การวินิจฉัยการเข้าข่ายสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ตัวอย่างที่ ๑๑ License key MO Memoir : Wednesday 1 September 2564

ตอนไปอบรมที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อเดือนสิงหาคา ๒๕๖๒ นั้น ทางผู้จัดได้จัดให้เป็นเยี่ยมชมมหาวิทยาลัย Tohoku เพื่อเข้ารับฟังการควบคุมการส่งออกสินค้าที่ใช้ได้สองทางของทางมหาวิทยาลัย เนื่องด้วยมหาวิทยาลัยดังกล่าวมีเครื่องคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูง (Supercomputer) และเปิดโอกาสให้เข้าเยี่ยมชม ทำให้เกิดคำถามขึ้นมาหลายคำถาม เช่น การเข้าถึงเครื่องคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงเครื่องนี้ ที่ผู้ใช้นั้นสามารถล็อกอินเข้าใช้งานจากที่ใดในโลกก็ได้ถ้าเครื่องคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงเครื่องนั้นต่ออยู่กับระบบอินเทอร์เน็ตและผู้ใช้งานมีรหัสเข้าใช้งาน เราจะรู้ได้อย่างไรว่าผู้ที่กำลังใช้งานอยู่นั้นเป็นผู้ที่มีสิทธิเข้าใช้งาน ไม่ใช่ผู้อื่นเข้าใช้แทน (จะยืนยันตัวตนด้วยวิธีการใด)

ตอนที่กลับมาทำงานเมื่อปี ๒๕๓๗ นั้นเป็นช่วงรอยต่อระหว่าง PC รุ่น 80386 และ 80486 เริ่มมีการย้ายโปรแกรมที่เดิมต้องคำนวณบนเรื่องระดับ mini หรือ super mini มาลงใน PC แล้ว (เพราะสมรรถนะของ PC สูงพอแล้ว) แต่เพื่อป้องกันไม่ให้ผู้ซื้อโปรแกรมนั้นซื้อเพียงชุดเดียวแล้วนำไปลงในหลาย ๆ เครื่อง ผู้ขายก็จะจัดให้มีอุปกรณ์ที่เรียกว่า "hard lock" ที่ต้องนำไปเสียบกับ parallel port ของเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อให้เปิดใช้งานโปรแกรมนั้นได้ และต้องเสียบ hard lock เอาไว้กับเครื่องตลอดเวลาที่ใช้โปรแกรม

ตัวอย่างที่นำมาเล่าในวันนี้ก็คงจะเป็นแบบเดียวกัน เพียงแต่อยู่ในรูปของกุญแจรหัสที่เสียบ USB port เพื่อมีสิทธิเข้าใช้โปรแกรมในเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่อาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องนั้นเอง หรือเชื่อมต่อผ่านระบบอินเทอร์เน็ต โดยเป็นกรณีของโปรแกรมการออกแบบเครื่องยนต์ดีเซล

รูปที่ ๑ License key ที่เป็นกุญแจรหัสบรรจุอยู่ในหน่วยความจำ USB ที่ต้องใช้เพื่อเข้าถึงโปรแกรมที่อยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์หลักที่อยู่อีกสถานที่แห่งหนึ่ง ผ่านทางระบบอินเทอร์เน็ต

ใน EU List ฉบับปีค.ศ. ๒๐๒๐ มีเรื่องของเครื่องยนต์ดีเซลอยู่หลายที่ในหมวด 9E003 แต่พอลองใช้คำค้นหา "gasoline" (เพื่อหาข้อความที่เกี่ยวกับเครื่องยนต์เบนซิน) ปรากฏว่าพบเพียงแค่ที่เดียว และเป็นเรื่องของเชื้อเพลิง ไม่ใช่เครื่องยนต์ คือไปอยู่ในหมวดการออกแบบระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงที่สามารถทำงานกับเชื้อเพลิงที่มีความหนืดหลากหลายรวมทั้งน้ำมันแก๊สโซลีนหรือที่เราเรียกว่าน้ำมันเบนซิน

รูปที่ ๒ การตีความของบริษัท Mitsubishi Electric พบว่า แม้ว่าซอร์ฟแวร์การพัฒนาและผลิตเครื่องยนต์ดีเซลจะเป็นสินค้าควบคุมในหมวด 9E003.e แต่หมวดนี้ไม่ได้ครอบคลุม License key การเข้าใช้โปรแกรม และแม้ว่า License key การเข้าใช้โปรแกรมจะเป็นสินค้าควบคุมในหมวด 3E225, 5E002.b และ 6E203 แต่หมวดเหล่านี้ไม่ครอบคลุมโปรแกรมการออกแบบเครื่องยนต์ดีเซล

ถ้าเทียบที่ค่าอัตราส่วนการอัด (compression ratio) เท่ากัน เครื่องยนต์เบนซินจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล แต่ในขณะที่ค่าอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์เบนซินมักจะไปได้ราว ๆ 10 ต้น ๆ (ปัญหาเรื่องการ knock ของเครื่องยนต์ที่เกิดจากการชิงจุดระเบิดของเชื้อเพลิงในจังหวะที่ไม่เหมาะสม) ในขณะที่ของเครื่องยนต์ดีเซลสามารถเพิ่มไปได้ถึงราว ๆ 20 ต้น ๆ (เพราะเป็นการอัดอากาศอย่างเดียว) จึงทำให้สามารถออกแบบเครื่องยนต์ดีเซลให้มีประสิทธิภาพ (ถ้าเป็นรถก็คือระยะทางที่วิ่งได้ต่อน้ำมัน 1 ลิตร) สูงกว่าเครื่องเบนซินได้ (เปรียบเทียบแบบเครื่องยนต์ขนาดใกล้กันนะ) แต่เครื่องเบนซินก็มีข้อดีตรงที่สำหรับเครื่องยนต์ที่มีแรงม้าเท่ากัน เครื่องบนต์เบนซินจะมีขนาดเล็กกว่าและน้ำหนักเบากว่า

ในทางทหารจะมีอีกเรื่องหนึ่งเข้ามาในการเลือกพิจารณาว่าจะใช้เครื่องยนต์แบบไหน นั่นก็คือความปลอดภัยเมื่อถูกยิงจากอาวุธ ซึ่งตรงนี้น้ำมันดีเซลจะปลอดภัยกว่าเพราะมันไวไฟน้อยกว่าน้ำมันเบนซิน ปัญหานี้เคยเป็นปัญหาหลักที่ผู้ออกแบบรถถังช่วงสงครามโลกครั้งที่ ๒ และหลังสงครามต้องนำมาพิจารณา

อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักรถของรถถังเป็นปัจจัยหนึ่งที่บ่งบอกถึงความคล่องตัวของรถถัง สำหรับเครื่องยนต์ที่แรงม้าเท่ากัน เครื่องเบนซินจะมีขนาดเล็กและเบากว่า ทำให้รถถังมีความคล่องตัวมากขึ้น หรือไปเพิ่มเกราะป้องกันให้มากขึ้นได้ แต่น้ำมันเบนซินที่ไวไฟมากกว่า ก็จะก่อให้เกิดอันตรายได้มากกว่าเมื่อถูกยิงด้วยอาวุธ ดังนั้นจะเห็นว่ารถถังหลักในปัจจุบันมักจะใช้เครื่องยนต์ดีเซลในการขับเคลื่อน เว้นบางรายที่ไปใช้เครื่องยนต์กังหันแก๊ส (เครื่องดีเซลกำลังขนาด 750 kW เนี่ยแรงขนาดขับเคลื่อนรถถังหนัก 40 ตันได้สบาย) แต่เพื่อให้ลดโอกาสที่จะถูกยิง การใช้เครื่องดีเซลขนาดเล็กที่ให้กำลังสูงจึงเป็นสิ่งสำคัญ

จุดเด่นอย่างหนึ่งของเครื่องดีเซลคือใช้เชื้อเพลิงได้หลากหลายมากกว่า (ถ้าจำเป็น) เพียงแต่สมรรถนะอาจจะตกลงไปบ้างถ้าใช้เชื้อเพลิงที่แตกต่างไปจากที่ออกแบบไว้ คำว่าหลากหลายในที่นี้หมายถึงคุณสมบัติของเชื้อเพลิงที่จะว่าไปแล้วมันสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่น้ำมันเบนซิน (ที่เลขออกเทนต่ำ) ไปจนถึงน้ำมันเตาเบา (ที่จุดเดือดต่ำและยังเป็นของเหลวอยู่) ด้วยเหตุนี้ EU List ฉบับปีค.ศ. ๒๐๒๐ หมวด 9E003.f จึงควบคุมเทคโนโลยีการออกแบบระบบฉีดเฃื้อเพลิงของเครื่องยนต์ที่ทำงานได้ทั้งช่วงน้ำมันเบนซินไปจนถึงดีเซล

ที่เล่ามาข้างต้นก็เพื่อจะทำให้มองเห็นภาพว่าทำไมเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับเครื่องยนต์ดีเซลจึงเป็นสินค้าควบคุม

การตีความของตัวอย่างนี้ดูแล้วก็รู้สึกแปลก คือถ้าตามรูปที่ ๒ จะพบว่า license key สำหรับเข้าถึงโปรแกรมการออกแบบเครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้เป็นสินค้าควบคุม ในขณะที่ตามรูปที่ ๑ บอกว่าโปรแกรมออกแบบเครื่องยนต์ดีเซล (ที่มีสมรรถนะตามที่กำหนด) เป็นสินค้าควบคุม แต่ไม่รวม license key ก็เลยเกิดคำถามขึ้นมาว่า ถ้าการส่งออก license key (ที่จำเป็นสำหรับการเข้าถึงโปรแกรมที่เป็นสินค้าควบคุมนั้น) ไม่จัดว่าเป็นสินค้าควบคุม และจะป้องกันไม่ให้ผู้ได้รับ license key (ที่อาจเป็นผู้มีรายชื่อปรากฏใน black list) เข้าถึงการใช้งานโปรแกรมที่เป็นสินค้าควบคุมได้อย่างไร

อันที่จริงเรื่องการเข้าถึงการใช้งานคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงยังมีอีกหลายประเด็นให้พิจารณาคือ ในกรณีที่ผู้ใช้นั้นขอใช้เครื่องคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงนั้นเพื่อทำการพัฒนาโปรแกรม จะมีแนวทางป้องกันอย่างไรในการป้องกันไม่ให้ผู้ใช้ (ที่อาจเป็นผู้ที่ไม่ได้มีรายชื่อปรากฏอยู่ใน white list) พัฒนาโปรแกรมเพื่อการ ออกแบบ/พัฒนา/ควบคุมการทำงาน ของสินค้าควบคุม

จากเอา E85 มาทำเจลล้างมือ ไปจนถึง Cetane no. น้ำมันดีเซล MO Memoir : Sunday 29 March 2563

เมื่อตอนต้นเดือน ตอนที่เอทานอลขาดตลาด คนหาซื้อเอาไปทำเจลล้างมือ เอาไปฆ่าเชื้อโรคไม่ได้ ผมก็เลยลองตั้งคำถามเล่น ๆ ว่าจะเอาน้ำมันแก๊สโซฮอล์ E85 (ที่มีเอทานอลอยู่ 85%) ที่ขายลิตรกันอยู่ลิตรละไม่ถึง ๒๐ บาท เอาไปทำเจลล้างมือฆ่าเชื้อโรคได้ไหม แต่จะว่าไปคำถามนี้มันก็เลยไปนิดนึง คือน่าจะตั้งคำถามก่อนว่าเอทานอลในรูปของ E85 สามารถฆ่าเชื้อโรคได้ไหม ซึ่งตรงนี้ผมก็ไม่รู้ 

  

ส่วนคำถามที่ว่าจะเอา E85 ไปทำเจลล้างมือได้ไหม ก็มีคนถามในอินเทอร์เน็ตเหมือนกัน แต่คำตอบมักจะมาในทำนองที่ว่ามัน E85 มันไวไฟ (แต่จะว่าไปเอทานอลเข้มข้นสูงมันก็ไวไฟเช่นกัน แต่คนตอบคำถามไม่ยักเอ่ยถึง)

  

รูปที่ ๑ Phase diagram ระหว่างน้ำมันเบนซิน (gasoline) เอทานอล และน้ำ บริเวณที่อยู่เหนือเส้นโค้งคือบริเวณที่ทั้งสามสารรวมกันอยู่ในเฟสเดียวได้ ส่วนบริเวณที่อยู่ใต้เส้นโค้งจะเกิดการแยกเป็นสองเฟส คือเฟสที่มีน้ำเป็นหลัก (อยู่ทางด้านซ้าย) และเฟสที่มีน้ำมันเบนซินเป็นหลัก (อยู่ทางด้านขวา) น้ำมันแก๊สโซฮอล์ที่ใช้กันก็ต้องมีส่วนผสมที่อยู่ในช่วงที่เป็นเฟสเดียว โดยต้องคำนึงถึงอุณหภูมิสูงสุดของการใช้งานด้วย เพราะการแยกเฟสจะเกิดได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (รูปจาก T. Johansen & J. Schramm, "Low-Temperature Miscibility of Ethanol-Gasoline-Water Blends in Flex Fuel Applications", Energy Sources Part A(18) Recovery, Utilization, and Environmental Effects:1634-1645 · November 2009)

  

ที่ผมมองนั้นไม่ใช่การเอา E85 มาทำเจลล้างมือโดยตรง เพราะสงสัยอยู่เหมือนกันว่าองค์ประกอบส่วนที่เป็นไฮโดรคาร์บอนที่เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วนั้นไปรบกวนการเกิดเป็นเจลหรือไม่ ที่คิดเอาไว้เล่น ๆ ก็คือถ้าเราเติมน้ำลงไปใน E85 จนในที่สุดมันเกิดการแยกเป็น ๒ เฟส เป็นไปได้ไหมที่จะเอาเฟส (น้ำ + เอทานอล) ที่มีน้ำมันปนอยู่เล็กน้อย มาแยกน้ำมันออกและเพิ่มความบริสุทธิ์ของเอทานอล โดยทิ้งท้ายไว้ว่าน่าจะลองเอาไปทำเป็นโจทย์วิชา plant design ให้นิสิตวิศวกรรมเคมีคิดกันเล่น ๆ ในช่วงนี้ (แต่บังเอิญผมไม่ได้สอนวิชานี้)

  

คำถามเรื่องเอา E85 ไปทำเป็นเจลล้างมือนั้น ก็มีการตั้งคำถามกับบนอินเทอร์เน็ต และมีคำตอบที่หลากหลาย ผมขอยกมาตัวอย่างหนึ่งก็แล้วกันนะครับ ในรูปที่ ๒ ข้างล่าง ลองอ่านเองก่อนก็แล้วกัน

  

รูปที่ ๒ คำตอบหนึ่งที่เห็นมีคนตอบทางอินเทอร์เน็ต ที่ผมติดใจนิดนึงคือแหล่งที่มาข้อมูลน้ำมันเบนซินที่เขาอ้างอิง

ในคำตอบนี้มีบางจุดที่ผมติดใจ ตัวอย่างแรกก็คือย่อหน้าที่ ๔ ที่บอกว่าน้ำมันเบนซินประกอบด้วยอะไรบ้าง "... เช่น เอ็นเฮกเซน เบนซีน ออกเทน เฮบเทน (อันนี้น่าจะพิมพ์ผิด ที่ถูกควรจะเป็นเฮปเทน) เป็นต้น ซึ่งสารเคมีเหล่านี้มีความเป็นพิษ .." ซึ่งถ้าจะว่าตามประโยคที่เขาเขียน แสดงว่าสารทุกตัวที่เขายกมานั้นต่างมีความเป็นพิษทั้งนั้น

  

เรื่องความเป็นพิษของสารเนี่ย จะว่าไปน้ำเปล่าก็เป็นพิษถึงตายได้ถ้าดื่มเข้าไปมากเกินขนาด เอทานอลก็มีความเป็นพิษเช่นกันไม่ว่าจะเป็นด้วยการดื่มเข้าไปหรือการสัมผัส สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวพวกพาราฟินเนี่ยจะว่าไปมันมีความเป็นพิษที่ต่ำ ต่ำขนาดไหนหรือครับ ก็วาสลีนที่นำมาใช้กันในชีวิตประจำวัน (ทาริมฝีปากแห้งตอนหน้าหนาวหรือทาผิวหนังที่แตกแห้ง) หรือใช้ในทางการแพทย์ (เพื่อการหล่อลื่น) ก็ยังได้มาจากปิโตรเลียม แต่ทำให้มันมีความบริสุทธิ์สูงด้วยการกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกไป

ในส่วนของสารประกอบอะโรมาติก (aromatic) นั้น ตัวที่มีความเป็นพิษสูงก็คือเบนซีน (Benzene C₆H₆) ในขณะที่พวกอัลคิลเบนซีน (alkyl benzenes) ต่าง ๆ นั้นมีความเป็นพิษต่ำกว่ามาก 

  

รูปที่ ๓ ข้อกำหนดเกี่ยวกับสารประกอบบางตัวในน้ำมันแก๊สโซฮอล์ จากรายละเอียดแนบท้าย ๑ ของประกาศกรมธุรกิจพลังงาน เรื่อง กำหนดลักษณะและคุณภาพของน้ำมันแก๊สโซฮอล์ พ.ศ. ๒๕๖๒ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๑๓๖ ตอนพิเศษ ๘๗ ง หน้า ๒๕ วันที่ ๕ เมษายน ๒๕๖๒

น้ำมันเบนซินประกอบด้วยอะไรบ้างนั้น ถ้าดูจากข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพเราก็จะเห็นว่าสิ่งที่เขากำหนดนั้นพอจะแบ่งออกได้เป็น

  

(ก) ส่วนที่เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ใช่อะโรมาติก

(ข) ส่วนที่เป็นสารประกอบอะโรมาติก และ

(ค) ส่วนที่เป็นสารเพิ่มเลขออกเทน (octance number)

  

ส่วนที่ว่าแต่ละสารจะมีได้ในปริมาณเท่าใดนั้น ยังมีพารามิเตอร์อื่นเข้ามาเกี่ยวข้องอีก ที่สำคัญเห็นจะได้แก่ความดันไอและกราฟอุณหภูมิการกลั่น ที่เป็นตัวกำหนดว่าควรมีไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดต่ำและสูงผสมกันในสัดส่วนเท่าใด ซึ่งสองพารามิเตอร์นี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๔๘ วันพฤหัสบดีที่ ๑๓ ธันวาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "กราฟอุณหภูมิการกลั่นของน้ำมันเบนซิน (Gasoline distillation curve)"

  

จากข้อมูลที่นำมาให้ดูในรูปที่ ๓ จะเห็นว่าปริมาณสารประกอบเบนซีนนั้นถูกจำกัดไว้เป็นพิเศษ คือไม่ให้เกินร้อยละ ๑.๐ โดยปริมาตร ในขณะที่ปริมาณอะโรมาติกรวมยอมให้สูงได้ถึงร้อยละ ๓๕ โดยปริมาตร หรือกว่า ๑ ใน ๓ ของน้ำมัน เหตุผลที่ต้องยอมให้มีพวกสารอะโรมาติกสูงก็เพราะพวกนี้เป็นสารที่มีเลขออกเทนสูงนั้นนั้น เรียกว่าระดับร้อยกว่าขึ้นไปทั้งสิ้น แต่มันก็มีปัญหาเรื่องที่มันมีจุดเดือดสูงเช่นกัน จุดเดือดอะโรมาติกพวก C8 ก็เข้าไปแตะ 140ºC แล้ว ถ้าเป็น C9 ก็เข้าไปแตะที่ระดับ 170ºC

   

ที่อะตอม C เท่ากัน สารประกอบโอเลฟินส์จะมีเลขออกเทนสูงกว่า พวกนี้มันเกิดตอนที่ทำให้โมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก แต่ที่ต้องควบคุมปริมาณก็เพราะมันสามารถเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์เป็นโมเลกุลใหญ่ได้ กลายเป็นคราบของแข็งสกปรกเกาะติดในระบบจ่ายเชื้อเพลิง

  

รูปที่ ๔ ส่วนหนึ่งของเนื้อหาบทความที่มีการอ้างอิงในรูปที่ ๒ เอกสารต้นฉบับเนื้อหาไปปรากฏอยู่คนละหน้ากัน ก็เลยขอตัดต่อให้มาอยู่ในหน้าเดียวกัน แต่ไม่ได้มีการตัดข้อความใด ๆ ระหว่างกลางทิ้งออกไป

อีกอันหนึ่งที่ผมติดใจก็คือแหล่งข้อมูลอ้างอิงที่รูปที่ ๒ อ้างอิงมา ที่เป็นบทความตีพิมพ์ในวารสารฉบับหนึ่ง (อยากรู้ว่าเป็นเรื่องอะไรก็คงค้นดูตามลิงก์ที่ปราฏเอาเองนะครับ) รูปที่ ๔ ผมตัดมาเฉพาะข้อความที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลที่ปรากฏในบทความนั้น ลองอ่านดูเอาเองก่อนนะครับ สำหรับคนที่มีความรู้พื้นฐานเคมีอินทรีย์ก็คงจะพอมองเห็นอะไรบ้างแล้วนะครับ โดยเฉพาะตรงที่ผมขีดเส้นใต้สีแดงเอาไว้

   

น้ำมันเบนซินกับน้ำมันดีเซลเป็นน้ำมันที่ตรงข้ามกันครับ โครงสร้างที่ดีสำหรับเบนซิน (เช่น โซ่กิ่ง อะโรมาติก) จะเป็นโครงสร้างที่ไม่ดีสำหรับดีเซล ส่วนโครงสร้างที่ไม่ดีสำหรับเบนซิน (พวกโซ่ตรง) กลับเป็นโครงสร้างที่ดีสำหรับดีเซล ในขณะที่น้ำมันเบนซินมีเลขออกเทนเป็นตัวบ่งบอกความสามารถในการต้านทานการน๊อค น้ำมันดีเซลก็มีเลขซีเทน (cetane number) ที่เป็นตัวบ่งบอกความสามารถในการต้านทานการน๊อคเช่นกัน โดยเลขซีเทนของน้ำมันดีเซลที่ใช้ในบ้านเรา ที่ กรมธุรกิจพลังงานกำหนดไว้ต้องมีค่าไม่น้อยกว่า ๕๐

   

ข้อความที่ขีดเส้นใต้เอาไว้ในรูปที่ ๔ คือ "... ส่วนประกอบหลักคือ พาราฟินที่ไม่แยกกิ่งสาขา (unbranched paraffins) มีคาร์บอนหลายตัว² เช่น เบนซีน โทลูอีน ออร์โธไซลีน และพราราไซลีน ..." ในภาษาไทยนั้น คำ "เช่น" ที่ปรากฏเป็นตัวขยายความคำที่อยู่ข้างหน้า ซึ่งในที่นี้ก็เป็นการยกตัวอย่างโมเลกุลสารประกอบที่เป็นพวกพาราฟินที่ไม่แยกกิ่งสาขา แต่โมเลกุลที่เขายกมานั้นเป็นพวกอะโรมาติก ซึ่งเป็นคนละพวกกัน

  

รูปที่ ๕ ตัวอย่างเลขซีเทนของสารประกอบอะโรมาติกบางตัว พึงสังเกตว่าพวกนี้ต่างมีเลขซีเทนต่ำมากทั้งนั้น (จาก "Compendium of Experimental Cetane Numbers" โดย J. Yanowitz, M.A. Ratcliff, R.L. McCormick, J.D. Taylor และ M.J. Murphy ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.nrel.gov/docs/fy17osti/67585.pdf)

บทความที่มีการอ้างอิงบางทีก็ต้องดูดี ๆ เหมือนกัน (แม้แต่บทความที่ผมเขียนก็เช่นกัน) เพราะมันบ่งบอกว่าคนที่อ้างอิงบทความและคนที่เขียนบทความ (รวมทั้งผู้ประเมินบทความให้ตีพิมพ์ด้วย) ว่ามีความรู้ในเรื่องนั้นหรือได้อ่านบทความนั้นหรือไม่ เคยเจอเหมือนกัน ที่มีการอ้างอิงบทความ แต่พอตามไปอ่านจริง ๆ กลับพบว่าบทความนั้นไม่ได้เขียนเรื่องที่ถูกกล่าวพาดพิงเอาไว้เลย

เลิกใช้แก๊สโซฮอล์และไบโอดีเซลกันดีไหมครับ (๒) MO Memoir : Monday 27 January 2563

น่าจะราว ๆ ๔๐ ปีเศษที่แล้วบ้านเราเคยมีปัญหาการคลังจนต้องลดค่าเงินบาท ต้องประหยัดพลังงานด้วยการงดการออกรายการโทรทัศน์ตอนหกโมงเย็นถึงสองทุ่ม เพราะกำลังการผลิตไฟฟ้าไม่พอ ช่วงนั้นก็ได้อาศัยฟังวิทยุและอ่านหนังสือ ไฟถนนยังเปิดดวงเว้นดวง และสิ่งหนึ่งที่มีการบิดเบือนราคามากคือราคาน้ำมันดีเซล คือมีการมองว่าน้ำมันดีเซลเป็นน้ำมันสำคัญเพื่อการพาณิชย์ ในขณะที่น้ำมันเบนซินเป็นน้ำมันของรถเก๋ง (คนมีตังค์) ก็เลยมีการทำให้ราคาน้ำมันดีเซลถูกกว่าเบนซินมาก (ถ้าจำไม่ผิดก็น่าจะราว ๆ ครึ่งหนึ่งของเบนซิน) ผลก็คือโรงกลั่นบ้านเราผลิตดีเซลได้ไม่พอใช้ ต้องนำเข้าน้ำมันดีเซลสำเร็จรูปจากต่างประเทศ ในขณะที่กลั่นเบนซินได้เหลือเฟือ ต้องส่งออก สาเหตุหนึ่งที่ทำให้น้ำมันดีเซลไม่พอใช้ก็เพราะคนหันมาซื้อรถปิคอัพกันมากแทนการใช้รถเก๋ง เพิ่งจะมีการปรับโครงสร้างราคาน้ำมันใหม่ทำให้ราคาน้ำมันดีเซลนั้นอยู่ในระดับเดียวกันกับเบนซิน (ซึ่งจะว่าไปแล้วความจริงมันก็เป็นเช่นนั้น) เมื่อราว ๆ ๓๐ ที่ผ่านมา (จำเวลาที่แน่นอนไม่ได้ จำได้แต่เพียงว่าช่วงนั้นเรียนอยู่ต่างประเทศ)
  

รูปที่ ๑ นำมาจาก http://www.eppo.go.th/index.php/th/petroleum/price/structure-oil-price แสดงโครงสร้างราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิง ณ กรุงเทพมหานคร ข้อมูลเป็นของวันศุกร์ที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๖๓ ที่ผ่านมา (ที่มีการปรับราคาครั้งสุดท้ายจนถึงวันนี้) ช่องแรกนั้นเป็นราคาต่อลิตรหน้าโรงกลั่น ช่องสุดท้ายของตารางนั้นเป็นราคาขายปลีกหน้าปั๊มน้ำมัน และใต้ตารางนั้นมีราคาเอทานอลที่ใช้สำหรับผลิตแก๊สโซฮอล์ และเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันหรือ Biodiesel B100 ที่นำมาผสมกับน้ำมันดีเซล ลองดูราคาต้นทุนเองเล่น ๆ ก่อนนะครับ 
   

ในตารางคำย่อ UG คือ Unleaded gasoline ซึ่งก็คือน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่วและไม่ได้ใช้เอทานอลเป็นสารเพิ่มเลขออกเทน อักษร H ที่นำหน้าน้ำมันดีเซลมาจาก High Speed Diesel (HSD) หรือน้ำมันดีเซลสำหรับเครื่องยนต์รอบสูง เพราะน้ำมันดีเซลเองนั้นยังมี Low Speed Diesel (LSD) หรือน้ำมันดีเซลรอบต่ำที่บางทีเรียกว่าน้ำมันขี้โล้ที่ใช้กับเครื่องยนต์เรือขนาดใหญ่ ส่วน FO ย่อมาจาก Fuel Oil หรือน้ำมันเตาที่มีการแบ่งเกรดตามค่าความหนืด
   

จากตารางคงเห็นได้ไม่ยากนะครับว่าต้นทุนกับราคาขายมันกลับกันอยู่ คือน้ำมันที่ต้นทุนต่ำสุด (ไม่ว่าจะเป็นเบนซินหรือดีเซล) กลับมีราคาขายปลีกแพงกว่าน้ำมันที่มีต้นทุนแพงกว่า (พวกที่มีเอทานอลหรือเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันผสมอยู่เยอะ) ดังนั้นจึงไม่ควรแปลกใจนะครับว่าทำไมเวลาที่น้ำมันตลาดโลกมีราคาเปลี่ยนแปลง (ไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง) ราคาน้ำมันเบนซินที่มีเอทานอลผสมอยู่ยิ่งเยอะยิ่งไม่ค่อยจะมีการเปลี่ยนแปลงเท่าใด เพราะว่ามันมีน้ำมันอยู่ในส่วนผสมที่ต่ำกว่า
   

ปัจจัยที่ทำให้น้ำมันที่มีราคาต้นทุนสูงขายในราคาที่ต่ำกว่าได้นั้นคือเงินจากกองทุนน้ำมัน (Oil Fund) จะเห็นว่าน้ำมันเบนซินและแก๊สโซฮอล์ E10 และ H-Diesel นั้นทุก ๆ ลิตรที่ขายได้จะต้องมีการส่งเงินเข้ากองทุนน้ำมัน ส่วนพวกที่มีเอทานอลผสมอยู่เยอะ (ได้แก่ E20 และ E85) หรือน้ำมันดีเซล B10 และ B20 ต่างต้องดึงเงินกองทุนน้ำมัน (ที่มีรายได้จากน้ำมันต้นทุนต่ำแต่ขายแพง) มาอุดหนุน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง E85 จะเห็นว่าต้นทุนหน้าโรงกลั่นนั้นสูงกว่าราคาขายปลีกอีก ดังนั้นไม่ต้องแปลกใจนะครับว่าที่ผ่านมาที่มีการเรียกร้องให้ขยายการขาย E20 และ E85 กันนั้น ทำไมมันถึงไม่มีการขยาย เพราะถ้าคนหันมาใช้พวกนี้กันเยอะมากขึ้น (คือใช้พวก E10 น้อยลง) จะเอาเงินที่ไหนมาชดเชยให้ขายในราคาถูกหรือต่ำกว่าทุนได้
  

ช่วงไม่กี่วันที่ผ่านมามีข่าวพูดถึงการจะเลิกให้แก๊สโซฮอล์ 91 E10 โดยจะดันแก๊สโซฮอล์ 95 E20 ขึ้นมา ถ้าแก๊สโซฮอล์ 91 E10 หายไป คนใช้แก๊สโซฮอล์ 91 E10 ก็คงต้องหันไปใช้แก๊สโซฮอล์ 95 E10 แทน สิ่งที่น่าจับตามองก็คือผลต่างราคาของแก๊สโซฮอล์ 95 E20 กับแก๊สโซฮอล์ 95 E85 นั้นจะเป็นอย่างไร เพราะมันจะไม่มีแก๊สโซฮอล์ 91 E10 เป็นตัวขวางเอาไว้
   

รูปที่ ๑ โครงสร้างราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิงสำเร็จรูปของไทย (ราคากรุงเทพ) ณ วันศุกร์ที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๖๓
  

ความสามารถในการพิ่งพาตนเองของประเทศเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นสินค้าบางอย่างแม้ว่านำเข้าจากตลาดโลกจะถูกกว่าผลิตเองในประเทศ แต่ก็จำเป็นต้องผลิตเองในประเทศ (เช่นน้ำตาลทรายที่เคยเป็นมา) การใช้เอทานอลและน้ำมันปาล์มมาผลิตเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงนั้นเป็นการลดการพึ่งพาพลังงานจากต่างประเทศหรือลดการสูญเสียเงินตราต่างประเทศจริงหรือไม่นั้นจำเป็นต้องดูตั้งแต่จุดเริ่มต้นของกระบวนการผลิต ที่แต่ก่อนจะมีการศึกษาที่เรียกว่า "From cradle to grave" หรือ "Life cycle assessment" คือการประเมินวัฏจักรของกระบวนการว่ามันผลิตของเสียในขั้นตอนไหน โดยเริ่มจากแหล่งที่มาของวัตถุดิบไปจนถึงการจัดการขยะสุดท้ายที่เกิดจากการใช้งานสุดท้าย
  

เป็นที่ทราบกันว่าเอทานอลที่ได้จากกระบวนการหมักนั้นไม่ได้มีความเข้มข้นสูง (ราว ๆ 15% ในน้ำ) เพราะถ้าเอทานอลเข้มข้นมากไปมันจะไปฆ่าเชื้อที่ใช้ในการหมัก และการกลั่นแยกเอทานอลที่ระดับความเข้มข้นนี้ให้สูงถึงระดับที่นำไปผสมกับน้ำมันเบนซินได้นั้น (ต้องสูงไม่ต่ำกว่า 99.0%vol) นั้นใช้พลังงานมาก เผลอ ๆ อาจใช้พลังงานมากกว่าที่ได้จากเอทานอลที่กลั่นได้อีก และพลังงานที่ต้องใช้ในการกลั่นนี้ได้มาจากไหน (ถ่านหินนำเข้า ???) ในขณะที่เอทานอลที่ได้นั้นสามารถนำมาทดแทนน้ำมันเบนซิน แต่น้ำมันเชื้อเพลิงที่ยานพาหนะใช้ในการขนวัตถุดิบเพื่อนำมาผลิตเอทานอลและขนส่งเอทานอลนั้นใช้น้ำมันอะไร การทดแทนน้ำมันตัวหนึ่งแต่ไปเพิ่มการใช้งานน้ำมันอีกตัวหนึ่งนั้นมันสมเหตุสมผลหรือไม่ (ถ้าการชดเชยนั้นมันสูงกว่าก็ไม่เป็นไร แต่ถ้ามันต่ำกว่าก็จะเป็นอีกเรื่องหนึ่ง) อันนี้ยังไม่รวมถึงการนำเข้าสารเคมีทางการเกษตร (ที่ต้องจ่ายด้วยเงินตราต่างประเทศ) เพื่อผลิตพืชที่จะนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิง กล่าวคืออาจลดการจ่ายเงินเพื่อนำเข้าเชื้อเพลิง แต่ไปเพิ่มการจ่ายเงินในหมวดอื่นแทนในการผลิตพลังงานทดแทน ซึ่งก็ควรต้องพิจารณาเหมือนกันว่ามันสมเหตุสมผลหรือไม่ 
    

หรืออย่างในกรณีของเมทิลเอสเทอร์ของน้ำมันพืช การผลิตเมทิลเอสเทอร์นี้ต้องใช้เมทานอล (methanol CH₃OH) ที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ยิ่งมีการผลิตไบโอดีเซลเพิ่มมากขึ้น ก็ยิ่งต้องนำเข้าเมทานอลเพิ่มมากขึ้น ซึ่งก็ควรต้องมีการพิจารณาว่าแม้ว่าจะลดการนำเข้าน้ำมันดีเซลได้ แต่ปริมาณเมทานอลและเงินตราต่างประเทศที่ต้องจ่ายนั้นมันคุ้มกันหรือไม่ อันที่จริงในกรณีของน้ำมันปาล์มนั้นมีการมองกันไปไกลกว่านั้นอีก คือแทนที่จะเปลี่ยนเป็นเมทิลเอสเทอร์ก็หาทางตัดสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนของโมเลกุลน้ำมันปาล์มให้กลายเป็นโครงสร้างโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่ยังเป็นโมเลกุลที่เป็นเส้นอยู่ (linear aliphatic alkanes) แล้วขายในรูปของสารเพิ่มค่าซีเทน (Cetane no.) ให้กับน้ำมันดีเซล หรือน้ำมันเครื่องยนต์เจ็ต ก็จะได้ราคาที่ดีกว่า แถมยังไม่ต้องไปพึ่งพาเมทานอลจากต่างประเทศด้วย จะว่าไปก็ได้ยินมาว่ามีบางบริษัทที่ผลิตน้ำมันจากพลาสติกก็ใช้การเปลี่ยนพลาสติกให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงที่มีค่าซีเทนสูง (ระดับ 100) แล้วจำหน่ายเป็นสารเพิ่มเลขซีเทนแทนที่ขายได้ราคาดีกว่า แทนที่จะขายเป็นน้ำมันดีเซล (เลขซีเทนอยู่ที่ 50 กว่า)
  

เคยมีวิศวกรจากโรงกลั่นแห่งหนึ่งถามความเห็นผมว่าการนำน้ำมันพืชมาผสมกับน้ำมันดีเซลนั้นมีความเห็นอย่างไร ผมก็ตอบเขาไปว่าโดยความเห็นส่วนตัวแล้ว ควรจะเป็นการผสมโดยตรงโดยไม่ต้องผลิตเป็นเมทิลเอสเทอร์ก่อน เพราะมันจะช่วยลดต้นทุน แต่คนใช้รถยนต์อาจจะไม่ชอบ แต่มันก็มีตลาดพวกเครื่องยนต์ดีเซลที่ทำงานที่รอบเครื่องคงที่ไม่ได้หวือหวาเปลี่ยนตามอารมณ์ของผู้ควบคุมเครื่อง (เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือพวกที่ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไอน้ำใช้ในโรงงาน ส่วนเอทานอลนั่นหรือ ผมว่ามันก็แปลกดีเหมือนกัน พวกเรียนทางด้านกระบวนการหมักเพื่อผลิตอาหารนั้นผลิตสารละลายเอทานอลเข้มข้นเพียงแค่ประมาณ 5% ก็ขายได้ตกลิตรละร่วม ๒๐๐ บาทในรูปของไวน์ ส่วนพวกเรียนวิศวกรรมเคมีนั้นพยายามผลิตเอทานอลเข้มข้น 99% จากเอทานอลความเข้มข้นต่ำเพื่อขายในราคาลิตรละ ๒๐ กว่าบาท ซึ่งก็แปลกดีเหมือนกัน

การจุดระเบิดจากรถที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล MO Memoir : Wednesday 13 December 2560

ในหลายโรงงาน ในบริเวณที่พื้นที่การผลิตมีความเสี่ยงที่จะมีโอกาสที่จะแก๊สเชื้อเพลิงรั่วไหลออกมาได้นั้น มักจะไม่อนุญาตให้รถที่ใช้เครื่องยนต์ "เบนซิน" ผ่านเข้าไปในพื้นที่ในขณะที่โรงงานเดินเครื่อง แต่อนุญาตให้รถที่ใช้เครื่องยนต์ "ดีเซล" ผ่านเข้าไปในพื้นที่ดังกล่าวได้ โดยมีเหตุผลว่าเครื่องยนต์ดีเซลนั้นไม่มีระบบ "จานจ่าย (distributor)" ที่เป็นสวิตช์ปิด-เปิดที่ทำหน้าที่ควบคุมการจ่ายไฟฟ้าไปยังหัวเทียนของกระบอกสูบต่าง ๆ (เป็นอุปกรณ์ที่มีประกายไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำงาน) ผมเองก็ยังเคยมีโอกาสนั่นรถบัสโดยสารที่ทางโรงกลั่นน้ำมันจัดให้เพื่อเข้าชมพื้นที่ภายในหน่วยการผลิต (แต่เขาให้นั่งอยู่แต่บนรถนะ ไม่ให้ลงมาเดินนอกรถ) แต่มันก็มีบันทึกอุบัติเหตุเอาไว้เหมือนกันว่า รถที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลนั้นก็สามารถจุดระเบิดไอเชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมาได้เช่นเดียวกัน

คำถามหนึ่งที่คนที่เรียนทางด้านเครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal combustion engine หรือที่คนที่เรียนวิชานี้มักจะเรียกชื่อย่อว่า ICE) มักจะต้องเตรียมตัวตอบคือ "จะเกิดอะไรขึ้น ถ้านำน้ำมันเบนซินไปเติมให้กับเครื่องยนต์ดีเซล และนำน้ำมันดีเซลไปเติมให้กับเครื่องยนต์เบนซิน" คำตอบของคำถามดังกล่าวคือเครื่องยนต์จะเกิดการน๊อคเพราะน้ำมันทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติหนึ่งที่ตรงข้ามกันอยู่ นั่นคือ "ความยากง่ายของการจุดระเบิดด้วยตนเอง" โดยพารามิเตอร์หนึ่งที่บ่งบอกถึงความยากง่ายในการจุดระเบิดด้วยตนเองของเชื้อเพลิงก็คือ "autoignition temperature" หรืออุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง

รูปที่ ๑ เหตุการณ์การจุดระเบิดแก๊สบิวเทนที่รั่วออกมา จากพื้นผิวเครื่องยนต์หรือท่อไอเสียที่ร้อน (จากวารสาร Loss Prevention Bulletin Vol. 13 ปีค.ศ. ๑๙๗๗ (พ.ศ. ๒๕๒๐) หน้า ๘)
 

๓ องค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้คือ เชื้อเพลิง สารออกซิไดซ์ (ปรกติก็คืออากาศ) และแหล่งพลังงาน (ซึ่งอาจเป็น เปลวไฟ ประกายไฟ ความร้อน หรือตัวเร่งปฏิกิริยา ก็ได้) เครื่องยนต์เบนซินนั้นทำงานด้วยการผสมน้ำมันกับอากาศเข้าด้วยกันก่อน กลายเป็นแก๊สผสมมที่เรียกว่า "ไอดี" จากนั้นจึงป้อนไอดีนั้นเข้าสู่กระบอกสูบและทำการอัดส่วนผสมนั้นให้มีความดันสูงขึ้นก่อนที่จะทำการจุดระเบิดโดยใช้ประกายไฟฟ้าจากหัวเทียน แต่ในจังหวะที่เปลวไฟที่เกิดจากการจุดระเบิดที่หัวเทียนนั้นกำลังแผ่ขยายไปทั่วกระบอกสูง แก๊สไอดีที่ยังไม่ลุกไหม้นั้นจะมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น และถ้าเชื้อเพลิงนั้นมีค่า autoignition temperature ต่ำเกินไป ไอดีนั้นก็จะเกิดการระเบิดขึ้นเองก่อนที่เปลวไฟที่แผ่ออกมาจากหัวเทียนจะเคลื่อนที่มาถึง ทำให้จังหวะการเกิดความดันสูง (อันเป็นผลจากการเผาไหม้) ในกระบอกสูบนั้นไม่สัมพันธ์กับจังหวะการเคลื่อนที่ของกระบอกสูบ 
  

ด้วยเหตุนี้เพื่อที่จะป้องกันการเกิดอาการน็อคของเครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์เบนซินจึงมักจะทำงานที่ค่าอัตราส่วนการอัด (compression ratio คือปริมาตรที่มากที่สุดของกระบอกสูบที่เกิดขึ้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงต่ำสุด ต่อปริมาณที่เล็กที่สุดของกระบอกสูบที่เกิดขึ้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นสูงสุด) ไม่สูงมาก (คือประมาณ 10:1) และในกรณีที่จำเป็นต้องใช้น้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำ ก็อาจต้องใช้การตั้งองศาการจุดระเบิดช่วย คือตั้งให้หัวเทียนทำการจุดระเบิดในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่มาจนถึงตำแหน่งสูงสุดแล้วและกำลังเคลื่อนที่ลง
 

เครื่องยนต์ดีเซลนั้นดูดอากาศเพียงอย่างเดียวเข้ากระบอกสูบ จากนั้นจึงทำการอัดอากาศนั้นให้มีปริมาตรเล็กลงซึ่งทำให้ความดันและอุณหภูมิของอากาศที่ถูกอัดนั้นเพิ่มสูงตามไปด้วย ในทางทฤษฎีนั้นไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล ยิ่งเครื่องยนต์ทำงานด้วยอัตราส่วนการอัดที่สูงขึ้น จะทำให้ประสิทธิภาพของวัฏจักรกำลังนั้นสูงตามไปด้วย ที่ค่าอัตราส่วนการอัดเท่ากัน ประสิทธิภาพของวัฏจักรเบนซิน (Otto cycle) จะสูงกว่าของวัฏจักรดีเซล แต่ด้วยด้วยการที่เครื่องยนต์ดีเซลนั้นแก๊สที่อัดนั้นมีแต่อากาศ จึงทำให้สามารถอัดด้วยอัตราส่วนการอัดที่สูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินได้ (ระดับประมาณ 20:1) ด้วยเหตุนี้จึงทำให้รถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลสามารถประหยัดน้ำมันได้มากกว่ารถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซิน 
  

ไอเสียที่ระบายออกจากเครื่องยนต์จะไหลออกทางท่อไอเสีย แก๊สไอเสียนี้จะมีอุณหภูมิสูง ส่วนที่ว่าสูงแค่ไหนนั้นก็ดูได้จากการที่เขาไม่ทาสีระบบท่อไอเสีย (คือตั้งแต่ท่อร่วมไอเสีย (exhaust manifold) ที่รับแก๊สจากแต่ละกระบอกสูบมารวมกัน ไปจนถึงท่อไอเสีย (exhaust pipe) ที่ปล่อยไอเสียออกทางด้านหลังรถ) เพราะมันไม่มีสีที่ทนอุณหภูมิสูงได้ (ทาไปก็ไหม้หมด) ประเด็นเรื่องอุณหภูมิของท่อไอเสียนี้มักจะไม่ได้รับการพิจารณาในแง่ที่ว่าถ้ามันสูงพอมันก็สามารถทำให้ไอเชื้อเพลิงนั้นจุดระเบิดได้เช่นเดียวกัน
 

วารสาร Loss Prevention Bulletin Vol. 13 ปีค.ศ. ๑๙๗๗ (พ.ศ. ๒๕๒๐) หน้า ๘ ยกเหตุการณ์การระเบิดที่เกิดขึ้นในระหว่างการถ่ายแก๊สบิวเทนจากรถบรรทุก (มีรถบรรทุก ๒ คันอยู่ในเหตุการณ์) เนื้อหาในเอกสาร (รูปที่ ๑) กล่าวว่าในระหว่างที่ทำการถ่ายแก๊สบิวเทนออกจากรถนั้นสังเกตเห็นไอของบิวเทนรั่วออกมา (ผลจากข้อต่อสายยางที่ไม่แน่นและสายยางมีรูรั่ว) พนักงานขับรถจึงส่งสัญญาณเตือนและปิดการทำงานของปั๊มถ่ายบิวเทน แต่ไม่ทันเวลา ไอบิวเทนที่รั่วออกมานั้นพบกับแหล่งพลังงานและเกิดการลุกติดไฟ แหล่งพลังงานที่ทำให้แก๊สลุกติดไฟนั้นเชื่อว่าเป็นส่วนของเครื่องยนต์ที่ร้อนหรือไม่ก็ท่อไอเสีย นอกจากนี้พนักงานขับรถทั้งสองคนยังรายงานว่า ก่อนที่จะเกิดเหตุไฟไหม้นั้น เครื่องยนต์ของรถมีการเร่งเครื่องได้เอง
 

แก๊ส LPG (พวกโพรเพนและบิวเทน) นั้นจะบรรจุในถังความดันที่เก็บแก๊สในรูปของของเหลวภายใต้ความดันที่อุณหภูมิห้อง และการถ่ายแก๊สจากถังใบหนึ่งไปยังถังอีกใบหนึ่งด้วยการใช้ปั๊มก็เป็นการถ่ายในสภาพที่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน ดังนั้นเมื่อรั่วออกมาจึงพอจะมองเห็นเป็นละอองไอได้

เมื่อแก๊สที่รั่วออกมาจากรูรั่วนั้นเกิดการจุดระเบิด เปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ก็จะวิ่งจากแหล่งจุดระเบิดกลับไปยังจุดที่รั่วออกมาและเกิดการลุกไหม้ต่อที่นั่น (หาจุดที่รั่วออกง่ายกว่าหาจุดเริ่มต้นการระเบิด) ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สามารถตามกลับไปได้ว่าจุดที่เกิดการรั่วนั้นอยู่ที่ไหน ซึ่งในเหตุการณ์นี้พบอยู่สองตำแหน่งคือที่ตัวสายยาง (ที่การเผาไหม้ตรงตำแหน่งนั้นทำให้เกิดรูขนาด 2 นิ้ว) และที่ข้อต่อของสายยางเข้ากับท่อ

รูปที่ ๒ การระเบิดที่เกิดจากเครื่องยนต์ดีเซลที่ดูดเอาอากาศที่ผสมกับไอระเหยของไซโคลเฮกเซนเข้าไป

ประเด็นที่เราควรตั้งข้อสังเกตตรงนี้คือ ปรกติแล้วแก๊สหุงต้มที่เราใช้เป็นเชื้อเพลิงกันตามบ้านเรือนนั้นเวลาที่มันรั่วออกมา แม้ว่าจะมีปริมาณเพียงเล็กน้อยก็ตาม เราก็จะได้กลิ่นเหม็นแล้ว ปรกติแล้วแก๊สไฮโดรคาร์บอน C1-C4 เป็นแก๊สที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยจึงมักทำการเติมสารที่มีกลิ่นเหม็น (พวก mercaptan) ผสมเข้าไปเพื่อให้รู้ว่ามีแก๊สรั่วหรือไม่ (คือถ้าได้กลิ่นเหม็นก็แสดงว่ามีแก๊สรั่ว) แต่ในเหตุการณ์นี้แก๊สบิวเทนได้รั่วออกมาในปริมาณที่มากถึงระดับหนึ่งแล้วโดยที่พนักงานขับรถที่ทำการขนถ่ายบิวเทนอยู่นั้นไม่ทราบเรื่อง ส่อให้เห็นว่าแก๊สบิวเทนที่ทำการขนถ่ายอยู่นั้นไม่มีการผสมสารที่มีกลิ่นเข้าไป ซึ่งก็มีอยู่หลายงานเช่นกันที่ต้องการแก๊สบิวเทนที่ไม่มีการผสมสารให้กลิ่น 
ตัวอย่างหนึ่งของงานเช่นนี้ได้แก่การนำแก๊สบิวเทนไปใช้เป็น propellent gas ในกระป๋องสเปรย์ต่าง ๆ
 

ตามรายงานเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในรูปที่ ๑ นั้นแสดงให้เห็นว่ามีการรั่วไหลของแก๊สออกมาเป็นระยะหนึ่งแล้ว นั่นคือการที่เครื่องยนต์ดีเซลของรถนั้นเร่งเครื่องได้ด้วยตนเอง ตรงนี้เป็นผลจากการที่เครื่องยนต์ดูดเอาอากาศที่มีบิวเทนผสมอยู่เข้าไป ในกรณีเช่นนี้มีบันทึกไว้เหมือนกันว่าในบางกรณีนั้นแม้ว่าจะปิดสวิตช์เครื่องยนต์ คือตัดน้ำมันไม่ให้จ่ายไปยังเครื่องยนต์ แต่เครื่องยนต์ก็ยังทำงานต่อไปและเร่งความเร็วรอบขึ้นเรื่อย ๆ อันเป็นผลจากเชื้อเพลิงที่ผสมอยู่กับอากาศที่เครื่องยนต์ดูดเข้าไป
 

Prof. Trevor Kletz เคยได้บรรยายเหตุการณ์การระเบิดที่เกิดจากการที่เครื่องยนต์ดีเซลดูดเอาไอระเหยของไซโคลเฮกเซน (cyclohexane C₆H₁₂) เข้าไปไว้ในเอกสาร ICI Safety Newsletter No. 23 ในปีค.ศ. ๑๙๗๐ (รูปที่ ๒ - หาดาวน์โหลดจากอินเทอร์เน็ตได้) ในเหตุการณ์นั้น (ที่เกิดขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๖๙) ไอระเหยของไซโคลเฮกเซนที่ผสมอยู่กับอากาศที่เครื่องยนต์ดูดเข้าไป ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลเร่งตนเอง (แม้ว่าจะตัดการจ่ายน้ำมันแล้วก็ตาม) จนกระทั่งเกิด flash back ออกมาจากเครื่องยนต์ จากเหตุการณ์ดังกล่าวจึงส่งผลให้เกิดการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อป้องกันไม่ให้เหตุการณ์เช่นนั้นเกิดขึ้นซ้ำอีก
 

แต่การจุดระเบิดตามเหตุการณ์ในรูปที่ ๑ และเหตุการณ์ในรูปที่ ๒ นั้นแตกต่างกัน เหตุการณ์ในรูปที่ ๒ นั้นการจุดระเบิดเกิดจากที่วิ่งย้อนออกมาจากช่องดูดอากาศเข้าของเครื่องยนต์ ดังนั้นถ้าสามารถหยุดการทำงานของเครื่องยนต์ได้ ก็จะไม่มีการเกิดเปลวไฟวิ่งย้อนออกมา ส่วนเหตุการณ์ในรูปที่ ๑ นั้นเกิดจากพื้นผิวที่ร้อนจัด ดังนั้นแม้ว่าจะไม่มีการดูดเอาไอเชื้อเพลิงเข้าไปในเครื่องยนต์ แต่ถ้าตัวเครื่องยนต์หรือท่อไอเสียนั้นมีอุณหภูมิสูงมากพอ ก็จะสามารถจุดระเบิดไอระเหยของเชื้อเพลิงที่มาสัมผัสกับพื้นผิวดังกล่าวได้

ปิดท้ายที่ว่างของหน้ากระดาษด้วยภาพแม่น้ำเจ้าพระยาที่ถ่ายจากสะพานกรุงธนเมื่อราวหกโมงเย็นเศษของวันนี้ก็แล้วกันครับ

ปัจจัยที่ส่งผลต่อค่า autoignition temperature (๑) MO Memoir : Wednesday 16 August 2560

เนื้อหาใน Memoir ฉบับนี้อิงมาจากบทความเรื่อง "Self-ignition temperature of combustible liquids" โดย Nicholas P. Setchkin ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Research of the National Bureau of Standard Vol. 53 No. 1 ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๑๙๕๔ (พ.ศ. ๒๔๙๗) (รูปที่ ๑ ข้างล่าง)

รูปที่ ๑ บทความที่เป็นต้นเรื่องของเนื้อหาชุดนี้ เป็นบทความในปีค.ศ. ๑๙๕๔ (พ.ศ. ๒๔๙๗) หรือเมื่อกว่า ๖๐ ปีที่แล้ว

การที่ไอผสมระหว่างเชื้องเพลิงกับอากาศ (คำว่า "อากาศ" ในตอนที่นี้หมายความรวมถึงตัวออกซิไดซ์ทั่วไปนอกเหนือจากอากาศปรกติที่เราใช้หายใจกัน เช่น ออกซิเจนบริสุทธิ์ แก๊ส N₂O เป็น) จะสามารถลุกติดไฟได้นั้น สิ่งแรกที่ต้องเกิดก่อนคือสัดส่วนการผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศต้องอยู่ในช่วงที่พอเหมาะที่เรียกว่า flammability limit หรือ explosive limit คือปริมาณเชื้อเพลิงไม่น้อยเกินไป (ค่า lower limit) และปริมาณอากาศต้องไม่น้อยเกินไป (ค่า upper limit) จากนั้นสิ่งที่ต้องมีตามมาก็คือแหล่งพลังงานที่จะมากระตุ้นให้เชื้อเพลิงกับอากาศเริ่มทำปฏิกิริยา แหล่งพลังงานกระตุ้น (เช่นประกายไฟ ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง) จะอยู่ ณ จุดใดจุดหนึ่งของไอส่วนผสม และทำการกระตุ้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ เพียงครั้งเดียวแล้วก็หยุดกระตุ้น เพื่อให้เชื้อเพลิงที่ได้รับพลังงานจากแหล่งพลังงานกระตุ้นนั้นทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศแล้วคายความร้อนออกมา ถ้าพลังงานความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยาการเผาไหม้เชื้อเพลิงนั้นสามารถทำให้เกิดเปลวไฟแผ่ขยายออกไปจากแหล่งพลังงานกระตุ้นได้ ส่วนผสมนั้นก็จะถือว่าอยู่ในช่วง flammability limit

รูปที่ ๒ ปัญหาที่เกิดขึ้นจากการใช้วิธีการทดสอบและใช้นิยาม "จุดลุกติดไฟได้เอง" ที่แตกต่างกัน ส่งผลทำให้ได้ค่าที่แตกต่างกันมาก (องศาเซนติเกรด (degree centigrade) เป็นชื่อเดิมก่อนเปลี่ยนมาเป็นองศาเซลเซียส (degree Celsius))
 

ในอีกกรณีหนึ่งนั้น ถ้าไอผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศที่มีความเข้มข้นอยู่ในช่วง flammability limit นั้นมีอุณหภูมิสูงมากพอจนทำให้โมเลกุลของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนในอากาศทำปฏิกิริยากันได้เองโดยไม่ต้องมีแหล่งพลังงานกระตุ้นจากภายนอก ไอผสมนั้นก็จะเกิดการลุกไหม้ขึ้นเองได้ อุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้ไอผสมนี้ลุกติดไฟได้เองเรียกว่า "อุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเอง" ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า Autoignition temperature (AIT) หรือ Self-ignition temperature (SIT)
 

การเกิดส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศที่มีอุณหภูมิสูงพอที่จะเกิดการลุกติดไฟได้เองนั้นเกิดได้หลายวิธี เช่น
 

- การผสมเชื้อเพลิงกับอากาศเข้าด้วยกันก่อน จากนั้นจึงค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิของไอผสมนั้นให้สูงขึ้น
 

- การฉีดเชื้อเพลิงเหลวเข้าไปในอากาศร้อนที่มีอุณหภูมิสูงพอ ความร้อนในอากาศร้อนนั้นจะทำให้เชื้อเพลิงเหลวส่วนหนึ่งกลายเป็นไอและเกิดการเผาไหม้ สิ่งนี้คือสิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดีเซล ที่ใช้การฉีดน้ำมันดีเซลเข้าไปในอากาศร้อนที่เกิดจากการอัดในกระบอกสูบ
 

- การที่เชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวกระทบกับพื้นผิวที่ร้อน เชื้อเพลิงเหลวนั้นจะระเหยกลายเป็นไอผสมกับอากาศอยู่รอบ ๆ พื้นผิวที่ร้อนนั้นและเกิดการลุกติดไฟได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ในโรงกลั่นน้ำมันและโรงงานอุตสาหกรรมปิโตรเคมีต่าง ๆ ดังนั้นการออกแบบการวางท่อโรงงานจึงจำเป็นต้องแยกแนวท่อลำเลียงสารไวไฟและท่อที่ร้อน (เช่นท่อไอน้ำ) เพื่อไม่ให้ของเหลวไวไฟที่รั่วไหลออกจากท่อลำเลียง (อาจจะเนื่องด้วยการผุกร่อนของท่อ หรือการถอดแยกชิ้นส่วนเพื่อการซ่อมบำรุง) มีโอกาสหยดลงบนพื้นผิวท่ออื่นที่ร้อนจัดจนเกิดการระเบิดขึ้นได้

รูปที่ ๓ ภาคตัดขวางตัวอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดค่า autoignition temperature รูปต่าง ๆ ทั้งหมดในที่นี้นำมาจากเอกสารของ Nicholas P. Setchkin ที่กล่าวมาข้างต้น
 

พิ้นผิวที่มีอุณหภูมิสูง (เช่นท่อไอน้ำ) สามารถเป็นแหล่งจุดระเบิดไอผสมเชื้อเพลิงกับอากาศได้ ถ้าหากอุณหภูมิของผิวท่อนั้นสูงกว่าค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองของเชื้อเพลิงชนิดนั้น เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นได้เมื่อมีการรั่วไหลของเชื้อเพลิงในโรงงาน ไอผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศจะแผ่กว้างออกไป และเมื่อใดก็ตามที่ไอผสมที่แผ่ขยายออกไปนั้นพบกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงพอ ก็จะเกิดการระเบิดขึ้นได้

ค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองของแต่ละสารและสารผสมนั้นได้รับความสนใจมานานแล้ว เพราะมันเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในการทำงาน แต่พอจะวัดจริง ๆ ก็พบว่ามันมีหลายปัจจัยที่ทำให้ค่าอุณหภูมิที่วัดได้นั้นแตกต่างกัน เช่น
 

- ความเข้มข้นไอผสมที่อยู่ในช่วง flammability limit นั้นส่งผลหรือไม่ กล่าวคือถ้าใช้ค่าสัดส่วนการผสมที่แตกต่างกัน (แต่ยังคงอยู่ในช่วง flammability limit) ค่าที่วัดได้นั้นจะแตกต่างกันหรือไม่
 

- วิธีการทำให้เกิดไอผสมและการเพิ่มอุณหภูมิให้กับไอผสมนั้น จะใช้การผสมเชื้อเพลิงกับอากาศเข้าด้วยกันก่อน แล้วค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิส่วนผสมนั้น หรือใช้การหยดเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวลงบนพื้นผิวของแข็งที่ร้อนที่อุณหภูมิหนึ่ง หรือใช้การเพิ่มอุณหภูมิอากาศให้ร้อนก่อนแล้วจึงฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศร้อนนั้น
 

และด้วยความแตกต่างของวิธีการวัดนี้เอง ทำให้ค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองที่วัดได้นั้นแตกต่างไปตามผู้ที่รายงาน รูปที่ ๒ เป็นตัวอย่างที่ Setchkin นำมารวบรวมเอาไว้เพื่อแสดงให้เห็นถึงปัญหาเรื่องนี้

รูปที่ ๔ ผลของขนาดภาชนะที่ใช้ในการทดสอบที่มีต่อค่าอุณหภูมิที่วัดได้ (ต่างกันที่ขนาด แต่ใช้โครงสร้างแบบเดียวกับในรูปที่ ๓) จะเห็นว่าเมื่อใช้ภาชนะที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ค่าค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเอง (ที่ย่อว่า SIT) ที่วัดได้มีแนวโน้มที่จะลดต่ำลง และระยะเวลาการหน่วงก่อนเกิดการระเบิดจะเพิ่มมากขึ้น

ความแตกต่างของวิธีการวัดที่ผ่านมานั้น อาจเกิดจากข้อจำกัดด้านอุปกรณ์ทดลอง หรือต้องการจำลองสถานการณ์ให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงที่ผู้ทดลองนั้นสนใจ เช่นการหยดของเหลวลงบนพื้นผิวที่ร้อนนั้น มองได้ว่าเป็นการจำลองการรั่วไหลของเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวออกจากท่อ และหยด (หรือถูกฉีดพุ่ง) ไปกระทบกับพื้นผิวท่อข้างเคียงที่มีอุณหภูมิสูง ในขณะที่การผสมเชื้อเพลิงกับอากาศเข้าด้วยกันก่อนที่จะเพิ่มอุณหภูมิ มองได้ว่าเป็นการจำลองการแผ่ขยายของไอผสมเชื้อเพลิงจากแหล่งที่มีการรั่วไหล เป็นต้น
 

ด้วยเหตุนี้เราจึงควรที่จะเข้าใจว่าค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองที่เรานำมาใช้งานนั้นได้มาจากวิธีการวัดแบบใด และในการทำงานของเรานั้นมันมีโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์นี้ในรูปแบบใดบ้าง เพื่อที่จะได้ประมาณผลได้ว่าค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองในสภาพการทำงานแท้จริงของเรานั้น จะมีค่าต่ำกว่าหรือสูงกว่าค่าที่เรานำมาใช้อ้างอิงในการออกแบบ
 

รูปที่ ๓ เป็นภาคตัดขวางอุปกรณ์วัดค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองที่ Setchkin ใช้ในการทดลอง โดยดัดแปลงมาจากอุปกรณ์วัดตามมาตรฐาน ASTM ในการทดลองนี้ (ในบทความไม่ได้ให้รายละเอียดไว้ แต่จากข้อมูลที่นำมาแสดงทำให้คาดได้ว่า) ใช้การอุ่นอากาศให้ร้อนอากาศจนมีอุณหภูมิระดับที่ต้องการก่อน จากนั้นจึงทำการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศร้อนนั้น (ในปริมาณที่กำหนดเพื่อให้ได้ไอผสมที่มีสัดส่วนตามต้องการ) แล้วเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายใน ในช่วงแรกที่ฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปนั้นอุณหภูมิในระบบจะลดต่ำลงเล็กน้อยเป็นระยะเวลาสั้น ๆ (ผลจากการที่เชื้อเพลิงเหลวระเหยกลายเป็นไป มีการดึงความร้อนจากอากาศออกส่วนหนึ่ง) ถ้าหากไม่เกิดการลุกไหม้หรือไม่มีการลุกไหม้ต่อเนื่อง อุณหภูมิภายในฟลาสค์ก็จะคืนกลับมาที่เดิม แต่ถ้าเกิดการลุกไหม้ต่อเนื่อง ก็จะเห็นอุณหภูมิในฟลาสค์เพิ่มสูงขึ้น และถ้าเป็นการระเบิด ก็จะเห็นอุณหภูมิในฟลาสค์พุ่งขึ้นอย่างรวดเร็ว 
  

ข้อมูลในรูปที่ ๔ ยังแสดงให้เห็นผลของขนาดภาชนะบรรจุที่ส่งผลต่อค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองและระยะเวลาหน่วงการระเบิดที่วัดได้ จากข้อมูลจะเห็นว่าเมื่อขนาดภาชนะบรรจุมีขนาดใหญ่ขึ้น ค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองมีแนวโน้มที่จะลดต่ำลง ในขณะที่ค่าระยะเวลาหน่วงการระเบิดนั้นกลับเพิ่มขึ้น
 

ระยะเวลาการหน่วงก่อนการระเบิด (time lag) คือระยะเวลาที่ไอผสมเกิดการระเบิด (หรือลุกไหม้) เมื่อคงอยู่ที่อุณหภูมิระดับหนึ่ง "นานพอ" และนิยามของระยะเวลาที่ "นานพอ" นี้เองก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ค่าอุณหภูมิที่วัดได้นั้นแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นกรณีของเมทิลไซโคลเฮกเซน (methyl cyclohexane - C₆H₁₁-CH₃) Setchkin กล่าวไว้ว่าถ้าที่อุณหภูมิ 275ºC จะเห็นการระเบิดเกิดขึ้นหลังจากปล่อยทิ้งไว้นานเพียง 30 วินาที แต่ถ้าเป็นที่อุณหภูมิ 248ºC จะเห็นการระเบิดเกิดขึ้นถ้าปล่อยทิ้งไว้นานถึง 20 นาที 10 วินาที ดังนั้นถ้าผู้ทำการทดลองไม่รอให้ไอผสมคงอยู่ที่อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่งเป็นระยะเวลานานพอ ก็จะไม่พบการระเบิดของไอผสมนั้น ทั้ง ๆ ที่มันสามารถเกิดขึ้นได้ถ้าปล่อยทิ้งไว้นานพอ
 

ระยะเวลาหน่วงก่อนการระเบิดนี้เป็นผลมาจากการที่ปฏิกิริยาการเผาไหม้นั้นเป็นปฏิกิริยาที่คายความร้อนออกมา และความร้อนที่คายออกมานั้นไปทำให้อุณหภูมิของไอผสมที่อยู่ข้างเคียงนั้นร้อนขึ้น ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มเร็วขึ้นไปอีก และเกิดเช่นนี้ต่อเนื่องออกไปเรื่อย ๆ แต่ถ้าอุณหภูมิของไอผสมนั้นต่ำเกินไป ปฏิกิริยาการเผาไหม้ก็จะไม่เกิด หรือเกิดในปริมาณที่ไม่มากพอที่จะชดเชยการสูญเสียความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้ไม่เกิดการเผาไหม้ที่ต่อเนื่องได้ ถ้าความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยานั้นสูงกว่าการสูญเสียความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมไม่มาก ความร้อนที่เหลือให้กับการเร่งปฏิกิริยาก็มีน้อย ทำให้กว่าจะเห็นการลุกไหม้ที่ขยายตัวออกไป (หรือการระเบิด) ต้องรอเวลานาน แต่ถ้าความร้อนที่เหลือให้กับการเร่งปฏิกิริยานั้นมีค่าสูงกว่าความร้อนที่สูญเสียออกสู่สิ่งแวดล้อมมาก ระยะเวลาหน่วงการระเบิดก็จะหดสั้นลง

รูปที่ ๕ ผลของวัสดุที่ใช้ทำผนังภาชนะที่ใช้ในการทดสอบ จะเห็นว่าค่าที่ได้นั้นเปลี่ยนไปตามวัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์ด้วย
 

รูปที่ ๕ แสดงให้เห็นผลของวัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์วัด (ผนังส่วนที่สัมผัสกับไอผสมเชื้อเพลิง-อากาศ) จะเห็นว่าค่าที่วัดได้นั้นขึ้นอยู่กับชนิดวัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์ด้วย สาเหตุหนึ่งคงเป็นเพราะความสามารถในการนำความร้อนของวัสดุที่ใช้ เมื่อเกิดการเผาไหม้ขึ้นภายในนั้น จะมีความร้อนส่วนหนึ่งสูญเสียให้กับฟลาสค์ที่บรรจุไอผสมนั้น ถ้าฟลาสค์นั้นทำจากวัสดุที่นำความร้อนได้ดี ก็จะมีความร้อนสูญเสียให้กับวัสดุที่ใช้ทำฟลาสค์นั้นมากกว่าฟลาสค์ที่ทำจากวัสดุที่นำความร้อนได้ต่ำกว่า ทำให้เห็นค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองนั้นสูงกว่า (จากข้อมูลในรูปที่ ๕ จะเห็นว่าพื้นผิวโลหะทำให้วัดค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองสูงกว่าพื้นผิวชนิดอื่น)
 

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engine) ที่เราพบเห็นทั่วไปในชีวิตประจำวันได้แก่เครื่องยนต์เบนซิน (gasoline engine) และเครื่องยนต์ดีเซล (diesel engine) คำถามพื้นฐานคำถามหนึ่งที่คนที่เรียนวิชาเครื่องยนต์สันดาปภายในมักจะโดนถามเป็นประจำได้แก่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเอาน้ำมันเบนซินไปเติมให้กับเครื่องยนต์ดีเซล และเอาน้ำมันดีเซลไปเติมให้กับเครื่องยนต์เบนซิน
 

น้ำมันเบนซิน (ภาษาอังกฤษเรียก gasoline) กับน้ำมันดีเซลมีคุณสมบัติการเผาไหม้ที่ตรงข้ามกัน ไฮโดรคาร์บอนที่มีเลขออกเทนสูง (พวกอะโรมาติก โซ่กิ่ง) จะมีเลขซีเทนต่ำ ในทางกลับกันไฮโดรคาร์บอนที่มีเลขซีเทนสูง (พวกโซ่ตรง) จะมีเลขออกเทนต่ำ
 

เครื่องยนต์เบนซินนั้นใช้การผสมอากาศกับน้ำมันเข้าด้วยกันก่อน จากนั้นจึงทำการจุดระเบิดด้วยหัวเทียน เปลวไฟการเผาไหม้จะแผ่กระจายออกจากหัวเทียนไปทั่วกระบอกสูบ และควรเป็นไปในทิศทางนี้เท่านั้น ในขณะที่เปลวไฟแผ่กระจายออกไปนั้น ความดันและอุณหภูมิของไอผสมส่วนที่เปลวไฟยังเคลื่อนมาไม่ถึงจะเพิ่มสูงขึ้น และไอผสมส่วนนี้ไม่ควรที่จะเกิดการจุดระเบิดด้วยตนเองอันเป็นผลจากความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น เพราะจะทำให้เกิดหน้าคลื่นการเผาไหม้แผ่ออกไปปะทะกับคลื่นการเผาไหม้ที่แผ่ออกมาจากหัวเทียน หรือเกิดการระเบิดรุนแรงขึ้นกระทันหัน ที่เป็นอาการที่เรียกว่าเครื่องยนต์น็อค

รูปที่ ๖ ตัวอย่างค่า autoignition temperature และระยะเวลาหน่วงก่อนการระเบิดของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม พังสังเกตค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเอง (SIT) ของน้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทนต่างกัน และน้ำมันดีเซลที่มีเลขซีเทนต่างกัน
 

การทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นจะใช้การอัดอากาศเพียงอย่างเดียวเพื่อทำให้อากาศนั้นมีอุณหภูมิสูงก่อน จากนั้นจึงทำการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศร้อนนั้น เมื่อเชื้อเพลิงสัมผัสกับอากาศร้อนก็ควรที่จะเกิดการลุกไหม้ได้ทันทีเพื่อทำให้เกิดความร้อนและแก๊สร้อนในการดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง ถ้าหากเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปนั้นไม่เกิดการเผาไหม้ เครื่องยนต์ก็จะไม่ทำงาน (ปัญหาที่เกิดกับเครื่องยนต์ดีเซลเวลาที่อากาศเย็น ทำให้ต้องมีการ "เผาหัว" คืออุ่นอากาศที่เครื่องยนต์ดูดเข้านั้นให้ร้อนก่อน ทำให้ติดเครื่องได้ง่าย) หรือถ้าหากมีเชื้อเพลิงบางส่วนที่ฉีดเข้าไปนั้นไม่เผาไหม้และสะสมอยู่ในกระบอกสูบ พอเครื่องยนต์ร้อนจัดขึ้น เชื้อเพลิงส่วนที่สะสมอยู่นี้ก็เกิดการระเบิดขึ้นเองในจังหวะที่ไม่เหมาะสม ก่อให้เกิดอาการที่เรียกว่าการน็อคของเครื่องยนต์ดีเซล
 

ถ้าพิจารณาข้อมูลในรูปที่ ๖ จะเห็นว่าน้ำมันดีเซลจะมีค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองค่อนข้างต่ำ ส่วนน้ำมันเบนซินนั้นพวกที่มีเลขออกเทนต่ำจะมีค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองที่ต่ำ และพวกที่มีเลขออกเทนสูงจะมีค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองที่สูงขึ้น ทำให้น้ำมันออกเทนสูงทนต่ออุณหภูมิและความดันได้มากขึ้นโดยไม่ชิงจุดระเบิดเองก่อน ทำให้ใช้กับเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดสูงได้ (อัตราส่วนการอัดยิ่งสูง ประสิทธิภาพการทำงานก็ยิ่งเพิ่มขึ้น) ส่วนน้ำมันดีเซลนั้นแม้ว่าค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองจะไม่แตกต่างกันมากนักตามเลขซีเทนที่เปลี่ยนไป แต่เมื่อพิจารณาระยะเวลาหน่วงก่อนการระเบิด (lag time) ในรูปที่ ๗ จะเห็นว่าน้ำมันดีเซลที่เลขซีเทนสูงจะมีระยะเวลาหน่วงก่อนการระเบิดที่สั้นกว่าพวกที่มีเลขซีเทนต่ำกว่า ทำให้เกิดการเผาไหม้ได้รวดเร็วกว่า เครื่องยนต์จึงทำงานที่รอบสูงได้ (หมายเหตุ : การเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นใช้การฉีดพ่นให้เป็นละอองฝอยเล็ก ๆ จึงเกิดการเผาไหม้ได้ง่ายขึ้น ดังนั้น lag time การเผาไหม้ในเครื่องยนต์จริงจึงสั้นกว่าการทดสอบในอุปกรณ์วัด)

รูปที่ ๗ ตัวอย่างค่า autoignition temperature และระยะเวลาหน่วงก่อนการระเบิดของน้ำมันดีเซลที่มีค่าเลขซีเทน (cetane number) ต่างกัน คำว่า Straight run หมายถึงน้ำมันที่ได้จากหอกลั่นโดยตรง โดยที่ยังไม่นำไปทำการปรับสภาพใด ๆ ในกรณีของน้ำมันดีเซลที่ใช้น้ำมันดิบที่มีไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงในสัดส่วนที่สูง น้ำมันที่กลั่นได้จะมีค่าเลขซีเทนสูงพอสำหรับการนำไปใช้งานได้เลย (ถ้าไม่คำนึงถึงกำมะถันปนเปื้อน) แต่ถ้าเป็นน้ำมันเบนซิน น้ำมัน straight run ที่ได้จากหอกลั่นนั้นจะมีเลขออกเทนที่ต่ำ ยังไม่สามารถนำไปใช้กับเครื่องยนต์ได้ ต้องนำไปผ่านกระบวนการเพิ่มเลขออกเทนก่อน