แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๑ (ตอนที่ ๑๔) MO Memoir : Monday 31 August 2563

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ที่ผ่านไปเมื่อบ่ายวันนี้

 

คอมเพรสเซอร์เขาไม่ค่อยชอบของเหลวกับแก๊สความหนาแน่นต่ำครับ MO Memoir : Sunday 30 August 2563

"ถ้าเราต้องการเปลี่ยนสารตัวหนึ่งจากของเหลวที่ความดันต่ำ ให้เป็นแก๊สความความดันสูง เราควร

(ก) ให้ความร้อนแก่ของเหลวจนกลายเป็นไอที่ความดันต่ำก่อน จากนั้นจึงค่อยเพิ่มความดันให้กับไอน้ำ หรือ

(ข) เพิ่มความดันให้กับของเหลวจนเป็นของเหลวที่ความดันสูงก่อน จากนั้นจึงค่อยให้ความร้อนจนของเหลวกลายเป็นไอที่ความดันสูง"

สัปดาห์ที่แล้วมีผู้ถามคำถามข้างต้นมาถึงผม ซึ่งผมก็ได้ตอบเขาไปแล้ว (อันที่จริงมันก็มีอยู่ในบทความเก่า ๆ ใน blog นี้ด้วย) มาวันนี้ก็เลยอยากจะขอเขียนอะไรเพิ่มเติมขึ้นอีกนิดหน่อย

รูปแบบการทำงานของอุปกรณ์เพิ่มความดันให้กับของเหลวหรือแก๊สอาจแบ่งได้เป็น ๒ ประเภทด้วยกันคือ positive displacement ที่เพิ่มความดันให้กับของเหลวหรือแก๊สโดยตรง และ dynamic compression ที่ใช้การเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับโมเลกุลของเหลวหรือแก๊ส (คือเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่) แล้วค่อยให้พลังงานจลน์นั้นเปลี่ยนเป็นความดัน (จะเรียกว่าเปลี่ยนจาก velocity head เป็น pressure head ก็ได้) วิธีการเพิ่มพลังงานจลน์ที่กระทำกันก็คือการใช้การหมุนเหวี่ยงด้วยใบพัด ซึ่งก็ได้แก่พวก centrifugal pump (ปั๊มหอยโข่ง) และ centrifugal compressor และอุปกรณ์ประเภทหลังนี้ก็เป็นพวกที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

การอัดแก๊สให้มีความดันสูงขึ้นนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นก็คืออุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัดนั้นจะเพิ่มขึ้น แต่เมื่อความดันสูงขึ้นแก๊สก็จะควบแน่นเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ดังนั้นการอัดแก๊สจะทำได้ดีก็ต่อเมื่อแก๊สนั้นจะต้องไม่เกิดการควบแน่นเมื่อความดันสูงขึ้น กล่าวคืออุณหภูมิของแก๊สก่อนอัดนั้นต้องสูงกว่าอุณหภูมิจุดควบแน่นของแก๊สนั้น และแก๊สที่ผ่านการอัดแล้วต้องไม่ควบแน่น ณ อุณหภูมิด้านขาออกของคอมเพรสเซอร์ (แต่ไปควบแน่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ลดอุณหภูมิของแก๊สที่ผ่านการอัดแล้วไม่เป็นไร)

รูปที่ ๑ กราฟต่าง ๆ ที่นำมาประกอบ Memoir ฉบับนี้ นำมาจากบทความนี้ (ลิงก์ข้างล่าง) https://www.airbestpractices.com/technology/air-compressors/how-inlet-conditions-impact-centrifugal-air-compressor-performance

ปั๊มหอยโข่งที่ใช้กับของเหลวนั้นไม่ชอบให้มีฟองแก๊สในของเหลว ในกรณีที่ฟองแก๊สนั้นเป็นแก๊สที่ไม่ควบแน่น (เช่นมีฟองอากาศปนเข้ามาในน้ำ) เพราะพลังงานที่จ่ายให้ของเหลวจะถูกใช้ในการอัดฟองแก๊ส และถ้าเป็นฟองแก๊สที่เกิดจากการเดือดของของเหลวในตัวปั๊ม (บริเวณทางเข้าปั๊มที่ดูดของเหลวเข้ามาจะมีความดันที่ลดต่ำลง) เมื่อความดันเพิ่มสูงขึ้น ฟองแก๊สนั้นก็จะเกิดการยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว (ผลจากการควบแน่น) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า cavitation ที่สามารถทำความเสียหายต่อชิ้นส่วนโลหะภายในปั๊มได้

ในกรณีชอง centrifugal compressor นั้น หยดของเหลวที่ติดมากับแก๊สที่ไหลเข้า หรือที่เกิดขึ้นระหว่างที่แก๊สมีความดันสูงขึ้น ก็สามารถทำให้ตัวอุปกรณ์ประสบกับปัญหา erosion ได้เช่นกัน ดังนั้นในกรณีที่เกรงว่าจะมีของเหลวติดมากับแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ ก็จะมีการติดตั้ง knock out drum เอาไว้ที่ทางด้านขาเข้าของคอมเพรสเซอร์ knock out drum นี้เป็นถังเปล่า ๆ ใบหนึ่งที่ดักหยดของเหลวด้วยการทำให้แก๊สมีความเร็วลดต่ำลง (เพราะพื้นที่หน้าตัดของถังมันใหญ่กว่าท่อ) และมีการเปลี่ยนทิศทางการไหลของแก๊ส (แก๊สจะเลี้ยวออกไปอีกทาง ในขณะที่หยดของเหลวที่มีมวลมากกว่าจะเลี้ยวตามยากกว่า และวิ่งไปปะทะแผ่นกั้นหรือผนังของถัง กลายเป็นหยดของเหลวที่ใหญ่ขึ้นและไหลสงสูงก้นถัง knoco out drum บางตัวอาจมีการติดตั้ง mist eliminator เอาไว้ที่ทางออกของแก๊ส เพื่อช่วยดักหยดของเหลวเอาไว้อีกชั้นหนึ่ง

พวก centrifugal compressor ที่ใช้การเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับโมเลกุลแก๊สด้วยการเหวี่ยงออกไปนั้น ที่ความเร็วรอบการหมุนคงที่ ความเร็วที่โมเลกุลแก๊สถูกเหวี่ยงออกไปก็จะคงที่ ส่วนพลังงานจลน์จะได้เท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับมวลของแก๊สที่ไหลเข้ามาและถูกเหวี่ยงออกไป ถ้าแก๊สที่ไหลเข้ามานั้นมีความดันสูง อุณหภูมิต่ำ และน้ำหนักโมเลกุลสูง น้ำหนักของแก๊สต่อหน่วยปริมาตรก็จะสูง (กล่าวคือมีความหนาแน่นสูง) พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปก็จะสูง โดยใบพัดต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อที่จะหมุนด้วยความเร็วรอบคงที่ แต่ถ้าแก๊สที่ไหลเข้ามานั้นมีความดันต่ำ อุณหภูมิสูง และน้ำหนักโมเลกุลต่ำ น้ำหนักของแก๊สต่อหน่วยปริมาตรก็จะต่ำ (กล่าวคือมีความหนาแน่นต่ำ) พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปก็จะต่ำ ใบพัดก็ต้องการพลังงานในการเหวี่ยงลดลง

แต่ทั้งนี้พลังงานจลน์ของการเหวี่ยงออกไปนั้น เมื่อเปลี่ยนรูปไปเป็นความดันแล้ว ต้องสามารถเอาชนะความดันต้านทางของแก๊สด้านขาออกได้ แก๊สจึงจะไหลไปข้างหน้าได้ และเมื่อใดที่พลังงานจลน์ในการเหวี่ยงออกไปนั้นไม่สามารถสร้างความดันที่เอาชนะความดันต้านทางด้านขาออกได้ แก๊สด้านขาออกก็จะไหลย้อนกลับได้ มันก็เลยเป็นการสู้กันระหว่างแก๊สด้านขาออกที่มีความดันสูงที่ไหลสวนทางกับแก๊สที่ใบพัดคอมเพรสเซอร์พยายามเหวี่ยงออกมา ก็ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า surging ได้

รูปที่ ๒-๔ แสดงผลของอุณหภูมิและความดันของแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ และความชื้นสัมพันธ์ในอากาศที่มีต่อความดันด้านขาออกที่ได้ แต่ทุกกราฟมีทุกสิ่งที่เหมือนกันคือ เมื่อใดก็ตามที่ความหนาแน่นแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์นั้นลดต่ำลง ความดันด้านขาออกก็จะลดลง

รูปที่ ๒ ที่อัตราการไหลโดยปริมาตรคงเดิม (ใบพัดหมุนด้วยความเร็วรอบคงที่) เมื่ออุณหภูมิแก๊สไหลเข้านั้นเพิ่มสูงขึ้น ความหนาแน่นแก๊สก็จะลดลง พลังงานจลน์ของแก๊สที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

 

รูปที่ ๓ เมื่อความดันแก๊สขาเข้าลดต่ำลง (ที่อุณหภูมิคงที่) ความหนาแน่นแก๊สก็จะลดลง พลังงานจลน์ของแก๊สที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

รูปที่ ๔ ในกรณีของการอัดอากาศนั้น เนื่องจากในอากาศจะมีความชื้นอยู่ และน้ำหนักโมเลกุลของน้ำนั้นต่ำกว่าของอากาศ ดังนั้นถ้าอากาศมีความชื้นมากขึ้น (คือมีสัดส่วนไอน้ำที่ผสมอยู่นั้นสูงขึ้น) ความหนาแน่นอากาศก็จะลดต่ำลง พลังงานจลน์ของอากาศที่ถูกเหวี่ยงออกไปก็จะลดลง ความดันด้านขาออกที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

มีเรื่องหนึ่งที่มีคนเคยถามมาเป็นเรื่องเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์อัดอากาศ กล่าวคือในวันที่อากาศร้อนจัดนั้น ความหนาแน่นอากาศลดต่ำลง ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ก็เลยตก การลดอุณหภูมิอากาศขาเข้าด้วยการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้น (ที่อาจใช้เพียงแค่เฉพาะวันที่มีอากาศร้อน) เป็นการลงทุนสูงแน่ ๆ แต่ถ้าจะใช้วิธีการฉีดพ่นละอองน้ำให้กับอากาศก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ (ซึ่งเป็นการลงทุนที่ต่ำกว่า) เพื่อให้การระเหยของหยดน้ำทำให้อุณหภูมิอากาศลดต่ำลง จะเป็นการช่วยไหม ซึ่งก็ได้ตอบเขาไปว่าก็ต้องระวังการเกิด erosion อันเป็นผลจากหยดน้ำที่ฉีดเข้าไปมากเกินไปและระเหยไม่หมด ส่วนความหนาแน่นของอากาศนั้นจะลดลงหรือเพิ่มขึ้นก็ขึ้นอยู่กับว่าปริมาณน้ำที่ฉีดเข้าไปที่ไปทำให้ความชื้นสัมพัทธ์สูงขึ้นและน้ำหนักโมเลกุลของอากาศลดต่ำลง อันส่งผลให้ความหนาแน่นอกาศลดลง และอุณหภูมิของอากาศที่ลดต่ำลงที่ทำให้ความหนาแน่นอากาศเพิ่มสูงขึ้น ปัจจัยไหนจะเด่นกว่ากัน ซึ่งได้ยินมาว่ามีการทดลองเอากระบอกฉีดน้ำไปฉีดละอองน้ำให้กับอากาศก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ แล้วก็ได้ผลดี

ด้วยเหตุนี้ ถ้าต้องการเปลี่ยนของเหลวความดันต่ำให้กลายเป็นแก๊สที่ความดันสูง ก็จะทำการเพิ่มความดันให้กับของเหลวนั้นก่อน แล้วจึงค่อยให้ความร้อนเพื่อเปลี่ยนให้ของเหลวนั้นกลายเป็นไอที่ความดันสูง ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้ในการผลิตไอน้ำความดันสูงที่ทำกันอยู่ทั่วไป ซึ่งเรื่องนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๑ ตุลาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "ต้องควบแน่นก่อนแล้วค่อยต้มใหม่"

แต่ถ้ามีความจำเป็นที่ต้องอัดแก๊สที่อาจมีความหนาแน่นเปลี่ยนไปมาได้ โดยความหนาแน่นนั้นอาจลดต่ำลงได้มาก อันเป็นผลจากมีแก๊สโมเลกุลต่ำผสมเข้ามาในปริมาณมากขึ้น เราก็พอมีวิธีการที่จะทำให้คอมเพรสเซอร์ทำงานได้โดยไม่เกิด surging ได้ เช่นในการเพิ่มความดันให้กับแก๊สไฮโดรคาร์บอน C1-C2 ที่อาจมีไฮโดรเจนผสมเข้ามามากในบางช่วงเวลานั้น แทนที่เราจะทำการอัดแก๊สไฮโดรคาร์บอน C1-C2 ให้มีความดันสูงโดยตรง เราก็อาจทำการผสมไฮโดรคาร์บอน C3-C4 (ก็คือพวกแก๊สหุงต้ม) เข้ากับแก๊สก่อนเข้าคอมเพรสเซอร์ แล้วค่อยไปควบแน่นเอาไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ออกจากแก๊สความดันสูง แล้วก็ป้อนไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ที่ควบแน่นเป็นของเหลวนี้กลับไปทางด้านขาเข้าคอมเพรสเซอร์ใหม่ ซึ่งเมื่อไฮโดรคาร์บอน C3-C4 ที่ควบแน่นนั้นมีความดันลดลง มันก็จะระเหยกลายเป็นไอผสมเข้ากับแก๊สมวลโมเลกุลต่ำที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ได้เอง (รูปที่ ๕) จุดหนึ่งที่อาจประสบกับปัญหานี้ได้ก็คือระบบ flare gas recovery ที่องค์ประกอบของแก๊สนั้นขึ้นอยู่กับว่าในขณะนั้นมีหน่วยผลิตไหนระบายแก๊สทิ้งออกมา

รูปที่ ๕ เทคนิคหนึ่งที่ทำให้คอมเพรสเซอร์ทำการเพิ่มความดันให้กับแก๊สที่มีมวลโมเลกุลต่ำได้โดยไม่เกิด surging

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๑ (ตอนที่ ๑๓) MO Memoir : Saturday 29 August 2563

 เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ที่ผ่านไปเมื่อบ่ายวันวาน

 

ตัวอย่างทดสอบที่ใกล้เคียงกับคนมีชีวิตมากที่สุด MO Memoir : Friday 21 August 2563

ตอนไปเรียนที่อังกฤษเมื่อปีพ.ศ. ๒๕๓๒ นั้น กฎหมายจราจรของอังกฤษบังคับเฉพาะคนนั่งเบาะหน้าเท่านั้นที่ต้องคาดเข็มขัดนิรภัย ช่วงเวลานั้นก็มีสารคดีหนึ่งออกมา เป็นผลจากการติดตามว่าจำนวนผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ลดน้อยลงหรือไม่เมื่อบังคับให้คาดเข็มขัดนิรภัย ผลที่ออกมาก็คือยังคงเป็นเหมือนเดิม

สาเหตุที่ทำให้อัตราการเสียชีวิตไม่ลดลงอย่างที่ควรเป็นก็คือ พอคนขับคิดว่าตัวเองได้รับการปกป้อง ก็เลยขับรถแบบสุ่มเสี่ยงมากขึ้น เป็นผลให้อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นนั้นรุนแรงตามไปด้วย และยังทำให้ผู้ที่นั่งเบาะหลังเสียชีวิตเพิ่มขึ้น (เพราะกฎหมายไม่ได้บังคับให้ต้องคาดเข็มขัดนิรภัย) และยังทำให้การเสียชีวิตของผู้ที่นั่งเบาะหน้าไม่ลดลงอย่างที่ควรเป็น ทั้ง ๆ ที่เขาคาดเข็มขัดนิรภัย เพราะเมื่อเกิดการชน คนที่นั่งเบาะหลังจะปลิวมาอัดเบาะหน้าให้พับกดผู้ที่นั่งเบาะหน้า

ส่วนหนึ่งในสารคดีนี้ที่จำได้ก็คือการไปติดตามการเกิดอุบัติเหตุ ณ สามแยกแห่งหนึ่ง เดิมทีสายแยกแห่งนี้มีพุ่มไม้บังมุมมอง ทำให้รถที่วิ่งมาในแนวตรงมองไม่เห็นรถที่มาจากเส้นตั้งฉาก และรถที่มาจากเส้นตั้งฉากก็มองไม่เห็นรถที่มาทางแนวตรง ทำให้มีคนคิดว่าถ้าเอาต้นไม้ออกเพื่อให้คนขับรถที่ขับมาจากแต่ละด้านมองเห็นอีกด้านชัดเจนขึ้นว่ามีรถมาหรือไม่ การเกิดอุบัติเหตุก็น่าจะลดลง

เอาเข้าจริงกลับไม่เป็นเช่นนั้น เขากลับพบว่าตอนที่มีพุ่มไม้นั้น คนขับจะลดความเร็วลงเมื่อถึงทางแยก แต่เมื่อเอาพุ่มไม้ออกไป คนขับกลับประมาทมากขึ้น คือนอกจากจะไม่ลดความเร็วแล้ว อาจจะยังไม่หยุดดูด้วยว่าอีกทางมีรถมาหรือไม่

รูปที่ ๑ ข่าวเกี่ยวกับการเปิดเผยการทดสอบการชน ณ ในประเทศเยอรมันและอเมริกาที่ใช้ศพคนเป็นตัวอย่างทดสอบ

วิทยากรคนหนึ่งที่ให้สัมภาษณ์ในสารคดีดังกล่าวยังตั้งเปรยเล่น ๆ ขึ้นมาทำนองว่า "ถ้าเราเปลี่ยนจากถุงลมนิรภัย เป็นเหล็กแหลมที่จะพุ่งออกมาแทงทะลุอกคนขับ เวลาที่รถมีการชน อุบัติเหตุการชนน่าจะลดลงได้"

ถ้าพูดถึงการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ยากจะทำซ้ำหรือยังไม่มีใครทำซ้ำ ที่ได้เกิดขึ้นในศตวรรษที่ ๒๐ ก็น่าจะมีอยู่สัก ๔ เรื่องด้วยกัน

เรื่องแรกคือการทดลองเพื่อหากระสุนปืนพกที่ดีที่สุดสำหรับยิงคน ที่การทดลองครั้งแรกนั้นนำไปสู่การเกิดกระสุนขนาด .45 AUTO หรือ 11 มม. และมีการทำซ้ำใหม่ในการทดลองที่เรียกว่าStrasbourg test ในอีก ๘๐ ปีถัดมา ซึ่งเรื่องนี้ได้เคยเล่าไว้ในเรื่อง "การค้นหากระสุนปืนพกที่ดีที่สุดสำหรับหยุดคน" เมื่อวันอาทิตย์ที่ ๒๖ กรกฎาคม ๒๕๖๓

จะว่าไปการนำศพมาทดสอบด้วยการยิงนั้น ในบ้านเราก็เคยมีครับ คือเหตุการณ์กรณีสวรรคตของรัชกาลที่ ๘ ที่มีการยิงด้วยระยะและมุมต่าง ๆ กัน เพื่อเปรียบเทียบบาดแผลและเส้นทางกระสุน

รูปที่ ๒ รูปนี้เป็นการนำเหตุการณ์ทดสอบมาใช้เป็นหัวข้ออภิปรายในการเรียนของสถาบันแห่งหนึ่ง

การทดลองที่สองเห็นจะได้แก่การทดลอง "ทางการแพทย์" ของกองทัพเยอรมันและญี่ปุ่น ที่กระทำโดยใช้คนเป็น ๆ มาทำการทดลอง ซึ่งหลังสงครามสิ้นสุดลง ผลการทดลองต่าง ๆ เหล่านี้ส่วนใหญ่ก็ถูกเก็บไว้โดยไม่เปิดเผย และยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่ามีคุณค่าที่จะนำมาใช้หรือไม่ สำหรับคนที่สนใจเรื่องนี้ก็สามารถลองอ่านเรื่องย่อ ๆ เพิ่มเติมได้ใน wikipedia ในหัวข้อ "Nazi human experimentation"

การทดลองที่สามจัดว่าเป็นการทดลองทางการแพทย์จริง ๆ และเป็นการทดลองที่กระทำอย่างเปิดเผย เรียกว่าคนทำโดนด่าเละตลอดการทดลอง แต่เมื่อได้ผลการทดลองออกมาก็มีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย การทดลองนี้เป็นการทดลองของ Master (อาจารย์) และ Johnson (ผู้ช่วยวิจัย) ที่เกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับร่างกายมนุษย์ในระหว่างกระบวนการมีเพศสัมพันธ์ สำหรับคนที่สนใจเรื่องนี้ก็สามารถลองอ่านเรื่องย่อ ๆ เพิ่มเติมได้ใน wikipedia ในหัวข้อ "Masters and Johnson"

การทดลองที่สี่เป็นการทดลองที่เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษสุดท้ายของศตวรรษที่ ๒๐ คือการทดลองเพื่อทดสอบว่าในความเป็นจริงนั้น อุปกรณ์ที่เราเชื่อว่าสามารถลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับผู้โดยสารรถนั้นทำงานได้ดีจริงแค่ไหน และเพื่อให้ได้ผลที่เชื่อว่าจะใกล้เคียงกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับคนจริงในขณะที่เกิดการชน จึงได้มีการนำเอา "ศพ" ที่ได้รับบริจาค (ทั้งผู้ใหญ่และเด็ก) มาเป็นหุ่นทดสอบการชน

การทดลองนี้ไม่รู้ว่าใช้ชื่อการทดลองว่าอะไร รู้แต่ว่าหาข้อมูลย้อนหลังไม่ค่อยได้ ที่หาได้ก็มีข่าวย้อนหลังที่นำมาแสดงในรูปที่ ๑ และมีการนำเรื่องดังกล่าวมาใช้เป็นหัวข้ออภิปราย (น่าจะเป็นในเชิงจริยธรรม) ในการเรียนของสถาบันการศึกษาแห่งหนึ่ง (ตามลิงก์ที่อยู่ในรูป)

จะว่าไปเรื่องการนำศพที่ได้รับบริจาคมาเพื่อการศึกษาทางการแพทย์ มาทำโน่นทำนี่โดยมีเหตุผลว่าเพื่อการศึกษานั้นก็มีการทำกันหลายรูปแบบ บางรูปแบบก็ได้รับการตอบรับที่ดี (คิดว่าคงเป็นอย่างนั้น) เช่นโครงการที่มีชื่อว่า "Visible human project" ที่นำศพบริจาคมาทำการแช่แข็ง จากนั้นจึงค่อย ๆ เจียรออกในแนวขวางทีละนิด (ในระดับไม่เกิน 1 มิลลิเมตรต่อครั้ง จากศีรษะจรดปลายเท้า) แล้วถ่ายรูปและสแกนภาพตัดขวางของร่างกายส่วนนั้นเอาไว้

บางที การทดลองใด ๆ ควรที่จะกระทำหรือมีความเหมาะสมหรือไม่นั้น ก็ขึ้นอยู่กับว่าการกระทำเช่นนั้นเกิดในยุคสมัยใด ใครเป็นผู้กระทำ และผู้ที่ได้รับผลประโยชน์จากการกระทำนั้นคือใคร

การทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อหยุดปฏิกิริยา MO Memoir : Wednesday 12 August 2563

"ทำไมถึงเลือกใช้อากาศ จริงอยู่ที่ออกซิเจนในอากาศมันทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาได้ แต่ในระบบนั้นมันเต็มไปด้วยไฮโดรคาร์บอน (สารเชื้อเพลิงทั้งนั้น) และอันที่จริงมันก็ยังมีสารอื่นที่ปลอดภัยกว่าที่ทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาได้เช่นกัน"

ประโยคข้างบนผมแค่คิดอยู่ในใจนะครับ ตอนที่เห็นวิศวกรท่านหนึ่งที่เป็น HAZOP leader นำเสนอผลการวิเคราะห์ HAZOP ของ polymerisation reactor ตัวหนึ่ง

(HAZOP ย่อมาจาก Hazard and operabilitiy study เป็นเทคนิคที่ใช้วิเคราะห์อันตรายของระบบ หลักการก็คือถ้าการทำงานมีการเบี่ยงเบนไปจากเดิม ระบบจะมีปัญหาอะไรเกิดขึ้นหรือไม่)

รูปที่ ๑ ตัวอย่างถังปฏิกรณ์ชนิด Continuous stirred bed reactor (CSTR) ที่ใช้ในการผลิตพอลิโพรพิลีน การทำปฏิกิริยาเกิดในเฟสแก๊ส (ไม่มีการใช้ตัวทำละลาย) แก๊สโพรพิลีนที่ป้อนเข้ามาจะเกิดปฏิกิริยากลายเป็นผงพอลิเมอร์สะสมอยู่ทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์ ระบบใบพัดปั่นกวนจะทำให้ผงอนุภาคนั้นฟุ้งกระจายอยู่ในแก๊สเพื่อให้สามารถดึงออกจากถังปฏิกรณ์ได้ การระบายความร้อนอาศัยการดึงเอาโพรพิลีนส่วนหนึ่งไปทำการควบแน่นให้เป็นของเหลวบางส่วนที่ partial condenser (ความหมายของการควบแน่นบางส่วนคือแก๊สที่ดึงออกไปนั้นถูกลดอุณหภูมิจนกลายเป็นของเหลวเพียงส่วนหนึ่ง แต่ถ้าทำให้เย็นจนเป็นของเหลวทั้งหมดก็จะเรียกว่า total condenser) จากนั้นก็จะป้อนแก๊สที่เย็นและโพรพิลีนเหลวกลับไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ โพรพิลีนเหลวที่ป้อนกลับเข้าไปจะมีบทบาทหลักในการดึงความร้อนของปฏิกิริยาออก เพราะที่น้ำหนักเท่ากัน (เปรียบเทียบระหว่างแก๊สเย็นกับของเหลว) การทำให้ของเหลวกลายเป็นไอนั้นจะรับปริมาณความร้อนได้มากกว่าการที่แก๊สเย็นมีอุณหภูมิสูงขึ้น สองระบบนี้มีความแตกต่างกันเล็กน้อยตรงที่รูปซ้ายจะป้อนของเหลวเข้าทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์ (คือป้อนเข้าที่ตัวเบด) ส่วนรูปขวานั้นป้อนเข้าทางด้านบน (คือป้อนเข้าเหนือตัวเบด)

ปฏิกิริยาคายความร้อนเป็นปฏิกิริยาที่เร่งตนเอง กล่าวคือความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมาจะทำให้อุณหภูมิของระบบสูงขึ้น ส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มมากขึ้น อัตราการคายความร้อนก็เพิ่มตามขึ้นไปอีก ดังนั้นการดึงความร้อนออกจากระบบจึงเป็นเรื่องสำคัญ เพื่อรักษาอุณหภูมิของระบบไม่ให้สูงเกินความสามารถในการควบคุม และวิธีการหลักที่ใช้กันมากที่สุดก็คือการระบายความร้อนด้วยการแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ถ้าเล็งเห็นว่าโอกาสที่ระบบระบายความร้อนนั้นจะตอบสนองไม่ทันการ ก็ต้องพิจารณาหาวิธีการที่จะหยุดการเกิดปฏิกิริยา เพื่อหยุดการคายความร้อนออกมา

ในกรณีของปฏิกิริยาที่มีสารตั้งต้นมากกว่า ๑ ตัว การหยุดปฏิกิริยาอาจทำได้โดยการหยุดการป้อนสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งหรือทั้งสองตัว การทำเช่นนี้ก็มีประเด็นที่ต้องพิจารณาให้ดีเหมือนกัน อย่างเช่นกรณีของปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนให้กับอะเซทิลีน (acetylene hydrogenation) เพื่อเปลี่ยนอะเซทิลีนที่ปนเปื้อนอยู่ในเอทลีน (ethylene H₂C=CH₂) นั้นให้กลายเป็นเอทิลีน ปริมาณไฮโดรเจนที่เติมเข้าไปจะอยู่ที่ระดับเดียวกันกับปริมาณอะเซทิลีนที่ปนเปื้อนอยู่ในระบบ ปฏิกิริยานี้เกิดในเบดนิ่ง (fixed-bed) ที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งและมีแก๊สเอทิลีน (ที่มีอะเซทิลีนปนเปื้อนในระดับ ppm ไหลผ่าน) โดยไม่มีการระบายความร้อนออกจากเครื่องปฏิกรณ์ (เรียกว่าทำงานแบบ adiabatic) สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบนี้การระบายความร้อนขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของสารตั้งต้นที่ไหลผ่านเบดออกไป ถ้าอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาต่ำเกินไป ปฏิกิริยาก็จะไม่เกิด แต่ถ้าสูงเกินไป ตัวเอทิลีนจะเข้าทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนแทน ทำให้เกิดการสูญเสียผลิตภัณฑ์ที่ต้องการไป

เนื่องจากปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนนี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นการควบคุมอุณหภูมิจึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะถ้าในระบบอุณหภูมิสูงมากเกินไปอีก จะเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนตามมา ทั้งนี้เพราะเอทิลีนเป็นสารที่มีค่า enthalpy of formation ที่เป็นบวกที่สูง ดังนั้นการสลายตัวของมันเป็นธาตุ C กับแก๊สไฮโดรเจน (ที่มีระดับพลังงานต่ำกว่า) จึงเป็นไปได้ และคายความร้อนออกมาด้วย ในกรณีเช่นนี้ เมื่ออุณหภูมิในระบบมีทีท่าว่าจะเพิ่มเร็วจนนอกเหนือการควบคุม การหยุดการไหลของสารตั้งต้น (คือสายไฮโดรเจนกับสายเอทิลีน) ทั้งสองสายจึงอาจไม่ใช้วิธีการที่ถูกต้อง เพราะเมื่อหยุดการไหลของแก๊สผ่านเบด จะไม่มีการระบายความร้อนออกจากเบด ในขณะที่ในเครื่องปฏิกรณ์ยังมีเอทิลีนอยู่ และเอทิลีนนี้ยังสามารถสลายตัวและคายความร้อนออกมา ดังนั้นในกรณีเช่นนี้ การเพิ่มอัตราการไหลของเอทิลีนอาจเป็นการดีกว่า เพราะจะไปดึงความร้อนออกจากเบด ทำให้เบดเย็นตัวลง

ในกรณีของปฏิกิริยาที่อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยานั้น ยังอาจหยุดปฏิกิริยาด้วยการป้อนสารที่เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไป เพื่อทำลายหรือหน่วงการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา แต่วิธีนี้จะใช้ไม่ได้ถ้าหากปฏิกิริยาที่เกิดจากอุณหภูมิที่สูงมากเกินไปนั้นเป็นปฏิกิริยาที่ไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่นกรณีของปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนข้างบน) และในกรณีของปฏิกิริยาที่เกิดในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง การทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาย่อมหมายถึงการต้องหยุดเดินเครื่องกระบวนการเพื่อเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ (อันนี้ยังไม่รวมเวลาที่ต้องรอคอยหากต้องมีการนำเข้าตัวเร่งปฏิกิริยาจากต่างประเทศอีก) ดังนั้นการคิดจะทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อหยุดปฏิกิริยาเอาไว้นั้น ควรจะเป็นทางเลือกสุดท้ายจริง ๆ

การสังเคราะห์พอลิโอเลฟินส์ด้วยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูล Ziegler-Natta นั้นแตกต่างไปจากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาอื่น กล่าวคือโดยทั่วไปเราจะเรียนกันว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทำหน้าที่เพียงแค่ทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ง่ายขึ้นด้วยการสร้างเส้นทางการเกิดปฏิกิริยาใหม่ที่ใช้พลังงานกระตุ้นต่ำกว่าเดิม และเมื่อเกิดผลิตภัณฑ์แล้วก็จะได้ตัวเร่งปฏิกิริยากลับคืนเดิม สามารถเริ่มทำปฏิกิริยาใหม่ได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนที่กล่าวมาข้างต้นก็เป็นแบบนี้ แต่ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta นั้น จากสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สเมื่อมันต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นผงพอลิเมอร์ที่เป็นของแข็ง ผงพอลิเมอร์นั้นจะห่อหุ้มอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้ ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใส่เข้าไปก็จะหลุดออกจากเครื่องปฏิกรณ์ไปพร้อมกับผลิตภัณฑ์ผงพอลิเมอร์ที่ดึงออกไป ดังนั้นจึงต้องมีการป้อนตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าระบบตลอดเวลา

ความแตกต่างที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือระบบตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta นี้มันมีอยู่ ๒ ส่วนคือส่วนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลัก (catalyst) และส่วนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาร่วม (co-catalyst) ตัวเร่งปฏิกิริยาหลักนั้นจะเปลี่ยนไปตามชนิดโอเลฟินส์และผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งแต่ละรายก็มีสูตรเฉพาะตัวที่แตกต่างกันไป แต่หลัก ๆ มักเป็น TiCl₄ + MgCl₂  

 รูปที่ ๒ ตัวอย่างเครื่องปฏิกรณ์ชนิด fluidised bed reactor ที่ใช้ในการผลิตพอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีน และระบบทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อหยุดปฏิกิริยา (จากสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกา) ในรูปนี้หมายเลข 54 คือ "kill gas" (แก๊สที่เป็นตัวทำลายตัวเร่งปฏิกิริยา) ส่วนหมายเลข 56 คือ carrier gas คือเป็นแก๊สที่ช่วยเพิ่มปริมาตรการไหลให้กับ kill gas เพื่อให้สามารถดัน kill gas ให้ไหลผ่าน fluidised bed ได้

ตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมนั้นเป็นสารเคมีที่หาซื้อได้ทั่วไป ที่ใช้กันมากที่สุดเห็นจะได้แก่ organometallic compounds ในกลุ่มของ Aluminium alkyl halide ต่าง ๆ คือเป็นสารประกอบที่มีอะตอม Al อยู่ตรงกลาง และอีก ๓ แขนที่อาจเป็นหมู่อัลคิล (เช่น methyl, ethyl, isopropyl) ทั้งหมด หรือมีอะตอมฮาโจน (หลัก ๆ ก็คือ Cl) เกาะอยู่ ๑ หรือ ๒ อะตอม ตัวอย่างของสารเหล่านี้ได้แก่ triethyl aluminium (Al(C₂H₅)₃) diethyl aluminium chloride (Al(C₂H₅)₂Cl) เป็นต้น บางสูตรก็อาจใช้ Mg หรือ B แทน Al หรือ Br แทน Cl ก็มี

ตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลนี้ (ทั้ง catalyst และ co-catalyst) ถูกทำลายได้ง่ายด้วยสารธรรมดา ๆ เช่น O₂, CO₂, CO, H₂O, CH₃OH ในทางปฏิบัตินั้นถ้ามีสารเหล่านี้ปนเปื้อนเข้ามาในระบบก็จะทำการป้อน co-catalyst เข้าระบบมากขึ้น เพื่อเข้าไปทำลายสิ่งปนเปื้อนเหล่านี้ (co-catalyst มันหาซื้อได้ทั่วไปและมันถูกกว่า catalyst ที่ต้องซื้อจากเจ้าของเทคโนโลยีหรือที่เตรียมขึ้นเอง)

ในกรณีของการทำปฏิกิริยาใน slurry phase หรือ solution phase ที่มีการใช้ตัวทำละลายนั้น เฟสที่มีปริมาณมากสุดในเครื่องปฏิกรณ์คือตัวทำละลายนั่นเอง เนื่องจากตัวทำละลายที่ใช้นั้น (เช่นเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวหรืออะโรมาติก) จะมีความเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา จึงไม่ต้องกังวลมากว่าอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงมากจนเหนือการควบคุม เพราะตัวทำละลายจะทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อน แต่ในกรณีของการทำปฏิกิริยาใน gas phase หรือ solution phase ที่ใช้สารตั้งต้นเองนั้นเป็นตัวทำละลาย (ทำได้ในกรณีที่สามารถใช้ความดันทำให้สารตั้งต้นเป็นของเหลว ณ อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาได้) แหล่งรับความร้อนก็คือตัวสารตั้งต้นเอง ดังนั้นการหยุด (หรือหน่วง) การเกิดปฏิกิริยาเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิในระบบเพิ่มสูงจนไม่สามารถควบคุมได้นั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญ

รูปที่ ๒ และ ๓ นำมาจากสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกา เกี่ยวกับการหยุดการทำงานฉุกเฉินของการทำปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ในเฟสแก๊สด้วยการฉีด "kill gas" เข้าไปเพื่อทำลายตัวเร่งปฏิกิริยา โดย kill gas นี้จะบรรจุอยู่ในถังความดัน (คงเพื่อให้ฉีดเข้าระบบได้แม้ว่าไฟฟ้าจะดับ) และมีวาล์วฉุกเฉินควบคุมการเปิด แก๊สที่มีการจดสิทธิบัตรเอาไว้ก็มี CO, CO₂, pure O₂ และอากาศ

รูปที่ ๓ ตัวอย่างสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาที่ใช้การฉีด CO หรือ CO₂ เข้าไปทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อหยุดปฏิกิริยา

ณ จุดนี้อาจมีบางคนสงสัยว่าทำไมการหยุดป้อนตัวเร่งปฏิกิริยาจึงไม่เพียงพอที่จะทำให้ปฏิกิริยาหยุดลง เหตุผลก็คือมันยังมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังคงค้างอยู่ในระบบ ดังนั้นแม้ว่าจะหยุดป้อนตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์ก็ยังไม่หยุด การหยุดการทำปฏิกิริยานี้ไม่ได้แปลว่าจะหยุดการไหลหมุนเวียนของสารตั้งต้นในระบบ (คืออาจหยุดการป้อนเข้า แต่การไหลหมุนเวียนยังคงมีอยู่) เพราะการดึงความร้อนออกจากระบบนั้นต้องอาศัยแก๊สร้อนที่ไหลหมุนเวียนไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน กลายเป็นแก๊สที่เย็นตัวลงและวนกลับมาใหม่

การดึงความร้อนออกไม่ทันนั้นอาจทำให้ผงอนุภาคพอลิเมอร์ขนาดเล็กที่แขวนลอยในแก๊สได้นั้นเกิดการหลอมรวมติดกันเป็นก้อนใหญ่จนกระทั้งไม่สามารถแขวนลอยในแก๊สและอาจทำให้เกิดการอุดตันระบบได้ การที่มีแก๊สไหลเวียนอยู่ในระบบก็ไม่เพียงแต่ช่วยระบายความร้อนออก แต่ยังป้องกันไม่ให้ผงพอลิเมอร์นั้นตกลงเบื้องล่างและเกาะรวมกันเป็นก้อนใหญ่ และยังทำให้การเริ่มการทำปฏิกิริยาใหม่ทำได้เร็วขึ้น เริ่มด้วยการป้อนสารประกอบ Aluminium alkyl halide เข้าไปเพื่อทำลาย kill gas ที่ยังคงหลงเหลืออยู่ก่อน จากนั้นจึงค่อยป้อนตัวเร่งปฏิกิริยาหลักเข้าไป

ประเด็นที่ผมคิดเล่น ๆ ตอนที่ฟังเขานำเสนอก็คือในเมื่อมันมีแก๊สตัวอื่นที่ทำหน้าที่นี้ได้ ทำไม่ไม่เลือกแก๊สเหล่านั้น การฉีดอากาศ (จริงอยู่ที่ว่ามันถูกและไม่ต้องกังวลเรื่องการจัดหา) เข้าระบบที่เต็มไปด้วยไฮโดรคาร์บอนนั้นจึงควรต้องพิจารณาด้วยว่าออกซิเจนที่หลงเหลือจากการทำลายตัวเร่งปฏิกิริยานั้นมีมากพอที่จะทำให้เกิด explsoive mixture ขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ได้หรือไม่ ถ้าปริมาตรอากาศที่ฉีดเข้าไปนั้น (ซึ่งถูกจำกัดด้วยปริมาตรของถังอากาศที่ต่ออยู่) มันน้อยมากเมื่อเทียบกับขนาดของถังปฏิกรณ์ ก็เรียกได้ว่าไม่มีโอกาสที่จะเกิด explosive mixture ในระบบ

ตอนที่ผมเรียนอยู่ที่อังกฤษนั้นอาจเรียกได้ว่า HAZOP เป็นเรื่องที่ค่อนข้างใหม่และอยู่ในระหว่างการแพร่กระจายออกไป การพิจารณาการทำงานนั้นจะมีการพิจารณาขั้นตอนการทำงานต่าง ๆ (เช่น การเก็บตัวอย่าง, การเริ่มเดินเครื่องอุปกรณ์ ฯลฯ) ด้วย เช่นถ้าลืมทำนั่นลืมทำนี่จะเกิดอะไรตามมา แต่ปัจจุบันนี้ดูเหมือนจะกลายเป็นการลงไปที่ระบบควบคุมการทำงาน (เกือบ) ทั้งหมด คือพิจารณาว่าตรงไหนควรมีอุปกรณ์ควบคุมอะไรเพิ่มเติมไหม เหมือนกับว่ามองหากันว่าติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแบบสุด ๆ เอาไว้ทุกจุดแล้วหรือยัง

สำหรับคนที่ได้อ่านหนังสือที่ Prof. T.A. Kletz เขียนไว้ (อาจเรียกได้ว่าแกเป็นคนในกลุ่มแรก ๆ ที่พัฒนาเทคนิค HAZOP ขึ้นมา) จะพบว่าแกได้ยกตัวอย่างอุบัติเหตุที่เกิดจากความผิดพลาดของโอเปอร์เรเตอร์ที่สามารถป้องกันได้ด้วยการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกัน และอุบัติเหตุที่เกิดจากการที่อุปกรณ์ป้องกันทำงานผิดพลาดและสามารถป้องกันได้ด้วยการฝึกอบรมโอเปอร์เรเตอร์ให้รู้ว่าขั้นตอนการทำงานในแต่ละขั้นตอนนั้นมีความสำคัญอย่างไร เพื่อไม่ให้เขาทำลัดขั้นตอน

เราต้องไม่ลืมว่าตัวอุปกรณ์ป้องกันนั้นก็ต้องการการตรวจสอบโดย "คน" เช่นกัน ถ้าเราคิดว่าโอเปอร์เรเตอร์ที่เป็น "คน" นั้นไว้ใจไม่ได้ เพราะอาจทำผิดพลาดได้ แล้วทำไมเราจึงไว้ใจผู้ตรวจสอบอุปกรณ์ป้องกันที่เป็น "คน" เช่นเดียวกันว่าเขาจะไม่ทำผิดพลาด

ความสำคัญของเคมีวิเคราะห์และเคมีอินทรีย์ในงานวิศวกรรมเคมี MO Memoir : Saturday 8 August 2563

"อาจารย์มาช่วยสอนวิชานี้ก็ดีแล้ว อาจารย์เคยอยู่โรงงานมา จะได้ช่วยแสดงให้เห็นว่าวิชาเหล่านี้สำคัญอย่างไร"

อ.สุวัฒนา ท่านกล่าวประโยคทำนองนี้ไว้กับผมเมื่อปี ๒๕๓๗ เมื่อผมจบกลับมาทำงาน และเลือกที่จะสอนวิชาเคมีวิเคราะห์และเคมีอินทรีย์ร่วมกับท่าน (ก่อนที่ท่านจะเกษียณอายุราชการในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า) อ.สุวัฒนา ท่านเป็นอาจารย์สอนวิชาเคมีวิเคราะห์และเคมีอินทรีย์ให้กับผม แต่ท่านจบมาทางด้านวิทยาศาสตร์ และในช่วงยุคของท่านนั้นอุตสาหกรรมเคมีของประเทศก็มีแต่อุตสาหกรรมพื้นฐาน อุตสาหกรรมปิโตรเคมีก็ยังไม่เกิด กำลังผลิตของโรงกลั่นน้ำมันก็ยังไม่พอสนองความต้องการภายในประเทศ นิสิตวิศวกรรมเคมีที่ได้เรียนสองวิชานี้ก็เลยมองไม่ค่อยเห็นภาพว่าเอาไปใช้ประโยชน์อะไร

จากประสบการณ์ส่วนตัวเห็นว่ามีความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนในหมู่ผู้สอนในสาขาวิศวกรรมเคมี คือมีการมองไม่เห็นว่าวิชาเคมีเหล่านี้สำคัญอย่างไรในระดับปริญญาตรี แถมมองไม่เห็นความสำคัญของวิชาเคมีเหล่านี้ในงานวิจัยที่ตนเองทำ และประสงค์ที่จะรับนิสิตที่จบปริญญาตรีทางด้านวิศวกรรมเคมีเข้าไปทำงานให้ มันก็เลยเกิดเรื่องปิดการสอนในระดับปริญญาตรี แล้วไปแก้ปัญหาด้วยการเปิดสอนวิชาที่ควรสอนกันตั้งแต่ระดับปริญญาตรี ให้กับนิสิตระดับปริญญาโท-เอกแทน มาวันนี้ก็เลยขอถือโอกาสยกเอาเรื่องราวเก่า ๆ ที่เคยเล่าเอาไว้บางเรื่อง แล้วมารวบรวมไว้ในบทความนี้ เพื่อเป็นตัวอย่างแสดงให้เห็นว่าสองวิชานี้มีความสำคัญอย่างไร ทั้งในแง่ของการออกแบบกระบวนการ การควบคุมกระบวนการ และการเดินเครื่องการผลิต

เรื่องที่ ๑ เพราะไม่รู้ว่าสิ่งที่ละลายในอยู่ในน้ำนั้นสำคัญ (เพราะช่วงเวลานั้นเรื่องนี้ไม่ค่อยเป็นที่รู้กันจริง ๆ)

การระเบิดที่เกิดจากการรั่วไหลของ cyclohexane ที่เมือง Flixborough ประเทศอังกฤษในวันที่ ๑ เดือนมิถุนายน พ.ศ. ๒๕๑๗ จัดว่าเป็นกรณีศึกษาสำคัญในวิชาเกี่ยวกับความปลอดภัยทางด้านวิศวกรรมเคมี เรื่องเล่าเหตุการณ์นี้ส่วนใหญ่มักจะเน้นไปที่การพังของท่อชั่วคราวที่ใช้เชื่อมต่อ reactor ๒ ตัวเข้าด้วยกัน ท่อนี้เกิดจากการที่ reactor ตัวที่ ๕ นั้นเกิดรอยแตกร้าว ก็เลยมีการยกออก และต่อท่อชั่วคราวเพื่อให้ cyclohexane ไหลจาก reactor ตัวที่ ๔ ไปยังตัวที่ ๖ ได้ เพื่อให้โรงงานยังสามารถเดินเครื่องได้ต่อไป

reactor ในกระบวนการนี้เป็นแบบถังปั่นกวนที่มี cyclohexane เป็นของเหลวอุณหภูมิสูงภายใต้ความดัน (คือถ้ามันรั่วออกสู่ความดันบรรยากาศ มันก็จะระเหยกลายเป็นไอ แบบเดียวกับแก๊สหุงต้มที่ใช้ตามบ้านทั่วไป) มีการฉีดอากาศเข้าไปใต้ของเหลวเพื่อทำการออกซิไดซ์ cyclohexane ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ ส่วนด้านบนนั้นก็มีการติดตั้งระบบใบพัดกวนเพื่อทำการปั่นกวนฟองอากาศให้กระจายไปทั่ว cyclohexane

รูปที่ ๑ หนึ่งในบทเรียนจากเหตุการณ์การระเบิดที่ Flixborough ที่กล่าวไว้ในรายงานการสอบสวนหน้า ๓๖

ปัญหามันเริ่มจากการเกิดการรั่วไหลตรงบริเวณระบบ seal ที่เพลาหมุนใบพัดกวนสอดเข้าไปในตัว reactor (ที่ในรูปที่ ๒ เรียกว่า stirrer gland)

ระบบ seal นี้ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้แก๊สภายในรั่วไหลออกมา ในขณะที่ยอมให้เพลาใบพัดกวนนั้นหมุนได้อย่างอิสระ แต่เมื่อใช้งานไปมันก็มีการสึกหรอได้ (ถ้านึกภาพไม่ออกก็ขอให้ดูเรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๒ อธิบายศัพท์" วันอาทิตย์ที่ ๓๑ มกราคม ๒๕๓๓ เพิ่มเติม) พอมันสึกหรอ ก็เลยเกิดการรั่วไหลของไอ cyclohexane ออกมา

เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากการสะสมของไอ cyclohexane ที่รั่วออกมา ทางโรงงานก็เลยใช้น้ำฉีดพ่นลงไปตรงบริเวณ seal ที่มีการรั่วไหล เพื่อควบแน่นไอระเหยให้กลายเป็นของเหลว ไหลลงสู่บ่อบำบัดต่อไป วิธีการนี้ก็เป็นวิธีการปฏิบัติตามปรกติในเวลานั้น ซึ่งทำให้โรงงานยังสามารถเดินเครื่องต่อไปได้ เพื่อรอเวลาหยุดเดินเครื่องเพื่อที่จะได้ทำการแก้ไขปัญหานั้น

น้ำที่นำมาฉีดพ่นนั้นก็คือน้ำหล่อเย็น (cooling water) ที่มีจุดต่ออยู่ใกล้กับ reactor แต่บังเอิญว่านั้นนั้นมีสารประกอบไนเทรต (Nitrate NO₃^-) ละลายอยู่ สารประกอบไนเทรตและไนไทรต์ (Nitrite NO₂) เป็นสารเคมีตัวหนึ่งที่ถูกเติมเข้าไปในน้ำหล่อเย็น เพื่อลดการกัดกร่อนผิวเหล็กในระบบน้ำหล่อเย็น

สำหรับเหล็กที่ไม่ได้รับแรง ไม่ได้รับอุณหภูมิสูง ไนเทรตนี้มันก็ไม่ยุ่งอะไร แต่ถ้าเป็นเหล็กที่รับแรงและอุณหภูมิสูง อย่างเช่นผนัง reactor ที่ต้องรับความดันภายในถังและอุณหภูมิการทำปฏิกิริยา ไนเทรตสามารถทำให้เหล็กนั้นเกิดการแตกร้าวที่เรียกว่า stress corrosion cracking ได้ ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันทั่วไปสำหรับผู้ที่อยู่ในวงการโลหะวิทยา แต่ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักกันในหมู่วิศวในช่วงเวลานั้น ผลที่ตามมาก็คือ reactor ตัวที่ ๕ เกิดรอยแตกร้าว ก็เลยต้องมีการยกออก และต่อท่อชั่วคราวเชื่อมต่อระหว่าง reactor ตัวที่ ๔ และ ๖

(เหตุการณ์นี้อยู่ในเรื่อง "Flixborough explosion" วันศุกร์ที่ ๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓)

รูปที่ ๒ รายละเอียดการรั่วไหลและการจัดการปัญหาการรั่วไหลที่ reactor ในเหตุการณ์ที่ Flixborough (จากหนังสือ What Went Wrong? Case Histories of Process Plant Disasters เขียนโดย T.A. Kletz)

เรื่องที่ ๒ เมื่อเอาโรงงานผลิตพอลิเอทิลีนมาผลิตพอลิโพรพิลีน ซึ่งก็พอทำได้อยู่นะ

เรื่องนี้เกิดขึ้นในปี ๒๕๓๑ ตอนนั้นผมเป็นวิศวกรจบใหม่ทำงานอยู่ที่มาบตาพุดในส่วนของ operation หน่วยผลิต HDPE แบบ slurry phase แต่ยังไม่มีโรงงานให้เดินเครื่อง เพราะกำลังก่อสร้างอยู่ หน้าที่หลักในตอนนั้นก็เลยเป็นการคุมงานก่อสร้างแทน ช่วงเวลานั้นประเทศไทยมีโรงงานผลิตพอลิเอทิลีนอยู่เพียง ๒ โรง เป็นของบริษัทเดียวกัน โรงหนึ่งเป็นโรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) ที่ใช้กระบวนการความดันสูงและไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา อีกโรงงานหนึ่งนั้นเป็นโรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ที่ใช้กระบวนการแบบ slurry phase และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

ช่วงหลังกลางปีมีข่าวว่าบริษัทที่เป็นเจ้าของโรงงานพอลิเอทิลีนทั้งสองนำพอลิโพรพิลีนออกขาย โดยเขากล่าวว่าเขาผลิตพอลิโพรพิลีนนี้เอง ข่าวนี้ฝ่ายการตลาดนำมาปรึกษาฝ่ายให้บริการเทคนิคว่าเชื่อถือได้หรือไม่ ซึ่งคำตอบที่ได้ก็คือไม่น่าเป็นไปได้ เพราะโรงงานผลิตพอลิโพรพิลีนนั้นกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง และเป็นของอีกบริษัทหนึ่ง ดังนั้นสิ่งที่เขานำมาขายน่าจะเป็นการนำเข้ามากกว่า

เมื่อข่าวนี้มาถึงแผนกที่ผมทำงานอยู่ (คือในอนาคตจะทำหน้าที่เป็นฝ่ายเดินเครื่องการผลิตพอลิเอทิลีนที่ใช้กระบวนการที่คล้ายคลึงกัน) ประกอบกับข้อมูลที่ได้มาจากลูกน้องที่เขาบอกว่าเพื่อนเขาที่ทำงานอยู่ที่โรงงานแห่งนั้นยืนยันว่ากำลังผลิตพอลิโพรพิลีนอยู่จริง เราก็เลยมีการมานั่งพิจารณากัน

ข้อสรุปที่ได้ก็คือ "มีความเป็นไปได้" ทั้งนี้เพราะการผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงกับการผลิตพอลิโพรพิลีนนั้นใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลเดียวกัน (คือตระกูล Ziegler-Natta ที่ประกอบด้วย catalyst และ co-catalyst) แตกต่างกันที่องค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาเล็กน้อย และกระบวนการ slurry phase ที่ใช้ผลิตพอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีนก็มีความคล้ายคลึงกันมาก

สิ่งแตกต่างที่สำคัญก็คือ "ความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยา" เพราะปฏิกิริยาการต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันนั้นมีการคายความร้อนออกเพื่อสร้างพันธะเคมี การผลิตพอลิเอทิลีนนั้นมีการต่อโมเลกุลมากกว่า ดังนั้นเมื่อเทียบหน่วยน้ำหนักพอลิเมอร์ที่ได้เท่ากัน การผลิตพอลิเอทิลีนนั้นจะมีการคายความร้อนมากกว่าการผลิตพอลิโพรพิลีน ระบบระบายความร้อนของการผลิตพอลิเอทิลีนจะใหญ่กว่าของโรงงานผลิตพอลิโพรพิลีน การนำเอากระบวนการ slurry phase ที่ใช้ผลิตพอลิเอทิลีนมาผลิตพอลิโพรพิลีนจึงมีความเป็นไปได้ แต่ในทางกลับกันจะเกิดปัญหา

รูปที่ ๓ ในกรอบสี่เหลี่ยมคือบริเวณที่ได้รับความเสียหายจากไฟไหม้ รูปนี้ถ่ายตอนสายวันรุ่งขึ้นหลังไฟดับแล้ว

เดือนธันวาคม ๒๕๓๑ ก็เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานแห่งนี้ จัดเป็น Unconfined Vapour Cloud Explosion (UVCE) ครั้งแรกของประเทศไทย สาเหตุเกิดจากตัวทำละลายที่เป็นของเหลวอุณหภูมิสูงภายใต้ความดันรั่วไหลออกจาก reactor ในระหว่างการกำจัดสิ่งอุดตันระบบท่อ ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๒ รายและและบาดเจ็บสาหัสอีกหลายราย สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ได้จากเหตุการณ์นั้นคือ การเปลี่ยนชนิดผ้าที่ใช้ทำเครื่องแบบพนักงานในกลุ่มโรงงานปิโตรเคมี จากผ้าพอลิเอสเทอร์ที่ละลายติดเนื้อเมื่อถูกไฟคลอก มาเป็นชนิดที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

(เหตุการณ์นี้อยู่ในเรื่อง "UVCE case 1 TPI 2531(1988)" วันพุธที่ ๒๙ สิงหาคม ๒๕๖๑)

เรื่องที่ ๓ ไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็กหรือไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวเป็นสารที่ไม่มีสี

ปฏิกิริยา cracking สารประกอบไฮโดรคาร์บอนให้เป็นโอเลฟินส์นั้นจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดได้ แต่หลังจากเกิดโอเลฟินส์แล้วต้องหาทางลดอุณหภูมิของระบบลงให้เร็วที่สุดเพื่อไม่ให้ผลิตภัณฑ์โอเลฟินส์ที่เกิดขึ้นนั้นสลายตัวต่อ และวิธีการหนึ่งที่สามารถลดอุณหภูมิของแก๊สไฮโดรคาร์บอนร้อนได้อย่างรวดเร็วคือการให้สัมผัสกับน้ำเย็น

แก๊สร้อนที่ออกมาจาก cracker จะเข้าสู่ระบบดึงความร้อนกลับเพื่อดึงเอาพลังงานความร้อนที่อุณหภูมิสูงไปใช้ประโยชน์ ก่อนจะเข้าสู่ quench tower ที่เป็นหอที่แก๊สร้อนที่เข้าทางด้านล่างจะสัมผัสกับน้ำหล่อเย็นที่ป้อนเข้าจากทางด้านบน ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง (เรียกว่า pyrolysis gasoline) จะควบแน่นและตกลงสู่เบื้องล่างพร้อมกับน้ำหล่อเย็น และไหลลงสู่ถังรองรับเพื่อให้น้ำกับน้ำมันแยกชั้นกัน น้ำหล่อเย็นที่อยู่ใต้ชั้นน้ำมันจะถูกนำไประบายความร้อนออกก่อนป้อนกลับไปที่ยอดหอใหม่ ส่วนน้ำมันก็จะถูกส่งไปยังหน่วยอื่นต่อไป

สิ่งสำคัญคือรอยต่อระหว่างเฟสน้ำกับน้ำมันต้องอยู่ที่ระดับที่เหมาะสม เพราะถ้าต่ำเกินไปก็จะทำให้น้ำมันปนเข้าในระบบน้ำไหลเวียนกลับ และถ้าสูงเกินไปก็จะทำให้น้ำหลุดไปยังระบบรองรับน้ำมัน ซึ่งการตรวจวัดระดับรอยต่อนี้ทำได้ด้วยการใช้อุปกรณ์วัดที่เรียกว่า interface displacer ตัว displacer เป็นวัตถุที่ถูกห้อยแขวนให้จมอยู่ในของเหลว เวลาที่ตัว displacer จมอยู่ในของเหลวที่มีความหนาแน่นต่างกัน แรงลอยตัวก็จะต่างกัน และความแตกต่างนี้ถูกใช้เพื่อบอกระดับรอยต่อของผิวน้ำและน้ำมัน ซึ่งในการสอบเทียบก่อนการใช้งานนั้นจำเป็นต้องให้ตัว displacer จมลงในของเหลวที่มีความหนาแน่นสูง (ในที่นี้คือน้ำ) ที่จะทำให้ตัว displacer มีแรงลอยตัวสูงสุด และของเหลวที่มีความหนาแน่นต่ำ (ในที่นี้คือน้ำมันที่เกิดจากกระบวนการ cracking) ที่จะทำให้ตัว displacer มีแรงลอยตัวต่ำสุด เพื่อที่จะได้สร้างช่วงการวัดแรงลอยตัว

ในสภาวะที่โรงงานเดินเครื่องอยู่นั้น การสังเกตรอยต่อระหว่างเฟสน้ำกับน้ำมันทำได้ง่าย เพราะ pyrolysis gasoline จะมีสีแดงหรือเหลืองลอยอยู่บนเฟสน้ำ ในขณะที่เฟสน้ำนั้นไม่มีสี แต่ในเหตุการณ์นี้เป็นการเริ่มเดินเครื่องโรงงานครั้งแรกหลังสร้างเสร็จ จึงไม่มี pyrolysis gasoline มาใช้ทดสอบ ทางโรงงานจึงได้นำเอาแนฟทา (naphtha) ที่เป็นไฮโดรคาร์บอนในช่วงความหนาแน่นเดียวกันมาใช้เป็นตัวทดสอบแทน

ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีสารอื่นเจือปนนั้นเป็นของเหลวที่ไม่มีสี ดังนั้นการสังเกตรอยต่อระหว่างชั้นน้ำกับแนฟทาจึงทำได้ยากเพราะเป็นของเหลวไม่มีสีทั้งคู่ แต่การที่ไฮโดรคาร์บอนที่มาจาก cracker มีสีก็เพราะมันมีสารอื่นที่เกิดจากไอน้ำและสารประกอบกำมะถันที่เติมเข้าไป (ดูเรื่องที่ ๔) สิ่งที่คนที่ทำหน้าที่สอบเทียบตัว interface displacer เข้าใจก็คือตัวน้ำมันต้องมีสีแดง พอไปสังเกตดูที่ตัว interface displacer แล้วไม่เห็นสีแดงก็เข้าใจว่าตัว displacer นั้นยังจมอยู่ในชั้นน้ำ ก็เลยทำการระบายของเหลว (ที่เข้าใจว่าเป็นน้ำ) ลงระบบรองรับน้ำทิ้ง แต่ในความเป็นจริงสิ่งที่ระบายทิ้งนั้นคือแนฟทา บังเอิญในช่วงเวลาเดียวกันมีอีกหน่วยหนึ่งระบายน้ำร้อนทิ้งลงระบบท่อระบายเดียวกัน น้ำร้อนจึงทำให้แนฟทาในท่อระบายระเหยกลายเป็นไอออกมาก่อนจุดระเบิด จนทำให้มีผู้เสียชีวิตไป ๔ ราย หนึ่งในนั้นเป็นวิศวกรต่างชาติ ที่ใส่เสื้อยืดแล้วโดนไฟคลอก เสื้อเลยละลายติดเนื้อ แกะไม่ออก เรียกว่าตายแบบทรมาน

(เหตุการณ์นี้อยู่ในเรื่อง "UVCE case 2 TOC 2539(1996)" วันอาทิตย์ที่ ๒ กันยายน ๒๕๖๑)

เรื่องที่ ๔ แล้วกำมะถันมาจากไหน ในระบบที่คุณเล่ามามันไม่มีการป้อนกำมะถันเลย

มีอยู่ปีหนึ่งได้ไปตรวจฝึกงานภาคฤดูร้อนของนิสิตที่ฝึกงานที่โรงงานโอเลฟินส์แห่งหนึ่ง ทางผู้ดูแลนิสิตก็ได้ให้นิสิตนำเสนอสิ่งที่ได้เรียนระหว่างการฝึกงานซึ่งก็คือกระบวนการผลิตโอเลฟินส์ พอนิสิตนำเสนอเสร็จทางโรงงานก็เปิดโอกาสให้ซักถามนิสิต ผมก็ถามเขาว่า "แล้วกำมะถันมาจากไหน สารตั้งต้นที่คุณเล่ามามันไม่มีกำมะถันเลย แล้วทำไมจึงต้องมีหน่วยกำจัดกำมะถันด้วย" ซึ่งนิสิตก็ตอบไม่ได้ก็คงเป็นเพราะไม่ได้คิดถึงประเด็นนี้มาก่อน และพี่ที่ดูแลการฝึกงานก็คงลืมที่จะบอกเรื่องนี้ให้กับน้อง ๆ ด้วย

การผลิตโอเลฟินส์นั้นเริ่มจากการนำเอาไฮโดรคาร์บอนมาให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงพอจนโมเลกุลแตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ ที่เรียกว่ากระบวนการ cracking อุณหภูมิที่ใช้ก็ขึ้นอยู่กับขนาดโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนเริ่มต้น แต่ก็อยู่ในหลักเกิน 500ºC ไปจนแตะ 1000ºC การให้ความร้อนนั้นจะให้ไฮโดรคาร์บอนไหลอยู่ในท่อโดยมีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอก ดังนั้นโลหะที่ใช้ทำท่อจึงต้องเป็นโลหะที่ทนอุณหภูมิสูงได้ และโลหะผสม Ni ก็เป็นตัวเลือกในอันดับต้น ๆ

สิ่งที่เราต้องการก็คือต้องการให้โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนแตกออกเป็นโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวขนาดเล็ก แต่สิ่งหนึ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้คือตัวโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวที่เกิดขึ้นนั้นมันสามารถทำปฏิกิริยากันเองโดยมีโลหะ Ni ของผิวท่อเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือโมเลกุลเล็ก ๆ เหล่านี้รวมตัวกันเป็นโครงสร้าง polyaromatic ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า coke การเกิด coke นี้ไม่เพียงแต่เป็นการสูญเสียผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ แต่ยังก่อให้เกิดปัญหาในการผลิตด้วย เพราะ coke ที่เกิดนั้นจะเกาะบนผิวท่อด้านในและทำหน้าที่เป็นชั้นต้านทานการส่งผ่านความร้อนจากเปลวไฟด้านนอกให้กับไฮโดรคาร์บอนที่ไหลอยู่ในท่อ ผลก็คือท่อตรงบริเวณนั้นอาจร้อนจัดจนทะลุได้ คงนึกภาพออกนะครับ ข้างในท่อเป็นไฮโดรคาร์บอน ข้างนอกท่อมีเปลวไฟอยู่ ถ้าไฮโดรคาร์บอนรั่วออกมาจากท่อแล้วจะเกิดอะไรขึ้น

วิธีการหนึ่งที่ใช้ลดการเกิด coke ก็คือการให้ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นนั้นมีสารประกอบกำมะถันปะปนอยู่ อะตอมกำมะถันจะเข้าไปแย่งเกาะที่อะตอม Ni ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่โมเลกุลผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะเข้าไปเกาะเพื่อรวมตัวเป็น coke ในกรณีของไฮโดรคาร์บอนหนักนั้น มันมักจะมีสารประกอบกำมะถันปะปนอยู่โดยธรรมชาติของมันแล้ว ดังนั้นถ้าสารตั้งต้นเป็นไฮโดรคาร์บอนหนักก็อาจไม่จำเป็นต้องเติมสารประกอบกำมะถันเพิ่มเติม แต่ในกรณีที่สารตั้งต้นเป็นไฮโดรคาร์บอนเบาหรือเป็นแก๊สที่มาจากโรงแยกแก๊ส สารเหล่านี้จะมีกำมะถันปนอยู่ในปริมาณที่ต่ำหรือไม่มีเลย ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่ต้องผสมสารประกอบกำมะถันเข้าไป ตัวอย่างสารประกอบกำมะถันที่ใช้กันเพื่อการป้องกันนี้ได้แก่ Dimethyl suplhide (H₃C-S-CH₃) และ Dimethyl disulphide (H₃C-S-S-CH₃) และอะตอมกำมะถันนี้จะออกมาในรูปแก๊ส H₂S

ในกระบวนการ cracking นี้จะมีการผสมไอน้ำเข้าไปด้วย ดังนั้นโอเลฟินส์ที่ได้จะมีแก๊สกรดพวก CO₂ และ H₂S ผสมอยู่ ซึ่งต้องทำการกำจัดออกก่อนที่จะนำแก๊สนั้นไปลดอุณหภูมิเพื่อกลั่นแยก เทคนิคการกำจัดแก๊สกรดนั้นมีด้วยกันหลายวิธี แต่เทคนิคที่ใช้ได้ดีกับ CO₂ นั้นอาจมีปัญหาได้ถ้าหากแก๊สนั้นมี H₂S ปนอยู่ ดังนั้นการเลือกเทคนิคกำจัดแก๊สกรดจึงต้องรู้ด้วยว่าแก๊สกรดนั้นมีองค์ประกอบอะไรบ้าง และมันอาจเกิดได้จากปฏิกิริยาใดบ้าง

เรื่องที่ ๕ เคมีอินทรีย์สำหรับการออกแบบระบบคอมเพรสเซอร์อัดแก๊ส

ปั๊มทำหน้าที่เพิ่มความดันให้กับของเหลว และมันเองก็ไม่ชอบของเหลวที่มีแก๊สปน เพราะอาจเกิดปัญหากับตัวปั๊มได้ โดยเฉพาะตัวปั๊มหอยโข่ง เพราะอาจเกิด cavitation ได้ ในทำนองเดียวกันคอมเพรสเซอร์ทำหน้าที่เพิ่มความดันให้กับแก๊ส และมันเองก็ไม่ชอบให้แก๊สมีของเหลว (หรือของแข็ง) ปะปน เพราะอาจเกิดปัญหากับตัวคอมเพรสเซอร์ได้

แต่ก็มีเหมือนกันที่บางครั้งที่มีการจงใจผสมของเหลวเข้ากับแก๊สที่ไหลเข้าคอมเพรสเซอร์ เพื่อทำการชะล้างสิ่งสกปรกที่อาจสะสมในตัวคอมเพรสเซอร์

เมื่อแก๊สถูกอัดจะทำให้อุณหภูมิของแก๊สสูงขึ้น การเพิ่มความดันให้กับแก๊สจึงต้องพิจารณาอุณภูมิแก๊สที่เพิ่มขึ้นประกอบด้วย ถ้าการอัดในขั้นตอนเดียวทำให้อุณหภูมิแก๊สเพิ่มมากเกินไป ก็ต้องทำการอัดหลายขั้นตอน โดยมีการลดอุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัดในขั้นตอนก่อนหน้าให้ต่ำลงก่อนที่จะทำการอัดในขั้นตอนถัดไป ทั้งนี้เพราะประสิทธิภาพการทำงานของคอมเพรสเซอร์จะลดลงถ้าอุณหภูมิแก๊สที่อัดนั้นมันสูง ดังนั้นจำนวนขั้นตอนการอัดจึงขึ้นอยู่กับความดันสูงสุดที่ต้องการ และอุณหภูมิสูงสุดที่ยอมรับได้หลังการอัดในแต่ละขั้นตอน

โอเลฟินส์ที่มาจาก cracker นั้นมีสารผสมหลายอย่างที่ต้องเข้ากระบวนการกลั่นแยกออกเป็นองค์ประกอบต่าง ๆ เนื่องจากโอเลฟินส์เหล่านี้มีจุดเดือดต่ำ จึงต้องใช้ระบบทำความเย็นเพื่อทำให้มันกลายเป็นของเหลว ที่ความดันสูงแก๊สจะเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิที่สูงกว่าที่ความดันที่ต่ำกว่า แต่จะไปสิ้นเปลืองพลังงานที่ใช้ในการอัดแก๊สและความหนาของอุปกรณ์ที่ต้องรับความดันสูงได้ แต่ถ้าเลือกใช้ความดันต่ำก็จะย้ายการสิ้นเปลืองไปที่ระบบทำความเย็นแทน และแม้ว่าอาจไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความหนามากเพื่อรองรับความดัน แต่โลหะที่ทนอุณหภูมิติดลบมากได้นั้นจะมีราคาที่สูงกว่า

การเพิ่มความดันของการอัดแต่ละครั้งให้กับโอเลฟินส์ที่มาจาก cracker ถูกกำหนดด้วยปฏิกิริยา Diels-Alder ที่ทำให้โอเลฟินส์โมเลกุลเล็กรวมตัวกันเป็นโมเลกุลใหญ่เกาะติดพื้นผิวด้านในคอมเพรสเซอร์ได้ ปฏิกิริยานี้จะเกิดได้ง่ายขึ้นที่อุณหภูมิและความดันสูง (ที่เกิดได้ในตัวคอมเพรสเซอร์) ดังนั้นแม้ว่าจะมีการควบคุมอุณหภูมิด้านขาออกของการอัดแต่ละครั้งเอาไว้แล้วก็ตาม ก็ยังมีสารประกอบโมเลกุลใหญ่ยึดเกาะพื้นผิวด้านในตัวคอมเพรสเซอร์ได้ ทำให้ต้องมีการฉีด wash oil ผสมเข้าไปกับโอเลฟินส์ก่อนจะเข้าสู่กระบวนการอัดในแต่ละครั้ง เพื่อชะล้างเอาสารประกอบโมเลกุลใหญ่นั้นออกมา

(เหตุการณ์นี้อยู่ในเรื่อง "ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีนตอนที่ ๑๐ Charge gas compression ภาค ๒" วันพฤหัสบดีที่ ๒ มิถุนายน ๒๕๕๙)

วิชา Unit operation สอนให้เลือกชนิดและกำหนดขนาดอุปกรณ์

วิชา Plant design สอนการนำอุปกรณ์มาต่อกันว่าควรทำอย่างไรเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการในราคาที่คุ้มค่า

แต่โจทย์เริ่มต้นนั้นมีเพียงแค่ "สมการเคมีจากสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ" สิ่งที่ต้องมองออกให้ได้ก็คือ ภายใต้สภาวะการทำงานจริงนั้นมันมีโอกาสที่จะเกิดปฏิกิริยาใดอื่นได้หรือไม่ ไม่ว่าจะเป็นในสภาะการทำงานตามปรกติ หรือสภาวะการเดินเครื่องที่ผิดปรกติ หรือในตัวอุปกรณ์การผลิตที่ไม่ใช่จุดที่เราต้องการให้เกิดปฏิกิริยา และการพิจารณานั้นจะจำกัดเพียงแค่สารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่ต้องการแค่นั้นไม่ได้ จำเป็นต้องพิจารณาให้ครอบคลุมถึงสารเคมีตัวอื่นที่อาจมีการป้อนเข้าระบบ และวัสดุต่าง ๆ ที่นำมาใช้ทำตัวอุปกรณ์ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนต้องอาศัยความรู้ทางด้านวิชาเคมี เพื่อที่จะได้รู้ว่าในความเป็นจริงนั้นสิ่งที่ไหลเวียนอยู่ในระบบนั้นประกอบด้วยสารอะไรบ้าง และจะทำการควบคุมสารเหล่านั้นให้อยู่ภายใต้ค่าที่กำหนดได้ด้วยวิธีใด เพื่อให้การทำงานเป็นไปได้อย่างมีเสถียรภาพและปลอดภัย

พื้นฐานความรู้วิชาเคมีจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเรียนวิศวกรรมเคมี เพราะเป็นตัวบอกให้เรารู้ว่ากระบวนการผลิตนั้นต้องประกอบด้วยหน่วยอะไรบ้าง จากนั้นจึงค่อยไปทำการเลือกชนิด กำหนดขนาด วิธีการเชื่อมต่อให้เป็นกระบวนการ และการออกแบบระบบควบคุม

อุบัติเหตุจากการปรากฏของแก๊สไฮโดรเจนที่ไม่คาดคิด MO Memoir : Sunday 2 August 2563

ไฮโดรเจน (Hydrogen H₂) เป็นแก๊สที่ติดไฟได้ แต่ด้วยการที่การเผาไหม้ไฮโดรเจนนั้นมี Flame speed สูงกว่าไฮโดรคาร์บอนประมาณ ๓ เท่า (ประมาณ 16 m/s ต่อ 48 m/s) แต่ถ้ามีปริมาณไม่มากและเกิดผสมอยู่กับไฮโดรคาร์บอนด้วยแล้วก็จะส่งออกระบบ flare ทั่วไป แต่ถ้าจำเป็นต้องทำการไฮโดรเจนปล่อยทิ้งในปริมาณมากก็ต้องแยกระบบเผาไฮโดรเจนออกจากระบบ flare ที่ใช้เผาแก๊สทั่วไป ในกรณีที่มันเกิดอย่างอิสระในอย่างช้า ๆ ในปริมาณไม่มากก็จะปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยตรง (แต่ควรเป็นตำแหน่งที่อยู่สูงหน่อยและอากาศระบายได้ดี) เพราะมันเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศและฟุ้งกระจายได้ง่าย โอกาสที่จะสะสมจนมีความเข้มข้นสูงจนระเบิดได้จึงต่ำมาก

  

รูปที่ ๑ หลายเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดและสะสมในระบบโดยไม่คาดคิด (จาก ICI Safety Newsletters เดือนธันวาคม ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖)) 

   

Flame speed คือความเร็วในการเคลื่อนที่ของเปลวไฟ เช่นถ้าเราเอา เชื้อเพลิง + อากาศ ฉีดออกจากหัวฉีดให้แก๊สผสมที่พุ่งออกมานั้นมีความเร็วแตกต่างกัน (ผสมอากาศเข้าไปตรงบริเวณใกล้ทางออกของหัวฉีดนะ แบบเตาแก๊สที่ใช้ตามบ้าน) แล้วจุดไฟแก๊สผสมที่ออกมาจากหัวฉีดนั้น ถ้าความเร็วของแก๊สนั้นต่ำกว่าความเร็วของเปลวไฟ เปลวไฟจะวิ่งย้อนเข้ามาในหัวฉีด ถ้าความเร็วของแก๊สที่พุ่งออกมานั้นพอดีกับความเร็วของเปลวไฟ เปลวไฟก็จะลอยอยู่กับที่ตรงหัวฉีด แต่ถ้าความเร็วของแก๊สผสมนั้นเร็วเกินไป เปลวไฟก็จะถูกผลักห่างออกไปจากหัวฉีดและก็ดับได้

อุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏของแก๊สไฮโดรเจนที่ไม่คาดคิด ๓ เรื่องในวันนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletters ฉบับที่ ๕๙ เดือนธันวาคม ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖) 

  

เรื่องแรกเป็นกรณีของถังเก็บกรดฟอสฟอริก (Phosphoric acid - H₃PO₄) กรดเจือจางที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายนั้นสามารถแตกตัวให้โปรตอน (H⁺) ออกมา และเจ้าโปรตอนตัวนี้สามารถไปดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมเหล็ก ทำให้อะตอมเหล็กกลายเป็นไอออนละลายออกมา แล้วตัวมันเองก็กลายเป็นแก๊สไฮโดรเจนระเหยออกมา แต่ในกรณีที่เป็นกรดเข้มข้นมาก การแตกตัวให้โปรตอนออกมาจะลดลงเพราะมันไม่มีตัวรับโปรตอน ดังนั้นเหล็กที่ถูกกรดเจือจางกัดกร่อนได้ง่าย กลับกลายเป็นว่าไม่มีปัญหากับกรดความเข้มข้นสูง

รูปที่ ๒ Chloride ion (Cl^-) ที่ปนเปื้อนเข้าไปในกรดฟอสฟอริก จะทำให้เกิดกรด HCl ขึ้น ซึ่งกรด HCl นี้กัดเหล็กกล้าไร้สนิมได้ดีด้วย และยังทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจนขึ้นด้วยดังข้อมูลที่แสดงใน Table 4 ในรูป (จากเอกสาร Corrosion Resistance of Nickel-Containing Alloys in Phophoric Acid, Publication No. 415, โดย Nickel Development Institute)

 

แต่แม้ว่าเป็นกรดเข้มข้นก็ไม่ใช่ว่าเหล็กมันไม่ถูกกัดกร่อนเลย เอาเป็นว่าอัตราการถูกกัดกร่อนมันต่ำลงมากจนสามารถใช้งานได้นานกว่าจะหมดอายุใช้งาน ดังนั้นด้วยเหตุนี้การออกแบบถังเก็บกรดจึงมีการคำนึงถึงแก๊สไฮโดรเจนที่อาจเกิดขึ้นในระบบ (ไม่ว่าจะเกิดขึ้นในถังหรือระบบท่อที่ลำเลียงกรดเข้าถัง) และต้องมีการระบายแก๊สไฮโดรเจนนี้ออกไป ซึ่งโดยปรกติก็สามารถใช้ช่อง vent (ที่ใช้ยอมให้อากาศไหลออกหรือไหลเข้าถังเมื่อระดับของเหลวในถังเปลี่ยนไป) ได้อยู่แล้ว

  

ในเหตุการณ์แรกนี้ท่อ vent ไม่ได้อยู่ ณ ตำแหน่งส่วนบนสุดของฝาถัง แต่อยู่ต่ำกว่า  จึงทำให้มีแก๊สไฮโดรเจนสะสมอยู่ในถังได้  แถมท่อทางออกยังถูกต่อออกทางมาทางด้านข้าง และหันปลายท่อลงล่าง (ก็คงเพื่อกันน้ำฝนเข้า) โดยปลายท่อนั้นอยู่ใกล้กับทางเดิน (น่าจะเป็นทางเดินยกระดับจึงได้อยู่สูงขนาดนั้น)

 

วันหนึ่ง เปลวไฟที่เกิดจากการเชื่อมโลหะ (ที่น่าจะมีการทำงานอยู่บริเวณนั้น) จุดระเบิดแก๊สไฮโดรเจนที่รั่วออกมา เปลวไฟเดินทางย้อนกลับเข้าไปในถัง ทำให้ฝาถังปลิวออก

บทความไม่ได้เอ่ยว่าเกิดแก๊สไฮโดรเจนได้อย่างไร และจุดกำเนิดอยู่ที่ไหน แต่ไปเห็นข้อมูลหนึ่งที่น่าสนใจที่จัดทำโดย Nickel Development Institute (รูปที่ ๒) ที่กล่าวว่า แม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิม (หรือที่เราเรียกกันติดปากว่าเหล็กสแตนเลส) SS-304 หรือ SS-316 จะทนต่อกรดฟอสฟอริกได้ดี แต่ถ้ามีChloride ion (Cl^-) ปนเปื้อนเข้าไปในระบบ จะทำให้เกิดกรดเกลือ (HCl) ขึ้น และกรดเกลือตัวนี้ก็สามารถกัดเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งสองตัวได้ดีซะด้วย ร่วมกับการทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจน ดังข้อมูลที่แสดงใน Table 4 ในรูปที่ ๒  ในเหตุการณ์นี้แม้ว่าจะมีการย้ายท่อ vent ไปที่ส่วนบนสุดของถัง  แต่ปลายท่อ vent ก็ยังควรต้องโค้งลงล่างอยู่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนเข้าไปในถัง

เหตุการณ์ที่สองเกิดขึ้นในขณะที่ช่างกำลังเจาะรูลูกสูบ (piston) ของเครื่องจักรไอน้ำ เมื่อหัวสว่านเจาะทะลุชั้นผนังด้านนอกก็มีเปลวไฟยาว ๓ ฟุตพุ่งออกมา ทำให้ช่างที่ทำการเจาะนั้นได้รับบาดเจ็บ ผลการวิเคราะห์แก๊สภายหลังพบว่าแก๊สนั้นคือแก๊สไฮโดรเจน (น่าจะเป็นการนำแก๊สที่ปรากฏในส่วนอื่นมาวิเคราะห์) แต่บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าแก๊สไฮโดรเจนเกิดจากไหนและมาอยู่ตรงนี้ได้อย่างไร

เหตุการณ์สุดท้ายเป็นกรณีที่จะว่าไปแล้วก็คงไม่มีใครคาดคิด เพราะเกิดจากการที่แก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นทางฝั่งหนึ่งของผนัง vessel นั้น สามารถซึมผ่านเนื้อโลหะของผนัง vessel และไปโผล่ทางอีกฟากหนึ่งของผนังได้

  

แก้วเป็นวัสดุที่ทนการกัดกร่อนได้ดี แต่แตกหักง่ายและไม่เหมาะสำหรับใช้ทำภาชนะรับความดัน ดังนั้นในกรณีที่ต้องทำงานกับสารที่กัดกร่อน ทางเลือกที่มีก็คือการเลือกโลหะใช้ที่ทนต่อการกัดกร่อนของสารนั้นได้ (ซึ่งแน่นอนว่ามีราคาสูง) มาทำเป็นตัว vessel การเคลือบผิวด้านในของ vessel ที่ต้องสัมผัสกับสารกัดกร่อนนั้นด้วยวัสดุที่เหมาะสม เช่นพอลิเมอร์หรือแก้ว พอลิเมอร์มันก็ดีตรงที่ไม่ต้องกลัวว่ามันจะแตก แต่แก้วมันจะดีกว่าตรงที่มันทนอุณหภูมิได้สูงมากกว่า

รูปที่ ๓ ผนังด้านในของ vessel เป็นผนังแก้วเพื่อป้องกันการกัดกร่อนโลหะที่ใช้ทำตัว vessel ส่วนผนังด้านนอกนั้นมีตัว jacket หุ้มอยู่เพื่อเป็นช่องทางสำหรับให้น้ำระบายความร้อนไหลเข้าออก

  

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นกับ vessel ที่มีเคลือบผนังด้านในไว้ด้วยแก้ว ในขณะที่ผนังด้านนอกนั้นมี jacket หุ้มอยู่เพื่อเป็นช่องทางให้น้ำหล่อเย็นไหลผ่าน (รูปที่ ๓) ช่องทางน้ำไหลภายใน jacket นี้ไม่สามารถใช้เครื่องมือเข้าไปขัดผิวทำความสะอาดได้ ดังนั้นเวลาที่มีคราบสกปรกเกาะติด ก็ต้องใช้สารเคมีเข้าไปละลาย และคราบตัวหนึ่งที่เกิดขึ้นได้เมื่อใช้น้ำหล่อเย็นก็คือตะกรัน (ซึ่งจะเกิดมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับน้ำที่นำมาใช้) ตะกรันนี้ละลายได้ในกรด ดังนั้นการล้างตะกรันออกจึงต้องใช้กรดเข้าไปละลาย (แบบเดียวกับเวลาที่เราจะล้างกระติกน้ำร้อนไฟฟ้าที่มีตะกรันเกาะติด เราก็จะใช้น้ำส้มสายชูละลายตะกรัน)

การล้างตะกรันในระบบท่อหรือระบบปิดใด ๆ ด้วยการใช้กรดเข้าไปละลายเป็นเรื่องปรกติที่ทำกัน ส่วนที่ว่าล้างตะกรันได้หมดหรือยังนั้นก็ดูได้จากสารละลายกรดที่ไหลออกมา ถ้าเห็นว่าสารละลายกรดที่ไหลออกมามันเข้มข้นมากขึ้นหรือเริ่มมีไอออนโลหะละลายออกมามากขึ้น นั่นก็แสดงว่าล้างตะกรันได้หมดแล้ว ก็ยุติการล้างได้

  

และในจังหวะที่กรดที่ป้อนเข้าไปนั้นเริ่มกัดเนื้อโลหะ ก็จะมีแก๊สไฮโดรเจนเกิดขึ้น

  

โมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน H-H สามารถถูกดูดซับไว้ด้วยอะตอมโลหะหลายชนิด โดยอะตอมโลหะจะดูดซับแก๊สไฮโดรเจนในรูปของอะตอม H (คือใช้ ๒ อะตอมโลหะจับอะตอม H ๒ อะตอม) และเนื่องจากอะตอม H มีขนาดเล็กมาก อาจเล็กกว่าช่องว่างระหว่างอะตอมของโลหะอีก ทำให้อะตอม H สามารถแพร่ซึมเข้าไปในเนื้อโลหะและไปโผล่ในที่ว่างในเนื้อโลหะ (ถ้ามี) หรือไปยังอีกฟากหนึ่งของเนื้อโลหะได้ และเมื่อมันไปถึงอีกฝั่งหนึ่งก็จะรวมตัวกลับเป็นแก๊สไฮโดรเจนใหม่ เหล็กกล้า carbon steel จะมีปัญหากับปรากฏการณ์นี้มากที่อุณหภูมิสูงและความดันไฮโดรเจนสูง ซึ่งการละลายของอะตอมไฮโดรเจนในเนื้อโลหะอาจทำให้คุณสมบัติความแข็งแรงของเนื้อโลหะเปลี่ยนไป (เช่นจากเหนียวกลายเป็นแข็งและเปราะ) หรือไปรวมตัวกันในที่ว่างในเนื้อโลหะจนทำให้เนื้อโลหะปูดบวมออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Hydrogen Attack หรือ Hydrogen damage ไม่เพียงแต่ไฮโดรเจน ไฮโดรคาร์บอนเช่นมีเทน (CH₄) ที่อะตอมโลหะสามารถดูดซับเอาไว้โดยมีการแตกพันธะให้เกิดเป็น H₃C· และอะตอม H ออกมา (การดูดซับแบบ dissociative adsorption) ก็อาจเกิดปรากฏการณ์นี้ได้เช่นกัน

  

แต่ก็มีการนำเอาปรากฏการณ์นี้ไปใช้ประโยชน์ คือใช้แยกไฮโดรเจนออกจากแก๊สอื่น วิธีการทำโดยการเคลือบโลหะที่เหมาะสม (ที่สามารถดูดซับไฮโดรเจนได้ที่อุณหภูมิต่ำ) ลงบนพื้นผิวที่มีรูพรุน แก๊สไฮโดรเจนในแก๊สผสมจะสามารถแพร่ผ่านโลหะนั้นได้ในขณะที่แก๊สตัวอื่นแพร่ผ่านไม่ได้

เหตุการณ์ที่สามนี้เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างการล้าง jacket ด้วยกรด แพร่ผ่านผนังของ vessel ไปยังฝั่งผนังด้านในที่มีแก้วเคลือบเอาไว้ แก๊สไฮโดรเจนสะสมในช่องว่างระหว่างผนังโลหะด้านของ vessel กับผนังด้านนอกของชั้นแก้วที่เคลือบเอาไว้ จนมีความดันสูงพอจนทำให้ผนังแก้วนั้นแตกร้าว เหตุการณ์นี้แม้ว่าจะไม่มีการระเบิดหรือเพลิงไหม้ แต่ต้นตอของความเสียหายก็ยากที่จะคาดถึง 

  

ที่แปลกก็คือตัว vessel นั้นทำจากโลหะอะไร เพราะถ้าเป็น carbon steel ธรรมดามันก็ไม่น่าจะเกิดเพราะอุณหภูมิการล้างก็ไม่น่าจะสูงอะไรและแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นก็ไม่น่าจะมีมากอะไร แต่ทำไมจึงเกิดการแพร่ผ่านเนื้อโลหะที่ใช้ทำ vessel ได้ เพราะถ้าแก๊สไฮโดรเจนแพร่ผ่านเนื้อเหล็กได้ง่าย เราก็คงไม่สามารถเก็บแก๊สไฮโดรเจนไว้ในท่อเหล็กอย่างที่ทำกันอยู่ในปัจจุบันได้

เรื่องเล่าในวันนี้ก็คงจบลงเพียงแค่นี้