แล้วเต่ากับกระต่าย ก็ได้อยู่เล่นร่วมกัน MO Memoir : Saturday 27 February 2564

เมื่อวานเป็นวันพระใหญ่ (วันมาฆบูชา) กระต่ายบนดวงจันทร์กลมใหญ่คงจะไม่เหงาแล้ว เพราะเต่าตามขึ้นไปอยู่เล่นด้วยแล้ว ก่อนที่ตะวันจะลงลับขอบฟ้า

บ้านนี้สร้างเสร็จก็เจอน้ำท่วมใหญ่ทันที ตอนที่สร้างบ้าน หลายคนก็บอกว่าให้เทพื้นปูนรอบบ้าน จะได้ดูแลรักษาง่าย แต่ตัวเองและภรรยากลับไม่ชอบ ชอบให้รอบ ๆ บ้านเป็นพื้นดินตามธรรมชาติมากกว่า จะได้มีที่ปลูกต้นไม้และให้ไม้ต่าง ๆ (ที่มาจากไหนก็ไม่รู้) ขึ้นเอง จะมีแค่ทางเข้าที่จอดรถเท่านั้นเองที่ปูอิฐตัวหนอน (เพื่อให้น้ำซึมลงดินได้) และบางมุมที่ปูกระเบื้องเป็นทางเดินเอาไว้ไม่กี่แผ่น

กระต่ายเป็นพวกแรกที่ได้เข้ามาวิ่งเล่นอยู่รอบบ้าน สัตว์กินพืชมันก็ดีอย่างตรงที่สำหรับบ้านที่มีต้นไม้ขึ้นรก ๆ มันมีพืชหลายชนิดที่มันกินเป็นอาหารได้ ก็เลยไม่ต้องกังวลเรื่องการหาอาหารให้นัก แถมยังมีพื้นดินให้มันขุดเป็นที่พักอาศัยตามธรรมชาติของมันอีก แต่ในที่สุดพวกมันก็จากไปทั้งหมด ไปอยู่เล่นบนดวงจันทร์ (อันที่จริงโดนตัวอะไรก็ไม่รู้เข้ามาจับกินตอนกลางคืน) บ้านก็เลยเงียบ ๆ ไปหน่อย (เงียบ ๆ ในที่นี้ไม่ได้หมายความว่าไม่มีเสียงอะไรดังนะ หมายถึงความมีชีวิตชีวาที่มีตัวอะไรต่อมิอะไรกระโดนวิ่งเล่นไปรอบบ้าน)

แต่หลังจากกระต่ายจากไปไม่นาน ก็มีตัวใหม่มาขอพักพิง โดยมานอนหมอบอยู่หน้าบ้าน ซึ่งก็ทำให้แปลกใจอยู่เหมือนกัน เพราะหลังบ้านมันติดสวนแต่ไม่มีทางให้เขามุดเข้ามาได้ ในขณะที่หน้าบ้านเป็นถนน ไม่รู้ว่าเขาเดินมาทางไหน

รูปที่ ๑ เห็นเขานิ่งเงียบไป ก็เลยลองวางไว้เฉย ๆ ทิ้งไว้พักใหญ่แต่ก็ไม่ขยับตัวแล้ว ก็เชื่อว่าคงไปหากระต่ายแล้ว

คนโบราณเขาว่าเต่าเข้าบ้านแปลว่าจะมีโชค ก็เลยเอามาอาบน้ำประแป้ง เลี้ยงเอาไว้สักพักก็เอาไปปล่อยคืนสวนที่คิดว่าน่าจะเป็นบ้านเดิมของเขาที่เขาเดินมา เจออย่างนี้หลายครั้ง ครั้งล่าสุดก็น่าจะเมื่อประมาณปีเศษมาแล้วก็เลยเอามาปล่อยให้เดินเล่นอย่างอิสระไปรอบ ๆ บ้าน ถ้าเห็นว่าเขาโผล่ไปที่หน้าประตูเพื่ออยากออกไปเมื่อใดก็จะเอาไปปล่อยคืนสวน แต่เอาเข้าจริงตอนกลางวันก็ไม่รู้ว่าเขาไปอยู่ไหน เห็นแต่ตอนเช้าและตอนเย็นที่โผล่มากินผักกินข้าวที่เอาไว้วางไว้ยังแอ่งน้ำให้เขานอนแช่เล่น ส่วนตอนกลางวันนั้นก็เคยลองเดินมองหาอยู่เหมือนกัน แต่ส่วนใหญ่มักจะหาไม่เจอ ถ้าจะเจอก็จะไปเจอตามใต้กองใบไม้หรือกิ่งไม้

รูปที่ ๒ เก็บไว้เป็นที่ระลึกอีกภาพ

เมื่อวานตอนก่อนเที่ยงคุณภรรยาไปเห็นเขาโผล่มาหน้าบ้าน เห็นอาการเขาไม่ค่อยดี ดูเซื่องซึมก็เลยนำมาอาบน้ำป้อนน้ำป้อนกล้วย ลูกมาเห็นเข้าก็บอกว่าจะพาไปหาหมอ โทรไปถามโรงพยาบาลสัตว์ใกล้บ้าน ที่หนึ่งไม่รับรักษาแต่อีกที่จะมีหมอเฉพาะทางเข้าในวันรุ่งขึ้น กะว่าวันรุ่งขึ้นจะพาไปให้หมอดู แต่ตะวันยังไม่ทันลับฟ้า เขาก็ไปหากระต่ายบนดวงจันทร์กลมโตแล้ว สงสัยว่าเมื่อวานเขาคงออกมาร่ำลาทุกคน เพราะอยู่บ้านครบหน้ากันหมด

เมื่อวาน จากปฏิทินสมาคมดาราศาสตร์ไทย ที่กรุงเทพมหานครดวงจันทร์จะขึ้นจากขอบฟ้าเวลา ๑๖.๐๒ น เขาก็จากไปที่เวลาราว ๆ นั้น 

คงเป็นเพราะเต่ากระโดดไม่ได้และไม่สามารถบิน
เลยต้องรอเวลาที่ดวงจันทร์โผล่จากพื้นดิน
จะได้เกาะขึ้นไปอยู่บนท้องฟ้า
เพื่อขึ้นไปเล่นกับกระต่ายข้างบน

รูปที่ ๓ หลังบ้านที่เป็นที่สำหรับนอนแช่น้ำและกินอาหาร

รูปที่ ๔ มุมเดินเล่นมาซุกเงาร่มเวลาอากาศร้อนของเขา

รูปที่ ๕ ทางเดินซุ้มต้นไม้หน้าบ้านที่เขาโผล่มาร่ำลา

การระเบิดในโรงงานผลิต phthalic anhydride (๒) การระเบิดจากสิ่งที่ไม่ได้คาดมาก่อนว่ามันจะมีในระบบ MO Memoir : Thursday 25 February 2564

ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊ส (gas phase oxidation) มีการผสมสารตั้งต้น (ซึ่งมักเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆ) กับอากาศ (เพื่อใช้ออกซิเจนในอากาศเป็นตัวออกซิไดซ์) เข้าด้วยกัน ก่อนให้แก๊สผสมนั้นไหลผ่านเบดตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ และเพื่อให้การทำงานนั้นเป็นไปได้อย่างปลอดภัย จึงต้อง

(ก) ควบคุมสัดส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศไม่ให้อยู่ในช่วง explosive limit หรือ

(ข) ถ้าส่วนผสมอยู่ในช่วง explosive limit ก็ต้องไม่ให้เกิดแหล่งพลังงาน (เช่นอุณหภูมิที่สูง หรือประกายไฟจากไฟฟ้าสถิตย์) ที่สามารถจุดไอผสมนั้นในระบบได้

แต่บางทีการป้องกันมันก็ยากเหมือนกัน เพราะค่า explosive limit ที่มีนั้นมักจะเป็นค่าของสารบริสุทธิ์ (เช่นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์) แต่เมื่อสารตั้งต้นทำปฏิกิริยาไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ จะมีการเกิดสารมัธยนต์ (intermediate) และผลิตภัณฑ์ข้างเคียงอื่นเกิดขึ้นได้ และสารเหล่านี้ก็มักจะไม่อยู่ในการพิจารณาความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดด้วย

๒ เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เป็นกรณีของการระเบิดที่เกิดจากสิ่งที่ไม่ได้คาดมาก่อนว่าจะมีอยู่ในระบบในโรงงานผลิต phthalic anhydride ที่ใช้ naphthalene เป็นสารตั้งต้น โดยนำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/index.html ซึ่งเป็นเว็บของ JST Failure Knowledge Database ที่เป็นการรวบรวมอุบัติเหตุต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่น แต่รายละเอียดที่ให้นั้นจะให้ไว้ไม่มาก เรียกว่าเป็นข้อสรุปเพียงแค่ ๒-๓ หน้ากระดาษก็ได้

กรณีที่ ๑ ผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่สะสมอยู่ในท่อปลายตัน

เหตุการณ์นี้เกิดในวันที่ ๔ กุมภาพันธ์ปีค.ศ. ๑๙๘๗ (พ.ศ. ๒๕๓๐) การระเบิดเกิดขึ้นในท่อที่ทำการผสมแนฟทาลีน (naphthalene) เข้ากับอากาศ ก่อนที่แก๊สผสมนั้นจะไหลเข้าสู่ oxidation reactor ระบบท่อดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ ๑

ที่อุณหภูมิห้องแนฟทาลีนเป็นของแข็ง ในการทำปฏิกิริยานั้นต้องทำการหลอมให้แนฟทาลีนเป็นของเหลวก่อน จากนั้นจึงฉีดแนฟทาลีนเหลวนี้เข้าไปในกระแสอากาศร้อนเพื่อให้แนฟทาลีนกลายเป็นไอและผสมเป็นเนื้อเดียวกันกับอากาศ ในการออกแบบระบบผสมนั้นแนฟทาลีนเหลวจะถูกฉีดขึ้นด้านบน (ในท่อที่ตั้งในแนวดิ่ง) โดยมีอากาศร้อนไหลจากด้านล่างขึ้นบน ปลายท่อด้านล่างนั้นเป็นข้อต่อตัว T (T Junction) ที่ทำให้ท่อแยกลงล่างนั้นเป็นท่อปลายตัน แก๊สผสม แนฟทาลีน + อากาศ จะไหลผ่านตะแกรงที่ทำหน้าที่ระบายประจุไฟฟ้าสถิตลงดิน (earth screen) และไหลผ่าน flame arrester ก่อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์ ในเส้นทางการไหลนี้มีการติดตั้ง rupture disc ไว้ ๓ ตำแหน่งด้วยกัน

ท่อผสมที่ตั้งในแนวดิ่งนั้นจำเป็นต้องมี pipe support รองรับน้ำหนักท่อ ในกรณีนี้ดูเหมือนว่าการออกแบบจะใช้ข้อต่อตัว T โดยท่อส่วนที่ต่อลงล่างทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักของตัวท่อลงสู่ฐานรับน้ำหนัก แต่วิธีการเช่นนี้ก็ทำให้ท่อที่แยกลงล่างนั้นกลายเป็นท่อปลายตันที่เป็นจุดที่สามารถเก็บสะสมของเหลวหรือของแข็งได้ (ซึ่งในบางกรณีก็อาจต้องการเช่นนั้นเพื่อไม่ให้ของเหลวหรือของแข็งนั้นไหลตามแก๊สหรือตกย้อนลงมาต้นทาง) ถ้าเปลี่ยนเป็นการใช้ข้องอ (elbow) แทนและทำ pipe support รองรับน้ำหนักท่อตรงตำแหน่งข้องอ ก็จะไม่เกิดปัญหาท่อปลายตัน แต่ทั้งนี้ก็มีอีกสิ่งหนึ่งที่ควรคำนึงด้วยก็คือรูปแบบความเร็วการไหล (velocity profile) ของอากาศที่ไหลขึ้นข้างบน ที่ควรมีความสม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นที่หน้าตัด เพราะการไหลที่มีการเลี้ยว 90º ผ่านข้องอและข้อต่อตัว T นั้นมีรูปแบบความเร็วการไหลที่ไม่เหมือนกัน

รูปที่ ๑ ในกรอบสีแดงคือท่อปลายตัน ที่แนฟทาลีนที่ควบแน่นเป็นของเหลวไหลลงมาตามผนังท่อและถูกออกซิไดซ์ด้วยอากาศร้อนกลายเป็นผลิตภัณฑ์อื่น ด้วยการที่บริเวณดังกล่าวไม่มีอากาศไหลผ่านจึงทำให้ความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยานั้นสะสมให้อุณหภูมิบริเวณดังกล่าวสูงขึ้นจนทำให้เกิดการระเบิดได้

การระเบิดเกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ ๙.๑๖ น ทำให้ rupture disk ทั้งสามตัวแตกออกเพื่อระบายแรงระเบิด โดยมีชิ้นส่วนของ rupture disk นั้นปลิวกระจายไปยังบริเวณข้างเคียง ผลการสอบสวนเชื่อว่าต้นตอของการระเบิดอยู่ที่ท่อปลายตันที่เป็นจุดสะสมของสารอินทรีย์ (คือแนฟทาลีนบางส่วนอาจเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวที่ผนังท่อ และไหลลงล่างสวนทางกับแก๊สที่ไหลขึ้นบน) และสารอินทรีย์เหล่านี้ค่อย ๆ ถูกออกซิไดซ์กลายเป็นผลิตภัณฑ์อื่นพร้อมกับคายความร้อนออกมา เมื่อมีสารอินทรีย์สะสมมากเรื่อย ๆ ปฏิกิริยาก็เกิดได้มากขึ้นและมีความร้อนคายออกมามากขึ้น ด้วยการที่บริเวณดังกล่าวไม่มีอากาศไหลผ่านจึงทำให้เกิดการสะสมความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา จนในที่สุดความร้อนนั้นทำให้สารอินทรีย์ที่สะสมอยู่นั้นระเหยกลายเป็นไอจนทำให้ความเข้มข้นแก๊สในท่อผสมนั้นอยู่ในช่วง explosive limit และด้วยความร้อนที่คายออกมานั้นก็ทำให้สารผสมนั้นเกิดการระเบิดได้

rupture disk หรือ busrting disk เป็นแผ่นโลหะที่ออกแบบมาให้ฉีกขาดเมื่อความดันสูงเกินกำหนด ข้อดีของมันคือสามารถระบายความดันที่เพิ่มขึ้นสูงอย่างรวดเร็ว (เช่นความดันที่เกิดจากการระเบิด) ได้อย่างรวดเร็ว จึงนิยมใช้กับระบบที่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดขึ้นภายใน แต่ก็มีข้อเสียคือเมื่อมันฉีกขาดแล้วก็ต้องหยุดระบบเพื่อเปลี่ยนตัวใหม่ ไม่เหมือนพวกวาล์วระบายความดันที่เมื่อความดันลดต่ำลงแล้วก็จะปิดตัวเอง ระบบก็ยังทำงานต่อไปได้

ในเหตุการณ์นี้ไม่ได้ระบุรูปแบบ rupture disk ที่ใช้ แต่กล่าวไว้ในการป้องกันในอนาคตว่าควรเปลี่ยนไปใช้ชนิดที่มีการทำ "ร่อง" บนผิว นั่นแสดงว่าของเดิมที่ใช้นั้นเป็นแบบผิวเรียบ เมื่อเกิดการฉีกขาดรอยขาดจึงเป็นแบบสุ่ม ทำให้เกิดชิ้นส่วนเล็ก ๆ หลุดปลิวไปกับแก๊สที่ระบายออกได้ แต่ถ้าเป็นแบบที่มีการทำร่อง การฉีกขาดจะเกิดตามแนวร่องที่ทำเอาไว้โดยไม่มีการเกิดชิ้นส่วนเล็ก ๆ หลุดปลิวไปกับแก๊ส

ส่วนตัว flame arrester นั้นทำหน้าที่ดับเปลวไฟที่วิ่งอยู่ในเส้นท่อ โดยตัวมันเองประกอบด้วยชั้นตะแกรงโลหะที่มีความหนาระดับหนึ่ง เมื่อเปลวไฟเคลื่อนที่มาถึงชั้นตะแกรงโลหะก็จะถ่ายความร้อนให้กับโลหะนั้น เปลวไฟก็จะเย็นตัวลงและดับลง อย่างเช่นในกรณีนี้เปลวไฟที่เกิดจากการระเบิดดับก่อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ ทำให้ไม่เกิดการระเบิดในเครื่องปฏิกรณ์ แต่ตัวตะแกรงโลหะของ flame arrester ก็ถูกแรงระเบิดอัดจนสูญเสียรูปร่าง

กรณีที่ ๒ การระเบิดจากประกายไฟไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากน้ำที่ตกค้างในระบบ

เหตุการณ์ที่สองนี้เกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ ๔.๐๙ น ของวันที่ ๑๐ มีนาคมปีค.ศ. ๑๙๘๘ (พ.ศ. ๒๕๓๑) โดยเป็นการระเบิดในส่วนของท่อผสมแนฟทาลีนกับอากาศเข้าด้วยกัน (รูปที่ ๒)

โรงงานดังกล่าวมีกระบวนการผลิตสองกระบวนการเดินคู่ขนานกัน (A system และB system ในรูป) การป้อนแนฟทาลีนนั้นใช้ปั๊มสองตัว (ในบทความไม่มีการระบุว่าเป็นแบบไหน) สิ่งที่เกิดขึ้นปั๊ม A (ที่จ่ายแนฟทาลีนไปยัง A system) และปั๊ม B (ที่จ่ายแนฟทาลีนไปยัง B system) เกิดปัญหา cavitation ขึ้นพร้อมกัน โอเปอร์เรเตอร์จึงได้เข้าทำการแก้ปัญหาและสามารถทำให้ปั๊ม A กลับมาทำงานได้ดังเดิม แต่ตัวปั๊ม B ยังคงมีปัญหาอยู่ ทำให้ความเข้มข้นแนฟทาลีนที่ป้อนไปยังเครื่องปฏิกรณ์ของ B system ลดต่ำลง อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์จึงลดต่ำลง

ปั๊มที่ทำงานตลอด ๒๔ ชั่วโมงในโรงงานจะมีการติดตั้งปั๊มสำรองคู่กันเสมอ เพราะมันมักมีเรื่องให้ต้องทำการซ่อมบำรุงก่อนที่จะถึงกำหนดเวลาหยุดเดินเครื่องประจำปี แต่ในกรณีของระบบที่ทำงานเหมือน ๆ กัน เช่นกรณีของ A และ B system ในที่นี้ แทนที่จะมีปั๊มสำรองสำหรับปั๊ม A หนึ่งตัวและสำหรับปั๊ม B อีกหนึ่งตัว ก็มีปั๊มสำรองเพียงตัวเดียวพอคือปั๊ม C คือถ้า A เสียก็ใช้ C แทน และถ้า B เสียก็ใช้ C แทนเช่นกัน (ขึ้นอยู่บนข้อสมมุติที่ว่าโอกาสที่ปั๊ม A และ B จะเสียพร้อมกันนั้นน้อยมาก) รูปแบบนี้เรียกว่า common spare

ในกรณีนี้อาจมีบางคนสงสัยว่าในเมื่อ B มีปัญหาแล้วทำไมไม่ใช้ C แทน นั่นคงเป็นเพราะ cavitation นั้นไม่ใช่ปัญหาที่เกิดจากปั๊ม แต่เป็นปัญหาที่ท่อด้านขาเข้าที่ทำให้ปั๊มไม่สามารถดูดเอาของเหลวเข้าในอัตราที่เพียงพอได้ แม้ว่าในบทความไม่ได้กล่าวถึงระบบท่อตรงนี้ไว้แต่ก็เป็นไปได้ว่าท่อส่วนที่เกิดปัญหาคือท่อที่ป้อนของเหลวให้กับปั๊ม B และ C ดังนั้นจึงไม่สามารถเดินเครื่องปั๊ม C แทนปั๊ม B ได้

รูปที่ ๒ ระบบผสมแนฟทาลีนกับอากาศ

ในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สนั้น เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นนั้นต่ำมาก จึงนิยมทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิที่สูงพอที่ทำให้ได้ค่า conversion 100% เพราะมันไม่คุ้มที่จะแยกเอาสารตั้งต้นที่ยังไม่ทำปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ และการทำงานที่อุณหภูมิต่ำเกินไปจะทำให้เกิด under oxidation product (สารมัธยันต์ที่เกิดระหว่างการเปลี่ยนสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์) ที่เป็นสารอินทรีย์ ที่ต้องมาเสียค่าใช้จ่ายในการแยกออกจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อีก แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปก็จะสูญเสียสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ไปเป็น CO₂ ได้ แต่ CO₂ มันถูกปล่อยทิ้งออกไปกับอากาศที่เหลือ ไม่ได้ตกค้างปนในผลิตภัณฑ์ (แต่ทั้งนี้ก็ยังอาจมีสารอินทรีย์ที่เป็นสารมัธยันต์ที่เกิดระหว่างการสลายตัวของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ไปเป็น CO₂ ปะปนอยู่ในผลิตภัณฑ์ได้)

อุณหภูมิของเบดตัวเร่งปฏิกิริยานั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและอัตราการไหลของแก๊สผสม โดยจะเพิ่มสูงถ้าความเข้มข้นสารตั้งต้นที่เพิ่มสูงขึ้นและ/หรืออัตราการไหลของแก๊สผสมนั้นลดต่ำลง (เพราะแก๊สผสมทำหน้าที่เป็นตัวพาความร้อนออกไปจากเบดตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย) ในเหตุการณ์นี้เมื่ออุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ลดต่ำลงซึ่งเป็นผลจากความเข้มข้นสารตั้งต้นลดต่ำลง ระบบจึงแก้ปัญหาด้วยการไปลดอัตราการไหลของอากาศด้วยการปิดวาล์วป้อนอากาศให้เปิดน้อยลง

แต่อัตราการไหลอากาศลดต่ำลงกลับไปทำให้ความเข้มข้นแนฟทาลีนในแก๊สผสมเพิ่มสูงขึ้น (ปั๊มยังไม่หยุดทำงานโดยสิ้นเชิง ยังคงป้อนแนฟทาลีนเข้าสู่ระบบอยู่) จนเข้าสู่ช่วง explosive limit ตามด้วยการระเบิดในท่อผสมที่เกิดขึ้นตามมา จนทำให้ rupture disk สามตัวเปิดเพื่อระบายความดัน

แหล่งพลังงานที่เป็นตัวจุดระเบิดคาดว่าเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจาก "ไอน้ำที่ควบแน่นเป็นของเหลว (steam condensate)" ที่ค้างอยู่ในระบบ และประจุไฟฟ้าสถิตเกิดเมื่อน้ำที่เป็นของเหลวนี้ถูกฉีดพ่นเป็นหยดละอองเล็ก ๆ ที่หัวฉีด โดยท่อไอน้ำนี้เป็นท่อสาธารณูปโภคที่ถูกต่อถาวรเข้ากับท่อป้อนแนฟทาลีนโดยมีวาล์วปิดกั้นเพียงแค่ตัวเดียว (ซึ่งจะว่าไปไม่ควรทำการต่อถาวร หรือถ้าต้องต่อถาวรก็ควรมีการป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลที่ดีกว่านี้ เช่นการใช้ระบบ double block and bleed valves หรือใช้ slip plate เป็นต้น) รายงานการสอบสวนกล่าวว่าคาดว่า steam condensate ที่มีความดันสูงรั่วไหลเข้าไปทางฝั่งท่อป้อนแนฟทาลีนที่อยู่ทางด้านขาเข้าของปั๊ม ทำให้การทำงานของปั๊มไม่มีเสถียรภาพ (เกิด cavitation) และด้วยการที่ในระบบนั้นมีของเหลวสองชนิดที่ไม่ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกัน (คือน้ำที่มีขั้ว และแนฟทาลีนที่ไม่มีขั้ว) จึงทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายขึ้นไปอีก

แนฟทาลีนมีจุดหลอมเหลวประมาณ 80ºC ในขณะที่น้ำมีจุดเดือดที่ 100ºC ที่ความดันบรรยากาศ ดังนั้นการที่ปั๊มเกิด cavitation คงเป็นเพราะน้ำเกิดการเดือดเป็นไอในท่อดูดแนฟทาลีนเข้าปั๊ม และมีการควบแน่นกลับเป็นของเหลวเมื่อถูกเพิ่มความดันภายในปั๊ม ทำให้เกิดการไหลแบบสองเฟสจากด้านขาออกของปั๊มไปจนถึงหัวฉีด

ส่วนที่ว่าในกรณีนี้เกิดไฟฟ้าสถิตได้อย่างไรนั้นสามารถอ่านได้ในบทความเรื่อง "ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๑) ตัวอย่างการเกิด" ใน MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๔ พฤษภาคม ๒๕๖๐

สถานีรถไฟบางพระ MO Memoir : Sunday 21 February 2564

วันพุธที่แล้วเพิ่งจะได้เลนส์ตัวใหม่ 18-105 mm มาใช้แทนเลนส์คิท 18-55 mm ตัวเดิมที่มากับกล้อง ก็เลยถือโอกาสเอาไปทดลองดูหน่อยว่าถ่ายออกมาแล้วจะเป็นอย่างไร และสถานที่ที่เลือกก็คือสถานีรถไฟบางพระ

เส้นทางตั้งแต่ฉะเชิงเทรามาถึงศรีราชาก็เป็นทางคู่ตลอด แต่เห็นตั้งแต่สถานีพานทอง ชลบุรี และบางพระ ต่างมีรางหลีกรางจอดถึง ๔ ราง (คือเพิ่มมาอีก ๒ นอกเหนือจากเส้นวิ่งไปกลับ) ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าตอนออกแบบวางแผนนั้นมีการคาดการณ์ว่าจะมีความถี่ในการเดินรถกันมากขนาดไหน ทั้ง ๆ ที่สายนี้ในแต่ละวันก็มีรถโดยสารเพียงแค่ขบวนเดียวที่วิ่งไป ๑ เที่ยวกลับ ๑ เที่ยวแค่นั้นเอง นอกนั้นก็เป็นขบวนรถสินค้า

บางพระเดิมก็เป็นอำเภอหนึ่ง แต่การทำป่าไม้ที่ศรีราชาทำให้ศรีราชากลายเป็นเมืองขนาดใหญ่และกลายเป็นอำเภอแทน ส่วนบางพระก็ถูกลดระดับลงไปเป็นตำบลขึ้นกับอำเภอศรีราชา แต่สิ่งหนึ่งที่บางพระมีก็คืออ่างเก็บน้ำที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งน้ำจืดให้กับย่านตัวอำเภอเมืองและศรีราชา และก่อนที่จะมีอ่างเก็บน้ำก็ยังมีบ่อน้ำพุร้อนอีก ที่ตอนนี้จมอยู่ใต้อ่าง แต่อาจเห็นปล่องได้ถ้าปีไหนน้ำในอ่างแห้งมาก ส่วนรอบอ่างตอนเย็น ๆ ก็ยังพอเห็นคนไปปั่นจักรยานกันบ้าง จนเทศบาลลงทุนทำทางเฉพาะสำหรับจักรยานแยกจากถนนหลักไว้บางช่วง

อีกจุดหนึ่งที่พักหลังนี้เห็นใครต่อใครหลายคนเขาไปกันก็คือเขาฉลาก ผมเคยขับรถขึ้นไปถ่ายรูปบนนั้น แต่พักหลักจะมีกลุ่มนักวิ่งนักเดินบ้างไปใช้เป็นสถานที่ฝึกซ้อม ส่วนตัวผมเองนั้นมักจะพาครอบครัวไปเที่ยวเวลาที่เขามีงานเกษตรบางพระเพื่อไปหาซื้อต้นไม้และของกิน

หลังจากตลาดสดที่สามแยกบางพระถูกรื้อทิ้งไป ก็ไม่ได้แวะไปซื้ออะไรอีก รู้แต่ว่าพวกของทะเลที่ตลาดนี้จะถูกกว่าที่หนองมน

สำหรับวันนี้ก็ถือว่าเป็นการบันทึกสถานที่ธรรมดาแห่งหนึ่งที่ไม่มีอะไรให้สำหรับคนชอบเช็คอินก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ ที่ตั้งสถานีรถไฟบางพระในกรอบสีเหลี่ยมสีเหลืองใหญ่ ส่วนกรอบสีเหลี่ยมสีเหลืองบนคือจุดข้ามทางรถไฟ 

รูปที่ ๒ จอดรถแล้วเดินเข้าสถานี ก็มีเจ้าถิ่นนอนเล่นอยู่หลายตัว เขาแค่ยกหัวขึ้นมาดูว่าใครเดินมา แล้วก็นอนต่อ ตัวอาคารสถานีจะอยู่ทางด้านฝั่งตะวันตกของราง

รูปที่ ๓ จากตัวอาคารสถานีมองไปทางทิศใต้ ที่เห็นอยู่ไกล ๆ คือเขาฉลาก

รูปที่ ๔ มีป้ายต้อนรับด้วย แต่สถานีนี้แปลกอยู่อย่างคือเอากระถางต้นไม้ไปวางบังหน้าป้ายที่บอกว่าสถานีถัดไปคือสถานีอะไร (ด้านซ้ายในรูป)

 

รูปที่ ๕ เดินมาจนสุดชานชลาด้านทิศใต้ฝั่งตะวันตก มองไปยังเส้นทางที่มุ่งไปสถานีเขาพระบาทและศรีราชา

 

รูปที่ ๖ ลองเลนส์ใหม่หน่อย ซูมเต็มที่ไปที่ 105 mm (ถ้าจะเทียบเท่า full frame ก็ต้องคูณด้วย 1.5) รางหลักที่รถไฟวิ่งประจำคือสองรางด้านซ้ายของรูป เห็นได้จากผิวรางถูกล้อรถขัดผิวจนมันวาว

 

รูปที่ ๗ ตัวอาคารสถานี ถ่ายจากชานชลาฝั่งตะวันออก

 

รูปที่ ๘ ฝั่งตะวันออกด้านตรงข้ามสถานีมีป้ายบ้านสวนคุ้มกบาลอยู่

รูปที่ ๙ เดินมาจนสุดชานชลาฝั่งตะวันออกด้านทิศเหนือ มองไปยังเส้นทางที่มาจากสถานีชลบุรี

รูปที่ ๑๐ จากชานชลาด้านทิศเหนือฝั่งตะวันตก มองย้อนกลับลงไป

รูปที่ ๑๑ มีเก้าอี้นั่งที่ทำจากหมอนรองราง ทั้งแบบไม้ (ตัวบน) และคอนกรีตผสมเหล็ก (ตัวล่าง) แต่ตอนนี้เห็นใช้กันแต่แบบคอนกรีตล้วน ๆ 

 

รูปที่ ๑๒ "เครื่องตกราง" รางจอดนี้ยังคงเป็นหมอนไม้อยู่เลย

 

รูปที่ ๑๓ อีกมุมหนึ่งของเครื่องตกราง

 

รูปที่ ๑๔ จุดข้ามทางรถไฟที่อยู่ในกรอบสีเหลี่ยมสีเหลืองเล็กในรูปที่ ๑

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๒ (ตอนที่ ๔) MO Memoir : Wednesday 3 February 2564

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาฉบับนี้เกี่ยวกับความเข้าใจพื้นฐานบางเรื่องเพื่อให้เข้าใจตรงกันก่อนการสอบวิทยานิพนธ์

 

เมื่อทูตสหรัฐคิดว่า "แคบ" คือชื่อสะพาน MO Memoir : Monday 15 February 2564

เมื่อไม่กี่วันที่แล้วเห็นข่าวการเมืองข่าวหนึ่ง ส่วนที่ว่าเป็นข่าวอะไรนั้นถ้าอยากรู้ก็ไปดูจากลิงก์ที่ให้ไว้ในรูปที่ ๑ เอาเองก็แล้วกันครับ แต่ที่หยิบข่าวนี้มาไม่ใช่ต้องการคุยเรื่องการเมือง แต่เป็นเรื่องเหตุการณ์หนึ่งในอดีตที่ผู้เขียนบทความดังกล่าวนั้นยกมาประกอบ ก็คือกรณีที่เอกอัครราชทูตสหรัฐประจำประเทศไทยเสียชีวิตพร้อมลูกชายจากอุบัติเหตุทางรถยนต์

รูปที่ ๑ ข่าวต้นเรื่องอ่านได้ที่ลิงก์นี้ https://www.thaipost.net/main/detail/92865

เห็นข่าวนี้ก็นึกไปถึงบทความหนึ่งเขียนโดยคุณ โรม บุนนาค เมื่อเดือนพฤศจิกายน ๒๕๖๓ ซึ่งน่าจะเป็นเรื่องเดียวกัน คือเหตุการณ์ที่รถยนต์ที่เอกอัครราชฑูตสหรัฐเป็นผู้ขับนั้น ชนประสานงากับรถบรรทุกตอนกลางคืน กลางสะพานแห่งหนึ่งแถวหัวหิน ในวันที่ ๑๒ สิงหาคม พ.ศ. ๒๔๙๘

ฝรั่งเศสแพ้การรบที่เดียนเบียนฟูในวันที่ ๗ พฤษภาคม ปีพ.ศ. ๒๙๙๗ ซึ่งนำไปสู่การแบ่งแยกเวียดนามออกเป็นสองส่วน โดยเวียดนามเหนือปกครองด้วยระบอบคอมมิวนิสต์ ดังนั้นในช่วงเวลานั้นถ้าจะมองว่าคอมมิวนิสต์ได้แผ่ขยายจากจีนลงมายังภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้แล้วก็ได้ ดังนั้นจะว่าไปก็ไม่น่าจะแปลกที่สหรัฐอเมริกาจะเปลี่ยนท่าทีมาให้การสนับสนุนทางทหารแก่ประเทศในภูมิภาคนี้เพื่อต่อต้านลัทธิคอมมิวนิสต์ และก็ได้เลือกคนที่มีประสบการณ์ดังกล่าวมาประจำที่ไทย ซึ่งคนที่เลือกมาก็คือ จอห์น อี. พิวรีฟอย ที่เข้ามารับตำแหน่งเมื่อวันที่ ๑๕ กันยายน พ.ศ. ๒๔๙๗

ประเทศไทยตอนนั้นก็มีทางด้านจอมพล ป. พิบูลสงคราม และพล.ต.อ. เผ่า ศรียานนท์ เป็นผู้กุมอำนาจการปกครอง ก่อนที่จะโดนพล.อ. สฤษดิ์ ธนะรัชน์ ทำการรัฐประหารยึดอำนาจในปีพ.ศ. ๒๕๐๐

คุณโรม บุนนาค เล่าไว้ในบทความว่าพล.ต.อ. เผ่า เคยปรึกษากับทูตสหรัฐที่มาใหม่ว่าจะทำรัฐประหาร แต่ทางทูตสหรัฐไม่เห็นด้วย การปรึกษานี้เกิดขึ้นเมื่อใดก็ไม่รู้ แต่ทูตสหรัฐผู้นี้มาประจำที่ไทยได้แค่ ๑๑ เดือนก็เสียชีวิตแล้ว

ทฤษฎีหนึ่งที่มีการตั้งกัน น่าจะเป็นการที่ป้ายเตือนเขียนว่า "SAPAN KAB" ซึ่งอาจทำให้ทูตสหรัฐเข้าใจว่าสะพานข้างหน้านั้นชื่อ "แคบ" จึงขับรถเข้าหาสะพานด้วยความเร็วอย่างไม่ระมัดระวัง แต่ด้วยการที่สะพานนั้นไม่กว้างพอที่จะให้รถวิ่งสวนได้ จึงได้ชนเข้ากับรถบรรทุกที่วิ่งสวนมาจากอีกฝั่งหนึ่ง ส่วนที่ว่ารถบรรทุกนั้นบังเอิญมาถึงสะพานที่เวลานั้นพอดีหรือรอเวลาให้รถอีกฝั่งหนึ่งวิ่งมาถึง ก็แล้วแต่จะคิดไป

ไม่รู้เพราะเหตุนี้หรือเปล่า จึงเห็นทูตสหรัฐที่มาบ้านเรา จึงมักจะพูดภาษาไทยได้ทั้งนั้น

รูปที่ ๒ ข่าวต้นเรื่องอ่านได้ที่ลิงก์นี้ https://mgronline.com/onlinesection/detail/9630000120539 (ในรูปนี้ตัดตอนมาเฉพาะบางส่วน)

รูปที่ ๓ ข่าวต้นเรื่องอ่านได้ที่ลิงก์นี้ https://mgronline.com/onlinesection/detail/9630000120539 (ในรูปนี้ตัดตอนมาเฉพาะบางส่วน)

การระเบิดในโรงงานผลิต phthalic anhydride (๑) เมื่อเกลือหลอมเหลว (molten salt) เป็นต้นเหตุ MO Memoir : Friday 12 February 2564

Phthalic anhydride (ฟาทาลิกแอนไฮดราย) เป็นสารเคมีตัวหนึ่งที่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ และอุตสาหกรรมหนึ่งที่นำสารตัวนี้ไปใช้มากสุดคือผลิตเป็น plasticizer สำหรับพลาสติกพีวีซี (PVC - polyvinyl chloride) ที่ทำให้พีวีซีเปลี่ยนสภาพจาก แข็ง-เปราะ มาเป็น เหนียว-นุ่ม มากขึ้นเพื่อให้เป็นวัสดุหนังเทียม

Phthalic anhydride ผลิตได้จากปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊ส (gas phase oxidation) ของ naphthalene หรือ o-xylene กับออกซิเจนในอากาศ (รูปที่ ๑) กระบวนการผลิตจะเริ่มจากการระเหยสารตั้งต้นให้กลายเป็นไอและผสมเข้ากับอากาศ จากนั้นจึงผ่านแก๊สผสมนั้นไปยัง reactor ที่บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ phthalic anhydride จาก naphthalene และ o-xylene

ปรกติการทำงานกับสารเคมีที่ติดไฟได้ก็ต้องระวังเรื่องการลุกไหม้และการระเบิด ขั้นตอนการปฏิบัติงานทั่วไปที่กระทำกันก็คือแยกไม่ให้เชื้อเพลิงและอากาศนั้นมีโอกาสผสมกัน แต่ในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์นั้นจำเป็นต้องผสมเชื้อเพลิง (ก็คือสารอินทรีย์ที่เป็นสารตั้งต้น) เข้ากับอากาศ (ซึ่งก็คือสารตั้งต้นอีกตัวหนึ่ง) เข้าด้วยกัน ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงโอกาสที่จะเกิดการระเบิดแต่เดิมจะใช้การควบคุมให้อัตราส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศอยู่นอกช่วง explosive limit ซึ่งในกรณีของการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สนั้นทำได้ด้วยการควบคุมให้ความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนั้นอยู่ต่ำกว่า lower explosive limit

naphthalene และ o-xylene มี lower explosive limit อยู่ที่ประมาณ 1% ดังนั้นสัดส่วนระหว่างไฮโดรคาร์บอนกับออกซิเจนในแก๊สผสมจึงอยู่ที่ประมาณไฮโดรคาร์บอน 1 ส่วนต่อออกซิเจน 20 ส่วน เรียกว่าในการเปลี่ยน naphthalene หรือ o-xylene ไปเป็น phthalic anhydride นั้นจะใช้ออกซิเจนมากเกินไปประมาณ 7-8 เท่า ดังนั้นในช่วงต่อมาจึงมีความพยายามที่จะเพิ่มกำลังการผลิตด้วยการผสมไฮโดรคาร์บอนให้มีความเข้มข้นสูงกว่า lower explosive limit แต่ทั้งนี้ต้องระวังไม่ให้อุณหภูมิของแก๊สผสมเพิ่มสูงมาก (เพราะปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนสูง) จนเกิดระเบิดเนื่องจาก autoignition temperature (หรือด้วยสาเหตุอื่น ๆ) ได้

ในยุคสมัยรุ่งโรจน์ของถ่านหิน naphthalene ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นหลักในการผลิต phthalic anhydride แต่พอมาถึงยุคของน้ำมันปิโตรเลียม o-xylene กลายมาเป็นสารตั้งต้นหลักแทนจนกล่าวได้ว่าการผลิตส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้ o-xylene เป็นหลัก แต่ไม่ว่าจะใช้สารตั้งต้นตัวไหน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ก็ยังคงเป็นตระกูล V₂O₅ ที่เคลือบบนตัวรองรับ (catalyst support) ต่าง ๆ เช่น Al₂O₃, SiO₂ และ TiO₂ เป็นต้น

ในกรณีของการใช้ naphthalene เป็นสารตั้งต้น เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้นั้นมีอยู่ 2 แบบคือชนิด fluidised-bed และ multi tubular fixed-bed reactor (ถ้าใครยังไม่รู้จักว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบหลังนี้มีหน้าตาอย่างไร อ่านได้ในบทความเรื่อง "การบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาลง Multi tubular fixed-bed reactor" ใน MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๒๙ เมษายน ๒๕๖๑) แต่ถ้าเป็นกรณีของการใช้ o-xylene เป็นสารตั้งต้นนั้นจะใช้เครื่องปฏิกรณ์ชนิด multi tubular fixed-bed reactor เพียงชนิดเดียว ทั้งนี้เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้นั้นไม่สามารถทนต่อสภาวะการกระแทกระหว่างกันในระหว่างการเกิด fluidisation ได้ (คือมันจะแตกหักกลายเป็นอนุภาคเล็กลงและหลุดลอยออกไปกับแก๊สที่ไหลออกจาก reactor)

ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง (อุณหภูมิใน reactor อยู่ที่ระดับประมาณ 400ºC หรือสูงกว่า) ดังนั้นสารที่นำมาใช้เป็นตัวรับความร้อน (coolant) กับเครื่องปฏิกรณ์ชนิด multi tubular fixed-bed reactor นอกจากจะต้องสามารถดึงความร้อนออกจากปฏิกิริยาได้ทันเวลาแล้วยังจะต้องสามารถทำงานที่อุณหภูมินี้ได้โดยไม่สลายตัวหรือมีความเสี่ยงที่จะเกิดอันตรายสูงเกินไป และสารที่นิยมนำมาใช้กันก็คือเกลือหลอมเหลว (molten salt)

รูปที่ ๒ แผนผังของระบบ reactor ที่ใช้ในการผลิต

สารผสมระหว่างเกลือสองชนิดขึ้นไปในสัดส่วนที่เหมาะสมอาจมีจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเกลือแต่ละตัวที่นำมาผสมได้ เช่นเกลือ NaNO₃ ที่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 310ºC ส่วนเกลือ NaNO₂ มีจุดหลอมเหลวประมาณ 270ºC แต่ที่สัดส่วนผสมประมาณ 60% NaNO₃ + 40% NaNO₂ จะมีจุดหลอมเหลวอยู่ที่ประมาณ 220ºC ข้อดีของเกลือหลอมเหลวก็คือ มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง มีเสถียรภาพ (คือไม่สลายตัว) ไม่ติดไฟ (คือไม่เป็นเชื้อเพลิง) และทำงานได้ที่ความดันต่ำ (คือที่ความดันบรรยากาศโดยไม่ต้องใช้ความดันกดให้มันเป็นของเหลวดังเช่นน้ำหรือน้ำมัน) ในการทำงานนั้นเกลือหลอมเหลวจะถูกป้อนเข้าสู่ reactor เพื่อดึงความร้อนออกจาก tube ที่บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา และนำความร้อนที่รับมานั้นถ่ายออกสู่แหล่งรับความร้อนอื่นต่อไป (เช่นนำไปผลิตไอน้ำ) ในทำนองเดียวกันกับที่เครื่องยนต์รถเราใช้น้ำดึงความร้อนออกจากเครื่องยนต์และระบายให้กับอากาศที่หม้อน้ำอีกที

แต่เกลือหลอมเหลวเหล่านี้ก็อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ เนื่องจากมันมักมีสารประกอบไนเทรต (nitrate -NO₃) หรือไนไทรต์ (nitrite -NO₂) อยู่ในปริมาณมาก ซึ่งสารเหล่านี้ก็เป็นสารออกซิไดซ์ และยังอยู่ในสถานะที่มีอุณหภูมิสูงด้วย และปรกติสารประกอบไนเทรต หรือโครงสร้าง -NO₂ (หมู่ nitro) ก็ถูกใช้เป็นตัวจ่ายออกซิเจนให้กับวัตถุระเบิดต่าง ๆ อยู่แล้ว ดังนั้นถ้าเกลือไนเทรตที่หลอมเหลวนี้สัมผัสกับสารอินทรีย์ องค์ประกอบสามประการสำหรับการเผาไหม้ก็จะครบทันที (คือสารอินทรีย์ทื่ทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิง เกลือไนเทรตที่เป็นตัวจ่ายออกซิเจน และความร้อนที่มากับเกลือหลอมเหลว)

แก๊สผลิตภัณฑ์ที่ออกจาก reactor นั้นจะไหลเข้าสู่เครื่องควบแน่น (condenser) ที่จะลดอุณหภูมิแก๊สร้อนเพื่อให้ phthalic anhydride ควบแน่นออกมาจากแก๊ส แต่ phthalic anhydride นั้นไม่ได้ควบแน่นเป็นของเหลว แต่จะกลายเป็น "ของแข็ง" เกาะติดอยู่ในเครื่องควบแน่น ซึ่งเมื่อเครื่องควบแน่นทำงานไประยะหนึ่งก็จะมีของแข็งมาเกาะมากจนไม่สามารถดึงความร้อนออกจากแก๊สได้ เมื่อถึงจุดนี้ก็จะเปลี่ยนไปใช้เครื่องควบแน่นตัวที่สองเพื่อทำการละลาย phthalic anhydride ที่สะสมในเครื่องควบแน่นตัวที่หนึ่ง และส่งต่อไปยังหน่วยทำให้บริสุทธิ์ต่อไป (ปรกติก็จะใช้การกลั่น)

ที่เกริ่นนำมายาวก็เพราะต้องการให้เห็นว่าเกลือหลอมเหลวโผล่เข้ามาเกี่ยวกับกับกระบวนการผลิต phthalic anhydride ได้อย่างไร เพราะเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ต่างเป็นกรณีของการระเบิดที่เกี่ยวข้องกับการรั่วไหลของ molten salt ในโรงงานผลิต phthalic anhydride ในประเทศญี่ปุ่น (จาก http://www.shippai.org/fkd/en/lisen/hyaku_lisen.html)

เรื่องที่ ๑ การระเบิดที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เหตุการณ์นี้เกิดเมื่อวันที่ ๑๕ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๕๗ (พ.ศ. ๒๕๐๐) ณ ท้องที่ Ota เมือง Tokyo ในโรงงานที่ใช้ naphthalene เป็นสารตั้งต้น อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาอยู่ที่ประมาณ 400ºC ตัว reactor นั้นผ่านการใช้งานมานาน ๖ ปี มีการสะสมของ tarry material สีดำ และมีร่องรอยการกัดกร่อน จุดที่เกิดระเบิดคือบริเวณที่ใกลักับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องที่หนึ่งที่ต่ออยู่กับ reactor

บทความกล่าวว่าสาเหตุของการระเบิดน่าจะเกิดจากสารประกอบไนเทรตที่ใช้เป็นตัวกลางรับความร้อน (ซึ่งก็คือ molten salt) รั่วไหลเข้าไปในท่อที่บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาผ่านทางรอยแตกที่บริเวณรอยเชื่อมต่อ และไหลลงไปผสมและทำปฏิกิริยากับ tarry material ที่สะสมอยู่ที่ผนังท่อด้านใน จนทำให้เกิดการระเบิดตามมา

ในบทความไม่ได้ระบุว่าใช้ reactor แบบไหน แต่ที่ดูจากการที่ใช้ molten salt เป็นสารแลกเปลี่ยนความร้อนและการรั่วไหลทำให้ molten salt ไหลลงไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ซึ่งก็คือเครื่องควบแน่นผลิตภัณฑ์) ก็แสดงว่า reactor เป็นชนิด multi tubular fixed-bed reactor

พึงระลึกว่าที่บริเวณเครื่องควบแน่นนั้นมีเชื้อเพลิง (ซึ่งก็คือ phthalic anhydride ที่อยู่ในอากาศและที่ควบแน่นเป็นของเหลวเกาะสะสมอยู่ และสารอินทรีย์ที่เป็น tarry material) และมีอากาศเหลือเฟือ (เหลือจากการทำปฏิกิริยา) ดังนั้นถ้ามีอะไรไปกระตุ้นให้เชื้อเพลิงเหล่านั้นเกิดการเผาไหม้ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะขยายตัวเป็นการระเบิดได้ สารประกอบไนเทรตมีความว่องไวในการออกซิไดซ์มากกว่าโมเลกุลออกซิเจน ดังนั้นในสภาวะที่สารอินทรีย์ที่ร้อนนั้นอยู่ในอากาศได้อย่างปลอดภัย จึงอาจเกิดการระเบิดได้ถ้าสัมผัสกับสารประกอบไนเทรต

การเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นไปเป็น phthalic anhydride นั้นไม่ได้เป็นปฏิกิริยาเกิดในขั้นตอนเดียว แต่เป็นปฏิกิริยาที่เกิดผ่านการออกซิไดซ์เป็นลำดับขั้นผ่านสารมัธยันต์ (intermediate) หลายขั้นตอน และยังมีผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการ over oxidise ด้วย (เช่น maleic anhydride) นอกจากนั้นยังมีการเกิดน้ำด้วย (เพราะมีการดึงอะตอมไฮโดรเจนออก) และในสภาพแก๊สร้อนที่ไอน้ำไม่ควบแน่นนั้น สารอินทรีย์ที่มีฤทธิ์เป็นกรดจะไม่กัดกร่อนเหล็กที่ใช้ทำอุปกรณ์ แต่ถ้าหากปล่อยให้อุณหภูมิเย็นเกินไปจนไอน้ำควบแน่นกลายเป็นของเหลวและไปผสมกับสารอินทรีย์ที่มีฤทธิ์เป็นกรดก็จะเกิดการกัดกร่อนขึ้นได้ (โครงสร้าง anhydride เมื่อละลายน้ำจะกลายเป็นหมู่ -COOH 2 หมู่)

เรื่องที่ ๒ การระเบิดที่หน่วยกลั่นเพิ่มความบริสุทธิ์

เหตุการณ์ที่สองเกิดเมื่อวันที่ ๑๙ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๖๖ (พ.ศ. ๒๕๐๙) ณ ท้องที่ Omuta เมื่อ Fukuoka ในโรงงานที่ใช้ o-xylene เป็นสารตั้งต้น

ผลิตภัณฑ์ที่รวบรวมได้ที่เครื่องควบแน่นจะถูกหลอมเหลวและส่งต่อไปยังหน่วยทำให้บริสุทธ์ซึ่งก็คือการกลั่นแยก ในกรณีของโรงงานนี้ใช้ batch vacuum distillation ที่ความดันประมาณ 30 mmHg โดยการเติม phthalic anhydride เหลวที่มีอุณหภูมิประมาณ 165-180ºC เข้าไปที่ก้นหอกลั่น และใช้ "niter" ที่มีอุณหภูมิประมาณ 280-300ºC เป็นตัวให้ความร้อน ตัว niter นั้นได้รับความร้อนจาก furnace ที่ทำงานที่อุณภูมิประมาณ 500-550ºC

(niter เป็นชื่อเรียกกลาง ๆ ของเกลือผสมของสารประกอบไนเทรตและไนไทรต์ อย่างเช่นกรณีนี้ใช้เกลือผสมระหว่าง KNO₃, NaNO₃ และ NaNO₂ ที่ใช้งานได้ถึงอุณหภูมิประมาณ 538ºC)

รูปที่ ๓ Phase diagram ของระบบเกลือหลอมเหลว KNO₃, NaNO₃, NaNO₂ และ KNO₂ ข้อมูลจากเอกสาร "Physical Properties Data Comilations Relevant to Energy Storate. IV. Molten Salts: Data on Additional Single and Multi Component Salt Systems" จัดทำโดย National Bureau of Standards ประเทศสหรัฐอเมริกา เผยแพร่เมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๑๙๘๑ (รูปที่ ๔ ในหน้าถัดไปก็นำมาจากเอกสารเดียวกัน)

เนื่องจากการระเบิดเกิดที่ตัว distillation drum เท่านั้น และเกิดจากภายใน และความดันใน drum นั้นยังคงอยู่ที่สภาวะสุญญากาศปรกติก่อนการระเบิด ความเป็นไปได้ที่ว่าการระเบิดเกิดจากอากาศที่รั่วเข้าไปในระบบจึงถูกตัดทิ้งไป ดังนั้นจึงเหลือความเป็นไปได้เพียงข้อเดียวคือมีการรั่วไหลของ niter เข้าไปทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ที่อยู่ที่ก้นหอกลั่น

จุดหลอมเหลวของ NaNO₂ คือ 282ºC ของ NaNO₃ คือ 307ºC และของ KNO₃ คือ 335ºC แต่สารผสมที่ประกอบด้วย NaNO₂ 49 mol%, NaNO₃ 7 mol% และ KNO₃ 44 mol% จะมีจุด Eutectic เพียงแค่ 142ºC (จุด eutectic คือจุดที่สารผสมแสดงคุณสมบัติการหลอมเหลวเหมือนสารบริสุทธิ์ คือมีอุณหภูมิจุดหลอมเหลวเพียงแค่จุดเดียว ไม่ใช่การค่อย ๆ หลอมเหลวเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิสูงขึ้น)

รูปที่ ๓ เป็น phase diagram ของระบบ KNO₃, NaNO₃, NaNO₂ และ KNO₂ ถ้าจะดูแค่ระบบ KNO₃, NaNO₃, และ NaNO₂ ก็ให้ดูเพียงแค่ซีกซ้ายบนของรูป มุมซ้ายบนคือจุด 0% KNO₃, 100% NaNO₃, และ 0% NaNO₂ มุมขวาบนคือจุด 0% KNO₃, 0% NaNO₃, และ 100% NaNO₂ และมุมซ้ายล่างคือจุด 100% KNO₃, 0% NaNO₃, และ 0% NaNO₂ การไล่ลำดับสเกลจะเป็นตามแนวเส้นประที่แสดงไว้ ส่วนรูปที่ ๔ ข้างล่างเป็นPhase diagram ของระบบ NaNO₃-NaNO₂ ที่มีจุด Eutectic 2 จุดที่ประมาณ 40 และ 50 mol% NaNO₃ ที่มีจุดหลอมเหลวคือ 233 และ 235ºC ตามลำดับ

รูปที่ ๔ Phase diagram ของระบบ NaNO₃-NaNO₂ ที่มีจุด Eutectic 2 จุด

สถานีรถไฟแสนสุข MO Memoir : Sunday 7 February 2564

อันที่จริงถ้าจะเรียกให้ถูกก็ควรต้องเรียกว่าป้ายหยุดรถแสนสุข เพราะมันไม่มีตัวอาคารที่เป็นตัวสถานีและมีนายสถานีประจำ ผมเคยเข้าไปถ่ายรูปที่นี่ครั้งแรกก็ปี ๒๕๕๐ ก็ ๑๔ ปีที่แล้ว ตอนนั้นในซอยนี้ยังไม่ค่อยมีอะไรเลย แต่ตอนนี้มีหมู่บ้านจัดสรรขึ้นหลายหมู่บ้านแล้ว

จะว่าไปเส้นทางสายรถไฟสายนี้ก็ไม่ใช่เส้นที่เพิ่งวางแผนกันช่วงที่มีอุตสาหกรรมปิโตรเคมีภาคตะวันออก แต่มีการวางแผนกันมาตั้งแต่ช่วงสงครามเวียดนามแล้ว ที่ตอนนั้นมีการตัดถนนสายยุทธศาสตร์ บางคล้า-สัตหีบ ที่ปัจจุบันคือทางหลวงสาย ๓๓๑ (รูปที่ ๒) เพื่อขนสิ่งของต่าง ๆ จากทางเรือสัตหีบไปยังฐานทัพสหรัฐในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ

ข้อเสียหลักของเส้นทางรถไฟสายนี้น่าจะเป็นมันไม่ค่อยจะผ่านหรือเฉียดเข้าใกล้ชุมชนที่มีคนอยู่มาก สถานีต่าง ๆ จึงไม่ได้อยู่ใกล้กับแหล่งที่มีผู้คนอาศัยมาก ประกอบกับสร้างขึ้นหลังจากที่มีการตัดถนนและการเดินทางด้วยรถยนต์กันอย่างแพร่หลายแล้ว แถมเส้นทางการเดินทางจากกรุงเทพยังอ้อมกว่าการเดินทางด้วยรถยนต์อีก ทำให้ไม่ค่อยมีผู้คนใช้บริการเดินทางกันเท่าใดนัก จะมีก็แต่รถสินค้าเป็นหลัก แต่สำหรับใครที่มีเวลาว่างทั้งวันและอยากนั่งรถไฟที่ไม่ค่อยมีคนนั่ง คิดว่าเส้นทางสายนี้ช่วงฉะเชิงเทรา-พลูตาหลวง ก็น่าจะเหมาะที่จะเป็นเส้นทางนั่งรถไฟเล่นฆ่าเวลาอยู่เหมือนกัน แต่ต้องนั่งจากฉะเชิงเทรามาพลูตาหลวงนะ แล้วค่อยนั่งขบวนเดิมกลับ เพราะมันมีแค่เที่ยวนี้เที่ยวเดียวเท่านั้น ยกเว้นช่วงวันหยุดอาจมีเที่ยวพิเศษที่เป็นรถท่องเที่ยวเสริมเพิ่มเข้ามา

รูปที่ ๑ สถานที่ตั้งของสถานี อยู่ในซอยโรงเรียนสารพัดช่าง เดี๋ยวนี้ด้านหน้าจะมีตลาดนัดจตุจักรชลบุรีอยู่ก่อนถึงทางเข้า

วันนี้ถือว่าดูรูปสถานที่ธรรมดาแห่งหนึ่งเล่น ๆ ก็แล้วกัน ไม่รู้ว่าต่อไปมันจะหายไปหรือจะได้รับการพัฒนาให้เติบโตขึ้นมา แต่วันนี้ (รวมทั้งก่อนหน้านี้อย่างน้อยก็ ๑๐ กว่าปีแล้ว) มันก็ยังเงียบ ๆ อยู่เหมือนเดิม

  

รูปที่ ๒ แผนที่แนบท้ายพระราชกฤษฎีการกำหนดเขตที่ดินในบริเวณที่ที่จะเวนคืน เพื่อสร้างทางรถไฟไปสัตหีบ พ.ศ. ๒๕๑๒ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผนการสร้างทางรถไฟสายนี้มีนานานแล้ว บ้านแสนสุขอยู่ในวงรีสีแดง 

รูปที่ ๓ สถานีมีแต่ชานชลา (น่าจะยาวพอแค่รถตู้เดียว) กับป้าย รูปนี้มองไปยังทางที่มาจากสถานีชลบุรี

รูปที่ ๔ โค้งที่มาจากสถานีชลบุรี

รูปที่ ๕ มองไปอีกทางหนึ่ง เส้นทางที่มุ่งหน้าไปสถานีบางพระ มีจุดถนนข้ามทางรถไฟอยู่ใกล้ ๆ

รูปที่ ๖ โค้งที่มุ่งไปยังสถานีบางพระ

การวัดปริมาณไฮโดรเจนด้วย GC-TCD MO Memoir : Wednesday 3 February 2564

Thermal Conductivity Detector (ที่เรียกกันย่อ ๆ ว่า TCD) หรือในชื่อเดิมคือ Katharometer นั้นเป็นตัวตรวจวัดที่มีการนำมาใช้กับเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ (Gas Chromatograph - GC) มานานแล้ว และก็ยังใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในปัจจุบันด้วย เพราะมันมีจุดเด่นที่มีราคาไม่แพง และให้การตอบสนองต่อสารต่าง ๆ แบบจะเรียกว่าแทบทุกชนิดก็น่าจะได้ เรียกว่าถ้ามีสิทธิซื้อเครื่อง GC ได้เพียงเครื่องเดียวเพื่อเอาทำงานหลาย ๆ อย่าง (เช่นงานวิจัยที่เปลี่ยนหัวข้อไปเรื่อย ๆ) ตัว TCD ก็จะเป็นตัวเลือกตัวแรก

รูปที่ ๑ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ จะเห็นว่าในช่วงแรกค่าการนำความร้อนจะลดลง ก่อนจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อสัดส่วน H₂ เพิ่มขึ้น (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity of Binary Mixtures of Gases. I. Hydrogen-Helium Mixtures, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 72, No. 6, pp. 1924-1926, June 1968 โดย Clarke C. Minter)

การทำงานของตัวตรวจวัดชนิดนี้จะอาศัยสมดุลที่เปลี่ยนไประหว่างความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด และการระบายความร้อนออกจากขดลวดโดยแก๊สไหลผ่านขดลดนั้น ณ สภาวะการทำงานหนึ่ง (ที่อุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล และกระแสไฟฟ้า คงที่) ถ้าองค์ประกอบของแก๊สที่ไหลผ่านนั้นเปลี่ยนไป ก็จะทำให้ความสามารถในการระบายความร้อนของแก๊สนั้นเปลี่ยนไปด้วย ผลที่ตามมาก็คืออุณหภูมิของขดลวดจะเปลี่ยนไป พออุณหภูมิขดลวดเปลี่ยน ความต้านทานของขดลวดก็จะเปลี่ยน ดังนั้นถ้าจะให้กระแสไหลขดลวดผ่านเท่าเดิม ก็ต้องมีการปรับความต่างศักย์ และขนาดของความต่างศักย์ที่ต้องปรับเพื่อให้กระแสไหลผ่านเท่าเดิมนี้ เป็นตัวบ่งบอกว่าแก๊สที่ไหลผ่านขดลวดนั้นมีองค์ประกอบเปลี่ยนไปมากน้อยเพียงใด

ความว่องไว (sensitivity) ของตัวตรวจวัดชนิดนี้แปรผันตามขนาดกระแสไฟฟ้า (I) ที่ไหลผ่านขดลวดยกกำลัง 3 (I³) แต่ความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดจะแปรผันตามกระแสไฟฟ้ายกกำลัง 2 (I²) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือถ้าเราเพิ่มขนาดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเป็น 2 เท่า ความว่องไวในการตรวจวัดจะเพิ่มเป็น 8 เท่า แต่ในขณะเดียวกันความร้อนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่า ดังนั้นถ้าแก๊สที่ไหลผ่านนั้นมีความสามารถในการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ ขดลวดก็จะร้อนจัดจนทำให้อายุการใช้งานสั้นลงหรือขาดได้

ความสามารถในการนำความร้อนของแก๊สแปรผกผันคร่าว ๆ ก็ประมาณรากที่สองของน้ำหนักโมเลกุล ดังนั้นแก๊สที่เบากว่า (คือมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า) ก็จะระบายความร้อนได้ดีกว่า ทำให้สามารถใช้กระแสที่สูงได้ ทำให้ตัวตรวจวัดมีความว่องไวในการวัดสูงไปด้วย แก๊สที่เบาที่สุดคือไฮโดรเจน (H₂) แต่ H₂ เป็นแก๊สที่ติดไฟได้ จึงไม่นิยมนำมาใช้เป็น carrier gas ตัวที่นิยมมากกว่าและใช้กันแพร่หลายที่สุดคือฮีเลียม (He) ที่นอกจากจะเป็นแก๊สที่เบาเป็นอันดับสองรองจาก H₂ แล้ว He ยังเป็นแก๊สเฉื่อยที่ทำให้มั่นใจได้ว่ามันจะไม่ทำปฏิกิริยากับตัวขดลวดที่อุณหภูมิสูง

รูปที่ ๒ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity of the Hydrogen-Helium Mixture", โดย A.G. Shashkov, F.P. Kamchatov and T.N. Abramenko วารสารต้นฉบับเป็นภาษารัสเซียตีพิมพ์ในวารสาร Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 24, No. 4, pp 657-662, April 1973 ซึ่งได้รับการแปลและตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษในปีค.ศ. ๑๙๗๕)

ถ้าไม่นับ H₂ แล้ว แก๊สตัวอื่นล้วนแต่มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า He ทั้งสิ้น ดังนั้นเวลาที่ He มีแก๊สเหล่านั้นปนเข้ามาก็จะทำให้ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมนั้นลดต่ำลง และลดต่ำลงมากตามปริมาณที่ผสมเข้ามา ดังนั้นเวลาที่แก๊สผสมของ He นี้ไหลผ่านขดลวดความร้อน การเปลี่ยนแปลงก็จะเกิดในทิศทางเดียวคือ ความสามารถในการระบายความร้อนลดลง Chromatogram ที่ได้ก็จะมีพีคชี้ไปในทิศทางเดียวกันหมด

มีหลายงานด้วยกันที่ต้องการวัดปริมาณ H₂ ในแก๊สผสมโดยใช้เครื่อง GC ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด TCD โดย H₂ นี้จะเกิดรวมอยู่กับแก๊สอื่น ไม่ว่าจะเป็นอากาศ (N₂ + O₂), CO, CO₂, CH₄, H₂O เป็นต้น แก๊สเหล่านี้ต่างมีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่าและมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าของ He ดังนั้นเวลาที่สารเหล่านี้หลุดออกมาจากคอลัมน์ GC ก็จะทำให้แก๊สที่ไหลผ่าน TCD นั้นมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำลง จะมีก็ตัว H₂ ที่มีค่าการนำความร้อนที่สูงกว่า ที่ทำให้เกิดปัญหา

แต่แก๊สผสมระหว่าง He และ H₂ มีพฤติกรรมที่ประหลาด กล่าวคือแม้ว่า H₂ จะมีค่าการนำความร้อนที่สูงกว่า He แต่แก๊ส He ที่มี H₂ ปนอยู่เล็กน้อยกลับมีค่าการนำความร้อนที่ "ต่ำกว่า" ของ He บริสุทธิ์ (รูปที่ ๑ - ๓)

รูปที่ ๓ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ และที่อุณหภูมิต่าง ๆ (จากบทเดียวกับรูปที่ ๒)

และด้วยพฤติกรรมเช่นนี้จึงทำให้แก๊สผสม He + H₂ ไหลผ่าน TCD พีค H₂ ที่ TCD มองเห็นนั้นมีสิทธิเป็นได้ทั้ง พีคที่ตั้งขึ้น (เหมือนสารอื่น) หรือพีคที่คว่ำลง (ตรงข้ามกับสารอื่น) หรือมีทั้งตั้งขึ้นและคว่ำลงรวมกัน (ตัวปัญหา) ซึ่งตรงนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๔ รูปร่างพีค H₂ ที่อุณหภูมิการทำงานของ TCD ต่าง ๆ พึงสังเกตว่าที่อุณหภูมิการทำงานสูงขึ้น พีคมีแนวโน้มที่จะหันไปในทิศทางเดียวกัน (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity Detector Analysis of Hydrogen Using Helium Carrier Gas and HayeSep^® D Columns", Journal of Chromatographic Science, Vol. 36, pp. 191-196, April 1998. โดย Kirk Snavely and ฺBala Subramaniam)

เพื่อที่จะอธิบายรูปร่างของพีคที่ปรากฏในรูปที่ ๔ เรามาลองพิจารณาความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD ว่ามันส่งผลต่อรูปร่างสัญญาณ TCD ได้อย่างไร ตรงนี้ขอให้พิจารณารูปที่ ๕ ประกอบ

ในกรณีที่ความเข้มข้นของ H₂ ในพีคที่เคลื่อนที่ผ่าน TCD นั้นมีค่าต่ำ (พีค 1) จนทำให้แก๊สผสมนั้นมีค่าการนำความร้อน-ของแก๊สผสมนั้นต่ำกว่าค่าการนำความร้อนของแก๊ส He พีคที่ได้ก็จะปรากฏในทิศทางเดียว (คือตั้งขึ้น) แต่ถ้าความเข้มข้นของ H₂ ช่วงตอนกลางของพีคนั้นสูงจนทำให้ค่าการนำความร้อนสูงกว่าของ He (พีค 2) จะทำให้เห็นพีคที่มีลักษณะเหมือนกับเป็นพีคหัวแตกเช่นที่ 150ºC ในรูปที่ ๔ เพราะสัญญาณมีการกลับทิศ

รูปที่ ๕ ระดับความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD จะทำให้ได้พีคที่มีรูปร่างต่างกัน เส้นประสีน้ำเงินคือค่าการนำความร้อนของ He บริสุทธิ์

การกลับทิศของสัญญาณ TCD นี้จะมากขึ้นไปอีกถ้าหากความเข้มข้นของ H₂ เพิ่มขึ้น (เช่นพีค 3) ที่อาจทำให้เป็นเป็น 2 พีคติดกัน (เช่นที่ 200ºC ในรูปที่ ๔) หรือเริ่มมีพีคกลับหัว (เช่นที่ 250ºC ในรูปที่ ๔) แต่ถ้าความเข้มข้นของพีคตอนกลางนั้นสูงกว่าด้านข้างมาก (เช่นพีค 4) พีคที่ได้ก็จะมีลักษณะกลับหัวที่เด่นชัน (เช่นที่ 300ºC ในรูปที่ ๔) โดยยังมีส่วนด้านข้างของพีคที่สัญญาณมีการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับตอนกลาง

อันที่จริงพีคในรูปที่ ๔ นั้นได้มาจากการฉีดตัวอย่างในปริมาณที่เท่ากัน (พูดง่าย ๆ คือรูปร่างพีคความเข้มข้น H₂ ที่เคลื่อนที่ผ่าน TCD นั้นมีรูปร่างเดียวกันและเท่ากัน) เพียงแค่อุณหภูมิการทำงานของ TCD แตกต่างกัน บทความนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมิการทำงาน TCD ให้สูงขึ้น ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสม He + H₂ นั้นมีแนวโน้มที่จะให้การเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียว คือเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้น H₂ ที่เพิ่มขึ้น (แม้ว่าจะมีลดต่ำลงเล็กน้อยในช่วงแรก)

การทำให้สัญญาณ H₂ ที่ TCD วัดได้นั้นหันไปในทิศทางเดียวตลอดทั้งช่วงความเข้มข้นของพีค H₂ ที่เคลื่อนที่ผ่านตัว TCD จึงอาจทำได้โดยการใช้แก๊สผสม He + H₂ ที่มีค่าการนำความร้อนต่ำสุดมาใช้เป็น carrier gas วิธีการนี้จะทำให้สัญญาณ TCD ของพีค H₂ นั้นอยู่ในทิศทางที่ตรงข้ามกับพีคสารตัวอื่น แต่ก็แก้ปัญหาได้ด้วยการกลับทิศทางสัญญาณของ TCD หลังจากพีค H₂ เคลื่อนที่ผ่าน TCD แล้ว

อีกวิธีการหนึ่งก็คือการไปใช้ carrier gas ที่มีน้ำหนักโมเลกุล "สูงกว่า" ตัวอย่างทุกตัวที่ต้องการวิเคราะห์ (เช่นใช้แก๊ส Ar เป็น carrier gas) แต่การทำแบบนี้หมายถึงต้องไปลดขนาดกระแส (I) ที่ไหลผ่าน TCD นั่นหมายถึงความว่องไวในการวัดที่ลดต่ำลงไปด้วย และจะไม่สามารถใช้อุณหภูมิการทำงานของ TCD ที่สูงได้

ด้วยเหตุนี้การรายงานสภาวะการทำงานของเครื่อง GC ที่ใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณ H₂ จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะจะเป็นตัวบอกว่าตัวเลขปริมาณ H₂ ที่ปรากฏในรายงานนั้นมีความน่าเชื่อถือเพียงใด