เพิ่งได้รับบทความมา ทุกคนช่วยตรวจสอบหน่อยครับ

Thread Content

บทสรุป การผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์โดยใช้เทคโนโลยีการดูดซับไฮโดรเจนด้วยแรงดันที่เปลี่ยนแปลงได้ โดยมีการปรับปรุงวิธีการนำก๊าซที่เหลือจากกระบวนการ PSA มาใช้ใหม่ รวมถึงการนำก๊าซที่ได้จากการแยกก๊าซมาผสมกับก๊าซจากเตาถลุง เพื่อให้ได้ก๊าซสำหรับการผลิตแอมโมเนียขึ้นมา นอกจากนี้ยังมีการใช้ก๊าซจากกระบวนการ PSA ร่วมกันด้วย เพื่อให้ได้แหล่งก๊าซสองแหล่งสำหรับการผลิตแอมโมเนีย มีการวิเคราะห์ถึงข้อดีและข้อเสียของกระบวนการโดยรวม คำสำคัญ: ก๊าซจากเตาหลอม ก๊าซที่ได้จากการแยกด้วยวิธี PSA การนำกลับมาใช้ใหม่ แอมโมเนียเหลว บทนำ อุปกรณ์สำหรับการดึงไฮโดรเจนออกจากก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตไฮโดรเจนคุณภาพสูงนั้น จะก่อให้เกิดก๊าซที่ได้จากการแยกด้วยวิธี PSA ในปริมาณมาก โดยก๊าซดังกล่าวคิดเป็นประมาณ 30%~35% ของก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตเมทานอล ส่วนองค์ประกอบของก๊าซดังกล่าวได้แก่ CH4 (11.09%)، H2 (24.11%)，CO (8.93%)，N2 (40.98%)，CO2 (14.89%) หากปล่อยสารเหล่านี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการนำสารเหล่านี้กลับมาใช้ใหม่ 1. การวิเคราะห์อุปกรณ์ที่มีอยู่ 1.1 การวิเคราะห์กำลังการผลิตของอุปกรณ์ อุปกรณ์สำหรับการผลิตแอมโมเนียมีกำลังการผลิตอยู่ที่ 100 พันตันต่อปี โดยก๊าซวัตถุดิบจะได้มาจากอุปกรณ์ผลิตเมทานอลจำนวน 2 เครื่องที่มีกำลังการผลิต 100 พันตันต่อปีในพื้นที่นั้น ส่วนไนโตรเจนนั้นจะได้มาจากการแยกก๊าซในอุปกรณ์ผลิตเมทานอลเช่นกัน โรงงานผลิตเมทานอลแต่ละโรงสามารถผลิตก๊าซเมทานอลที่ใช้ในการระบายอากาศได้ประมาณ 12,000–14,000 Nm3/ชั่วโมง ดังนั้น หากมีโรงงานสองโรง ก็จะสามารถผลิตก๊าซเมทานอลได้ประมาณ 24,000–28,000 Nm3/ชั่วโมง และจะสามารถผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้ประมาณ 15,600–18,200 Nm3/ชั่วโมง เนื่องจากมีการสร้างโรงงานผลิตไฮดรอกซีแอมิโดแลคต์ขึ้นใหม่ในพื้นที่นี้ PSA จึงมีหน้าที่จัดหาก๊าซไฮโดรเจน โดยจะต้องจัดหาก๊าซไฮโดรเจนสำหรับการกลั่นบนเซน การเติมไฮโดรเจนเข้าไปในบนเซนเพื่อผลิตไซคลอเฮกเซน และสำหรับการใช้ในกระบวนการผลิตไฮโดรเจนจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยมีความต้องการก๊าซไฮโดรเจนประมาณ 14,000 Nm3/ชั่วโมง หลังจากปรับสมดุลแล้ว จะมีไฮโดรเจนที่สามารถนำมาใช้ในการผลิตแอมโมเนียได้เพียง 1600–4200 Nm3/ชั่วโมงเท่านั้น ดังนั้น โรงงานผลิตแอมโมเนียจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตไฮดรอกซีอะมิโดแอซิดได้ จึงจำเป็นต้องสร้างโรงงานใหม่ขึ้นมา เพื่อใช้ก๊าซจากเตาหลอมและก๊าซที่ได้จากกระบวนการ PSA มาผลิตไฮโดรเจนและไนโตรเจนแทน 1.2 คำอธิบายกระบวนการเดิม ก๊าซมีเทนที่ได้จากโรงงานผลิตเมทานอล จะถูกนำมาผ่านกระบวนการ PSA เพื่อทำให้บริสุทธิ์ขึ้น จนได้ก๊าซไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง ก๊าซไฮโดรเจนนี้จะถูกนำมารวมกับก๊าซไนโตรเจนที่มีแรงดันสูงซึ่งมาจากโรงงานแยกก๊าซ จากนั้นจึงนำไปยังโรงงานการสังเคราะห์ เพื่อเปลี่ยน CO และ CO2 ให้กลายเป็น CH4 หลังจากนั้นก็จะนำก๊าซที่มีแรงดันสูงนี้ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ต่อไป ดูรูปที่ 1. รูปที่ 1 แผนภาพโดยย่อของกระบวนการผลิตแอมโมเนีย นอกจากนี้ วิธีการนำก๊าซที่ได้จากอุปกรณ์ PSA มาใช้ใหม่นั้น คือการนำก๊าซดังกล่าวไปเผาไหม้ในห้องคาร์บอนไดซ์ของเตาเผา แต่เนื่องจากมีความผันผวนของความดันสูง ก๊าซเหล่านั้นจึงไม่สามารถนำไปเผาไหม้ได้ และต้องถูกปล่อยออกมาเผาไหม้ในเตาเผาแทน ซึ่งเป็นการสูญเสียทรัพยากรไปโดยเปล่าประโยชน์ 2. การวิเคราะห์อุปกรณ์หลังการปรับปรุง 2.1 การวิเคราะห์กำลังการผลิตหลังการปรับปรุง อุปกรณ์สร้างก๊าซที่เพิ่มเข้ามานั้นทำงานได้อย่างราบรื่นในขณะนี้ โดยมีการจ่ายก๊าซจากเตาถลุงเข้ามาในอัตรา 17,500 Nm3/ชั่วโมง ส่วนก๊าซที่ผ่านการทำความสะอาดแล้วจะถูกส่งไปยังหน่วยการสังเคราะห์ในอัตราประมาณ 26,000 Nm3/ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณแอมโมเนียที่ได้ประมาณ 9 ตัน/ชั่วโมง เมื่อนำมาใช้ร่วมกับกระบวนการผลิตเดิมแล้ว ก็จะสามารถบรรลุเป้าหมายด้านกำลังการผลิตได้ 2.2 คำอธิบายขั้นตอนการทำงาน ก๊าซจากเตาถลุงและก๊าซที่เหลือจากกระบวนการ PSA จะถูกส่งเข้าไปในถังเก็บก๊าซ จากนั้นจะถูกอัดด้วยเครื่องอัดก๊าซร่วมกัน เพื่อนำไปสู่ขั้นตอนการกำจัดกำมะถัน โดยใช้สารเร่งปฏิกิริยาที่มีธาตุเหล็กและโมลิบดีนัม รวมถึงสารกำจัดกำมะถันที่มีส่วนผสมของออกไซด์ของสังกะสี เพื่อกำจัดกำมะถันออกจากก๊าซจากเตาถลุง เติมไอน้ำที่มีอัตราส่วนของน้ำต่อคาร์บอนตามที่กำหนดเข้าไปในเตาแปลงสภาพแบบใช้ความร้อน จากนั้นจึงเติมอากาศที่มีออกซิเจนสูงตามข้อกำหนดของกระบวนการ เพื่อนำเข้าไปในเตาแปลงสภาพชั้นที่สองเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาแปลงสภาพ ก๊าซที่ได้จากการเปลี่ยนสภาพในอุณหภูมิสูงจะถูกนำมาใช้เพื่อฟื้นคืนพลังงานความร้อน เพื่ออุ่นก๊าซวัตถุดิบและของเหลวที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิต จากนั้นจึงนำก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ไปผ่านกระบวนการเปลี่ยนสภาพในอุณหภูมิต่ำ เพื่อควบคุมปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ให้อยู่ในระดับที่กำหนด จากนั้นก๊าซดังกล่าวจะถูกนำไปผ่านกระบวนการกำจัดคาร์บอนด้วย MEDA หลังจากนั้นก๊าซที่ผ่านการกำจัดคาร์บอนแล้วจะถูกนำไปอัดด้วยคอมเพรสเซอร์ร่วมกับก๊าซจากเตาถลุงถ่านหิน เพื่อเพิ่มความดันก่อนนำไปใช้ในกระบวนการผลิตมีเทน โดยก๊าซดังกล่าวจะถูกรวมเข้ากับไฮโดรเจนที่ได้จากกระบวนการ PSA จากนั้นจึงนำไปอัดด้วยคอมเพรสเซอร์ร่วมกันอีกครั้ง เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ก๊าซ ดูรูปที่ 2. รูปที่ 2 กระบวนการผลิตแอมโมเนียในปัจจุบัน 2.3 ปัญหาที่พบขณะเริ่มใช้งานกระบวนการปรับปรุง 1. คาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการผลิต (ประมาณ 4000 Nm3/ชั่วโมง) ถูกปล่อยทิ้งไปโดยไม่มีการนำไปใช้ประโยชน์ ซึ่งเป็นการสูญเสียทรัพยากร ปัจจุบันมีแผนจะเพิ่มอุปกรณ์สำหรับเพิ่มความดัน เพื่อนำคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้เป็นส่วนประกอบในการผลิตเมทานอล ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์ที่เหลือจะนำไปใช้เป็นไอน้ำแข็งแทน จากการวิเคราะห์ตามเกณฑ์การควบคุมกระบวนการขับเคลื่อนในปัจจุบัน รวมถึงสภาวะสมดุลทางความร้อน ยังไม่สามารถยืนยันได้ว่าการเติมออกซิเจนเข้าไปในระบบนั้นมีความจำเป็นหรือไม่ ในขั้นตอนนี้ การเติมออกซิเจนจะทำขึ้นก็ต่อเมื่อ PSA สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ในปริมาณน้อยเท่านั้น ซึ่งถือว่าแตกต่างจากแบบแปลนเดิมอย่างมาก ； ในการออกแบบปั๊มออกซิเจนของเหลวนั้น ไม่ได้มีการเพิ่มระบบควบคุมความถี่ไว้ ดังนั้นเมื่อมีออกซิเจนของเหลวส่วนเกินเกิดขึ้น ก็จะถูกทิ้งไปโดยตรง ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองอย่างมาก 3. ระบบการกำจัดคาร์บอนนั้น หลังจากทำความสะอาดแล้วก็ไม่ได้ทำงานเป็นเวลานาน แม้ว่าจะมีการล้างระบบหลายครั้งก่อนเริ่มใช้งาน แต่หลังจากเริ่มใช้งานจริง ในสารละลายของระบบก็ยังมีสิ่งสกปรกในรูปของของแข็งอยู่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดปั๊มสารละลายเป็นระยะๆ ； ในระบบกำจัดคาร์บอน ตัวทำความเย็นบางส่วนใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ซึ่งมีแนวโน้มจะอุดตันได้ง่าย จึงจำเป็นต้องทำความสะอาด 4. เตาอบสำหรับระบบใหม่นี้มีจำนวน 3 เตา โดยใช้ท่อไอเสียร่วมกัน ซึ่งไม่ปลอดภัยและยังส่งผลเสียต่อการปฏิบัติงานอีกด้วย 5. การรวมขั้นตอนการสกัดของเหลวที่เกิดจากการควบแน่นเข้ากับกระบวนการไอน้ำ ทำให้เครื่องจักรต้องทำงานในลักษณะย้อนกระบวนการในช่วงที่มีการเพิ่มอุณหภูมิในตอนเริ่มต้นการใช้งาน 6. การออกแบบมีลักษณะรัดกุม โดยอุปกรณ์บางส่วนมีขนาดเล็ก และปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ก็น้อยด้วย 7. การจัดวางอุปกรณ์ไม่เหมาะสม ทำให้ยากต่อการบำรุงรักษาและเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา 8. การเลือกตำแหน่งสุ่มตัวอย่างบางส่วนและใช้เครื่องทำความเย็นตัวอย่างเพียงเครื่องเดียว ส่งผลให้ได้ค่าผลการวิเคราะห์ที่มีความคลาดเคลื่อนสูง 9. ในกระบวนการดีไซเอสที่ความดันบรรยากาศของ MEDA ควรมีการติดตั้งวาล์วป้องกันน้ำ และไม่ควรใช้ปั๊มสารละลาย 10. ตัวกั้นน้ำที่ปากทางเข้า-ออกของถังกักเก็บก๊าซนั้นอยู่ใต้พื้นดิน ซึ่งไม่เอื้อต่อการระบายน้ำความชื้น ดังนั้นควรจัดวางตัวกั้นน้ำไว้บนพื้นดิน และควรมีระบบระบายน้ำอัตโนมัติด้วย 3. ข้อดีและข้อเสียของการผลิตแอมโมเนียด้วยแหล่งก๊าซสองแหล่ง
3.1 ข้อดี
1. ก๊าซที่ได้จากกระบวนการ PSA จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในถังเก็บก๊าซ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการปล่อยก๊าซเหล่านั้นออกสู่บรรยากาศโดยตรง นอกจากนี้ยังช่วยรีไซเคิลก๊าซ CH4, H2, CO, N2 ซึ่งมีประโยชน์ต่อการผลิตแอมโมเนีย ส่งผลให้กำลังการผลิตแอมโมเนียเพิ่มขึ้น 2. การเปลี่ยนสภาพก๊าซจากเตาหลอมใช้วิธีการเปลี่ยนสภาพแบบสองขั้นตอน ซึ่งช่วยลดปริมาณออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ใช้ และช่วยเพิ่มอัตราการเปลี่ยนสภาพของก๊าซมีเทนได้ 3. การนำอุปกรณ์สำหรับกลั่นของเหลวที่ได้จากกระบวนการผลิตมาใช้ร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจน ช่วยให้สามารถใช้พลังงานความร้อนจากอุปกรณ์ได้อย่างเต็มที่ ทั้งยังช่วยให้เกิดไอน้ำขึ้นมาด้วย และยังช่วยกลั่นของเหลวที่ได้จากกระบวนการผลิตอีกด้วย ซึ่งช่วยลดปริมาณน้ำเสียที่มีส่วนผสมของแอมโมเนียลงได้ 3.2 ข้อเสีย 1. ความดันและองค์ประกอบของก๊าซที่ถูกดึงออกมามีความผันผวนสูง จึงไม่สามารถผสมกับก๊าซจากเตาถลุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้การผลิตไม่สามารถดำเนินไปได้อย่างมั่นคง นอกจากนี้ เมื่อปริมาณก๊าซจากเตาถลุงที่นำมาใช้มีค่าน้อย (น้อยกว่า 6000 Nm3/ชั่วโมง) ก็จะทำให้ระบบมีความผันผวนมากขึ้นเช่นกัน 2. เนื่องจากมีการนำก๊าซที่ใช้ในการดูดอากาศกลับมาใช้ใหม่ ทำให้ปริมาณไนโตรเจนในถังก๊าซเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กำลังการผลิตของเครื่องอัดก๊าซไม่เพียงพอ และทำให้ค่าพลังงานที่ใช้ในการทำงานของอุปกรณ์เพิ่มสูงขึ้นด้วย 3. วิธีการควบคุมการปล่อยก๊าซที่ได้จากกระบวนการ PSA เข้าสู่ถังเก็บก๊าซนั้นไม่เหมาะสม ควรใช้วาล์วควบคุมแบบอัตโนมัติเพื่อควบคุมตามลำดับขั้นตอนของกระบวนการ PSA ซึ่งจะช่วยให้สามารถควบคุมอัตราส่วนของไฮโดรเจนกับไนโตรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ 4. สรุป โรงงานผลิตแอมโมเนียด้วยวิธีนี้ถือเป็นโรงงานแห่งแรกในประเทศที่ใช้ก๊าซเสียจากการผลิตเมทานอลมาผลิตไฮโดรเจน โดยนำก๊าซที่ได้มาผสมกับก๊าซจากเตาคอก จากนั้นนำมาแปลงเป็นไฮโดรเจน เพื่อนำมาใช้ในการผลิตแอมโมเนีย โดยใช้ก๊าซสองชนิดร่วมกันในการผลิต จากสถานการณ์การทำงานของเครื่องจักรในปัจจุบัน พบว่าเครื่องจักรผลิตไฮโดรเจนที่เพิ่มเข้ามานั้นสามารถทำงานร่วมกับเครื่องจักรผลิตแอมโมเนียได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อมีการจัดหาก๊าซจากเตาหลอมและก๊าซที่เกิดจากการผลิตเมทานอลอย่างสม่ำเสมอ ก็จะสามารถผลิตแอมโมเนียเหลวได้วันละ 300 ตัน ซึ่งถือเป็นการบรรลุเป้าหมายในการเพิ่มกำลังการผลิตและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้สำเร็จ นอกจากนี้ยังมีการวิเคราะห์ปัญหาที่มีอยู่ในอุปกรณ์ เพื่อเตรียมพื้นฐานสำหรับการซ่อมแซมและปรับปรุงอุปกรณ์ในอนาคต