ถังปฏิกรณ์ไม่อันตรายที่อันตราย MO Memoir : Tuesday 23 July 2562

ช่วงนี้อาจจะเห็นว่างเว้นการเขียน blog หน่อย อย่างแรกเป็นเพราะไม่ค่อยมีอะไรจะเขียน เพราะวิชาการความรู้ที่มีอยู่ก็เขียนไปเยอะแล้วตั้ง ๑๑ ปี อย่างที่สองเป็นเพราะมันมีอะไรต่อมิอะไรก็ไม่รู้ให้ทำเต็มไปหมด แม้ว่าจะยังไม่เปิดเรียนก็ตาม แต่ยังไงก็จะพยายามเขียนให้ได้สัปดาห์ละเรื่อง
 

อย่างเช่นเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้มันเริ่มจากเมื่อสัปดาห์ที่แล้วผมได้มีโอกาสเข้าไปร่วมในอนุกรรมการพิจารณาร่างกฎหมายฉบับหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับงานของวิศวกรรมเคมี ร่างฉบับนี้มีการแบ่ง chemical reactor หรือที่กฎหมายไทยใช้คำว่า "ถังปฏิกรณ์" ออกเป็น ๓ แบบ คือ ถังปฏิกรณ์ทั่วไป ถังปฏิกรณ์อันตราย และถังปฏิกรณ์อันตรายสูง
 

คำว่า "ถังปฏิกรณ์" ในที่นี้ไม่ได้หมายเพียงแค่ถังปั่นกวน แต่ยังรวม "เครื่องปฏิกรณ์เคมี" ทุกรูปแบบรวมไปถึงรูปแบบที่เป็นท่อหรือ tubular reactor ด้วย ซึ่งตรงนี้มันจะถูกกำหนดไว้ในนิยามของคำว่า "ถังปฏิกรณ์" ที่อยู่ในข้อแรกของร่างกฎหมายว่าหมายถึงอะไร

รูปที่ ๑ ตัวอย่างรูปแบบการระบายความร้อน/ให้ความร้อนแก่เครื่องปฏิกรณ์ (ซ้าย) fixed-bed reactor หรือเบดนิ่ง (ขวา) multi-tubular reactor

ประเด็นที่เป็นที่ถกเถียงกันก็คือ จะใช้เกณฑ์อะไรเป็นตัวกำหนดว่าถังปฏิกรณ์ชนิดไหนเป็นถังปฏิกรณ์ธรรมดาหรือเป็นถังปฏิกรณ์อันตราย และเกณฑ์หนึ่งที่มีการตั้งเป็นตุ๊กตาขึ้นมาก่อนหน้านี้ก็คือพิจารณาจากความร้อนของปฏิกิริยา ว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือปฏิกิริยาคายความร้อน โดยกำหนดว่าถ้าเป็นปฏิกิริยา "ดูดความร้อน" จะจัดให้เป็นถังปฏิกรณ์ธรรมดา แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยา "คายความร้อน" จะจัดให้เป็นถังปฏิกรณ์อันตรายหรืออันตรายสูง ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่คายออกมา
 

ความเห็นแย้งของผมในที่ประชุมวันนั้นก็คือ การกำหนดว่าถ้าเป็นปฏิกิริยา "ดูดความร้อน" ก็จะเป็นถังปฏิกรณ์ไม่อันตราย ซึ่งผมเห็นว่าที่ถูกคือควรมีการนิยามคำว่า "อันตราย" ก่อนว่ามันคืออะไร
 

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น (โดยไม่สนว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน) โดยแต่ละปฏิกิริยานั้นจำเป็นต้องมีอุณหภูมิขั้นต่ำขั้นหนึ่ง ปฏิกิริยาจึงจะเริ่มเกิดได้ รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างการจัดการความร้อนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา รูปซ้ายเป็นตัวอย่างหนึ่งของกรณี fixed-bed ที่ไม่มีการถ่ายเทความร้อนที่ตัว fixed-bed โดยตรง สารตั้งต้นจะถูกอุ่นให้ร้อนจนมีอุณหภูมิที่พอเหมาะที่สามารถเริ่มทำปฏิกิริยาได้ จากนั้นจึงไหลเข้าทำปฏิกิริยาใน fixed-bed ถ้าหากปฏิกิริยานั้นเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าเรื่อย ๆ อุณหภูมิก็จะลดต่ำลง จนปฏิกิริยาเกิดช้าหรือหยุดเกิด แต่ถ้าหากยังไม่ได้ค่า conversion ของสารตั้งต้นดังต้องการ ก็จะเอาเบดแรกนั้นมาอุ่นให้ร้อนใหม่ก่อนป้อนเข้าสู่เบดถัดไป ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนได้ค่า conversion สารตั้งต้นตามต้องการ
 

แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนนั้น เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้า อุณหภูมิภายในเบดจะเพิ่มสูงขึ้น ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น (แม้ว่าความเข้มข้นสารตั้งต้นจะลดลง) ถ้าอุณหภูมิในเบดสูงเกินไปก็อาจทำให้อัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาอยู่นอกเหนือการควบคุม (ที่เรียกว่า runaway) ในกรณีนี้จะปล่อยให้สารตั้งต้นทำปฏิกิริยาจนอุณหภูมิเบดเพิ่มสูงถึงระดับหนึ่ง จากนั้นก็จะนำมาผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อดึงเอาความร้อนออก ก่อนจะป้อนเข้าสู่เบดถัดไปเพื่อให้ได้ค่า conversion สารตั้งต้นดังต้องการ
 

แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาที่คายความร้อนสูงมาก (เช่นปฏิกิริยา gas phase partial oxidation สารไฮโดรคาร์บอนไปเป็น oxygenate) รูปแบบที่กล่าวมาข้างต้นนั้นจะไม่สามารถระบายความร้อนได้ทัน ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีการดึงเอาความร้อนออกจากตัวเบดโดยตรงเพื่อไม่ให้อุณหภูมิของตัวเบดสูงเกินไป รูปขวาในรูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างกรณีของ multi-tubular reactor ที่มีลักษณะเหมือน shell and tube heatexchanger ขนาดใหญ่ โดย tube ต่าง ๆ ก็คือ fixed-bed ส่วนด้าน shell นั้นจะเป็นด้านของของเหลวระบายความร้อน

รูปที่ ๒ ปฏิกิริยาที่ต้องการพลังงานกระตุ้นมากหรือดูดความร้อนมาก เช่นปฏิกิริยา steam reforming หรือ thermal cracking ต่าง ๆ จะให้ความร้อนแก่สารตั้งต้นด้วยการใช้เปลวไฟ โดยสารตั้งต้นจะไหลอยู่ในท่อที่มีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอก (แต่ต้องระวังไม่ให้เปลวไฟสัมผัสกับท่อนั้นโดยตรง)

ในกรณีของปฏิกิริยาที่ต้องการพลังงานกระตุ้นสูงหรือดูดความร้อนมากนั้น การให้ความร้อนด้วย heating media จะทำไม่ได้เนื่องจากมีอุณหภูมิไม่สูงพอ ในกรณีเช่นนี้ก็จะใช้การให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ โดยสารตั้งต้นจะไหลอยู่ในท่อที่ติดตั้งอยู่ใน furnace และมีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอกท่อ ปฏิกิริยารูปแบบนี้อาจมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาก็ได้ (เช่นปฏิกิริยา steam reforming) หรือไม่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่นพวก thermal cracking ต่าง ๆ) อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาอยู่ได้ในช่วงตั้งแต่ระดับ 400 ไปจนถึงระดับ 1000ºC
 

อันตรายหนึ่งที่สำคัญของเครื่องปฏิกรณ์รูปแบบนี้คือเฟสที่ไหลอยู่ในท่อนั้นเป็น "แก๊ส" ไม่ใช่ "ของเหลว" แก๊สนั้นรับความร้อนได้แย่กว่าของเหลวมาก ตรงนี้ลองนึกภาพถ้าคุณเอาหม้อเคลือบเทฟลอนใส่น้ำไปต้มบนเตาแก๊ส ไม่ว่าคุณจะเปิดแก๊สให้ความร้อนที่ก้นหม้อแรงเท่าใด เทฟลอนที่เคลือบผิวหม้อนั้นจะไม่เป็นอะไร เพราะมันจะมีอุณหภูมิที่จุดเดือดของน้ำ แต่ถ้าน้ำแห้งเมื่อใด เทฟลอนจะไหม้ได้ ด้วยเหตุนี้เครื่องปฏิกรณ์ในรูปแบบนี้จึงต้องระวังไม่ให้เปลวไฟสัมผัสกับผิวท่อโดยตรง เพราะจะทำให้โลหะตรงจุดนั้นร้อนจัด จนอาจเกิดการฉีกขาดตามมาได้
 

และเมื่อสารตั้งต้นที่ไหลอยู่ในท่อนั้นเป็นสารที่ติดไฟได้ เมื่อรั่วออกมาเจอกับเปลวไฟที่อยู่ข้างนอก ก็คงจะจินตนาการได้ไม่ยากว่าจะเกิดอะไรขึ้นตามมา
 

ด้วยเหตุนี้ผมจึงเสนอความเห็นแย้งในที่ประชุมวันนั้นว่า การมองแต่เพียงว่าปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นมันมีแนวโน้มที่จะหยุดตนเอง ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นจัดเป็นเครื่องปฏิกรณ์ธรรมดาที่ไม่อันตราย จึงเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้อง สิ่งสำคัญกว่าก็คือรูปแบบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นั้นว่ามันมี "อันตราย" สูงหรือไม่ ซึ่งตรงนี้การจำแนกประเภทนั้นจึงควรพิจารณานิยามของคำว่า "อันตราย" ก่อนว่าจะให้ครอบคลุมแค่ไหน จะพิจารณาในแง่ ความเสี่ยงที่จะเกิดการรั่วไหล (โดยไม่พิจารณาถึงสารที่อยู่ข้างใน) อันตรายที่อาจเกิดขึ้นถ้าหากเกิดการรั่วไหล ความเสี่ยงที่จะเกิดการ runaway ฯลฯ เพราะจากตัวอย่างที่ยกมานี้ก็เห็นได้ชัดว่าเครื่องปฏิกรณ์ปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นใฃ่ว่าจะไม่อันตรายเสมอไป

อันที่จริงแล้วยังมีประเด็นอื่นอีกที่ผมเห็นว่าไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้เป็นเกณฑ์ในการจำแนกความอันตรายของถังปฏิกิริยา ถ้าหากมีโอกาสก็จะนำมาเล่าให้ฟัง 
  

กฎหมายฉบับนี้ขณะนี้อยู่ในระหว่างการร่างและปรับแก้ สุดท้ายแล้วจะออกมาอย่างไรนั้นก็คงต้องคอยดูกันต่อไป ที่ผมแปลกใจอย่างหนึ่งเกี่ยวกับร่างกฎหมายฉบับนี้ก็คือ ดูเหมือนตามกฎหมายเดิมนั้นคนทำงานเขาก็ทำงานกันได้โดยไม่มีปัญหาอะไร แล้วอยู่ดี ๆ มีการนำเสนอร่างกฎหมายใหม่มาเพื่อให้เขาทำงานได้ยากขึ้น แถมไปเชิญเขามาร่วมเขียนอีก ผมจึงไม่แปลกใจที่จะเห็นคนทำงานนั้นเขาไม่ค่อยอยากจะให้ความร่วมมือในการออกร่างกฎหมายฉบับนี้เท่าใดนั้น

Piping layout ตอน Reactor piping (๒) MO Memoir : Saturday 22 April 2560

ฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับที่แล้ว ดังนั้นเพื่อไม่ให้สับสนจะขอใช้หลายเลขรูปต่อเนื่องจากฉบับที่แล้ว

ข้อ 2 ) 1. ข้อย่อย II (รูปที่ ๕ ในหน้าที่ ๒) กล่าวว่าถ้าโครงสร้างรองรับตัว reactor (คือ support) สูงกว่าระดับ "bottom tangent line" และมีการถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาจากทางด้านล่าง ก็ให้ตรวจสอบด้วยว่าไม่มีสิ่งกีดขวางในการถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาออกมา

"bottom tangent line" คือเส้นตรงแนวรอยต่อระหว่างส่วนลำตัวทรงกระบอกกับส่วนฝาที่เป็นรูปทรงคล้ายครึ่งทรงรีที่เรียกว่า torispherical head (ดูรูปที่ ๖ ข้างล่าง)

รูปที่ ๕ Reactor layout and piping arrangement (๕)

รูปที่ ๖ ตัวอย่างการถ่ายน้ำหนัก vessel ลงไปยังโครงสร้างรับน้ำหนัก ในกรณีที่คาดว่าจะมีการถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาออกทางด้านล่างของ reactor ใส่รถบรรทุกที่มารอรับ ก็ควรต้องเผื่อระดับความสูงของ reactor จากพื้น และระยะห่างจากโครงสร้างและระบบท่อต่าง ๆ ทั้งทางด้านข้างและด้านบนเอาไว้ด้วย

ข้อ 2 ) 1. ข้อย่อย III กล่าวถึงจำนวนและขนาดของ "reactor bracket" (ขารับน้ำหนักสีเขียวในรูปที่ ๖) ที่ไม่ได้ถูกกำหนดเอาไว้ในการออกแบบโรงงาน (plant design) สิ่งที่ทราบในขั้นตอนนี้ก็คือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ reactor ดังนั้นตำแหน่งของ reactor bracket จะอยู่ถัดออกมาจากผนังด้านนอกของ reactor ดังนั้นเมื่อทราบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ reactor ก็จะสามารถกำหนดได้ว่าตำแหน่งที่ตั้งของ reactor bracket นั้นควรจะต้องห่างออกมาจากผนังด้านนอกของ reactor เป็นระยะเท่าใด แต่ทั้งนี้ต้องไม่ลืมเผื่อความหนาของฉนวน (ถ้ามี) ที่ต้องห่อหุ้ม reactor เอาไว้ด้วย
 

(รูปที่ ๗) นอกจากนี้ส่วนขาที่เป็นเหล็กนั้นยังต้องได้รับการป้องกันความร้อนจากไฟไหม้ ด้วยการหุ้มคอนกรีตทบไฟไว้รอบส่วนขาด้วย และควรต้องมี nozzle (หน้าแปลนสำหรับเป็นจุดต่อท่อ) ไว้ใต้โครงเหล็กรับน้ำหนักด้วย (เอกสารไม่ได้ให้รายละเอียดอะไรไว้ บอกแต่เพียงว่าเป็นความผิดพลาดที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งและมีราคาแพง)

รูปที่ ๗ Reactor layout and piping arrangement (๖)

มาต่อกันในหัวข้อ "Piping considerations" ในรูปที่ ๗

ข้อ 1. กล่าวถึงคุณลักษณะทั่วไปของ reactor ที่มีทั้งของเหลว แก๊ส และของผสมไหลผ่าน เพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุล
 

ในกรณีของ reactor ที่ทำงานที่อุณหภูมิและความดันสูง ให้คำนึงถึงความยืดหยุ่นของระบบท่อเมื่อทำการออกแบบระบบท่อ ทั้งนี้เป็นเพราะท่อที่รับความดันสูงนั้นจำเป็นต้องมีผนังหนา ทำให้ความยืดหยุ่นลดลง แต่ความร้อนทำให้ท่อขยายตัวในทิศทางความยาว และท่อที่รองรับของเหลวและ/หรือแก๊สที่อัตราการไหลสูงก็จะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อมากตามไปด้วย จึงทำให้ความยืดหยุ่นลดลง
 

ตรงประเด็นเรื่องความยืดหยุ่นของท่อจะขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึง (ดูเพิ่มเติมในรูปที่ ๘) ความยืดหยุ่นของท่อขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างความยาวกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ถ้าอัตราส่วนนี้สูงก็จะมีความยืดหยุ่นสูงไปด้วย (ความยืดหยุ่นในที่นี้คือความสามารถในการโก่งตัวออกทางด้านข้างหรือบิดตัวโดยที่ตัวมันเองไม่เกิดความเสียหาย) ท่อนั้นถูกยึดตรึงที่ปลายทั้งสองด้าน เช่นเชื่อมต่อระหว่าง vessel สองใบ เมื่อท่อมีอุณหภูมิสูงขึ้น ท่อก็จะขยายตัว ทำให้เกิดความเค้นกดขึ้นกับตัวท่อและเกิดแรงกดกระทำต่อ vessel ที่ปลายท่อทั้งสองเชื่อมต่ออยู่ โดยทั่วไปนั้นขนาด vessel จะใหญ่กว่าท่อมาก ดังนั้นถ้าเกิดความเค้นมากเกินไปก็จะทำให้ตัวท่อเกิดความเสียหายก่อน 
  

ในบรรทัดสุดท้ายของรูปที่ ๗ กล่าวว่าท่อดังกล่าวอาจต่อตรงมาจาก "heater" คำว่า "heater" ในที่นี้หมายถึงเตาเผาให้ความร้อนแก่สารที่ไหลอยู่ในท่อ โดยมีเปลวไฟให้ความร้อนอยู่ภายนอกท่อ (ดูภาพตัวอย่างได้ในบทความชุด "ทำความรู้จัก Process Fired Heater") เฟสที่ออกมาจาก heater นั้นอาจเป็นเฟสของเหลวหรือไอเพียงอย่างเดียวหรือเฟสของเหลวปนกับไอก็ได้ การที่ต้องไม่มี "pocket" คงเป็นเพราะเป็นกรณีของท่อที่มีเฟสไอเป็นหลัก และไม่ต้องการให้มีตำแหน่งที่ของเหลวที่ควบแน่นนั้นสะสมในเส้นท่อได้

รูปที่ ๘ ท่อที่เชื่อมต่อระหว่าง vessel สองใบ เมื่อท่อร้อนท่อก็จะเกิดการขยายตัวในทิศทางความยาว (รูปซ้าย) ถ้าท่อนั้นเป็นท่อขนาดใหญ่และระยะหว่างระหว่าง vessel ไม่มาก แรงที่เกิดจากการขยายตัวในทิศทางความยาวท่อจะไม่ทำให้ท่อโก่ง แต่จะไปเพิ่มความเค้นให้กับท่อ แต่ถ้าเป็นท่อขนาดเล็ก แรงที่เกิดจะทำให้ท่อโก่ง (เป็นการลดความเค้นในทิศทางความยาว) อีกวิธีการหนึ่งที่สามารถลดความเค้นที่เกิดจากการขยายตัวคือการเดินท่อให้มีการหักเลี้ยวหรือมี loop ให้ขยายตัว (รูปขวา) การทำ loop มักจะใช้กับการวางท่อเป็นระยะทางยาว แต่ในระยะทางที่ไม่มากก็สามารถใช้การออกแบบที่มีการหักเลี้ยวช่วยได้ แต่ทั้งนี้ช่วงระยะ

รูปที่ ๙ Reactor layout and piping arrangement (๗)

มาต่อกันในรูปที่ ๙

ข้อ 2. กล่าวถึงการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้า reactor ที่ปรกติจะบรรจุเข้าจากทางด้านบน ด้วยการถอดท่อที่ต่อเข้า reactor ออก ดังนั้นจึงต้องตรวจสอบว่าท่อที่ต่อเข้า reactor นั้นมีชิ้นส่วนท่อ (ที่เรียกว่า spool pieces) ที่สามารถถอดออกได้ และถ้าหากท่อที่ต่อเข้า reactor นั้นมีขนาดเล็ก ก็อาจทำการขยายขนาดท่อให้ใหญ่ขึ้น (เช่นเพิ่มเป็นท่อขนาด 16 นิ้วหรือ 20 นิ้ว) ก่อนต่อเข้า reactor ทั้งนี้เพื่อทำให้การบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้า reactor นั้นทำได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ช่องทางดังกล่าวยังสามารถใช้เป็นช่องทางให้พนักงานมุดเข้าไปทำงานข้างใน (ช่อง manhole หรือ manway) เมื่อทำการซ่อมบำรุง

ข้อ 3. กล่าวถึงปัญหาการขยายตัวที่ไม่เท่าในกรณีที่มี reactor หลายตัวเชื่อมต่อกันและต่างมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน เช่นตัวหนึ่งมีอุณหภูมิสูงในขณะที่อีกตัวหนึ่งมีอุณหภูมิต่ำ ให้คำนึงถึงการขยายตัวที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนต่าง ๆ (เช่น ท่อ หรือ platform ที่ใช้เป็นที่ทำงาน) ที่เชื่อมต่อระหว่าง reactor ทั้งสองตัว (ดูรูปที่ ๑๐ เพิ่มเติม)

รูปที่ ๑๐ กรณีที่มี reactor มากกว่าหนึ่งตัวทำงานร่วมกัน เช่นมีสองตัวที่ตัวหนึ่งเป็นตัวที่กำลังทำงาน (ตัวสีแดงซึ่งมีอุณหภูมิสูง) ในขณะที่อีกตัวหนึ่งเป็นตัวสำรอง (ตัวสีน้ำเงินซึ่งมีอุณหภูมิต่ำ) ในการนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงการขยายตัวที่ไม่เท่ากันของตัว reactor ทั้งสองและระบบท่อ (ทั้งด้านขาเข้าและขาออก) ที่เชื่อมต่อกับ reactor ทั้งสองตัวด้วย และการติดตั้งวาล์วควรเลือกตำแหน่งที่ไม่ทำให้เกิด "pocket" ที่ทำให้ของเหลวค้างสะสมได้

ข้อ 4. กล่าวถึงการให้ตรวจสอบช่องทางที่จะใช้สำหรับการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้า reactor และการนำตัวเร่งปฏิกิริยาออกจาก reactor และเส้นทางที่จะใช้ในการยกภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นไปยังด้านบนของ reactor ด้วย ว่าต้องไม่มีสิ่งกีดขวางใดในการทำงาน

ข้อ 5. ให้หลีกเลี่ยงการทำให้เกิด "pocket" หรือบริเวณที่เป็นกระเปาะหรือ dead end ที่ทำให้ของเหลวค้างสะสมอยู่ได้ และการติดตั้งวาล์วควรติดตั้งในช่วงเส้นท่อนอน (และควรเป็นที่ตำแหน่งสูงสุด) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิด dead end (ดูรูปที่ ๑๐ ประกอบ)

รูปที่ ๑๑ Reactor layout and piping arrangement (๘)

ข้อ 6. กล่าวถึงการตรวจสอบระบบท่อสาธารณูปโภคต่าง ๆ เช่นจุดต่อสายยาง (สำหรับท่อน้ำ อากาศ ไอน้ำ) จุดเก็บตัวอย่าง ระบบน้ำล้างตาและล้างตัว และในกรณีที่มีการติดตั้ง probe สำหรับวัดอุณหภูมิภายใน reactor ซึ่งถ้าเส้นผ่านศูนย์กลาง reactor มีขนาดใหญ่ ความยาว probe ที่ใช้วัดอุณหภูมิตอนกลางของ reactor ก็จะมากตามไปด้วย ดังนั้นให้ตรวจสอบบริเวณรอบข้างตำแหน่งติดตั้ง probe ด้วย ว่ามีพื้นที่เพียงพอสำหรับการทำงาน

ต่อไปเป็นรูปที่ ๑๑

ข้อ 7. กล่าวถึงการตรวจสอบตำแหน่งติดตั้งอุปกรณ์วัดต่าง ๆ ที่ควรจะมีเส้นทางเข้าถึงได้ไม่ว่าจะเป็นการใชับันไดปีนหรือมีขั้นบันไดเดินถึงได้

ข้อ 8. เป็นกรณีของระบบ piping ที่เชื่อมต่อเข้ากับ reactor โดยระบบวาล์วที่ใช้ในการ isolate (ตัดการเชื่อมต่อ) reactor ออกจากระบบนั้นควรเป็นชนิด "double block และ bleed valve" และในบางกรณีเพื่อความปลอดภัย อาจต้องใช้ "swing elbow" (ใช้ข้องอแทนการใช้ข้อต่อสามทางและระบบวาล์ว ในการเลือกชนิดแก๊สที่จะให้ไหลเข้าระบบ
 

ตรงประเด็นนี้ขอยกตัวอย่างเพิ่มเติมจากประสบการณ์หนึ่งที่เคยเห็น ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะ (หมายถึงมีเลขออกซิเดชันเป็น 0) นั้นทางผู้ผลิตจะเตรียมในรูปของสารประกอบโลหะออกไซด์ก่อน หรือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ทำการออกซิไดซ์ให้เกิดเป็นสารประกอบโลหะออกไซด์บาง ๆ ไว้บนพื้นผิว เพื่อความปลอดภัยในการทำงาน ทั้งนี้เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศได้อย่างรุนแรง (เกิดไฟลุกไหม้ได้) ดังนั้นเมื่อบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าใน reactor เรียบร้อยแล้วก็ต้องทำการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนจากรูปสารประกอบโลหะออกไซด์ให้กลายเป็นโลหะก่อนการใช้งาน แก๊สที่ใช้กันทั่วไปในการรีดิวซ์นี้ก็ได้แก่แก๊สไฮโดรเจน
 

และเมื่อต้องการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา ก็ต้องทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาของเดิมก่อนด้วยการป้อนแก๊สที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบเข้าสู่ reactor เพื่อให้ออกซิเจนนั้นเข้าไปออกซิไดซ์โลหะบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาให้กลายเป็นสารประกอบออกไซด์ก่อน ในระหว่างการทำลายนี้จะมีความร้อนเกิดขึ้น ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยก็จะเริ่มจากการใช้ออกซิเจนความเข้มนต่ำก่อนเพื่อไม่ให้อุณหภูมิใน reactor เพิ่มมากเกินไป จากนั้นจึงค่อยเพิ่มความเข้มข้นออกซิเจนให้สูงขึ้น จนกระทั่งพบว่าไม่มีความร้อนเกิดขึ้นใน reactor ก็แสดงว่าส่วนที่เป็นโลหะถูกเปลี่ยนเป็นโลหะออกไซด์หมดแล้ว จากที่เคยเห็นนั้นการเดินท่อไฮโดรเจนและออกซิเจนเข้าระบบนั้นเขาใช้ระบบ swing elbow เพื่อป้องกันไม่ให้ไฮโดรเจนพบกับออกซิเจนได้ (รูปที่ ๑๒)

ข้อ 9. กล่าวถึงกรณีที่ใช้ swing elbow ต่อเข้ากับ nozzle ของ reactor โดยตรง ให้ตรวจสอบว่ามีจุดต่อสำหรับ thermowell ด้วยหรือไม่

ข้อ 10. เป็นกรณีของ ring type joint flange ให้ตรวจสอบว่ามีพื้นที่ว่างสำหรับการถอดเอาชิ้นส่วนท่อออกมาด้วย

ข้อ 11. เกี่ยวข้องกับข้อต่อของท่อที่ใช้กับแก๊สไฮโดรเจน เนื่องจากแก๊สไฮโดรเจนมีโมเลกุลที่เล็กมาก ในทางปฏิบัติจึงถือว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันการรั่วไหลตรงหน้าแปลน ด้วยเหตุนี้สำหรับท่อที่มีขนาดใหญ่ตั้งแต่ 8 นิ้ว หรือ 12 นิ้วขึ้นไป จึงควรมีการติดตั้งระบบฉีดไอน้ำ เพื่อให้ไอน้ำร้อนทำให้แก๊สไฮโดรเจนฟุ้งกระจายออกไปอย่างรวดเร็ว ป้องกันการเกิดการสะสมจนเกิดการระเบิดได้

รูปที่ ๑๒ รูปซ้ายคือระบบ double block และ bleed valve ในการ isolate อุปกรณ์นั้นจะปิด block valve ทั้งสองตัวและเปิด bleed valve เอาไว้ ถ้ามีการรั่วไหลผ่านวาล์วจากด้าน process (ด้านมีความดัน) เข้ามา ของเหลวหรือแก๊สที่รั่วผ่านวาล์วมาได้จะระบายออกทาง bleed valve (ตัว bleed valve มักเป็นวาล์วตัวเล็กเช่น 3/4 นิ้วหรือใหญ่กว่า) ส่วนเมื่อแก๊สหรือของเหลวที่รั่วออกมานั้นเมื่อผ่าน bleed valve แล้วจะส่งไปไหนต่อ ก็ขึ้นอยู่กับอันตรายของแก๊สหรือของเหลวนั้น ส่วนรูปขวาเป็น swing elbow (คือข้องอนั่นแหละ) ที่บังคับให้เลือกต่อท่อเข้ากับแก๊สตัวใดตัวหนึ่งเท่านั้น อย่างเช่นในรูปที่ต่ออยู่กับท่อไฮโดรเจน ถ้าต้องการต่อเข้ากับท่ออากาศก็ปลดปลายด้านไฮโดรเจนออกแล้วหมุนไปต่อกับท่อออกซิเจนแทน ระบบนี้เคยเห็นกับ reactor ตัวหนึ่งที่ต้องใช้ไฮโดรเจนในการรีดิวซ์ตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนการใช้งาน และใช้อากาศ (อันที่จริงเป็นอากาศ + ไนโตรเจน เพื่อปรับระดับความเข้มข้นออกซิเจนในแก๊สผสม) ในการทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนทำการเปลี่ยน ระบบนี้ปลอดภัยกว่าการใช้ข้อต่อสามทางติดตั้งถาวรร่วมกับวาล์ว เพราะการใช้วาล์วนั้นอาจมีการรั่วไหลผ่านวาล์ได้ (โดยเฉพาะไฮโดรเจนที่รั่วซึมได้ง่าย)

ต่อไปเป็นรูปที่ ๑๓ ซึ่งเป็นรูปสุดท้ายแล้ว

ข้อ 12. กล่าวถึงความต้องการพิเศษต่าง ๆ เช่น
 

ข้อย่อย I กล่าวถึงการติดตั้ง vibrator (อุปกรณ์สั่น นึกภาพไม่ออกเหมือนกันว่าเขาต้องการสื่อถึง vibrator แบบไหน ที่เคยเห็นกับงานโยธาก็มีหน้าตาแบบหนึ่ง พวกที่ใช้กับตะแกรงร่อนก็เป็นอีกแบบหนึ่ง)
 

ข้อย่อย II กล่าวถึง stiffening ring ที่มีลักษณะเหมือนกับเป็นแหวนหรือเข็มขัดรัดรอบส่วนลำตัวทรงกระบอกของ pressure vessel ที่รับความดันสูง (อาจอยู่ภายนอกหรือภายในตัว pressure vessel ก็ได้) โดยเฉพาะกับ pressure vessel ที่มีส่วนลำตัวทรงกระบอกที่ยาวเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของมัน หน้าที่ของ stiffening ring คือป้องกันไม่ให้ส่วนลำตัวเกิดการสูญเสียรูปร่างที่ความดันสูง โดยไม่จำเป็นต้องใช้ผนัง vessel ที่หนา
 

ตรงนี้คงต้องขอหมายเหตุไว้นิดนึง คือในอินเทอร์เน็ต (เว็บต่างประเทศ) นั้นมีหลายรายอธิบายว่าการติดตั้ง stiffening ring ก็เพื่อป้องกันการเกิด "buckle" ที่แปลเป็นไทยว่าการ "โก่ง" หรือการงอออกทางด้านข้างของวัสดุที่มีควายยาวและรับ "แรงกด" ซึ่งตรงนี้ก็มีคนให้ความเห็นแย้งเหมือนกันว่าในกรณีของ pressure vessel ที่มีความดันภายในนั้น ผนังของ vessel มันรับ "แรงดึง" ที่ทำให้ตัวมันยืดออกหรือโป่งออกทางด้านข้าง ดังนั้นมันจึงไม่เกิดปัญหาเกิดการโก่ง แต่น่าจะเป็นการช่วยกระจายการรับความเค้นและป้องกันการโป่งพองมากกว่า
 

ข้อย่อย III กล่าวถึงการติดตั้ง weight cell หรือ load cell ที่เป็นอุปกรณ์วัดน้ำหนักตัว reactor เพื่อตรวจสอบว่ามีการหลุดร่อนหายไปของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ (น้ำหนักลดลง) หรือมีสารมาสะสมอยู่ใน reactor (น้ำหนักเพิ่มขึ้น)

เรื่องของ reactor piping ก็คงจะจบเพียงเท่านี้

รูปที่ ๑๓ Reactor layout and piping arrangement (๙)

Piping layout ตอน Reactor piping (๑) MO Memoir : Wednesday 19 April 2560

ถ้าเอ่ยคำว่า "Reactor" ให้กับคนทั่วไปที่ไม่ใช่วิศวกรเคมีฟัง เชื่อว่าเกือบทั้งหมดคนนึกถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือ "Nuclear reactor" แต่คำว่า reactor ในที่นี้เป็นเรื่องของ "Chemical reactor" หรือเครื่องปฏิกรณ์เคมี ที่ภาชนะที่เป็นที่เกิดปฏิกิริยาเคมี ที่นำสารตั้งต้นมาทำปฏิกิริยา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี กลายเป็นสารเคมีตัวใหม่
 

ในทางวิศวกรรมเคมีนั้นจะแบ่ง Reactor ออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามรูปแบบการไหลผ่านและการผสม รูปแบบแรกมีลักษณะเป็นถังผสม ที่นำเอาสารตั้งต้นมาปั่นกวนและทำปฏิกิริยากันจนได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ การทำงานของ reactor แบบนี้อาจเป็นการทำงานแบบกะ (คำว่า "กะ" ในที่นี้ตรงกับคำภาษาอังกฤษเรียกว่า batch นะ ไม่ใช่ "ประมาณ") หรือทำงานแบบต่อเนื่องก็ได้ ที่ภาษาทางวิศวกรรมเคมีเรียกว่า Continuous Stirred Tank Reactor หรือที่ย่อว่า CSTR
 

แบบที่สองนั้นรูปแบบการไหลจะมีลักษณะไหลเหมือนกับการไหลไปตามท่อ โดยในระหว่างที่ไหลผ่าน reactor ไปนั้นก็จะเกิดปฏิกิริยาไปด้วย ความเข้มข้นของสารตั้งต้นก็จะลดลงตามระยะทางที่ไหลผ่านเพิ่มขึ้น reactor แบบนี้เรียกว่า Tubular reactor
 

การเกิดปฏิกิริยาใน reactor นั้นอาจเกิดโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ช่วย หรือไม่มีก็ได้ ในกรณีที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยจะเรียกว่าเป็น catalytic reactor
 

เฟสสารตั้งต้นที่ไหลเข้าออก reactor นั้นไม่จำเป็นต้องเป็นเฟสของเหลวหรือเฟสแก๊สเพียงชนิดเดียว อาจมีทั้งเฟสของเหลวและแก๊สร่วมกันก็ได้ และในกรณีของ catalytic reactor นั้นอาจมีการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งไว้ใน reactor หรือป้อนเข้าไปอย่างต่อเนื่องเหมือนกับสารตั้งต้นก็ได้ ตรงนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละปฏิกิริยา แต่ละกระบวนการ
 

catalytic reactor แบบหนึ่งที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี และกลั่นน้ำมันคือ แบบที่เรียกว่า fixed-bed reactor (หรือ fixed-bed catalytic reactoc) หรือ packed-bed reactor รูปแบบการไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้จะเหมือนกับกรณีของ tubular reactor แต่แทนที่จะเป็นการไหลผ่านที่ว่าง กลายเป็นการไหลผ่านชั้นอนุภาคของแข็ง (ตัวเร่งปฏิกิริยา) ที่บรรจุอยู่ภายใน ทำนองเดียวกันกับน้ำที่ไหลผ่านชั้นทรายหรือเรซินที่ใช้กรองน้ำ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ fixed-bed มีทั้งแต่ไม่กี่สิบมิลลิเมตร (เช่นในกรณีของ multi tubular reactor ที่ใช้ในปฏิกิริยา selective oxidation ที่มีการคายความร้อนสูง ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 25 มิลลิเมตร) ไปจนถึงหลายเมตร
 

รูปร่างของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำมาบรรจุใน fixed-bed reactor นั้นมีขนาดและรูปร่างที่หลากหลาย ขนาดของอนุภาค (ที่เริ่มจากไม่กี่มิลลิเมตรจนถึงระดับเซนติเมตร) มักจะถูกกำหนดโดยค่าความดันลดที่ยอมรับได้ (คือผลต่างระหว่างความดันด้านไหลเข้ากับความดันด้านไหลออก ตัวเลขนี้บ่งบอกถึงความต้านทานการไหลผ่านเบด ถ้าค่านี้สูงก็แสดงว่าความต้านทานการไหลผ่านเบดก็สูงตามไปด้วย) ส่วนรูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยานั้นส่วนหนึ่งก็เป็นผลมาจากค่าความดันลดที่ยอมรับได้ แต่ส่วนใหญ่ก็เป็นผลมาจากปัจจัยเรื่องการถ่ายเทมวลสารและพลังงาน (mass and heat transfer) ระหว่างของไหลที่ไหลผ่านอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยากับพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา และการแพร่ซึมเข้าไปข้างในอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งรายละเอียดในส่วนนี้ขอละเอาไว้ไม่กล่าวถึง เพราะจะเป็นเรื่องยาวอีกเรื่องหนึ่ง
 

ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะบรรจุเข้าไว้ใน fixed-bed ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานและระยะเวลาวงรอบที่จะทำการเปลี่ยน แต่โดยทั่วไปก็จะมักจะให้ตรงตามรอบเวลาการหยุดเดินเครื่อง (shut down) ประจำปีของโรงงาน แต่ไม่ได้หมายความว่าต้องเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาทุกปี อาจเป็น ๓ ถึง ๕ ปีครั้งก็ได้ คือใส่ไว้เยอะ ๆ เผื่อเอาไว้ก่อน จะได้ไม่ต้องเสียเวลาเปลี่ยนบ่อย

รูปที่ ๑ Reactor layout and piping arrangement (๑)

เอกสาร "Reactor layout and piping arrangement" ที่เอามาให้ดูในวันนี้ สำหรับคนที่ทำงานอยู่ในวงการแล้วคงจะเห็นว่ามันไม่มีเนื้อหาอะไร แต่วัตถุประสงค์ของการนำเสนอในที่นี้คือให้นิสิตปริญญาตรีที่กำลังศึกษาอยู่ หรือคนที่ไม่ได้เรียนมาทางด้านวิศวกรรมเคมี แต่ต้องทำงานเกี่ยวกับวิศวกรรมเคมี พอจะมองเห็นภาพบ้างว่าเนื้อหาในเอกสารนี้เกี่ยวกับอะไร โดยเนื้อหาที่จะเล่าจะไม่ใช่การแปล แต่จะขอเน้นไปด้านการอธิบายศัพท์และขยายความมากกว่า

เนื้อหาในย่อหน้าแรกในรูปที่ ๑ หรือส่วนของบทนำ (Introduction) ทำให้ทราบว่าเนื้อหาในส่วนนี้เป็นการยกตัวอย่างกรณีของ fixed-bed catalytic reactor ที่ใช้ในหน่วยการผลิตที่มีชื่อว่า "Platformer" (ย่อมาจาก Platinum reforming คือใช้โลหะพลาทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ใช้ในการเปลี่ยนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงช่วง C₆-C₈ ให้กลายเป็นสารประกอบอะโรมาติก เบนซีน โทลูอีน และไซลีน เพื่อนำไปผสมเพิ่มเลขออกเทนในน้ำมันเบนซินหรือใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีต่อไป)
 

"Atmospheric crude unit" คือหน่วยกลั่นน้ำมันที่ความดันบรรยากาศ กล่าวคือในการกลั่นน้ำมันนั้นจะมีหอกลั่นอยู่ด้วยกันสองหอ หอแรกเป็นการกลั่นที่ความดันบรรยากาศ จะได้พวกน้ำมันเบา (แก๊สหุงต้ม เบนซิน น้ำมันก๊าด ดีเซล) ออกมา น้ำมันส่วนเหลือที่ออกทางก้นหอเป็นพวกมีจุดเดือดสูง จะส่งไปกลั่นแยกต่อที่หอกลั่นสุญญากาศ โดยทำการกลั่นที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ ทั้งนี้เพื่อลดจุดเดือดของน้ำมันหนัก ไฮโดรคาร์บอนที่จะนำมาเข้ากระบวนการ platforming จะอยู่ในช่วงของน้ำมันเบนซิน (gasoline) ที่บางทีก็เรียกว่าแนฟทาเบา (light naphtha)
 

H.D.S. ย่อมากจาก Hydrodesulfurisation (หรือ Hydrodesulfurization) เป็นหน่วยที่ใช้กำจัดสารประกอบกำมะถันอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำมัน ด้วยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและแก๊สไฮโดรเจนเปลี่ยนอะตอม S ที่อยู่ในรูปสารประกอบอินทรีย์ให้กลายเป็นแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) วัตถุประสงค์ของหน่วยนี้ก็เพื่อลดปริมาณกำมะถันในน้ำมัน เพื่อที่ว่านำไปเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงจะได้ไม่เกิดแก๊ส SO₂ ออกมา และยังเป็นการป้องกันตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในหน่วย catalytic cracking (ทำให้ไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง) ไม่ให้ถูกทำกลายด้วยสารประกอบกำมะถัน (เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในหน่วย catalytic cracking มีฤทธิ์เป็นกรด ส่วนสารประกอบกำมะถันอินทรีย์มีฤทธิ์เป็นเบสที่สามารถไปสะเทินความเป็นกรดของตัวเร่งปฏิกิริยา catalytic cracking ได้)

ข้อ 1. กล่าวว่าเรื่องของ piping นั้นไม่ใช่เรื่องสำคัญอันดับหนึ่งในการออกแบบตำแหน่ง reactor สิ่งที่สำคัญกว่าได้แก่การจัดการกับตัวเร่งปฏิกิริยา (คือการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาลงใน reactor และการนำเอาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เสื่อมสภาพแล้วออกจาก reactor เพื่อเปลี่ยนตัวใหม่)

ข้อ 2. เป็นเรื่องเกี่ยวกับ การเข้าถึง การซ่อมบำรุง และความปลอดภัย
 

ข้อ 2 a) กล่าวถึงแผนการการจัดการกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะนำออกจาก reactor ว่าจะถ่ายลงสู่อะไร จะถ่ายลงสู่ถัง (drum) หรือถึงบรรจุ หรือถ่ายลงสู่รถบรรทุกโดยตรง ประเด็นนี้เกี่ยวข้องกับความสูงและตำแหน่งของจุดที่จะถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาออก ในกรณีที่จะถ่ายลงสู่รถบรรทุกโดยตรงก็ต้องมั่นใจว่ามีเส้นทางเข้าถึงและที่ว่าง (ทั้งความกว้างและความสูง) รอบ reactor ที่เพียงพอที่รถบรรทุกจะเข้าไปรองรับข้างใต้ reactor ได้ ประเด็นนี้ควรได้รับการพิจารณาตั้งแต่ขั้นตอนการวางแผน (คือตำแหน่งที่ตั้ง reactor)

รูปที่ ๒ Reactor layout and piping arrangement (๒)

ข้อ 2 b) (ในรูปที่ ๒) เป็นแผนการการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ reactor ปรกติตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นอนุภาคของแข็งมักจะบรรจุมาในถุงหรือในถัง (ต่อไปขอใช้คำว่าถังอย่างเดียวก็แล้วกัน) สำหรับ fixed-bed ขนาดเล็กนั้นอาจใช้วิธีการเทลงไปโดยตรงจากทางด้านบนได้ (ถ้าไม่ต้องกังวลว่าอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาจะเกิดการแตกหักเมื่อตกกระทบพื้นด้านล่าง) หรือเทผ่านทางท่อหรือปล่องหรืองวง (ที่เรียกว่า chute) แต่ถ้าเป็น fixed-bed ขนาดใหญ่อาจต้องให้คนเข้าไปอยู่ใน reactor เพื่อเข้าเทตัวเร่งปฏิกิริยาภายใน หรือย้ายตำแหน่งปลายด้านล่างของ chute ว่าจะให้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เทลงมาตาม chute นั้นตกลงตำแหน่งใด
 

ประเด็นที่ต้องพิจารณาตรงนี้คือต้องมีที่ทำงานทางด้านบนของ reactor สำหรับให้พนักงานขึ้นไปปฏิบัติงาน และควรต้องมีอุปกรณ์ช่วยยกในการยกถังบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยานั้นขึ้นไปข้างบน (รวมทั้งส่งกลับลงมาด้วย) และในกรณีที่คาดว่าจะต้องมีการนำถังบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาจำนวนหลายถังไปกองรวมไว้ด้านบนก่อนการเท ก็ต้องมั่นใจว่าพื้นที่ทำงานตรงนั้นสามารถรับน้ำหนักถังบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำไปกองเอาไว้ได้ด้วย ซึ่งข้อมูลตรงนี้จำเป็นต้องแจ้งให้ทางวิศวกรโยธาผู้ทำการออกแบบโครงสร้างทราบด้วย (เพราะมันเป็นงานพิเศษที่นาน ๆ ทำครั้งและมักไม่ปรากฏในรายละเอียดการทำงานตามปรกติ)

ข้อ 2 c) เกี่ยวข้องกับประเด็นที่อาจมีฝนตกในระหว่างการทำงาน เพราะการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาใน fixed-bed นั้นมักจะกินเวลาหลายวัน และในกรณีที่น้ำอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตัวเร่งปฏิกิริยาได้ก็ให้คำนึงถึงโอกาสที่จะมีฝนตกในระหว่างการทำงานด้วย ว่าจะให้มีโครงสร้างหลังคาป้องกันแบบชั่วคราว (เสร็จงานแล้วรื้อออก) หรือแบบถาวร แต่ถ้าตั้งใจจะให้มีโครงสร้างแบบถาวรก็ควรพิจารณาติดตั้ง "loading beam" (ในที่นี้คือคานเหล็กรูปตัวไอ (I) ที่มีรอกติดตั้งอยู่ถาวรและเคลื่อนไปมาตามแนวความยาวคานได้) แทนการใช้ "davit" (แขนโค้งรูปร่างคล้ายสระอา "า" ที่หมุนรอบแนวตั้งได้) แม้ว่าการใช้ davit จะประหยัดกว่า แต่จะมีขีดจำกัดเรื่องของระยะทางและน้ำหนักที่รับได้

ข้อ 2 d) เป็นส่วนของรถบรรทุกที่จะใช้ลำเลียงถังบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาและขนตัวเร่งปฏิกิริยาออกไป โดยให้คำนึงถึง วงเลี้ยว ความกว้าง ความยาว และความสูงของรถด้วย เพราะปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนด ความสูง พื้นที่ว่าง และเส้นทางเข้าถึงตัวอุปกรณ์

ข้อ 2 e) (รูปที่ ๓) กล่าวถึงการตรวจสอบความสูงของรถบรรทุกและวิธีการที่จะถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาออกจาก reactor ว่าจะถ่ายออกทางด้านข้างหรือทางด้านล่าง จำเป็นต้องมีเครื่องมือเพิ่มเติมเช่น chute สายยาง หรือกรวย ติดตั้งเพิ่มเติมเพื่อใช้ในการถ่ายตัวเร่งปฏิกิริยาลงสู่รถหรือไม่ ข้อมูลเหล่านี้เป็นตัวกำหนดความสูงของ reactor จากพื้น โดยให้คำนึงถึงปัญหาที่อาจมีกับระบบท่อและการถอดหน้าแปลนที่อยู่ทางด้านล่างด้วย

ข้อ 2 f) ให้ทำการระบุน้ำหนักของถังหรือถุงที่ใช้บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา และให้คำนึงถึง "ขนาด" ของภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย เพราะขนาดของภาชนะบรรจุส่งผลต่อที่ว่างที่ต้องใช้ในการทำงาน (ไม่ว่าจะเป็นการกองเก็บบนพื้นทำงานด้านบน หรือในช่วงที่ยกขึ้นจากรถบรรทุกที่นำมาส่ง เพราะส่งผลต่อระยะการทำงานของ davit หรือ loading beam ด้วย) โดยให้ตรวจสอบในหัวข้อต่อไปนี้ (Check I - Check VI)

ข้อ 2 f) Check I กล่าวถึงราวกั้นพื้นที่ทำงานด้านบน (กันคนทำงานร่วงลงมา) ว่าเป็นการติดตั้งแบบถาวรหรือถอดออกได้ (ซึ่งถ้าถอดออกได้จะทำให้การยกภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยามาวางบนพื้นที่ทำงานด้านบนทำได้ง่ายขึ้น เพราะไม่ต้องยกข้ามราวกั้น) ในหัวข้อนี้กล่าวไว้ว่าการใช้ประตูแบบบานพับ (swing gate) ที่เปิดประตูเข้ามาทางด้านในพื้นที่ทำงาน เป็นวิธีที่ดีและปลอดภัยที่สุด

รูปที่ ๓ Reactor layout and piping arrangement (๓)

ข้อ 2 f) Check II กล่าวถึงความสูงรวมของ ถังหรือถุงบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องใช้ในการยกภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา ไม่ว่าจะเป็นฐานรอง (cradle - ถ้ามี) ระยะความสูงของลวดที่ใช้ยก เป็นต้น

ข้อ 2 f) Check III กล่าวถึงความสามารถในการรับน้ำหนักของลวดและอุปกรณ์ยก

ข้อ 2 f) Check IV ตำแหน่งระดับความสูงของอุปกรณ์ยก (คือให้สูงพอที่จะยกภาชนะบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาให้สูงเหนือระดับพื้นที่จะนำมาวางด้านบน)

ข้อ 2 f) Check V (รูปที่ ๔) กล่าวถึงระดับตำแหน่งความสูงของหน้าแปลน (คงหมายถึงหน้าแปลนที่ต้องเปิดออกเพื่อทำการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา) และแนวเส้นท่อที่อาจกีดขวางการทำงาน

ข้อ 2 f) Check VI กล่าวถึงการบรรจุทางด้านบนสุด ปรกติแก๊สที่ไหลเข้า fixed-bed จะไหลเข้าทางด้านบน ตรงกลาง reactor ในกรณีนี้คงหมายถึงการที่จะใช้

ข้อ 2 g) กล่าวถึงการเข้าถึงพื้นที่ทำงานทางด้านบนสุดของเครื่องปฏิกรณ์ reformer ว่าจะใช้บันไดชนิดปีน (ladder) หรือเป็นขั้นเดินขึ้นไป (stairs) การเลือกชนิดบันไดตรงนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ในการใช้งาน ซึ่งความถี่ในการใช้งานก็ขึ้นอยู่กับเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาว่าต้องมีการเปลี่ยนบ่อยครั้งแค่ไหน และในกรณีที่เป็นเครื่องปฏิกรณ์สองตัววางคู่ขนานกัน (แต่ใช้งานทีละตัว พอตัวเร่งปฏิกิริยาของเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่ใช้งานอยู่นั้นเสื่อมสภาพ จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกริยา ก็เปลี่ยนเส้นทางการไหลให้ไปเข้าเครื่องปฏิกรณ์อีกเครื่องแทน) การมีขั้นบันไดแบบเดินขึ้นไปนั้นจะเหมาะสมกว่า

ข้อ 2 g) 1. กล่าวถึงรูปแบบของฐาน (reactor support) ของเครื่องปฏิกรณ์ (ฐานในที่นี้คือโครงสร้างของตัวเครื่องปฏิกรณ์ที่ถ่ายน้ำหนักตัวเครื่องปฏิกรณ์ลงพื้นหรือโครงสร้างอื่นนะ ไม่ใช่พื้นหรือโครงสร้างอาคารที่ทำหน้าที่รับน้ำหนักของเครื่องปฏิกรณ์)

จุดที่ควรตรวจสอบ ในกรณีที่ฐานนี้ไม่ใช่แบบ skirt

ข้อ 2 g) 1. ข้อย่อย I กล่าวว่าถ้าโครงสร้างของพื้นที่ทำงานนั้นเป็นอิสระจากตัวเครื่องปฏิกรณ์ ให้คำนึงถึงการขยายตัวของเครื่องปฏิกรณ์ (ที่จะร้อนขึ้นในขณะใช้งาน) ว่าจะส่งผลต่อพื้นที่ทำงานด้านบนหรือไม่ ไม่ใช่ว่าตอนสร้างเสร็จก็ดูเรียบร้อยดี แต่พอใช้งานจริง ตัวเครื่องปฏิกรณ์ (คงรวมถึงตัวท่อที่ต่ออยู่ด้วย) มีการขยายตัวจนไปเบียดเข้ากับพื้นที่ทำงาน

เรื่องนี้ยังไม่จบ ยังมีต่อตอน ๒ แต่วันนี้คงพอแค่นี้ก่อน

รูปที่ ๔ Reactor layout and piping arrangement (๔)