สารทำความเย็นไอโซบิวเทน (Isobutane refrigerant R600a) MO Memoir : Sunday 22 January 2560

ไม่ได้ซื้อตู้เย็นใหม่มากว่า ๕ ปี พอวันนี้ต้องไปช่วยคุณแม่เลือกซื้อตู้เย็น ก็เลยได้เห็นป้ายเตือนที่ (ผมเข้าใจว่า) เพิ่งจะเริ่มออกสู่ท้องตลาดได้ไม่นาน นั่นคือป้ายคำเตือนให้ระวังการเกิดไฟไหม้และการระเบิดที่ติดไว้หลังตู้เย็น

เครื่องทำความเย็นไม่ว่าจะเป็น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศในบ้าน หรือเครื่องปรับอากาศในรถยนต์ ต่างก็ใช้หลักการเดียวกัน แต่ด้วยลักษณะการใช้งานและการติดตั้ง ทำให้เครื่องทำความเย็นทั้งสามชนิดนั้นต้องการการบำรุงรักษาที่แตกต่างกัน ในกรณีของตู้เย็นนั้นถือว่าเป็นสินค้าสำเร็จรูปพร้อมใช้งาน ผ่านการประกอบและตรวจสอบมาจากบริษัทผู้ผลิต สารทำความเย็นถูกบรรจุอยู่ในระบบและปิดตายด้วยการเชื่อม ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาเรื่องการรั่วไหลของสารทำความเย็นทางข้อต่อ เรียกว่าใช้กันได้นานจนกว่าคอมเพรสเซอร์จะพัง
 

เครื่องปรับอากาศตามบ้านนั้นปัจจุบันจะมาแบบแยกสองชิ้นส่วน แผงคอยล์เย็นจะติดตั้งในห้องที่ต้องการปรับอุณหภูมิ โดยมีแผงคอยล์ร้อนติดตั้งอยู่นอกอาคาร หลังจากติดตั้งแผงคอยล์เย็นและคอยล์ร้อนแล้ว ช่างต้องทำการเดินท่อน้ำยา (ท่อทองแดง) เชื่อมต่อแผงทั้งสอง จากนั้นจึงทำสุญญากาศในระบบท่อแล้วเติมน้ำยาแอร์ น้ำยาแอร์นี้จะอยู่ได้นานเท่าใดจะขึ้นอยู่กับฝีมือช่างติดตั้ง ถ้าช่างติดตั้งทำงานดีก็จะไม่มีปัญหาอะไร คืออยู่ได้นานจนแอร์พังไปเอง (เช่นคอยล์เย็นผุจนรั่ว) แต่ถ้าการติดตั้งมีบางจุดทำงานไม่เรียบร้อย ก็อาจต้องมีการเติมน้ำยาแอร์เป็นระยะจนกว่าจะหาว่ามันรั่วตรงไหน แต่เท่าที่เคยเจอมาก็แทบจะไม่เจอปัญหาดังกล่าว
 

ระบบเครื่องปรับอากาศรถยนต์จะมีแผงคอยล์เย็นอยู่ในตัวรถ ส่วนแผงคอยล์ร้อนจะอยู่ในฝากระโปรงหน้า ที่เห็นเป็นประจำก็จะอยู่ข้างหน้าหม้อน้ำ ชิ้นส่วนเครื่องปรับอากาศจะมาเป็นชิ้น ๆ และประกอบเข้ากับตัวรถทำนองเดียวกับเครื่องปรับอากาศที่ใช้กันตามบ้าน แต่การเดินท่อนั้นจะแตกกันคือมีการใช้ท่อยางแทนการใช้ท่อทองแดง และยังมีจุดต่อท่อที่มากกว่า นอกจากนี้ยังทำงานในสภาพที่มีความร้อนสูง (คืออยู่ในฝากระโปรงหน้า) และมีการสั่นสะเทือน ผลก็คือชิ้นส่วนต่าง ๆ มีโอกาสชำรุดได้ง่ายกว่า โดยเฉพาะตรงท่อยางน้ำยาแอร์ที่ฉีกขาดจนรั่ว ดังนั้นจึงไม่แปลกที่พบว่าต้องมีการซ่อมแซมบ่อยครั้งกว่าและเติมน้ำยาแอร์กันบ่อยครั้งกว่า
 

คุณลักษณะแรกที่สำคัญของสารทำความเย็นที่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิห้องก็คือ ต้องสามารถใช้ความดันทำให้มันเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรคาร์บอน C3 และ C4 ก็เป็นพวกแรก ๆ ที่มีการนำมาใช้กัน แต่เนื่องจากมันมีอันตรายจากการที่มันติดไฟและทำให้เกิดการระเบิดได้ถ้ารั่วไหลออกมา จึงทำให้ไม่เป็นนำมาใช้เป็นสารทำความเย็นสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน (พวกตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ) และถูกแทนที่ด้วยสารทำความเย็นพวก chlorofluorocarbon หรือที่เรียกกันย่อว่า CFC ที่มีอะตอมคลอรีนและฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบร่วม โดยตัวที่เป็นปัญหาคือพันธะระหว่างอะตอม C-Cl ของโมเลกุล CFC ที่แตกออกได้ง่ายเมื่อเทียบกับโครงสร้างส่วนอื่นของโมเลกุล
 

ต่อมามีการค้นพบว่า CFC เป็นสารทำลายชั้นโอโซน ก็เลยมีการรณรงค์ให้เลิกใช้และให้หันไปใช้สารตัวอื่นที่ทำลายชั้นโอโซนน้อยกว่า (คือยังทำลายได้อยู่นะ) ซึ่งก็ได้แก่ hydrofluorocarbon หรือ HFC ซึ่งเป็นสารที่ไม่มีอะตอมคลอรีน สาร HFC นี้เข้าไปแทนที่ CFC ทั้งในตัวตู้เย็น เครื่องปรับอากาศตามบ้านและที่ใช้กับรถยนต์
 

เมื่อสักกว่ายี่สิบปีที่แล้วเคยได้ยินข่าวเรื่องการพยายามนำเอาไฮโดรคาร์บอน C3 และ C4 มาใช้เป็นสารทำความเย็นสำหรับตู้เย็นใหม่ แต่ก็ยังประสบกับปัญหาเรื่องความปลอดภัย ทำให้เห็นเงียบหายไปนาน มีแต่เพียงการนำเอาบิวเทนมาใช้เป็นสารให้ความดัน (propellant) ในกระป๋องสเปรย์ต่าง ๆ มาตอนนี้เห็นมีการออกตัวการใช้บิวเทนกับตู้เย็นกันแล้ว คงเป็นเพราะสามารถแก้ปัญหาทางเทคนิคต่าง ๆ จนมั่นใจว่าสามารถนำมาใช้กับตู้เย็นที่วางตั้งในอาคาร โดยไม่ต้องกังวลปัญหาเรื่องไฟไหม้เนื่องจากแก๊สรั่วออกจากตู้เย็น ตู้เย็นตัวที่ได้มาใหม่นั้นใช้สารทำความเย็นคือ R600a หรือไอโซบิวเทน (isobutane) แต่ถ้าเป็น R600 (ไม่มี a ต่อท้าย) ก็จะเป็นนอร์มัลบิวเทน (n-butane)
 

ส่วนการนำไปใช้กับเครื่องปรับอากาศตามบ้านและรถยนต์นั้นคิดว่าคงต้องใช้เวลาอีกพักใหญ่ ๆ เพราะมันมีความเสี่ยงสูงกว่าที่จะเกิดการรั่ว และการติดตั้งยังขึ้นอยู่กับฝีมือช่างแต่ละรายด้วย โดยเฉพาะในกรณีของรถยนต์ ที่มีความเสี่ยงสูงอยู่แล้วที่จะเกิดการรั่วไหลของสารทำความเย็นได้ในห้องเครื่อง ทำให้โอกาสเกิดเพลิงไหม้ในห้องเครื่องสูงตามไปด้วย แบบที่เราเห็นข่าวรถยนต์ที่เพิ่งนำไปติดแก๊สนั้นเกิดเพลิงไหม้อยู่เรื่อย ๆ

ต่อไปเวลาไฟไหม้บ้าน นอกจากถังแก๊สหุงต้มแล้ว อีกสิ่งหนึ่งที่พนักงานดับเพลิงต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเพิ่มเติมเข้ามาก็เห็นจะได้แก่ "ตู้เย็น"

ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๒๒ Ethylene refrigeration system MO Memoir : Wednesday 27 October 2559

ระบบ ethylene refrigeration เป็นระบบทำความเย็นอุณหภูมิต่ำเพื่อใช้สำหรับกระบวนการกลั่นที่อุณหภูมิต่ำ (เช่นที่หน่วย demethanizer) ระบบ ethylene refrigeration นี้ทำงานคู่ควบกับระบบ propylene refrigeration เพราะจำเป็นต้องใช้ระบบ propylene refrigeration ในการทำให้เอทิลีนที่ผ่านการอัดของคอมเพรสเซอร์ควบแน่นเป็นของเหลว การทำงานของระบบ ethylene refrigeration และระบบ propylene refrigeration ที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่แล้ว (วันอังคารที่ ๒๕ ตุลาคม ๒๕๕๙) มีความคล้ายคลึงกัน

รูปที่ ๑ เป็น process flow diagram (PFD) เบื้องต้นที่ใช้ในการออกแบบ ส่วนรูปที่ ๒ นั้นเป็นแผนผังของระบบควบคุมที่อิงจากรูปที่ ๑ รูปที่ ๓ และ 4 เป็น process flow diagram ที่พัฒนาขึ้นมาจากรูปที่ ๑ หลังจากที่ได้พิจารณาหน่วยอื่นของกระบวนการร่วมด้วย ดังนั้นรายละเอียดที่แสดงในรูปที่ ๑ และรูปที่ ๓ และ ๔ จะแตกต่างกันอยู่บ้าง คำอธิบายในที่นี้จะอิงไปยังรูปที่ ๓ และ ๔ เป็นหลัก (แม้ว่าคำบรรยายในเอกสารต้นฉบับที่มีอยู่จะอิงไปยังรูปที่ ๑ ก็ตาม)
 

แก๊สเอทิลีนที่ใช้เป็นสารทำความเย็นจะถูกอัดให้มีความดันประมาณ 29.4 kg/cm² (ความดันเกจ) โดยแก๊สหลังการอัดจะมีอุณหภูมิประมาณ 88ºC แก๊สนี้จะถูกทำให้เย็นลงด้วยการแลกเปลี่ยนความร้อนหลายขั้นตอน เริ่มจากการใช้น้ำหล่อเย็น (ลดอุณหภูมิลงเหลือประมาณ 43ºC) โพรพิลีนที่ใช้เป็นสารทำความเย็น (ลดอุณหภูมิลงเหลือประมาณ 21ºC ดังนั้นน่าจะใช้โพรพิลีนที่อุณหภูมิ 18ºC เป็นสารทำความเย็น) เอทิลีนที่ใช้เป็นสารทำความเย็น (ลดอุณหภูมิจนเหลือประมาณ -8.5ºCส่วนนี้คงมาทีหลัง หลังจากที่เดินเครื่องระบบ ethylene refrigeration ได้แล้ว) และระบบทำความเย็นโพรพิลีน จนมีอุณหภูมิเหลือประมาณ -15ºC (น่าจะใช้โพรพิลีนที่อุณหภูมิ -23ºC) ที่ความดันประมาณ 28.1 kg/cm² (ความดันที่ลดลงเป็นผลจากการไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่าง ๆ) และนำไปเก็บไว้ในถังเก็บ (V-1604 ในรูปที่ ๔)
 

พึงสังเกตว่า ในการลดอุณหภูมิลงนั้น จะไม่ใช้ระบบทำความเย็นตัวที่เย็นจัดเพียงตัวเดียวมาลดอุณหภูมิในขั้นตอนเดียว (คือโพรพิลีนที่อุณหภูมิ -23ºC) แต่จะใช้การลดเป็นลำดับขั้น เพื่อให้ประหยัดพลังงานมากที่สุด
 

เอทิลีนเหลวจากถังเก็บถูกนำไปใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -62ºC ด้วยการลดความดันลงเหลือประมาณ 6.0 kg/cm² จากนั้นจะไหลเข้าสู่ถังพัก (ที่ทำหน้าที่เป็น suction drum ให้กับคอมเพรสเซอร์ด้วย) ใบแรก (V-1603 ในรูปที่ ๔) ในถังพักใบนี้ เอทิลีนส่วนที่เป็นไอจะถูกดูดกลับไปยังคอมเพรสเซอร์ ส่วนเอทิลีนที่เป็นของเหลวนั้นจะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -75ºC ด้วยการลดความดันลงเหลือประมาณ 3.2 kg/cm² และเอทิลีนส่วนนี้จะไหลไปยังถังพักใบที่สอง (V-1602 ในรูปที่ ๓)

เอทิลีนส่วนที่เป็นไอในถังพักใบที่สองนี้จะถูกดูดกลับไปยังคอมเพรสเซอร์ ส่วนเอทิลีนที่เป็นของเหลวจะถูกนำไปใช้ต่อเป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิประมาณ -102ºC ด้วยการลดความดันลงเหลือประมาณ 0.11 kg/cm² ไอเอทิลีนส่วนนี้จะไหลไปยังถังพักใบที่สาม (V-1601 ในรูปที่ ๓) ก่อนที่จะถูกส่งกลับไปยังคอมเพรสเซอร์

อันที่จริงในขั้นตอนสุดท้ายนี้จะให้ระบบทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า -102ºC ก็ได้ ด้วยการลดความดันเอทิลีนลงให้ต่ำลงไปอีก (ต่ำกว่าความดันบรรยากาศ) แต่ก็ต้องกลับไปดูที่คอมเพรสเซอร์ด้วยว่าจะมีปัญหาในการทำงานหรือไม่ (เพราะถ้าความดันด้านขาเข้าคอมเพรสเซอร์ต่ำเกินไป ก็จะเกิด surging ได้ง่าย)
 

รูปที่ ๑ Process flow diagram สำหรับการออกแบบเบื้องต้นของระบบ ethylene refrigeration

รูปที่ ๒ การออกแบบระบบควบคุมระบบ ethylene refrigeration

รูปที่ ๓ Process flow diagram ของระบบ ethylene refrigeration หลังการออกแบบเกือบเสร็จสมบูรณ์

รูปที่ ๔ ส่วนต่อเนื่องจากรูปที่ ๓

พึงเกตในรูปที่ ๓ และ ๔ การควบคุมอัตราการไหลของเอทิลีนเหลว (ที่ความดันต่าง ๆ) ที่ใช้ในการทำความเย็นนั้น จะใช้ระดับเอทิลีนเหลวในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละเครื่อง (E-1310 E-1311 E-1313 และ E-1329) เป็นตัวควบคุม ส่วนอุณหภูมิของการทำความเย็นที่จะได้นั้นขึ้นอยู่กับว่าจะให้สารทำความเย็นนั้นเกิดการเดือดที่อุณหภูมิเท่าใด ซึ่งอุณหภูมิการเดือดของสารทำความเย็นขึ้นอยู่กับความดัน กล่าวคือความดันยิ่งต่ำ อุณหภูมิจุดเดือดก็ยิ่งต่ำ ดังนั้นความดันในถังพักแต่ละใบจะส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิการทำความเย็นที่จะได้ เพราะมันเชื่อมต่อเข้ากับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านั้น
 

การปรับแต่งความดันในถังพักแต่ละใบทำได้ด้วยการปรับเปลี่ยน "ความเร็วรอบการหมุน" ของคอมเพรสเซอร์ กล่าวคือถ้าความดันในถังพักสูงมากเกินไป ก็ให้เพิ่มความเร็วรอบการหมุนของคอมเพรสเซอร์ (หรือเพิ่มอัตราการดูดไอออกจากถังพัก) แต่เนื่องจากมีคอมเพรสเซอร์เพียงตัวเดียวที่ทำการดูดไอออกจากถังพักทุกใบ ดังนั้นเวลาที่คอมเพรสเซอร์เปลี่ยนความเร็วรอบการหมุนเพื่อปรับความดันในถังพักใบที่ผิดปรกตินั้นให้กลับมามีค่าที่ถูกต้อง จะส่งผลต่อความดันในถังพักใบอื่นที่สภาวะการทำงานเป็นปรกติอยู่แล้วด้วย เช่นเพิ่มความเร็วรอบอันเป็นผลจากการที่ความดันในถังพักใบใดใบหนึ่งสูงเกินไป การทำเช่นนี้ก็อาจทำให้ความดันในถังพักใบอื่นที่ปรกติอยู่ลดต่ำลงจนเกิดการ surge ได้ ประเด็นนี้ยกขึ้นมาเป็นตัวอย่างหนึ่งเพื่อให้เห็นภาพความยุ่งยากในการออกแบบระบบควบคุม

ท้ายสุดนี้ขอเพิ่มเติมเรื่องระบบขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์นิดนึง มอเตอร์ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดที่ใช้กันในโรงงานนั้นจะเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วของมอเตอร์ (อันนี้เป็นโครงสร้างที่ติดตัวมากับมอเตอร์ ถ้าจะเปลี่ยนจำนวนขั้วก็ต้องเปลี่ยนมอเตอร์) และความถี่ของกระแสไฟฟ้า (ของบ้านเราจะคงที่ที่ 50 Hz) ดังนั้นการปรับความเร็วรอบการหมุนของอุปกรณ์ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับขับเคลื่อนให้สามารถปรับเปลี่ยนความเร็วรอบได้อย่างต่อเนื่องจึงไม่ใช่เรื่องง่าย (ไม่ว่าจะเป็นการใช้ระบบเฟืองทด หรือวงจรปรับเปลี่ยนความถี่กระแสไฟฟ้า) แต่ถ้าเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจะไม่มีปัญหาเรื่องความสามารถในการปรับเปลี่ยนความเร็วรอบการหมุนได้อย่างต่อเนื่อง แต่จะไปมีปัญหาเรื่องการหาแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง (ต้องหาทางผลิตขึ้นเองจากไฟฟ้ากระแสสลับ และก็ต้องปรับให้ความต่างศักย์และกระแสราบเรียบด้วย ไม่ใช่เต้นไปตามความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ) และราคาของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ตรงประเด็นนี้การใช้กังหันไอน้ำขับเคลื่อนจะได้เปรียบกว่าเพราะสามารถปรับความเร็วรอบการหมุนได้อย่างต่อเนื่องโดยอาศัยการปรับเปลี่ยนปริมาณไอน้ำที่ป้อนเข้าไป

ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๒๑ Propylene refrigeration system MO Memoir : Tuesday 25 October 2559

ระบบทำความเย็นชนิด vapour compression refrigeration system นั้น ไอของสารทำความเย็นที่มีความดันต่ำจะถูกอัดให้มีความดันสูงขึ้น การอัดนี้ทำให้ไอสารทำความเย็นมีอุณหภูมิสูงขึ้นตามไปด้วย และเมื่อไอสารทำความเย็นที่ความดันสูงนี้ระบายความร้อนให้กับแหล่งรับความร้อน (ถ้าเป็นตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศที่ใช้กันตามบ้าน แหล่งรับความร้อนก็คืออากาศที่อยู่รอบ ๆ แผงระบายความร้อน) ไอสารทำความเย็นก็จะควบแน่นกลายเป็นของเหลวที่ความดันสูง
 

เมื่อสารทำความเย็นที่เป็นเฟสของเหลวความดันสูงถูกลดความดันลง (เช่นด้วยการให้ขยายตัวผ่านวาล์วลดความดัน) ของเหลวบางส่วนจะมีการระเหยกลายเป็นไอ ทำให้อุณหภูมิของสารทำความเย็นลดลง (และมีความดันลดต่ำลงด้วย) ส่วนที่ว่าอุณหภูมิจะลดต่ำลงได้เท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับชนิดของสารทำความเย็นที่ใช้และความดันที่ลดลง สารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำลงนี้ก็สามารถไปรับความร้อนจากแหล่งที่ต้องการลดอุณหภูมิให้ต่ำลง ซึ่งจะเป็นการเปลี่ยนสภาพสารทำความเย็นจากของเหลวความดันต่ำ กลายเป็นไอที่ความดันต่ำแทน จากนั้นไอสารทำความเย็นที่ความดันต่ำก็จะถูกคอมเพรสเซอร์อัดให้มีความดันเพิ่มขึ้นอีกครั้ง และเข้าสู่วงรอบการทำงานใหม่
 

การทำให้แก๊สควบแน่นเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้นั้น แก๊สนั้นต้องมีอุณหภูมิวิกฤต (critical temperature หรือ T_c) สูงกว่าอุณหภูมิห้อง ดังนั้นสารทำความเย็นระบบแรกที่จะนำมาใช้นั้นจึงใช้สารทำความเย็นที่เมื่ออัดให้กลายเป็นไอความดันสูงพอ ก็สามารถใช้อากาศโอยรอบ (หรือน้ำหล่อเย็นที่ระบายความร้อนออกสู่อากาศอีกที) เป็นแหล่งความร้อนเพื่อควบแน่นให้มันเป็นของเหลวได้ (แบบตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศที่ใช้กันตามบ้านทั่วไป) แต่สารทำความเย็นพวกนี้มักจะไม่สามารถทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำมากได้
 

ในทางกลับกัน สารทำความเย็นที่ใช้ในระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำจะไม่สามารถควบแน่นเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่จะควบแน่นได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ดังนั้นในกรณีที่ต้องการการทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำมาก จึงมักต้องมีระบบทำความเย็นอย่างน้อยสองระบบ โดยระบบแรกนั้นเป็นระบบที่ใช้สารทำความเย็นที่สามารถทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้ และใช้การทำความเย็นของสารทำความเย็นระบบแรกนี้เป็นตัวรับความร้อนจากสารทำความเย็นระบบที่สองที่ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า ดังเช่นในกรณีของกระบวนการผลิตเอทิลีนที่ยกมาเป็นตัวอย่างนี้ ระบบทำความเย็นระบบแรกใช้โพรพิลีน (propylene C₃H₆) เป็นสารทำความเย็นให้กับระบบที่ไม่ต้องการลดอุณหภูมิให้ต่ำมาก และใช้เป็นแหล่งรับความร้อนให้กับกระบวนการ vapour comression refrigeration ของระบบที่สองที่ใช้เอทิลีน (ethylene C₂H₄) เป็นสารทำความเย็น
 

ระบบ propylene refrigerant ที่ยกมาเป็นตัวอย่างในที่นี้ (รูปที่ ๑-๓) เป็นระบบความเย็นที่ระดับอุณหภูมิ 4 ระดับด้วยกันคือ 18, -4, -23 และ -40ºC โพรพิลีนจะถูกอัดเพิ่มความดันด้วยคอมเพรสเซอร์ (ชนิด 4 stage) ให้มีความดันประมาณ 17.8 kg/cm² (ความดันในเรื่องนี้เป็นความดันเกจทุกค่า เว้นแต่จะมีระบุไว้เป็นอย่างอื่น) ซึ่งเมื่อผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อระบายความร้อนออกแล้ว ไอโพรพิลีนก็จะควบแน่นเป็นของเหลวที่ความดันประมาณ 16.9 kg/cm² ที่อุณหภูมิประมาณ 43ºC โพรพิลีนเหลวที่ความดันสูงนี้จะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ 18ºC โดยจะถูกลดความดันลง ณ หน่วยที่ต้องการใช้งาน ไอสารทำความเย็นที่เกิดขึ้นจะไหลต่อไปยังถังเก็บที่ทำหน้าที่เป็น suction drum (ความดันที่นี่เหลือประมาณ 9 kg/cm²) ให้กับคอมเพรสเซอร์ จากนั้นคอมเพรสเซอร์ก็จะทำการดูดไอโพรพิลีนออกจากถังเก็บนี้ เพื่อนำกลับเข้าสู่วงรอบทำความเย็นใหม่อีกครั้ง
 

รูปที่ ๑ แผนผังคร่าว ๆ แสดงแนวความคิดการออกแบบระบบ propylene refrigeration (จะเรียกว่า preliminary ก็ได้) ในรูปนี้แสดงถังเก็บโพรพิลีน (ที่ทำหน้าที่เป็น suction drum ให้กับคอมเพรสเซอร์ด้วย) เป็นถัง 4 ใบเรียงซ้อนกัน แต่ในความเป็นจริง (เช่นในรูปที่ ๒-๓) ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เป็นถังแยกจากกันก็ได้

รูปที่ ๒ Process Flow Diagram (PFD) ระบบ propylene regfrigeration เมื่อเริ่มทำการออกแบบจริง ในที่นี้ถังเก็บโพรพิลีน (ที่ทำหน้าที่เป็น suction drum ด้วย) เป็นถัง 4 ใบแยกจากกัน แต่โดยหลักก็คือถังดังกล่าวควรอยู่ใกล้กับหน่วยที่ต้องการใช้สารทำความเย็น ไม่ใช่อยู่ใกล้กับตัวคอมเพรสเซอร์ พึงสังเกตว่าคอมเพรสเซอร์ในที่นี้ (B-1501 ทางด้านล่างของรูป) ใช้ไอน้ำความดันสูงเป็นตัวขับเคลื่อน ไม่ได้ใช้ระบบไฟฟ้า

รูปที่ ๓ ส่วนต่อของรูปที่ ๒

ที่ถังเก็บที่ทำหน้าที่รับไอโพรพิลีนอุณหภูมิ 18ºC นี้ (V-1504 ในรูปที่ ๓) จะมีโพรพิลีนที่เป็นของเหลวอยู่ส่วนหนึ่ง (ต้องเติมเข้าไปตอนเริ่มเดินเครื่องโรงงานด้วยการ bypass โพรพิลีนเหลวความดันสูงส่วนหนึ่งมายังถังนี้) ดังนั้นโพรพิลีนในถังจะอยู่ในสภาวะสมดุลของโพรพิลีนสองเฟสคือ ส่วนที่เป็นไอที่จะถูกคอมเพรสเซอร์ดูดออกไป และส่วนที่เป็นของเหลวที่จะใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -4ºC ต่อไป
 

โพรพิลีนเหลวจากถังเก็บโพรพิลีนอุณหภูมิ 18ºC จะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -4ºC ด้วยการลดความดันลงเหลือประมาณ 4.2 kg/cm² ซึ่งไอโพรพิลีนที่เกิดขึ้นจะไหลต่อไปยังถังเก็บใบที่สอง (ที่ทำหน้าที่เป็น suction drum ด้วย) ถังใบที่สองนี้ก็มีลักษณะเช่นเดียวกับถังใบแรกคือมีส่วนที่เป็นไออยู่ด้านบนและส่วนที่เป็นของเหลวอยู่ด้านล่าง (อยู่ในสภาวะสมดุลระหว่างสองเฟสเช่นกัน) โดยส่วนที่เป็นไอจะถูกคอมเพรสเซอร์ดูดกลับไป และส่วนที่เป็นของเหลวจะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -23ºC

ระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิ -23ºC ได้จากการลดความดันของโพรพิลีนเหลวที่อุณหภูมิ -4ºC จากถังเก็บใบที่สองให้ลงเหลือประมาณ 1.8 kg/cm² และเช่นเดียวกันกับสองขั้นตอนก่อนหน้านี้ ไอโพรพิลีนที่เกิดขึ้นจะไหลต่อไปยังถังเก็บใบที่สาม ส่วนที่เป็นไอจะถูกคอมเพรสเซอร์ดูดกลับไป โดยส่วนที่เป็นของเหลวจะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -40ºC
 

โพรพิลีนเหลวที่อุณหภูมิ -23ºC นี้เมื่อถูกนำไปใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิ -40ºC ด้วยการลดความดันลงเหลือประมาณ 0.4 kg/cm² แล้ว ก็จะถูกดูดกลับไปยังคอมเพรสเซอร์เลย (อนึ่งการทำงานของคอมเพรสเซอร์นั้น ความดันแก๊สด้านขาเข้าเป็นปัจจัยสำคัญปัจจัยหนึ่งที่จะป้องกันไม่ให้คอมเพรสเซอร์เกิดการ surging ในที่นี้แก๊สไหลอยู่ในระบบปิด ไหลมาตามท่อมายังคอมเพรสเซอร์ ดังนั้นจึงควรต้องคำนึงด้วยว่าความดันในถังพักนั้นสูงพอ และความยาวท่อจากถังพักมายังคอมเพรสเซอร์นั้นไม่มากเกินไป จนทำให้ความดันแก๊สด้านขาเข้าคอมเพรสเซอร์นั้นต่ำจนทำให้เกิดการ surging ได้)

จากแผนผังที่นำมาแสดงเป็นตัวอย่างนั้น มีบางประเด็นที่อยากให้สังเกตดังนี้
 

ประเด็นแรกที่อยากให้สังเกตก็คือมีการนำเอาไออิ่มตัวของโพรพิลีนไปใช้เป็นตัวกลางให้ความร้อนแก่ reboiler (หม้อต้มซ้ำ) ของหอกลั่นที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ ทำนองเดียวกับกับการใช้ไอน้ำให้ความร้อน แต่ในที่นี้ใช้ไออิ่มตัวของโพรพิลีนแทน ส่วนจะเอาไปใช้ที่ไหนนั้นก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง แผนผังในรูปที่ ๑ นั้นมีการนำเอาไออิ่มของโพรพิลีนที่อุณหภูมิ 18ºC ไปใช้กับ reboiler ของหอ deethanizer แต่ในรูปที่ ๓ นั้นนำไปใช้กับ reboiler ของหอ low pressure propylene fractionation
 

ประเด็นที่สอง รูปที่ ๑ นั้นเป็นแผนผังคร่าว ๆ เบื้องต้นของระบบ แต่ตอนออกแบบจริงแล้วมันมีอีกหลายปัจจัยเข้ามาเกี่ยวข้องทำให้แผนผังเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมเยอะมากได้เช่นในรูปที่ ๒ และ ๓ นอกจากนี้พึงเตือนสติไว้นิดนึงว่าระดับทำความเย็นที่จะทำนั้นไม่จำเป็นต้องเป็นระดับ 18, -4, -23 และ -40ºC ดังที่กล่าวมาข้างต้น (ตัวเลขจากแผนผังในรูปที่ ๒ และ ๓) อาจเป็นระดับ 18, 3, -23 และ -40ºC ก็ได้ (ตัวเลขในรูปที่ ๑) และไม่จำเป็นต้องมี 4 ระดับดังที่กล่าวมาก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบแต่ละกรณีไป
 

ประเด็นที่สามคือการเลือกใช้ไอน้ำเป็นตัวขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ที่ใช้อัดไอโพรพิลีน อุปกรณ์ส่วนใหญ่ในโรงงานนั้นจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นตัวขับเคลื่อน แต่ก็มีบ้างเหมือนกันที่เลือกใช้อากาศความดัน (เช่นปั๊มสารเคมีขนาดเล็ก หรือปั๊มถ่ายของเหลวจาก-ไปยังรถบรรทุก ที่ใช้ใน hazardous area) หรือใช้ไอน้ำเป็นตัวขับเคลื่อน 
  

ข้อเสียอย่างหนึ่งของการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นตัวขับเคลื่อนก็คือถ้าหากเกิดปัญหาไฟฟ้าดับ แม้จะเพียงแค่เสี้ยววินาทีก็ตาม อุปกรณ์จะหยุดการทำงานทันทีและจะไม่กลับมาทำงานอีกแม้ว่าไฟฟ้าจะกลับคืนมา (เรื่องนี้เป็นเรื่องปรกติเพราะเพื่อความปลอดภัยของระบบ เขาจึงออกแบบระบบไว้อย่างนั้นคือถ้าไฟฟ้าดับเมื่อใด สวิตช์จะเปลี่ยนมาอยู่ในตำแหน่งตัดวงจรและค้างอยู่ในตำแหน่งนั้น) ยิ่งเป็นการรับซื้อไฟฟ้าจากแหล่งภายนอกด้วย ทำให้มีความเสี่ยงที่ไฟฟ้าจะขาดไปเมื่อใดก็ได้โดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า ในกรณีเช่นนี้การใช้ไอน้ำเป็นตัวขับเคลื่อนก็เป็นทางเลือกหนึ่ง โดยเฉพาะกับอุปกรณ์ที่เป็นหัวใจของกระบวนการผลิต (เช่นคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ในการเพิ่มความดันให้กับอีเทน) หรือเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย (เช่นคอมเพรสเซอร์ของระบบทำความเย็น) เพราะแม้ว่าระบบไอน้ำมีปัญหา แต่ความดันไอน้ำที่ค้างอยู่ในระบบก็ยังสามารถทำให้อุปกรณ์ทำงานต่อไปได้ หรือไม่ก็ใช้การมีระบบผลิตไอน้ำสองระบบขึ้นไปที่ทำงานแยกจากกันและเดินคู่ขนานกัน
 

ตอนที่ ๒๑ ก็คงจบเพียงแค่นี้ เหลืออีกเพียงแค่ ๒ หรือ ๓ ตอนก็จะจบเนื้อหาบทความชุดนี้แล้ว