Jul 13,2026
ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซจากโรงกลั่น และก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) มักมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2S) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ซึ่งเป็นก๊าซที่มีความเป็นกรด จำเป็นต้องกำจัดก๊าซเหล่านี้ออกก่อนที่จะสามารถขนส่งหรือดำเนินการแปรรูปเพิ่มเติมได้ ท่ามกลางเทคโนโลยีการบำบัดก๊าซที่มีอยู่ การดูดซับด้วยอะมีนยังคงเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการกำจัดสูงและสามารถนำตัวทำละลายกลับมาใช้ใหม่ได้เพื่อการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง
ในโรงงานปรับคุณภาพก๊าซสมัยใหม่ ตัวทำละลาย เช่น MDEA (เมทิลไดเอทานอลามีน), DEA (ไดเอทานอลามีน) และ MEA (โมโนเอทานอลามีน) จะไหลเวียนอย่างต่อเนื่องระหว่างหอดูดซับและหอฟื้นฟู แม้ว่าตัวทำละลายแอมีนเหล่านี้จะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ก็จะปนเปื้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไประหว่างการดำเนินงานเป็นเวลานาน ไฮโดรคาร์บอนหนัก ผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพ เกลือที่ทนความร้อนได้ อนุภาคจากการกัดกร่อน น้ำมันหล่อลื่น และสิ่งสกปรกอื่นๆ จะสะสมอยู่ในสารละลายที่ไหลเวียน เมื่อระดับการปนเปื้อนถึงจุดหนึ่ง ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบแอมีนจะเริ่มลดลง
ด้วยเหตุนี้ การกรองด้วยถ่านกัมมันต์จึงกลายเป็นส่วนประกอบมาตรฐานในระบบการบำบัดด้วยแอมีนหลายระบบ แทนที่จะกำจัด H₂S โดยตรง ถ่านกัมมันต์ช่วยรักษาความสะอาดของตัวทำละลาย ทำให้สารละลายแอมีนสามารถทำงานได้ตามประสิทธิภาพที่ออกแบบไว้เป็นระยะเวลานานขึ้นมาก
หน่วยแอมีนแต่ละหน่วยจะสัมผัสกับสารปนเปื้อนจากหลายแหล่ง แก๊สป้อนเข้ามักนำไฮโดรคาร์บอนที่ควบแน่นได้ น้ำมันหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์ และอนุภาคของแข็งขนาดเล็กเข้ามาด้วย ในขณะเดียวกัน การกัดกร่อนภายในจะสร้างเหล็กซัลไฟด์และสนิม ในรูปของอนุภาค ส่วนการให้ความร้อนซ้ำๆ ระหว่างกระบวนการฟื้นฟูตัวทำละลายจะค่อยๆ ก่อให้เกิดสารย่อยสลายที่ละลายเข้าไปในสารละลายแอมีน
สารปนเปื้อนหลายชนิดเหล่านี้ไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยตัวกรองเชิงกลแบบทั่วไป เนื่องจากสารเหล่านี้อยู่ในรูปที่ละลาย ไม่ใช่รูปที่แขวนลอย เมื่อระดับการปนเปื้อนเพิ่มขึ้น ผู้ปฏิบัติงานมักสังเกตเห็นปรากฏการณ์โฟมไม่เสถียร ประสิทธิภาพการดูดซับลดลง แรงดันตกคร่อมเพิ่มขึ้น และการสูญเสียตัวทำละลายมากขึ้น ในกรณีรุนแรงมาก สารปนเปื้อนที่มากเกินไปอาจทำให้ต้องหยุดการดำเนินการโดยไม่ได้วางแผนไว้ เพื่อเปลี่ยนตัวทำละลายหรือทำความสะอาดอุปกรณ์
ในหมู่ตัวทำละลายอะมีนชนิดต่างๆ MDEA ถูกใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความสามารถในการแยกก๊าซ H₂S ได้อย่างยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม การดำเนินงานเป็นเวลานานโดยไม่หลีกเลี่ยงไม่ได้จะนำไปสู่การสะสมของไฮโดรคาร์บอน เกลือที่ทนความร้อน ผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพ อนุภาคเหล็ก และสารปนเปื้อนอื่นๆ สารเจือปนเหล่านี้ไม่เพียงแต่ลดประสิทธิภาพในการกำจัดกำมะถันเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดหนึ่งในปัญหาการดำเนินงานที่ใหญ่ที่สุดในโรงงานอะมีน คือ ปรากฏการณ์โฟมของอะมีน
ปรากฏการณ์โฟมของอะมีนเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการสูญเสียประสิทธิภาพในการดำเนินงาน โฟมที่รุนแรงจะส่งผลให้ของเหลวถูกพัดพาไปด้วย (liquid carryover) ความดันตกคร่อมตัวดูดซับและตัวถ่ายเทความร้อนสูงขึ้น กำลังการผลิตลดลง และประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลลดลง ส่งผลให้ก๊าซธรรมชาติที่ผ่านการบำบัดแล้วอาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดเรื่องปริมาณ H₂S นอกจากนี้ สารละลายอะมีนจำนวนมหาศาลยังอาจถูกพัดพาไปยังขั้นตอนต่อไปพร้อมกับโฟม ทำให้สูญเสียสารเคมีอย่างต่อเนื่อง ผู้ปฏิบัติงานจึงมักจำเป็นต้องลดอัตราการผลิตของโรงงานและฉีดสารต้านโฟมอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก
สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดฟอง ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอนหนัก (C5 ขึ้นไป) น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันสำหรับคอมเพรสเซอร์ ของแข็งลอยตัว และผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของแอมีน สารเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิว ซึ่งช่วยลดแรงตึงผิวของสารละลายแอมีนและส่งเสริมการเกิดฟองอย่างต่อเนื่อง
ดังนั้น การรักษาคุณภาพของตัวทำละลายจึงมีความสำคัญไม่แพ้การเลือกสูตรแอมีนที่เหมาะสม
ถ่านกัมมันต์เม็ด (GAC) มักติดตั้งอยู่ในวงจรการกรองแบบไหลข้าง (side-stream filtration loop) โดยมีส่วนหนึ่งของแอมีนที่ผ่านการฟื้นฟูแล้วไหลผ่านชั้นถ่านกัมมันต์อย่างต่อเนื่อง ก่อนจะกลับเข้าสู่กระบวนการอีกครั้ง
ด้วยโครงสร้างรูพรุนที่พัฒนาอย่างดีเยี่ยมและพื้นที่ผิวภายในที่กว้างมาก ถ่านกัมมันต์สามารถดูดซับสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่ละลายอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในวงกว้าง
ต่างจากตัวกรองแบบคาทริดจ์หรือถุงกรอง ซึ่งมีหน้าที่หลักในการกำจัดของแข็งลอยตัว ถ่านกัมมันต์สามารถดักจับไฮโดรคาร์บอน ผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพ สารลดแรงตึงผิว กรดอินทรีย์ และสารประกอบอื่นๆ ที่เป็นสาเหตุให้ตัวทำละลายสกปรก ด้วยการขจัดสิ่งสกปรกเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง ถ่านกัมมันต์จึงช่วยรักษาคุณภาพของตัวทำละลายไว้ได้โดยไม่หยุดการดำเนินงานของโรงงาน
ตัวทำละลายที่สะอาดยิ่งขึ้นไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดก๊าซเท่านั้น แต่ยังยืดอายุการใช้งานของตัวทำละลาย ลดความถี่ในการเปลี่ยนใหม่ และลดต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาวด้วย
ในระบบหมุนเวียนแอมีน การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์เป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการป้องกันการเกิดฟองและการสะสมสิ่งสกปรก แทนที่จะเพียงแค่ดักจับอนุภาค ถ่านกัมมันต์จะขจัดสิ่งปนเปื้อนผ่านกระบวนการดูดซับ ซึ่งเป็นกระบวนการแยกบนพื้นผิวที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล
ก๊าบคาร์บอนที่ทํางาน ช่วยกําจัดเกลือที่คงที่ทางความร้อน ผลิตภัณฑ์การทําลายล้าง น้ํามันไฮโดรคาร์บอน สารสกัดฟอง และสารสกัดสีจากสารละลายอะมิเนนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในระบบ MDEA ฟังก์ชันหลักของมันคือการกําจัดไฮโดรคาร์บอนและสารพิษที่รับผิดชอบในการสร้างฟอง
การฟองเป็นหนึ่งในปัญหาประกอบการที่พบบ่อยที่สุดในหน่วยการบําบัดอะมีน โฟมที่มั่นคงลดการสัมผัสของก๊าซ-ของเหลวภายในตัวซับซับ 2ประสิทธิภาพการกําจัด S และ CO2 โดยเพิ่มการนําตัวละลายและการใช้พลังงานการฟื้นฟู
ประสบการณ์ในสนามแสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องว่าการฟองมากเกินไปเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการสะสมสารพิษอินทรีย์ในสารละลาย คาร์บอนที่กระตุ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดปริมาณสารส่วนผสมเหล่านี้ ทําให้ฟองไม่มั่นคง และทําให้ฟองหลอมล่มสลายเร็วขึ้น
การศึกษาเกี่ยวกับสารละลาย MDEA ที่ปนเปื้อนแสดงให้เห็นว่า การสัมผัสอย่างเพียงพอระหว่างถ่านกัมมันต์กับตัวทำละลายสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการกำจัดสารปนเปื้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ โรงงานที่ติดตั้งระบบกรองด้วยถ่านกัมมันต์ที่มีประสิทธิภาพมักประสบปัญหาการเกิดฟองน้อยลง การดำเนินงานมีเสถียรภาพมากขึ้น และอายุการใช้งานของตัวทำละลายยาวนานขึ้น
งานวิจัยยังชี้ว่า ประสิทธิภาพในการยับยั้งการเกิดฟองของถ่านกัมมันต์ขึ้นอยู่โดยตรงกับทั้งระยะเวลาการสัมผัสและปริมาณที่ใช้ โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้เวลาสัมผัสขั้นต่ำประมาณ 15 นาที เพื่อให้บรรลุผลการกำจัดสารปนเปื้อนและการลดการเกิดฟองที่น่าพอใจ การเพิ่มปริมาณถ่านกัมมันต์ยังช่วยยับยั้งการเกิดฟองได้มากขึ้น โดยงานวิจัยรายงานว่ามีความสัมพันธ์เชิงเส้นเกือบสมบูรณ์จนถึงระดับประมาณ 50 น้ำหนักเปอร์เซ็นต์ การวัดแรงตึงผิวยืนยันว่า สารละลาย MDEA ที่มีแนวโน้มเกิดฟองรุนแรงสามารถทำให้บริสุทธิ์จนเกือบไม่มีฟองเลยหลังการบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์อย่างเหมาะสม
ถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการเปิดใช้งานแล้วทั้งหมดไม่ให้ประสิทธิภาพเท่ากันในการกรองสารอะมีน ประสิทธิภาพการดูดซับขึ้นอยู่กับโครงสร้างรูพรุน วัตถุดิบต้นทาง ความแข็งแรงเชิงกล และการกระจายตัวของขนาดอนุภาค
ถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการเปิดใช้งานแล้วในรูปแบบเม็ดคุณภาพสูงควรประกอบด้วยเครือข่ายรูพรุนที่พัฒนาอย่างดี ซึ่งสามารถดูดซับสารปนเปื้อนอินทรีย์ได้ ในขณะเดียวกันก็ต้องมีความแข็งแกร่งสูงเพียงพอเพื่อรองรับการใช้งานอย่างต่อเนื่องโดยมีการสึกหรอน้อยที่สุด
สำหรับโรงกลั่นน้ำมันและโรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ การเลือกถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสมมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการกำจัดสิ่งสกปรก หลักเกณฑ์สำคัญในการเลือก ได้แก่
เลขไอโอดีน (Iodine Number): บ่งชี้ความสามารถในการดูดซับโมเลกุลขนาดเล็ก ถ่านกัมมันต์ที่ใช้ในการกรองสารอะมีนมักต้องมีค่าเลขไอโอดีนสูงกว่า 900 มก./ก. โดยทั่วไปแล้ว ค่าเลขไอโอดีนที่สูงขึ้นจะให้ประสิทธิภาพการดูดซับที่ดีกว่า
โครงสร้างรูพรุน: นี่คือปัจจัยที่สำคัญที่สุด ไฮโดรคาร์บอนหนัก กาว และแอสฟัลเทนเป็นโมเลกุลขนาดค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นโครงสร้างรูพรุนแบบเมโซพอรัส (2–50 นาโนเมตร) และแมโครพอรัส (>50 นาโนเมตร) ที่พัฒนาอย่างดีจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ถ่านกัมมันต์จากเปลือกมะพร้าวมีรูพรุนขนาดไมโครจำนวนมากและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการดูดซับผลิตภัณฑ์ย่อยสลายขนาดเล็ก ในขณะที่ถ่านกัมมันต์เม็ดจากถ่านหินมีสัดส่วนของรูพรุนแบบเมโซพอรัสสูงกว่า จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการกำจัดไฮโดรคาร์บอนและสารที่ก่อให้เกิดฟอง อย่างไรก็ตาม หากมีรูพรุนขนาดไมโครมากเกินไปเพียงอย่างเดียวอาจถูกอุดตันโดยโมเลกุลขนาดเล็ก ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการดูดซับสารปนเปื้อนขนาดใหญ่ลดลง
ความแข็งแรงเชิงกล: ในระบบที่ของเหลวไหลเวียนต่อเนื่องภายใต้ความดัน ถ่านกัมมันต์ที่มีความแข็งแรงต่ำจะแตกตัวง่ายกลายเป็นผงฝุ่น ซึ่งอาจทำให้เกิดฟองรุนแรงขึ้นและอุดตันตัวกรองความแม่นยำสูงที่อยู่ด้านหลังระบบ จึงแนะนำให้มีค่าความแข็ง (Hardness) สูงกว่า 95% โดยทั่วไป
พื้นที่ผิว: แนะนำให้มีพื้นที่ผิวเฉพาะอย่างน้อย 800 ตารางเมตรต่อกรัม เพื่อให้มีความสามารถในการดูดซับเพียงพอ ขณะที่ผลิตภัณฑ์ระดับพรีเมียมมักมีค่าเกิน 1,000 ตารางเมตรต่อกรัม
การเลือกถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสมและการตรวจสอบคุณภาพของตัวทำละลายอย่างสม่ำเสมอ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกรองและยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก
ในโรงงานแปรรูปแก๊สธรรมชาติขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ซึ่งประสบปัญหาโฟมจากสาร MDEA อย่างรุนแรง การเปลี่ยนตัวกรองเป็นถ่านกัมมันต์แบบเม็ดเบอร์ 8 *และ 30 เมช สามารถขจัดปัญหาโฟมได้อย่างสิ้นเชิง ฟื้นฟูความต่างของแรงดันให้กลับสู่ภาวะปกติทั้งในตัวดูดซับ (absorber) และตัวถ่ายเทความร้อน (regenerator) ควบคุมระดับ H 2S ให้อยู่ภายในข้อกำหนดคุณภาพของก๊าซผลิตภัณฑ์ ลดการสูญเสียสารอะมีนที่ถูกพัดพาออกไปได้มากกว่า 70% และลดการใช้สารต้านโฟมลงอย่างมาก
ในอีกหนึ่งสถานี กาบกระตุ้นจากถ่านหิน ตัวกรองที่ติดตั้งไว้ด้านปลายน้ำของปั๊มหมุนเวียนอะมีน ช่วยลดการเกิดฟองลงได้ร้อยละ 90 เพิ่มความมั่นคงโดยรวมของระบบ และลดการใช้พลังงานในการฟื้นฟูสารละลายลงประมาณร้อยละ 15 รายงานจากอุตสาหกรรมยังระบุว่า ระบบกรองด้วยถ่านกัมมันต์ที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมสามารถลดต้นทุนการเติมสารอะมีนใหม่ได้ร้อยละ 15–30 และลดการหยุดเดินเครื่องแบบไม่ได้วางแผนไว้ได้เกือบร้อยละ 50
บทสรุป
แม้ว่าถ่านกัมมันต์จะไม่สามารถแทนที่สารละลายอะมีนในการกำจัดก๊าซกรดได้ แต่ก็มีบทบาทสำคัญในการรักษาความสะอาดของสารละลายและรับประกันการดำเนินงานที่มั่นคงของหน่วยปรับคุณภาพก๊าซ โดยการขจัดสิ่งสกปรกอินทรีย์ที่ละลายอยู่ ซึ่งตัวกรองเชิงกลไม่สามารถดักจับได้ ถ่านกัมมันต์จึงช่วยลดการเกิดฟอง ลดการสะสมสิ่งสกปรก เพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดก๊าซ และยืดอายุการใช้งานของสารละลาย
เมื่อสถานีแปรรูปก๊าซธรรมชาติยังคงมุ่งเน้นที่ความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานและลดต้นทุน การออกแบบระบบกรองด้วยถ่านกัมมันต์อย่างเหมาะสมจึงยังคงเป็นการลงทุนที่มีความเป็นไปได้สูงที่สุดและคุ้มค่าที่สุดวิธีหนึ่ง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระยะยาวของโรงงานบำบัดด้วยสารอะมีน
EN
