ลูกลอยเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจวัดระดับของเหลวที่อาศัยการลอยอยู่บนผิวของเหลว
ที่ใช้กันในบ้านเรือนทั่วไปก็คือลูกลอยที่อยู่ในถังพักน้ำของโถส้วมชักโครกและถังเก็บน้ำตามบ้าน
(ที่รับน้ำประปาเข้ามาเก็บก่อนทำการสูบจ่ายด้วยปั๊มน้ำอีกที)
โดยลูกลอยเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมการปิดเปิดน้ำ
เมื่อระดับน้ำลดลงลูกลอยจะตก
วาล์วเปิดให้น้ำไหลเข้าถังก็จะเปิด
และเมื่อลูกลอยลอยสูงขึ้น
วาล์วก็จะปิด แต่ถ้าหากลูกลอยมีปัญหา
เช่นค้างอยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง
หรือหลุดออกจากก้านที่ยึดมันไว้
ก็จะก่อปัญหาน้ำไม่ไหลเข้าถังเก็บหรือไหลเข้าไม่หยุดได้
ในอุตสาหกรรมก็มีการใช้ลูกลอยทั้งในการ
วัดระดับของเหลว
วัดระดับรอยต่อของของเหลวสองชนิดที่ไม่ละลายเข้าด้วยกัน
(เช่นน้ำกับน้ำมัน)
ใช้เป็นสวิตช์ควบคุมการเปิดปิดการจ่ายของเหลว
ฯลฯ
ในอดีตก็เคยมีเหตุการณ์การระเบิดที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับที่ใช้ลูกลอยเป็นตัววัดและการแปลผลการอ่านผิดอันได้แก่กรณีการระเบิดที่หน่วย
Hydrocracker
ที่โรงกลั่นน้ำมัน BP
Oil Refinery (Grangemouth) เมื่อปีพ.ศ.
๒๕๓๐ (ดูเรื่อง
"เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 2 การระเบิดที่หน่วย Hydrocraker ตอนที่ ๓" ใน
Memoir
ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๑
พฤศจิกายน ๒๕๖๑)
และในบ้านเราก็เคยมีเหตุการณ์การระเบิดที่เกี่ยวข้องกับการอ่านค่าผิดพลาดของระดับลูกลอยที่ใช้วัดระดับรอยต่อระหว่างน้ำกับน้ำมัน
(ดูเรื่อง
"UVCE case 2 TOC 2539(1996)" ใน Memoir
ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๒
กันยายน ๒๕๖๑)
สำหรับวันนี้ก็จะเป็นการนำเอาสองเหตุการณ์ที่มีการบันทึกไว้ใน
ICI Safety
Newsletter ที่เกี่ยวข้องกับการที่ลูกลอยหลุดออกจากตัวอุปกรณ์วัดระดับ
และลอยไปอุดท่อของระบบ
แต่โชคดีที่ทั้งสองเหตุการณ์นั้นตรวจพบก่อนจะเกิดเหตุร้ายแรงตามมา
เรื่องที่
๑ ลูกลอยไปอุดท่อระบายไปยัง
relief valve
การเลือกถังสำหรับเก็บแก๊สที่สามารถทำให้เป็นของเหลวได้ด้วยการเพิ่มความดันที่อุณหภูมิห้องขึ้นอยู่กับปริมาตรที่ทำการเก็บ
ถ้าเป็นการเก็บในปริมาตรไม่มากก็มักจะเก็บในถังทรงกระบอก
(ที่เรียกว่า
bullet หรือ
cylindrical type)
วางนอน
ถ้าเก็บในปริมาตรที่มากขึ้นก็จะใช้ถังเก็บแบบลูกโลก
(ที่เรียกว่า
spherical type)
แต่ถ้าเก็บในปริมาณที่มากขึ้นไปอีกก็จะเปลี่ยนไปใช้การลดอุณหภูมิเพื่อให้กลายเป็นของเหลวที่ความดันบรรยากาศแทน
(ใช้ระบบ
cryogenic เข้าช่วย)
รูปที่ ๑
เหตุการณ์ลูกลอยหลุดและลอยไปอุดท่อระบายความดันของถังเก็บแก๊ส
LPG
ในกรณีของการเก็บในรูปแบบทำให้เป็นของเหลวด้วยการใช้ความดันนั้น
ตราบเท่าที่ในถังนั้นยังมีที่ว่างเหนือผิวของเหลวอยู่
ความดันในถังจะคงที่
ไม่ขึ้นกับระดับของเหลวในถัง
(ณ
อุณหภูมิหนึ่ง
ของเหลวจะมีความดันไอคงที่ที่ค่าหนึ่งเท่านั้น)
เพราะถ้าระดับของเหลวในถังลดต่ำลง
ของเหลวจะระเหยกลายเป็นไอขึ้นมามากขึ้น
แต่ถ้าระดับของเหลวในถังเพิ่มสูงขึ้น
ส่วนที่เป็นไอบางส่วนจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว
ดังนั้นความดันในถังจะเพิ่มสูงขึ้นได้ก็ต่อเมื่อในถังนั้นมีของเหลวบรรจุอยู่เต็มจนไม่มีที่ว่างสำหรับให้เกิดไอ
เรื่องแรกนี้นำมาจาก
ICI Safety
Newsletter ฉบับที่ ๑๔ เดือนพฤศจิกายน
ค.ศ.
๑๙๖๙ (พ.ศ.
๑๕๑๒)
เป็นเหตุที่เกิดขึ้นกับถังเก็บแก๊สโพรเพน
เมื่อลูกลอยที่ติดตั้งอยู่ภายในถังนั้นหลุดออกมา
และไปอุด relief
pipe หรือท่อระบายความดัน
(ซึ่งน่าจะเป็นท่อที่ต่อไปยัง
relief valve)
รายงานไม่ได้ระบุว่าเป็นถังที่เกิดเหตุเป็นถังเก็บชนิดไหน
แต่ดูจากขนาดของถังที่พองขึ้นถึง
๖ นิ้ว (โดยที่ยังไม่เกิดความเสียหาย)
และการมีขั้นบันได้สำหรับปีนขึ้นไป
ก็เดาว่าถังนั้นน่าจะเป็นถังแบบลูกโลก
ย่อหน้าสุดท้ายของเรื่องดังกล่าวยังกล่าวไว้ว่า
เหตุการณ์นี้อาจเป็นเหตุการณ์ประเภทที่มีโอกาสเกิด
๑ ในล้าน
แต่กระนั้นก็ได้ขอให้ช่วยกันตรวจสอบดูแลว่ามันจะไม่เกิดขึ้น
แต่เอาเข้าจริงไม่ต้องรอถึงหนึ่งล้านปี
เพราะแค่สิบปีต่อมาก็มีเรื่องทำนองเดียวกันอีก
เรื่องที่
๒ เมื่อลูกลอยไปอุดท่อ
vapour return
line
คำว่า
"still"
เราอาจชินกับความหมายว่า
"ยังคง
... อยู่"
(เช่น still
busy ที่แปลว่ายังคงยุ่งอยู่)
หรือ "อยู่นิ่ง"
(เช่นในคำว่า stand
still ที่แปลว่ายืนนิ่ง
ๆ)
แต่คำนี้ก็ยังมีอีกความหมายหนึ่งก็คือ
"หม้อต้ม"
ที่เป็นศัพท์ที่ใช้กันในวงการต้มเหล้า
ที่ต้องมีการกลั่นแยกน้ำและแอลกอฮอล์ออกจากกันเพื่อให้ได้ความเข้มข้นแอลกอฮอล์สูงขึ้น
ทำให้คำนี้ลากเข้ามาเกี่ยวข้องกับกระบวนการกลั่นที่ต้องมีการต้มของเหลวบางส่วนให้กลายเป็นไอและป้อนกลับเข้าไปในหอใหม่
โดยเรียกอุปกรณ์ตัวนี้ว่า
"still"
หรือ "reboiler"
ที่มีคนแปลเป็นไทยว่า
"หม้อต้มซ้ำ"
ในหอกลั่นนั้นจะมีการสัมผัสกับระหว่างของเหลวที่ไหลลงล่างและไอที่ลอยขึ้นบน
การเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างของเหลวและไอทำได้ด้วยการติดตั้งสิ่งที่เรียกว่า
"plate"
หรือ "tray"
หรือวัสดุที่เรียกว่า
"packing"
ตัว packing
นั้นอาจเป็นวัสดุชิ้นใหญ่
(เช่นแบบที่เราจะเห็นได้ในหอทำน้ำเย็นของเครื่องปรับอากาศที่ใช้กับเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่)
หรือเป็นวัสดุชิ้นเล็ก
(ที่อาจมีขนาดเพียงไม่กี่เซนติเมตรไปจนถึงหลายเซนติเมตร)
ในกรณีของ packing
ที่เป็นชิ้นเล็กนั้น
การติดตั้งต้องระวังไม่ให้มันหลุดตกลงมาข้างล่างได้
เพราะมันอาจอุดตันท่อที่อยู่ข้างล่างหอกลั่นนั้นได้
การกลั่นสุญญากาศ
(vacuum
distillation) ไม่ได้หมายความว่าในหอกลั่นไม่มีความดันเลยนะครับ
แต่หมายถึงการกลั่นที่ความดันในหอกลั่นนั้นต่ำกว่าความดันบรรยากาศ
การกลั่นที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศนี้ทำเพื่อลดอุณหภูมิจุดเดือดของของเหลว
ทำให้กลั่นแยกของเหลวได้ที่อุณหภูมิที่ต่ำลง
และยังป้องกันการสลายตัวของสารเนื่องจากอุณหภูมิสูงได้
(สารหลายชนิดนั้นมันไม่มีจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศ
คือถ้าให้ความร้อนแก่มัน
มันจะสลายตัวก่อนที่จะระเหยกลายเป็นไอ)
ตัวอย่างการใช้การกลั่นสุญญากาศได้แก่การกลั่นน้ำมันดิบ
โดยปรกติจะนำเอาน้ำมันดิบมากลั่นที่ความดันบรรยากาศก่อนเพื่อแยกเอาองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำออกไปก่อน
(เช่นพวกน้ำมันก๊าดและพวกที่มีจุดเดือดต่ำกว่า)
จากนั้นจึงนำน้ำมันส่วนที่เหลือมากลั่นแยกในหอกลั่นสุญญากาศอีกที
เพื่อแยกพวกที่มีจุดเดือดสูงออกจากกัน
(เช่นดีเซล
น้ำมันเตา
น้ำมันที่ใช้เป็นน้ำมันพื้นฐานสำหรับผลิตน้ำมันหล่อลื่น
ยางมะตอย)
การทำสุญญากาศในหอกลั่นจะกระทำที่ยอดหอ
ในกรณีของการทำสุญญากาศต่ำไม่มากกับระบบที่มีขนาดใหญ่มาก
(เช่นหอกลั่นน้ำมัน)
จะนิยมใช้ steam
ejector เป็นตัวทำสุญญากาศ
ที่อาจติดตั้งเพียงตัวเดียวหรือหลายตัวต่ออนุกรมกัน
ของเหลวที่ออกทางด้านล่างของหอกลั่นนั้นจะไหลเข้าสู่หม้อต้ม
(still หรือ
reboiler)
หม้อต้มนี้จะต้มของเหลวเพื่อระเหยองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำให้ระเหยกลายเป็นไอกลับเข้าไปในหอใหม่
เรื่องที่สองนี้นำมาจาก
ICI Safety
Newsletter ฉบับที่ ๑๒๒
ประจำเดือนเมษายน ค.ศ.
๑๙๗๙ (พ.ศ.
๒๕๒๒)
เนื้อหาเหตุการณ์มีเพียงแค่
๓ บรรทัดเศษ
ไม่ได้บรรยายด้วยไวยากรณ์ที่ซับซ้อนหรือศัพท์ที่คนปรกติเขาไม่ใช้กัน
แต่สำหรับคนที่เพิ่งจะเรียนวิศวกรรมเคมีหรือไม่เคยเห็นของจริง
อาจอ่านไม่รู้เรื่องเลยก็ได้ว่าคำต่าง
ๆ ที่ปรากฏนั้นมันคืออะไร
เพราะถ้าค้นความหมายดูก็มักจะเจอกับความหมายที่ใช้กันในชีวิตประจำวันทั่วไป
แต่ความหมายทางเทคนิคนั้นแตกต่างออกไป
ก็เลยต้องขอปูพื้นฐานซะยาวเหยียด
รูปที่ ๒
เหตุการณ์ลูกลอยหลุดเข้าไปอุด
vapour return line
ของหม้อต้ม
เหตุการณ์ก็ไม่มีอะไรมาก
ลูกลอยหลุดและไปอุดท่อ
vapour line
พอไอที่เกิดขึ้นนั้นไหลกลับเข้าหอกลั่นไม่ได้
ความดันในหม้อต้มก็สูงขึ้น
ทำให้อุณหภูมิในหม้อต้มสูงตามไปด้วย
ตอนแรกนั้นพนักคิดว่าการอุดตันนั้นเกิดจาก
packing
แต่เมื่อถอดออกดูกลับพบว่าเป็นลูกลอยที่ใช้วัดระดับของเหลวสูงเกิน
ในกรณีเช่นนี้ของเหลวไม่จำเป็นต้องท่วมหม้อต้ม
การเดือดของของเหลวในหม้อต้มและความเร็วของไอที่ไหลออกไปทางท่อ
vapour line
นั้นสามารถพัดพาลูกลอยเข้าไปในท่อ
vapour line ได้
สิบปีก่อนหน้านั้นเขายังคิดว่ามันเป็นเหตุการณ์ที่มีโอกาสเพียงแค่หนึ่งในล้าน
เอาเข้าจริง ๆ
มันก็เกิดได้ในเวลาเพียงแค่สิบปี
นั่นก็แสดงให้เห็นความสำคัญของการที่เราควรต้องเรียนรู้เหตุการณ์ที่เคยเกิดขึ้นในอดีต
เพื่อป้องกันไม่ให้มันเกิดซ้ำได้อีกในอนาคต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น