ภาษาอังกฤษสำหรับวิศวกรเคมี (๓) MO Memoir : Wednesday 19 June 2562

keep (verb) continue to be in the specified condition or position; remain or stay

คำว่า "keep" มีการแปลเป็นไทยว่า "เก็บ" แบบเก็บของเข้าที่ หรือย้ายตำแหน่งมันไปยังที่ ๆ ทันควรอยู่ แต่ก็ยังมีความหมายอื่นอีกคือ "คงสภาพเดิมเอาไว้" หรือ "คงสภาวะที่เป็นอยู่หรือทำงานอยู่ขณะนั้นเอาไว้" และเรื่องมันก็เกิดเพราะสองความหมายนี้มันมีความแตกต่างกันอยู่
 

บ่ายวานซืน มีสาวน้อยรายหนึ่งที่ได้หยุดงานสองสัปดาห์แวะเข้ามาหา และมาเล่าเรื่องงานที่กำลังทำอยู่ ณ จังหวัดทางภาคเหนือตอนล่างแห่งหนึ่ง พักยังบ้านพักที่ทางบริษัทจัดให้ร่วมกับพนักงานคนอื่น งานนั้นเป็นงานที่ต้องไปทำงานกลางแจ้ง โดยตัวเขาเองรับหน้าที่เป็นคนผสมปูนและเทปูนลงหลุม แต่ไม่ใช่ปูนงานก่อสร้างที่เทลงหลุมเพื่อสร้างเสาเข็ม แต่เป็นการเทลงหลุมขุดเจาะน้ำมันเพื่ออุดหลุมที่ไม่ใช้งานแล้ว 
  

การสนทนามีการพูดคุยกันหลายเรื่อง ทั้งเรื่องการทำงานที่ตัวเขาเองจบวิศวเคมีแต่ต้องทำงานเกี่ยวกับเครื่องจักรกลล้วน ๆ ทำให้มีปัญหาเกี่ยวกับการเรียกชื่อชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมทั้งชนิดของน้ำมันที่ใช้ทั้งส่งกำลังและการหล่อลื่น และยังครอบคลุมไปถึงชีวิตการทำงานของผู้หญิงตัวเล็ก ๆ คนหนึ่งที่ต้องไปทำงานกับกลุ่มผู้ชาย ที่ลักษณะการพูดจาอาจเรียกได้ว่าหลายคนคงรับไม่ได้ แถมยังกินเหล้ากันหนักตอนเย็นอีก และเรื่องหนึ่งที่ได้รับฟังก็คือความเข้าใจภาษาอังกฤษที่ไม่ถูกต้องของช่างเทคนิคชาวไทย
 

เหตุเกิดที่งานภาคสนามแห่งหนึ่ง อุปกรณ์ที่ใช้ในงานดังกล่าวต้องสามารถเก็บขนย้ายได้ง่ายเวลาที่ต้องย้ายไปทำยังตำแหน่งอื่น วันขณะที่คนงานกำลังเดินเครื่องปั๊มอยู่ หัวหน้างานที่เป็นชาวต่างชาติที่เดินตรวจงานอยู่มาเห็นเข้า ก็กล่าวกับคนเดินเครื่องปั๊มว่า "keep pumping, keep pumping"
 

ผ่านไปช่วงเวลาหนึ่ง พอหัวหน้างานคนดังกล่าวเดินกลับมาที่เดิมอีกครั้ง ก็พบว่าพนักงานคนดังกล่าวเก็บอุปกรณ์ (ก็คือปั๊ม) เรียบร้อยแล้ว ก็เลยเกิดการโต้เถียงกันระหว่างหัวหน้างานชาวต่างชาติที่บอกกับพนักงวานคนไทยว่าเขาบอกให้ "keep pumping" ส่วนพนักงานคนไทยก็เถียงในทำนองว่า "ก็เก็บปั๊มตามที่สั่งแล้วไง"
 

"keep" ในที่นี้ไม่ได้แปลว่าให้เก็บ แบบเก็บของเข้าที่ แต่หมายถึงให้คงสภาวะนั้นไว้ "keep pumping" ก็คือการที่หัวหน้างานเห็นปั๊มกำลังทำงานอยู่ ก็เลยบอกให้พนักงานที่ประจำปั๊มตัวนั้นให้เดินเครื่องปั๊มตัวนั้นต่อไปเรื่อย ๆ ความหมายของ "keep" ในที่นี้คือ "คงสภาวะที่เป็นอยู่หรือทำงานอยู่ขณะนั้นเอาไว้" แต่พนักงานกลับไปตีความว่าหัวหน้าสั่งให้เก็บปั๊ม (คือให้เลิกทำงาน) เขาก็เลยเก็บอุปกรณ์

สุดท้ายเรื่องราวลงเอยอย่างไรผมก็ไม่รู้ เพราะคนเล่าก็ไม่ได้เล่าให้ฟัง

น้ำมันเชื้อเพลิงและก๊าซปิโตรเลียมเหลว(ศัพท์ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) MO Memoir : Thursday 25 March 2553

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับเมื่อวานนี้ โดยฉบับนี้จะกล่าวถึงศัพท์ที่พบในวงการกลั่นน้ำมัน เพื่อให้ผู้ที่ไม่ได้อยู่ในวงการ (ซึ่งอาจเป็นวิศวกรสาขาอื่นหรือบุคคลทั่วไป) เข้าใจความหมายของคำที่ใช้ในวงการ

ก่อนอื่นลองมาดูกันก่อนว่าในการแยกน้ำมันดิบออกเป็นส่วนประกอบต่าง ๆ นั้นกระทำกันอย่างไร

รูปที่ 1 แผงผังแสดงการกลั่นแยกน้ำมันดิบออกเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ อย่างง่าย

ก่อนอื่นน้ำมันดิบจะถูกนำไปให้ความร้อนก่อนที่จะป้องเข้าหอกลั่นหอที่หนึ่ง ซึ่งทำงานที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric column) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากหอกลั่นแรกนี้ขึ้นอยู่กับสายที่ป้อนเข้ามา ถ้าเป็นน้ำมันเบาก็อาจได้แก๊สหุงต้ม (LPG) เป็นผลิตภัณฑ์ที่เบาที่สุดที่ออกทางยอดหอ ถัดลงไปจะเป็นน้ำมันเบนซิน (gasoline) น้ำมันก๊าด (kerosene) น้ำมันดีเซล (diesel) และผลิตภัณฑ์ก้นหอ (distillate)

ผลิตภัณฑ์ก้นหอนี้จะถูกนำไปกลั่นในหอกลั่นที่สองที่ทำงานที่สุญญากาศ (ใช้ steam ejector ทำสุญญากาศ ดูรายละเอียดได้ใน memoir ฉบับวันอังคารที่ ๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓) เหตุที่ต้องทำการกลั่นในสุญญากาศก็เพื่อให้น้ำมันหนักเหล่านี้ระเหยกลายเป็นไอได้ง่าย เพราะถ้าให้ความร้อนแก่น้ำมันหนักเหล่านี้ที่ความดันบรรยากาศ มันจะไม่ระเหยแต่จะเกิดการแตกตัวออกเป็นโมเลกุลเล็กลงแทน

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากหอกลั่นหอที่สองนี้มีชื่อเรียกหลายชื่อ บางพวกเรียกว่า distillate บางพวกเรียก gas oil และบางพวกเรียก fuel oil เรื่องเรียกชื่อผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมในโรงกลั่นน้ำมันนี้ต้องทำใจนิดนึง เพราะเป็นเรื่องปรกติที่ผลิตภัณฑ์ตัวเดียวกันใช้ชื่อเรียกต่างกัน ที่เคยเจอมาแม้ว่าจะเป็นพนักงานในบริษัทเดียวกันแท้ ๆ ยังเรียกต่างกัน อาจเป็นเพราะต่างถือตำราคนละเล่ม หรือมีที่ปรึกษาหรือหัวหน้าหน่วยงานที่ย้ายมาจากที่ทำงานอื่น และที่ทำงานนั้นเรียกชื่อที่แตกต่างออกไป ด้วยเหตุนี้ memoir ฉบับนี้จึงขอถือโอกาสรวมรวมความหมายของชื่อย่อและชื่อต่าง ๆ มาอธิบายเพื่อให้ทราบตรงกัน

ชื่อที่จะอธิบายนั้นไม่ได้เรียงตามลำดับตัวอักษร แต่จะเป็นแบบนึกอะไรออกก็พิมพ์ลงไปเลย

คำว่า gas ในภาษาอังกฤษนั้น ในภาษาไทยเขียนได้ ๒ แบบคือ "ก๊าซ" หรือ "แก๊ส" บางบริษัทจะใช้คำว่า "ก๊าซ" แต่บางบริษัทใช้คำว่า "แก๊ส" ดังนั้นจะสมัครงานบริษัทไหนก็อย่าลืมชำเลืองดูด้วยว่าที่บริษัทนั้นเขาเลือกใช้คำไหน

เวลาที่ใช้คำว่า "หนักกว่า" หรือ "เบากว่า" กับน้ำมัน หมายถึงจุดเดือดของน้ำมัน น้ำมันที่หนักกว่าคือมีจุดเดือดสูงกว่า และน้ำมันที่เบากว่ามีจุดเดือดต่ำกว่า คำนี้มาจากการกลั่น เพราะน้ำมันที่มีจุดเดือดต่ำจะออกทางยอดหอ (ซึ่งเหมือนกับว่ามันเบา เลยลอยขึ้นข้างบนได้) ส่วนน้ำมันที่มีจุดเดือดสูงจะออกทางก้นหอ (ซึ่งเหมือนกับว่ามันหนัก เลยตกลงข้างล่าง)

คำว่า "ข้น" กับ "ใส" ก็เป็นคำอธิบายความหนืดของน้ำมัน น้ำมันที่ใสคือน้ำมันที่มีความหนืดต่ำ และน้ำมันที่ข้นก็คือน้ำมันที่มีความหนืดสูง

CNG - Compressed natural gas

แปลตรงตัวก็คือแก๊สธรรมชาติอัดความดัน แก๊สตัวนี้ก็คือมีเทน (methane - CH₄) นั่นเอง เชื้อเพลิงที่เป็นแก๊สมีเทนที่ใช้เติมรถยนต์ รถเมล์ และรถบรรทุกต่าง ๆ ที่วิ่งกันอยู่ในบ้านเราในปัจจุบัน ชื่อเรียกที่ถูกต้องตามหลักสากลคือ CNG แม้แต่กฎหมายที่ออกมาก็ยังระบุว่าเป็น "รถที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิง" หรือบริษัทต่าง ๆ ที่ผลิตรถก็ยังบอกว่าเป็นรถที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิง

สาเหตุที่ต้องใช้ความดันสูงในการเก็บก็เพราะเราไม่สามารถอัดมีเทนให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้ ดังนั้นเพื่อให้มีปริมาณเพียงพอที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนรถยนต์ ถังเก็บก็เลยต้องใช้ความดันสูง (ประมาณ 200 bar)

NGV - Natural gas vehicle

แปลตรงตัวก็คือยานพาหนะ (รถนั่นแหละ) ที่ใช้แก๊สธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง ชื่อย่อและความหมายนี้เป็นชื่อย่อและความหมายสากลที่ทั้งโลกใช้กัน (ยกเว้นบริษัทหนึ่งของประเทศไทย) กล่าวให้ถูกต้องคือรถยนต์ที่ใช้แก๊สธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงเรียกว่า NGV ส่วนเชื้อเพลิงที่ใช้กับรถยนต์ที่เป็น NGV คือ CNG การบอกว่าให้รถยนต์ไปใช้ NGV เป็นเชื้อเพลิงนั้นมันจะเป็นไปได้อย่างไร ก็ในเมื่อ NGV ไม่ใช่เชื้อเพลิงแต่เป็นรถ ที่ถูกคือต้องบอกว่าให้รถยนต์ไปใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิง

เรื่องมันเกิดจากการมีนักการเมืองระดับสูงผู้หนึ่ง (ซึ่งไม่รู้เรื่องปิโตรเลียมดี) ไปออกความคิดว่าเพื่อแก้ปัญหาน้ำมันแพงก็ควรสนับสนุนให้รถใช้ "NGV" เป็นเชื้อเพลิง (ที่ถูกคือต้องใช้ "CNG" เป็นเชื้อเพลิง) แต่โดยวัฒนธรรมบางอย่างของไทยที่ผู้ใหญ่ต้องถูกเสมอ (แทนที่จะไปบอกว่าท่านพูดผิด) ก็เลยมีการแก้คำเต็มของคำย่อ NGV ว่าย่อมาจาก "Natural gas for vehicle" พึงสังเกตนะว่ามีการเติมคำว่า "for" เข้าไป แต่คำย่อนี้ให้ใช้กับบริษัทนี้บริษัทเดียวเท่านั้นนะ อย่าไปพูดกับคนอื่นนอกประเทศไทย เพราะเดี๋ยวจะขายหน้าไปทั้งโลก

LPG - Liquified petroleum gas

แปลตรงตัวก็คือแก๊สปิโตรเลียมเหลว ซึ่งได้แก่โพรเพน (propane - C₃H₈) และบิวเทน (C₄H₁₀) องค์ประกอบของ LPG นั้นเป็นได้ตั้งแต่โพรเพน 100% ไปจนถึงบิวเทน 100%

มาตรฐานแก๊สหุงต้มใช้ในบ้านเรานั้นไม่ได้ระบุว่าต้องประกอบด้วยโพรเพนและบิวเทนในสัดส่วนเท่าใด แต่ระบุเป็นความดันไอสูงสุด ณ อุณหภูมิที่กำหนดแทน แก๊สหุงต้มในบ้านเราเคยใช้สัดส่วน โพรเพน:บิวเทน ตั้งแต่ 50:50 แล้วก็ไปเป็น 70:30 แต่ดูเหมือนว่าปัจจุบันจะอยู่ที่ 60:40

แก๊สที่เห็นเป็นของเหลวอยู่ในไฟแช็คแก๊ส (แบบราคาถูกที่เป็นพลาสติกใส) ก็คือ LPG ตัวนี้

แก๊สที่ขึ้นมาจากอ่าวไทยนั้นมีโพรเพนและบิวเทนเป็นองค์ประกอบในปริมาณที่จัดว่ามาก ทำให้คุ้มค่าที่จะแยกโพรเพนส่วนหนึ่งออกเป็นสารบริสุทธิ์และขายเป็นสารตั้งต้นสำหรับโรงงานปิโตรเคมี (เอาไปผลิตเป็นโพรพิลีน) นอกเหนือจากที่นำมาขายเป็นแก๊สหุงต้ม

NGL - Natural gasoline

Natural gasoline หรือแก๊สโซลีนธรรมชาติคือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนช่วงประมาณ C₅-C₈ ที่ได้มาจากหลุมแก๊สธรรมชาติ สำหรับในประเทศไทยนั้นแก๊สธรรมชาติที่ขึ้นมาจากหลุมจะถูกแยกเอาส่วนที่ไม่เป็นแก๊สออกมาก่อน (เช่น น้ำ ไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C₅ ขึ้นไปที่เรียกว่า NGL นี้) และส่งเฉพาะส่วนที่เป็นแก๊สมาตามท่อใต้ทะเลขึ้นบกไปยังโรงแยกแก๊ส

เข้าใจว่า NGL ที่ได้จากหลุมเจาะนี้จะบรรจุลงเรือบรรทุก เพื่อนำไปส่งยังโรงงานบนฝั่ง (ไม่ได้ส่งทางท่อ)

ในบางครั้งถ้าคุยกับคนที่เขาทำงานเกี่ยวกับการขุดเจาะหาน้ำมัน เขาก็อาจเรียก NGL นี้ว่า Condensate แต่ถ้าจะระบุให้ชัดก็ต้องเรียกว่า natural gas condensate

แต่ได้ยินคำว่า condensate ก็ต้องดูก่อนว่าคุยอยู่กับใคร คุยเรื่องอะไร เช่นถ้าคุยกันเรื่องไอน้ำ คำว่า condensate นี้จะหมายถึงไอน้ำที่ควบแน่นเป็นน้ำ (ถ้าจะระบุให้ชัดก็ต้องเรียกว่าเป็น steam condensate)

Gasoline (น้ำมันแก๊สโซลีน)/Keroesene (น้ำมันก๊าด)/Naphtha (แนฟทา)

ไฮโดรคาร์บอนส่วนที่เป็นของเหลวคือส่วนที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 5 อะตอมขึ้นไป (C₅ ขึ้นไป) น้ำมันตัวแรกสุดในกลุ่มนี้คือน้ำมันแก๊สโซลีน ซึ่งก็คือน้ำมันที่เราเรียกว่า "น้ำมันเบนซิน" นั่นเอง

น้ำมันเบนซินที่ใช้กับรถยนต์บางก็มีการระบุลงไปว่าเป็น Motor gasoline หรือย่อว่า MOGAS

ในทำนองเดียวกัน น้ำมันเบนซินที่ใช้กับเครื่องบิน (เครื่องยนต์ลูกสูบ) ก็มีการระบุลงไปว่าเป็น Aviation gasoline หรือ AVGAS

พวกถัดไปที่มีจุดเดือดสูงกว่าแก๊สโซลีนก็คือน้ำมันก๊าด ซึ่งนำไปใช้ในการจุดตะเกียง และใช้ผลิตเป็นน้ำมันสำหรับเครื่องบินไอพ่นต่าง ๆ เช่น Jet A-1 JP-5 และ JP-8 เป็นต้น

แนฟทานั้นเป็นคำเรียกไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในช่วงน้ำมันแก๊สโซลีนและน้ำมันก๊าด บางคนแทนที่จะเรียกว่าแก๊สโซลีนก็จะเรียกว่า light naphtha แทน และไปเรียกน้ำมันก๊าด (หรือบางทีก็คร่อมช่วงบนของดีเซล) ว่า heavy naphtha แทน แต่เอาเป็นว่าถ้าได้ยินคำว่าแนฟทาก็ให้นึกถึงน้ำมันในช่วงแก๊สโซลีนและน้ำมันก๊าดเอาไว้ก่อน

MTBE (Methyl tertiary-butyl ether)

MTBE เป็นสารประกอบออกซิจิเนตหลักที่ใช้ในการเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันเบนซินสำหรับรถยนต์ในบ้านเราในปัจจุบัน แต่น้ำมันเบนซินสำหรับบางงานหรือในบางประเทศก็ยังยอมให้ใช้สารตะกั่ว (TEL - Tetra Ethyl Lead) เป็นสารเร่งออกเทนอยู่

Diesel

คำว่า "น้ำมันดีเซล" ที่คนทั่วไปพูดถึงกันในประเทศไทยจะหมายถึงน้ำม้นดีเซลที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็ว หรือ High speed diesel ที่ย่อว่า HSD น้ำมันนี้คือน้ำมันดีเซลที่ใช้กับรถยนต์และเครื่องยนต์เรือขนาดเล็กทั่วไป

แต่ยังมีน้ำมันดีเซลอีกชนิดหนึ่งที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลหมุนช้าหรือ Low speed diesel ที่ย่อว่า LSD ซึ่งบางคนเรียกว่า "น้ำมันขี้โล้" ที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ (เช่นเครื่องยนต์เรือเดินสมุทร)

ช่วงจุดเดือดต่ำของน้ำมันที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลได้จะคร่อมกับช่วงที่เป็นน้ำมันก๊าด (ส่วนที่มีจุดเดือดสูง) ดังนั้นอย่าแปลกใจว่าทำไมกองทัพของบางประเทศจึงใช้น้ำมันเครื่องยนต์ไอพ่นเติมรถที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล ทั้งนี้ก็เพื่อความสะดวกในการส่งกำลังบำรุง

ส่วนช่วงที่เป็นจุดเดือดสูงของน้ำมันดีเซลจะคร่อมอยู่กับช่วงที่เป็นจุดเดือดต่ำของน้ำมันเตา แต่เนื่องจากน้ำมันยิ่งมีจุดเดือดสูงมาก็จะมีกำมะถันปนเปื้อนมากขึ้น ดังนั้นเพื่อจำกัดปริมาณกำมะถันในน้ำมันดีเซลจึงได้มีการกำหนดจุดเดือดสูงสุดของน้ำมันดีเซลไว้ที่ 357 องศาเซลเซียส (น้ำมันที่มีจุดเดือดสูงกว่านี้ก็นำมาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลได้ แต่จะให้ไอเสียที่มีกำมะถันสูงขึ้น)

แต่ราคาขายของน้ำมันดีเซลจะแปรเปลี่ยนตามการปั่นราคาของตลาด ในขณะที่ราคาขายของน้ำมันเตาจะขึ้นอยู่กับค่าความร้อน (พลังงานที่ได้จากการเผาน้ำมันเตานั้น) ซึ่งราคาจะต่ำกว่า ดังนั้นในช่วงหนึ่งที่ราคาน้ำมันดีเซลสูงมากจึงมีการเสนอให้เพิ่มจุดเดือดของน้ำมันดีเซล (เพื่อที่จะเอาส่วนที่ต้องไปขายเป็นน้ำมันเตาในราคาต่ำมาขายเป็นน้ำมันดีเซล ราคาเฉลี่ยของดีเซลจะได้ลดลง) แต่วิธีการดังกล่าวไม่ได้รับการยอมรับ สุดท้ายดูเหมือนว่าจะมีการผลิตน้ำมันดังกล่าวแต่จะไปขายให้กับเรือประมงในทะเล เพื่อช่วยเหลือชาวประมง โดยน้ำมันดังกล่าวจะผสมสีม่วง จึงมีการเรียกว่า "น้ำมันม่วง"

Gas oil/Distillate/Fuel Oil

3 ชื่อนี้เป็นชื่อที่เรียกน้ำมันส่วนที่หนักกว่าดีเซล เป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันที่ได้จากหอกลั่นสุญญากาศ ตัวที่เบากว่าก็จะเรียกว่า Light เช่น Light Gas Oil หรือ Light Distillate เป็นต้น ส่วนตัวที่อยู่ตรงกลางก็จะใช้คำว่า Middle เติมเข้าไปข้างหน้า และตัวที่หนักอยู่ล่างก็จะใข้คำว่า Heavy เติมไปหน้าชื่อ

น้ำมันส่วนนี้บางส่วนก็นำไปกลั่นแยกเพื่อผลิตเป็นน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน บางส่วนนำไปขายเป็นน้ำมันเตา บางส่วนนำไปผ่านกระบวนการ catalytic cracking เพื่อเปลื่ยนเป็นน้ำมันเบา (พวกเบนซิน) ที่มีราคาดีกว่า

Residual

คือส่วนที่หนักที่สุดที่ออกทางก้นหอของหอกลั่นสุญญากาศ บางทีส่วนนี้อาจเป็น Asphalt หรือยางมะตอยที่นำไปใช้ทำผิวจราจร หรืออาจนำไปเข้ากระบวนการ cracking เพื่อผลิตเป็นน้ำมันเบา

Straight Run

หมายถึงที่ออกมาโดยตรง เช่น Straight Run Gasoline (SRG) หมายถึงน้ำมันที่มีจุดเดือดในช่วงน้ำมันแก๊สโซลีนที่ได้มาจากหอกลั่นบรรยากาศ (หอกลั่นหอแรก) SRG นี้มีเลขออกเทนต่ำ (น่าจะประมาณ 30-40) จนไม่สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ทันที ต้องนำไปผ่านกระบวนการอื่นเพื่อเพิ่มค่าเลขออกเทนก่อน

Reformate/Aromatics/BTX

ในโรงกลั่นหรือโรงแอโรแมติกนั้น จะมีการนำไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงในช่วง C₆-C₈ ไปเข้ากระบวนการที่เรียกว่า Platinum reforming หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า Platforming เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลจากโซ่ตรงให้เป็นวงแหวนแอโรแมติก ผลิตภัณฑ์หลักแอโรแมติกที่ได้จะเป็น เบนซีน (Benzene) โทลูอีน (Toluene) และสารผสมของไซลีน (mixed-Xylene) ทั้ง 3 ไอโซเมอร์ (ortho- meta- และ para-) โดยอาจมีเอทิลเบนซีน (Ethyl benzene) ร่วมอยู่ด้วย

ผลิตภัณฑ์ที่ออกจากกระบวนการ Platorming จะเรียกว่า Reformate หรือ BTX (ซึ่งเป็นชื่อย่อของสารประกอบแอโรแมติกหลัก 3 ตัวในผลิตภัณฑ์นั้น) Reformate นี้ถูกนำไปใช้เป็นสารเร่งออกเทนในน้ำมันเบนซิน (ซึ่งอาจสูงถึง 35% ในเนื้อน้ำมัน) หรือนำไปแยกออกเป็น เบนซีน โทลูอีน และไซลีน บริสุทธิ์ และขายเป็นตัวทำละลายหรือสารตั้งต้นสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมีต่อไป

เอทิลเบนซีนไม่ได้ผลิตจากกระบวนการ reformate แต่ได้จากปฏิกิริยาระหว่างเบนซีนกับเอทิลีน

Biodiesel/B2/B5/B100

ไบโอดีเซลที่เคยมีการทำใช้ในบ้านเรานั้นมีอยู่ 2 แบบ แบบแรกเป็นแบบที่ชาวบ้านทำกันเองก่อนโดยการนำเอาน้ำมันพืชไปผสมกับน้ำมันก๊าดหรือน้ำมันดีเซลโดยตรง และแบบที่สองเป็นการนำเอาน้ำมันพืชไปผ่านกระบวนการทางเคมีก่อนเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลเป็นเมทิลเอสเทอร์ (methyl ester) หรือเอทิลเอสเทอร์ (ethyl ester) ของกรดไขมัน ไบโอดีเซลที่บริษัทน้ำมันต่าง ๆ พูดถึงและขายกันเป็นแบบที่สองนี้

น้ำมันดีเซลที่มีไบโอดีเซลผสมอยู่จะมีตัวอักษร B และตัวเลขกำกับ B2 ก็คือน้ำมันดีเซลที่มีไบโอดีเซลผสมอยู่ 2% โดยส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันดีเซล B5 ก็คือน้ำมันดีเซลที่มีไบโอดีเซลผสมอยู่ 5% โดยส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันดีเซล ส่วน B100 ก็คือน้ำมันไบโอดีเซลบริสุทธิ์ ข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพของน้ำมันดีเซล พ.ศ. ๒๕๕๓ ที่ประกาศไว้นั้น ในส่วนของน้ำมันดีเซลหมุนเร็วธรรมดา จริง ๆ แล้วคือ B2 (เพราะกำหนดให้ต้องมีเมทิลเอสเทอร์ 1.5-2%) ส่วนอีกตัวหนึ่งเป็นน้ำมันดีเซลหมุนเร็ว B5

Gasohol/E10/E20/E85

แก๊สโซฮอล์คือน้ำมันเบนซินที่ใช้เอทานอลเป็นสารเร่งออกเทน แก๊สโซฮอล์ที่ขายในบ้านเรามี 3 ชนิดคือ E10 ซึ่งมีเอทานอลผสมอยู่ 10% (ส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันเบนซิน) E20 ก็มีเอทานอลอยู่ 20% (ตัวนี้หาเติมยากหน่อย) และ E85 ก็มีเอทานอลอยู่ 85% (ตัวนี้หาเติมยากสุด)

แก๊สโซฮอล์ E10 นั้นมีทั้งออกเทน 91 และ 95 ส่วน E20 และ E85 นั้นมีแต่ชนิดออกเทน 95

เครื่องยนต์ที่ออกแบบมาใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงนั้น สามารถใช้ E10 ได้โดยไม่มีปัญหาใด (ในเรื่องของการจุดระเบิดและกำลังนะ ไม่ใช่ส่วนของชิ้นส่วนสัมผัสน้ำมัน) แต่ถ้าจะใช้น้ำมัน E20 หรือ E85 ได้การออกแบบเครื่องยนต์จะแตกต่างออกไป ดังนั้นรถที่ใช้น้ำมัน E10 อย่าเผลอไปเติม E20 ทั้ง ๆ ที่เลขออกเทนมันเท่ากันหรือสูงกว่า แต่รถที่ใช้น้ำทัน E20 สามารถเติม E10 ได้

ผมเคยตั้งคำถามเล่น ๆ ว่า เห็นพวกวิศวกรเคมีพยายามหาทางผลิตเอทานอลบริสุทธิ์เพื่อนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ ซึ่งต้องผ่านกระบวนการมากมายเพื่อขายในราคาแค่ลิตรละ 20 กว่าบาท ส่วนพวกเรียนทางด้านอาหารนั้นเขาทำเอทานอลเข้มข้น 5-15% ในน้ำและขายเป็นไวน์ขวดละ 150-200 บาท (ต่อขวดขนาดบรรจุ 0.75 ลิตรเอง) ซึ่งได้ราคาดีกว่าร่วม 10 เท่าและก็มีต้นทุนต่ำกว่าด้วย

ดังนั้นถ้าเทียบระหว่างการพัฒนาการผลิตเอทานอลเพื่อนำมาทดแทนน้ำมันที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และการพัฒนาการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์เพื่อทดแทนเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ แบบไหนจะช่วยประหยัดเงินตราต่างประเทศได้ดีกว่ากัน

ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๓ อธิบายศัพท์ MO Memoir : Tuesday 2 February 2553

Memoir ฉบับนี้ยังเป็นตอนต่อเนื่องจากฉบับวันศุกร์ที่ ๒๙ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๑ อธิบายศัพท์" และฉบับวันอาทิตย์ที่ ๓๑ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๒ อธิบายศัพท์"

คิดว่าถัดจากเรื่องอธิบายศัพท์ก็จะเป็นเรื่องเกี่ยวกับการออกแบบระบบปั๊มและท่อ (เรื่องเล่าจากประสบการณ์) แต่ระหว่างนี้อาจมีเรื่องอื่นเข้ามาแทรกคั่นกลางก่อนก็ได้

Head (เฮด)

Head (เฮด) ในที่นี้ไม่ได้แปลว่า "หัว" แต่หมายถึง "ความดันด้านขาออก" ที่ปั๊มสามารถผลิตได้ โดยมักจะเปรียบเทียบกับความสูงของน้ำที่ปั๊มตัวนั้นสามารถดันให้สูงขึ้นไปได้ ตัวอย่างเช่นถ้าบอกว่าปั๊มตัวนี้มีแรงดัน(หรือมีเฮด) 10 เมตรน้ำ ก็หมายความว่าปั๊มตัวนี้สามารถสูบน้ำและดันน้ำขึ้นไปได้สูง 10 เมตร (ส่งน้ำขึ้นชั้น 3 ของอาคารได้) หรือผลิตความดันด้านขาออกได้ 1 kg/cm² (หรือ 1 bar) นั่นเอง ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงแล้วเราอาจใช้ปั๊มตัวนี้ปั๊มของเหลวอื่นที่ไม่ใช่น้ำ เช่นใช้ปั๊มน้ำมัน (ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ) หรือน้ำทะเล (ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำ)

Hydraulic constraint

Hydraulic constraint คำนี้ไม่รู้ว่าคำแปลตามราชบัณฑิตมีหรือเปล่า หรือถ้ามีมันแปลว่าอะไร แต่ในที่นี้ขอแปลว่า "ข้อจำกัดทางอุทกศาสตร์" ก็แล้วกัน

ในการออกแบบระบบท่อนั้น ถ้าเราใช้ท่อขนาดเล็กก็จะประหยัดต้นทุนด้านราคาท่อ แต่จะสิ้นเปลืองพลังงานในการปั๊มของเหลวเพราะท่อขนาดเล็กจะมีค่าความดันลด (pressure drop) ที่สูง แต่ถ้าเราใช้ท่อขนาดใหญ่ราคาท่อก็จะแพงขึ้น แต่จะสิ้นเปลืองพลังงานในการปั๊มน้อยกว่าเพราะท่อขนาดใหญ่มีความดันลดที่ต่ำกว่า (ที่อัตราการไหลโดย "ปริมาตร" เดียวกัน ของเหลวที่ไหลในท่อขนาดเล็กจะต้องไหลด้วยความเร็วเชิงเส้นสูงกว่าของเหลวที่ไหลในท่อขนาดใหญ่กว่า) ในการเลือกขนาดท่อที่เหมาะสมสำหรับของเหลวที่ไม่หนืด (เช่นน้ำ) นั้นมีกฎที่เรียกว่า rule of thumb อยู่ว่า ควรเลือกขนาดท่อที่ทำให้ความเร็วของของเหลวที่ไหลอยู่ในท่ออยู่ในช่วงประมาณ 1-3 m/s (สำหรับของไหลชนิดอื่นลองไปค้นหาในตำราเอง)

แต่ขนาดท่อนั้นมีขนาดเฉพาะเท่าที่มาตรฐานกำหนดไว้ (ไม่ใช่ว่าอยากจะได้ท่อขนาดใดก็หาได้หมด) ดังนั้นเมื่อคำนวณหาขนาดท่อที่เหมาะสม (ก็คือเส้นผ่านศูนย์กลาง D) จากอัตราการไหลโดยปริมาตร (V) และความเร็ว (u) ที่เหมาะสมแล้ว (หาจาก A = V/u เมื่อ A คือพื้นที่หน้าตัดการไหลของท่อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง D) ก็ต้องมีการปัดค่า D ที่คำนวณได้นั้นเข้าหาขนาดท่อที่มีอยู่จริง เช่นอาจคำนวณว่าขนาดท่อที่เหมาะสมคือ 4.7 นิ้ว (โดยอาจได้จากการตั้งความเร็วเฉลี่ยในการไหลไว้ที่ 2 m/s ก่อน) แต่ท่อขนาด 4.7 นิ้วไม่มีใครเขาผลิตขาย มีแต่ขนาด 4 นิ้วและ 5 นิ้วที่มีขนาดใกล้เคียง ดังนั้นเราก็ต้องมาตรวจสอบต่อว่าถ้าใช้ท่อขนาด 4 นิ้วหรือ 5 นิ้ว ท่อขนาดใดยังเหมาะสมอยู่ กล่าวคือถ้าใช้ท่อ 4 นิ้ว ความเร็วในการไหลก็จะเพิ่มขึ้น แต่เพิ่มขึ้นเกิน 3 m/s หรือไม่ และถ้าใช้ท่อ 5 นิ้ว ความเร็วในการไหลก็จะลดลง แต่ลดต่ำกว่า 1 m/s หรือไม่ ท่อขนาดใดที่ทำให้ความเร็วในการไหลอยู่ในเกณฑ์ 1-3 m/s ก็ใช้ท่อขนาดนั้นได้

แต่การเลือกใช้ท่อในโรงงานนั้นยังต้องคำนึงถึงการเตรียมชิ้นส่วนสำหรับการซ่อมบำรุงด้วย ถ้าหากมีท่อหลากหลายขนาดมากเกินไปก็จะทำให้เกิดปัญหาในส่วนของสต๊อกวัสดุซ่อมบำรุง ดังนั้นเพื่อป้องกันความยุ่งยากดังกล่าวจึงมักมีการกำหนดขนาดท่อที่จะเลือกใช้ในการก่อสร้าง

ตัวอย่างเช่นทางโรงงานอาจมีการกำหนดไว้ว่า

- ท่อขนาดเล็กที่สุดที่จะใช้คือขนาด 3/4 นิ้ว

- ท่อที่มีขนาดไม่เต็มนิ้ว (เช่นพวกลงท้ายด้วย 1/4 นิ้ว 1/2 นิ้ว และ 3/4 นิ้ว) จะใช้กับท่อขนาดไม่เกิน 3 นิ้ว แต่จะเลือกใช้เฉพาะท่อที่มีขนาดเป็น 1/2 นิ้วเท่านั้น (กล่าวคืออนุญาตให้ใช้ท่อขนาด 1 1/2 นิ้ว แต่ไม่อนุญาตให้ใช้ท่อขนาด 1 1/4 นิ้ว) และ

- ท่อที่มีขนาดตั้งแต่ 4 นิ้วขึ้นไปจะเลือกใช้เฉพาะท่อที่มีขนาดเป็นเลขคู่เท่านั้น (กล่าวคือ ใช้ท่อขนาด 4 นิ้ว 6 นิ้ว 8 นิ้ว ฯลฯ แต่จะไม่ใช้ท่อขนาด 5 นิ้ว 7 นิ้ว 9 นิ้ว แม้ว่ามันจะมีปรากฏในมาตรฐานก็ตาม)

ดังนั้นจากตัวอย่างที่ยกมาก่อนหน้านั้น ถ้าเราปัดขนาดท่อที่คำนวณได้คือ 4.7 นิ้วเป็นท่อ 5 นิ้วซึ่งเป็นขนาดที่ใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณได้มากที่สุด มันก็จะไม่เข้ากับเกณฑ์การก่อสร้างของบริษัท จึงต้องปัดขนาดขึ้นไปเป็นท่อ 6 นิ้วหรือไม่ก็ปัดลงมาเป็นท่อ 4 นิ้ว แล้วจึงกลับมาพิจารณาใหม่ว่าความเร็วในการไหลในท่อ 4 นิ้วกับ 6 นิ้วนั้นยังอยู่ในช่วงที่เหมาะสมหรือไม่

ในแต่ละหน่วยการผลิตนั้นจะมีการปัดขนาดท่อที่คำนวณได้ทั้งปัดขึ้นและปัดลง แต่เมื่อโรงงานสร้างมาแล้วเราก็ไม่รู้ว่าตอนออกแบบนั้นท่อไหนมีขนาดที่ถูกปัดขึ้นและท่อไหนมีขนาดที่ถูกปัดลง ท่อที่มีขนาดที่ถูกปัดขึ้นนั้นก็สามารถรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้มาก ส่วนท่อที่ถูกปัดลงนั้นก็จะรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้น้อย

ในขณะเดียวกันนั้นเราก็ต้องใช้อัตราการไหลที่กำหนดนั้นเป็นตัวระบุขนาดของปั๊มที่จะใช้ด้วย การเลือกขนาดของปั๊มนั้นถ้าเราเลือกขนาดของปั๊มที่ทำงานที่ประสิทธิภาพสูงสุด (ค่าพลังงานที่ใช้ต่อปริมาณของเหลวที่ปั๊มได้มีค่าต่ำสุด) ขนาดของปั๊มนั้นก็อาจไม่สามารถรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้ แต่ถ้าเราเลือกปั๊มที่มีขนาดใหญ่เผื่อไว้ก่อน ปั๊มนั้นก็จะสามารถรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มกำลังการผลิตได้ แต่ปั๊มนั้นจะไม่ทำงานในภาวะที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุด ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมาก (เปรียบเสมือนการขับรถรับจ้างส่งคน 1 คนระหว่างสามย่านกับสยามสแควร์ ถ้าใช้มอเตอร์ไซค์จะเปลืองพลังงานน้อยสุด แต่ถ้ามีผู้โดยสารมากกว่า 1 คนก็จะไม่สามารถขนส่งได้ในเที่ยวเดียว แต่ถ้าขับรถบัสส่งผู้โดยสารเพียงคนเดียวจะเปลืองน้ำมันมาก แต่ถ้ามีผู้โดยสาร 20 คนก็ยังสามารถขนส่งได้ในเที่ยวเดียว แต่ถ้าใช้รถเก๋งก็จะสิ้นเปลืองน้ำมันในระหว่างกลางระหว่างมอเตอร์ไซด์กับรถบัส โดยถ้ามัผู้โดยสารมากกว่า 1 คนแต่ไม่เกิน 4 คนก็ยังสามารถรับส่งได้ แต่ถ้ามากกว่านั้นก็ไม่สามารถทำได้เหมือนกับการใช้รถบัส)

การคำนวณหา hydraulic constraint ของหน่วยใดหน่วยหนึ่งนั้นก็คือการหาว่าระบบท่อและปั๊มของหน่วยน้ำ มีจุดใดบ้างที่ใช้งานเต็มขีดความสามารถแล้ว จุดนั้นก็ถือว่าเป็นคอขวด (bottle neck) ของระบบท่อ เราอาจพิจารณาระบบท่อก่อน โดยดูว่าอัตราการไหลในท่อใดนั้นสูงจนถึงขีดกำหนดแล้ว จากนั้นก็มาตรวจดูขนาดปั๊มว่าเดินเครื่องเต็มกำลังความสามารถหรือยัง (พึงระวังไว้ด้วยว่าขนาดท่อยังอาจรองรับการไหลที่เพิ่มขึ้นได้ แต่ขนาดปั๊มอาจจะเล็กเกินไป หรือในทางกลับกันคือขนาดท่อไม่สามารถรองรับการไหลที่เพิ่มขึ้นได้ แต่ขนาดปั๊มยังสามารถรองรับได้)

การทำให้ระบบนั้นสามารถส่งผ่านของเหลวได้มากขึ้นทำได้หลายวิธี เช่นเปลี่ยนท่อที่เล็กไปให้ใหญ่ขึ้น เปลี่ยนปั๊มที่เล็กไปให้ใหญ่ขึ้น ทำการเดินท่อคู่ขนานกับท่อเดิม (ไม่รื้อท่อเดิมออก) แยกระบบให้ย่อยลง (เช่นจากเดิมปั๊ม 1 ตัวจ่ายของเหลวไปยัง 5 หน่วย ก็ติดตั้งปั๊มเพิ่มอีก 1 ตัวและแยกระบบจ่ายของเหลวเป็นปั๊มตัวหนึ่งจ่ายของเหลวไปยัง 3 หน่วย และปั๊มอีกตัวหนึ่งจ่ายของเหลวไปยัง 2 หน่วย) ฯลฯ

Steam ejector

Ejector เป็นอุปกรณ์สำหรับทำสุญญากาศแบบหนึ่ง โดยอาศัยการไหลของของไหล (อาจเป็นของเหลวหรือแก๊สก็ได้) ชนิดหนึ่งที่ความดันสูง ให้เคลื่อนที่ผ่านบริเวณคอคอด หลักการทำงานและโครงสร้างของ ejector แสดงไว้ในรูปที่ 1 และ 2 (ตอนแรกจะบอกว่าเหมือนกระบอกยาฉีดยุง ถ้าเข้าใจการทำงานของกระบอกยาฉีดยุงก็จบแล้ว เพราะใช้หลักการทำงานเดียวกัน แต่ในปัจจุบันก็ไม่เห็นมีใครใช้กันแล้ว ขืนยกตัวอย่างนี้ขึ้นมาก็กลัวว่าพวกคุณจะนึกภาพไม่ออกเพราะเกิดไม่ทันเห็น)

จากรูปที่ 1 ของไหลความดันสูง P1 (สมมุติในที่นี้ว่าคือไอน้ำ) ถูกฉีดผ่านหัวฉีด (nozzle) เมื่อไอน้ำความดันสูงถูกฉีดออกมา จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบพลังงานของไอน้ำ โดยไอน้ำความดันสูงที่พลังงานในรูปของความดันอยู่มาก แต่มีพลังงานจลน์ (ในรูปของความเร็วอยู่น้อย) จะกลายเป็นไอน้ำที่ความดันลดต่ำลง (ความดันใน converging inlet nozzle จะต่ำกว่า P0) แต่พลังงานในรูปของความดันนั้นถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ (ความเร็วจะเพิ่มสูงขึ้น) ดังนั้นแก๊สความดันต่ำ P0 จึงสามารถไหลเข้ามาใน converging inlet nozzle ได้ และผสมกับไอน้ำที่เคลื่อนที่ผ่านคอคอด (diffuser throat) นั้น พอแก๊สผสมระหว่างไอน้ำกับแก๊สที่ถูกดูดเข้ามาทาง inlet suction นั้นเคลื่อนที่ออกจากคอคอดมายังบริเวณ diverging outlet diffuser พื้นที่หน้าตัดการไหลจะเพิ่มขึ้น ทำให้ความเร็ว (หรือพลังงานจลน์) ของแก๊สผสมที่ไหลนั้นลดลง แต่ความดันจะเพิ่มมากขึ้น (พลังงานในรูปของความเร็วเปลี่ยนเป็นในรูปของความดัน) จึงสามารถดึงแก๊สความดันต่ำ P0 ให้ไหลออกสู่บริเวณความดันสูง P2 ได้

รูปที่ 1 การทำงานของ ejector (ภาพจาก www.dsmach.co.kr/eng/product02-1.html)

รูปที่ 2 โครงสร้างของ ejector (ภาพจาก http://www.electronicsweekly.com)

ข้อดีของ ejector คือไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว (moving part) ดังนั้นจึงไม่ต้องการการซ่อมบำรุงมากนัก และในโรงงานนั้นก็มีไอน้ำให้ใช้งานอยู่แล้ว แต่มีข้อเสียคือทำสุญญากาศได้ไม่ต่ำมาก ถ้าต้องการสุญญากาศมากขึ้นก็อาจทำการติดตั้ง ejector ต่อเป็นอนุกรมกัน 2-3 ตัว (ไม่รู้เหมือนกันว่าจะมีมากกว่านี้ไหม เพราะไม่เคยได้ยิน ถ้าอยากรูปว่าติดตั้งกันอย่างไรลองค้นหาภาพใน google ดูโดยใช้ key word "ejector" เอาเองก็แล้วกัน) โดยทำการติดตั้งเครื่องควบแน่นเพื่อแยกเอาไอน้ำและแก๊สที่สามารถควบแน่นได้ที่ดูดออกมา ออกจากแก๊สที่ออกมาจาก ejector ตัวแรกก่อนที่จะส่งแก๊สต่อไปยัง ejector ตัวถัดไป การที่ต้องควบแน่นก่อนก็เพื่อลดปริมาณแก๊สที่ต้องไหลเข้า ejector ตัวถัดไป ejector เป็นอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับระบบขนาดใหญ่และระบบที่ไม่ได้ต้องการทำสุญญากาศที่ต่ำมาก เช่นหอกลั่นสุญญากาศสำหรับกลั่นน้ำมันดิบ

อุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่มีหลักการทำงานเดียวกันและพวกคุณน่าจะเคยใช้มาแล้วคือ aspirator pump ที่ใช้ทำสุญญากาศในห้องปฏิบัติการเคมี เวลาที่เราต้องการกรองสาร aspirator pump นั้นจะใช้น้ำเป็นของเหลวฉีดพ่น ซึ่งน้ำนั้นอาจใช้วิธีการต่อเข้ากับก๊อกน้ำให้ห้องแลปโดยตรง หรือเป็นเครื่องที่มีถังบรรจุน้ำอยู่ในตัวหิ้วไปมาได้ และโดยใช้ปั๊มสูบน้ำในถังบรรจุนั้นฉีดผ่าน nozzle ซึ่งระบบนี้ก็มีข้อดีไม่เปลืองน้ำ และสามารถเคลื่อนย้ายไปใช้งานในบริเวณที่ไม่มีน้ำได้ (แต่ต้องมีไฟฟ้าใช้)

ย่อหน้านี้ขอบ่นหน่อย ถือว่าเป็นการเล่าประสบการณ์การทำงานจริงให้ฟัง เผื่อพวกคุณจบแล้วอาจเจอเหตุการณ์ทำนองคล้ายกันนี้ เพราะปีนี้มันเป็นยังไงก็ไม่รู้ทำไมมีเรื่องให้ออก memoir เรียกว่าแทบจะวันเว้นวันเลย (ขึ้นปีใหม่ได้ ๓๒ วันออก memoir เพื่อให้ความรู้แก่พวกคุณไปแล้ว ๑๖ เรื่อง) แต่ยังไม่วายปลายสัปดาห์ที่แล้วมีคนโทรมาต่อว่า (โทรมาจากไหนก็ไม่รู้) หาว่าไม่ทำงานทำการใด ๆ เพราะผมไม่สามารถตอบคำถามเขาเรื่องเครื่องมือที่เขากำลังมีปัญหากับชิ้นส่วนหนึ่งและเคยส่งอีเมล์มาถามผม ผมก็ตอบเขาไปว่าผมจะไปตอบข้อสงสัยเขาได้ยังไงในเมื่อเครื่องมือเครื่องนั้นผมก็ไม่เคยรู้จัก ไม่เคยเห็น ไม่รู้ด้วยว่ามันอยู่ที่ไหน เขาก็ย้อนกลับมาว่าทำไมไม่ไปศึกษาค้นคว้าหาความรู้ จะได้ตอบคำถามเขาได้ซักที

ผมนึกอยู่ในใจว่าผมรับเงินเดือนราชการมาเพื่อสอนพวกคุณ ทั้งด้านการถ่ายทอดความรู้วิชาการต่าง ๆ และสอนเรื่องจริยธรรมให้แก่พวกคุณ คน ๆ นั้นไม่ได้จ่ายเงินเดือนให้ผมไปเป็นลูกน้องเขาซะหน่อย และที่จริงคน ๆ นั้นเขาก็ทำงานกับเครื่องมือเครื่องนั้นมานานหลายปีมากกว่าผมอีก

เท่าที่คุยทางโทรศัพท์ทำให้เข้าใจแล้วว่า อุปกรณ์ตัวนั้นมีผู้ใช้งานอีกคนหนึ่งที่ใช้งานร่วมกันอยู่ ทีนี้พอมีชิ้นส่วนเสีย (ชิ้นที่เขาถามผมนั่นแหละ) ก็มีการเกี่ยงกันว่าใครจะเป็นคนจ่าย ตัวเขาเองคิดว่าอีกคนเป็นฝ่ายผิดและควรต้องรับผิดชอบ แต่ก็ไม่กล้าไปบอก ทีนี้ก็เลยใช้วิธีโยนมาให้ผมตัดสินพิจารณา ตอนแรกผมก็ไม่รู้หรอกว่าเรื่องเบื้องหลังของคำถามเขามันเป็นแบบนี้ แต่พอผมเสนอไปว่าก็ให้ทางหน่วยงานเจ้าของเครื่องจ่ายไปซิ เขาก็โวยวายใหญ่และเล่าเรื่องปัญหาของผู้ใช้งานร่วมกันให้ทราบ

สรุปคือเขาอยากจะให้ผมตัดสินปัญหาในแบบที่เขาต้องการ (คือให้อีกฝ่ายหนึ่งจ่ายนั่นแหละ) เพื่อจะได้เอาไปบอกอีกฝ่ายหนึ่งว่าผมบอกให้ทำอย่างนี้ ทำนองว่าถ้าไม่พอใจก็ให้ไปคุยกับผมเอง เขาไม่เกี่ยว เขากับเพื่อนร่วมงานคนนั้นไม่มีอะไรกันนะ ไม่โกรธกันนะ ถ้าจะโกรธก็ต้องไปโกรธผม เพราะที่เขาต้องทำอย่างนี้เพราะผมเป็นคนบอก

ที่แย่ก็คือ นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ผมเจอคนแบบนี้

ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๒ อธิบายศัพท์ MO Memoir : Sunday 31 January 2553

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อเนื่องจากฉบับวันศุกร์ที่ ๒๙ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๑ อธิบายศัพท์"

เรื่องต่าง ๆ ที่เล่าในที่นี้เขียนขึ้นมาจากความทรงจำและประสบการณ์เมื่อกว่า ๒๐ ที่แล้ว เป็นทั้งเรื่องที่เป็นประสบการณ์ตรงสมัยที่ทำงานควบคุมการเดิน piping และติดตั้งอุปกรณ์ในโรงงานปิโตรเคมีแถวชายฝั่งทะเลภาคตะวันออก (สมัยนั้นเส้นทางเดินทางไปจังหวัดนั้นตอนกลางคือยังมีการดักปล้นกันอยู่เลย) หรือเมื่อไปฝึกงานที่โรงกลั่นทางภาคเหนือสมัยที่ยังเรียนอยู่ บางส่วนก็อาจเป็นเรื่องที่ได้รับฟังมาจากวิศวกรรุ่นพี่ที่จะสอนความรู้ต่าง ๆ ให้แก่วิศวกรรุ่นน้องในรูปแบบเรื่องเล่าในวงกินข้าว (หรือไม่ก็วงเหล้า ซึ่งหลายเรื่องเวลามาฟังทีหลังก็ขบขันดี แต่คนที่อยู่ในเหตุการณ์ตอนเกิดเรื่องคงยิ้มไม่ออก) ซึ่งก็เป็นเรื่องเล่าบอกต่อกันปากต่อปาก ไม่ได้มีบันทึกใด ๆ เอาไว้ ส่วนตัวเองคิดว่าว่าเรื่องส่วนใหญ่ (หรือทั้งหมดในที่นี้) ไม่ได้อยู่ในเนื้อหาวิชาต่าง ๆ ที่พวกคุณเรียนกันในห้องเรียน แต่ว่าเกือบทุกคนที่จบแล้วยังทำงานทางด้านที่เรียนมาต้องไปพบเจอ หรือแม้แต่เวลาไปฝึกงานก็ต้องประสบ ซึ่งสำหรับผู้ที่ผมดูแลในช่วงที่ผ่านมาก็ใช้วิธีอธิบายโดยเล่าให้ฟัง ไม่ได้มีการบันทึกเป็นลายลักษณ์อักษรเอาไว้ ปีนี้ก็ถือโอกาสบันทึกเอาไว้ก่อนความจำจะสูญหายไป

Plant air (PA) และ Instrument air (IA)

Plant air (PA) คืออากาศอัดความดันที่ได้มาจากการเอาเครื่อง compressor ดูดอากาศที่อยู่รอบ ๆ เครื่อง (ก็อากาศที่เราหายใจนั่นแหละ) เพิ่มความดันอัดใส่ถังเก็บ และส่งไปตามท่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของโรงงาน เพื่อใช้ในงานต่าง ๆ เช่น เป่าไล่ฝุ่น เป่าไล่แก๊สไนโตรเจน (แต่ถ้าน้ำมันหกก็อย่าเอาไปเป่าไล่นะ ใช้ไอน้ำเป่าไล่จะดีกว่าเพราะไอน้ำมีความร้อนช่วยทำให้น้ำมันระเหย และยังเข้าไปเจือจางอากาศรอบ ๆ ไอน้ำมันที่ระเหย ทำให้ลดความเสี่ยงที่จะเกิดการติดไฟจากไอน้ำมันที่ระเหยด้วย) หรือใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องมือ เช่น สว่านลม ที่ใช้อากาศอัดความดันเป็นตัวขับเคลื่อน เพราะในโรงงานที่มีเชื้อเพลิงติดไฟได้นั้น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่นำเข้าไปใช้ได้ต้องเป็นชนิด explosion proof (ส่วน explosion proof คืออะไรจะเล่าให้ฟังภายหลัง เพราะเรื่องนี้มันยาว)

ส่วน Instrument air (IA) คืออากาศสำหรับอุปกรณ์ควบคุม ซึ่งอาจเป็นอากาศที่ใช้ในการรับส่งสัญญาณควบคุม (ระบบนิวแมติกส์) หรืออากาศที่ใช้ขับเคลื่อนวาล์วควบคุม (control valve ซึ่งต่อไปจะขอเรียกทับศัพท์ เพราะว่าใคร ๆ เขาก็เรียกชื่อนี้กันจนติดปาก) และก็ใช้เป็นอากาศหายใจได้ด้วย IA ได้มาจากการนำเอา PA ไปผ่านไส้กรองเพื่อดูดซับความชื้นและไอน้ำมัน (ติดมาจากคอมเพรสเซอร์)

ในโรงงานนั้น แหล่งพลังงานที่ใช้กันมีอยู่ ๓ แหล่งด้วยกันคือ (ก) ไฟฟ้า (ข) ไอน้ำ และ (ค) อากาศอัดความดัน ไฟฟ้านั้นเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากมีความสะดวกในการนำไปใช้งาน แต่ก็เป็นแหล่งพลังงานที่ก่อให้เกิดปัญหาได้มากถ้าหากต้องซื้อไฟฟ้าทั้งหมดมาจากผู้ผลิตภายนอก ทั้งนี้เพราะเราไม่สามารถรู้ได้ว่าจะเกิดปัญหาไฟฟ้าดับเมื่อใด และถ้าเครื่องจักรและอุปกรณ์ทุกชนิด (รวมทั้งระบบควบคุม) พึ่งพิงพลังงานจากกระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว เมื่อใดก็ตามที่เกิดอุบัติเหตุภายนอกโรงงาน (ปัจจัยที่โรงงานไม่สามารถควบคุมได้) ทำให้กระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามาในโรงงานขาดหายไป โรงงานก็จะสูญเสียความสามารถในการรับรู้และควบคุมทั้งหมดทันที

แม้ว่าเราจะสามารถเก็บสำรองพลังงานไฟฟ้าในรูปของแบตเตอรี่ได้ แต่พลังงานเหล่านี้ก็เพียงพอแต่สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมหรือระบบตรวจวัด (เช่นอุณหภูมิ ความดัน) เพื่อการรับรู้เท่านั้น ไม่เพียงพอสำหรับขับเคลื่อนอุปกรณ์ควบคุมพวก control valve หรือทำให้ปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ตัวสำคัญต่าง ๆ ทำงานต่อไปได้ การควบคุม control valve ให้เปิด-ปิดหรือให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการนะจะใช้ IA เป็นตัวขับเคลื่อน ดังนั้นถ้าหากเกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับ ทางโรงงานก็ยังสามารถปรับตำแหน่ง control valve เพื่อให้ระบบการผลิตไปอยู่ในสภาพที่ปลอดภัยได้ (เช่นเปิดระบบน้ำหล่อเย็นเต็มที่ ปิดระบบเชื้อเพลิงป้อนเข้าหน่วยต่าง ๆ) โดยการใช้ PA ที่สำรองเอาไว้ในถังเก็บ เพราะการเปลี่ยน PA เป็น IA นั้นไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าใด ๆ หรือจะเอา PA มาใช้โดยตรงก็ได้ (ในกรณีฉุกเฉิน)

พลังงานไอน้ำเป็นพลังงานสำคัญอันดับที่สองรองจากไฟฟ้า (เว้นแต่ว่าคุณจะไปตั้งโรงงานในสถานที่ที่ไฟฟ้าไปไม่ถึง และขนาดโรงงานของคุณนั้นก็ไม่คุ้มที่จะตั้งโรงไฟฟ้าของตนเอง ในกรณีเช่นนี้พลังงานไอน้ำจะขึ้นมาเป็นพลังงานสำคัญอันดับหนึ่งในการขับเคลื่อนเครื่องจักรของโรงงาน ผมเคยไปฝึกงานในโรงงานดังกล่าวในจังหวัดเชียงใหม่) ไอน้ำนั้นสามารถใช้ได้ทั้งให้ความร้อนและขับเคลื่อนเครื่องจักร ซึ่งไอน้ำนั้นขับเคลื่อนได้ทั้งเครื่องจักรขนาดเล็กและเครื่องจักรขนาดใหญ่ การพิจารณาว่าจะขับเคลื่อนเครื่องจักรตัวใดโดยใช้ไอน้ำ (เครื่องจักรในที่นี้คือปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์) จะพิจารณาจากการใช้พลังงานไอน้ำให้ได้ประโยชน์มากที่สุด เช่นแทนที่โรงงานจะผลิตไออิ่มตัวความดันต่ำเพื่อให้ความร้อนเพียงอย่างเดียว อาจเลือกผลิตไอร้อนยวดยิ่งความดันสูงเพื่อนำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรก่อน จากนั้นจึงนำเอาไอร้อนยวดยิ่งความดันต่ำที่ออกมาจากกังหันไอน้ำไปเปลี่ยนเป็นไออิ่มตัวความดันต่ำสำหรับนำไปใช้ถ่ายเทความร้อนต่อไป ในโรงงานที่มีกระบวนการที่คายความร้อนสูงก็มักใช้วิธีการนำความร้อนที่คายออกมานั้นไปผลิตไอน้ำเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ก่อน แทนที่จะระบายความร้อนนั้นสู่น้ำหล่อเย็น (cooling water) ทันที เพราะความร้อนที่ระบายให้กับน้ำหล่อเย็นแล้วจะต้องทิ้งไป ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

อีกกรณีหนึ่งที่เคยเห็นคือใช้ไอน้ำขับเคลื่อนอุปกรณ์สำคัญบางชิ้นเพราะไม่ต้องการให้อุปกรณ์ดังกล่าวหยุดทำงานทันทีเมื่อกระแสไฟฟ้าดับ เช่นพวกคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มขนาดใหญ่ที่สำคัญบางตัว ทั้งนี้เพราะไอน้ำนั้นมักผลิตขึ้นใช้เองในโรงงาน (หรือในหน่วยผลิตเคียงข้าง) และหม้อไอน้ำก็มักมีหลายชุด โอกาสที่จะหยุดทำงานพร้อม ๆ กันนั้นเป็นไปได้ยาก (เว้นแต่ว่าจะตั้งรวม ๆ กันและมันเกิดระเบิดจนพังหมดไปพร้อม ๆ กัน) ไม่เหมือนกระแสไฟฟ้าที่ต้องรับจากผู้ผลิตภายนอกเพียงรายเดียว นอกจากนี้ตัวท่อส่งไอน้ำเองก็เป็นแหล่งเก็บพลังงานไอน้ำ แม้ว่าจะไม่มีไอน้ำจ่ายเข้าระบบท่อ แต่ไอน้ำที่ค้างอยู่ในระบบท่อก็ยังพอทำให้เครื่องจักรเดินเครื่องต่อไปได้เป็นระยะเวลาหนึ่งจนกว่าความดันจะลดต่ำลงจนไม่เพียงพอต่อการทำงาน

Spare pump (ปั๊มสำรอง)

ในโรงงานที่ทำงานต่อเนื่องกัน 24 ชั่วโมงตลอดทั้งปีนั้น เครื่องจักรใดก็ตามที่ไม่สามารถเดินเครื่องได้ต่อเนื่องโดยไม่หยุดพักตลอดช่วงเวลาดังกล่าว (เนื่องจากเทคโนโลยี การใช้งาน หรือเผื่อเกิดเหตุฉุกเฉิน) ก็มักต้องมีอุปกรณ์สำรองเตรียมพร้อมเอาไว้ เพื่อใช้ทำงานแทนตัวหลักเมื่ออุปกรณ์ตัวหลักชำรุดหรือถึงกำหนดซ่อมบำรุง

ปั๊มเป็นอุปกรณ์หลักตัวหนึ่งที่ต้องมีการซ่อมบำรุงเป็นระยะ ชิ้นส่วนหนึ่งที่ต้องทำการเปลี่ยนเมื่อถึงระยะเวลาที่กำหนดคือ mechanical seal ซึ่งเป็นอุปกรณ์กันรั่วซึมออกมาทางช่องว่างระหว่างตัวเพลาขับ impeller กับตัวเรือน (housing) ของปั๊ม

ชุดปั๊มนั้นประกอบด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อนและตัวปั๊ม โดยเพลาของตัวมอเตอร์จะสอดผ่านรูทางด้านข้างของตัวเรือนปั๊มเพื่อไปหมุน impeller ที่อยู่ข้างในตัวเรือน ดังนั้นจะต้องมีช่องว่างอยู่เล็กน้อยระหว่างเพลามอเตอร์ที่สอดเข้าไปกับตัวเรือน และช่องว่างนี้เองที่ทำให้ของเหลวในตัวเรือนนั้นรั่วซึมออกมาได้ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ของเหลวรั่วซึมโดยที่ยังคงยอมให้ตัวเพลาหมุนได้อย่างอิสระคือ mechanical seal (ดูรูปที่ 1 ประกอบ)

mechanical seal มีชิ้นส่วนหลักอยู่ 2 ชิ้น โดยชิ้นหนึ่งจะติดตั้งอยู่บนตัวเพลาและหมุนไปพร้อมกับตัวเพลา (moving part) ส่วนอีกชิ้นหนึ่งติดตั้งอยู่กับที่บนตัวเรือน (stationary part) ชิ้นส่วนทั้งสองชิ้นถูกดันให้ประกบเข้าด้วยกัน และในขณะที่เพลาหมุนนั้น ชิ้นส่วนที่อยู่บนตัวเพลาก็จะหมุนขัดสีไปกับชิ้นส่วนที่ติดตั้งอยู่บนตัวเรือน การป้องกันการรั่วเกิดจากแรงกดและความเรียบของหน้าสัมผัสที่ชิ้นส่วนทั้ง 2 ประกบกัน

mechanical seal ที่อยู่ในสภาพสมบูรณ์จะป้องกันการรั่วซึมได้ดี แต่เนื่องจากเป็นชิ้นส่วนที่มีการขัดสีจึงทำให้ตัวมันเองสึกหรอตลอดเวลา และเมื่อสึกหรอจนสูญเสียความสามารถในการป้องกันเมื่อใด ก็จะเกิดการรั่วไหลอย่างมากขึ้นทันที ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้ mechanical seal พังในระหว่างการใช้งาน จึงต้องมีการเปลี่ยน mechanical seal เมื่อถึงระยะเวลาที่กำหนด (โดยไม่รอให้มันพังก่อนแล้วค่อยเปลี่ยน) ซึ่งในการเปลี่ยนชิ้นส่วนดังกล่าวต้องมีการหยุดการทำงาน

รูปที่ 1 ภาพตัดขวางอย่างง่ายแสดงชิ้นส่วนและหลักการทำงานของ mechanical seal

แต่เนื่องจากอายุการใช้งานของ mechanical seal มักจะสั้นกว่ารอบระยะเวลาการหยุดเดินเครื่องจักรครั้งใหญ่ของโรงงาน (ที่เรียกว่า shut down) ดังนั้นจึงต้องมีการติดตั้งปั๊มสำรอง (spare pump) เอาไว้ โดยเมื่อถึงเวลาที่ต้องซ่อมปั๊มตัวหลัก ก็จะปิดปั๊มตัวหลักและใช้ปั๊มสำรองทำหน้าที่แทน การติดตั้งปั๊มสำรองนั้นส่วนใหญ่จะเป็นแบบ 1 ต่อ 1 คือปั๊มหลัก 1 ตัวจะมีปั๊มสำรอง 1 ตัว แต่สำหรับระบบที่มีปั๊มที่เหมือนกันตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป และเป็นขนาดที่เหมือนกันนั้น (เช่นระบบสูบน้ำหล่อเย็นจ่ายไปยังส่วนต่าง ๆ ของโรงงาน ในแต่ละเส้นทางการจ่ายอาจมีปั๊มเป็นของตัวเอง แต่ปั๊มที่จ่ายน้ำไปแต่ละเส้นทางนั้นเป็นปั๊มแบบเดียวกัน) อาจติดตั้งปั๊มสำรองเพียงตัวเดียวก็พอ เพราะถือว่าโอกาสที่ปั๊มหลักจะพังพร้อมกันทั้งสองตัวนั้นเกิดขึ้นน้อยมาก

คอมเพรสเซอร์ (เครื่องอัดอากาศหรือแก๊สต่าง ๆ) นั้นมีราคาที่แพงกว่าปั๊มมาก ดังนั้นการติดตั้งคอมเพรสเซอร์สำรองแบบตัวหลัก 1 ตัวกับตัวสำรอง 1 ตัวจะไม่ทำกันเพราะจะต้องลงทุนสูง การแก้ปัญหาดังกล่าวกระทำโดยการออกแบบคอมเพรสเซอร์ให้สามารถเดินเครื่องได้ยาวนานต่อเนื่องโดยไม่ต้องทำการซ่อมบำรุงจนกว่าจะถึงเวลาที่โรงงานหยุดเดินเครื่องเพื่อซ่อมบำรุงครั้งใหญ่ (อย่างน้อยก็ 300 วัน วันละ 24 ชั่วโมง) แต่ถ้าเป็นระบบที่มีคอมเพรสเซอร์ที่เหมือนกันตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปแล้ว จะมีสำรองไว้สักตัวก็ไม่เป็นไร

Revamp

คำนี้แปลตรงตัวก็คือปรับปรุงใหม่หรือซ่อมแซมแก้ไข แต่สำหรับในโรงงานแล้วถ้าซ่อมแซมเขามักใช้คำว่าซ่อมบำรุงหรือ maintenance ถ้าใช้คำว่า revamp ทีใดมักจะหมายถึงการปรับปรุงเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตหรือเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

ในการออกแบบโรงงานนั้นจะใช้วิศวกรหลายทีมเป็นผู้ออกแบบแต่ละหน่วยการผลิต โดยแต่ละทีมก็จะได้รับมอบหมายให้หน่วยที่ตัวเองออกแบบนั้นสามารถทำงานได้ตามข้อกำหนด เช่นทีม A อาจได้รับโจทย์ให้ออกแบบหน่วยการผลิต A ที่สามารถผลิตสารส่งให้หน่วยการผลิต B ในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง ส่วนทีม B ก็ได้รับโจทย์ให้ออกแบบหน่วยการผลิต B ที่สามารถรับวัตถุดิบจากหน่วย A ในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมงและสามารถส่งต่อให้หน่วยผลิต C ในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง ทีนี้ทีม A อาจออกแบบหน่วยการผลิต A ที่สามารถส่งวัตถุดิบได้ในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง (ตามข้อกำหนดการออกแบบ) แต่ก็มีการเผื่อขนาดอุปกรณ์เอาไว้ (เผื่อการคำนวณผิดพลาด) ทำให้สามารถส่งวัตถุดิบให้หน่วยการผลิต B ได้ในอัตราสูงสุด 15 ตันต่อชั่วโมงเมื่อเดินเครื่องเต็มที่ ส่วนทีม B นั้นก็ออกแบบหน่วยการผลิต B ที่สามารถรับวัตถุดิบจากหน่วยการผลิต A ได้ในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง (ตามข้อกำหนดการออกแบบ) แต่ก็เผื่อขนาดระบบเอาไว้ให้สามารถรองรับได้ในอัตราสูงสุด 12 ตันต่อชั่วโมง (เรียกว่ามั่นใจในการออกแบบมากกว่า เลยเผื่อไว้น้อยกว่า) ดังนั้นเมื่อโรงงานเดินเครื่องที่กำลังการผลิต 10 ตันต่อชั่วโมง ก็จะเดินได้ไม่มีปัญหาใด ๆ

ทีนี้ถ้าโรงงานต้องการเพิ่มกำลังการผลิตจาก 10 ตันต่อชั่วโมงเป็น 12 ตันต่อชั่วโมง เมื่อนำเอาขนาดอุปกรณ์ต่าง ๆ มาคำนวณใหม่ว่าความสามารถสูงสุดมีเท่าใด ก็จะพบว่าหน่วย A สามารถผลิตได้ 12 ตันต่อชั่วโมง ส่วนหน่วย B ก็รองรับได้ 12 ตันต่อชั่วโมงเช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงยังไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงอะไรกับกระบวนการผลิต แต่หน่วย B จะต้องทำงานที่กำลังการผลิตเต็มที่ตลอดเวลา

แต่ถ้าหากต้องการเพิ่มกำลังการผลิตต่อไปอีกเป็น 15 ตันต่อชั่วโมง ทีนี้จะพบว่าหน่วย A ยังสามารถทำการผลิตได้อยู่ (แต่ต้องเดินเครื่องเต็มกำลังตลอดเวลา) ส่วนหน่วย B นั้นไม่สามารถรองรับวัตถุดิบในปริมาณดังกล่าวจากหน่วย B ได้ (เพราะอุปกรณ์มีขนาดเล็กไปแล้ว) ดังนั้นจึงต้องทำการปิดปรับปรุงหน่วย B (โดยที่ยังไม่จำเป็นต้องทำการปรับปรุงหน่วย A)

Stripper column

ในการออกแบบหอกลั่นนั้น เป็นเรื่องปรกติที่นอกจากจะมีผลิตภัณฑ์ก้นหอและผลิตภัณฑ์ยอดหอแล้ว ยังอาจมีการดึงผลิตภัณฑ์ออกทางข้างหอกลั่นด้วย เช่นในการกลั่นน้ำมันในหอกลั่นแรกที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric column) นั้น ผลิตภัณฑ์เบาระดับ C₃-C₄ จะออกทางยอดหอ ในขณะที่ผลิตภัณฑ์หนักระดับน้ำมันดีเซล (ส่วนที่มีจุดเดือดสูง) หรือที่หนักกว่าเช่นน้ำมันเตาจะออกทางก้นหอ ส่วนผลิตภัณฑ์ที่ออกทางข้างหอก็จะมีน้ำมันแก๊สโซลีน (ที่เรียกว่า straight run gasoline) น้ำมันก๊าด (straight run kerosene) หรือบางทีก็เรียกเป็นพวกแนฟทา (naphtha) แล้วแยกเป็น light naphtha กับ heavy naphtha

เนื่องจาก pressure vessel (ภาชนะรับแรงดัน) ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นถังความดัน หอกลั่น ฯลฯ จะสร้างด้วยการนำแผ่นโลหะมาม้วนเป็นรูปร่างและนำเอาชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น หน้าแปลน ฝาส่วนหัวส่วนท้าย แท่นสำหรับติดตั้งบันได อุปกรณ์ ฯลฯ มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน มีการเจาะรูต่าง ๆ ณ ตำแหน่งที่กำหนด เมื่อขึ้นรูปเสร็จแล้วก็จะนำเอา pressure vessel นั้นไปเข้ากระบวนการ heat treatment ด้วยการอบให้ความร้อน เพื่อคลายความเค้นตรงบริเวณรอยเชื่อม ทำให้รอยเชื่อมมีความแข็งแรงขึ้น (รอยเชื่อมถือเป็นจุดอ่อน เพราะเป็นบริเวณที่โลหะได้รับความร้อนจัดและมีการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ทำให้โครงสร้างโลหะบริเวณรอยเชื่อมแตกต่างไปจากเนื้อโลหะเดิมก่อนเชื่อม วิธีการแก้ปัญหาคือการให้ความร้อนแก่รอยเชื่อมใหม่ และค่อย ๆ ทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ในอัตราที่กำหนด ซึ่งปรกติก็มักจะใช้การอบ pressure vessel ทั้งใบเลย) ดังนั้นตัว pressure vessel ที่ผ่านกระบวนการ heat treatment แล้วจึงถูกห้ามไม่ให้ทำการเชื่อมโลหะกับส่วนที่รับความดันโดยตรง แต่ส่วนที่ไม่ได้รับความดัน (เช่น skirt หรือฐานตั้ง) นั้นสามารถทำการเชื่อมโลหะได้

ตำแหน่ง tray ที่จะดึงเอาผลิตภัณฑ์ข้างหอออกมานั้น (สมมุติว่าในที่นี้คือน้ำมันก๊าด) จะได้มาจากการคำนวณ แต่การคำนวณก็มีความคลาดเคลื่อนได้ หรือวัตถุดิบที่ป้อนเข้าหอกลั่นนั้นแตกต่างไปจากที่ใช้ในการออกแบบเริ่มต้น ดังนั้นในการสร้างหอกลั่นจึงต้องมีการเผื่อเอาไว้สำหรับกรณีดังกล่าวด้วย ตัวอย่างเช่นในตอนแรกอาจคำนวณได้ว่าตำแหน่ง tray ที่เหมาะสมในการดึงเอาน้ำมันก๊าดออกมาคือตำแหน่งที่ 10 แต่ในการออกแบบหอกลั่นก็ทำการเจาะรูติดตั้งท่อเอาผลิตภัณฑ์ออกที่ตำแหน่ง tray ที่ 9 10 และ 11 เอาไว้เลย ตอนเริ่มใช้งานก็อาจลองดึงออกจากตำแหน่ง tray ที่ 10 ดูก่อน โดยปิดรูออกของ tray ที่ 9 และ 11 ไว้ ถ้าผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นตรงตามข้อกำหนดก็แล้วไป แต่ถ้าพบว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นมีจุดเดือดสูงเกินไปก็เปลี่ยนไปดึงออกจาก tray ที่ 9 แทน ในทางตรงกันข้ามถ้าพบว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นมีจุดเดือดต่ำเกินไป ก็ย้ายไปดึงออกจาก tray ที่ 11 แทน

นอกจากนี้ยังอาจทำการติดตั้งหอกลั่นขนาดเล็กที่เรียกว่า stripper column ไว้ที่ด้านข้างดังแสดงในรูปที่ 2 ข้างล่าง หน้าที่ของ stripper column นี้คือควบคุมองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ข้างหอที่กลั่นออกมาได้ ตัวอย่างเช่นเราดึงเอาน้ำมันก๊าดออกมาจาก tray ที่ 10 แต่ถ้าพบว่าน้ำมันก๊าดที่กลั่นออกมาได้นั้นมีน้ำมันเบาในระดับน้ำมันเบนซินปนมามากเกินไป ก็สามารถลดปริมาณน้ำมันเบนซินที่ปนมานั้นได้โดยการฉีดไอน้ำ (ผสมเข้าไปโดยตรง) เข้าไปทางด้านล่างของ stripper column ความร้อนของไอน้ำที่ฉีดเข้าไปจะทำให้ไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดต่ำระเหยแยกตัวออกมาจากน้ำมันก๊าด และถูกส่งกลับคืนไปยังหอกลั่นหลักใหม่ ส่วนผลิตภัณฑ์น้ำมันก๊าดที่ออกมาทางก้นหอก็จะมีองค์ประกอบตามต้องการ

รูปที่ 2 หลักการทำงานของ stripper column

ในการส่งพวกคุณไปฝึกงานนั้นผมถือว่าเป็นการทดสอบการทำงานของอาจารย์ด้วยว่าสามารถสอนนิสิตให้ทำงานในวงการได้หรือไม่ ไม่ใช่สักแต่ว่าส่งพวกคุณไปฝึกงานต่างจังหวัด เพื่อที่จะหาโอกาสไปเที่ยวต่างจังหวัด (โดยไม่ต้องควักกระเป๋าเอง) โดยอ้างว่าไปตรวจเยี่ยมนิสิตฝึกงาน และในขณะเดียวกันก็ต้องเตรียมความพร้อมพวกคุณไม่ให้ไปทำอะไรขายหน้าด้วย พวกคุณเองก็ควรระลึกเอาไว้ด้วยว่า ถ้าสามารถทำให้เขาประทับใจ (ในด้านดีนะ) ในตัวพวกคุณในระหว่างที่ฝึกงาน เมื่อกลับไปสมัครงานที่นั่นเขาก็ย่อมต้องเลือกพวกคุณไว้ก่อน ในทางกลับกันถ้าทำตัวไม่ดี ก็ไม่ต้องกลับไปสมัครงานที่นั่นอีก (เว้นแต่ว่าจะมีเส้นใหญ่มาก หรือเป็นกิจการของตัวเองนะ)

สำหรับผู้ที่ใกล้สำเร็จการศึกษา ก็ถือว่าเป็นการเตรียมพร้อมสำหรับการสมัครงานก็แล้วกัน

ฝึกงานภาคฤดูร้อน ๒๕๕๓ ตอนที่ ๑ อธิบายศัพท์ MO Memoir : Friday 29 January 2553

ในการไปประชุมหัวข้อฝึกงานกับทางโรงงานเมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๒๘ มกราคม ๒๕๕๓ ที่ผ่านมานั้น (หรือไม่ว่าไปครั้งใด ๆ ก็ตาม) เห็นว่ามีศัพท์บางคำที่นิสิตนั้นไม่เข้าใจความหมาย หรือทราบแต่เพียงคำแปลคร่าว ๆ ว่าคืออะไร บันทึกความจำ (Memoir) ฉบับนี้จึงขอเป็นฉบับเริ่มต้นสำหรับให้ความช่วยเหลือนิสิตที่จะเข้าฝึกงานในเดือนเมษายน ๒๕๕๓ นี้ โดยจะจัดส่งทางอีเมล์ให้แก่นิสิตฝึกงานทุกคนที่อยู่ในความดูแล และสมาชิกในกลุ่มทุกคนเพื่อที่จะได้เข้าใจและเผื่อจะมีประโยชน์สำหรับผู้ที่จะต้องไปหางานทำด้วย สำหรับเพื่อนฝูงคนอื่นที่สนใจพวกคุณก็สามารถบอกเขาให้ไปอ่านได้จาก blog ตามที่อยู่ที่ footnote ของแต่ละหน้า หรือจะส่งต่อเมล์นี้ต่อไปก็แล้วแต่คุณ สำหรับผู้ที่ได้รับ Memoir นี้เป็นครั้งแรก กรุณาอ่านหมายเหตุที่แนบมากับอีเมล์ด้วย

ศัพท์เทคนิคเหล่านี้บางคำเป็นศัพท์ที่ได้ยินกันอยู่ทั่วไปในหลายโรงงานโดยมีความหมายที่ตรงกัน บางคำเป็นศัพท์ที่ความหมายขึ้นอยู่กับว่าพูดเรื่องอะไรอยู่ (คือแม้แต่ในโรงงานเดียวกันแต่คนละหน่วยงานอาจตีความแตกต่างกันไป) และบางคำความหมายจะขึ้นอยู่กับว่าผู้พูดนั้นมีประสบการณ์จากเรื่องอะไร (คือใช้คำศัพท์นี้ในหน่วยงานตัวเองด้วยความหมายหนึ่ง แล้วคิดไปเองว่าคำศัพท์นั้นมีความหมายเดียวกันในทุกหน่วยงาน)


BFW (Boiler feed water น้ำป้อนเข้าหม้อไอน้ำ)

Boiler feed water แปลตรงตัวก็คือ "น้ำสำหรับป้อนเข้าหม้อไอน้ำ" เพื่อที่จะต้มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำ
ในการผลิตไอน้ำนั้นจะใช้การต้มน้ำให้เดือดและระเหยกลายเป็นไอน้ำ อุณหภูมิการเดือดของน้ำจะขึ้นอยู่กับความดันของการต้ม ยิ่งต้มที่ความดันสูงก็จะได้ไอน้ำความดันสูงและอุณหภูมิสูงมากขึ้น
ถ้าน้ำที่เอามาต้มนั้นมีองค์ประกอบที่ไม่ระเหย (พวกเกลือแร่ต่าง ๆ ที่ละลายอยู่ในน้ำ) น้ำที่เหลือค้างอยู่ในหม้อไอน้ำก็จะมีความเข้มข้นของเกลือแร่ต่าง ๆ เหล่านี้สะสมอยู่มากขึ้นเรื่อย ๆ (ความเข้มข้นของเกลือแร่ที่ละลายอยู่ในน้ำที่ค้างอยู่ในหม้อผลิตไอน้ำจะสูงกว่าของ BFW ที่ป้อนเข้ามา) เกลือแร่หลายชนิดนั้นจะลายน้ำได้ "น้อยลง" เมื่อน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างของเกลือแร่เหล่านี้ได้แก่ CaCO₃ ที่เราเห็นเป็นตะกรันตามกาต้มน้ำในบ้านเรือนต่าง ๆ

ตะกรันที่เกิดขึ้นจะทำหน้าที่เป็นฉนวนความร้อน ทำให้ความร้อนจากเปลวไฟไม่สามารถส่งต่อไปยังน้ำที่ต้มอยู่ได้ดี อุณหภูมิโลหะที่เป็นภาชนะบรรจุน้ำจะสูงขึ้นและเกิดความเสียหายได้หรืออาจเกิดการระเบิดได้ เพราะเมื่อโลหะที่ร้อนนั้นจะมีความแข็งแรงลดลง แต่ความดันของน้ำในหม้อน้ำนั้นยังคงรักษาไว้เท่าเดิมอยู่ ดังนั้นถ้าปล่อยให้โลหะที่ใช้ทำภาชนะบรรจุน้ำนั้นร้อนเกินไปก็จะทำให้ภาชนะบรรจุน้ำนั้นรับความดันไม่ได้

ไอออนต่าง ๆ ที่ละลายอยู่นั้นไม่เพียงแต่ทำให้เกิดตะกรัน แต่ยังอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนและทำให้น้ำมีการเดือดแบบรุนแรง (เป็นฟองปุด ๆ ฟองใหญ่) การเดือดแบบรุนแรงของน้ำทำให้มีละอองหยดน้ำเล็ก ๆ ลอยติดไปกับไอน้ำที่ผลิตได้ ละอองหยดน้ำเล็ก ๆ นี้เป็นตัวพาไอออนต่าง ๆ ไปพร้อมกับไอน้ำ ถ้านึกภาพไม่ออกว่าเป็นอย่างไรก็ลองนึกถึงเวลาไปเที่ยวชายทะเล ถ้านั่งตากลม (อ่าน ตาก-ลม นะ) อยู่ริมฝั่งนาน ๆ จะรู้สึกเหนียวตัวทั้ง ๆ ที่ไม่ได้ลงเล่นน้ำทะเล ทั้งนี้เป็นเพราะลมทะเลพัดเอาละอองน้ำเล็ก ๆ ที่เกิดจากคลื่นนั้นเข้าฝั่งมาด้วย โครงสร้างที่เป็นโลหะ (หรือแม้แต่รถยนต์) ที่อยู่ใกล้ทะเลจึงผุกร่อนรวดเร็วกว่าพวกที่ไม่ได้อยู่ใกล้ชายฝั่งทะเลเนื่องจากโดนคลอไรด์ในน้ำทะเลกัดกร่อน

แก๊สที่ละลายอยู่ในน้ำก็ก่อปัญหาในการต้มด้วยเช่นกัน แก๊สที่มีอยู่ประจำในน้ำที่นำมาต้มคือออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ การไล่แก๊สพวกนี้ออกจากน้ำทำได้โดยการต้มน้ำให้ร้อนก่อนที่จะส่งเข้าหม้อไอน้ำ ดังนั้นเราจึงอาจเห็นหน่วยที่เรียกว่า deaerator ซึ่งเป็นหน่วยที่ให้ความร้อนแก่ BFW เพื่อไล่แก๊สออกจากน้ำก่อนป้อนเข้าหม้อไอน้ำ

การป้องกันหรือแก้ไขปัญหาที่เกิดจากเกลือแร่ที่ละลายอยู่ในน้ำนั้นอาจทำได้โดย (ก) การเติมสารเคมี หรือ (ข) การกำจัดเกลือแร่ออกไป

มีหลายบริษัทที่จำหน่ายสารเคมีสำหรับปรับสภาพน้ำ (เช่นป้องกันการตกตะกอนเป็นคราบตะกรัน ลดการกัดกร่อน ป้องกันการเดือดแบบรุนแรง ฯลฯ) แต่การใช้สารเคมีนั้นต้องมีการระบายน้ำร้อนจากหม้อไอน้ำทิ้งไปบางส่วน (ที่เรียกว่า blow down) เพื่อเป็นการควบคุมไม่ให้ไอออนต่าง ๆ ที่ละลายอยู่ในน้ำนั้นสะสมจนมีความเข้มข้นสูงมากเกินไป จากการสอบถามทำให้ทราบว่าทางโรงงาน (ที่กำลังจะไปฝึกงานนั้น) มองว่าน้ำที่ระบายออกไปนั้นเป็นน้ำที่มีพลังงานสูงอยู่ในตัว (คือมีอุณหภูมิและความดันที่สูง) การระบายทิ้งจึงเป็นการสูญเสียพลังงาน ดังนั้นเพื่อลดการสูญเสียพลังงานในส่วนของหม้อไอน้ำจึงต้องหาทางลดปริมาณน้ำที่ต้องระบายทิ้งนี้ และวิธีการที่เขาเลือกคือการกำจัดเอาเกลือแร่ออกไป ทำให้น้ำที่ใช้เป็น BFW นั้นเป็นน้ำที่เรียกกันสั้น ๆ ว่า "น้ำดีมิน" ซึ่งจะกล่าวโดยละเอียดในหัวข้อต่อไป

น้ำบริสุทธิ์นั้นมีฤทธิ์การกัดกร่อนแตกต่างไปจากน้ำธรรมดา ตัวอย่างเช่นในระบบท่อประปานั้นจะยอมให้น้ำมีตะกรันได้เล็กน้อย เพราะตะกรันที่เกิดขึ้นจะไปเคลือบผิวโลหะเอาไว้ ทำให้โลหะที่ใช้ทำท่อน้ำไม่เกิดการผุกร่อน (แต่จะอุดตัดแทน แต่เมื่อคิดความคุ้มค่าแล้วกว่าที่ท่อจะอุดตันใช้เวลานานกว่าการผุจนทะลุมาก ดังนั้นเขาจึงยอมให้น้ำเกิดตะกรันได้เล็กน้อยจะมีกว่ายอมให้น้ำกัดกร่อนท่อ ซึ่งจะต้องทำการซ่อมแซมบ่อยครั้งกว่า) สำหรับผู้ที่นั่งฟังอยู่กับผมจะได้ยินคำถามหนึ่งที่ผมถามวิศวกรของบริษัทว่าเขาป้องกันการผุกร่อนของระบบท่ออย่างไร ซึ่งคำตอบที่ได้รับคือมีการเติมสารบางชนิดเข้าไป (เช่นพวกเอมีนบางตัว) ที่มีค่าการระเหยในระดับเดียวกันกับไอน้ำที่ผลิต และให้สารนั้นระเหยติดไปกับไอน้ำด้วยเพื่อลดการกัดกร่อน ส่วนความจริงจะเป็นอย่างไรนั้นผู้ที่จะเข้าไปฝึกงานควรต้องไปตรวจสอบเอาเอง

มีหนังสือหลายเล่มอธิบายเรื่องการปรับสภาพน้ำสำหรับหม้อไอน้ำและสำหรับอุตสาหกรรมเอาไว้แล้ว (เป็นภาษาไทยด้วย) ผู้ที่จะเข้าไปทำงานในโรงงานต่าง ๆ ควรจะไปหาอ่านศึกษาดู จะได้รู้ว่าน้ำสำหรับหม้อไอน้ำ น้ำหล่อเย็น ฯลฯ นั้นต้องการคุณสมบัติอย่างไร และสิ่งต่าง ๆ ที่มีอยู่ในน้ำนั้นส่งผลต่อการทำหน้าที่ของน้ำอย่างไรบ้าง


Demineralized water (น้ำปราศจากเกลือแร่)

Demineralized water หรือที่มักเรียกกันสั้น ๆ ว่า "น้ำดีมิน" นั้นถ้าแปลตรงตัวก็คือ "น้ำปราศจากไอออน" แต่ถ้าจะให้เข้าใจได้ถูกต้องกว่าก็ควรแปลว่า "น้ำบริสุทธิ์ที่ได้จากกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน"

การทำน้ำให้บริสุทธิ์นั้นมีอยู่หลายวิธีการ สำหรับการผลิตน้ำในปริมาณไม่มากนักเรามักจะใช้วิธีการกลั่น ซึ่งมีตั้งแต่กลั่นครั้งเดียว (อย่างที่พวกคุณเห็นในห้องปฏิบัติการเคมีพื้นฐานที่เรียนกันเมื่อปีที่แล้ว) ไปจนถึงการกลั่นซ้ำถึง 3 ครั้ง (เช่นน้ำที่ใช้ในการผลิตยา) การกลั่นมีข้อดีตรงที่อุปกรณ์ไม่ต้องดูแลรักษามากนัก แค่คอยล้างตะกรันก็พอ แต่มีข้อเสียตรงที่สิ้นเปลืองพลังงานสูงและใช้น้ำเพื่อการระบายความร้อนมากด้วย

การแลกเปลี่ยนไอออนเป็นวิธีการที่คุ้มค่ากว่าสำหรับการผลิตน้ำบริสุทธิ์เป็นจำนวนมาก วิธีการนี้ใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออน (ion-exchange resin) ทำการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างตัวเรซินกับไอออนที่ละลายอยู่ในน้ำ ถ้าเป็นการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อลดความกระด้างของน้ำ เรซินที่ใช้ก็มันเป็นชนิด Na⁺ ซึ่งจะแลกเปลี่ยนเอาไอออนที่มีประจุตั้งแต่ 2+ ขึ้นออกออกมาจากน้ำ และแทนที่ด้วยไอออน Na⁺ น้ำที่ได้นี้เรียกว่า "น้ำอ่อน (Soft water)" พวกเรซินที่ใช้ตามเครื่องกรองน้ำที่บริโภคกันอยู่ก็เป็นเรซินชนิดนี้

แต่ถ้าต้องการทำให้น้ำปราศจากไอออนทั้งหมดก็ต้องกำจัดไอออนบวกที่ไม่ใช่ H⁺ และไอออนลบที่ไม่ใช่ OH^- ออกจากน้ำให้หมด ดังนั้นจึงต้องผ่านเรซินที่แลกเปลี่ยนไอออนบวก โดยเรซินดังกล่าวจะจับไอออนบวกทุกตัวที่ไม่ใช่ H⁺ และแทนที่ด้วย H⁺ จากนั้นก็นำน้ำไปผ่านเรซินแลกเปลี่ยนไอออนลบ โดยเรซินนี้ก็จะจับไอออนลบทุกตัวที่ไม่ใช่ OH^- และแทนที่ด้วย OH^- วิธีนี้มีข้อเสียคือต้องมีการใช้สารเคมีเพื่อเปลี่ยนเรซินที่จับไอออนจนอิ่มตัวแล้วให้กลับคือมาเหมือนเดิม รายละเอียดเพิ่มเติมเรื่องน้ำบริสุทธิ์และการทำน้ำให้บริสุทธิ์นี้เคยอธิบายไว้แล้วใน Memoir ฉบับ Tue 19 Aug 2551 เรื่องน้ำบริสุทธิ์ และ Thu 21 Aug 2551 เรื่องการทำน้ำให้บริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ สำหรับผู้ที่ไม่มีเอกสารดังกล่าวสามารถไปเปิดอ่านได้จาก blog ของกลุ่ม

การวัดความบริสุทธิ์ของน้ำ หรือกล่าวให้ถูกต้องกว่าก็คือการวัดปริมาณรวมของไอออนต่าง ๆ ที่ละลายอยู่ในน้ำสามารถวัดได้จากการวัดค่าการนำไฟฟ้าหรือค่าความต้านทานของน้ำ น้ำบริสุทธิ์นั้นจะแตกตัวเป็นไอออนได้น้อยมาก ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าของน้ำบริสุทธิ์จะต่ำมาก (หรือค่าความต้านทานสูงมาก) น้ำกลั่นและน้ำดีมินที่ใช้ในห้องแลปของภาควิชานั้น เท่าที่เคยทดลองวัดพบว่ามีค่าการนำไฟฟ้าอยู่ในระดับ 1.0-1.5 µS (micro Siemens)


Steam (ไอน้ำ)

ไอน้ำที่ใช้ในโรงงานนั้นมีอยู่ 2 ประเภทด้วยกันคือ "ไออิ่มตัว" (saturated steam หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า sat steam) และ "ไอร้อนยวดยิ่ง" (superheated steam หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า superheat หรือบางทีเรียกเป็นภาษาไทยว่า "ไอดง")

ไออิ่มตัวนั้นคือไอน้ำที่มีอุณหภูมิเท่ากับจุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น ดังนั้นถ้าไออิ่มตัวนี้คายพลังงานออกเมื่อใด มันจะกลายเป็นน้ำ (ที่เป็นของเหลว) ที่อุณหภูมิเดียวกัน พลังงานที่คายออกมานั้นคือความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (latent heat) ซึ่งมีค่าพลังงานต่อหน่วยน้ำหนักสูง ดังนั้นไออิ่มตัวจึงนิยมใช้สำหรับการให้ความร้อนแก่อุปกรณ์หรือหน่วยผลิตที่ต้องการพลังงานความร้อน (ประเภทที่ไม่ใช่การฉีดผสมเข้าไปโดยตรง)

ไอร้อนยวดยิ่งได้จากการนำไออิ่มตัวที่ผลิตได้นั้น ไปให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น ๆ เมื่อไอร้อนยวดยิ่งคายความร้อนออก ไอร้อนยวดยิ่งจะเย็นตัวลง แต่ก็ยังคงสถานะเป็นไออยู่ จนกว่าอุณหภูมิจะเหลือเท่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันนั้น ๆ ไอร้อนยวดยิ่งก็จะกลายเป็นไออิ่มตัว

ความร้อนที่ไอร้อนยวดยิ่งคายออกมาตอนที่เย็นตัวลงนั้นมีปริมาณไม่มาก ดังนั้นจึงไม่นิยมใช้ไอร้อนยวดยิ่งในการให้ความร้อนแบบผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ใช้ได้ในกรณีที่ต้องการฉีดไอน้ำร้อนเข้าไปให้ความร้อนกับสารโดยตรง (ให้แบบมีการสัมผัสกันโดยตรง) แต่ไอร้อนยวดยิ่งนี้เหมาะสำหรับใช้ในการขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ (เช่นเพื่อการผลิตไฟฟ้า หรือขับเคลื่อนปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์) ทั้งนี้เพราะกังหันไอน้ำ (หรือกังหันแก๊สก็ตาม) ถูกออกแบบมาเพื่อใช้พลังงานจากการขยายตัวของแก๊ส อุปกรณ์นั้นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับการชนของหยดของเหลว (หรือของแข็ง) ถ้านำไออิ่มตัวมาใช้ขับเคลื่อน จะทำให้เกิดหยดของเหลวขึ้นในระหว่างการสูญเสียพลังงาน ตัวกังหันจะเกิดความเสียหายได้ แต่ถ้าใช้ไอร้อนยวดยิ่งจะไม่เกิดปัญหาดังกล่าว ตราบเท่าที่การขยายตัวของไอร้อนยวดยิ่งนั้นยังไม่ทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำเป็นหยดน้ำ

เราอาจเปลี่ยนไอร้อนยวดยิ่งให้กลายเป็นไออิ่มตัวได้โดยการฉีดไอน้ำที่ควบแน่น (condensate ที่อ่านว่าคอนเดนเสท แต่ถ้าเรียกเต็ม ๆ ต้องเรียกว่า steam condensate) ผสมเข้าไปในไอร้อนยวดยิ่งเลย แต่วิธีการนี้ก็ทำเป็นเสมือนการลดเกรดพลังงานลง (แหล่งพลังงานอุณหภูมิสูงแต่มีปริมาณน้อย ถือว่ามีค่ามากกว่าแหล่งพลังงานต่ำแต่มีปริมาณมาก)


Condensate (ของเหลวที่ได้จากการควบแน่นของไอ)

ถ้าจะแปลกันตามตรงคำว่า condensate (คอนเดนเสท) ก็คือ "ของเหลวที่ได้จากการควบแน่นของไอ" ส่วนของเหลวนั้นจะเป็นอะไรก็ขึ้นอยู่กับว่ากำลังคุยเรื่องอะไรกันอยู่ หรือว่าคุยอยู่กับใคร

ในวงการขุดเจาะแก๊สธรรมชาติ ถ้าเอ่ยถึง condensate ก็หมายถึงไฮโดรคาร์บอนที่ควบแน่นเป็นของเหลวที่เกิดจากการทำให้แก๊สธรรมชาติเย็นตัวลง หรือจากการอัดแก๊สธรรมชาติให้มีความดันสูงขึ้น หรือเป็นของเหลวที่ติดมากับแก๊สธรรมชาติที่ขุดเจาะได้ ซึ่งก็คือไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C5 ขึ้นไป และชื่อเต็ม ๆ ของมันก็คือ Natural Gas Condensate

ในโรงงานนั้นในส่วนของเครื่องคอมเพรสเซอร์ก็อาจปรากฏคำว่า condensate อยู่ด้วย คือเมื่อเราอัดแก๊สนั้น แก๊สนั้นจะร้อนขึ้น จึงมักมีการระบายความร้อนจากแก๊สความดันสูงที่ได้จากการอัด บางครั้งจะมีแก๊สบางส่วนควบแน่นเมื่อลดอุณหภูมิ ของเหลวที่ได้มานั้นก็เรียกว่า condensate เหมือนกัน

บางที ของเหลวที่ได้จากการควบแน่นไอที่ยอดหอกลั่นก็เรียกว่า condensate เหมือนกัน

แต่ถ้ากำลังพูดคุยกันเรื่องไอน้ำ เวลาเอ่ยถึง condensate ก็หมายถึง steam condensate ซึ่งก็คือน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำนั่นเอง ในการใช้งานบางอย่างนั้น เช่นในการใช้ท่อไอน้ำเล็ก ๆ พันไปรอบ ๆ ท่อใหญ่ เพื่อให้ความร้อนแก่สารที่อยู่ในท่อใหญ่ เมื่อไอน้ำควบแน่นก็มักจะระบายคอนเดนเสทเหล่านั้นทิ้งไป เพราะมีปริมาณไม่มากและไม่คุ้มที่จะเก็บรวบรวม (อย่าแปลกใจว่าทำไมเวลาเดินอยู่ในโรงงานจึงเห็นมีท่อบางท่อที่ปล่อยออกสู่บรรยากาศมีไอน้ำพ่นออกมาทางปลายท่อ)

คอนเดนเสทที่ได้จากการควบแน่นของไอน้ำนั้นจะเป็นของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง ใกล้จุดเดือด ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาเรื่อง cavitation กับตัวปั๊มที่ใช้สูบ condensate กลับไปใช้งานได้ แต่ในที่นี้ขอเก็บเรื่องนี้เอาไว้ก่อน เพราะถ้าคุยเรื่องปั๊มกับเรื่องการเกิด cavitation จะลากกันไปอีกยาว ไปจนถึงเรื่อง NPSH หรือ Net positive suction head ว่าคืออะไร และเกี่ยวข้องกับการเกิด cavitation อย่างไร

คำอธิบายศัพท์จากการประชุมเมื่อวานนี้ยังไม่จบ ยังมีต่ออีก แต่วันนี้พอแค่นี้ก่อน

ศัพท์เทคนิค-เคมีวิเคราะห์ MO Memoir : วันเสาร์ที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๕๒

MO Memoir ฉบับนี้เดิมเป็นเอกสารที่ผมเตรียมขึ้นเพื่อใช้สอนวิชา 165-270 เคมีวิเคราะห์ (ปัจจุบันคือวิชา 2105-270 เคมีวิเคราะห์) สำหรับนิสิตระดับปริญญาตรี ชั้นปีที่ 2 ภาควิชาวิศวกรรมเคมี เตรียมขึ้นเพื่อใช้สอนในส่วนเครื่องมือวิเคราะห์ในปีการศึกษา 2537 (นับถึงปัจจุบันก็ 15 ปีแล้ว)

เนื้อหาส่วนนี้เป็นการให้ความหมายและคำจำกัดความของคำต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการวัดและเครื่องมือต่าง ๆ ที่ใช้ในงานเคมีวิเคราะห์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้นิสิตมีพื้นความรู้ความเข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานและข้อจำกัดของเครื่องวิเคราะห์ต่าง ๆ ไม่ใช่สักแต่ว่ารออ่านตัวเลขอย่างเดียวโดยที่ไม่สนว่าตัวเลขที่ได้มาถูกหรือผิด หรือไม่เคยสนใจเลยว่าควรทำการปรับแต่งเครื่องอย่างใดเพื่อให้เหมาะกับการวัดของแต่ละคน เพราะเกือบทั้งหมดที่เจอมักจะบอกว่าทำตามรุ่นพี่ (ว่าแต่ว่ารุ่นพี่เขาวัดตัวอย่างเดียวกันกับคุณหรือเปล่า และคุณรู้หรือเปล่าว่าเครื่องวัดทุกเครื่องต้องมีการสอบเทียบเป็นระยะ ไม่ใช่เอาผลสอบเทียบของรุ่นพี่เมื่อหลาย ๆ ๆ ๆ ปีที่แล้วมาใช้โดยไม่ตรวจสอบความถูกต้องใหม่)

Analogue signal

การเปลี่ยนแปลงเกือบทั้งหมดในธรรมชาติจัดว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบ analogue (เขียนแบบอังกฤษนะ ถ้าเป็นแบบอเมริกันคือ analog คือตัว "u" หายไป) คือมีความต่อเนื่องกันตลอดโดยไม่มีการขาดตอน เช่นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความดัน แต่ในปัจจุบันมีการนำเอา digital circuit เข้ามาใช้ในการวิเคราะห์แทน ทั้งนี้เพราะ digital circuit มีสัญญาณรบกวน (noise) น้อยกว่า analogue circuit สัญญาณที่ส่งมีความคมชัดกว่า และสามารถนำไปใช้ได้กับ digital computer ได้โดยตรง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่ต้องเปลี่ยนสัญญาณตามธรรมชาติจากระบบ analogue ให้เป็นระบบ digital โดยอาศัยตัวแปลงสัญญาณที่เรียกว่า Analogue to Digital convertor (ADC) (ทำได้อย่างไรลองไปอ่านทบทวนเรื่อง Z-transform ที่พวกคุณน่าจะได้เรียนกันในวิชา Process Dynamic Control ตอนเรียนปี 4)

Digital signal

การเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติมีไม่กี่ชนิดที่เป็นแบบ digital คือขาดความต่อเนื่อง ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้เช่น การเปลี่ยนแปลงพลังงานของเนื่องจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ในการเปลี่ยนสัญญาณ analogue ให้เป็นสัญญาณ digital เพื่อที่จะนำไปใช้งานกับ digital computer มีข้อควรระวังคือความถี่ในการวัดสัญญาณ (sampling frequency หรือ sampling rate) และความถี่การบันทึกสัญญาณ (recording rate) ซึ่งถ้าความถี่ในการวัดต่ำเกินไป ค่าที่วัดได้จะไม่สามารถแทนค่า analogue signal จริงได้ หรืออาจมองไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นและสิ้นสุดลงในช่วงเวลาที่สั้นกว่าระยะเวลาระหว่างการอ่านข้อมูลแต่ละครั้ง

ตัวอย่างเช่นถ้าเราทำการอ่านอัตราการไหลของระบบทุก ๆ 30 วินาที และจากการอ่านสัญญาณครั้งสุดท้ายพบว่ามีการไหลในอัตรา 10 l/min และหลังจากการอ่านค่าครั้งสุดท้ายอัตราการไหลมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมและกลับคืนเดิมภายในเวลาไม่ถึง 30 วินาที (เช่นลงเป็น 8 l/min และกลับคืนเป็น 10 l/min ใหม่) เมื่อเราทำการอ่านสัญญาณครั้งถัดไปก็จะพบว่าอัตราการไหลยังเป็น 10 l/min อยู่ และอาจทำให้เราเข้าใจว่าช่วงระหว่างเวลา 30 วินาทีดังกล่าวระบบทำงานที่ภาวะคงตัวโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ

แต่ในขณะเดียวกันถ้าความถี่ในการวัดสูงเกินไป อาจเกิดปัญหาสิ้นเปลืองหน่วยความจำที่จำเป็นต้องใช้ในการบันทึกข้อมูลหรือคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานได้ทันเวลาได้ และในกรณีของสัญญาณการเปลี่ยนแปลงที่เป็นคาบ จำเป็นต้องใช้ความถี่ในการวัดสัญญาณที่สูงกว่าความถี่ของสัญญาณที่วัด เพื่อที่จะสามารถสร้างภาพสัญญาณที่แท้จริงได้ ตัวอย่างของปัญหาดังกล่าวที่อาจเกิดขึ้นในการเปลี่ยนสัญญาณ Aanalogue เป็นสัญญาณ Digital ได้แสดงไว้ในรูปที่ 1

รูปที่ 1 (บน) สัญญาณ analogue ที่ต้องการวัดที่มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงเป็นคาบ

(กลาง) การอ่านสัญญาณในรูปบนด้วยอัตราการอ่านที่เหมาะสม จะสามารถสร้างรูปบนกลับมาใหม่ได้แม้ว่าข้อมูลที่ได้มาจะมีลักษณะเป็นจุดไม่ต่อเนื่อง

(ล่าง) การอ่านสัญญาณในรูปบนด้วยอัตราการอ่านที่เป็นความถี่เดียวกันกับความถี่ของสัญญาณที่ต้องการวัดจะทำให้เข้าใจผิดได้ว่าระบบทำงานที่ภาวะคงตัวโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ผู้ที่ทำการวิเคราะห์ด้วยเครื่อง GC (Gas Chromatograph) ต้องระวังการเกิดปัญหาดังรูปที่ 1 พีค (peak) ของสัญญาณ GC จะขึ้นอยู่กับชนิดคอลัมน์ (column) และเวลาที่สารหลุดออกมาจากคอลัมน์ สำหรับ pack column แล้ว สารที่ออกมาในช่วงเวลาแรก ๆ จะให้พีคที่แหลมคม (สูง-แคบ) ในขณะที่สารที่ออกมาในช่วงหลังจะให้พีคที่กว้างขึ้นและเตี้ยลงและมีการลากหาง (tailing) มากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงควรต้องกำหนดให้เครื่องวัดอ่านสัญญาณด้วยความถี่ที่สูงในช่วงแรก (เพื่อที่จะได้ภาพพีคที่สูงแคบที่ชัดเจน) และลดความถี่การอ่านสัญญาณในช่วงหลังลง (เพื่อลดจำนวนหน่วยความจำที่ต้องใช้ในการเก็บข้อมูล โดยเฉพาะการวิเคราะห์ที่กินเวลานาน) แต่ถ้าเป็น capillary column ซึ่งให้พีคที่สูงและแคบมากแม้ว่าสารจะออกจากคอลัมน์ที่เวลาแตกต่างกันมาก ก็ต้องตั้งให้เครื่องอ่านสัญญาณด้วยความถี่ที่สูงตลอดเวลาการวิเคราะห์

ที่เคยเจอมา เครื่อง GC บางยี่ห้อจะใช้วิธีกำหนดระยะเวลาที่จะทำการวัดแต่ละครั้งหรือความถี่ในการวัดต่อหน่วยเวลา แต่สำหรับเครื่อง Shimadzu ที่ใช้ในในแลปของเรานั้นจะใช้วิธีกำหนด "width" ซึ่งเป็นความกว้างของพีค รายละเอียดหาอ่านได้ในคู่มือการใช้เครื่อง (ซึ่งต้องควรอ่านเอง ไม่ใช่ฟังต่อกันมาจากรุ่นพี่)

Precision

ความเที่ยงตรง (precision) ของเครื่องมือวัดเป็นตัวบอกให้ทราบถึง ความสามารถของเครื่องมือวัดในการวัดปริมาณใดปริมาณหนึ่งซ้ำหลาย ๆ ครั้งว่าได้ค่าใกล้เคียงกันหรือไม่ เครื่องมือที่มี precision สูงนั้น แม้ว่าจะทำการวัดผิดพลาดไปจากค่าที่เป็นจริง ก็ยังสามารถทำการปรับแต่งแก้ไขได้ เปรียบเทียบได้กับการยิงปืนแล้วได้กลุ่มกระสุนเกาะกลุ่มกันแต่ไม่เข้ากลางเป้า ก็สามารถทำการปรับแก้ได้โดยการเล็งเผื่อหรือตั้งศูนย์ปืนใหม่ (ถ้ายังนึกไม่ออกว่าการเล็งเผื่อหรือการปรับศูนย์คืออะไรก็ไม่เป็นไร ถึงเวลาที่เหมาะสมจะพาไปสอนที่สนามยิงปืนกรมการรักษาดินแดน (รด.) ไปให้ลองยิงเป้ากันเอง)

Accuracy

ความแม่นยำ (accuracy) ของเครื่องมือเป็นตัวบอกให้ทราบว่าค่าที่ได้จากการวัดใกล้เคียงกับค่าที่เป็น จริงมากน้อยเท่าใด เครื่องมือวัดที่ดีควรมีทั้งความแม่นยำและความเที่ยงตรงสูง เปรียบเทียบได้กับการยิงปืนซึ่งนอกจากกระสุนจะต้องเกาะกลุ่มกันแล้ว ควรจะต้องเข้ากลางเป้าหมายด้วย รูปที่ 2 เป็นตัวอย่างแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างความเที่ยงตรงและความแม่นยำ

รูปที่ 2 ความแตกต่างระหว่างความแม่นยำและความเที่ยงตรงในกรณีของการยิงเป้า

Calibration curve

เส้นเทียบมาตรฐาน (calibration curve) เป็นผลที่ได้จากการทดลองเปรียบเทียบระหว่างสัญญาณมาตรฐานกับผลที่แสดงโดยเครื่องมือวัด ตัวอย่างเช่นในการทดสอบเครื่องชั่ง calibration curve ทำได้โดยการเขียนกราฟระหว่างน้ำหนักมาตรฐานที่ใช้ในการทดสอบกับค่าที่เครื่องชั่งแสดงผล เครื่องมือวัดที่ดีไม่ควรมีการเบี่ยงเบนไปมาก และถ้ามีการเบี่ยงเบนเกิดขึ้นแล้ว การเบี่ยงเบนนั้นควรจะคงที่ตลอดเวลา

Base line

เป็นผลทดลองที่ได้จากการทำ blank run ผลทดลองที่ได้จากการวิเคราะห์จะต้องนำมาหักลบกับค่าของ base line เพื่อให้ได้ค่าที่เกิดขึ้นเนื่องจากตัวอย่างโดยตรง ตัวอย่างเช่นในการวิเคราะห์การดูดกลืนแสงของสารตัวอย่างในสารละลาย เส้น base line คือเส้นที่เกิดจากการดูดกลืนของภาชนะที่ใส่สารตัวอย่างกับตัวทำละลาย เมื่อทำการทดลองกับสารละลาย จะต้องนำผลที่ได้มาหักล้างกับค่าที่เส้น base line นี้ เพื่อให้ออกมาเป็นค่าการดูดกลืนที่เกิดจากสารตัวอย่างเท่านั้น สิ่งที่พึงระลึกไว้เสมอคือ Base line ไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นตรงหรืออยู่ในแนวนอนเสมอไป รูปร่างของ Base line จะขึ้นอยู่กับชนิดเครื่องวัดสัญญาณและปรากฏการณ์ที่วัด บางกรณีอาจเป็นเส้นโค้งหรือเป็นรูปคล้ายตัว S ก็ได้ (เช่นในกรณีของเครื่อง XPS - X-ray photoelectron spectroscopy)

รูปที่ 3 การหาสัญญาณที่แท้จริงที่อยู่บน base line

เครื่องวัดหลายชนิดนั้นผู้ผลิตจะทำให้เครื่องวัดส่งสัญญาณออกมาในระดับหนึ่ง แม้ว่าจะไม่มีการใส่ตัวอย่างเข้าไปเครื่องวัดก็ตาม สาเหตุที่ทำเช่นนี้ก็เพราะต้องการแยกแยะระหว่างกรณีที่ตัวตรวจวัด (detector) ทำงานปรกติ แต่ปริมาณสารที่ต้องการวัดเป็นศูนย์ กับกรณีที่ตัวตรวจวัดไม่ทำงาน เพราะถ้าหากไปตั้งให้เครื่องวัดไม่ส่งสัญญาณใด ๆ เวลาที่ไม่มีสารตัวอย่าง ถ้าหากเครื่องวัดเสียเราก็จะไม่สามารถรู้ได้ ตัวอย่างเช่นสัญญาณมาตรฐานในเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมนั้นจะกำหนดให้เป็นช่วง 4-20 mA (ถ้าเป็นสัญญาณไฟฟ้า) หรือ 0.2-1.0 kg/cm² หรือ 3-15 psi (ถ้าเป็นสัญญาณนิวเมติกส์) โดยให้ 4 mA เป็น 0% และ 20 mA เป็น 100% ของสเกลที่ใช้วัด (หรือให้ 4 mA เป็น 100% และ 20 mA เป็น 0% ก็ได้ ขึ้นกับทิศทางการวัดคุม และสัญญาณนิวเมติกส์ก็เป็นแบบเดียวกัน) เหตุผลที่ไม่ตั้งให้ 0 mA (หรือ 0.2 kg/cm² หรือ 3 psi) ให้แสดงค่าสัญญาณเป็น 0% ของสเกลที่ใช้วัดก็เพื่อที่จะสามารถระบุได้ว่าเวลาที่อ่านค่าได้เป็น 0% นั้นเครื่องวัดยังทำงานปรกติอยู่ ไม่ได้เกิดปัญหาสายไฟขาด (หรือท่อนิวเมติกส์ขาด)

Sensitivity

ความว่องไว (sensitivity) เป็นตัวบอกให้ทราบถึงปริมาณการเปลี่ยนแปลงที่น้อยที่สุดที่เครื่องมือนั้นสามารถบอกได้ เครื่องมือวัดที่มีความว่องไวสูงจะสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้อย ๆ ได้ ความว่องไวของเครื่องมือนอกจากจะขึ้นอยู่กับตัวเครื่องมือเองแล้ว ยังขึ้นอยู่กับการติดตั้งเครื่องมือนั้นด้วย เพราะเครื่องวัดที่มีความว่องไวสูงจะมีปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนมาก ในกรณีของเครื่องวัดที่หน้าจอแสดงผลเป็นตัวเลขนั้น อาจจะทำให้ไม่สามารถอ่านค่าที่วัดได้ เพราะตัวเลขจะเปลี่ยนไปมาตลอดเวลา (ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือผู้ที่ใช้พีเอชมิเตอร์ที่แสดงผลด้วยตัวเลข มักจะเห็นว่าทศนิยมตำแหน่งที่ 2 จะไม่นิ่ง) การอ่านค่าต้องอ่านค่าเฉลี่ยดูว่าตัวเลขมีการเปลี่ยนแปลงอยู่รอบ ๆ ค่าเท่าใด การหลีกเลี่ยงปัญหาเช่นนี้ในบางครั้งจะพบว่าการใช้จอแสดงผลที่เป็นเข็มชี้และหน้าปัดจะทำให้อ่านค่าได้ง่ายกว่า

Response

การตอบสนอง (response) บอกให้ทราบถึงความรวดเร็วในการแสดงค่าใหม่ของสัญญาณที่เครื่องมือวัดวัดได้ เครื่องมือวัดที่มีการตอบสนองช้าจะทำให้ต้องใช้เวลามากในการวิเคราะห์แต่ละครั้ง ตัวอย่างเช่นการใช้ thermocouple ในการวัดอุณหภูมิสารละลาย ถ้า thermocouple นี้สัมผัสกับสารละลายโดยตรงการตอบสนองจะรวดเร็ว แต่มีหลายกรณีที่ไม่สามารถให้ thermocouple สัมผัสกับสารละลายได้โดยตรง เนื่องจากสารละลายนั้นอาจกัดกร่อน thermocouple หรือตัว thermocouple เองไม่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนต่อการไหลของสารละลายในท่อได้ หรือเพื่อความสะดวก ในการตรวจซ่อม ในกรณีนี้จะทำการติดตั้ง thermocouple ไว้ใน thermowell (ท่อปลายปิดที่แหย่เข้าไปในระบบที่ต้องการวัดอุณหภูมิ) ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิของระบบเปลี่ยนไป อุณหภูมิของ thermowell จะต้องเปลี่ยนแปลงไปก่อนก่อนที่ thermocouple จะตรวจวัดได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทำให้ความเร็วในการตอบสนองของ thermocouple ในการวัดอุณหภูมิของสารละลายตกลง

รูปที่ 4 เปรียบเทียบระหว่าง (ซ้าย) การตอบสนองที่ช้า และ (ขวา) การตอบสนองที่เร็ว

เกจวัดความดัน (pressure gauge) บางแบบนั้นจะมีการใส่กลีเซอรีนหรือน้ำมันเข้าไปในตัวเกจ (เวลาดูที่หน้าปัดจะเห็นว่ามีของเหลวบรรจุอยู่ภายในดังแสดงในรูปที่ 5) เกจพวกนี้ใช้ในการวัดความดันระบบที่ความดันมีการเปลี่ยนแปลงเต้นไปมาอย่างรวดเร็ว เช่นความดันทางด้านขาออกของปั๊มหรือเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ ของเหลวที่ใส่เข้าไปนั้นจะไปหน่วงการเคลื่อนที่ของกลไกแสดงผลและเข็มชี้ เพราะถ้าปล่อยให้กลไกเหล่านี้เต้นไปมาตามความดันที่เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็วแล้วจะทำให้อุปกรณ์เกิดความเสียหายได้ และยังทำให้ไม่สามารถอ่านค่าได้เพราะจะเห็นเข็มเต้นไปมา

รูปที่ 5 เกจวัดความดันชนิดมีการเติมของเหลว

(ภาพจาก http://farm1.static.flickr.com/89/234562851_174a11add6.jpg?v=0g)

Resolution

ความสามารถในการแยก (resolution) บอกให้ทราบถึงความสามารถของเครื่องมือในการแยกสัญญาณสองสัญญาณที่ใกล้เคียงกันออกจากกัน ตัวอย่างเช่นในการวัดการดูดกลืนแสงที่ความถี่ต่าง ๆ ของสารตัวอย่าง ถ้ามีการดูดกลืนเกิดขึ้นที่แสงที่มีความถี่ใกล้ ๆ กัน เครื่องมือวัดที่มีความสามารถในการแยกไม่สูงพอจะบอกแต่เพียงว่ามีการดูดกลืนเกิดขึ้นที่แสงความถี่เดียว หรือในกรณีของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ความสามารถในการแยกจะเป็นตัวกำหนดว่าวัตถุ 2 ชิ้นต้องว่างห่างกันอย่างน้อยเท่าใด กล้องจึงจะสามารถบอกได้ว่าเป็นวัตถุ 2 ชิ้น

รูปที่ 6 (ซ้าย) ความสามารถในการแยกสูงจะเห็นได้ว่ามี 2 พีค ส่วน (ขวา) ความสามารถในการแยกต่ำจะเห็นมีพีคเดียว

การระบุความแตกต่างของผลที่ได้จากการวัดจากเครื่องมือวิเคราะห์เช่น XRD (X-ray diffractometer) และ FT-IR (Fourier-transform infrared) ต้องดูก่อนว่าตั้งความถี่ของการวัดไว้เหมาะสมหรือไม่ เช่นในกรณีของ FT-IR ถ้ากำหนดให้วัดสัญญาณทีละ 4 cm^-1 ก็ไม่ควรที่จะบอกว่าพีคที่เห็นตำแหน่งแตกต่างกันน้อยกว่า 8 cm^-1 เป็นพีคคนละตัวกัน (เครื่องที่ใช้ในแลปดูเหมือนว่าจะให้กำหนดค่า resolution ก่อน เช่นถ้ากำหนดค่า resolution เป็น 4 cm^-1 เครื่องจะทำการวัดสัญญาณทีละ 2 cm^_1 การกำหนด resolution ไว้สูงมาก (แยกสัญญาณที่อยู่ใกล้ ๆ กันได้ดีมาก) ก็จะทำให้ต้องเสียเวลาวัดมากขึ้น และเจอกับสัญญาณรบกวน (noise) มากขึ้นตามไปด้วย) ถ้าเป็นเครื่อง XRD ก็จะมีการกำหนดว่าจะให้เปลี่ยนมุมวัดทีละกี่องศา (เช่นให้เปลี่ยนมุมวัดทีละ 0.05 องศา ก็จะระบุว่าเป็นคนละพีคได้ก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างกันมากกว่า 1 องศา)

Noise

สัญญาณรบกวน (noise) เป็นสัญญาณที่ไม่ต้องการ เนื่องจากเป็นตัวทำให้ความแม่นยำ ความเที่ยงตรง และขอบเขตต่ำสุดของการวัดสูญเสียไป ขนาดของสัญญาณรบกวนมักจะมีขนาดไม่คงที่และไม่ขึ้นกับความเข้มของสัญญาณที่ต้องการวัด สัญญาณรบกวนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ chemical noise และ instrument noise

chemical noise เกิดจากการที่เราไม่สามารถควบคุมสภาวะต่าง ๆ ของตัวแปรที่ต้องการวัดได้ เช่นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความดันซึ่งมีผลกระทบต่อสมดุลเคมีของระบบ การเปลี่ยนแปลงความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศซึ่งกระทบถึงความชื้นของตัวอย่าง สัญญาณรบกวนประเภทนี้ขึ้นอยู่กับการเตรียมตัวอย่างและการควบคุมสภาพแวดล้อมของการวิเคราะห์

instrument noise เป็นส่วนที่เกิดขึ้นจากอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดเอง ทั้งนี้อาจเนื่องจากโครงสร้างของอุปกรณ์วัดชนิดนั้นเองหรือการรบกวนจากภายนอก ตัวอย่างหนึ่งคือการรบกวนระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมการบินของเครื่องบินโดยสาร เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปลดปล่อยออกมาจากอุปกรณ์อิเล็กโทรนิคที่ผู้โดยสารนำติดตัวขึ้นไปบนเครื่อง เช่น คอมพิวเตอร์ เกมส์อิเล็กโทรนิค อีกตัวอย่างที่เห็นได้ชัดได้แก่การรบกวนการทำงานของเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุ ในห้องที่มีการใช้คอมพิวเตอร์ ในบางครั้งการเปิด-ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูง (เมื่อเปิด-ปิดแต่ละครั้งจะมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟในสายไฟฟ้ามาก) ก็จะส่งผลถึงการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ไฟฟ้าจากสายไฟเส้นเดียวกันได้ เพราะเวลาเปิด-ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องใช้กระแสสูงจะทำให้เกิดกระแสไฟตก-กระชากเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะไวต่อการเปลี่ยนแปลงเช่นนี้

การลดสัญญาณรบกวนทำได้โดยการใช้ทั้ง hardware และ software เช่นการใช้วงจรกรองคลื่นความถี่ในย่านที่ไม่ต้องการออกไป การต่อสายดิน การหุ้มด้วยวัสดุบางชนิด หรือใช้โปรแกรมช่วยในการประมวลผลข้อมูล

Signal to noise ratio

Signal to noise ratio หรือ S/N ratio คืออัตราส่วนระหว่างความเข้มของสัญญาณที่ต้องการวัดต่อความเข้มของสัญญาณรบกวน ค่านี้เหมาะที่จะใช้ในการบ่งบอกคุณภาพของสัญญาณที่วัดมาได้ ถ้า signal to noise ratio สูง สัญญาณที่วัดมาก็จะมีคุณภาพสูงด้วย ในการพิจารณาดูว่าการเปลี่ยนแปลงที่เห็นนั้นเป็นสัญญาณรบกวนหรือเป็นการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริง การเปลี่ยนแปลงนั้นควรต้องมีค่าอัตราส่วน S/N มากกว่า 2

Detection limit

ขอบเขตของการวัด (detection limit) เป็นดัชนีบอกว่าอุปกรณ์ตรวจวัดสามารถตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงที่มีปริมาณอยู่ในช่วงเท่าใด โดยทั่วไปมักจะหมายถึงปริมาณที่น้อยที่สุดและที่มากที่สุดที่เครื่องมือนั้นสามารถบอกได้ ค่าขอบเขตล่างจะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างขนาดของสัญญาณที่ต้องการวัดและของสัญญาณรบกวน ในขณะเดียวกันถ้าความแรงของสัญญาณมีมากเกินไป อุปกรณ์วัดบางชนิดจะเกิดการอิ่มตัว (saturate) ขึ้นได้ นั่นคือถึงแม้ว่าการเปลี่ยนแปลงมีปริมาณมากขึ้น เครื่องมือวัดนั้นก็ไม่สามารถบอกได้ว่าสัญญาณที่เข้ามามีปริมาณเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นเครื่องชั่งน้ำหนักที่ใช้กันในท้องตลาด ขอบเขตล่างของการวัดคือน้ำหนักที่น้อยที่สุดที่เราสามารถสังเกตุเห็นการเคลื่อนไหวของเข็มได้ เมื่อมีการเพิ่มน้ำหนักไปจนสปริงถูกกดติดกัน น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นอีกก็ไม่สามารถทำให้เข็มเคลื่อนที่อีกได้ นอกจากนี้การที่เครื่องมือวัดไม่สามารถตรวจพบการเปลื่ยนแปลงไม่ได้หมายความว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น แต่อาจเป็นไปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นมีน้อยมากเกินกว่าที่เครื่อง มือที่ใช้อยู่สามารถตรวจวัดได้

Linearity

คือความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของตัวอย่างหรือค่าที่ต้องการวัดกับขนาดของสัญญาณที่เครื่องมือวัดแสดงว่ามีความสัมพันธ์เป็นเส้นตรงที่ดีหรือไม่ สิ่งที่เราคาดหวังคือเครื่องมือวัดควรมี linearity สูง (ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณที่วัดกับสัญญาณที่เครื่องแสดงเป็นเส้นตรงในช่วงที่กว้าง) เนื่องจากจะทำให้เกิดความสะดวกในการสร้าง calibration curve และการ interpolation และ extrapolation ข้อมูล ตัวอย่างปัญหาเรื่อง linearity กับ calibration curve ของเครื่อง GC ได้กล่าวไว้แล้วใน "MO Memoir 2551 Dec 9 Tue ลากให้ผ่านหรือไม่ให้ผ่าน"

รูปที่ 7 ความหมายของ linearlity แกนตั้งคือความแรงสัญญาณ แกนนอนคือปริมาณสาร รูปซ้ายแสดงลักษณะของ linearlity ที่ดี ส่วนรูปขวาแสดงสัญญาณที่มี linearlity ไม่ดีในช่วงแรก

Selectivity

ความสามารถในการเลือกวัด (Selectivity) ของเครื่องมือวัดชนิดหนึ่งหมายถึง ความสามารถของเครื่องมือในการวัดปริมาณที่ต้องการทราบค่า เมื่อเปรียบเทียบกับการรบกวนจากสารเจือปนที่อยู่ในสารตัวอย่าง เช่นในการใช้ pH meter วัดค่าความเป็นกรดเบสของสารละลาย electrode ที่ใช้ควรจะตอบสนองต่อปริมาณ H+ เท่านั้น ไม่ควรที่จะตอบสนองต่อไอออนอื่นในสารละลายด้วย (ซึ่งโดยทั่วไปหัววัดพีเอชมักเป็นอย่างนั้น ยกเว้นในช่วงความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่สูงมาก)

ในการสอนสัมนานิสิตป.โทปี 2 เมื่อมีที่แล้ว (ปีการศึกษา 2550) มีนิสิตรายหนึ่งนำเสนอว่า ESR (Electron spin resonance) ใช้วัด defect ของผลึกได้ พอมีผู้ถามว่าเครื่องมันวัดได้อย่างไร นิสิตผู้นั้นก็ตอบว่าถ้ามี defect ก็จะมีสัญญาณ ESR ซึ่งคำตอบดังกล่าวแสดงให้เห็นว่านิสิตผู้นั้นไม่รู้เรี่องอะไรเกี่ยวกับเครื่องมือหรือผลการวัดที่ได้เลย มีคนบอกว่าผลเป็นอย่างไรก็เชื่อไปตามนั้น จริง ๆ แล้ว ESR วัดการมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ (unpaired electron) ส่วนการมีอยู่ของอิเล็กตรอนไม่มีคู่นั้นเป็นการบ่งบอกถึงการมีอยู่ของ defect หรือไม่นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ซึ่งต้องกลับไปดูว่าสารตัวอย่างเป็นอะไรก่อน จริง ๆ แล้วถ้าถามต่อไปว่า defect คืออะไรเขาก็คงจะตอบไม่ได้เหมือนกัน

Destructive & Nondestructive

เป็นการแบ่งวิธีการวิเคราะห์โดยใช้สารตัวอย่าง การวิเคราะห์ชนิด destructive เป็นการวิเคราะห์ที่สารตัวอย่างจะถูกทำลาย เช่นการวิเคราะห์โดยวิธี Atomic absorption ซึ่งสารตัวอย่างจะต้องถูกเผาไฟ ส่วนการวิเคราะห์ชนิด nondestructive นั้นสารตัวอย่างไม่ถูกทำลายหลังจากวิเคราะห์ด้วยวิธีการประเภทนี้แล้วยังสามารถนำสารตัวอย่างไปใช้วิเคราะห์ด้วยวิธีการประเภทอื่นได้