และผลของออกซิเจนที่มีต่อค่าอุณหภูมิดังกล่าว จะเห็นว่าสำหรับออกซิเจนบริสุทธิ์นั้นอาจทำให้ค่า autoignition temperature ลดต่ำลงได้ถึง 300ºC จากค่าที่วัดได้ในอากาศ (O₂ 21%) (จาก https://i-systems.dechema.de/chemsafe/def_e.php)
 

ในอุตสาหกรรมนั้นมีการออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอน (หรือสารตั้งต้นตัวอื่นที่เป็นสารอินทรีย์) ทั้งในเฟสของเหลวและแก๊ส สารออกซิไดซ์ที่ใช้กันมากที่สุดคืออากาศ เพราะไม่ต้องไปหาซื้อ ถ้าเป็นการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สก็จะใช้การระเหยสารตั้งต้นให้กลายเป็นไอ มันจะผสมเป็นเนื้อเดียวกับอากาศ จากนั้นก็ป้อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์เพื่อทำปฏิกิริยา ถ้าเป็นการออกซิไดซ์ในเฟสของเหลวก็จะทำการอัดอากาศให้ลอยเป็นฟองขึ้นจากทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์ที่บรรจุสารตั้งต้น (ที่เป็นของเหลวเอาไว้) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นระหว่างฟองอากาศที่ลอยขึ้นมากับของเหลวในถังปฏิกรณ์นั้น (เหมือนการให้อากาศในตู้ปลา)

เนื่องจากในการทำปฏิกิริยาเช่นนี้มีการผสมเชื้อเพลิง (สารอินทรีย์ที่เป็นสารตั้งต้น) กับสารออกซิไดซ์ (อากาศ) เข้าด้วยกัน ดังนั้นสิ่งที่ต้องคำนึงให้มากในการทำปฏิกิริยาดังกล่าวเพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิดมี 
 

(ก) สัดส่วนระหว่างอากาศกับสารตั้งต้นที่ติดไฟได้ และ 
 

(ข) อุณหภูมิการจุดระเบิดได้ด้วยตนเอง หรือ autoignition temperature

โดยปรกติเพื่อความปลอดภัยแล้ว ถ้าสัดส่วนความเข้มข้นของสารตั้งต้นในอากาศนั้นอยู่นอกช่วง explosive limit การทำปฏิกิริยาก็จะมีความปลอดภัย ดังนั้นการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สจึงมักกระทำที่ความเข้มข้นสารตั้งต้นนั้นอยู่ "ต่ำกว่า" ค่า lower explosive limit ในขณะที่การออกซิไดซ์ในเฟสของเหลวนั้นกระทำที่ความเข้มข้นสารตั้งตั้นนั้น "สูงกว่า" upper explosive limit 
  

แต่ก็มีเหมือนกันที่การออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สนั้นกระทำโดยการป้อนสารตั้งต้นที่มีสัดส่วนผสมอยู่ในช่วง explosive limit แต่ทั้งนี้จะต้องมั่นใจว่าอุณหภูมิของระบบนั้นจะไม่สูงถึง autoignition temperature ในขณะที่ความเข้มข้นของสารนั้นอยู่ในช่วง explosive limit (เช่นการทำปฏิกิริยาใน fixed-bed เมื่อทำปฏิกิริยาไปเรื่อย ๆ อุณหภูมิของระบบจะเพิ่มสูงขึ้นในขณะที่ความเข้มข้นสารตั้งต้นลดลง ดังนั้นต้องมั่นใจว่าความเข้มข้นสารตั้งต้นลดลงต่ำกว่า lower explosive limit ก่อนที่อุณหภูมิระบบจะสูงถึง autoignition temperature)
 

autoignition temperature เป็นอุณหภูมิที่สารผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับสารออกซิไดซ์นั้นระเบิดได้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาเปลวไฟหรือประกายไฟเป็นตัวจุด เช่นเมื่อไอสารผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศที่มีสัดส่วนพอเหมาะไปสัมผัสกับพื้นผิวร้อน (อาจเป็นผิวท่อ เครื่องแก้ว ฯลฯ) ไอสารผสมดังกล่าวก็จะระเบิดได้เองทั้ง ๆ ที่ไม่มีเปลวไฟหรือประกายไฟ 
  

ตัวอย่างเช่นนอร์มัลเฮกเซน (n-hexane - C₆H₁₄) มี autoignition temperature 234ºC และมีช่วง explosive limit 1.2-7.7% ถ้าไอผสมระหว่างเฮกเซนกับอากาศที่มีความเข้มข้นเฮกเซนในช่วง 1.2-7.7% นั้นมีอุณหภูมิสูงถึง 234ºC หรือสัมผัสกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงถึง 234ºC (หรือมากกว่า) ไอผสมนั้นก็จะเกิดการระเบิดขึ้นได้เอง

ข้อมูลเกี่ยวกับ autoignition temperature และ explosive limit ที่มีเผยแพร่กันอยู่ทั่วไปนั้น เป็นข้อมูลเมื่อใช้ "อากาศ" เป็นสารออกซิไดซ์ และที่ความดันบรรยากาศ และก็เป็นที่ทราบกันว่าถ้าเป็นที่ "ความดัน" สูงขึ้นหรือ "ความเข้มข้นออกซิเจน" เพิ่มสูงขึ้น ค่าดังกล่าวจะเปลี่ยนแปลงไป โดยจะเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่ "ระเบิดได้ง่ายขึ้น"

เป็นที่น่าเสียดายที่ข้อมูล autoignition temperature และ explosive limit ที่ความดันสูงกว่าบรรยากาศและ/หรือความเข้มข้นออกซิเจนสูงกว่า 21% นั้นไม่ได้มีเผยแพร่ทั่วไป ดังนั้นใครก็ตามที่ทำการทดลองในภาวะที่ความดันสูงกว่าบรรยากาศและ/หรือความเข้มข้นออกซิเจนสูงกว่า 21% นั้นควรต้องพึงระวังให้มาก ข้อมูลที่ค้นได้ที่นำมาแสดงในรูปที่ ๑ นั้นกล่าวว่าในกรณีของออกซิเจนบริสุทธิ์นั้น ค่า autoignition temperature สำหรับบางสารนั้นอาจลดต่ำลงได้ถึง 300ºC จากค่าที่วัดได้ในอากาศ (O₂ 21%) ดังนั้นการทดลองที่อาจกระทำได้อย่างปลอดภัยเมื่อความเข้มข้น O₂ ในระบบมีเพียงแค่ 21% อาจเป็นการทดลองที่อันตรายอย่างใหญ่หลวงเมื่อความเข้มข้น O₂ ในระบบวิ่งเข้าหา 100% 
  

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือเกจวัดความดันที่หัวถังแก๊สที่เราใช้ในแลป จะมีรูปเครื่องหมายกระป๋องหยอดน้ำมันหล่อลื่นที่มีกากบาททับเอาไว้ หรือคำว่า "use no oil" ซึ่งหมายถึงห้ามใช้น้ำมันหล่อลื่น (รูปที่ ๒) ในสภาพความดันปรกติน้ำมันหล่อลื่นหรือจารบีจะติดไฟยาก แต่เมื่ออยู่ในภาวะที่อากาศความดันสูงแล้ว สารดังกล่าวจะลุกติดไฟได้ง่ายมากขึ้น

รูปที่ ๒ รูปแบบต่าง ๆ ของคำเตือนบนเกจวัดความดันว่า "ห้ามใช้น้ำมันหล่อลื่น" ซึ่งอาจมาในรูปของกระป๋องหยดน้ำมันเครื่องที่มีเครื่องหมายกากบาททาบ (สองรูปบน) หรือคำเตือนว่า "use no oil" (รูปล่าง)
  

ไฟล์ "Safetygram #33 The hazards of oxygen and oxygen-enriched mixtures" ของบริษัท Airproducts ที่แนบมาให้กล่าวไว้ว่าแก๊สผสมใดก็ตามที่มี O₂ เข้มข้นสูงเกินกว่า 23% ให้ปฏิบัติเหมือนออกซิเจนบริสุทธิ์ เพราะที่ความเข้มข้น O₂ ตั้งแต่ระดับนี้ขึ้นไปจะทำให้ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้นั้นเปลี่ยนแปลงไปโดยมีพฤติกรรมเหมือนกับเมื่ออยู่ในออกซิเจนบริสุทธิ์มากขึ้น
 

การทดลองที่น่าสนใจที่รายงานเอาไว้ในเอกสารนี้อยู่ในหน้าที่ ๓ และ ๔ โดยผมเอารูปมาลงไว้ในรูปที่ ๓ ในหน้าถัดไป ในการทดลองนี้ได้นำเอาเสื้อผ้าฝ้ายที่เป็นชุดใส่ทำงานทั่วไปมายัดด้วยกระดาษไว้ข้างใน จากนั้นทำให้อิ่มตัวด้วยแก๊ส O₂ 100% เสื้อผ้าจะกักเก็บแก๊สที่มีออกซิเจนความเข้มข้นสูงนี้เอาไว้ระหว่างรูพรุนระหว่างเส้นใยแต่ละเส้นของเนื้อผ้า ภายในหุ่นดังกล่าวบรรจุหลอดไฟที่ทำให้กระเปาะแก้วแตกออก เหลือแต่ไส้หลอดอยู่ข้างใน เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟดังกล่าว (ไส้หลอดทำหน้าที่เป็นตัวจุดระเบิด) ก็ได้ผลการทดลองดังแสดงในภาพ

เส้นผมก็ก่อให้เกิดปัญหาเช่นเดียวกันโดยแก๊สออกซิเจนความเข้มข้นสูงจะสะสมในบริเวณที่ว่างระหว่างเส้นผม ในเอกสารดังกล่าวให้คำแนะนำว่าถ้าใครก็ตามบังเอิญไปอยู่ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนความเข้มข้นสูง ให้นำตัวออกไปยังบริเวณที่ปลอดภัยที่ปราศจากสิ่งที่จะทำให้ติดไฟได้ ให้อยู่ในบริเวณที่มีอากาศบริสุทธิ์ และตบไปตามเสื้อผ้า (คิดว่าคงทำไปเพื่อไล่แก๊สออกซิเจนความเข้มข้นสูงที่กักขังอยู่ในรูพรุนของเสื้อผ้า แต่ทำไมไม่แนะนำให้ถอดเสื้อผ้าออกเลยก็ไม่รู้) และใช้นิ้วมือสางเส้นผม (ไม่ได้บอกให้ใช้หวี ไม่แน่ใจว่ากลัวปัญหาเรื่องไฟฟ้าสถิตย์หรือเปล่า ถ้าเป็นเช่นนี้คนคนนั้นก็ต้องสางผมตัวเอง)
  

สำหรับระบบที่มีความเข้มข้นออกซิเจนอย่างน้อย 5% แต่ที่ความดันสูงกว่า 30 barg (450 psig) เอกสารดังกล่าวก็แนะนำให้ใช้ความระมัดระวังเหมือนกับออกซิเจนบริสุทธิ์เช่นเดียวกัน

รูปที่ ๓ การลุกไหม้อย่างรุนแรงของหุ่นทดสอบที่สวมเสื้อผ้าฝ้ายที่เป็นชุดทำงาน แต่ภายในยัดเอาไว้ด้วยกระดาษ และผ่านการทำให้อิ่มตัวด้วย O₂ 100% รูปจากเอกสาร "Safetygram #33 The hazards of oxygen and oxygen-enriched mixtures" จาก http://www.airproducts.com/~/media/Files/PDF/company/safetygram-33.pdf 

การทำปฏิกิริยาจำนวนไม่น้อยมันมีความปลอดภัยตราบเท่าที่สภาวะการทำปฏิกิริยานั้นมันยังอยู่ใน "ขอบเขตที่ปลอดภัย" แต่ปัญหาก็คือผู้ทำการทดลองนั้นนั้น "รู้หรือไม่" ว่าปฏิกิริยาที่เขาศึกษานั้นมันมีขอบเขตที่ปลอดภัย (แม้ว่าเราจะไม่ทราบแน่นอนว่าขอบเขตมันอยู่ตรงไหน) สาเหตุที่ผมถามคำถามเขาในวันนั้นก็คือผมต้องการทราบหรือเปล่าว่าปฏิกิริยาของเขานั้นมันมี "ขอบเขตที่ปลอดภัย" สำหรับการทำปฏิกิริยา ถ้าเขาทราบว่ามีและก็รู้ว่ามันอยู่ตรงไหน มันก็แล้วไป

แต่ดูเหมือนว่าเขา (รวมทั้งที่ปรึกษา ?) ไม่ทราบว่ามันมี นิสิตผู้ทำการทดลองเองเพิ่งจะมาสะกิดใจตรงที่ผมเกริ่นเรื่อง saturator ระเบิดให้เขาได้ยิน

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๔ (ตอนที่ ๖) MO Memoir : Tuesday 5 March 2556

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับการวัดการออกซิไดซ์ SO₂ ไปเป็น SO₃

ประเด็นประกอบการพิจารณา MO Memoir : Thursday 4 February 2553

เมื่อสัปดาห์ที่แล้วผมได้รับคำถามเรื่องหนึ่ง ซึ่งพึ่งจะตอบเขาไปเมื่อวานนี้ (พุธ ๓ กพ ๕๓) คำถามนั้นมีอะไรบ้างคงไม่สำคัญกับพวกคุณ แต่ประเด็นประกอบการพิจารณาที่ผมให้เขาคิดว่าน่าจะมีประโยชน์กับงานของพวกคุณ ก็เลยขอนำมาเล่าสู่กันฟัง โดยได้เพิ่มคำอธิบายบางจุดให้แก่พวกคุณ

ประเด็นประกอบการพิจารณา

๑. ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสของเหลว

ในการทำปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ (oxidation reaction) ระหว่างไฮโดรคาร์บอน (หรือสารอินทรีย์ตัวใด) กับออกซิเจนนั้น เพื่อความปลอดภัยในการทำงานแล้ว จะมีการควบคุมสัดส่วนองค์ประกอบระหว่างสารตั้งต้น (ไฮโดรคาร์บอนหรือสารอินทรีย์ตัวอื่น) กับออกซิเจน (ปรกติในอุตสาหกรรมจะใช้อากาศเป็นหลัก) ไม่ให้อยู่ในช่วงของ explosive mixture โดยอาจให้ความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนอยู่ต่ำกว่า lower explosive limit (เชื้อเพลิงน้อย แต่อากาศมาก) หรือสูงกว่า upper explosive limit (เชื้อเพลิงมาก แต่อากาศน้อย)

ในกรณีที่ให้ความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนอยู่ต่ำกว่า lower explosive limit ⁽¹⁾ การทำปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในเฟสแก๊ส (เพราะอากาศเป็นเฟสหลัก) โดยมักมีความเข้มข้นของออกซิเจนมากเกินพอไปหลายเท่าตัว (ในบางกรณีอาจเกินพอไป 3-7 เท่า) ในกรณีเช่นนี้กระบวนการผลิตจะเดินเครื่องที่ทำให้ %conversion ของไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นอยู่ที่ประมาณ 100%

ในกรณีที่ให้ความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนอยู่สูงกว่า upper explosive limit การทำปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในเฟสของเหลว เพราะไฮโดรคาร์บอน (หรืออาจมีตัวทำละลายร่วม) เป็นเฟสหลักของการทำปฏิกิริยา อากาศจะถูกปั๊มลงไปยังส่วนล่างของเครื่องปฏิกรณ์ให้เป็นฟองลอยขึ้นมาสู่ผิวบน (แบบเดียวกับการให้ออกซิเจนแก่ตู้เลี้ยงปลา) เนื่องจากระบบดังกล่าวมีไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นมากเกินกว่าออกซิเจนที่ป้อนเข้าไปในระบบหลายเท่าตัว (เหตุผลทางด้านความปลอดภัย) ดังนั้นเมื่อคิดค่า %conversion โดยอิงจากปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่เปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์ จึงได้ค่า %conversion ดังกล่าวต่ำ ซึ่งเป็นเรื่องปรกติ

แต่ในขณะเดียวกันระบบ liquid phase oxidation ก็ไม่สามารถใช้ออกซิเจนที่ป้อนเข้าไปได้หมด เพราะไม่สามารถควบคุมอัตราการลอยตัวของออกซิเจนที่เคลื่อนที่ผ่านของเหลวได้ ปฏิกิริยาจะเกิดในช่วงที่ฟองอากาศที่ป้อนเข้าไปนั้นลอยผ่านชั้นของเหลวเท่านั้น ต้องไม่ลืมว่าถ้าป้อนอากาศเข้ามากเกินไปโดยหวังให้เกิดปฏิกิริยามากขึ้น ก็จะไปทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจนในระบบสูงขึ้นจนอาจเกิดระเบิดได้

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปรกติที่จะเห็นว่ากระบวนการ liquid phase oxidation นั้นมีการใช้เครื่องปฏิกรณ์หลายเครื่องต่ออนุกรมกันเพื่อให้ได้ปริมาณผลิตภัณฑ์มากขึ้น

สิ่งที่ต้องระวังอีกประการหนึ่งของปฏิกิริยาออกซิเดชันคือปฏิกิริยาดังกล่าวมีการคายความร้อนที่สูง ถ้าหากไม่สามารถระบายความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาได้ทันเวลา ก็อาจเกิดสิ่งที่เรียกว่า reaction runaway ได้ สำหรับกรณีของ liquid phase oxidation นั้น การระบายความร้อนผ่านผนังของเครื่องปฏิกรณ์จะทำได้ไม่ดี วิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าในการระบายความร้อนคือการควบคุมให้อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาอยู่ที่ "อุณหภูมิจุดเดือด" ของของเหลว (ในกรณีนี้ก็คือไฮโดรคาร์บอน + ตัวทำละลาย (ถ้ามี)) ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิทำได้โดยการควบคุม "ความดัน" เหนือผิวของเหลวนั้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปรกติถ้าหากว่าต้องการอุณหภูมิการเกิดปฏิกิริยาที่สูง ก็ต้องใช้ความดันที่สูงตามขึ้นไปด้วย เพื่อเพิ่มจุดเดือดของของเหลวในระบบให้สูงขึ้น ⁽²⁾

นอกจากนี้ความดันของระบบยังส่งผลต่ออัตราการลอยตัวของฟองอากาศลอยจากด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นสู่ผิวของเหลวด้วย ที่ความดันสูง ฟองอากาศจะลอยตัวขึ้นสู่ผิวช้ากว่าที่ความดันต่ำกว่า ทำให้ที่ความดันสูงฟองกาศสัมผัสกับไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวได้นานกว่า จึงมีโอกาสได้ค่า %conversion ที่สูงกว่า

การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา heterogeneous ในของเหลวที่เป็นไฮโดรคาร์บอนนั้นจะมีปัญหาเรื่องการกวนผสมตัวเร่งปฏิกิริยา ทั้งนี้เป็นเพราะตัวเร่งปฏิกิริยา heterogeneous นั้นเป็นของแข็งที่มีความหนาแน่นสูง (หลายเท่าของน้ำ) ในขณะที่ไฮโดรคาร์บอนนั้นมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ การลอยตัวของของแข็งในของเหลวจะเกิดได้ดีถ้าหากว่าความหนาแน่นของของแข็งและของเหลวนั้นแตกต่างกันไม่มาก

จากประสบการณ์ที่ผ่านมาพบว่าถ้าทำการกวนตัวเร่งปฏิกิริยา heterogeneous ในน้ำจะไม่ค่อยมีปัญหาใด ๆ ตัวเร่งปฏิกิริยาจะเกิดการแขวนลอยได้ดี แต่ถ้าทำการกวนในของเหลวที่เป็นไฮโดรคาร์บอน จะเกิดปัญหามาก คือไม่สามารถทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาแขวนลอยได้ จำเป็นต้องใช้ตัวทำละลายที่มีความหนาแน่นสูงผสมลงไป เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของของเหลวให้สูงขึ้นก่อน จึงทำให้สามารถกวนตัวเร่งปฏิกิริยาให้แขวนลอยได้

๒. ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เรียกว่า supported metal catalyst

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เรียกว่า supported metal catalyst นั้นจะทำการตกผลึก active species ที่เป็นโลหะต่าง ๆ ลงบนผิวของตัวรองรับ (support) เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จาก active species ได้มากที่สุด ทั้งนี้เป็นเพราะอะตอมโลหะที่สามารถมีส่วนร่วมในการเร่งปฏิกิริยาได้ จะต้องเป็นอะตอมที่อยู่บนผิวหน้าของผลึกโลหะเท่านั้น (ที่เรียกว่า active site) เพราะส่วนที่อยู่ต่ำลงมาจะไม่มีโอกาสสัมผัสกับสารตั้งต้น ดังนั้นถ้าสามารถตกผลึกโลหะบนตัวรองรับ โดยให้มีอะตอมของโลหะอยู่บนผิวหน้าได้มากเท่าใด ก็จะได้จำนวน active site มากขึ้นเท่านั้น (ดูรูปที่ 1 ประกอบ)

รูปที่ 1 ผลึกโลหะบน support (ซ้าย) ซึ่งปรกติก็มีขนาดเป็นนาโนเมตรอยู่แล้ว เมื่อทำให้กระจายตัวมากขึ้นเป็นผลึกขนาดเล็กลง (ขวา) ก็จะทำให้มีพื้นที่ผิวสำหรับทำปฏิกิริยาเพิ่มมากขึ้น แต่ก่อนจะเรียกว่าเป็นการทำให้มี dispersion ดีขึ้น แต่เดี๋ยวนี้ใช้คำว่า dispersion มันไม่เท่ห์ ต้องใช้คำว่าทำให้ผลึกมีขนาดเล็กลงไปอีกในระดับนาโนเมตร

อะตอมบนผิวโลหะทุกอะตอม "ไม่จำเป็น" ต้องเป็น active site ⁽³⁾ แต่ถ้ามีจำนวนอะตอมบนผิวโลหะมากเท่าใด โอกาสที่จะมีจำนวน active site มากขึ้นก็จะมากตามไปด้วย การวัดจำนวนอะตอมบนผิวโลหะทำโดยใช้การดูดซับแก๊สบางชนิด เช่น CO หรือไฮโดรเจน โดยสมมุติว่าอะตอมโลหะ 1 อะตอมจับกับ CO 1 โมเลกุล หรืออะตอมโลหะ 1 อะตอมจับกับอะตอมไฮโดรเจน 1 อะตอม ดังนั้นถ้าเราทราบปริมาณแก๊ส CO หรือไฮโดรเจนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถดูดซับไว้ได้ เราก็จะสามารถคำนวณจำนวนอะตอมที่อยู่บนพื้นผิวผลึกโลหะได้ ส่วนค่า dispersion คำนวณได้จากนำเอาจำนวนอะตอมที่วัดได้จากการดูดซับแก๊ส (จำนวนอะตอมที่อยู่บนพื้นผิว) หารด้วยจำนวนอะตอมทั้งหมดของโลหะที่อยู่ในตัวเร่งปฏิกิริยา (ที่เราหากันจาก AA หรือ ICP หรือ XRF นั่นเอง)

เป็นที่ทราบกันมานานในวงการ heterogeneous catalysis แล้วว่า ยิ่งตกผลึกแล้วได้ผลึกโลหะขนาดเล็กเท่าใด ก็จะได้จำนวน active site เพิ่มมากขึ้นเท่านั้น (คือมีอะตอมโลหะที่อยู่บนผิวผลึกโลหะมากขึ้น) แต่เวลาเปรียบเทียบจะใช้คำว่า "การกระจายตัว หรือ dispersion" (โดยใช้เทคนิคพวก gas adsorption) ซึ่งถ้าเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาให้มี dispersion ของ active species ได้สูง ก็แสดงว่าผลึก active species ที่ตกได้นั้นมีขนาดเล็ก

โดยปรกติผลึกที่ตกได้บนตัวรองรับก็มีขนาดเป็นนาโนเมตรอยู่แล้ว เพียงแต่ว่าแต่ก่อนหน้านี้ใช้คำว่า dispersion เป็นตัวเปรียบเทียบขนาดผลึกที่ตกได้ แต่พอมีกระแสคำว่า "นาโน" เข้ามา ก็ทำให้เกิดการพยายามเปลี่ยนภาพของ "dispersion" ไปเป็น "nano crytal เพื่อจะได้เป็นไปตามกระแส "นาโน" จากประสบการณ์ที่อยู่ในวงการตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่างานวิจัยที่ทำกันอยู่ในปัจจุบันที่ใช้คำว่า "นาโน" นั้นก็ไม่ได้แตกต่างไปจากงานวิจัยที่ทำกันอยู่ในสมัยก่อน ก่อนที่จะมีการคลั่งคำว่า "นาโน" เพียงแต่ในสมัยก่อนนั้นใช้คำว่า dispersion แต่สมัยนี้ดูเหมือนว่าจะไม่ค่อยมีคนอยากใช้เท่าใดนั้น ถ้าหากหาทางใส่คำว่า "นาโน" ได้ก็จะใส่เลย ทั้งนี้คงเป็นเพราะเขาคงคิดว่าเวลาใส่คำนี้เข้าไปในหัวข้อโครงการวิจัยมันทำให้ขอทุนได้ง่ายมั้ง


⁽¹⁾ สารบางตัวนั้น lower explosive limit อยู่ที่ 1-3 vol% ในอากาศ เช่นในกรณีของการออกซิไดซ์ o-xylene ไปเป็น phthalic anhydride ซึ่งเดิมจำกัดความเข้มข้นของ o-xylene ไว้ที่ 1 vol% แต่ปัจจุบันสามารถเพิ่มได้เป็นราว ๆ 3 vol%

⁽²⁾ เรื่องการใช้ความดันในการควบคุมอุณหภูมิการทำปฏิกิริยานั้น เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๒๐ กันยายน ๒๕๕๒ เรื่อง Ethylene polymerisatin

⁽³⁾ ปฏิกิริยาบางปฏิกิริยาต้องการอะตอมที่อยู่ที่ตำแหน่งเฉพาะของผลึก เช่นตรงบริเวณขอบ บริเวณมุม หรือบริเวณผิวหน้า ในกรณีที่ปฏิกิริยาต้องการอะตอมที่อยู่ที่ตำแหน่งขอบหรือมุมของผลึก การทำให้ผลึกมีขนาดเล็กลงก็จะทำให้จำนวนอะตอมที่อยู่ตรงขอบหรือมุมมีมากขึ้น การเกิดปฏิกิริยาก็จะดีขึ้น แต่ถ้าปฏิกิริยานั้นต้องการอะตอมหลายอะตอมรวมกันเป็นรูปแบบเฉพาะอยู่บนผิวระนาบผลึก (เช่นปฏิกิริยาการเกิด coke) การทำให้ผลึกมีขนาดเล็กลงจะทำให้จำนวนอะตอมที่อยู่รวมเป็นกลุ่มใหญ่นั้นลดลง การเกิดปฏิกิริยาก็จะลดลง