ช่วงนี้อาจจะเห็นว่างเว้นการเขียน
blog
หน่อย
อย่างแรกเป็นเพราะไม่ค่อยมีอะไรจะเขียน
เพราะวิชาการความรู้ที่มีอยู่ก็เขียนไปเยอะแล้วตั้ง
๑๑ ปี
อย่างที่สองเป็นเพราะมันมีอะไรต่อมิอะไรก็ไม่รู้ให้ทำเต็มไปหมด
แม้ว่าจะยังไม่เปิดเรียนก็ตาม
แต่ยังไงก็จะพยายามเขียนให้ได้สัปดาห์ละเรื่อง
อย่างเช่นเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้มันเริ่มจากเมื่อสัปดาห์ที่แล้วผมได้มีโอกาสเข้าไปร่วมในอนุกรรมการพิจารณาร่างกฎหมายฉบับหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับงานของวิศวกรรมเคมี
ร่างฉบับนี้มีการแบ่ง
chemical
reactor หรือที่กฎหมายไทยใช้คำว่า
"ถังปฏิกรณ์"
ออกเป็น
๓ แบบ คือ ถังปฏิกรณ์ทั่วไป
ถังปฏิกรณ์อันตราย และถังปฏิกรณ์อันตรายสูง
คำว่า
"ถังปฏิกรณ์"
ในที่นี้ไม่ได้หมายเพียงแค่ถังปั่นกวน
แต่ยังรวม "เครื่องปฏิกรณ์เคมี"
ทุกรูปแบบรวมไปถึงรูปแบบที่เป็นท่อหรือ
tubular
reactor ด้วย
ซึ่งตรงนี้มันจะถูกกำหนดไว้ในนิยามของคำว่า
"ถังปฏิกรณ์"
ที่อยู่ในข้อแรกของร่างกฎหมายว่าหมายถึงอะไร
รูปที่
๑ ตัวอย่างรูปแบบการระบายความร้อน/ให้ความร้อนแก่เครื่องปฏิกรณ์
(ซ้าย)
fixed-bed reactor หรือเบดนิ่ง
(ขวา)
multi-tubular reactor
ประเด็นที่เป็นที่ถกเถียงกันก็คือ
จะใช้เกณฑ์อะไรเป็นตัวกำหนดว่าถังปฏิกรณ์ชนิดไหนเป็นถังปฏิกรณ์ธรรมดาหรือเป็นถังปฏิกรณ์อันตราย
และเกณฑ์หนึ่งที่มีการตั้งเป็นตุ๊กตาขึ้นมาก่อนหน้านี้ก็คือพิจารณาจากความร้อนของปฏิกิริยา
ว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือปฏิกิริยาคายความร้อน
โดยกำหนดว่าถ้าเป็นปฏิกิริยา
"ดูดความร้อน"
จะจัดให้เป็นถังปฏิกรณ์ธรรมดา
แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยา
"คายความร้อน"
จะจัดให้เป็นถังปฏิกรณ์อันตรายหรืออันตรายสูง
ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่คายออกมา
ความเห็นแย้งของผมในที่ประชุมวันนั้นก็คือ
การกำหนดว่าถ้าเป็นปฏิกิริยา
"ดูดความร้อน"
ก็จะเป็นถังปฏิกรณ์ไม่อันตราย
ซึ่งผมเห็นว่าที่ถูกคือควรมีการนิยามคำว่า
"อันตราย"
ก่อนว่ามันคืออะไร
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น
(โดยไม่สนว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน)
โดยแต่ละปฏิกิริยานั้นจำเป็นต้องมีอุณหภูมิขั้นต่ำขั้นหนึ่ง
ปฏิกิริยาจึงจะเริ่มเกิดได้
รูปที่ ๑
เป็นตัวอย่างการจัดการความร้อนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา
รูปซ้ายเป็นตัวอย่างหนึ่งของกรณี
fixed-bed
ที่ไม่มีการถ่ายเทความร้อนที่ตัว
fixed-bed
โดยตรง
สารตั้งต้นจะถูกอุ่นให้ร้อนจนมีอุณหภูมิที่พอเหมาะที่สามารถเริ่มทำปฏิกิริยาได้
จากนั้นจึงไหลเข้าทำปฏิกิริยาใน
fixed-bed
ถ้าหากปฏิกิริยานั้นเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน
เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าเรื่อย
ๆ อุณหภูมิก็จะลดต่ำลง
จนปฏิกิริยาเกิดช้าหรือหยุดเกิด
แต่ถ้าหากยังไม่ได้ค่า
conversion
ของสารตั้งต้นดังต้องการ
ก็จะเอาเบดแรกนั้นมาอุ่นให้ร้อนใหม่ก่อนป้อนเข้าสู่เบดถัดไป
ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนได้ค่า
conversion
สารตั้งต้นตามต้องการ
แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนนั้น
เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้า
อุณหภูมิภายในเบดจะเพิ่มสูงขึ้น
ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
(แม้ว่าความเข้มข้นสารตั้งต้นจะลดลง)
ถ้าอุณหภูมิในเบดสูงเกินไปก็อาจทำให้อัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาอยู่นอกเหนือการควบคุม
(ที่เรียกว่า
runaway)
ในกรณีนี้จะปล่อยให้สารตั้งต้นทำปฏิกิริยาจนอุณหภูมิเบดเพิ่มสูงถึงระดับหนึ่ง
จากนั้นก็จะนำมาผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อดึงเอาความร้อนออก
ก่อนจะป้อนเข้าสู่เบดถัดไปเพื่อให้ได้ค่า
conversion
สารตั้งต้นดังต้องการ
แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาที่คายความร้อนสูงมาก
(เช่นปฏิกิริยา
gas
phase partial oxidation สารไฮโดรคาร์บอนไปเป็น
oxygenate)
รูปแบบที่กล่าวมาข้างต้นนั้นจะไม่สามารถระบายความร้อนได้ทัน
ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีการดึงเอาความร้อนออกจากตัวเบดโดยตรงเพื่อไม่ให้อุณหภูมิของตัวเบดสูงเกินไป
รูปขวาในรูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างกรณีของ
multi-tubular
reactor ที่มีลักษณะเหมือน
shell
and tube heatexchanger ขนาดใหญ่
โดย tube
ต่าง
ๆ ก็คือ fixed-bed
ส่วนด้าน
shell
นั้นจะเป็นด้านของของเหลวระบายความร้อน
รูปที่
๒ ปฏิกิริยาที่ต้องการพลังงานกระตุ้นมากหรือดูดความร้อนมาก
เช่นปฏิกิริยา steam
reforming หรือ
thermal
cracking ต่าง
ๆ จะให้ความร้อนแก่สารตั้งต้นด้วยการใช้เปลวไฟ
โดยสารตั้งต้นจะไหลอยู่ในท่อที่มีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอก
(แต่ต้องระวังไม่ให้เปลวไฟสัมผัสกับท่อนั้นโดยตรง)
ในกรณีของปฏิกิริยาที่ต้องการพลังงานกระตุ้นสูงหรือดูดความร้อนมากนั้น
การให้ความร้อนด้วย heating
media จะทำไม่ได้เนื่องจากมีอุณหภูมิไม่สูงพอ
ในกรณีเช่นนี้ก็จะใช้การให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ
โดยสารตั้งต้นจะไหลอยู่ในท่อที่ติดตั้งอยู่ใน
furnace
และมีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอกท่อ
ปฏิกิริยารูปแบบนี้อาจมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาก็ได้
(เช่นปฏิกิริยา
steam
reforming) หรือไม่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
(เช่นพวก
thermal
cracking ต่าง
ๆ)
อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาอยู่ได้ในช่วงตั้งแต่ระดับ
400
ไปจนถึงระดับ
1000ºC
อันตรายหนึ่งที่สำคัญของเครื่องปฏิกรณ์รูปแบบนี้คือเฟสที่ไหลอยู่ในท่อนั้นเป็น
"แก๊ส"
ไม่ใช่
"ของเหลว"
แก๊สนั้นรับความร้อนได้แย่กว่าของเหลวมาก
ตรงนี้ลองนึกภาพถ้าคุณเอาหม้อเคลือบเทฟลอนใส่น้ำไปต้มบนเตาแก๊ส
ไม่ว่าคุณจะเปิดแก๊สให้ความร้อนที่ก้นหม้อแรงเท่าใด
เทฟลอนที่เคลือบผิวหม้อนั้นจะไม่เป็นอะไร
เพราะมันจะมีอุณหภูมิที่จุดเดือดของน้ำ
แต่ถ้าน้ำแห้งเมื่อใด
เทฟลอนจะไหม้ได้
ด้วยเหตุนี้เครื่องปฏิกรณ์ในรูปแบบนี้จึงต้องระวังไม่ให้เปลวไฟสัมผัสกับผิวท่อโดยตรง
เพราะจะทำให้โลหะตรงจุดนั้นร้อนจัด
จนอาจเกิดการฉีกขาดตามมาได้
และเมื่อสารตั้งต้นที่ไหลอยู่ในท่อนั้นเป็นสารที่ติดไฟได้
เมื่อรั่วออกมาเจอกับเปลวไฟที่อยู่ข้างนอก
ก็คงจะจินตนาการได้ไม่ยากว่าจะเกิดอะไรขึ้นตามมา
ด้วยเหตุนี้ผมจึงเสนอความเห็นแย้งในที่ประชุมวันนั้นว่า
การมองแต่เพียงว่าปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นมันมีแนวโน้มที่จะหยุดตนเอง
ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นจัดเป็นเครื่องปฏิกรณ์ธรรมดาที่ไม่อันตราย
จึงเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้อง
สิ่งสำคัญกว่าก็คือรูปแบบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นั้นว่ามันมี
"อันตราย"
สูงหรือไม่
ซึ่งตรงนี้การจำแนกประเภทนั้นจึงควรพิจารณานิยามของคำว่า
"อันตราย"
ก่อนว่าจะให้ครอบคลุมแค่ไหน
จะพิจารณาในแง่
ความเสี่ยงที่จะเกิดการรั่วไหล
(โดยไม่พิจารณาถึงสารที่อยู่ข้างใน)
อันตรายที่อาจเกิดขึ้นถ้าหากเกิดการรั่วไหล
ความเสี่ยงที่จะเกิดการ
runaway
ฯลฯ
เพราะจากตัวอย่างที่ยกมานี้ก็เห็นได้ชัดว่าเครื่องปฏิกรณ์ปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นใฃ่ว่าจะไม่อันตรายเสมอไป
อันที่จริงแล้วยังมีประเด็นอื่นอีกที่ผมเห็นว่าไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้เป็นเกณฑ์ในการจำแนกความอันตรายของถังปฏิกิริยา
ถ้าหากมีโอกาสก็จะนำมาเล่าให้ฟัง
กฎหมายฉบับนี้ขณะนี้อยู่ในระหว่างการร่างและปรับแก้
สุดท้ายแล้วจะออกมาอย่างไรนั้นก็คงต้องคอยดูกันต่อไป
ที่ผมแปลกใจอย่างหนึ่งเกี่ยวกับร่างกฎหมายฉบับนี้ก็คือ
ดูเหมือนตามกฎหมายเดิมนั้นคนทำงานเขาก็ทำงานกันได้โดยไม่มีปัญหาอะไร
แล้วอยู่ดี ๆ
มีการนำเสนอร่างกฎหมายใหม่มาเพื่อให้เขาทำงานได้ยากขึ้น
แถมไปเชิญเขามาร่วมเขียนอีก
ผมจึงไม่แปลกใจที่จะเห็นคนทำงานนั้นเขาไม่ค่อยอยากจะให้ความร่วมมือในการออกร่างกฎหมายฉบับนี้เท่าใดนั้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น