ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับพอลิโพรพิลีน MO Memoir : Saturday 12 March 2565

เมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ทดลองจากที่ทำจากแก้วมาเป็นทำจากพลาสติก พลาสติกที่ใช้ก็ต้องเป็นพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) แต่อุปกรณ์จำนวนไม่น้อยที่เห็นขายกันทางหน้าเว็บนั้นมักจะบอกว่าทำจากพอลิโพรพิลีน (PP) ก็เลยมีคนถามมาว่าทำไมถึงใช้ PP หรือพอลิเอทิลีนชนิดอื่นไม่ได้ (เช่นชนิดความหนาแน่นต่ำหรือ LDPE) ทำไมต้องเป็น HDPE

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen peroxide H₂O₂) เป็นสารเคมีตัวหนึ่งที่ต้องเลือกชนิดวัสดุที่ต้องสัมผัสกับมันให้ดี เพราะมันมีทั้งวัสดุที่ไม่ทนต่อการออกซิไดซ์ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และวัสดุที่ไปเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ในเอกสาร "Hydrogen peroxide ; Materials of construction. Technical Data Sheet" ของบริษัท Solvay กล่าวไว้ว่า เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้งานกันทั่วไป (เบอร์ 304, 304L, 316 และ 316L) และอะลูมิเนียมความบริสุทธิ์สูง ที่ผ่านการทำ "Passivation" พื้นผิวอย่างเหมาะสม สามารถนำมาใช้เป็นถังเก็บไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้

(การทำ passivation พื้นผิวคือการให้พื้นผิวทำปฏิกิริยากับสารเคมีบางชนิดก่อน เพื่อให้เกิดเป็นโครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อนหรือเฉื่อยต่อสารเคมีที่สัมผัส หรือกำจัดสิ่งปนเปื้อน (ที่อาจมี) ออกไป อย่างเช่นในกรณีของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นี้ อาจต้องให้พื้นผิวนั้นสัมผัสกับกรดไนตริก (HNO₃) ที่ความเข้มข้นสูงมากพอเป็นระยะเวลานานพอ)

รูปที่ ๑ รูปนี้นำมาจากเอกสาร "Hydrogen peroxide ; Materials of construction. Technical Data Sheet" ของบริษัท Solvay ที่กล่าวไว้ว่า HDPE เหมาะสำหรับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เข้มข้นไม่เกิน 50%

รูปที่ ๒ แสดง repeating unit ของพอลิเอทิลีน (PE) และพอลิโพรพิลีน (PP) ความแตกต่างที่สำคัญคือ PP มีหมู่ -CH₃ เข้ามาแทนที่อะตอม H 1 อะตอม ทำให้อะตอม C ที่มีหมู่ -CH₃ มาเกาะนั้นมีโครงสร้างเป็น tertiary C atom คืออะตอม C ที่เกาะกับอะตอม C อื่น 3 อะตอม เหลืออะตอม H เกาะอยู่เพียงอะตอมเดียว (ตัวสีแดงในรูป) และอะตอม H ตัวนี้เป็นตัวที่ทำให้เกิดปัญหา เพราะมันหลุดออกจากอะตอม C ได้ง่ายกว่าอะตอม H ที่ทำหน้าอื่น (พันธะมีความแข็งแรงต่ำกว่าพันธะ C-H ที่ตำแหน่งอื่น) ทำให้มันว่องไวในการทำปฏิกิริยา

รูปที่ ๒ พอลิโพรพิลีน (PP) มี tertiary C atom มาก ทำให้มีตำแหน่งที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยามากกว่าพอลิเอทิลีน (PE)

ในบทความเรื่อง "Aqueous hydrogen peroxide-induced degradation of polyolefins: A greener process for controlled-rheology polypropylene" โดย G. Moad และคณะ (ในวารสาร Polymer Degradation and Stability Vol 117 (2015) หน้า 97-108) ได้แสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารที่มีความสามารถในการตัดสายโซ่โมเลกุลพอลิโพรพิลีนให้สั้นลง โดยปฏิกิริยาจะเกิดที่อะตอม H ของ tertiary C atom (รูปที่ ๓) ทำให้พอลิโพรพิลีนเสื่อมคุณภาพลง

รูปที่ ๓ อนุมูลอิสระที่เกิดจากการสลายตัวของเปอร์ออกไซด์จะเข้าทำปฏิกิริยาที่อะตอม H ของ tertiary C (ซึ่งเป็นพันธะ C-H ที่มีพลังงานพันธะต่ำกว่า

พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) เองก็มีอะตอม H ของ tertiary C atom เช่นกัน ซึ่งอาจเกิดจากการใช้ co-mononer (โมเลกุลที่ใหญ่กว่าเอทิลีน เช่นโพรพิลีน บิวทีน) ผสมเข้าไปในระหว่างการสังเคราะห์เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและปรับความหนาแน่น แต่ไม่ได้มีมากเหมือนพอลิโพรพิลีน ส่วนพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) โครงสร้างสายโซ่โมเลกุลมันมีการแตกกิ่งก้านออกไป ทำให้มีจำนวนอะตอม H ของ tertiary C atom มากกว่า จึงเกิดปฏิกิริยาได้มากกว่า

รู้ทันนักวิจัย (๑๘) โอลิโกเมอร์ (Oligomer) กับพอลิเมอร์ (Polymer) MO Memoir : Saturday 29 September 2561

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (High Densitiy Polyethylene หรือ HDPE) และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำโครงเสร้างเชิงเส้น (Linear Low Density Polyethylene หรือ LLDPE) มีทั้งการสังเคราะห์ในเฟสแก๊สและที่ใช้ตัวไฮโดรคาร์บอนที่เฉื่อยเป็นตัวทำละลาย
 

การสังเคราะห์ในเฟสแก๊สมีข้อดีตรงที่ไม่ต้องมีการใช้ตัวทำละลาย (คือประหยัดค่าใช้จ่ายตรงส่วนที่ต้องจัดหาตัวทำละลายและการทำตัวทำละลายให้บริสุทธิ์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่) และไม่มีปัญหาเรื่องการเกิด "โอลิโกเมอร์" แต่เนื่องจากปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ (polymerisation reaction) เป็นปฏิกิริยาที่คายความร้อนมาก ประกอบกับแก๊สเป็นสารที่มีความจุความร้อนต่ำและนำความร้อนได้ไม่มี จึงทำให้การระบายความร้อนออกจากระบบค่อนข้างยาก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต้องมีขนาดใหญ่ (สัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อนต่ำ จึงต้องชดเชยด้วยการเพิ่มพื้นที่ผิว) กระบวนการสังเคราะห์ที่ใช้ในเฟสแก๊สนี้จึงไม่ค่อยเป็นที่นิยมกันเท่าใดนัก แม้ว่าจะเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นทีหลังก็ตาม
 

การสังเคราะห์ในเฟสของเหลวมีข้อดีตรงที่ของเหลวมีความจุความร้อนที่สูงกว่าแก๊ส และยังสามารถใช้การระเหยของของเหลวตัวกลางนั้นในการระบายความร้อนที่ปฏิกิริยาปลดปล่อยออกมา จึงทำให้การควบคุมอุณหภูมิทำได้ง่ายกว่าและการระบายความร้อนออกมีประสิทธิภาพสูงกว่า (สัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อนสูง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก็มีขนาดที่เล็กลงได้) แต่ก็มีข้อเสียตรงที่ต้องมีระบบแยกเอาตัวทำละลายกับพอลิเมอร์ที่ได้ออกจากกันเพื่อนำตัวทำละลายกลับไปใช้งานใหม่ และยังมีการเกิด "โอลิโกเมอร์" ที่ต้องแยกออกจากพอลิเมอร์และตัวทำละลายและต้องหาทางกำจัดทิ้งไป โดยเฉพาะในกรณีของการเกิดปฏิกิริยาใน slurry phase (เฟสที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว)

รูปที่ ๑ ด้านซ้ายคือรายละเอียดวิธีการทำปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ที่ให้ไว้ในบทความ ไม่ได้มีการกล่าวถึงการยุติการเกิดปฏิกิริยาและการแยกเอาผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นและตัวทำลายออกจากกัน (ในความเป็นจริงใช้การลดอุณหภูมิและกรองออกจากกัน) ด้านขวาคือผลการทดลองที่แสดงปริมาณพอลิเอทิลีนที่แยกออกมาได้ (ในรูปของ น้ำหนักที่ผลิตได้ต่อหน่วยโมลตัวเร่งปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลา)
 

การเกิดปฏิกิริยาใน slurry phase นั้น เอทิลีน โคโมโนเมอร์ (โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่าเอทิลีน) และไฮโดรเจน (ตัวควบคุมความยาวสายโซ่) ที่เป็นแก๊สจะละลายเข้าไปในตัวทำละลายที่เป็นของเหลวและมีตัวเร่งปฏิกิริยาละลายอยู่ การเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์จะทำให้ได้สายโซ่โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ขึ้นแต่ในช่วงแรกนั้นโมเลกุลเหล่านี้จะยังละลายอยู่ในตัวทำละลาย จนกระทั่งสายโซ่พอลิเมอร์นั้นมีความยาวในระดับหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ได้ สายโซ่โมเลกุลนั้นก็จะแยกเฟสเป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในตัวทำละลาย
 

"โอลิโกเมอร์ (oligomer)" ในที่นี้คือสายโซ่โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ขึ้นแต่ยังละลายอยู่ในตัวทำละลาย โอลิโกเมอร์ไม่สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นชิ้นงานได้ ตรงนี้ลองนึกภาพเทียนไขดูก็ได้ เราอาจหล่อเนื้อเทียนให้เป็นก้อนเป็นแท่งได้ แต่ไม่สามารถเอามาขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนที่มีผนังบางเช่น ฝาขวดน้ำพลาสติก ลังพลาสติก ถังและขันน้ำพลาสติกได้ ดังนั้นจึงถือว่าเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ก่อให้เกิดการสูญเสียสารตั้งต้นและต้องหาทางกำจัดหรือเอาไปใช้ประโยชน์อย่างอื่น 
  

ในอุตสาหกรรมนั้นจะแยกเอาพอลิเมอร์ที่เป็นของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในตัวทำละลายนั้นออกจากตัวทำละลายในขณะที่ตัวทำละลายยังร้อนอยู่ (เช่นใช้การเหวี่ยงแยก) ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้โอลิโกเมอร์แข็งตัวปะปนมากับพอลิเมอร์โดยให้โอลิโกเมอร์นั้นยังคงละลายอยู่ในเฟสตัวทำละลาย จากนั้นจึงค่อยแยกเอาโอลิโกเมอร์ออกจากตัวทำละลาย (เช่นด้วยการใช้การกลั่น) เพื่อนำเอาตัวทำละลายกลับไปใช้งานใหม่
 

ผมมีโอกาสได้ฟังการบรรยายผลงานวิจัยของคณะนักวิจัยที่ทีมงานประกอบด้วยทั้งฝ่ายมหาวิทยาลัยและบริษัทที่ผลิตพอลิเอทิลีนจำหน่ายและมีโอกาสได้พบปะพูดคุยกับผู้ทำวิจัยเหล่านั้นอยู่หลายครั้ง สิ่งหนึ่งที่ผมถามได้พวกเขาอยู่เสมอคือในระดับห้องปฏิบัติการนั้นเขามีแยกเอาตัวทำละลายกับพอลิเมอร์ออกจากกันอย่างไร คำตอบที่ได้รับเป็นประจำก็คือก็ใช้การหยุดปฏิกิริยา ลดอุณหภูมิ กรองเอาตัวทำละลายออก และทำให้ "ของแข็ง" ที่ได้มานั้นแห้ง (คือกำจัดตัวทำละลายที่ยังหลงเหลืออยู่ออกให้หมด) และคำถามที่ตามมาก็คือนั่นก็แสดงว่าไม่ได้มีการแยกเอา "โอลิโกเมอร์" ออกจาก "พอลิเมอร์" ใช่ไหม ซึ่งคำถามนี้ดูเหมือนว่าผู้ถูกถามจะไม่ค่อยเข้าใจคำถาม โดยเฉพาะกับทางคณะนักวิจัยที่เป็นฝ่ายทางมหาวิทยาลัย บางคนงงด้วยซ้ำว่าโอลิโกเมอร์คืออะไร "พอลิเมอร์" ในที่นี้คือสายโซ่โมเลกุลที่สามารถเข้าไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ได้ ส่วน "โอลิโกเมอร์" คือสายโซ่โมเลกุลที่สั้นเกินกว่าจะเอาไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ได้ และต้องแยกออกจาก "พอลิเมอร์" ก่อนนำเอา "พอลิเมอร์" นั้นไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ

แล้วการที่มี "โอลิโกเมอร์" ผสมรวมอยู่กับ "พอลิเมอร์" มันทำให้เกิดอะไรหรือครับ อย่างแรกที่สำคัญก็คือมันทำให้ปริมาณ "ของแข็ง" ที่ได้จากการระเหยตัวทำละลายออกไปแล้วมี "มากขึ้น" ดังนั้นเมื่อนำเอาปริมาณ "ของแข็ง" ที่ได้นั้นไปคำนวณค่าความว่องไวในการทำปฏิกิริยาก็จะทำให้ตัวเร่งความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยามีค่าสูงหรือออกมาดูดีนั่นเอง (ตัวเลขสวยสำหรับการตีพิมพ์บทความวิขาการ) ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงนั้นในการสังเคราะห์พอลิเอทิลีนใน slurry phase ควรพิจารณาความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาจากปริมาณ "พอลิเมอร์" หรือส่วนที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริงที่สังเคราะห์ได้จริง เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิต "ของแข็ง" ได้มากกว่าตัวอื่น แต่ถ้า "ของแข็ง" ที่ได้นั้นเป็น "โอลิโกเมอร์" เสียส่วนใหญ่ (คือส่วนที่ต้องทิ้งไป) ก็คงเอาไปใช้ประโยชน์อะไรไม่ได้เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิต "ของแข็ง" ได้ต่ำกว่า 10 เท่า แต่ของแข็งที่ได้นั้นเป็น "พอลิเมอร์" ทั้งหมด

โปรดใช้ความระมัดระวัง ก่อนจะต่อยอดความคิดออกไป (คิดสักนิดก่อนกด Share เรื่องที่ ๖) MO Memoir : Monday 9 February 2558

เมื่อประมาณต้นเดือนมกราคมที่ผ่านมา ผมได้เห็นภาพ Infographic รูปหนึ่งที่มีคนกด Share ต่อ ๆ กันมา ซึ่งเมื่ออ่านดูแล้วก็เห็นว่าอ่านสนุกและมีสาระดี แต่ก็มีอยู่จุดหนึ่งที่ผมอ่านแล้วสะกิดใจ

ลองอ่านกันเองดูก่อนไหมครับ แล้วลงเดาดูว่าผมเองไปสะกิดใจตรงไหน ตัวคุณเองก็ไม่จำเป็นต้องคิดเหมือนผมหรือเห็นด้วยกับผมก็ได้ (ดูรูปที่ ๑ ข้างล่าง)

รูปที่ ๑ Info graphic ที่เห็นจากการกด Share ทาง facebook

  

จุดที่สะกิดใจผมก็คือวิธีการนำเสนอตรงวัสดุที่ใช้ทำภาชนะบรรจุครับ ที่ผมตัดเฉพาะส่วนนี้มาให้ดูในรูปที่ ๒ ข้างล่าง ลองอ่านดูเอาเองก่อนก็แล้วกันว่าหลังจากอ่านแล้วรู้สึกอย่างไรกันบ้าง
  

รูปที่ ๒ นำมาเฉพาะส่วนวัสดุที่ใช้ทำถ้วย

สิ่งแรกที่ผมสะดุดตาก็คือชื่อชนิดวัสดุ เริ่มจากช่องซ้ายสุดที่ระบุว่าเป็น “พลาสติก PP (Polypropylene)” ช่องกลางที่ระบุว่าเป็น “โฟม PS (Polystyrene)” และช่องขวาสุดที่ระบุว่าเป็น “กระดาษลามิเนต PE (Polyethylene)”
  

คำถามแรกก็คือพอเราเห็นคำภาษาอังกฤษในวงเล็บแล้วเราคิดว่ามันคืออะไร
  

(ก) มันเป็นเพียงคำเต็มของคำย่อ PP PS และ PE ที่อยู่ท้ายชื่อในบรรทัดบน หรือ
  

(ข) มันแทนคำบรรทัดบนทั้งคำ (คือแทนคำว่า พลาสติก PP โฟม PS และกระดาษลามิเนต PE)

ถ้าเรามองมันแบบข้อ (ก) ก็คงจะไม่มีปัญหาอะไร แต่ถ้าเรามองมันแบบข้อ (ข) ก็ลองพิจารณาดูว่าตอนที่เราเห็นคำว่า “กระดาษ” นั้นเรารู้สึกอย่างไรหรือเปล่ากับภาชนะบรรจุที่ทำจากวัสดุดังกล่าวเทียบกับสองตัวแรกที่ระบุชัดเจนว่าเป็นพลาสติกและโฟม ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงนั้นวัสดุทั้ง ๓ ชนิดต่างประกอบด้วยวัสดุพลาสติกทั้งนั้น

ถัดไปคือข้อมูลการเปรียบเทียบ ในที่นี้สำหรับวัสดุทั้ง ๓ ชนิดนั้นเริ่มด้วยอุณหภูมิใช้งาน ซึ่งแน่นอนอยู่แล้วว่าผลิตภัณฑ์ดังกล่าวต้องมีการเติมน้ำร้อนก่อนการบริโภค ดังนั้นจึงไม่แปลกที่ว่าที่ว่าวัสดุทั้ง ๓ ชนิดนั้นจะต้องทนอุณหภูมิได้อย่างต่ำ 100ºC (อุณหภูมิของน้ำเดือด)
  

ข้อมูลการเปรียบเทียบในบรรทัดถัดไปผมเห็นว่าน่าสนใจ ข้อมูลตัวที่สองที่ให้มานั้นสำหรับพลาสติก PP และโฟม PS บอกถึงข้อดี แต่พอเป็นกระดาษลามิเนตกลับไม่มีการบอกข้อดี กล่าวถึงข้อเสียเลย การนำเสนอเช่นนี้ทำให้เกิดคำถามได้ว่าถ้าวัสดุดังกล่าวมันไม่มีข้อดีในการนำมาใช้ทำบรรจุภัณฑ์ดังกล่าว แล้วเขานำเอามาทำบรรจุภัณฑ์ดังกล่าวทำไม
  

ที่แปลกก็คือในกรณีของโฟม PS มีการให้ข้อมูลตัวที่สามที่เป็นข้อเสียของโฟม PS คือใช้เวลานานในการย่อยสลาย แต่จะว่าไปแล้วการใช้เวลานานในการย่อยสลายมันไม่ได้เป็นเฉพาะ PS พลาสติก PE และ PP ก็มีปัญหานี้เช่นเดียวกัน แต่กลับไม่นำมาแสดงในช่องข้อมูลของพลาสติกอีกสองชนิดนั้น
  

และจะว่าไปแล้วถ้าสังเกตก็จะเห็นว่าพื้นที่การนำเสนอข้อมูลของวัสดุทั้ง ๓ ชนิดนั้นก็เท่า ๆ กัน แต่ในกรณีของโฟม PS กลับมีการลดขนาดตัวหนังสือ (font) ให้เล็กลง เพื่อที่จะได้ใส่ข้อมูลตัวที่สามที่เป็นข้อเสียลงไปได้ (คำถามก็คือทำไมไม่ทำอย่างนี้กับวัสดุอีกสองชนิดที่เหลือด้วย)
  

โดยปรกติแล้ว ผมเห็นว่าถ้าจะทำการเปรียบเทียบสิ่งใดก็ควรให้ข้อมูลขั้นต่ำที่ประกอบด้วย คุณสมบัติ/คุณลักษณะทั่วไป จุดเด่น และจุดต้อย เพื่อที่จะได้เป็นการเปรียบเทียบที่เป็นธรรม ไม่เลือกเฉพาะข้อดีของตัวใดตัวหนึ่ง (โดยปกปิดข้อเสีย) และเลือกเฉพาะข้อเสียของอีกตัวหนึ่ง (โดยปกปิดข้อดี) มานำเสนอ เพราะจะทำให้การพิจารณานั้นผิดพลาดไปได้

เวลากล่าวถึงการย่อยสลายบางทีก็ต้องมาคุยนิยามกันว่าแค่ไหนจึงจะเรียกว่าย่อยสลาย วัสดุพลาสติกบางชนิดนั้นมีการเติมพวก platicizer ผสมลงไป เพื่อให้แตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ได้ง่าย (ที่เห็นได้ชัดคือถุงพลาสติกหูหิ้ว) ไม่คงรูปอยู่ในสภาพชิ้นส่วนใหญ่ แต่ว่าแต่ละชิ้นส่วนเล็กที่แตกออกมานั้นก็ยังคงเป็นพอลิเมอร์ที่เหมือน/ใกล้เคียงกับพอลิเมอร์ตั้งต้นอยู่
  

ถ้าพูดถึงการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ก็มักจะหมายความถึงการเปลี่ยนสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำนั้นไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจนหมด
  

หรือหมายถึงการที่โมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลที่เล็กลง กลายเป็นสารอินทรีย์ที่ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม หรือจนกลายเป็นสารอินทรีย์ที่จุลินทรีย์ที่มีอยู่ในธรรมชาติ (หรือระบบบำบัด) สามารถจัดการเปลี่ยนให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้

เวลาสอนสัมมนาผมมักจะกล่าวกับนิสิตเสมอว่า สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ควรต้องได้จากการเรียนวิธีการนำเสนอไม่ได้มีแต่เพียงแค่การพูดอย่างไรให้คนอื่นเชื่อ แต่ยังมี “การฟังอย่างไรไม่ให้ถูกหลอก” คือในระหว่างการรับฟังนั้นต้องสามารถคัดเอาสีสรร เทคนิค และสิ่งยั่วยวนต่าง ๆ ที่ทำให้การนำเสนอดูดีนั้นออกไปจากข้อมูลที่รับเข้ามา มองหาในสิ่งที่ผู้นำเสนอหลีกเลี่ยงที่จะกล่าวถึง (เช่นกล่าวแต่ข้อดี โดยไม่กล่าวถึงข้อเสีย หรือกล่าวถึงข้อเสีย ไม่กล่าวถึงข้อดี)
  

ก่อนหน้านี้เคยมีการโฆษณาน้ำมันพืชชนิดหนึ่งว่า “แช่เย็นแล้วไม่เป็นไข” ด้วยการเอาน้ำมันพืชไปใส่ในช่องทำน้ำแข็งในตู้เย็น ซึ่งมันก็เป็นจริงดังเขาโฆษณา เพราะในวงการเป็นที่รู้กันทั่วว่าในการผลิตน้ำมันพืชชนิดนั้น เขาจะนำเอาน้ำมันพืชที่สกัดได้นั้นไป “แช่เย็น” ก่อนเพื่อคัดเอาส่วนที่เป็นไขออกไป จากนั้นจึงนำส่วนที่ไม่แข็งตัวนี้มาบรรจุขวดขาย ดังนั้นถ้านำเอาน้ำมันส่วนนี้มาแช่เย็นใหม่มันก็ไม่แข็งตัวเป็นไข ซึ่งเป็นเรื่องปรกติ เรื่องนี้ผมเคยคุยกับวิศวกรที่ทำงานที่โรงงานดังกล่าว ผมก็ถามเขาตรง ๆ ว่าทำไมบริษัทคุณถึงโฆษณาอย่างนั้น มีวัตถุประสงค์อะไร ซึ่งผมก็ไม่ได้รับคำตอบ
  

แต่สิ่งสำคัญคือผู้ที่รับข้อมูลไปนั้นคิดอย่างไรกับน้ำมันพืชที่แช่เย็นแล้วเป็นไข คิดอย่างไรกับน้ำมันพืชที่แช่เย็นแล้วไม่เป็นไข แล้วเคยตรวจสอบสิ่งที่คิดนั้นหรือไม่ว่าถูกต้องหรือไม่
  

แต่สำหรับการตลาดแล้ว สิ่งที่ผู้บริโภคคิดต่อยอดไปนั้นจะถูกหรือผิดไม่สำคัญ สำคัญตรงที่ว่าขอให้ได้ประโยชน์จากความคิดนั้นเป็นสำคัญ

โรงงาน HDPE ระเบิดที่ Pasadena เมื่อ ๒๓ ตุลาคม ๒๕๓๒ MO Memoir : Tuesday 24 September 2556

เมื่อตอนต้นเดือนที่ผ่านมามีนิสิตมาขอให้ช่วยอธิบายเรื่องเกี่ยวกับเหตุการณ์โรงงานผลิต HDPE ของบริษัท Phillips ระเบิดที่เมือง Pasadena รัฐ Texas ประเทศสหรัฐอเมริกาในวันจันทร์ที่ ๒๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๓๒ (ค.ศ. ๑๙๘๙) 

   

ปัญหาของพวกเขาไม่ได้อยู่ตรงที่ไม่เข้าใจไวยากรณ์ภาษาอังกฤษ แต่อยู่ตรงที่ศัพท์แต่ละคำที่ปรากฎในเอกสารนั้นมันหมายถึงอะไร และอุปกรณ์ที่มีการกล่าวถึงนั้นทำหน้าที่อะไร เพราะจะว่าไปแล้วเอกสารที่เขาได้มานั้นถ้าเป็นคนที่อยู่ในวงการแล้วก็จะเข้าใจได้ว่าเขากำลังกล่าวถึงอะไรอยู่ แต่ถ้าอยู่นอกวงการหรือไม่เคยเห็นของจริงมาก่อน (เช่นกลุ่มนิสิตเหล่านั้น) ก็คงจะอ่านไม่รู้เรื่อง

  

Memoir ฉบับนี้ก็เลยถือโอกาสเขาข้อมูลที่ผมมีอยู่ ซึ่งนำมาจากบทความตีพิมพ์ในวารสาร Loss prevention bulletin ฉบับที่ 97 มาอธิบายให้ฟัง บทความนี้เป็นบทสรุปของรายงานจัดทำโดยที่ส่งให้กับทางประธานธิบดีของสหรัฐอเมริกาในเดือนเมษายน ค.ศ. ๑๙๙๐ (พ.ศ. ๒๕๓๓) ผมได้สแกนบทความดังกล่าวแนบท้าย memoir ฉบับนี้มาด้วยแล้ว

ก่อนอื่นเราลองไปดูภาพความเสียหายของเหตุการณ์ก่อน รูปที่ ๑ เป็นรูปที่ผมนำเอามาจากหน้าปกหนังสือ "Electrical and instrumentation safety for chemical processes" ที่นำรูประหว่างเพลิงกำลังลุกไหม้โรงงานดังกล่าว ส่วนรูปที่ ๒ เป็นรูปที่ขยายจากกรอบเล็กของรูปที่ ๑

  

ต่อไปจะเข้าสู่เนื้อหาของบทความ โดยจะอธิบายเฉพาะส่วนที่สำคัญ ย่อหน้าสีน้ำตาลคือส่วนขยายความที่ผมเขียนเพิ่มเติมเพื่ออธิบาย

ตัวโรงงาน (The Plant ในกรอบสีแดง)

โรงงานนี้เป็นโรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (High density polyethylene - HDPE) ในเครื่องปฏิกรณ์ (reactor) ชนิดที่ทางวิศวกรรมเคมีเรียกว่า "plug flow reactor" หรือที่บทความกล่าวเป็นภาษาง่าย ๆ ให้คนทั่วไปเข้าใจได้คือเป็นท่อยาว ส่วนของตัวเครื่องปฏิกรณ์ผมคาดว่าคือส่วนที่อยู่ในกรอบสีเหลืองในรูปที่ ๒ ที่เห็นเป็นท่อขดตั้งเป็นวงขึ้นมาสูงจำนวน 4 วง ปฏิกิริยาเกิดที่อุณหภูมิและความดันสูงกว่าบรรยากาศปรกติ (เขาใช้คำว่า "under elevated pressure and temperature") โดยให้เอทิลีน (ethylene - H₂C=CH₂) ละลายอยู่ใน isobutane ที่ใช้เป็นตัวทำละลาย

  

ตรงนี้ต้องระลึกเอาไว้ว่า ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศนั้น isobutane (H₃C-CH(CH₃)-CH₃) มีสถานะเป็นแก๊สที่หนักกว่าอากาศ แต่ถ้าอยู่ภายใต้ความดันที่มากพอ isobutane ก็จะเป็นของเหลวได้ แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงกว่าอุณหภูมิห้อง และเนื่องจาก isobutane นั้นเป็นไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว มันจึงไม่เข้าไปยุ่งอะไรกับการทำปฏิกิริยา หน้าที่ของมันมีเพียงแค่เป็นตัวทำละลายและเป็นแหล่งรับความร้อนจากปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ที่เกิด

  

เมื่อเอทิลีนเกิดการต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลใหญ่ขึ้น มันก็จะกลายเป็นผงของแข็งแขวนลอยอยู่ใน isobutane ที่ใช้เป็นตัวทำละลายนั้น

  

การนำเอาผงพอลิเมอร์ออกจาก reactor นั้นใช้การระบายออกทางท่อที่อยู่ทางด้านล่าง (ในบทความเรียกสั้น ๆ ว่า "leg" ที่แสดงในรูป 9.1 ของบทความ) ซึ่งมีอยู่ทั้งหมด 6 ท่อ (กล่าวไว้ในส่วน The accident)

 

ท่อระบายพอลิเมอร์นี้ด้านที่ติดกับ reactor เป็น ball valve ยี่ห้อ Demco เปิด-ปิดด้วยระบบนิวเมติกส์ (ใช้อากาศอัดความดัน ไม่ได้ใช้มือหมุน) และที่ปลายอีกด้านหนึ่งก็มีวาล์วอีกตัวหนึ่งที่มีขนาดเล็กกว่า (บทความไม่ได้ให้รายละเอียดใด) การที่ต้องมีวาล์วคุมสองด้านก็เพราะท่อนี้มีโอกาสอุดตันจากผงพอลิเมอร์ ถ้าท่อใดท่อหนึ่งอุดตัน ก็จะไปใช้ท่ออื่นแทน ส่วนพนักงานก็จะทำการเอาสิ่งที่อุดตันออก

เนื้อหาในสองย่อหน้านี้บทความไม่ได้กล่าวไว้ แต่ผมดูจากแบบและเนื้อหาในส่วนอื่นแล้วคาดว่าในการนำสิ่งที่อุดตันออกนั้น พนักงานต้องทำการปิด ball valve ตัวบน (ที่เรียกว่า Demco valve ตามยี่ห้อวาล์ว) และวาล์วตัวล่าง (ที่เรียกว่า product take off valve) และปิดไม่ให้มีเอทิลีนไหลเข้าทาง ethylene line (ท่อนี้ผมไม่แน่ใจว่าใช้เพื่ออะไร - ช่วยดันผงพอลิเมอร์ให้ออกจากท่อ?) กระบวนการนี้ในบ้านเราเรียกว่าการ "isolate ระบบ" จากนั้นต้องทำการ "ถอด" ท่ออากาศที่ใช้ในการเปิด-ปิดวาล์วตัวบนออก เพื่อไม่ให้ ball valve ตัวบนถูกเปิดในขณะที่ทำการถอดท่อระบาย เมื่อทำการปิดวาล์วแล้วก็ต้องทำการระบายความดันที่ค้างอยู่ในท่อด้วยการเปิด vent (purge) valve สองตัว โดยตัวหนึ่งอยู่ใต้ ball valve และอีกตัวหนึ่งอยู่เหนือ product take off valve การที่ต้องมี vent valve ไว้ที่สองตำแหน่งนี้คาดว่าเป็นเพราะถ้ามีการอุดตันเกิดขึ้นระหว่างกลาง จะได้ไม่มีความดันแก๊สคงค้างที่ปลายข้างใดข้างหนึ่ง จากนั้นจึงค่อยทำการถอดท่อส่วนที่อุดตันออก

  

ท่อส่วนต่ำว่าผิวด้านล่างของ reactor มาจนถึงด้านบนของ ball valve นั้น จะเป็นมุมอับถ้าหาก ball valve ปิด ทำให้ผงพอลิเมอร์ตกลงมาสะสมและอุดตันบริเวณดังกล่าวได้ การป้องกันการอุดตันทำได้โดยการใช้ตัวทำละลายอัดเข้าไปในบริเวณดังกล่าวให้มีการไหลของตัวทำละลายจากเหนือ ball valve เข้าไปใน reactor ท่อ flushing isobutane line ที่แสดงไว้ในรูปก็เข้าใจว่ามีไว้เพื่อการนี้

การเกิดอุบัติเหตุ (The Accident ในกรอบสีเขียว)

ในวันอาทิตย์ที่ ๒๒ ตุลาคม ผู้รับเหมาเข้ารับงานจัดการกับท่อระบายที่อุดตันจำนวน 3 ท่อจากทั้งหมด 6 ท่อ โดยก่อนหน้านี้พนักงานฝ่ายผลิตของโรงงานเองได้ทำการเตรียมระบบด้วยการปิด ball valve (Demco valve) และปลดท่ออากาศที่ใช้ปิด-เปิดวาล์วตัวนี้ และในวันอาทิตย์ก็ทำการจัดการไปได้ 1 ท่อโดยไม่มีปัญหาอะไร

  

ต่อมาในวันจันทร์ที่ ๒๓ ตุลาคม ผู้รับเหมาได้เริ่มงานกับท่อระบายท่อที่สอง โดยพบว่าหลังจากได้นำเอาสิ่งอุดตันออกมาแล้วยังมีสิ่งอุดตันบางส่วนค้างอยู่ที่ระยะประมาณ 30-45 cm ใต้ ball valve (Demco valve) ผู้รับเหมาคนหนึ่งจึงเดินทางไปยังห้องควบคุมเพื่อขอความช่วยเหลือจากพนักงานฝ่ายผลิต (แสดงว่ามีบางส่วนยังอยู่ที่หน้างาน) จากนั้นก็พบว่ามีไอจำนวนมากรั่วไหลออกมาจากท่อที่เปิดอยู่ ไฮโดรคาร์บอนจำนวน 36,890 kg รั่วออกมาในเวลาอันสั้นและจุดระเบิดขึ้นในเวลาเพียง 2 นาทีหลังการรั่วไหล และมีการระเบิดใหญ่อีกสองครั้งในเวลา 10 และ 15 นาทีถัดมาเมื่อถัง isobutane ขนาด 90,920 ลิตรระเบิด และตามด้วยการระเบิดครั้งใหญ่อีกครั้งเมื่อ loop reactor พังทลายลง

มีผู้เสียชีวิตทั้งหมด 23 ราย โดยผู้เสียชีวิตทั้งหมดอยู่ในรัศมี 75 เมตรจากจุดที่เกิดการรั่วไหลครั้งแรก

ในระหว่างการใช้งานนั้น isobutane เป็นของเหลวภายใต้ความดัน ดังนั้นเมื่อรั่วออกมาจึงกลายเป็นไอทันที แม้ว่า isobutane จะหนักกว่าอากาศ แต่เมื่อรั่วออกมาจากอุณหภูมิและความดันที่สูงกว่าอุณหภูมิและความดันบรรยากาศภายนอกไม่มาก จึงทำให้ isobutane ไม่ได้ฟุ้งกระจายหายไป แต่จะกลายเป็นหมอก isobutane ที่ผสมกับอากาศอย่างพอเหมาะปกคลุมที่พื้น และเมื่อหมอกผสมระหว่าง isobutane และอากาศนี้ไปพบกับแหล่งจุดระเบิด ก็จะทำให้หมอกนี้เกิดการระเบิดที่เรียกว่า Unconfined vapour cloud explosion ได้

  

เมื่อเกิดอุบัติเหตุเช่นนี้ สิ่งที่เขาต้องหาให้ได้ก็คือ "เกิดการรั่วไหลได้อย่างไร" (ส่วนจุดระเบิดได้อย่างไรไม่ค่อยเป็นปัญหา เพราะในโรงงานเองมีอะไรต่อมิอะไรสารพัดอย่างที่จะจุดระเบิดได้ถ้าเกิดการรั่วไหล) ตรงนี้มีหลักฐานที่ชี้ไปที่ ball valve (demco valve) ของท่อระบายที่กำลังแก้ปัญหาการอุดตัน เพราะปลายด้านหนึ่งของท่อนี้เปิดออกสู่ด้านนอก ตรงจุดนี้คาดว่าน่าจะมีการต่อท่ออากาศที่ใช้สำหรับปิด-เปิดวาล์วกลับเข้าไป และคงมีการต่อท่อสลับกัน คือต่อท่ออากาศสำหรับปิดวาล์วเข้ากับด้านรับอากาศเข้าเพื่อเปิดวาล์ว และต่อท่ออากาศสำหรับเปิดวาล์วเข้ากับด้านรับอากาศเข้าเพื่อปิดวาล์ว อันที่จริงในขณะนี้การไหลในท่ออากาศควรเป็นการควบคุมให้วาล์วปิด แต่เมื่อต่อท่อผิดโดยเอาท่อด้านสั่งปิดวาล์วไปต่อเข้ากับท่อรับอากาศเข้าเพื่อเปิดวาล์ว วาล์วก็เลยเปิดออก ทำให้เกิดการรั่วไหลออกมา

สิ่งแวดล้อม (The Environment ในกรอบสีส้ม)

ในหัวข้อนี้มีการพูดถึงสองเรื่องคือแร่ใยหิน (asbestos) และแหล่งกำเนิดรังสี (radiation source) อีก 24 แหล่ง

  

แร่ใยหินเป็นส่วนประกอบสำคัญของฉนวนความร้อนและปะเก็นกันการรั่วซึม เนื่องจากทนอุณหภูมิสูงและเฉื่อยต่อสารเคมี แต่เมื่อเกิดอุบัติเหตุขึ้น ฉนวนความร้อนน่าจะเป็นแหล่งที่ใหญ่ที่มีโอกาสมากที่สุดที่จะกระจายแร่ใยหินออกมา

  

ส่วนแหล่งกำเนิดรังสีนั้นในอุตสาหกรรมมีการใช้ในการวัดระดับของแข็ง/ของเหลวที่บรรจุอยู่ในถัง ด้วยการยิงรังสีเฉียงจากบนลงล่าง (ของแข็งและของเหลวดูดกลืนรังสีได้มากกว่าแก๊ส เมื่อระดับของแข็ง/ของเหลวในถังเปลี่ยนไป การดูดกลืนรังสีก็เปลี่ยนไป) และอัตราการไหล (เช่น slurry ที่มีของแข็งแขวนลอยไม่เท่ากัน จะดูดกลืนรังสีแตกต่างกัน)

การสอบสวน (The Investigation ในกรอบสีน้ำเงิน)

ตรงประเด็นนี้รายงานการสอบสวนได้ชี้ให้เห็นข้อบกพร่องต่าง ๆ ในการออกแบบดังนี้

๑. ตัวอุปกรณ์ที่ใช้หมุนวาล์วให้ปิด-เปิดนั้น (acutator) ไม่มีอุปกรณ์สำหรับล็อคไม่ให้ขยับตัวได้ 

   

ประเด็นตรงจุดนี้อยู่ที่ ถ้าหากทำการล๊อคตัว acutator ไม่ให้ขยับตัวได้ เมื่อมีการต่อท่ออากาศกลับเข้าไป ไม่ว่าจะต่อถูกหรือต่อผิดก็ตาม ไม่ว่าท่ออากาศนั้นจะมีอากาศไหลอยู่หรือไม่ก็ตาม acutator ก็จะไม่ขยับตัว วาล์วก็จะไม่ขยับตัว

 

ระบบปิด-เปิดวาล์วตัวปัญหานั้นของจริงเป็นยังไงผมก็ไม่รู้ แต่ขอยกตัวอย่างหนึ่งที่แสดงในรูปที่ ๓ ในรูปนี้จะมีเฟือง (สีฟ้า) ที่มีเพลา (สีเหลือง) ต่ออยู่กับตัวลูกบอลของวาล์ว ตัวเฟืองสีฟ้านี้หมุนได้ด้วยการเคลื่อนที่ของก้าน (สีส้ม) ที่มีฟันเฟืองขบอยู่กับฟันเฟืองของเฟืองหมุนลูกบอล ก้านหมุนเฟืองนี้เคลื่อนตัวไปทางซ้ายหรือขวาได้ด้วยแรงดันอากาศในกระบอกสูบ ดังเช่นในรูปถ้าป้อนอากาศเข้าทาง "ช่องอากาศเข้า ๑" ก้านหมุนเฟืองก็จะเคลื่อนตัวไปทางขวา เฟืองหมุนลูกบอลก็จะหมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา (สมมุติว่าเป็นการเปิดวาล์ว) ถ้าป้อนอากาศเข้าทาง "ช่องอากาศเข้า ๒" ก้านหมุนเฟืองก็จะเคลื่อนตัวไปทางซ้าย เฟืองหมุนลูกบอลก็จะหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา (สมมุติว่าเป็นการปิดวาล์ว) ถ้าหากสามารถล็อคให้ก้านหมุนวาล์วอยู่กับที่ได้ เมื่อมีแรงดันอากาศเข้ามาไม่ว่าจะทางช่องอากาศเข้า ๑ หรือช่องอากาศเข้า ๒ ก้านหมุนวาล์วก็จะไม่ขยับตัว

๒. ท่ออากาศที่ใช้ควบคุมให้ ball valve ปิดหรือเปิดนั้น เมื่อถอดออกมาแล้วก็สามารถใส่คืนกลับเข้าไปเมื่อใดก็ได้ โดยใครก็ได้ที่อยู่แถวนั้น

๓. ข้อต่อสำหรับต่อท่ออากาศด้านรับอากาศเข้าเพื่อเปิดวาล์วและด้านรับอากาศเข้าเพื่อปิดวาล์ว เป็นข้อต่อแบบเดียวกัน ทำให้ใส่สลับกันได้

  

ลองกลับไปดูรูปที่ ๓ ใหม่ ถ้าหากต่อท่อป้อนอากาศเข้าช่องอากาศเข้า ๑ และช่องอากาศเข้า ๒ สลับกัน เวลาสั่งปิดวาล์ว วาล์วจะเปิด เวลาสั่งเปิดวาล์ว วาล์วจะปิด ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้มีโอกาสที่จะต่อท่อป้อนอากาศเข้าช่องอากาศเข้า ๑ และช่องอากาศเข้า ๒ สลับกันได้ ก็ควรให้ช่องอากาศเข้า ๑ และช่องอากาศเข้า ๒ มีข้อต่อที่แตกต่างกัน เช่นให้ฝั่งช่องอากาศเข้า ๑ เป็นข้อต่อตัวผู้ ฝั่งช่องอากาศเข้า ๒ เป็นข้อต่อตัวเมีย เป็นต้น

๔. วาล์วที่ป้อนอากาศเข้าท่ออากาศควบคุมการปิด-เปิด ball valve นั้นเปิดค้างอยู่ ดังนั้นเมื่อต่อท่ออากาศเข้าไป ball valve ก็จะทำงานทันที

๕. ตัว ball valve เองนั้นสามารถล็อคให้ค้างอยู่ที่ตำแหน่งเปิดหรือปิดก็ได้

 

โดยปรกติในการซ่อมบำรุงนั้น เมื่อทำการปิดวาล์วแล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะต้องทำให้วาล์วตัวนั้นเปิดไม่ได้ วิธีการหนึ่งที่ใช้กันก็คือการใช้โซ่คล้องและใช้แม่กุญแจล็อคโซ่นั้นเอาไว้ โดยตัวผู้ปฏิบัติงานจะเป็นผู้ถือลูกกุญแจเอาไว้จนกว่าจะเสร็จสิ้นการซ่อมบำรุง ในกรณีที่ต้องการให้วาล์วค้างอยู่ในตำแหน่งปิดได้เพียงอย่างเดียว วาล์วตัวนั้นไม่ควรที่จะสามารถล็อคให้ค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดได้

๖. การออกแบบผังโรงงานนั้น มีส่วนอาคารที่มีผู้คนทำงานอยู่มาก อยู่ใกล้กับบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงในการเกิดอันตราย 

  

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือกรณีการระเบิดของโรงงานที่เมือง Flixborough ประเทศอังกฤษ ที่เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๑๓ วันศุกร์ที่ ๕ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๓ เรื่อง "Flixborough explosion"

เหตุการณ์การระเบิดของบริษัท Phillips ครั้งนี้มีสาเหตุเริ่มจากท่อระบายพอลิเมอร์ออกจาก reactor เกิดการอุดตัน ทำให้ต้องมีการ isolate ท่อเส้นดังกล่าวและไปใช้ท่อสำรองแทน แต่เกิดความผิดพลาดในขณะทำการกำจัดสิ่งอุดตันออกจากท่อที่เกิดจากอุดตัน จนทำให้เกิดการรั่วไหลของแก๊สออกจาก reactor ตามด้วยการระเบิดที่รุนแรง ที่น่าสนใจก็คือในกรณีของเหตุการณ์นี้มีการสืบสวนอย่างเป็นทางการ มีรายงานเผยแพร่ออกสู่สาธารณะ มีเนื้อหามากพอที่จะนำมาเป็นบทเรียนให้กับผู้เรียนทางวิศวกรรมเคมีได้

  

แต่ที่น่าเศร้าใจก็คือกรณีเช่นนี้ก็เคยมีการเกิดขึ้นในประเทศไทยก่อนหน้าอุบัติเหตุที่บริษัท Phillips เพียงแค่ ๑๐ เดือนเศษ (เกิดในเดือนธันวาคม พ.ศ. ๒๕๓๑) โดยมีสาเหตุจากท่อระบายพอลิเมอร์ออกจาก reactor เกิดการอุดตันเช่นกัน ทำให้ต้องมีการ isolate ท่อเส้นดังกล่าวและไปใช้ท่อสำรองแทน แต่เกิดความผิดพลาดในขณะทำการกำจัดสิ่งอุดตันออกจากท่อที่เกิดจากอุดตัน จนทำให้เกิดการรั่วไหลของแก๊สออกจาก reactor ตามด้วยการระเบิดที่รุนแรง แต่กรณีของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศไทยนั้นดูเหมือนจะไม่มีรายงานการสอบสวนอย่างเป็นทางการใด ๆ ออกมา เป็นแต่เรื่องที่พูดคุยกันระหว่างผู้ที่อยู่ในวงการและโตพอที่จะจำเหตุการณ์ดังกล่าวได้ ผมเองก็เพิ่งจะได้รับทราบสาเหตุของการรั่วไหลของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในเมืองไทยหลังจากเหตุการณ์ผ่านไป ๒๔ ปี ๖ เดือน ทราบจากปากคำของผู้เล่าว่าเป็นข้อมูลที่ใช้กันภายใน ไม่เผยแพร่ออกสู่สาธารณะ (แต่ใช้ฝึกอบรมพนักงานเข้าใหม่ทุกคนด้วยหรือไม่นั้นผมไม่ทราบได้)

เรื่องที่เกิดขึ้นในเมืองไทยในปีพ.ศ. ๒๕๓๑ คือเรื่องใดนั้น ถ้าสนใจก็ย้อนไปอ่านได้ใน Memoir ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๔๓ วันศุกร์ที่ ๑๒ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๕๖ เรื่อง "สาเหตุที่แก๊สรั่วออกจาก polymerisation reactor" แล้วก็จะทราบเอง.

 

รูปที่ ๑ ปกหน้าของหนังสือเรื่อง "Electrical and instrumentation safety for chemical processes" เขียนโดย Richard J. Buschart จัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ van Norstrand Reinhold, New York ปีค.ศ. 1991 ภาพฉากหลังคือภาพที่ขยายจากกรอบสีเหลือง

รูปที่ ๒ ภาพขยายของกรอบเล็กในรูปที่ ๑ บริเวณโครงสร้างสูงทางด้านซ้ายบนนั้นคาดว่าเป็นส่วนของ loop reactor

รูปที่ ๓ ตัวอย่างกลไกการปิด-เปิด ball valve ด้วยแรงดันอากาศ

เมื่อระดับตัวทำละลายใน polymerisation reactor เพิ่มสูงขึ้น MO Memoir : Wednesday 2 May 2555

เรื่องใน Memoir ฉบับนี้ส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดระดับของเหลวที่ได้เกริ่นเอาไว้ใน Memoir ฉบับที่แล้ว ผู้ที่ไปนั่งฟังผมบรรยายเมื่อสัปดาห์ที่แล้วก็คงได้ยินผมได้ให้ความเห็นไปส่วนหนึ่งแล้ว แต่ใน Memoir นี้มีรายละเอียดเพิ่มเติมอีก

รูปที่ ๑ เป็นแผนผังอย่างง่ายของเครื่องปฏิกรณ์ผลิต HDPE (High Density Polyethylene) ใน slurry phase ของกระบวนการหนึ่ง 

 

เครื่องปฏิกรณ์พอลิเมอร์ไรซ์ (D1) เป็นระบบถังกวน เฮกเซน (C₆H₁₄) ที่ใช้เป็นตัวทำละลายถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ แก๊สเอทิลีน (C₂H₄) โคโมโนเมอร์^(๑) (เช่นโพรพิลีน C₃H₆ หรือบิวทีน C₄H₈) ไฮโดรเจน^(๒) และตัวเร่งปฏิกิริยา^(๓) ต่างถูกฉีดเข้าไปทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์แก๊สส่วนหนึ่งจะละลายเข้าไปในเฮกเซนและทำปฏิกิริยากลายเป็นพอลิเมอร์ และส่วนที่เหลือจะอยู่ในรูปของฟองแก๊สลอยขึ้นมาทางด้านบน^(๔)

เมื่อเกิดปฏิกิริยา เอทิลีนและโคโมโนเมอร์จะต่อกันเป็นสายโซ่ที่มีขนาดยาวขึ้น ถ้าสายโซ่ยังยาวไม่มากพอสายโซ่ที่ได้จะยังละลายในเฮกเซน สายโซ่ขนาดนี้เรียกว่าโอลิโกเมอร์ (oligomer) ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้เป็นพอลิเมอร์ได้ แต่เมื่อสายโซ่ยาวมากพอสายโซ่นั้นจะรวมกันเป็นผงอนุภาคพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ในตัวทำละลาย เฟสของเหลวที่ได้นี้เป็นเฟสที่เราเรียกว่าสเลอรี (slurry - เฟสที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว)

รูปที่ ๑ แผนผังอย่างง่ายของระบบเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นปัญหา

ความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาถูกระบายออก ๒ ทางด้วยกัน ทางแรกคือการใช้น้ำหล่อเย็นระบายความร้อนออกจากสเลอรีที่อยู่ในถังปฏิกรณ์ D1 โดยใช้น้ำเข้าไประบายผ่าน jacket ที่อยู่รอบ ๆ ถังปฏิกรณ์ D1 หรือโดยการดึงเอาสเลอรีจากถังปฏิกรณ์ D1 ป้อนไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ถ้ามีการติดตั้งเพิ่ม) แล้วส่งวนกลับมาที่ถังปฏิกรณ์ D1 ใหม่อีกครั้ง

แต่การระบายความร้อนส่วนใหญ่เกิดผ่านทางการระเหยของเฮกเซนที่ใช้เป็นตัวทำละลาย โดยใช้การคุมความดันในถังปฏิกรณ์ D1 ให้เฮกเซนเดือดที่อุณหภูมิที่ต้องการทำปฏิกิริยา ไอระเหยของเฮกเซนและแก๊สที่เป็นสารตั้งต้นที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะลอยไปยังเครื่องควบแน่น ที่จะทำการควบแน่นทำให้เฮกเซนเป็นของเหลวและป้อนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ D1 ใหม่ ส่วนแก๊สที่ไม่ควบแน่นที่เครื่องควบแน่นจะถูกคอมเพรสเซอร์อัดเวียนป้อนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ D1 ใหม่

เครื่องปฏิกรณ์ในรูปทำการควบคุมระดับความสูงของของเหลวด้วยการให้สเลอรีในเครื่องปฏิกรณ์ล้นออกทางท่อล้น การไหลออกทางท่อล้นอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลก สิ่งที่ไหลออกทางท่อล้นนั้นไม่ได้มีแต่สเลอรี แต่ยังมีแก๊สที่ไม่ทำปฏิกิริยา (ทั้งที่อยู่ในรูปแบบฟองแก๊สและที่ละลายอยู่ในเฮกเซน) ติดไปด้วย ดังนั้นจึงต้องทำการแยกส่วนที่เป็นแก๊สออกก่อนโดยให้สเลอรีไหลไปยังถังแยกของเหลว-แก๊ส (D2) ก่อน แก๊สที่ติดมากับสเลอรีจะย้อนกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ (D1) ผ่านทางท่อสมดุลความดัน (pressure balance line)

หน้าที่ของท่อสมดุลความดันคือทำให้ความดันเหนือผิวของเหลวในถัง D1 และ D2 เท่ากัน ของเหลวจึงจะไหลจากถัง D1 ไปยังถัง D2 ได้ ถ้าไม่มีท่อสมดุลความดันจะทำให้แก๊สที่ติดมากับสเลอรีนั้นสะสมในถัง D2 ทำให้ความดันในถัง D2 เพิ่มสูงขึ้นและอาจทำให้ของเหลวไม่สามารถไหลจากถัง D1 มายังถัง D2 ได้ 

 

สเลอรีที่แยกออกมาที่ถัง D2 จะถูกส่งต่อโดยความดันภายในถัง D2 ไปยัง Flash drum D3 ความดันใน Flash drum D3 นี้จะต่ำกว่าที่ถัง D2 ดังนั้นแก๊สที่ยังคงละลายอยู่ในเฮกเซนที่ความดันของถัง D2 จะระเหยกลายเป็นไอออกมาที่ถัง D3 แก๊สที่แยกออกมานี้จะถูกส่งต่อไปยังเครื่องควบแน่นและคอมเพรสเซอร์ ส่วนสเลอรีที่ออกมาทางก้นถัง D3 จะถูกส่งต่อไปยัง centrifuge เพื่อเหวี่ยงแยกเอาผงพอลิเมอร์ออกจากเฮกเซน

ที่กล่าวมาข้างต้นคือภาพคร่าว ๆ ของกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับปัญหาที่ผมถูกถามมาเมื่อวันศุกร์ที่ผ่านมาจากการที่ไปบรรยายที่หน่วยงานแห่งหนึ่ง

คำถามที่เขาถามผมคือ "ทำไมเมื่อเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาจาก A ไปเป็น B จึงทำให้ระดับของเหลวในถังปฏิกรณ์ D1 เพิ่มสูงขึ้น"

ตรงนี้ต้องขอกล่าวไว้ก่อนว่า สิ่งที่จะเขียนต่อไปนี้ไม่ได้เป็น "คำตอบ" เพราะผมมีข้อมูลจำกัด ผมให้แต่เพียงแค่ "สมมุติฐาน" ที่ตั้งขึ้นจากข้อมูลที่เขาให้มาและข้อมูลที่ผมมีอยู่ โดยจะสมมุติว่าถ้าผมต้องลงไปตรวจสอบหาสาเหตุ ผมจะตรวจสอบตรงจุดใดบ้าง ส่วนสมมุติฐานข้อไหนเป็นข้อที่ถูกต้องนั้นเขาต้องเป็นคนไปตรวจสอบเอง

สิ่งแรกที่ผมต้องการความชัดเจนก่อนก็คือ เมื่อเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาจาก A ไปเป็น B แล้วเห็นระดับของเหลวในถังปฏิกรณ์ D1 เพิ่มสูงขึ้น และถ้าเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาจาก B กลับมาเป็น A จะเห็นระดับของเหลวในถังปฏิกรณ์ D1 ลดลงเหมือนเดิมหรือไม่

คำตอบก็คือลดลงเหมือนเดิม เหตุผลที่ผมถามคำถามนี้ก็คือผมต้องการความมั่นใจว่าสิ่งที่เห็นดังกล่าวไม่ได้ไปทำให้การทำงานของเครื่องมือวัดผิดพลาด

สิ่งที่สองที่ต้องการความชัดเจนคือ ที่เขาบอกว่าเห็น "ระดับ" ของเหลวในถังเปลี่ยนนั้น เขาวัด "ระดับ" ของเหลวในถังโดยตรงหรือไม่

คำตอบก็คือเขา "ไม่ได้" วัดระดับของเหลวในถังโดยตรง แต่ใช้ differential pressure transmitter วัดความดันแตกต่างระหว่างความดันของแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวในถัง D1 กับความดันที่ก้นถัง D1 (ซึ่งเท่ากับความดันแก๊สเหนือผิวของเหลวบวกกับความดันที่เกิดจากความสูงของสเลอรี) จากนั้นจึงใช้ค่า "ความหนาแน่น" ของสเลอรีคำนวณหาค่าความสูงของระดับของเหลวในถังจากสูตร

Δp = ρgh

เมื่อ Δp คือผลต่างระหว่างความดันที่ก้นถัง D1 ลบด้วยความดันเหนือผิวของเหลวในถัง D1

ρ คือความหนาแน่นของสเลอรี

g คือความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก (9.81 m/s²)

h คือความสูงของระดับของเหลวในถัง

จะเห็นว่าการที่เห็น Δp เพิ่มขึ้นนั้นไม่ได้หมายความว่าค่า h เพิ่มสูงขึ้น ถ้าค่า ρ เพิ่มสูงขึ้นก็สามารถทำให้ค่า Δp เพิ่มขึ้นได้เช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่ในความเป็นจริงนั้นระดับความสูงของของเหลวในถังไม่ได้สูงขึ้น แต่เครื่องวัดแสดงผลว่าเพิ่มขึ้นเพราะค่า ρ ที่ป้อนให้กับเครื่องวัดนั้นต่ำกว่าค่า ρ ที่แท้จริงของสเลอรี

สิ่งแรกที่ผมคิดว่าควรต้องตรวจสอบก่อนคือ "ระดับที่แท้จริงของของเหลวในถัง" นั้นมีการเปลี่ยนแปลงจริงหรือไม่

สมมุติว่าระดับที่แท้จริงของสเลอรีในถังไม่มีการเปลี่ยนแปลง ตรงนี้ก็ต้องมาพิจารณาดูว่าค่า ρ ที่แท้จริงของสเลอรีนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามภาวะการทำปฏิกิริยาหรือไม่

ในมุมมองของผมนั้นค่า ρ ที่แท้จริงของสเลอรีจะขึ้นอยู่กับ

(ก) ความหนาแน่นของเฮกเซน

(ข) ปริมาณของโอลิโกเมอร์ที่ละลายอยู่ในเฮกเซน และ

(ค) ปริมาณผงพอลิเมอร์ที่แขวนลอยอยู่ในเฮกเซน

โอลิโกเมอร์และผงพอลิเมอร์นั้นมีความหนาแน่นมากกว่าเฮกเซน ดังนั้นในความเห็นผม การเปลี่ยนชนิดตัวเร่งปฏิกิริยาก็อาจทำให้ได้ปริมาณโอลิโกเมอร์และพอลิเมอร์ที่แตกต่างกันไป ทำให้ความหนาแน่นของสเลอรี (เฮกเซนผสมกับโอลิโกเมอร์และพอลิเมอร์) เปลี่ยนแปลงไปได้

ผมไม่มีข้อมูลว่าในการเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยานั้น พอลิเมอร์ที่ได้มีความหนาแน่นเปลี่ยนไปหรือไม่ ตรงนี้ผมขอตั้งสมมุติฐานว่าถ้าหากตอนที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา A นั้นได้พอลิเมอร์ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา B (ดังนั้นโอลิโกเมอร์ที่ได้จากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา A ก็จะมีความหนาแน่นต่ำกว่าโอลิโกเมอร์ที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยา B ด้วย) ดังนั้นความหนาแน่นของสเลอรีที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา B จึงน่าจะมีความหนาแน่นสูงกว่าสเลอรีที่ได้จากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา A ดังนั้นแม้ว่าระดับความสูงที่แท้จริงของสเลอรีในถังไม่ได้สูงขึ้น แต่ความดันก้นถังก็จะเพิ่มขึ้นได้ (ผลจากความหนาแน่นของสเลอรีที่สูงขึ้น) ทำให้คำนวณได้ความสูงของสเลอรีในถังสูงกว่าความเป็นจริง

ทีนี้ถ้าสมมุติว่าระดับความสูงของสเลอรีมีการเพิ่มขึ้นจริง ก็ต้องมาพิจารณาต่อว่ามีปัจจัยอะไรบ้างที่สามารถทำให้การไหลของสเลอรีจากถัง D1 ไปยังถัง D2 มีปัญหา จึงทำให้เกิดการสะสมของสเลอรีในถัง D1 จึงทำให้ระดับความสูงของสเลอรีในถัง D1 เพิ่มสูงขึ้น

ดังนั้นตอนนี้ขอให้เราลองมาพิจารณาดูการไหลของของเหลวในท่อล้นสักนิด (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ รูปแบบการไหลของของเหลวในท่อล้น (ซ้าย) ไหลไม่เต็มพื้นที่หน้าตัดท่อ (ขวา) ไหลเต็มพื้นที่หน้าตัดท่อ

(ก) ในกรณีที่ของเหลวที่ไหลในท่อล้นนั้นไหล "ไม่เต็ม" พื้นที่หน้าตัดท่อ (รูปที่ ๒ ซ้าย) ความดันเหนือผิวของเหลวในถัง D1 จะถือได้ว่าเท่ากับความดันเหนือผิวของเหลวในถัง D2 (เพราะแก๊สมีการเชื่อมต่อกันได้ทางท่อล้นและท่อสมดุลความดัน) ในกรณีนี้อัตราการไหลของของเหลวจากถัง D1 ไปยังถัง D2 จะไม่ขึ้นกับผลต่างของระดับความสูงของของเหลวในถัง D1 กับ D2 (ไม่ขึ้นกับค่า h1)

(ลองนึกภาพคุณเทน้ำใส่แก้วดูก็ได้ ไม่ว่าคุณจะวางแก้วน้ำบนพื้น บนเก้าอี้ หรือบนโต๊ะ น้ำจะล้นจากแก้วด้วยอัตราเดียวกันกับที่คุณเทเข้าไป)

(ข) ในกรณีที่ของเหลวที่ไหลในท่อล้นนั้นไหล "เต็ม" พื้นที่หน้าตัดท่อ (รูปที่ ๒ ขวา) ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อระดับสเลอรีในถัง D2 นั้นสูงจนกระทั่งปลายท่อล้นที่เชื่อมต่อเข้าถัง D2 นั้นจมอยู่ในระดับผิวสเลอรีในถัง D2 

 

ในกรณีนี้การปรับสมดุลความดันระหว่างถัง D1 และ D2 จะขึ้นอยู่กับปริมาณแก๊สที่ติดเข้ามากับสเลอรีที่ไหลเข้ามาในถัง D2 และขนาดของท่อสมดุลความดัน ซึ่งจะขอพิจารณาแยกเป็นสองกรณีดังนี้

(ข๑) ถ้าท่อสมดุลความดันมีขนาดที่สามารถปรับให้ความดันในถัง D2 เท่ากับถัง D1 ได้ สเลอรีจะสามารถไหลจากถัง D1 ไปยังถัง D2 ได้โดยไม่ติดขัดอะไร

(ข๒) แต่ถ้าท่อสมดุลความดันไม่สามารถระบายแก๊สได้ทัน ทำให้เกิดการสะสมของแก๊สในถัง D2 ความดันเหนือผิวของเหลวในถัง D2 จะสูงขึ้น อัตราการไหลของสเลอรีผ่านท่อล้นจากถัง D1 ไปยังถัง D2 จะลดลง ทำให้ระดับของสเลอรีในถัง D1 เพิ่มสูงขึ้น แต่เมื่อระดับของสเลอรีในถัง D1 เพิ่มสูงขึ้นก็จะทำค่า h2 (ดูรูปที่ ๒ ขวา) เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งจะไปทำให้อัตราการไหลของสเลอรีจากถัง D1 ไปยังถัง D2 เพิ่มขึ้น จนในที่สุดระบบก็จะเข้าสู่ค่าสมดุลที่ระดับใหม่

(ค) อีกจุดหนึ่งที่ผมคิดว่าควรตรวจสอบคือความดันในถัง D3 เพราะการไหลของของเหลวจากถัง D2 ไปยังถัง D3 นั้นไม่มีการใช้ปั๊ม (ผมไม่แน่ใจว่าระบบที่แท้จริงของเขาเป็นอย่างนี้หรือเปล่า แต่ผมเข้าใจว่าน่าจะเป็นอย่างนี้) เพราะถ้าความดันในถัง D3 เพิ่มสูงขึ้น ก็จะทำให้การไหลของสเลอรีไหลจากถัง D2 ไปยังถัง D3 ได้ยากขึ้น สเลอรีจึงเกิดการสะสมในถัง D2 ทำให้ระดับสเลอรีในถัง D2 เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งถ้าหากระดับสเลอรีในถัง D2 ที่เพิ่มสูงขึ้นนี้สูงท่วมทางออกของท่อล้นที่ต่อเข้าถัง D2 ก็จะส่งผลต่อไปยังระดับสเลอรีในถัง D1 ได้

ในความเป็นจริงความดันในถัง D3 นั้นจะมีโอกาสเพิ่มสูงขึ้นหรือไม่นั้น ผมคิดว่ามันมีโอกาสแต่จะเกิดจากสาเหตุใดนั้นคงไม่สามารถให้ความเห็นใดได้ แต่ถ้ามันไม่มีโอกาสเพิ่มสูงขึ้น สมมุติฐานข้อ (ค) นี้ก็จะตกไป

หวังว่าที่เขียนมาทั้งหมดนี้คงทำให้พวกคุณที่ยังไม่มีความรู้และ/หรือประสบการณ์ทางด้านนี้โดยตรงพอจะมองเห็นภาพต่าง ๆ ได้ชัดเจนมากขึ้น สิ่งที่ผมอยากให้พวกคุณได้เรียนจาก Memoir ฉบับนี้ก็คือในการตั้งคำถามเพื่อหาคำตอบนั้น เราควรพยายามตั้งคำถามให้เป็นกลางและถามคำถามพื้น ๆ ก่อน จากนั้นจึงค่อยนำข้อมูลที่มีอยู่มาทำการพิจารณา 

 

ตัวอย่างคำถามพื้น ๆ ที่ผมยกมาในที่นี้คือเขาบอกว่า "ระดับ" เพิ่มสูงขึ้น แต่ผมกลับถามว่าเขาวัด "ระดับ" โดยตรงหรือวัด "สิ่งอื่นที่ไม่ใช่ระดับ" แต่นำมาคำนวณหา "ระดับ" ซึ่งตรงนี้ถ้าเราคิดว่าทำการวัด "ระดับ" โดยตรง ก็จะทำให้เรามองข้ามสมมุติฐานเรื่อง "ความหนาแน่นมีการเปลี่ยนไปหรือไม่" ได้

ส่วนที่ว่าผมรู้รายละเอียดของกระบวนการนี้ได้ยังไงนั้น บ่ายวันวานบางคนก็ได้ทราบคำตอบแล้ว :)

หมายเหตุ

^(๑) โคโมโนเมอร์ใส่ลงไปเพื่อให้สายโซ่พอลิเมอร์อยู่ห่างจากกัน จะทำให้พอลิเมอร์ที่ได้รับแรงกระแทกได้ดีขึ้น และทำให้ความหนาแน่นของพอลิเมอร์ลดลง (เพราะที่ว่างระหว่างสายโซ่เพิ่มมากขึ้น) โคโมโนเมอร์ที่ใช้มักจะเป็นอัลฟาโอเลฟินส์ (โอเลฟินส์ที่มีพันธะคู่ C=C อยู่ที่คาร์บอนอะตอมแรก) ถ้าใช้โคโมเมอร์โมเลกุลใหญ่เช่น เฮกซีน (C₆H₁₂) หรือออกทีน (C₈H₁₆) พอลิเมอร์ที่ได้อาจกลายเป็น LLDPE แทนที่จะเป็น HDPE

^(๒) ไฮโดรเจนทำหน้าที่เป็นตัวปิดการต่อสายโซ่ให้ยาวขึ้น ถ้าใส่ไฮโดรเจนมากจะทำให้ได้พอลิเมอร์สายโซ่สั้นซึ่งมีความหนืดต่ำไหลได้ง่าย ในทางตรงกันข้ามถ้าใส่ไฮโดรเจนน้อยจะทำให้ได้พอลิเมอร์ที่มีความหนืดสูงไหลได้ยาก การวัดความหนืดของพอลิเมอร์จะวัดด้วยค่า Melt Flow Index (MFI) ซึ่งวัดจากน้ำหนักพอลิเมอร์ที่ไหลผ่านรูเมื่อมีแรงกด ณ อุณหภูมิ ขนาดรู และแรงกดตามที่กำหนด ในเวลาที่กำหนดไว้

^(๓) ระบบตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลักซึ่งมักเป็นสารประกอบ Ti บนตัวรองรับ MgCl₂ และส่วนที่สองเป็นสารประกอบอัลคิลกับโลหะ ที่ใช้กันมากที่สุดตัวหนึ่งได้แก่สารประกอบอัลคิลอะลูมิเนียมเช่น triethyl aluminium (Al(C₂H₅)₃)

^(๔) ในทางปฏิบัตินั้นจะควบคุมองค์ประกอบของแก๊สที่ป้อนเข้าถังปฏิกรณ์ D1 แต่ความเข้มข้นที่แท้จริงที่เกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์นั้นคือความเข้มข้นของสารตั้งต้นแต่ละตัวที่ละลายอยู่ในเฮกเซน ไม่ใช่ความเข้มข้นในเฟสแก๊ส ดังนั้นแม้ว่าตัวทำละลายจะไม่เกี่ยวข้องกับกลไกการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ แต่ถ้าเปลี่ยนตัวทำละลายก็จะทำให้ค่าการละลายของแก๊สต่าง ๆ เปลี่ยนไปได้ ดังนั้นแม้ว่าจะป้อนแก๊สที่ความเข้มข้นเดียวกัน แต่ใช้ตัวทำละลายต่างกัน ก็มีสิทธิที่จะได้พอลิเมอร์ที่แตกต่างกันได้