กาซปโตรเลยมเหลว

(Liquefied Petroleum Gas)

กาซปโตรเลยมเหลว หมายถง “กาซไฮโดรคารบอนเหลว คอ โปรเปน, โปรปลน, นอรมลบวเทน, ไอโซบวเทน หรอบวทลน อยางใดอยางหนง หรอหลายอยาง ผสมกนเปนสวนใหญ” โดยทวไปเรามกเรยก กาซปโตรเลยมเหลวนวา กาซ, แกส, แกสเหลว หรอแกสหงตม สวนในวงการคาและอตสาหกรรม ชอทเรารจกกนด คอ แอล พ แกส (LP GAS) หรอ แอล พ จ (LPG) ซงเปนอกษรยอ มาจาก Liquefied Petroleum Gas ดงนนเพอความสะดวกตอไปนเราจะเรยกวา “LPG” หรอ “กาซปโตรเลยมเหลว”

กาซปโตรเลยมเหลวโดยทวไปมสภาพเปนกาซทอณหภมหองและความดนบรรยากาศ โดยมนาหนกประมาณ 1.5 - 2 เทาของอากาศทงนขนอยกบองคประกอบของ LPG การทไดชอวาปโตรเลยมเหลวกเพราะกาซจะถกอดใหอยในสภาพของเหลวภายใตความดนจนมสถานะเปนของเหลวทงนกเพอสะดวกตอการเกบและการขนสง แตเมอลดความดนกาซเหลวนจะกลายเปนไอเพอสามารถนามาใชงานได กาซปโตรเลยมเหลวถกจดเปนเชอเพลงทมความสาคญในปจจบน และมใชกนอยางแพรหลาย ทงในครวเรอน รานอาหาร ภตตาคาร โรงพยาบาล รานอาหารประเภท Fast Food ในหางสรรพสนคา ทพกอาศยประเภทคอนมเนยม ตลอดจนพาณชยกรรมและอตสาหกรรมตางๆ รวมทงภาคขนสงในรถยนตรบจางและรถยนตสวนบคคลซงถอเปนเปนพลงงานทางเลอกอกชนดหนงเมอราคานามนเชอเพลงมราคาสง เนองจากเปนเชอเพลงทใชงานงาย ราคาไมแพงเมอเทยบกบแหลงเชอเพลงชนดอนๆ สามารถขนสงสะดวกไมเปลองทเกบทาใหมปรมาณเหมาะสมตอรอบปรมาณใชงาน และทสาคญคอ เผาไหมแลวเกดเขมานอยกวาเชอเพลงชนดอน 1. แหลงทมาของกาซปโตรเลยมเหลว แหลงทมาของกาซม 2 แหลงใหญๆ ไดแก

1.1. ไดจากกระบวนการกลนน ามนดบในโรงกลนน ามน ซงจะไดกาซโปรเปนและบวเทนประมาณ 1-2% แตกอนทจะนานามนดบเขากลน ตองแยกนาและเกลอแรทปนอยออกเสยกอน หลงจากนนนานามนดบมาใหความรอนจนมอณหภมประมาณ 340 - 400 C จากนนจะถกสงเขาสหอกลน ซงภายในประกอบดวยถาด (tray) เปนชน ๆ หลายสบชน ไอรอนทลอยขนไป เมอเยนตวลงจะกลนตวเปนของเหลวบนถาดตามชนตาง ๆ และจะอยชนใดขนอยกบชวงจดเดอด องคประกอบในนามนทมชวงจดเดอดตา (เปนไอไดงาย) จะลอยขนสเบองบนของหอกลนไดแก พวกไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซ (LPG รวมอยในสวนนดวย) สวนไฮโดรคารบอนทมชวงจดเดอดปานกลางและสงกจะแยกตวออกและลอยตวขนไปจนถงตอนกลางและตอนลางของหอกลนตามลาดบ ซงไดแก องคประกอบนามนดบจาพวกแนพทา (Naphtha ), นามนกาด, นามนดเซล และนามนเตา ตามลาดบ

รปท 1 หอกลน

องคประกอบของนามนดบจาพวกไฮโดรคารบอนทมสถานะเปนกาซและกาซชนดตางๆทผสมอยใน

นามนดบจะถกกลนโดยจะลอยตวออกจากดานบนของหอกลนรวมเรยกวา “กาซปโตรเลยม” ซงประกอบดวยสวนผสมของกาซไฮโดรคารบอนทมคารบอน 1 อะตอมถง 4 อะตอมและมกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S), คารบอนไดออกไซด (CO2), ไนโตรเจน (N2), ไฮโดรเจน (H2) และอน ๆ ปนอย จาเปนตองกาจดหรอแยกออกโดยนากาซปโตรเลยมผานเขาหนวยแยกกาซ LPG (Gas Recovery Unit) และขบวนการตามขนตอนของผเจรญแลวดวยเทคโนโลยซงขอละไวทน ทงนเพราะวาการออกแบบกระบวนการกลนนนมดวยกนหลากหลายขนอยกบเทคนคและคาใชจายของกระบวนการกลน เพอแยกเอาโปรเปนและบวแทน (ซงตอไปจะเปน LPG) ออกมา หลงจากนน LPG จะถกสงไปเกบในถงเกบและมสภาพเปนของเหลวภายใตความดน

รปท 2 กระบวนการกลนทางดานปรโตรเคมจากนามนดบ

กาซ LPG ทไดจากสวนนเปนผลพลอยไดจากการกลนนามนดบ โดยปรมาณผลตผลพลอยได (by product) ประมาณ 2 % ของผลตภณฑทกลนได

1.2. ไดจากกระบวนการแยกกาซธรรมชาต โดยผานโรงแยกกาซธรรมชาต สาหรบประเทศไทยแหลงขดเจาะกาซธรรมชาตสวนใหญอยในบรเวณอาวไทย หลงจากสามารถสารวจและขดเจาะพบกาซธรรมชาต กาซธรรมชาตกจะถกอดสงผานระบบทอความดนสงจากแทนขดเจาะ เดนระบบทอบนพนทะเลอาวไทยขนบรเวณชายฝง ซงเปนทตงของโรงแยกกาซธรรมชาตเพอทาการแยกกาซแตกละชนดออกมาลกษณะของกาซ LPG ทผานโรงแยกกาซธรรมชาตจะไมมส ไมมรสและไมมกลน ผดแลกจการเจาใหญสดในสวนน หนไมพน ปตท. ซงยง งงง อยวาเปนบรษทมหาชนหรอเปนรฐวสาหกจ

โดยทวไปองคประกอบของกาซธรรมชาต (Natural Gas) จะมองคประกอบตามรปท 3

รปท 3 Constituents of Natural Gas

รปท 4 Natural Gas Valve Chain

รปท 5 องคประกอบของกาซ และของเหลวปโตรเลยม

ตารางท 1 องคประกอบของกาซธรรมชาต (Natural Gas)

เมอนากาซธรรมชาตขนมาจากแหลงขดเจาะจากแหลงธรรมชาตแลวขนสงทางทอเขาสโรงแยกกาซ (Gas Separation Plant) เพอทาการแยกเอาสารไฮโดรคารบอนทมอยในกาซธรรมชาตออกเปนผลตภณฑชนดตาง ๆ คอ มเทน (Methane) อเทน (Ethane) โปรเปน (Propane ) บวเทน (Butane ) และกาซอนๆ กระบวนการแยกกาซธรรมชาต (ดรปท 6) เรมตนดวยการกาจดกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) และนาทเจอปน

อยในกาซธรรมชาตออกกอน โดยกระบวนการ Benfield ซงใชโปตสเซยมคารบอเนต ( K2CO3 ) เปนตวจบกาซคารบอนไดออกไซด และกระบวนการดดซบ (Absorption Process) โดยใชสารจาพวก Molecular Sieve ซงมลกษณะเปนรพรน ทาหนาทดดซบนา กาซธรรมชาตทแหงจากหนวยนจะผานเขาไปใน Turbo-expander เพอลดอณหภมจาก 250 K เปน 170 K และลดความดนลงจาก 43 บาร เปน 16 บาร กอนแลวจงเขาสหอแยกมเทน (De-methanizer) มเทนจะถกกลนแยกออกไป และสวนทเหลอคอสวนผสมของ กาซไฮโดรคารบอนทมคารบอนตงแต 2 อะตอมขนไป ( ethane plus stream ) ซงอยในสถานะของเหลวและจะออกทางสวนลางของหอแยก จากนนผลตภณฑของเหลวดงกลาวจะถกตอไปยงหอแยกอเทน (De-ethanizer ) และหอแยกโปรเปน (De-propanizer) เพอแยกอเทนและโปรเปนออกตามลาดบตอไป ในหอแยกโปรเปนนเองตวโปรเปนจะถกแยกออกทางดานบนของหอ สวน LPG ซงเปนสวนผสมของโปรเปนและบวเทนจะถกแยกออกมาจากสวนกลางของหอ และสวนผลตภณฑทออกจากหอทางดานลางคอ กาซโซลนธรรมชาต (Natural Gasoline) ทงนอยาสบสนกบ กาซธรรมชาตเหลว (NGL; Natural Gas Liquid) ซงเปนชอเรยกรวมของผลตภณฑดงในรปท 4 และในรปท 5

รปท 6 ขนตอนการแยกกาซธรรมชาต

สาหรบ LPG ซงผลผลตทไดจากการแยกกาซธรรมชาตจะมกาซโปรเปนและบวเทนในกาซธรรมชาตประมาณ 6-10%

รปท 7 ขนตอนการแยกกาซธรรมชาต

ลกษณะของกาซ LPG ทไดจากโรงแยกกาซธรรมชาตจะมคณสมบตคลายกบคณสมบตของกาซทผานโรงกลนนามนเชนเดยวกน คอ จะไมมส ไมมรส (ไมเคยชมเชนกน) และไมมกลน ดวยเหตนในการใชงานกาซ LPG ทงในรปการจดเกบภายในถงความดนสงหรอเพอการขนสงจงตองเตมสารมกลนซงคอนขางมกลนเหมนลงไปเรยกวา “Mercaptan–เมอรแคปแตน” เพอประโยชนหากมการรวไหลออกจากถงบรรจจะทาใหเราไดกลนกอนลวงหนา และสามารถแกปญหาไดทนการณ นอกจากนในกรณทประเทศไมสามารถขดเจาะกาซธรรมชาต (Natural Gas) ไดเอง การผลต LPG (มาถงจดนจะมบางคนเรมมนอะไรคอ LPG หรอเปลา หากมนกขอใหกลบไปอานนยามในยอหนาแรกสดของบทความนะขอรบ !) จงอยในรปของการนาเขา NGL (Natural Gas Liquid) เพราะไมสามารถนาเขากาซธรรมชาต (Natural Gas) ไดเนองจากปรมาณการขนสงดวยเรอไมคมคาทางเศรษฐกจยกเวนสามารถขนสงดวยระบบทอ การนาเขาผลตภณฑในรปของ NGL (Natural Gas) จงมความคมคามากกวา ดงนนเมอนาเขามาแลวกตองนา NGL เขากระบวนการแยกกาซเชนเดยวกนโดยมขนตอนดงในรปท 8 ในบางประเทศหรอบางบรษทฯอาจม

ขนตอนทแตกตางจากรปท 8 กไดขนอยกบเทคโนโลยทใช ในทนยกรปมาเพอความสนกและความมนครบ เอาใหมนกนไปขางหนงแตทแนๆ ผมมนกอน

รปท 8 ขนตอนการแยกกาซ NGL เพอใหไดกาซ LPG

รปท 9 แหลงผลตหลกใหไดกาซ LPG

กาซปโตรเลยมเหลวทไดมาจากกระบวนการแยกกาซธรรมชาตจะประกอบดวยโปรเปน (propane) เปนสวนใหญทงนจะไดผลตภณฑใดมากนอยเพยงใดหรอจะมสดสวนของ C3 และ C4 เทาใดขนอยกบแหลงของกาซธรรมชาต สวนในกระบวนการกลนนามนดบของโรงกลนนามนนนจะไดบวเทน (butane) เปนสวนใหญแตอาจมการผสมของผลตภณฑ C3 และ C4 ในรปของไฮโดรคารบอนไมอมตว (Un-saturated Hydrocarbon) ซงมกประกอบดวยโปรปลน (Propylene) นอรมลบวทลน ( n-butylene) ไอโซบวทลน (iso-butylene) และ butylene-2 เอาละชอเรยกผลตภณฑปโตรเลยมเรมปวดหวแลว แตตองคอยๆ เรยนรกนตอไปวามนคออะไร

รปท 10 Liquefied Petroleum Gas Specifications and Test Methods, Gas Processors

Association, GPA Standard 2140-97

2. คณสมบตทางเคม เนองจากมการใชคาวา LPG กนหลากหลายสถาบน Gas Processors Association (GPA) จงไดกาหนด

มาตรฐานของ LPG ขนมาพรอมวธการตรวจสอบชอมาตรฐานวา GPA Standard 2140-97 Liquefied Petroleum Gas Specifications and Test Methods ดงในรปท 10 และรปท 11 ซงยอยขอมลลงมาในบางมต ซงพอจะแบงออกเปน 4 กลมคอ

1. Commercial Propane : องคประกอบหลกคอ โปรเปน และ/หรอ โปรปลน

2. Commercial Butane : องคประกอบหลกคอ บวเตน และ/หรอ บวทลน 3. Commercial B-P Mixture : องคประกอบหลกเปนสวนผสมระหวาง คอ โปรเปน และ/หรอ โปรป

ลน กบบวเตน และ/หรอ บวทลน 4. Propane HD-5 : ประกอบดวยโปรเปนไมนอยกวา 90% โดยปรมาตร กบโปรปลนไม

เกน 5 % โดยปรมาตร

รปท 11 GPA 2140-97 LPG Specification (ยอ)

จากรปแบบสวนผสมหรอองคประกอบของ LPG ในทางพวกตะวนตก 4 รปแบบแลวประเทศไทยเรากเปนอยางไรละครบ เมอไปด “ประกาศกระทรวงพลงงาน เรอง หลกเกณฑ และวธการในการเกบรกษา การกาหนดบคลากรทรบผดชอบ และการยกเวนไมตองปฏบตตามพระราชบญญตวตถอนตราย พ.ศ. 2535 สาหรบสถานทใชกาซปโตรเลยมเหลว ทกรมธรกจพลงงานรบผดชอบ พ.ศ. 2554” ไดนยามกาซปโตรเลยมเหลวไววา

“กาซปโตรเลยมเหลว” หมายความวา กาซปโตรเลยมเหลวทประกอบดวยโพรเพน โพรพลน นอรแมลบวเทน ไอโซบวเทน หรอบวทลน อยางใดอยางหนงหรอหลายอยางผสมกนเปนสวนใหญซงบรรจลงในถงกาซหงตมหรอถงเกบและจายกาซ

เรามาดขอมลจากกรมธรกจพลงงานไดมประกาศกรมฯ ทมชอวา “ประกาศกรมธรกจพลงงาน เรอง กาหนดลกษณะและคณภาพของกาซปโตรเลยมเหลว พ.ศ. 2547” โดยกาซปโตรเลยมเหลวทใชเปนเชอเพลงภายในประเทศไทยตองมลกษณะและคณภาพตามรายละเอยดแนบทายประกาศกรมธรกจพลงงาน ดง ตารางดานลาง ทงน วธทดสอบอาจใชวธอนทเทยบเทากได แตในกรณทมขอโตแยงใหใชวธทกาหนดในรายละเอยดน

รายละเอยดแนบทายประกาศกรมธรกจพลงงาน

เรอง กาหนดลกษณะและคณภาพของกาซปโตรเลยมเหลว พ.ศ. 2547

รายการ ขอกาหนด อตราสงตา วธทดสอบ

1. ความดนไอ ณ อณหภม 37.8 oซ. กโลปาสคาล

(Vapour Pressure @ 37.8 o C, kPa)

ไมสงกวา 1,380 ASTM D 1267

2. การกลน oซ.

(Distillation, o C )

ไมสงกวา 2.2 ASTM D 1837

อณหภมของจดเดอด เมอกาซปโตรเลยมเหลวระเหยไปใน

อตราสวนรอยละ 95 โดยปรมาตร (95% Evaporated )

3. ปรมาณเพนเทนและสารอนทมนาหนกโมเลกลมากกวาเพนเท

นตอกาซปโตรเลยมเหลวโดยปรมาตรรอยละโดยปรมาตร

(Pentane and Composition Content, % vol.)

ไมสงกวา 2.0 ASTM D 2163

4. การกดกรอน (Corrosion)

ไมสงกวา หมายเลข 1 ASTM D 1838

5. ปรมาณกามะถน สวนในลานสวนโดยน าหนก

(Sulphur Content, ppm by wt.)

ไมสงกวา 140 ASTM D 2784

6.

ปรมาณกากหลงการระเหยของกาซปโตรเลยมเหลว 100 มล.

มลลลตร

(Residue , ml)

ไมสงกวา 0.05

ASTM D 2158

7. ปรมาณนา (Water Content)

ไมม

ตรวจพนจดวยสายตา

8. สารทใหกลนซงไวตอความรสก (Odorant)

ม ตรวจดวย

วธดมกลน

ดวยเหตน LPG ในประเทศไทยจงเปน LPG ทครอบคลมทง 4 รปแบบตามท GPA Standard 2140-97 Liquefied Petroleum Gas Specifications and Test Methods กาหนด นนคอยาใหญครบ โดยมองคประกอบหลกเปนสวนผสมตามทนยามครบ “LPG ประกอบดวยโพรเพน โพรพลน นอรแมลบวเทน ไอโซบวเทน หรอบวทลน อยางใดอยางหนง หรอ หลายอยาง ผสมกนเปนสวนใหญ” ดวยเหตน LPG (ในประเทศไทย) จงเปนสวนผสมของสารไฮโดรคารบอนทมความหลากหลายและปรมาณสดสวนอาจแตกตางกนบาง แตโดยภายรวมแลวสวนประกอบหลกของกาซ LPG จะมดวยกน 4 ตวหลกๆ ทเราควรทาความรจก คอ

1. โปรเปน (Propane; C3H8) ในหนารอนของประเทศไทยจะมความดนอยทประมาณ 175 - 200 Psi (ทอณหภม 15 C จะมความดน 6.5 bar)

2. โปรปลน (Propylene; C3H6)

3. บวเตน (Butane; C4H10 ) จากขอมลเบองตนโดยประมาณ เราพบวาบวเตนในหนารอนของประเทศไทยจะมความดนอยทประมาณ 80 - 100 Psi (ทอณหภม 15 C จะมความดน 1.0 bar)

4. บวทลน (Butylene; C4H8) ซงรวมถงนอรมลบวทลน (n-butylene; nC4H8) และไอโซบวเตน (iC4H8)

ทงจากองคประกอบขางบนเราจงพอสรปโดยหลกการเพอใชทางานในทางปฏบตวากาซ LPG ประกอบดวยไฮโดรคารบอนซงใน 1 โมเลกลจะมสวนประกอบของคารบอน (C) 3 อะตอม และคารบอน (C) 4 อะตอม หรอ C3+ C4 ( ไมใชขาราชการ ซ 3 กบซ 4 นะครบ อนนระบบนยกเลกไปแลวครบ) นอกจากนกาซ LPG ยงคงมองคประกอบสารไฮโดรคารบอนอนๆอก

คราวนวกกลบมาเรองงานชงตวงวดตามขอกาหนดของกฎหมาย (Legal Metrology) ในการรางประกาศกระทรวงพาณชย เรองมาตรวดปรมาตรของเหลวนน เราไดรางกาหนดนยามของคาวา “ของเหลว” โดยใหครอบคลมถงนามนเชอเพลง แลวปรบใชนยามของ “นามนเชอเพลง” ตามพระราชบญญตควบคมนามนเชอเพลง (ฉบบ 2) พ.ศ. 2550 มาตรา 4 และพระราชบญญตการคานามนเชอเพลง พ.ศ. 2543 มาตรา 4 มาใชซงนยามของนามนเชอเพลงดงกลาวครอบคลมถงกาซปโตรเลยมเหลว (LPG) แตถกตดออกไปในคณะกรรมการชงตวงวดฯ ทาใหการเชอมโยงถกทอพระราชบญญตมาตราชงตวงวด พ.ศ. 2542 เขากบ พระราชบญญตควบคมนามนเชอเพลง พ.ศ. 2542 และพระราชบญญตการคานามนเชอเพลง พ.ศ. 2543 เพอใหราบเรยบเขาดวยกนเกดรอยตะเขบขนมา

น ามนเช อเพลง หมายความวา (1) กาซธรรมชาต กาซปโตรเลยม น ามนดบ น ามนเบนซน น ามนเช อเพลงสาหรบเครองบน น ามนกาด

น ามนดเซล น ามนเตา และ น ามนหลอลน (2) สงอนทใชหรออาจใชเปนวตถดบในการกลนหรอผลตเพอใหไดมาซงผลตภณฑทใชหรออาจใชเปน

น ามนเช อเพลงหรอเปนสงหลอลน หรอสงอนทใชหรออาจใชเปนเช อเพลงหรอเปนสงหลอลน ซงไดตด “กาซธรรมชาต” ออกไปเนองจากในรางประกาศกระทรวงงฯ ดงกลาวตกรอบเฉพาะของเหลว

สถานะเดยวเทานน ดงนนหากชงตวงวดเราในวนหนงวนใดเกดมนๆวานามนเชอเพลงคออะไร กขอใหกลบไปดนยาม “นามนเชอเพลง” จากพระราชบญญตควบคมนามนเชอเพลง พ.ศ. 2542 และพระราชบญญตการคานามนเชอเพลง พ.ศ. 2543 แลวปรบใชใหดเพราะงานชงตวงวดตามขอกาหนดของกฎหมายนนกรอบจากดเฉพาะ Trading (การคา) คอ Products และ Services ซงกคอการคานามนเชอเพลง จงจาเปนอยางยงทตองหนไปมองพระราชบญญตฯ ทง 2 อยเสมอและหากตองออกกฎระเบยบใดกขอใหถกถอเนอหาใหเขากบพระราชบญญตฯ ทงสองดงกลาวดวย

สารประกอบไฮโดรคารบอนทปรากฏอยในสวนผสมของกาซปโตรเลยมเหลว อาจแบงเปน 2 กลมใหญ คอ พวกไฮโครคารบอนอมตว (Saturated Hydrocarbon) และไฮโดรคารบอนไมอมตว (Unsaturated Hydrocarbon)

กลมไฮโดรคารบอนอมตว (Saturated Hydrocarbon) ไดแก โปรเปน (Propane) นอรมลบวเทน (n-butane หรอ Normal Butane; nC4) และ ไอโซบวเทน (iso-butane หรอ Isobutane; iC4) เพราะมพนธะเคมจบตวกนระหวาง C และ H เปนพนธะเดยว

รปท 12 พนธเคมของกลมไฮโดรคารบอนอมตว (Saturated Hydrocarbon)

กลมไฮโครคารบอนไมอมตว (Unsaturated Hydrocarbon) ไดแก โปรปลน (Propylene), นอรมลบวทลน (n-butylene) และ ไอโซบวทลน (iso-butylene)

รปท 13 พนธเคมของกลมไฮโดรคารบอนไมอมตว (Unsaturated Hydrocarbon)

3. คณสมบตทางกายภาพ กาซปโตรเลยมเหลว (LPG) ทใชกนอยม 2 สถานะ คอ ของเหลวและกาซ ดงนนจาเปนตองทราบถงคณสมบตทางกายภาพของกาซปโตรเลยมเหลวทงสองสถานะ ดงน

3.1. กาซปโตรเลยมเหลวเมออยในสถานะเปนของเหลว (ก.) จดเดอด และสภาวะวกฤต LPG มจดเดอดตามาก คอ โปรเปนมจดเดอดเทากบ –42 C,

นอรมลบวเทนมจดเดอดเทากบ -0.5 C, ไอโซบวเทนมจดเดอดเทากบ –11.7 C ดงนน LPG มสถานะเปนกาซทอณหภมปกตและความดนบรรยากาศเวนเสยแตจะถกอดดวยความดนหรอทาให LPG มอณหภมลดลงตากวาจดเดอด คาความดนททาให LPG เปนของเหลวตอเมอเพมความดนใหสงกวาคาความดนไอของ LPG (Vapor Pressure) ตวอยางเชนทอณหภมของโปรเปนเทากบ 15 C จะมคาความดนไอของโปรเปนเทากบ 7.3 เทาความดนบรรยากาศ และหากอณหภมของโปรเปนสงขนแลวคาความดนไอของโปรเปนกจะสงขนตามไปดวยเชนกน ตวอยางเชนเมอโปรเปนมอณหภม 96.67 C ความดนทตองใชอดโปรเปนอยางนอยตองมากกวา 41.94 เทาความดนบรรยากาศจงจะทาใหโปรเปนมสถานะเปนของเหลว แตเราพบวาเมออณหภมสงกวานโปรเปนจะไมเปนของเหลวแมวาจะอดดวยความดนมากกวา 41.94 บรรยากาศกตาม ดวยเหตนเราจงเรยกสภาวะทอณหภม 96.67 C และความดน 41.94 เทาความดนบรรยากาศของโปรเปนวา “สภาวะวกฤต (Critical Point)” ของ โปรเปน

รปท 12 สภาวะวกฤต (Critical Point)

สวนประกอบ จดเดอด ( F ) C2H4 เอทธลน (อธน) C2H6 อเทน

C3H6 โปรปลน

C3H8 โปรเปน

iC4H10 ไอโซบวเตน C4H8 บวตลน (บวตน) nC4H10 บวเตน

iC5H12 ไอโซเพนเตน

nC5H12 เพนเตน

-155

-128

-54

-44

11

13-39

31

82

97

โปรเปน เปนสวนประกอบของกาซ LPG ในตลาดปจจบน

ตารางท 2 องคประกอบกาซ LPG

ตารางท 3 คณสมบตของกาซชนดตางๆ

(ข.) ความหนาแนน ปรมาตรจาเพาะและความถวงจาเพาะ ความหนาแนน คอ อตราสวนของนาหนกตอหนงหนวยปรมาตร เชน ทอณหภม 15.5 C ความหนาแนนของโปรเปนมคาเทากบ 507 กโลกรมตอ

ลกบาศกเมตร สาหรบสวนกลบของความหนาแนนกคอ “ปรมาตรจาเพาะ” นนเอง โปรเปนมคาปรมาตรจาเพาะเทากบ 2 ลกบาศกเมตรตอตน สาหรบคาความถวงจาเพาะจะแสดงถงอตราสวนของความหนาแนนระหวางกาซปโตรเลยมเหลวทอณหภมใดอณหภมหนงเทยบกบนาทอณหภม 4 C ตวอยางเชน คาความถวงจาเพาะของโปรเปนเหลวทอณหภม 15 C มคาเทากบ 0.5077 สวนนอรมลบวเทนและไอโซบวเทนจะมคาความถวงจาเพาะเทากบ 0.5844 และ 0.5631 ตามลาดบ

รปท 15 ASTM D1657-89 Standard Test Method for Density or Relative Density of Light

Hydrocarbons by Pressure Thermohydrometer, ASTM

ดงนนจากคณสมบตของกาซปโตรเลยมเหลว (LPG) ในสถานะทเปนของเหลวซงมคาความหนาแนนนอยกวา 1,000 กโลกรมตอลกบาศกเมตร (ความหนาแนนของนาโดยประมาณ) LPG จงเบากวานาและถาหากเกดม LPG รวขนในสภาวะแวดลอมปกต LPG บางสวนจะกลายเปนไอกระจายไปโดยรอบบรเวณ บางสวนทกลายเปนไอไมทนทยงคงสภาพเปนของเหลวอยกจะไหลลงสทอรางระบาย และหากมนาอยในทอรางระบาย LPG กจะลอยบนผวหนาของนาไปจนกวาระเหยกลายเปนไอ

หาก LPG มสดสวนผสมระหวางโปรเปน และ Butane พบวาในฤดรอนจะให โปรเปน มเปอรเซนตสดสวนผสมสงขนและลดสดสวน Butane เพราะโปรเปน เบากวา Butane ในทางกลบกน เมอถงฤดหนาวทมอณหภมตดลบจะบรรจให Butane มเปอรเซนตสดสวนผสมสงขนและลดสดสวนโปรเปนลงเพราะ Butane มความดนไอสงกวา และมจดเดอดทสงกวาเมอเทยบกบคณสมบตของโปรเปน เพอใหสามารถจดไฟตด

(ค.) ความหนด คอ ความสามารถในการตานทานการไหลของของไหล (ของเหลวหรอกาซ) ทมตอภาชนะหรอทอ ของไหลตางชนดกนจะมความหนดแตกตางกน กาซปโตรเลยมเหลว (LPG) ในสภาพของเหลวจะมความหนดนอยมาก (ความหนดของนาเทากบ 1 เซนตพอยส) จากคณสมบตอนน ทาใหกาซเหลวรวซมไดงายกวาของเหลวชนดอน นอกจากนกาซปโตรเลยมเหลวไมมคณสมบตในการหลอลนเนองจากมความหนดตา ดงนนอปกรณทเกยวของ เชน ปมทใชงานกบ LPG จงเกดการสกหรอสงมากเมอเทยบกบปมทใชกบนามนปโตรเลยมเพราะฉะนนอปกรณทเกยวของกบกาซปโตรเลยมเหลวจงตองออกแบบใหเหมาะสมทนทานตอการสกหรอและแรงดนสงได อนง อณหภมจะมผลตอความหนดของของไหล กลาวคอ ของไหลทมสถานะเปนของเหลว เมออณหภมสงขนคาความหนดจะลดลง แตถาเปนกาซ เมออณหภมสงขนคาความหนดกสงขนดวย

(ง.) ความดนไอ (Vapor Pressure) กาซปโตรเลยมเหลว (LPG) เมอถกบรรจอยในภาชนะปดภายใตความดนจะมสถานะเปนของเหลว LPG เหลวจะระเหยเปนไอเตมชองวางทอยเหนอระดบสวนทเปนของเหลวจนกระทงถงจดอมตว (Saturation Point) จงจะหยดระเหย คาความดนของกาซ LPG ทจดอมตวนเรยกวา “คาความดนไออมตว” คาความดนไออมตวเปนตวบงบอกคณสมบตการระเหย (Volatility ) ของสารนนๆ กลาวคอถาสารใดมความดนไอสงแสดงวาสารนนสามารถระเหยไดเรว นอกจากนคาความดนไอ LPG ยงเปนคาทขนกบอณหภม LPG ณ ขณะนนโดยตรง กลาวคอ ถาอณหภมสงคาความดนไออมตวกสงขนดวย ตวอยางในรปท 16 ทอณหภมของโปรเปน 0 C มคาความดนเทากบ 4.5 bar แตเมออณหภมสงขนเปน 38 C จะมคาความดนสงขนเปน 14.5 bar

รปท 16 คณสมบตบางประการของ Propane และ Butane

(จ.) ความรอนแฝงในการระเหย ความรอนแฝงในการระเหย คอ ปรมาณความรอนทตองใชในการระเหยตอหนวยนาหนกของสารเพอเปลยนสถานะจากของเหลวเปนกาซทจดเดอดปกต (ณ ความดนบรรยากาศ) หรอปรมาณความรอนทตองถกดงออกตอหนวยนาหนกของสารเพอใหไดกลนตวเปนของเหลวทความดน

บรรยากาศ ทงนคาความรอนแฝงดงกลาวจะมคาลดลงเมออณหภมเพมสงขน ซงกาซปโตรเลยมเหลวมคาความ รอนแฝงนอยมากเมอเทยบกบความรอนแฝงของนาดงนนเมอ LPG ถกปลอยออกจากภาชนะเกบ LPG จะระเหยทนท การท LPG ระเหยไดตองไดรบความรอนหรอดงความรอนจากบรเวณใกลเคยงซงจะทาใหบรเวณทถกดงความรอนไปจะมความเยนจดเพราะฉะนนถา LPG รวไหลออกมาถกผวหนงเราหรอสวนหนงสวนใดของรางกายจะทาใหผวหนงหรอสวนนนๆของรางกายนนไดรบความเยนจดจนถงกบเนอเยอตาย

(ฉ.) ความรอนจาเพาะ คาความรอนจาเพาะ คอปรมาณความรอนททาใหวตถหนงหนวยนาหนกมอณหภมสงขนหนงองศา มหนวยเปนกโลแคลอร / กโลกรม / C หรอ บทย/ปอนด/F เชน เมออยในสถานะของเหลว ความดนคงท 1 บรรยากาศ อณหภม 25 C คาความรอนจาเพาะของโปรเปนมคาเทากบ 0.6023 สวนนอรมลบวเทน, ไอโซบวเทน, commercial propane และ commercial butane จะมคาความรอนจาเพาะเทากบ 0.5748, 0.5824, 0.60 และ 0.57 ตามลาดบ

(ช.) อณหภมของจดตดไฟ (Ignition Temperature) เมอคอย ๆ เพมอณหภมใหกบเชอเพลงจนเลยอณหภมคาหนงแลว เชอเพลงกจะเรมลกไหมเองแมจะไมมประกายไฟหรอสาเหตของการตดไฟ อณหภมตาสดทเรมเกดการลกไหมตามธรรมชาตนเรยกวา “อณหภมของจดตดไฟ (Ignition Temperature)” เนองจากอณหภมจดตดไฟของโปรเปน คอ 460 - 580 C และของบวเทนคอ 410 - 550 C ดงนนกาซปโตรเลยมเหลวจงตดไฟไดยากกวาเมอเทยบกบนามนเบนซนซงมจดตดไฟ 280 - 430 C และนามนดเชล 250 - 340 C เมอมองดในเทอมนนนเราพบวากาซปโตรเลยมเหลวคอนขางมความปลอดภยสงกวาเมอเทยบกบนามนเบนซลแตขอแนะนาอยาไปลองทดสอบเองนะครบ อาจทาใหชนสวนของรางกายขาดหายไดหวาดเสยวนา

(ซ.) สมประสทธการขยายตว กาซปโตรเลยมเหลวมสมประสทธการขยายตวท 15 C ประมาณ 0.300/C สาหรบโปรเปน และ 0.002/C สาหรบบวเทน พบวาอณหภมยงสงการขยายตวยงมาก ตวเลขนจาเปนอยางยงใชในการคานวณปรมาตรสงสดทสามารถจะบรรจกาซลงภาชนะหรอถงเกบไดในสภาพอณหภมตาง ๆ กน ดงนนการบรรจกาซปโตรเลยมเหลวลงในถงจะตองเหลอทวางเหนอกาซเหลวไว โดยในสวนของชองวางนจะมไอกาซอยทงนเพอปองกนไมใหเกดความดนทเกดการขยายตวของของเหลวในกรณทกาซไดรบความรอนผดปกต นอกจากนระบบทอสงตาง ๆ ทสงกาซปโตรเลยมเหลวจาเปนตองมกลไกอปกรณนรภยแบบระบายความดน เชน Pressure Relief Valve เปนตน

3.2. คณสมบตทางกายภาพของกาซปโตรเลยมเหลว เมออยในสถานะเปนกาซ (ก.) ความหนาแนน ปรมาตรจาเพาะและความถวงจาเพาะ คาความถวงจาเพาะของกาซ

ปโตรเลยมเหลวเมอเปนกาซจะแสดงถงอตราสวนของความหนาแนนระหวางกาซกบอากาศทอณหภมและความดนเดยวกน หรอกลาวอกนยหนงวาเปนตวเลขทชใหเหนวากาซปโตรเลยมเหลวเมอเปนกาซจะหนกเปนกเทาของอากาศ (เมอความหนาแนนของ อากาศ = 1)

ทอณหภม 15.5 C (60 F) ณ ความดนบรรยากาศ โปรเปน มคาความถวงจาเพาะเมอเปนกาซ เทากบ 1.5 บวเทน มคาความถวงจาเพาะเมอเปนกาซ เทากบ 2.0

ดงนน กาซปโตรเลยมเหลวในสถานะทเปนกาซจะหนกกวาอากาศเมอเกดการรวไหลขน กาซจะไปรวมตวอยในบรเวณทตาและถาบรเวณทตานนเปนรางระบายนาหรอคคลอง กาซอาจจะไหลตามนาไปทาใหเกดอบตเหตไฟไหม ณ จดซงหางไกลจากบรเวณทกาซรวได นอกจากนคาความหนดกาซปโตรเลยมเหลวในสถานะของกาซจะมความหนดสงขนเมออณหภมสงขน

(ข.) ความสามารถในการอดตวของกาซ LPG (Compressibility factor) สาหรบกาซอดมคต (ldeal Gas) ความสมพนธของอณหภม ความดนและปรมาตร สามารถแสดงโดยสมการสภาวะ (Equation of State) คอ

PV = nRT เมอ P = ความดน ,

V = ปรมาตร , n = จานวนโมล, R = Gas Constant, T = อณหภม

แตสาหรบกาซ LPG จะมลกษณะเบยงเบนไปจากกาซอดมคต ดงนนเพอใหสามารถใชสมการสภาวะไดจงจาเปนตองเพมคาความสามารถในการอดตวของกาซ (Compressibility factor, Z) เขาไปในสมการคอ PV = ZnRT สาหรบกาซไมอดมคต โดยท Z จะมคานอยกวา 1 คอทอณหภม 15 C ณ ความดนบรรยากาศ โปรเปน นอรมลบวเทน และไอโซบวเทน มคา Z = 0.984 , 0.969 และ 0.971 ตามลาดบ

(ค.) ชวงการลกไหม (Flammability Limits in Air) กาซทสนดาปไดจะมชวงสวนผสมกบอากาศเพยงชวงเดยวทจดไฟแลวลกไหมไดเพราะมอากาศผสมอยในปรมาณทพอเหมาะ ชวงการลกไหมไดจะแสดงคาเปนอตราสวนรอยละ ( % ) ปรมาตรกาซตออากาศ คาทางดานความเขมขนสงของชวงการลกไหม เรยกวา “อตราสวน Higher Explosion Limit (U.E.L)” สวนทางดานความเขมขนตาของชวงการลกไหมเรยกวา “อตราสวน Lower Explosion Limit (L.E.L)” กาซ LPG จะสามารถลกไหมหรอตดไฟไดกตอเมอมกาซผสมอยในอากาศ 2-9% คอถามกาซ LPG ตากวา 2 สวนหรอมากกวา 9 สวนในสวนผสมของกาซกบอากาศกบอากาศ 100 สวน สวนผสมนนกจะไมตดไฟ ซงคอยอานในเนอตอไป

(ง.) อณหภมของเปลวไฟ (Flame temperature) อณหภมของเปลวไฟทไดจากการเผาไหมของ LPG สงมากพอทจะหลอมโลหะตาง ๆ ได เชน หลอมเหลก ทองเหลอง อลมเลยม และแกว เปนตน โดยโปรเปน ม

อณหภมของเปลวไฟในอากาศ 1,930 C และบวเทน 1,900 C ดงนนจงเหมาะสาหรบงานอตสาหกรรมหลอมโลหะ นอกจากนยงสามารถนาไปใชในการอบเครองเคลอบดนเผาอบส ไดอยางมประสทธภาพ

(จ.) คาออกเทน (Octane Number) LPG ในสถานะกาซทใชสาหรบยานพาหนะนนจะมคาออกเทน (Octane No.) สงประมาณ 95-110 ซงสงกวาคาออกเทนของนามนเบนซนจงเหมาะกบการใชเปนเชอเพลงของรถยนตมาก แตจะมปญหาในเรองอณหภมของเปลวไฟของ LPG เมอมการระเบดในกระบอกสบซงจะมอณหภมสงกวานามนเบนซลทาใหเครองรอนมากกวาตองแลกเอาครบ

(ฉ.) อตราสวนปรมาตรของเหลว/กาซ (Liquid/Vapor Volume Ratio) LPG เหลวเมอระเหยและเปลยนสถานะไปเปนกาซ พบวาปรมาตรจะเปลยนแปลงไปอยางมากกลาวคอทอณหภม 15.5 C (60 F) โปรเปนเหลว 1 หนวยปรมาตร เมอกลายเปนกาซจะมปรมาตรเปน 274 หนวยหรอพดงายๆ คอขยายตวไป 274 เทาตว สวนบวเทนเหลว 1 หนวยปรมาตร เมอกลายเปนกาซจะมปรมาตรเปน 233 หนวย

ดงนน LPG ในสถานะทเปนของเหลว ถารวออกมาจะมอนตรายมากกวาทเปนกาซเพราะปรมาณ LPG สถานะของเหลวทรวไหลออกมาเมอกลายเปนสถานะกาซจะเพมปรมาตรมากขน 274 เทาตว การขยายตวแพรตว โอกาสทไปพบประกายไฟ โอกาสการระเบดกยงมาก อนตรายกยงหายหวงมกหวงกหายครบ จะอะไรเสยอกครบกมนจะรนแรงสครบ

(ช.) ปรมาณอากาศทใชในการเผาไหม (Air Requirement) กาซออกซเจนเปนกาซทมสวนผสมอยในอากาศ 21 % โดยปรมาตรและเปนปจจยสาคญทชวยใหเกดการเผาไหม ดงนนปรมาณอากาศทปอนเขาไปในหองเผาไหมจะตองมปรมาณทแนนอนในกรณทกาซ LPG เผาไหมอยางสมบรณทงหมดกจะกลายเปนกาซคารบอนไดออกไซดและนาและการเปลยนแปลงนเขยนเปนสมการเคมไดดงตอไปน

ดงจะเหนไดจากสมการเหลาน ปรมาณออกซเจนทจาเปนตอการเผาไหมอยางสมบรณจะเปน 5 เทาในกรณของโปรเปน และ 6.5 เทาในกรณของบวเทน เนองจากปรมาณออกซเจนในอากาศมประมาณ 21% ฉะนนในการเผาไหมโปรเปนอยางสมบรณ 1 ลกบาศกเมตรจะตองใชอากาศ 24 ลกบาศกเมตร สวนบวเทน 1 ลกบาศกเมตรจะใชอากาศ 31 ลกบาศกเมตรดงนนเมอเปรยบเทยบกบนามนเบนซนแลว LPG ตองการปรมาณอากาศมากกวาเลกนอย

(ซ.) คาความรอนของการเผาไหม (heat of combustion) คาความรอนของการเผาไหมของกาซ LPG หมายถงคาปรมาณความรอนทเกดขนจากการนาเอากาซ LPG หนงหนวยนาหนก หรอหนงหนวยปรมาตรมาเผาไหมทความดนบรรยากาศและอณหภมปกต (25 C) คาความรอนของการเผาไหมเปนคาทบงบอกถงคณสมบตของเชอเพลง และใชในการคานวณหาประสทธภาพเชงความรอนของเครองจกร

(ฌ.) ส กลน และการละลาย LPG บรสทธ ไมมส ไมมกลน ดงนน บรษท ผผลตกาซ LPG จงตองเตมสารประกอบทมกลนเหมนลงไปดวย เพอใหผใชรตวเมอกาซ LPG เกดรว หรอผใชลมปดวาลวใชกาซ สารประกอบทเตมลงไปเพอทาใหกาซ LPG มกลนเหมนเปนสารพวกเมอรแคบแทน (Mercaptan) นอกจากนกาซ LPG มคณสมบตเปนตวทาละลาย (Solvent) เชนเดยวกบพวกนามนระเหยจงสามารถละลายหรอทาใหอปกรณตาง ๆ ททามาจากยางธรรมชาตเสยคณสมบตได เชน ปะเกนหรอซลตาง ๆ ดงนนอปกรณทนามาใชกบถงทบรรจกาซ LPG ควรใชวสดอนทไมไดทามาจากยาง ธรรมชาต เชน ยางสงเคราะห เปนตน

รปท 17 คณสมบต LPG จาก NFPA 58 Liquefied Petroleum Gas Code, 2004 Edition

4. การจดเกบกาซ LPG จะมอยดวยกน 3 รปแบบทนยมกนคอ

4.1. Pressurized Gas Tankers จดเกบกาซ LPG ภายในภาชนะภายใตความดนสงประมาณ 80-190 Psi (6 – 13 barg) ในการออกแบบถงความดนจงตองออกแบบใหสามารถรองรบความดนไมนอยกวาทประมาณ 18 barg โดยสามารถรองรบอณหภมสงสดททนไดในการขนยาย LPG เขาออกถงสารองท 45 C สงผลใหขนาดถงสารองรปแบบนทไดรบการออกแบบสาหรบการขนสงจงมขนาดไมเกน 1,000 m3 ซงเรามกพบเหนในการขนสงทางบกดวยรถยนต

รปท 18 ถงสารองแบบเกบดวยความดน

4.2. Semi-Refrigerated /Semi-Pressurized Gas Carriers จดเกบกาซ LPG ไวภายใตอณหภมตากวาจดเดอดของกาซ LPG ซงจดเดอดของกาซ LPG อยทประมาณ -50 C ดงนนความดนภายในถงจะเหลอเพยง 2.8 - 7.0 barg ขนาดถงทไดรบการออกแบบสาหรบการขนสงจงมขนาดไมเกน 12,000 m3 โดยประมาณ

4.3. Fully Refrigerated Gas Carriers เปนการจดเกบกาซดวยสภาวะภายในถงจดเกบทมความดนเทากบหรอใกลเคยงความดนบรรยากาศ โดยควบคมอณหภมภายในถงสารองใหเทากบหรอใกลเคยงอณหภมจดเดอดของกาซนนๆ สาหรบการจดเกบกาซโปรเปนจะควบคมอณหภมภายในถงสารองแบบนเทากบอณหภมจดเดอดของกาซโปรเปนซงอยท -42 C หรอตากวาเลกนอยเชนท -45 C สวน Butane จดเกบทอณหภม -2 C ดงนนดวยระบบจดเกบกาซวธนจงมการจดเกบทอณหภมตาสดของถงสารองอยท -50 C และมความดนภายในถงขณะใชงาน (Working Pressure) ประมาณ 250 millibar (ดรปท 19) ขนาดถงทไดรบการออกแบบสาหรบการขนสงจงมขนาดระหวาง 5,000 - 75,000 m3

รปท 19 Fully Refrigerated Storage Tanks หรอ Cold Storage Tanks หรอ Cryogenic Storage

Tanks 3 รปแบบตาม BS 7777 Part1-1993

รปท 20 Fully Refrigerated Storage Tanks

ดวยเหตนเราจงไมเหนการขนสงดวยวธการจดเกบดวยวธการนกบการขนสงทางบกแตจะพบเหนในการขนสงทางเรอเดนทางขามมหาสมทรเนองจากสามารถจดเกบไดปรมาณมาก ยกตวอยางในกรณท ปตท. ทาการซอมแซมโรงแยกกาซธรรมชาตประจาป ทาใหกาลงการผลตกาซลดตาลงสงผลใหปรมาณกาซ LPG มไมพอใชภายในประเทศ ปตท.กจะสงนาเขากาซโปรเปน และ/หรอ กาซ Butane และ/หรอกาซ LPG (สวนผสมของกาซโปรเปนกบกาซ Butane) จากตางประเทศเปนลาเรอใหญๆ ซงขนสงดวยวธการจดเกบแบบ Fully Refrigerated Gas Carriers นะครบ

รปท 21 Fully Refrigerated Gas Carriers

5. โทษของกาซ LPG เนองจากอตสหกรรมทางดานปโตรเลยมนน ความเสยหายจากการระเบดของผลตภณฑปโตรเลยมในแต

ละครงนนสรางความเสยหายใหกบผประกอบการอยางรนแรงทงในรปของชวตและทรพยสน รวมทงความเสยหายทางดานธรกจ รวมไปจนถงสภาวะแวดลอมบรเวณโดยรอบพนทอกแลว ยงมความเสยหายตางๆทงทางตรงและทางออม ทงในระยะสนแลระยะยาว ทาใหมการศกษาในเรองการระเบดของผลตภณฑกนอยางจรงจง กอนอนเราตองทาความเขาใจในเรององคประกอบของการจดตดไฟหรอการระเบดเสยกอน ประกอบดวย 3 องคประกอบคอ

1. สารไวไฟ (Flammable Gas or Material) หรอสวนทเปนไอระเหยผสมอยในอากาศ 2. กาซออกซเจนในปรมาณทเหมาะสมและเพยงพอ 3. แหลงจดไฟ (Ignition Source) มพลงงานความรอนทเพยงพอ เชน เปลวไฟ การเกดประกายไฟ

หรอการถายเทประจไฟฟาสถต ประกายไฟจากการลดวงจรไฟฟาหรอจากหนาสมผสสวตซไฟ เปนตน

รปท 22 องคประกอบของการจดตดไฟหรอการระเบด

แตกนนแหละไมใชออยๆ หากมองคประกอบครบทง 3 ประการแลวจะเกดการตดไฟหรอระเบดไปเสยทกครง ยงตองคานงถงชนดสารไวไฟนนๆวามคณสมบตอยางไรเมอผสมเจอปนเขากบอากาศแลวกอใหเกดสภาพจดตดไฟ (Explosive Atmosphere) มารจกนยามการระเบดเสยกอน

การระเบด คอ ปฏกรยาเคมของสารไวไฟกบออกซเจนและปลดปลอยพลงงานความรอนสงมาก หรอความดนสงมาก หรอทงความรอนและความดนสงมากรวมกน ทงนสารไวไฟอาจอยในรปของแกส (Gas) หรอไอระเหย (Vapor)

สารแตละชนดมคณสมบตในการจดตดไฟตางกน ดงนนแมครบองคประกอบการจดตดไฟหรอการระเบด (สารไวไฟ ออกซเจนและประกายไฟ) สารบางชนดจะเกดการตดไฟหรอระเบด แตสารบางชนดอาจจะไมทาให

เกดการระเบดหรอไฟไหมขนได เราจงตองมาดคณสมบตทสาคญของสารไวไฟทปนเปอนในอากาศและทาใหเกดสภาพบรรยากาศทจดตดไฟได (Explosive Atmosphere) ม 5 ประการ คอ

1. Lower Explosive Limit (LEL) คอ ปรมาณเปอรเซนตของสารไวไฟ (Flammable Gas or Material) หรอสวนทเปนไอระเหยขนตาผสมอยในอากาศ จนมสวนผสมทเหมาะสมทาใหเกดสภาพจดตดไฟหรอระเบดได (Explosive mixture) หากมปรมาณเปอรเซนตของสารไวไฟหรอสวนทเปนไอระเหยเจอปนในอากาศเขมขนหรอปรมาณตากวาคาน กจะไมกอใหเกดการจดตดไฟหรอระเบด

รปท 23 ขอบเขตการการจดตดไฟของสารไวไฟ (Explosive Limits)

รปท 24 ความเขมขนของไอสารไวไฟในเทอมของปรมาณเปอรเซนตของสารไวไฟหรอสวนทเปนไอ

ระเหยผสมอยในอากาศ

2. Upper Explosive Limit (UEL) คอ ปรมาณเปอรเซนตของสารไวไฟ (Flammable Gas or Material) หรอสวนทเปนไอระเหยมากทสดผสมอยในอากาศ จนมสวนผสมทเหมาะสมทาใหเกดสภาพจดตดไฟหรอระเบดได (Explosive Mixture) หากมปรมาณเปอรเซนตของสารไวไฟหรอสวนทเปนไอระเหยเจอปนในอากาศเขมขนหรอปรมาณสงกวาคาน กจะไมกอใหเกดการจดตดไฟหรอระเบด

ดวยเหตนการจดตดไฟ หรอระเบดจะเกดขนไดตองอยในสภาพตงแต Lower Explosive Limit (LEL) จนถง Upper Explosive Limit (UEL) ดรปท 25 ทงนขอบเขตการจดตดไฟของสารไวไฟตงแต LEL จนถง UEL

ขนอยกบคณสมบตของสารไวไฟแตละชนด ยกตวอยางเชน กาซ Methane จะม LEL เทากบ 5% และ UEL 17% โดยปรมาตรของอากาศ นนหมายความวาหากในอากาศทมอตราสวนผสมของกาซ Methane ตออากาศอยระหวาง 5 : 95 จนถง 17 : 83 แลวหากเกดประกายไฟขนโอกาสการระเบดจะสามารถเกดขนไดสงทนท แตถาหากอตราสวนผสมของกาซ Methane ตออากาศนอยกวาน 5 : 95 หรอมากกวา 17 : 83 หากเกดประกายไฟขนโอกาสจะเกดการระเบดเปนไปไดยาก (ดรปท 26)

รปท 25 ขอบเขตการการจดตดไฟของสารไวไฟ

รปท 26 ตวอยางขอบเขตการการจดตดไฟของกาซ Methane

3. Flash Point คอ คาอณหภมตาสดททาใหสารไวไฟทมสถานะเปนของเหลวเกดการระเหยกลายเปนไอจากนนผสมอยในอากาศในสดสวนทเหมาะสมกอในจดตดไฟไดบรเวณเหนอของเหลวชนดนน เราเรยกของเหลวประเภทนวา “Flammable Liquid” ซงจะม Flash point ตากวา 100 F (37.78 C) สาหรบของเหลวทม Flash point สงกวา 100 F (37.78 C) เรยกวา “Combustible Liquid” จากคณสมบตดงกลาวเราสามารถนาไปใชประโยชนในการรกษาและจดเกบสารไวไฟใหอยในสภาวะอณหภมตากวา Flash point ไมทาใหเกดสภาพของพนทอนตรายขนได กจะปลอดภย

รปท 27 ตวอยางขอบเขตการจดตดไฟของสารไวไฟ

4. Auto-Ignition Temperature คอ อณหภมตาทสดททาใหแกส หรอไอระเหยของสารไวไฟซงผสมอยในบรรยากาศจะเกดการลกตดไฟไดเองโดยไมจาเปนตองมประกายไฟในพนททมการรวไหลของแกสหรอไอระเหยของสารไวไฟถามการใชงานเครองจกรกลหรออปกรณไฟฟาซงทาใหเกดความรอนสงทสวนใดสวนหนง (Hot Spot) โดยความรอนทเกดขนนมอณหภมสงกวา คา Auto-Ignition Temperature ของแกสหรอไอระเหยนนๆ อาจจะทาใหสารไวไฟในบรรยากาศเกดการลกตดไฟขนเองได

5. Vapor Density คอ ความหนาแนนของแกสหรอไอระเหยของสารไวไฟเมอเทยบกบอากาศ ถาคาความหนาแนนของแกสหรอไอมากกวา 1.0 แสดงวาแกสหรอไอนหนกกวาอากาศเมอเกดมการรวไหล แกสหรอไอนจะลอยอยในระดบตา แตถาคาความหนาแนนของแกสหรอไอนอยกวา 1.0 แสดงวาแกสหรอไอชนดนเบากวาอากาศ เมอเกดมการรวไหลแกสหรอไอนจะลอยขนสง

อตสาหกรรมทางดานปโตรเลยมไดทาการศกษา Explosion Limits ของผลตภณฑปโตรเลยมพอสรปได

บางชนดดงตารางท 4 ดงนนหากมองคประกอบครบ 3 ประการและอตราสวนของของเหลวปโตรเลยมกบอากาศอยในระหวาง Lower Explosion Limit (L.E.L) กบ Higher Explosion Limit (U.E.L) การจดตดไฟหรอระเบดจะเกดขนได (ดรปท 28) ยกตวอยางเชน กาซ โปรเปน จะม L.E.L เทากบ 2.1 และ U.E.L 9.4 นนหมายความวาหากในอากาศมอตราสวนผสมของกาซ โปรเปน ตออากาศอยระหวาง 2.1 : 97.9 จนถง 9.4 : 90.6 แลวเกดประกายไฟขน จะมโอกาสเกดการระเบดขนไดสงแตถาหากอตราสวนผสมของกาซ โปรเปน ตออากาศนอยกวาน 2.1 : 97.9 หรอมากกวา 9.4 : 90.6 หากเกดประกายไฟขน การระเบดกเกดขนไดยาก

ตารางท 4 Explosion Limits ของผลตภณฑปโตรเลยม

หากเกดปญหาหนางานและกลวการระเบดกควรหาอปกรณตวทสามารถวดคาอตราสวน Lower Explosion Limit (L.E.L) กบ Higher Explosion Limit (U.E.L) แตถาสามารถหาไดกหาเอาพวกอปกรณชนด Gas Detector (กอนใชงานกตรวจสอบกบไฟแชคแกสทใชสบบหรโดยเปดวาลวแกสไฟแชค แตไมตองสะกดถานใหไฟตดละ) แทนกยงดหรอหลกเลยงการกระทาใดทอาจกอใหมองคประกอบครบ 3 ประการคอ เชอเพลง อากาศ และประกายไฟ ซงหากตดปจจยหนงปจจยใดออกไปได การระเบดจะไมเกดขนละครบ

รปท 28 ตวอยาง Lower Explosion Limit กบ Higher Explosion Limit การจดตดไฟหรอระเบดจะเกดขนได

ตารางท 5 LEL& UEL Sources: Data extracted from Gas Data Book, 7th edition, copyright 2001 by Matheson Gas Products, and from Bulletin 627, Flammability Characteristics of Combustible Gases and Vapors, copyright 1965 by U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines.

หากกาซ LPG โดนผวหนงของเรา ผวหนงจะไหมเหมอนโดนถกไฟลวกทงนกเพราะเวลาทกาซ LPG

เปลยนสถานะจากของเหลวทมความดนสงกลายเปนไอจะดดความรอนแฝงจากสงแวดลอมซงในทนกคอ ความชนภายในผวหนงเรานนเอง

นอกจากนกาซ LPG ยงมนาหนกมากกวาอากาศโดยทวไป ดงนนหากมการรวไหลออกจากถงบรรจกาซ LPG จะไปแทนทอากาศ ซงรวมถงกาซออกซเจนทเราใชหายใจทมอยในอากาศประมาณ 17 % ของอากาศ

ทงหมดสงผลใหหากมใครอยบรเวณนนจะขาดออกซเจนและตายลงไดเชนเดยวกน ถาไมสามารถเคลอนยายออกนอกพนทไดทนเวลา

หากกาซ LPG มการรวไหล ออกจากภาชนะถงบรรจความดน กาซ LPG จะสามารถขยายตวไดประมาณ 270 เทาเลยทเดยว

6. การจดวางถงบรรจกาซความดนสาหรบบรรจกาซเหลว LPG

ตามขอกาหนด NFPA 58 มาตรฐานความปลอดภยไดกาหนดการจดวางถงบรรจกาซความดนสาหรบจดเกบกาซ LPG ดงเชนในรปท 29 และรปท 30 แตอยางไรกตามหากตองการจดวางถงจรงๆ ตองไปปรกษากรมโยธาธการดกวาครบ เพราะขอมลทนสมยกวาและทสาคญถกตองตามกฎหมาย

(ก)

(ข)

(ค)

รปท 29 ขอกาหนด NFPA 58 – 2004 มาตรฐานความปลอดภยไดกาหนดการจดวางถงบรรจกาซความดน

รปท 30 ขอมลทวไปของ LPG

กอนจบขอตงคาถามทงไวสกขอวา มบรษทหนงถามวา “มาตรวดปรมาตรของเหลวของบรษทใชวดซอขายโปรปลน (Propylene) มาตรวดปรมาตรของเหลวดงกลาวตองไดรบการตรวจสอบใหคารบรองหรอเปลา ?” ถาตอบได นาจะแสดงวาอานบทความแลวเขาใจ ถายงมนกกลบไปอานอกรอบเถอะ ...... สาธ

แหลงขอมลอาอง 1. http://www.doeb.go.th/v3/knowledge/knowledge_article_Natural1.htm 2. http://www.doeb.go.th/knowledge/knowledge_article_Natural2.htm 3. GPA Standard 2140-97, Liquefied Petroleum Gas Specifications and Test Methods, Gas

Processors Association, 1997 4. Natural Gas Conversion Guide, 2012, International Gas Union (IGU) 5. Report No: 2006/268-Issue 1, REVIEW OF LPG FLOW MEASUREMENT TECHNOLOGIES AND

MEASUREMENT ISSUES, Nov 2006, A Report for National Measurement System Programme Unit, Department of Trade & Industry, NEL

6. Handbook of Petroleum Processing, DAVID S. J. “STAN” JONES, PETER R. PUJAD´O, 2006 Springer

7. ENGINEERING DATA BOOK, FPS VERSION, Volumes I & II, 12 Edition, 2004, Gas Processors Suppliers Association

8. สารานกรม เปดโลกปโตรเคม Petrochemical Encyclopedia, บรษท ปตท. จากด (มหาชน), 2554 9. NFPA 58 Liquefied Petroleum Gas Code, 2004 Edition, National Fire Protection

Association 10. ประกาศกระทรวงพลงงาน เรอง หลกเกณฑ และวธการในการเกบรกษา การกาหนดบคลากรทรบผดชอบ

และการยกเวนไมตองปฏบตตามพระราชบญญตวตถอนตราย พ.ศ. 2535 สาหรบสถานทใชกาซปโตรเลยมเหลว ทกรมธรกจพลงงานรบผดชอบ พ.ศ. 2554

11. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, Principles and Practices, 3rd Edition, Saeid Mokhatab, William A. Poe, John Y. Mak, 2015, Elsevier Inc & Gulf Professional Publishing