|
วิศวกรรมปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกรณ์เคมีเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการผลิต
แต่ก็มีความหลากหลายมากมายหลายชนิด ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีหนึ่ง ๆ ที่ผลิตสารเคมีชนิดเดียว
อาจจะเลือกใช้ปฏิกรณ์ต่างชนิดกัน ซึ่งจะขึ้นกับเทคโนโลยีที่บริษัทเลือกใช้
โดยทั่วไปอุตสาหกรรมปิโตรเคมีในประเทศมักจะพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ
การเดินเครื่องปฏิกรณ์ก็ต้องพึ่งพาคำแนะนำจากต่างประเทศ เจ้าของเทคโนโลยี
ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีปฏิกรณ์เคมีเพื่ออุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี
จะเป็นการลดการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ เพิ่มขีดความสามารถประสิทธิภาพของบุคลากรในประเทศ
เป็นรากฐานการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต และนำไปสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ต่อไป
การทำปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์ในระดับอุตสาหกรรมเป็นการขยายขนาดของโรงงานต้นแบบ
ซึ่งเป็นการนำข้อมูลการทดลองในห้องปฏิบัติการมาขยายขนาดการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมเพื่อดูผลกระทบของความเบี่ยงเบนไปจากพฤติกรรมอุดมคติที่มีต่อการขยายขนาด
ดังนั้นในการพัฒนาปฏิกรณ์เคมีในอุตสาหกรรมเคมีจะเริ่มจากการศึกษาและพัฒนาปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารผลิตภัณฑ์ทางห้องปฏิบัติการ
จากนั้นจึงทำการวิเคราะห์และออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีขนาดเล็กแล้วขยายขนาดขึ้นเป็นขนาดโรงงานนำร่องเพื่อทดสอบจำลองการผลิตจริง
ปัจจุบันนี้ปฏิกรณ์เคมีที่ใช้แพร่หลายแบ่งได้เป็นหลายชนิดเช่น
ปฏิกรณ์สำหรับการเกิดปฏิกิริยาระหว่างก๊าซของเหลว ก๊าซ-ของแข็ง ก๊าซของเหลว-ของแข็ง
ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้งาน รูปร่างของปฏิกรณ์เคมี ตัวอย่างปฏิกรณ์ที่เป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลาย
ได้แก่ ฟลูอิดไดซ์เบด บับเบิลคอลัมน์ ปฏิกรณ์แก๊ส-ลิฟท์ การศึกษาการออกแบบและวิเคราะห์ปฏิกรณ์ชนิดใดชนิดหนึ่งจะต้องคำนึงถึง
การเคลื่อนที่เฟสต่างๆ ในปฏิกรณ์และการถ่ายเทความร้อนและมวล ปฏิกรณ์พหุเฟสที่มีเฟสตั้งแต่
2 ชนิดขึ้นไปสัมผัสกันในปฏิกรณ์จะมีกลไกการเคลื่อนที่ของแต่ละเฟสซับซ้อน
จึงทำให้กลไกการถ่ายเทความร้อนและมวลซับซ้อนไปด้วย การเปลี่ยนแปลงทางเคมีจึงต่างไปจากปฏิกรณ์ชนิดอุดมคติ
การศึกษาการทำงานปฏิกรณ์เคมีจึงมีความหลากหลาย และในการออกแบบจะขึ้นกับรูปร่าง
ขนาดของปฏิกรณ์ ขนาดของตัวเร่งปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยา การถ่ายเทความร้อนและมวล
การออกแบบเพื่อจัดสร้างเป็นรายตัวไม่มีสูตรสำเร็จเพียงสูตรเดียว
ในงานส่วนที่นำมาแสดงนี้จะประยุกต์ การวิเคราะห์และการออกแบบปฏิกรณ์กับกระบวนการแตกสลายเศษพลาสติกให้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิง
กระบวนโลแคทเพื่อกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ การผลิตก๊าซเชื้อเพลิงทดแทนไดเมทธิลอีเทอร์
การผลิตโพลีเอทธิลีน การออกซิเดชันไซโคลเฮกเซน
เซลล์เชื้อเพลิง
เซลล์เชื้อเพลิง
เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเคมี และมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นพลังที่ใช้งานได้สูงกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในสองถึงสามเท่า
เซลล์เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้า น้ำและความร้อน จากเชื้อเพลิงและออกซิเจนในอากาศ
และปล่อยน้ำออกมาเพียงอย่างเดียวเมื่อใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง จึงมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก
ขณะนี้ เซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน
(Proton exchange membrane, PEM) มีการพัฒนามาก โดยมีรถบัสเซลล์เชื้อเพลิงสาธิตวิ่งบริการผู้โดยสารใน
แคนาดา สหรัฐอเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น และจีน และมีเป้าหมายจะจำหน่ายทั่วไปใน
10 ปีนี้ สำหรับรถยนต์ มีการวิจัยและสร้างรถขึ้นและให้ผู้ใช้ทดสอบการใช้งานจริงแล้ว
เช่น บริษัทฮอนด้า โตโยต้า ฮุนได บริษัทเดมเลอร์ไครส์เลอร์ ฟอร์ด จีเอ็ม
และรถยนต์บริษัทเมอร์ซิเดสเบนซ์ บีเอ็มดับเบิลยู
เซลล์เชื้อเพลิงมีส่วนประกอบสำคัญคือส่วนประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน
(Membrane Electrode Assembly, MEA) ซึ่งเป็นส่วนที่เกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี
ได้พลังงานไฟฟ้า และ เกิดน้ำเป็นผลพ่วง ในเซลล์เชื้อเพลิงแบบ PEM ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงป้อนเข้าทางด้านแอโนด
(ขั้วลบ) แตกตัวเป็นอิเล็กตรอนและโปรตอน (H+) ส่วนแก๊สออกซิเจนจากอากาศป้อนเข้าไปที่ขั้วแคโทด
(ขั้วบวก)
ในงานส่วนที่นำมาแสดงนี้ได้พัฒนาต้นแบบเซลล์
MEA สำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM ขนาดเล็ก สำหรับขยายเป็นขนาด ผลิตไฟฟ้า
350 วัตต์ ในระยะเวลา 3 ปี เพื่อให้เป็นเทคโนโลยีในประเทศซึ่งอาจนำไปใช้ในระบบโทรศัพท์ทางไกลชนบทที่ห่างไกลจากไฟฟ้าหรือใช้ในบ้านเรือนแต่ละหลังในชนบทที่ห่างไกลจากไฟฟ้า
เป็นไฟฟ้าแสงสว่างใช้กับโทรทัศน์และคอมพิวเตอร์เพื่อการศึกษาได้ การพัฒนานี้มีความจำเป็นที่จะต้องเร่งดำเนินการเพื่อทันการณ์กับนานาชาติ
สร้างความเชื่อถือ ตลอดจนภาพพจน์ที่ดีของประเทศทางด้านพลังงานทดแทน
และ สะอาด
|
