โดย เกรียงไกร มณีอินทร์ HIGHLIGHTS ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ประโยชน์และข้อดีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในปัจจุบัน ทั่วโลกกำลังตระหนักถึงปัญหาเรื่องการปล่อยคาร์บอน (Carbon Emission) ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งในเรื่องของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate Change) โดยจะมีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในเรื่องดังกล่าวคือ เทคโนโลยีการจับ กักเก็บและใช้ประโยชน์คาร์บอน (Carbon Capture, Storage and Utilization หรือCCSU) ดังนั้น ในบทความนี้ ผู้เขียนจึงอยากเสนอชุดบทความในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีดังกล่าวโดยแบ่งออกเป็นตอนที่เกี่ยวเนื่องกัน โดยเริ่มจากความรู้พื้นฐานในเรื่องของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นบทความตอนที่ 1 หลังจากนั้นจะกล่าวถึงหัวข้ออื่นในตอนต่อๆไป ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Dioxide) เป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gases) ซึ่งเป็นก๊าซที่มีอยู่ตามธรรมชาติและไม่เป็นอันตรายหากมีในปริมาณน้อย อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์ปัจจุบัน คาร์บอนไดออกไซด์ได้เพิ่มปริมาณขึ้นของเป็นอย่างมาก จนถึงระดับที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงในหลายๆทาง ซึ่งสาเหตุของการเพิ่มขึ้นส่วนใหญ่ก็มาจากฝีมือของมนุษย์ เช่น การผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรม การใช้น้ำมันในยานพาหนะต่าง ๆ คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่เป็นองค์ประกอบในบรรยากาศ ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน 1 อะตอม และ ออกซิเจน 2 อะตอม ต่อหนึ่งโมเลกุลโดยมีสูตรเคมี CO2 คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่ไม่มีสี […]
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับน้ำมันดิบ
โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS น้ำมันดิบมีคุณสมบัติและแหล่งที่มาหลากหลาย โดยทั่วไปน้ำมันดิบชนิดเบามีราคาที่ถูกกว่าน้ำมันดิบชนิดหนัก การกำหนดราคาน้ำมันดิบโดยทั่วๆไปจะกำนดราคาเทียบกับน้ำมันดิบอ้างอิง (Benchmark Crude) คุณสมบัติโดยทั่วไปของน้ำมันดิบ (Crude Oil) โดยทั่วๆ น้ำมันดิบสามารถแยกตามคุณสมบัติต่างๆได้ดังนี้ 1.ความหนาแน่น (Density) ซึ่งโดยปกติจะใช้หน่วยที่เรียกว่า API API > 10 จะเบากว่าน้ำ API < 10 จะหนักกว่าน้ำ 2.ปริมาณกำมะถัน (Sulfur Content) ซึ่งโดยปกติจะใช้หน่วยร้อยละโดยมวล (weight percent) ถ้าปริมาณกำมะถันน้อยกว่าร้อยละ 0.7 จะเรียกว่า Sweet Crude ถ้าปริมาณกำมะถันมากกว่าร้อยละ 0.7 จะเรียกว่า Sour Crude 3.ค่าความเป็นกรด (Total Acid Number, TAN) ซึ่งโดยปกติจะใช้หน่วย mg KOH/g ถ้าน้ำมันดิบมีค่าความเป็นกรดมากกว่า 0.7 จะถือว่าเป็นน้ำมันดิบที่มีความเป็นกรดสูง น้ำมันดิบที่มีความเป็นกรดสูงจะทำให้อัตราการกัดกร่อน (corrosion) […]
4 เคล็ดลับคำนวณ pressure drop แบบเข้าใจลึกซึ้งจริง ไม่พลาดตลอดชีวิต!!
โดย วิรุฬห์ ตัณฑะพานิชกุล HIGHLIGHTS (Summary) Friction factor (f) มี 2 แบบคือ Darcy หรือ Fanning และสมการ pressure drop ก็มี 2 แบบในตำรา ต้องเลือกใช้กราฟในการอ่านค่า friction factor ให้ถูกต้องสอดคล้องกับสมการ ในกรณีของ gas (compressible fluid) ต้องแยกกรณีคำนวณ pressure drop โดยปรับปลี่ยนสมการและวิธีคำนวณตามค่า pressure-drop-to-inlet pressure ratio ในการคำนวณ Darcy friction factor (turbulent) มี 2 สมการให้เลือกใช้งานได้ คือ Swamee-Jain equation และ Colebrook-White equation แต่แนะนำให้ใช้ Swamee-Jain equation เพราะแก้สมการได้ง่ายกว่า วิศวกรควรมีความรู้ในการ prorate […]
พัฒนาการของโรงงานนำร่อง Part 2 – รวม 8 ข้อเด็ดๆ ของโรงงานนำร่องใน “ยุคใหม่” ฮาวทู Move on อย่างไร ไม่ให้ตกม้าตายจากของเดิม !!!
โดย บำรุง สูงเนิน HIGHLIGHTS ขนาดของโรงงานนำร่องมีขนาดลดลงเนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดลดลง จำนวนข้อมูลที่ต้องการน้อยลง ถูกดำเนินการในระยะเวลาที่สั้นลง จึงทำให้สามารถถูกสร้างได้ในราคาที่ถูกกว่า มีการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ในหลาย ๆ มิติ เช่น เพื่อทดแทนการทดลองบางส่วน ตลอดจนระบบเครื่องวัดและวิเคราะห์ และระบบความปลอดภัย เป็นต้น สามารถประยุกต์ใช้ระบบทันสมัยในโรงงานขนาดใหญ่กับโรงงานนำร่องได้ดี เช่น การบริหารการเปลี่ยนแปลง (Management of change) ข้อที่หนึ่ง: โรงงานนำร่องมีขนาดเล็กลง ในปัจจุบัน โรงงานนำร่องมีขนาดเล็กลง โดยยกเว้นระดับโรงงานสาธิต (Demonstration plant) เท่านั้นที่ยังคงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ เพราะว่าการที่เราจะทำเทคโนโลยีใหม่ที่มีองค์ความรู้จำกัดก็ยังคงมีความจำเป็นต้องมีการผลิตค่อนข้างมากเพื่อตอบสนองจุดประสงค์ที่หลากหลาย โรงงานนำร่องในสมัยนี้สามารถถูกสร้างขึ้นได้ภายในห้องปฏิบัติการหรือแม้กระทั่งภายใน Hood เป็นต้น มากกว่านั้นยังถูกออกแบบให้สามารถทำการทดลองพร้อม ๆ กันในเวลาเดียวกัน ด้วยขนาดที่เล็กลง ยังสามารถทำให้มีการปรับเปลี่ยนทั้งหน่วยได้ง่ายดายขึ้น ต้องการพื้นที่น้อยลง อุปกรณ์น้อยชิ้นลง และจำนวนคนทำงานที่น้อยลงเช่นกัน ข้อที่สอง: มีการประยุกต์ใช้การคำนวนขั้นสูงทดแทนการทดลองจริง ผลจากการที่โลกเข้าสู่ยุกต์ที่มีความสามารถที่สูงในการคำนวณโดยใช้คอมพิวเตอร์ที่มีศักยภาพสูงสามารถนำมาจำลองพฤฒิกรรม (simulate) เพื่อเป็นต้นแบบหรือแทนการทดลองบางส่วน เครื่องมือดังกล่าวที่นิยมใช้กันมีตัวอย่างเช่น การใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational fluid dynamics) เพื่อจำลองปรากฏการ์ณต่างๆ ที่สนใจในรูปแบบสามมิติ (3-D […]
การพัฒนาของโรงงานนำร่อง Part 1 – รวม 8 ข้อเด็ดๆ ของโรงงานนำร่องใน “ยุคก่อน” เพราะของเก่า มีทั้งเรื่องเศร้า และเรื่องแซ่บ !!!
โดย บำรุง สูงเนิน HIGHLIGHTS การลงทุนสร้างโรงงานนำร่องในสมัยก่อนมีค่าใช้จ่ายสูง ใช้เวลาการก่อสร้างและดำเนินงานนาน แต่มีความจำเป็น มีความพยายามลดค่าใช้จ่ายในด้านต่าง ๆ ในการดำเนินงาน โดยการใช้คนจำนวนมากทดแทน แต่ก็ยังเกิดปัญหาตามมาที่ยังคงต้องจ่ายเพิ่ม ประสบการ์ณของผู้ดำเนินงานยังคงเป็นตัวชี้วัดความสำเร็จของโรงงานนำร่อง ข้อที่หนึ่ง: เป็นสิ่งก่อสร้างขนาดเล็กกระจัดกระจายรอบ ๆ โรงงานหรือศูนย์การวิจัย โรงงานนำร่องส่วนใหญ่ในช่วงเวลานั้น มีลักษณะเป็นสิ่งก่อสร้างเล็ก ๆ ที่กระจัดการจายอยู่ในบริเวณโรงงานหรือศูนย์วิจัย โดยขนาดของอุปกรณ์ส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่าโรงงานนำร่องในทุกวันนี้ หลายๆครั้งจะถูกก่อสร้างอยู่ที่มุมตึกหรือบนแผ่นคอนกรีต (Concrete pad) โดยเป็นเพิงขนาดเล็กใกล้กับหน่วยผลิตที่สนใจ หลายๆ โรงงานนำร่องถูกสร้างภายในคลังเฉพาะ (Open bays) โดยมีที่กั้นชัดเจน หรือถูกสร้างไว้ในห้องปฏิบัติการเป็นครั้งคราว ข้อที่สอง: ยังคงนิยมใช้ท่อแบบ Pipe มากกว่า Tube ลักษณะของท่อที่ใช้จะเป็นลักษณะของ Pipe มากกว่า Tube โดยขนาดจะอยู่ที่ประมาณ ¼ นิ้ว และ ½ นิ้ว ถึงแม้ว่าปัจจุบันจะนิยมใช้ Tube ขนาด ¼ นิ้ว และ ½ นิ้ว ร่วมกับอุปกรณ์ต่อท่อ […]
ระบบอันดับหนึ่งทางวิศวกรรมเคมี (First-order system in chemical engineering) (ตอนที่ 1: ความหมายของระบบอันดับหนึ่ง)
โดย วีรยุทธ เลิศบำรุงสุข HIGHLIGHTS ระบบอันดับหนึ่ง คือระบบที่เอาท์พุทสามารถกำหนดได้ด้วยสมการเชิงอนุพันธ์สามัญอันดับหนึ่ง พารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะสำคัญของระบบอันดับหนึ่งในรูปแบบ first-order lag process คือค่า process gain และ process time constant ระบบอันดับหนึ่งในรูปแบบ integrating process จะแสดงพฤติกรรมแบบ non-self-regulating process ซึ่งต้องการการควบคุมเพื่อสร้างเสถียรภาพ แม้ว่าระบบทางวิศวกรรมเคมีจะมีความหลากหลาย แต่โดยมากจะสามารถกำหนดได้ด้วยหลักการพื้นฐานของกฎอนุรักษ์มวลและอนุรักษ์พลังงาน ในกรณีของระบบอย่างง่าย บ่อยครั้งเมื่อทำการดุลมวลหรือดุลพลังงานจะได้ผลลัพธ์ในรูปของสมการเชิงอนุพันธ์สามัญอันดับหนึ่ง ดังนั้น หากสามารถเรียนรู้เข้าใจสมการเชิงอนุพันธ์สามัญอันดับหนึ่ง (first-order ordinary differential equation หรือ first-order ODE) ได้ ก็จะสามารถทำนายพฤติกรรมของระบบทางวิศวกรรมเคมีอย่างง่ายได้นั่นเอง ระบบอันดับหนึ่งเชิงเส้น (Linear first-order system) ระบบอันดับหนึ่ง คือระบบที่เอาท์พุทสามารถกำหนดได้ด้วยสมการเชิงอนุพันธ์สามัญอันดับหนึ่ง โดยหากเป็นกรณีของระบบเชิงเส้นในรูปแบบ first-order lag process จะสามารถเขียนให้อยู่ในรูปทั่วไปได้ดังนี้ โดยกำหนดเงื่อนไขเริ่มต้น (initial condition) เป็น y(t=0) […]
วิธีง่ายๆในการตรวจสอบ Hydraulic Availability ของระบบที่มีอยู่แล้วในโรงงาน
โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS ในกรณีที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่เข้าไปในระบบเดิม วิศวกรสามารถตรวจสอบ Hydraulic Availability ได้ง่ายๆ โดยใช้เพียงแค่ข้อมูลด้านการผลิตของโรงงานและสมการการไหลพื้นฐาน การควบคุมอัตราการไหล (Flow Rate) และ Control Valve โดยทั่วๆไปอัตราการไหลในโรงงานจะถูกควบคุมโดย Control Valve ดังแสดงในภาพที่ 1 ซึ่ง%Travel ของ Control Valve ควรจะอยู่ระหว่าง 20-80% เพื่อให้มั่นใจได้ว่า Control Valve สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลักการทำงานง่ายๆคือ ถ้าระบบมีความดันตกคร่อม (pressure drop) ที่เพิ่มขึ้น เช่น ท่อเกิดสนิมหรือมีสิ่งอุดตันจนทำให้พื้นที่หน้าตัดการไหลลดลง จะทำให้ Control Valve เปิดเพิ่ม %Travel เพื่อชดเชยกับความดันตกคร่อมของระบบที่เพิ่มขึ้น เพื่อให้ค่าอัตราการไหลมีค่าเท่ากับเป้าหมายคือค่า Set Point ของ Flow Controller (FC) ในภาพที่ 1 ในทางตรงกันข้าม Control […]
การดำเนินการที่เหมาะสุดของกระบวนการเคมี (ตอนที่ 3: การดำเนินการที่ตำแหน่งใกล้จุดที่เหมาะสุด เพื่อทดแทนออนไลน์ออพติไมเซชัน)
โดย วีรยุทธ เลิศบำรุงสุข HIGHLIGHTS Near optimal operation คือการดำเนินการที่สภาวะใกล้เคียงกับสภาวะดำเนินการที่เหมาะสุด ซึ่งสามารถทดแทนออนไลน์ออพติไมเซชัน (online optimization) ได้ ในบางกระบวนการ เราสามารถเปลี่ยนปัญหา online optimization ให้เป็นปัญหา feedback control ที่สภาวะใกล้เคียงกับการดำเนินการที่เหมาะสุด ในกรณีที่สภาวะการดำเนินการที่เหมาะสุดเกิดที่ตำแหน่งขอบเขตของข้อจำกัดไม่เท่าเทียม (active inequality constraints) ดังตัวอย่างเตาเผาในตอนที่แล้ว ความท้าทายของการดำเนินการที่เหมาะสุดจะเป็นการควบคุมระบบให้อยู่ที่ขอบเขตของข้อจำกัดไม่เท่าเทียม (active inequality constraints) ที่เกี่ยวข้อง หากสภาวะดำเนินการที่ให้ค่าต่ำสุดเกิดที่ตำแหน่งหลุม(จุดต่ำสุด)ของฟังก์ชันวัตถุประสงค์ การดำเนินการที่ต่ำสุดจะเป็นการควบคุมระบบให้อยู่ที่จุดหลุมนั้น โชคไม่ดีที่การเปลี่ยนแปลงของสิ่งรบกวนระบบ อาจส่งผลให้สภาวะดำเนินการที่ต่ำสุดขยับเปลี่ยนไป จึงจำเป็นต้องทำการแก้ปัญหาหาค่าที่เหมาะสุดซ้ำ (reoptimization) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำ online optimization ในกรณีของกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามในบางปัญหา หากเลือกตัวแปรควบคุม (controlled variable) และตั้งค่าเป้าหมาย (set point) ได้ถูกต้อง การควบคุมระบบให้อยู่ใกล้สภาะวะดำเนินการที่เหมาะสุดเดิมนั้นจะมิได้ส่งผลให้ค่าฟังก์ชัน วัตถุประสงค์เปลี่ยนแปลงไปอย่างมีนัยสำคัญ นั่นคือยังอยู่ในสภาวะ near optimal operation ในระดับที่ยอมรับได้ […]
โรงกลั่นน้ำมันมีวิธีการปรับตัวอย่างไรกับอุปทาน (demand) ที่เปลี่ยนแปลงของน้ำมันเชื้อเพลิง
โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS ในกรณีที่อุปทานและราคาของน้ำมันเชื้อเพลิงในตลาดมีการเปลี่ยนแปลง โรงกลั่นน้ำมันสามารถใช้กลยุทธ์ต่างๆตามหลักการทางวิศวกรรมเคมีและเศรษฐศาสตร์เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์ได้ สถานการณ์โควิด-19 และอุปทานที่ลดลงของน้ำมันเชื้อเพลิง ในรอบเกือบ 2 ปีที่ผ่านมาสถานการณ์ โควิด-19 ส่งผลกระทบต่อธุรกิจการท่องเที่ยวและการเดินทางทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ โดยน้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดก็คือน้ำมันเครื่องบิน โดยข้อมูลจากกรมธุรกิจพลังงานรายงานว่ายอดขายน้ำมันเครื่องบินของปี 2020 และ 2021 นั้นลดลงจาก ปี 2019 อย่างมีนัยสำคัญดังแสดงในภาพที่ 1 หลายๆท่านอาจจะมีคำถามสงสัยว่าแล้วโรงกลั่นน้ำมันในไทยมีการปรับตัวยังไงกับอุปทานที่ลดลงของน้ำมันเชื้อเพลิงในช่วงเวลาที่น้ำมันเครื่องบินไม่เป็นที่ต้องการของตลาด วันนี้เราจะไปหาคำตอบกันครับ กระบวนการกลั่นน้ำมันดิบและผลิตภัณฑ์ต่างๆ ประเทศไทยนั้นมีโรงกลั่นน้ำมันหลักๆทั้งหมด 6 โรง และมีกำลังการกลั่นรวม 1.25 ล้านบาร์เรลต่อวัน ซึ่งถือเป็นอันดับสองในภูมิภาค ASEAN รองจากประเทศสิงกโปร์ โดยน้ำมันดิบส่วนใหญ่นั้นถูกนำเข้ามาจากต่างประเทศโดยมีสัดส่วนถึง 89% โดยหลักๆคือจากตะวันออกกลางโดยมีสัดส่วนถึงร้อยละ 50 โดยประมาณ โดยในน้ำมันดิบนั้นจะมีองค์ประกอบเทียบเท่ากับผลิตภัณฑ์หลายๆชนิด ซึ่งหนึ่งในนั้นคือน้ำมันเครื่องบิน ไม่ว่าจะกลั่นน้ำมันดิบชนิดไหน ก็จะได้น้ำมันเครื่องบินเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ไม่มากก็น้อยดังแสดงในภาพที่ 3 วิธีการลดปริมาณการผลิตน้ำมันเครื่องบินของโรงกลั่น จากที่กล่าวไปก่อนหน้านี้ว่า ไม่ว่าจะเลือกน้ำมันดิบชนิดไหนมาก็ตามโรงกลั่นน้ำมันก็จะยังได้ผลิตภัณฑ์ส่วนหนึ่งเป็นน้ำมันเครื่องบิน แต่ในเมื่อความต้องการของตลาดลดลง โรงกลั่นน้ำมันแทบทุกโรงในไทยจึงได้ลดกำลังการผลิตลงโดยปัจจุบันมีกำลังการกลั่นน้ำมันเฉลี่ยอยู่ที่ 78% เพื่อลดภาวะล้นตลาดของน้ำมันเครื่องบินดังแสดงในภาพที่ 4 อีกวิธีนึงที่มีการนำมาใช้คือการปรับแต่งกระบวนการผลิตของหอกลั่นน้ำมันดิบให้ได้ปริมาณน้ำมันเครื่องบินน้อยลง โดยมีการกระจายสัดส่วนน้ำมันเครื่องบินไปเป็นน้ำมันดีเซลและน้ำมันเบนซินให้มากขึ้น […]
เราจะหาอัตราการไหล (Flow Rate) ในโรงงานได้อย่างไร ถ้าไม่มีมาตรวัดอัตราการไหล (Flow Meter)
โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS ในกรณีที่ไม่มีมาตรวัดอัตราการไหลหรือมาตรวัดอ่านค่าไม่แม่นยำสามารถใช้พื้นฐานความรู้ทางวิศวกรรมเคมีและการประยุกต์ในการประมาณค่าอัตราการไหลในโรงงานได้ อัตราการไหลในโรงงานและปัญหาที่พบ อัตราการไหล (Flow Rate) มีความจำเป็นต่อการควบคุมการผลิต (Process Control) และทำสมดุลมวล (Material Balance) ของโรงงาน วิศวกรโรงงานหลายๆท่านอาจจะเคยประสบปัญหาในการหาอัตราการไหลของของไหลในโรงงาน เช่น ระบบไม่มีการติดตั้งมาตรวัดอัตราการไหลมาตั้งแต่ต้น เช่น ระบบการทำความสะอาด (Backwash) ของเครื่องกรองทราย (Sand Filter) ทำให้ไม่สามารถรู้ปริมาณน้ำที่ใช้ได้ มาตรวัดอัตราการไหลเสียหาย ทำงานผิดปกติหรือไม่แม่นยำ เช่น อัตราการไหลจริงอาจจะต่ำกว่าช่วงการทำงานที่เหมาะสมในการวัดของ ของ Vortex Flow Meter คำถามคือแล้วเราจะรู้อัตราการไหลได้อย่างไร ถ้าไม่มีข้อมูลจากมาตรวัดอัตราการไหล? เทคนิคในการประมาณอัตราการไหลในโรงงานจากประสบการณ์ตรงของผู้เขียน ในกรณีที่ไม่มีมาตรวัดอัตราการไหล หรือมาตรวัดอัตราการไหลไม่สามารถให้ข้อมูลที่ถูกต้องแม่นยำได้ เราสามารถประมาณอัตราการไหลได้หลากหลายวิธีเช่น ใช้วิธีการทำสมดุลมวล (Material Balance) เช่น ในกรณีที่เราพบว่าอัตราการไหลของ Top Product ไม่สมดุลกับปริมาณ Feed และอัตราการไหลของ Bottom Product เราอาจประมาณอัตราการไหลของ Top Product […]