บทความลึกซึ้ง ‖ วิธีปรับปรุงอุปกรณ์เก่าให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อช่วยประหยัดพลังงานและเพิ่มผลผลิต!

Thread Content

บทความลึกซึ้ง ‖ วิธีปรับปรุงอุปกรณ์เก่าให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อช่วยประหยัดพลังงานและเพิ่มผลผลิต! 2016-08-13 ความสัมพันธ์ระหว่างอุตสาหกรรมปิโตรเคมีกับการดำเนินชีวิต ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องจักร เราจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น อุปกรณ์เก่ามีศักยภาพเท่าไร ปัจจัยใดบ้างที่เป็นอุปสรรคต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์เก่า และควรใช้วิธีใดในการปรับปรุงให้ทั้งประหยัดและสามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ ปัญหาสำคัญก็คือการประมาณค่ากำลังการผลิตสูงสุดของเครื่องจักรนั่นเอง อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนนี้จะแตกต่างจากช่วงการออกแบบ เพราะในการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพนั้น จำเป็นต้องมีการคาดการณ์ที่แม่นยำมากขึ้น โดยปกติแล้วความคลาดเคลื่อนในระดับ 10%–20% นั้นยังถือว่ายอมรับได้ในช่วงการออกแบบ แต่ในการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพนั้น ความคลาดเคลื่อนในระดับนี้ถือว่าสูงเกินไป ในขณะนี้ ข้อดีก็คือมีอุปกรณ์เก่าๆ ที่สามารถใช้ได้อยู่แล้ว รวมถึงมีประสบการณ์ในการใช้งานและข้อมูลต่างๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างมากมาย ควรใช้ประโยชน์จากสภาวะที่เอื้ออำนวยเหล่านี้ให้เต็มที่ เพื่อให้การคาดการณ์มีความแม่นยำและสอดคล้องกับความเป็นจริงมากขึ้น การคาดการณ์ความสามารถสูงสุดในขั้นตอนการขจัดจุดอุปสรรคนั้น อาศัยการวัดค่าที่น่าเชื่อถือเป็นพื้นฐาน ไม่ใช่สมการทั่วไป กล่าวได้ว่านี่คือแนวคิดพื้นฐานในการปรับปรุงอุปกรณ์เก่า ซึ่งก็สามารถนำไปใช้เพื่อยกระดับคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประหยัดพลังงานได้เช่นกัน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานสูงสุดของเครื่องจักรเก่า นั่นคือ ความสามารถในการแปรรูปวัตถุดิบหรือปริมาณผลิตภัณฑ์ที่สามารถผลิตได้สูงสุด จำเป็นต้องทำการทดสอบสองอย่าง ก่อนอื่น ให้ปรับตำแหน่งการใส่วัตถุดิบ เพื่อหาตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใส่วัตถุดิบ ； จากนั้นค่อยๆ ลดอัตราส่วนการไหลย้อนกลับ R ลง พร้อมทั้งตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เพื่อกำหนดค่าอัตราส่วนการไหลย้อนกลับขั้นต่ำที่จำเป็นต้องใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดี ค่าดังกล่าวที่น้อยกว่าค่าในการผลิตปกติ แสดงให้เห็นว่าหอคอนเวอร์เตอร์มีกำลังสำรองอยู่บ้าง สุดท้าย ให้ทำการทดสอบการไหลของของเหลวในหอแปรสภาพ โดยใช้อัตราส่วนการไหลขั้นต่ำนี้ เพื่อกำหนดค่าการไหลสูงสุดของหอแปรสภาพนั้น จากการทดลองข้างต้น สามารถคำนวณหากำลังการประมวลผลวัตถุดิบสูงสุด หรือปริมาณผลิตภัณฑ์สูงสุดของเครื่องจักรเก่าได้ หากกำลังการประมวลผลนี้เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการในการเพิ่มปริมาณการผลิตได้ ก็ถือว่าปัญหาได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์แล้ว หากยังมีช่องว่างอยู่ ก็ควรดัดแปลงหอคอยนั้นใหม่ ในขั้นตอนนี้ จำเป็นต้องระบุปัจจัยที่จำกัดความสามารถในการประมวลผลของหอคอยก่อน จากนั้นจึงค่อยตัดสินใจเลือกแนวทางในการปรับปรุง การคำนวณเชิงจำลองสำหรับถังแยกส่วนประกอบนั้นมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงอุปกรณ์ แต่สมการและข้อมูลพื้นฐานที่ใช้ในการคำนวณเชิงจำลองนั้น จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบโดยใช้ข้อมูลการวัดจริงจากถังแยกส่วนประกอบ เพื่อให้มั่นใจว่าผลลัพธ์จากการคำนวณเชิงจำลองนั้นสามารถสะท้อนสภาพการทำงานจริงของถังได้ สำหรับการคำนวณจำลองหอกลั่นนั้น สมการและข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญมีดังต่อไปนี้ 1. ความสัมพันธ์ของสมดุลของเฟส ควรได้มาจากข้อมูลสมดุลของเฟสที่วัดได้จริง และข้อมูลที่วัดได้นั้นต้องมีคุณภาพสูงด้วย กล่าวคือ จะต้องผ่านการตรวจสอบความสอดคล้องทางอุณหพลศาสตร์ โดยข้อมูลสมดุลของสถานะที่ได้จากการคำนวณควรมีความคลาดเคลื่อนน้อยเมื่อเทียบกับค่าที่วัดได้จริง นอกจากนี้ ช่วงความเข้มข้นของข้อมูลที่วัดได้จริงควรครอบคลุมช่วงความเข้มข้นทั้งหมดในหอคอนเดนเซอร์ เพื่อหลีกเลี่ยงการประมาณค่าโดยอาศัยข้อมูลจากภายนอก ตัวอย่างเช่น หากความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์อยู่ที่ 99.5% แต่ค่าที่วัดได้จริงอยู่ที่เพียง 95% หรือน้อยกว่า ค่าที่วัดได้ก็ถือว่าแคบเกินไป แม้ว่าช่วงค่าระหว่าง 95% ถึง 99.5% อาจดูเหมือนจะไม่มีความแตกต่างมากนัก แต่ในความเป็นจริงแล้ว การทำให้ผลิตภัณฑ์มีความเข้มข้นในช่วงนี้ได้นั้นจำเป็นต้องใช้จำนวนแท่งกรองที่มาก และความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อค่าที่คำนวณได้ 2. ข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการถ่ายโอนมวล สำหรับหอคอนเวอร์เตอร์แบบแผ่น มักจะใช้ค่าประสิทธิภาพของหอคอนเวอร์เตอร์ และอาจมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสำหรับส่วนของการกลั่นและส่วนของการดึงสารออกมา ส่วนหอคอนเวอร์เตอร์แบบไพล์นั้น จะใช้ค่า HETP แทน เมื่อมีความสัมพันธ์ด้านสมดุลของสถานะต่างๆ ที่ถูกต้องแล้ว ก็สามารถใช้ข้อมูลจริงเกี่ยวกับองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ องค์ประกอบของวัตถุดิบ สถานะทางความร้อน ปริมาณวัตถุดิบที่ใช้และปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ได้ อัตราการหมุนเวียนกลับ และความดันในการทำงาน รวมถึงตำแหน่งของท่อส่งของเหลว ปริมาณและองค์ประกอบของของเหลวที่ถูกสกัดออกมา (หากมี) มาคำนวณเพื่อหาจำนวนแผ่นทฤษฎีที่แท้จริงในแต่ละส่วนของหอกลั่น จากนั้นก็สามารถหาประสิทธิภาพของหอกลั่น (หรือประสิทธิภาพของแต่ละส่วน) หรือ HETP ได้ ในการทดสอบนี้ ควรใช้อัตราการไหลย้อนกลับให้สูงขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการแยกตัวของส่วนประกอบสำคัญ ซึ่งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ผิดพลาดได้ สำหรับการทดสอบหอคอลัมน์ จำเป็นต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับคุณภาพการกระจายตัวของของเหลวโดยใช้อุปกรณ์กระจายของเหลวด้วย การตรวจสอบแบบแปลนโครงสร้างจะช่วยให้ทราบถึงคุณภาพในการกระจายของของเหลวได้ โดยทั่วไปแล้ว หอคอนเวอร์เตอร์ที่สามารถทำงานได้อย่างปกติและเป็นไปตามเกณฑ์การออกแบบ จะมีคุณภาพในการกระจายของเหลวที่เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับคุณภาพในการกระจายของเหลวในระหว่างการผลิต ก็สามารถตรวจสอบได้โดยการทดสอบในสถานที่จริง เพื่อตรวจสอบอย่างเข้มงวดว่าข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะสมดุลและประสิทธิภาพนั้นสอดคล้องกับกระบวนการผลิตจริงหรือไม่ ในการทดสอบในสถานที่จริงจึงควรมีการวัดค่าอุณหภูมิตามความสูงของหอคอย และถ้าสามารถวัดค่าความเข้มข้นตามความสูงของหอคอยได้ด้วยก็จะยิ่งดี จากนั้นนำข้อมูลเหล่านี้มาเปรียบเทียบกับผลการคำนวณแบบจำลอง และทำการวิเคราะห์ปรับแต่งอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ค่าที่สอดคล้องกับความเป็นจริงมากที่สุดเกี่ยวกับสภาวะสมดุลและประสิทธิภาพ 3. ความสัมพันธ์ระหว่างเอนทาลปีของสองสถานะ จะดีที่สุดหากมีข้อมูลการวัดจริงมายืนยัน แต่ข้อมูลในด้านนี้มีไม่มากนัก ดังนั้นมักจะต้องเลือกใช้ความสัมพันธ์ที่มีการแนะนำกันอย่างกว้างขวางในเอกสารวิชาการแทน ความถูกต้องของค่าเอนทัลปีจะส่งผลโดยตรงต่ออัตราการไหลของสารในสถานะก๊าซและของเหลวในหอแยกส่วน รวมถึงภาระความร้อนของเครื่องทำให้เย็นลงและเครื่องทำให้เดือดขึ้น หากความคลาดเคลื่อนของภาระความร้อนมีไม่มาก ผลลัพธ์จากการคำนวณโดยใช้ค่าเอนทัลปีนี้ก็ถือว่าสามารถยอมรับได้ 4. ความสัมพันธ์ทางพลศาสตร์ของไหลของแท่นหมุนหรือหอเติมสารบางประการ โดยสำคัญที่สุดคือความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วไอที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์การล้นของของเหลวกับความลดลงของแรงดัน ก่อนอื่นจำเป็นต้องระบุสาเหตุของปรากฏการณ์การล้นของของเหลวก่อน จากนั้นจึงเลือกและตรวจสอบสมการที่เหมาะสมมาใช้ คิสเตอร์ได้ยกตัวอย่างหนึ่ง โดยระบุว่าผู้จำหน่ายแท่งกรองมีการประมาณการอัตราการขยายกำลังการผลิตหลังการปรับปรุงอย่างมองโลกในแง่ดีเกินไป จนทำให้เกิดความเข้าใจผิด การทราบจำนวนข้อมูลจากการทดลองที่ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับความสัมพันธ์ต่างๆ ในเอกสารวิชาการ รวมถึงช่วงการเปลี่ยนแปลงของตัวแปร และระบบที่ใช้ในการทดลอง เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการเลือกความสัมพันธ์ที่น่าเชื่อถือได้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องเลือกความสัมพันธ์ที่เหมาะสมให้ถูกต้อง และใช้อุปกรณ์ในโรงงานรวมถึงข้อมูลจากการทดสอบต่างๆ เพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์เหล่านั้น ทำให้ผลลัพธ์จากการคำนวณสามารถสะท้อนสภาพจริงภายในหอได้อย่างแม่นยำ จากนั้นเท่านั้น การคำนวณจำลองจึงจะสามารถใช้เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการระบุปัจจัยหลักที่มีผลต่อกำลังการประมวลผลของอุปกรณ์ และในการวางแผนการปรับปรุงอุปกรณ์ได้ วิธีเพิ่มความสามารถในการประมวลผลของหอกรอง ► เปลี่ยนชิ้นส่วนภายในของอุปกรณ์หอกรอง ►ปรับเปลี่ยนกระบวนการให้เหมาะสมกับแต่ละพื้นที่ ►การเพิ่มความดันในการทำงานของหอแปรสภาพ รวมถึงการเพิ่มจำนวนแผ่นในหอแปรสภาพเพื่อลดอัตราการไหลย้อนกลับ ก็สามารถช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตได้เช่นกัน การปรับปรุงชิ้นส่วนภายในเครื่องจักรแบบหอคอย (1) การใช้วัสดุอุดรูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงแทนวัสดุอุดรูปแบบเก่า วัสดุอุดรูปแบบรุ่นที่สามมีค่าความดันที่ลดลงน้อยกว่า มีประสิทธิภาพสูงกว่า (HETP ต่ำลง) และมีอัตราการไหลของของเหลวสูงกว่า (FP ต่ำลง) เมื่อนำมาใช้แทนวัสดุอุดรูปแบบเก่า อัตราการไหลของของเหลวในหอคอยก็จะเพิ่มขึ้นโดยตรง ； นอกจากนี้ จำนวนแผ่นทฤษฎีของชั้นวัสดุเติมที่มีความสูงเท่ากันก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นอัตราการไหลย้อนกลับในการปฏิบัติการจึงสามารถลดลงได้ ซึ่งส่งผลให้ปริมาณวัตถุดิบที่สามารถประมวลผลได้และปริมาณผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นโดยอ้อม มีสิ่งหนึ่งที่ควรเน้นย้ำ นั่นก็คือ อุปกรณ์สำหรับแจกจ่ายของเหลวและอุปกรณ์สำหรับจัดสรรของเหลวใหม่ก็จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง เพื่อให้สามารถรองรับความต้องการของวัสดุเติมแต่งชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงได้ เตาแบบใช้ไส้กรองและเตาแบบใช้แผ่นกรอง เมื่อทำงานในสภาวะที่เหมาะสม ไม่ว่าจะทำงานภายใต้ความดันต่ำ ความดันปกติ หรือความดันสูง ไส้กรองที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบก็จะมีข้อได้เปรียบทั้งในด้านประสิทธิภาพและอัตราการไหลของสาร ； ภายใต้สภาวะความดันสูง (>2 MPa) ข้อได้เปรียบดังกล่าวของตัวเติมที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบจะหายไป ในขณะที่ตัวเติมแบบไม่มีโครงสร้างเป็นระเบียบกลับมีข้อได้เปรียบอยู่บ้าง ในการปรับปรุงหอคอย การใช้วัสดุเติมแทนแผ่นกรองจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตได้อย่างชัดเจน เนื่องจากแรงดันที่เกิดขึ้นบนแต่ละแผ่นกรองสามารถลดลงได้เกือบ 90% โดยทั่วไปแล้ว ค่าความดันที่ลดลงในแต่ละแผ่นแท่นจะอยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 1.05 kPa สำหรับกระบวนการกลั่นด้วยแรงดันต่ำ ค่าความดันที่ลดลงจะน้อยกว่านี้ ส่วนวัสดุเติมแบบกรวด เช่น วงแหวนโลหะ จะมีค่าความดันที่ลดลงได้ถึง 55 Pa ต่อแผ่นทฤษฎีหนึ่งแผ่น ส่วนวัสดุเติมแบบเรียงระเบียบจะมีค่าความดันที่ลดลงได้ถึง 13 Pa ต่อแผ่นทฤษฎีหนึ่งแผ่น ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นนี้ทำให้มันมีความได้เปรียบอย่างชัดเจนในการปรับปรุงหอกลั่นแบบสุญญากาศสูง เพราะในกรณีนี้ การคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของหอกลั่นจะขึ้นอยู่กับความดันที่กำหนดไว้ และถ้าความดันลดลง ก็สามารถใช้ความเร็วของไอที่สูงขึ้นได้ ตามการประมาณการของสไตรเกล ในกรณีที่ความดันลดลงในระดับเดียวกัน ตัวเติมสารชนิดโลหะจะมีความสามารถในการประมวลผลสูงกว่าแท่นกรองแบบแผ่นประมาณ 70% ส่วนการใช้ตัวเติมสารที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบจะช่วยเพิ่มความสามารถในการประมวลผลได้อีก การนำวัสดุเติมที่มีประสิทธิภาพสูงมาใช้ในการปรับปรุงหอกลั่นสไตรีน ถือเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการสร้างผลกำไรทางเศรษฐกิจอย่างมาก มหาวิทยาลัยเทียนจินได้ใช้วัสดุเติมแบบมีรูปร่างเป็นรอยคลื่น เพื่อปรับปรุงหอกลั่นประเภทนี้ได้มากกว่าสิบหอ การปรับเปลี่ยนดังกล่าวไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยลดอุณหภูมิที่บริเวณฐานของหอคอนเวอร์เตอร์และอุณหภูมิเฉลี่ยในช่วงการสกัดด้วย นอกจากนี้ยังช่วยลดปริมาณของเหลวที่อยู่ภายในหอคอนเวอร์เตอร์อีกด้วย (ทำให้เวลาที่ของเหลวอยู่ภายในหอคอนเวอร์เตอร์สั้นลง) ซึ่งส่งผลให้การสูญเสียสไตรีนในระหว่างกระบวนการโพลิเมอร์ไรซ์ลดลง และช่วยเพิ่มอัตราการได้สไตรีนขึ้นด้วย สำหรับการกลั่นภายใต้ความดันปกติและความดันสูง ข้อดีของหอกลั่นที่มีอุปสรรคต่อการไหลของของเหลวน้อย และมีปริมาณของเหลวที่ค้างอยู่น้อย ก็ไม่ใช่ปัจจัยสำคัญอีกต่อไป แต่การใช้แท่งกรองแทนหอกลั่นแบบแผ่นก็ยังสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกลั่นได้อย่างชัดเจน แม้ว่าไบรเออร์ลีย์จะเห็นว่าการใช้ถังแบบแผ่นในสภาพความดันสูง (>2 MPa) นั้นเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือ เนื่องจากมีประสบการณ์การใช้งานมาอย่างยาวนาน แต่เขาก็ยอมรับว่าการใช้วัสดุเติมเต็มแบบกระจายตัวในสภาพความดันสูงก็สามารถให้ผลลัพธ์ที่ดีได้เช่นกัน นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับหอคอนเดนเซอร์แบบแผ่น ตัวเติมสารในรูปแบบที่เป็นระเบียบนั้น มีความสามารถในการประมวลผลและประสิทธิภาพที่สูงกว่าในสภาวะความดันต่ำเกือบทุกกรณี สไตรเกลเชื่อว่า การใช้แหวนโลหะแทนแผ่นกรองในหอความดันสูง จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตได้ประมาณ 25% สาเหตุหลักก็คือ ภายใต้แรงดันสูง หอคอนเวอร์เตอร์แบบแผ่นจำเป็นต้องมีพื้นที่ส่วนหนึ่งไว้สำหรับบริเวณการไหลล้น ในขณะที่หอคอนเวอร์เตอร์แบบไส้กรองนั้น พื้นที่ทั้งหมดสามารถนำมาใช้สำหรับการแลกเปลี่ยนสารระหว่างสองฟาزได้ ในหอกำจัดมีเทนแบบความดันสูงของโรงงานผลิตอีเทน 300,000 ตันต่อปี มีการเปลี่ยนวาล์วแบบลอยมาใช้วาล์วแบบโลหะแทน ส่งผลให้สามารถเพิ่มปริมาณการผลิตได้ประมาณ 20% การใช้แท่งปรับรูปร่างในพื้นที่ความดันสูงยังไม่แพร่หลายนัก จึงต้องระมัดระวังเมื่อนำไปใช้งาน มีตัวอย่างการปรับปรุงกระบวนการผลิตโดยใช้หอกำจัดมีเทน (ความดัน 3 MPa), หอกำจัดโพรเพน (1.8 MPa), หอกำจัดเอทานอล (2 MPa) และหอ C3/C4 (3.2 MPa) ซึ่งสามารถเพิ่มปริมาณผลิตได้ถึง 20%–25% อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพในการแยกสารยังไม่ดีเท่ากับเมื่อใช้ความดันต่ำ จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม มีรายงานว่า บริษัท American Distillation Research Company ได้ทำการทดลองในขนาดอุตสาหกรรมกับแผ่นประจุรูปแบบ Telox 2T ภายใต้ความดัน 3.2 MPa โดยใช้สารที่ใช้ในการทดลองคือไอโซบิวเทนและนอร์มัลบิวเทน แต่ก็ไม่สามารถได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการแยกสารและอัตราการไหลของสารได้ เมื่อใช้วัสดุอื่นมาแทนแผ่นรองในหอคอนเดนเซอร์ จำเป็นต้องถอดวงแหวนรองแผ่นรองเดิมออก โดยความกว้างที่เหลืออยู่ควรน้อยกว่า 12 มม. มิฉะนั้นจะทำให้เกิดการกระจายตัวของของเหลวที่ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแยกสารลดลง และยังทำให้ปริมาณของเหลวที่สามารถไหลผ่านหอคอนเดนเซอร์ได้ลดลงด้วย นอกจากนี้ ตำแหน่งของวัตถุดิบ ช่องเชื่อมต่อไอน้ำ รวมถึงช่องเชื่อมต่อสำหรับอุปกรณ์วัดความดันและอุณหภูมิก็จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดเช่นกัน บางครั้งอาจจำเป็นต้องปรับตำแหน่งด้วย มีข้อที่ควรชี้ให้เห็นอยู่อย่างหนึ่ง นั่นก็คือ ตอนนี้เรากำลังพูดถึงการปรับปรุงโรงงานผลิตเพื่อเพิ่มกำลังการผลิต ซึ่งการปรับปรุงอุปกรณ์ภายในโรงงานก็สามารถตอบสนองความต้องการในการเพิ่มกำลังการผลิตได้ ซึ่งถือว่าเป็นวิธีที่คุ้มค่ากว่าการสร้างโรงงานใหม่ แม้ว่าราคาของอุปกรณ์ที่นำมาใช้แทนจะสูงขึ้นอีกสักหน่อยก็ตาม นี่แตกต่างจากการออกแบบเพื่อสร้างโรงงานใหม่ โดยไม่มีกรณีใดเลยที่ถังเติมสารจะดีกว่าถังแบบแผ่นเสมอไป (2) การปรับเปลี่ยนขนาดโครงสร้างของแผ่นกรองเดิม หรือการเลือกใช้แผ่นกรองแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงและสามารถจัดการปริมาณวัสดุได้มากขึ้น โดยปกติแล้ว ในการออกแบบเดิม มักจะมีการคำนึงถึงปัจจัยความเสี่ยงต่างๆ เพื่อให้การออกแบบมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น ซึ่งสิ่งนี้ก็ช่วยให้สามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้อีกด้วย แต่โดยปกติแล้ว เนื่องจากมีข้อจำกัดในด้านใดด้านหนึ่ง จึงยากที่จะเพิ่มปริมาณการผลิตได้อย่างมาก หากไม่มีการปรับปรุงที่เหมาะสม หลังจากตรวจสอบความสัมพันธ์ทางพลศาสตร์ของของไหลในแผ่นแท่นด้วยข้อมูลการวัดจริงแล้ว จะช่วยให้การคำนวณเพื่อออกแบบใหม่มีความสอดคล้องกับความเป็นจริงมากขึ้น สามารถระบุปัจจัยที่เป็นข้อจำกัดได้ และอาจนำไปสู่โครงสร้างที่ดีที่สุดได้ คาปุสแนะนำให้ใช้แผนภูมิความสามารถในการรับน้ำหนักของแผ่นกรองเพื่อประเมิน (รูปที่ 7-1) รูปที่ 7-1 แผนภาพแสดงว่าขนาดโครงสร้างของแผ่นกรองนั้นเหมาะสมที่สุดหรือไม่ จากรูปที่ 7-lb จะเห็นได้ว่ามีการไหลล้นของของเหลวในท่อลำเลียงของเหลวเกิดขึ้นเร็วเกินไป ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการปรับอัตราส่วนของช่องว่างบนแผ่นกรอง ความสูงของแนวกั้นการไหลล้น หรือระยะห่างระหว่างแผ่นกรอง ； รูปที่ 7-1c แสดงให้เห็นว่าขนาดของท่อสำหรับการไหลของของเหลวนั้นเล็กเกินไป จึงทำให้เกิดการอุดตัน และส่งผลให้ความสามารถในการประมวลผลของหอแยกก๊าซลดลง ； รูปที่ 7-ld แสดงให้เห็นว่าการมีน้ำหมอกหรือของเหลวส่วนเกินที่ถูกพัดพาเข้ามา ส่งผลให้ความสามารถในการประมวลผลของหอคอนเดนเซอร์ลดลง ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการปรับระยะห่างระหว่างแผ่น ความสูงของแผ่นกั้น และขนาดของรูต่างๆ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด หลังจากปรับปรุงแผ่นแท่นอย่างเหมาะสม ก็มีโอกาสที่จะเพิ่มปริมาณการผลิตได้อย่างมาก เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการได้ การเลือกใช้แผ่นกรองแบบใหม่ที่เหมาะสมที่สุด โดยคำนึงถึงชนิดของสารที่จะแยกออกจากกัน สภาวะการทำงาน และปริมาณของไอและของเหลว ก็ถือเป็นวิธีหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของหอกลั่นได้เช่นกัน โดยแผ่นกรองแบบนี้สามารถนำมาใช้แทนแผ่นกรองแบบปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกลั่นได้ 2. กระบวนการปรับปรุง เมื่อหอแยกชนิดทาจิที่ไม่ได้ถูกใช้งานนั้นมีความสามารถในการแยกและการประมวลผลที่ไม่เพียงพอตามข้อกำหนด แต่เมื่อนำมาผสมผสานกับหอประมวลผลในปัจจุบัน ความสามารถในการประมวลผลก็จะเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน รูปที่ 7-2 แสดงถึงตัวเลือกการผสมผสานที่เป็นไปได้ 3 แบบ โดยสามารถใช้การจำลองกระบวนการเพื่อหาตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดได้ รูปที่ 7-2 วิธีการจัดวางหอคอยที่ไม่ได้ใช้งานร่วมกับหอคอยที่ใช้ในการผลิต 1 – หอคอยที่ใช้ในการผลิต ； 2- หอคอยที่ไม่ได้ใช้งาน เมื่อการแยกสารของผลิตภัณฑ์ใดๆ ทำโดยใช้หอคอยสองหอที่สร้างขึ้นต่อเนื่องกัน หอคอยที่ใช้สำหรับขั้นตอนการกลั่นจะมีความสามารถในการประมวลผลสูงกว่าหอคอยที่ใช้สำหรับขั้นตอนการดึงสารขึ้นมาอย่างชัดเจน ในขณะเดียวกัน ปัญหาการไหลของของเหลวในหอคอยที่ใช้สำหรับขั้นตอนการดึงสารขึ้นมา ก็ส่งผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถในการประมวลผลของหอคอยทั้งหมด เพื่อเพิ่มความสามารถในการจัดการกับของเหลวในหอคอยทั้งหมด สามารถเพิ่มเติมเครื่องระเหยชั้นกลางไว้ที่ส่วนล่างของหอคอยสำหรับการกลั่น เพื่อให้ภาระของไอและของเหลวในส่วนการดึงของเหลวขึ้นมานั้นถูกโอนไปยังส่วนการกลั่นบ้าง ทำให้ภาระในทั้งสองส่วนสมดุลกัน และสามารถเพิ่มปริมาณการผลิตได้ จากมุมมองด้านการใช้พลังงาน ความร้อนที่ถูกส่งเข้าไปในเครื่องระเหยกลางนั้น สามารถช่วยในการแยกสารในขั้นตอนการกลั่นได้ แต่อัตราการใช้พลังงานนั้นค่อนข้างต่ำ หากโรงงานมีแหล่งพลังงานความเย็นส่วนเกินที่สามารถนำมาใช้ได้ ก็จะสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภายใต้เงื่อนไขที่อนุญาตให้เพิ่มความสูงของหอคอยได้ การเพิ่มจำนวนแผ่นกรองในหอคอยในปริมาณที่เหมาะสม (ซึ่งจะช่วยลดค่า R ลง) การปรับตำแหน่งจุดใส่วัตถุดิบให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุด รวมถึงการปรับสภาพของวัตถุดิบที่นำมาใช้ (เช่น การเปลี่ยนจากการใช้วัตถุดิบในรูปแบบของของเหลวมาเป็นการใช้วัตถุดิบในรูปแบบของไอ) ล้วนเป็นวิธีที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตได้ 3. เพิ่มความดันในการทำงานของหอคอย สาเหตุที่ใช้วิธีการทำงานด้วยความดันสูงก็เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของเครื่องทำความเย็นที่อยู่ด้านบนสุดของหอคอย ซึ่งจะช่วยให้สามารถใช้วิธีการทำความเย็นด้วยอากาศ น้ำ หรือสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นได้ ； ส่วนเหตุผลที่ใช้วิธีการลดความดันก็เพื่อลดอุณหภูมิของถังผลิต ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้วัตถุดิบร้อนเกินไปจนเสียคุณภาพ หรือเกิดปฏิกิริยาการจับตัวเป็นก้อน หรือการรวมตัวกันของโมเลกุล นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้ไอน้ำหรือสารที่มีอุณหภูมิต่ำกว่านี้ในการให้ความร้อนได้อีกด้วย ดังนั้น ตราบใดที่อุณหภูมิของถังไม่ได้รับผลกระทบจากการเสื่อมสภาพของวัตถุดิบ การเกิดปฏิกิริยาการรวมตัวของโมเลกุล หรือการเกิดคราบตะกอน การเพิ่มความดันในถังก็ถือเป็นเรื่องของการคำนวณทางเศรษฐกิจ หากการเพิ่มความดันสามารถช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตได้ ก็จะช่วยลดต้นทุนในการสร้างโรงงานใหม่ ซึ่งถือเป็นสิ่งที่น่าสนใจทางเศรษฐกิจ การเพิ่มแรงดันสามารถช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตได้ เนื่องจากเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของไอน้ำก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยในอัตราส่วนที่สม่ำเสมอ แม้ว่าความดันในหอจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้อัตราการกลายเป็นไอของของเหลวในหอลดลงเล็กน้อย แต่อัตราการไหลของก๊าซที่หอสามารถรับได้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก หากอัตราการไหลย้อนกลับไม่เปลี่ยนแปลง ก็จะทำให้ปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ได้จากหอคอนเดนเซอร์ หรือปริมาณวัตถุดิบที่สามารถประมวลผลได้ เพิ่มขึ้นในอัตราเดียวกัน แต่เมื่อความดันเพิ่มขึ้นหลายเท่า ค่าการระเหยสัมพัทธ์ก็จะลดลงเล็กน้อย ดังนั้นอัตราส่วนการไหลย้อนกลับขั้นต่ำจึงเพิ่มขึ้น และอัตราส่วนการไหลย้อนกลับในการปฏิบัติการก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่งจะช่วยชดเชยผลกระทบจากค่า pG และผลการเพิ่มปริมาณผลิตได้บ้าง โดยทั่วไปแล้ว การกลั่นแบบลดความดันและการกลั่นในสภาวะความดันใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศนั้น สามารถปรับปรุงให้สามารถผลิตได้มากขึ้นโดยการเพิ่มความดันได้อย่างง่ายดาย เพราะเพียงแค่เพิ่มความดันเล็กน้อยก็สามารถเพิ่มค่า pG ได้อย่างมาก โดยไม่มีปัญหาเรื่องความแข็งแรงของอุปกรณ์ ในการกลั่นด้วยความดันสูง หากต้องการเพิ่มค่า pG ให้สูงขึ้นหลายเท่า ก็จะเกิดปัญหาเรื่องความแข็งแรงของอุปกรณ์ นอกจากนี้ การทำงานของหอกลั่นแบบใช้ไส้กรองภายใต้ความดันสูงก็จะยากขึ้นด้วย ส่วนหอกลั่นแบบแผ่นก็อาจก่อให้เกิดปัญหาเรื่องท่อสำหรับส่งของเหลวมีขนาดเล็กเกินไปได้เช่นกัน บทความนี้มาจาก Chemical Engineering 707 การนำมาเผยแพร่นี้ทำขึ้นเพื่อแบ่งปันข้อมูลเท่านั้น สิทธิ์ในการเป็นเจ้าของลิขสิทธิ์ยังคงเป็นของผู้เขียนต้นฉบับ