ข้อกำหนดคุณลักษณะที่ Battery limit (๓) MO Memoir : Thursday 4 May 2560

ระบบสาธารณูปโภคหลักของโรงงานได้แก่ น้ำ ไอน้ำ อากาศอัดความดัน แก๊สเฉื่อย (ปรกติก็คือไนโตรเจน) ไฟฟ้า ส่วนทางโรงงานจะผลิตขึ้นใช้เองทั้งหมดหรือจะรับจากแหล่งภายนอกทั้งหมดก็คงต้องพิจารณาเป็นกรณีไป ตัวอย่างเช่นอากาศอัดความดัน ที่เห็นกันทั่วไปแต่ละโรงงานก็จะตั้งหน่วยผลิตใช้เองภายใน (ติดตั้งเครื่องคอมเพรสเซอร์และถังเก็บ) น้ำใช้ก็จะรับมาจากแหล่งภายนอก ส่วนจะรับมาในรูปของน้ำดิบ (น้ำจากแหล่งเก็บจากธรรมชาติโดยตรง) หรือในรูปของน้ำประปานั้น ก็คงขึ้นอยู่กับแต่ละกรณี เช่นในกรณีของโรงงานที่ตั้งอยู่เป็นกลุ่ม อาจมีการรับน้ำดิบเข้ามาผลิตเป็นน้ำประปาใช้เองภายในกลุ่มโรงงาน (จะได้ไม่มีปัญหาเรื่องการแย่งน้ำใช้กับชุมชน) ในกรณีของแก๊สไนโตรเจนนั้น ถ้าเป็นโรงงานที่ตั้งรวมเป็นกลุ่มก็มักจะมีบริษัทที่ผลิตแก๊สเหล่านี้โดยตรงมาตั้งเครื่องกลั่นแยกอากาศ (เรียกว่า cold box) แล้วส่งไปขายให้โรงงานต่าง ๆ ทางระบบท่อ แต่ถ้าเป็นโรงงานที่ตั้งอยู่โดดเดี่ยวก็คงต้องใช้การส่งทางรถบรรทุกในรูปของไนโตรเจนเหลว นำมาถ่ายเก็บไว้ที่ถังเก็บ แล้วค่อยระเหยออกมาใช้งาน
 

ในส่วนของพลังงานไฟฟ้า ในบ้านเราแต่เดิมทีมักมีปัญหาเรื่องเสถียรภาพของพลังงานไฟฟ้า (คือไฟฟ้าดับเป็นประจำแบบเอาแน่เอานอนไม่ได้) ทำให้หลายโรงงานต้องมีการตั้งโรงไฟฟ้าใช้เอง โดยเฉพาะโรงงานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากโรงผลิตไฟฟ้า ปัจจุบัน ในโรงงานที่ตั้งเป็นกลุ่มนั้นอาจมีการตั้งโรงไฟฟ้าอยู่ในบริเวณเดียวกันเพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับโรงงานในกลุ่มอุตสาหกรรมเป็นหลัก หรือในกรณีของโรงงานขนาดใหญ่เช่นโรงกลั่นน้ำมันหรือโรงโอเลฟินส์ ก็อาจมีการตั้งโรงไฟฟ้าของตนเองขึ้นมาเพื่อใช้เองภายในโรงงานและจำหน่ายให้กับโรงงานที่ตั้งอยู่ในกลุ่มที่ตั้งเดียวกัน ในกรณีของโรงโอเลฟินส์นั้นยังมีพลังงานความร้อนเหลือเฟือ ที่สามารถนำไปใช้ผลิตไอน้ำเพื่อใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรแทนการใช้ไฟฟ้า (เช่นคอมเพรสเซอร์ที่ใช้อัดแก๊สก่อนเข้าสู่ระบบทำความเย็น) และจำหน่ายให้กับโรงงานข้างเคียงได้อีก
 

การซื้อไอน้ำจากโรงงานข้างเคียงก็มีข้อดีตรงที่ไม่ต้องไปแบกรับภาระเรื่องการดูแลระบบผลิตน้ำสำหรับหม้อไอน้ำและตัวหม้อไอน้ำ แต่ก็อาจเกิดปัญหาได้ถ้าหากโรงงานที่เป็นผู้จ่ายไอน้ำให้นั้นเกิดปัญหาในการเดินเครื่อง ทำให้ไม่สามารถจ่ายไอน้ำให้ได้ (โดยเฉพาะในกรณีที่ความร้อนที่ใช้ในการผลิตไอน้ำเป็นความร้อนที่ได้มาจากการระบายความร้อนของสารในกระบวนการผลิต) ดังนั้นการพิจารณาตรงนี้จึงควรพิจารณาจากหลายมุมมอง ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของค่าใช้จ่าย หรือด้านเสถียรภาพของแหล่งจ่าย
 

สำหรับโรงงานที่มีการใช้ไอน้ำที่หลายระดับความดัน ก็ไม่จำเป็นต้องผลิตไอน้ำ (หรือรับซื้อไอน้ำ) ที่หลายระดับความดัน สามารถใช้วิธีการผลิต (หรือซื้อ) ไอน้ำที่ระดับความดันสูง แล้วค่อย ๆ ปรับลดระดับความดันลงให้เหลือระดับความดันต่าง ๆ ที่ต้องการใช้งานก็ได้

๖. ไอน้ำ (Steam)

ไอน้ำที่ความดันสูงจะมีปริมาตรจำเพาะต่ำ ทำให้ไม่ต้องใช้ท่อขนาดใหญ่ในการลำเลียง (ท่อเล็กถูกกว่าท่อใหญ่) แต่เนื่องจากมันมีอุณหภูมิสูง ดังนั้นอาจจำเป็นต้องใช้ท่อที่ทนอุณหภูมิสูงได้ (คือราคาท่อแพงขึ้นตามความสามารถในการทนอุณหภูมิสูงของโลหะ) การส่งไอน้ำไปเป็นระยะทางไกล ๆ ในรูปของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) ยังช่วงลดการควบแน่นของไอน้ำในระบบท่อส่ง โดยทางผู้รับสามารถเปลี่ยนให้ไอน้ำร้อนยวดยิ่งดังกล่าวเป็นไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) ได้ด้วยการฉีดน้ำที่เป็นของเหลวที่ได้จากไอน้ำควบแน่น (steam condensate) เข้าไปผสมกับไอน้ำร้อนยวดยิ่งโดยใช้อุปกรณ์ที่ชื่อว่า desuperheater
  

น้ำที่ป้อนเข้าหม้อน้ำมักจะมีการเติมสารเคมีต่าง ๆ เพื่อให้เหมาะสมกับอุณหภูมิและความดันของไอน้ำที่จะผลิต ในทางทฤษฎีแล้วไอน้ำที่ระเหยออกมาจากหม้อไอน้ำนั้นควรมีแต่น้ำเท่านั้น แต่ในความเป็นจริงมันจะมีสิ่งอื่นปนเปื้อนมาได้ เช่นเกลือแร่ต่าง ๆ ที่สลายตัวกลายเป็นไอหรือติดมาในรูปของหยดละอองน้ำเล็ก ๆ (carry over) มากับไอน้ำ น้ำบริสุทธิ์ที่ไม่มีเกลือแร่ละลายอยู่จะมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก ดังนั้นเราจึงสามารถใช้ค่าการนำไฟฟ้าเป็นตัวบ่งบอกว่าน้ำนั้นมีแร่ธาตุรวมทั้งหมดแล้วเจือปนอยู่มากน้อยเท่าใด โดยไม่ต้องแยกวิเคราะห์ทุกตัว
 

ซิลิกาเป็นแร่ธาตุตัวหนึ่งที่ก่อปัญหาได้มากถ้าหากมันเกิดการสะสมในระบบท่อ ทั้งนี้เพราะมันไม่ละลายในกรดเหมือนกับตะกรันต่าง ๆ (ที่เป็นคราบหินปูนหรือเกลือ) พวกตะกรันต่าง ๆ ที่สะสมในหม้อไอน้ำหรือในระบบท่อนั้นสามารถล้างออกได้ด้วยการผ่านสารละลายกรด (ที่มีความเข้มข้นพอที่เหมาะสม) ให้ไหลเวียนภายในระบบ เพื่อเข้าไปละลายตะกรันต่าง ๆ นั้นออกมา แต่วิธีการใช้กรดละลายนี้ใช้ไม่ได้กับซิลิกา

ไอน้ำที่ควบแน่น (steam condensate) จะได้มาจากไอน้ำที่ระดับความดันต่าง ๆ ที่ควบแน่นจากการใช้งานให้ความร้อนที่อุปกรณ์ต่าง ๆ การเก็บรวบรวมไอน้ำที่ควบแน่นที่ต้องระบายออกจากระบบท่อส่งมักจะไม่ค่อยทำกันเนื่องจากแต่ละจุดระบายนั้นมักมีการระบายน้อย และกระจัดกระจายอยู่ทั่วไป

๗. ไนโตรเจน (Nitrogen)

ในอุตสาหกรรมกลั่นน้ำมัน ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารไวไฟหรือใช้สารไวไฟจำนวนมาก (ไม่ว่าสารไวไฟนั้นจะเป็นของเหลวหรือแก๊สก็ตาม) จะมีการใช้ไนโตรเจนในการไล่อากาศออกจากระบบท่อและ vessel ต่าง ๆ ก่อนที่จะป้อนสารไวไฟเหล่านั้นเข้าระบบ และยังใช้ไนโตรเจนในการไล่ไอระเหยของสารไวไฟที่ค้างอยู่ใน vessel ต่าง ๆ ออกให้หมดก่อนที่จะป้อนอากาศเข้าไปก่อนเปิด vessel เพื่อทำการซ่อมบำรุง 
  

ตอนเอาไนโตรเจนไปไล่อากาศออก เราสามารถไล่ออกสู่บรรยากาศภายนอกได้เลย เพียงแต่เลือกจุดระบายออกให้อยู่ในบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทดี ๆ หน่อย เพื่อที่ว่าเมื่อไล่อากาศออกไปหมดแล้ว แล้วมีไนโตรเจนรั่วออกมาแทน จะไม่เกิดการสะสมของแก๊สไนโตรเจนในบริเวณนั้นจนทำให้ผู้ที่ผ่านเข้าไปในบริเวณนั้นได้รับอันตรายจากการขาดอากาศได้ แต่ตอนเอาไนโตรเจนไปไล่ไอระเหยของสารเคมีออกจะวุ่นวายกว่า เพราะอาจจำเป็นต้องระบายสู่ระบบกำจัด (เช่นระบบ flare) เพื่อไม่ให้ไอสารเคมีที่ไล่ออกมานั้นก่ออันตราย (จะด้วยจากความเป็นพิษหรือการลุกติดไฟก็ตามแต่) ภายนอกได้

๘. น้ำ (Water)

- น้ำผ่านการปรับสภาพ (Treated water)

ความหมายของน้ำที่ผ่านการปรับสภาพนี้อาจหมายถึงน้ำประปา หรือน้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติ (ที่อาจเป็นแหล่งน้ำบนดินหรือแหล่งน้ำใต้ดิน) ที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพมาแล้วบางส่วน (เช่นกำจัดเอาของแข็งแขวนลอยออกไป) น้ำนี้จะถูกนำไปใช้เป็นน้ำประปาสำหรับการใช้งานทั่วไปในอาคารสำนักงาน หรือนำไปเข้าสู่กระบวนการปรับปรุงคุณภาพให้เหมาะสมกับการใช้งานต่อไป (เช่นเอาไปผลิตเป็นน้ำปราศจากแร่ธาตุละลายอยู่ หรือน้ำสำหรับป้อนเข้าหม้อน้ำ)

- น้ำปราศจากแร่ธาตุละลายอยู่ (Demineralized water)

การทำให้น้ำบริสุทธิ์ ให้ปราศจากแร่ธาตุละลายอยู่ สามารถทำได้ด้วยการกลั่นน้ำซ้ำหลายครั้ง (เช่นน้ำสำหรับใช้ผสมยาฉีดจะต้องผ่านกระบวนการกลั่นซ้ำถึง ๓ ครั้ง) หรือการแลกเปลี่ยนไอออน สำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องใช้น้ำบริสุทธิ์ในปริมาณมากเพื่อการผลิต การใช้การแลกเปลี่ยนไอออนมักจะเหมาะสมกว่า น้ำบริสุทธิ์ปราศจากแร่ธาตุละลายอยู่นี้อาจนำไปใช้ผสมเข้ากับผลิตภัณฑ์โดยตรง ใช้ผลิตไอน้ำความบริสุทธิ์สูงเพื่อการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ที่ต้องการความสะอาดสูง (เช่นเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตยาที่เป็นของเหลว)

ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำเป็นตัวบ่งบอกปริมาณแร่ธาตุทั้งหมด (ไม่แยกชนิด) ที่ละลายอยู่ในน้ำ ยิ่งค่านี้สูงมากเท่าใดก็แสดงว่าน้ำนั้นมีแร่ธาตุละลายอยูมาก ดังนั้นในการตรวจวัดหรือควบคุมคุณภาพน้ำจึงสามารถใช้ค่าการนำไฟฟ้านี้เป็นตัวบ่งบอกภาพรวมของคุณภาพน้ำนั้นก่อน ถ้าพบว่ามันสูงเกินกว่าที่กำหนดก็เรียกว่ามันไม่ผ่านเกณฑ์ ไม่จำเป็นต้องไปวัดหาปริมาณแร่ธาตุตัวอื่น แต่ถ้ามันผ่านเกณฑ์ก็ค่อยมาดูในรายละเอียดของแร่ธาตุตัวอื่นแต่ละตัวอีกที

- น้ำดับเพลิง (Fire water)

น้ำสำหรับดับเพลิงมีอยู่ด้วยกันสองส่วน ส่วนแรกคือน้ำที่จะใส่เข้าไปในท่อน้ำดับเพลิง เรียกว่าพอเปิดวาล์วก็จะมีน้ำไหลออกมาทันที ส่วนที่สองคือแหล่งน้ำจากภายนอกที่จะไหลเข้ามาในท่อดับเพลิงเมื่อมีการใช้น้ำดับเพลิง ความแตกต่างของท่อน้ำดับเพลิงจากท่อน้ำทั่วไปคือน้ำที่อยู่ในท่อดับเพลิงนั้นมักจะไม่มีการไหลเป็นเวลานาน ลักษณะเช่นนี้ทำให้ของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำตกค้างในระบบท่อและนำไปสู่การกัดกร่อนเฉพาะจุดได้ ส่งผลให้ท่อผุกร่อนได้ง่าย ประกอบกับการที่ท่อดับเพลิงอาจถูกวางฝังใต้ดิน (เพื่อป้องกันความเสียหายจากการระเบิด) ทำให้การตรวจสอบทำได้ยากหรือทำไม่ได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการเติมสารเคมีบางชนิดผสมเข้าไปในน้ำที่จะใส่เข้าไปนอนรอในท่อดับเพลิงนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำในท่อกัดกร่อนท่อจากทางด้านใน และยังต้องทำ cathodic protection (การให้โลหะอื่นผุกร่อนแทนเหล็ก หรือใช้การจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแทน) เพื้อป้องกันการผุกร่อนของท่อเหล็กจากทางด้านนอกด้วย
 

แต่ถ้ามีเพลิงไหม้อย่างต่อเนื่อง ตอนนั้นก็คงไม่ต้องไปสนคุณภาพน้ำแล้ว ได้น้ำจากแหล่งไหนก็ใช้น้ำจากแหล่งนั้นเลย ด้วยเหตุนี้บางหน่วยงานจึงมีการสร้างสระน้ำขนาดใหญ่ (ที่อาจเป็นบ่อที่เกิดจากการขุดดินไปถมตำแหน่งอื่น แล้วใช้สระที่เกิดขึ้นนั้นเป็นบ่อรองรับน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วของโรงงาน ก่อนจะระบายน้ำนั้นออกไปหรือปล่อยให้มันซึมลงดิน หรือใช้สำหรับรดน้ำต้นไม้) ซึ่งนอกจากจะเป็นการปรับปรุงภูมิทัศน์ของที่ทำงานแล้ว ยังสามารถใช้น้ำจากสระน้ำนั้นเป็นน้ำสำรองในการดับเพลิงได้

เรื่องข้อกำหนดคุณลักษณะที่ Battery limit ก็คงจะขอจบด้วยตอนที่ ๓ ณ ตำแหน่งนี้

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)