Sulfur Recovery Unit (SRU): Instrument Air Purity ระหว่าง Turnaround

TL;DR

• Sulfur Recovery Unit (SRU) กระบวนการ Claus เป็น safety-critical unit — instrument air failure ในช่วง turnaround อาจนำไปสู่ H₂S release ซึ่งเป็น life-safety event
• Oil contamination ใน instrument air ของ SRU ทำให้ control valve ล้มเหลวใน H₂S service — ISO 8573-1 Class 0 คือข้อกำหนดขั้นต่ำที่ยอมรับได้
• AERZEN Rental Thailand มี ATEX-certified oil-free compressor พร้อมส่งถึง Map Ta Phut ภายใน 24 ชั่วโมง สำหรับทั้ง planned turnaround และ emergency backup

AERZEN ให้บริการ oil-free compressed air สำหรับกระบวนการที่มี H₂S เป็น process medium มาตั้งแต่ปี 1864 — ซึ่งรวมถึง Sulfur Recovery Unit ที่ถือเป็นหนึ่งในหน่วยที่มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยสูงที่สุดในโรงกลั่น กระบวนการ Claus ผลิตกำมะถันธาตุจาก H₂S ที่แยกได้จากกระบวนการ hydroprocessing และก๊าซธรรมชาติ ด้วยข้อกำหนดความบริสุทธิ์ของ instrument air ที่เข้มงวดและความไม่ยืดหยุ่นของ backup ที่ยอมรับได้ SRU จึงเป็นหน่วยที่ต้องการ oil-free rental compressor ที่ไว้วางใจได้มากที่สุด บทความนี้อธิบายกระบวนการ Claus, จุดควบคุมที่ขึ้นกับ instrument air, ผลกระทบของ instrument air failure และแนวทางวางแผน rental backup สำหรับโรงกลั่นในไทย

SRU และกระบวนการ Claus: ภาพรวมและความสำคัญ

Sulfur Recovery Unit (SRU) มีหน้าที่แปลง hydrogen sulfide (H₂S) ที่แยกได้จากกระบวนการ hydroprocessing และ acid gas treating ให้เป็นกำมะถันธาตุ (elemental sulfur) ที่สามารถจำหน่ายหรือกักเก็บได้อย่างปลอดภัย กระบวนการที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดคือกระบวนการ Claus ซึ่งแบ่งเป็น 2 ขั้นตอนหลัก:

• Thermal stage — H₂S ส่วนหนึ่งเผาไหม้บางส่วนในเตา reaction furnace ด้วยอากาศที่ควบคุมอย่างแม่นยำ เกิดเป็น SO₂ และ elemental sulfur ที่อุณหภูมิสูงมาก
• Catalytic stages — ก๊าซที่เหลือผ่าน catalytic converter หลายชั้น (โดยทั่วไป 2–3 ชั้น) ที่แปลง H₂S + SO₂ เป็น elemental sulfur ที่อุณหภูมิลดลงตามลำดับ

ใน refinery ที่ไม่มี SRU หรือ SRU ไม่ทำงาน H₂S ที่ผลิตจาก hydroprocessing ต้องถูกกำจัดด้วยวิธีอื่น ซึ่งมีข้อจำกัดทั้งด้านต้นทุน สิ่งแวดล้อม และกฎระเบียบ ดังนั้น SRU จึงเป็น unit ที่มีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถในการดำเนินงานของโรงกลั่นโดยรวม

จุดควบคุมที่ขึ้นกับ instrument air ใน SRU

SRU ขนาด medium ในโรงกลั่นไทยอาจมี control valve ที่ขับด้วย instrument air หลายสิบตัว จุดสำคัญที่สุดได้แก่:

• Acid gas feed control valve — ควบคุมอัตราการป้อน H₂S-rich acid gas เข้า reaction furnace อัตราส่วน H₂S:SO₂ ที่ออกจาก thermal stage ต้องรักษาที่ 2:1 (โดยทั่วไป) เพื่อ Claus stoichiometry ที่เหมาะสม
• Combustion air control valve — ควบคุมปริมาณอากาศเผาไหม้เข้า reaction furnace — การควบคุมที่แม่นยำเป็น basis ของ H₂S conversion efficiency
• Sulfur seal leg valves และ liquid level controls — ควบคุมการระบาย molten sulfur จาก condenser แต่ละชั้น
• Tail gas quench control valves (สำหรับ SRU ที่มี TGTU — Tail Gas Treating Unit)
• Emergency shutdown (ESD) valves — ปิดการป้อน acid gas ทันทีเมื่อ safety trip condition ถูก detect

จุดควบคุมทั้งหมดเหล่านี้ขับด้วย instrument air ที่ต้องมีความดันและความสะอาดเพียงพอตลอดเวลา — ไม่มีจุดใดที่ยอมรับ supply interruption ได้โดยไม่มีผลกระทบต่อ process safety

ความเสี่ยงจาก H₂S: เหตุใด instrument air failure จึงไม่ยอมรับได้

H₂S เป็นก๊าซพิษที่มีค่า Immediately Dangerous to Life and Health (IDLH) ต่ำมาก ที่ความเข้มข้น 700–1000 ppm การรับสัมผัสเพียง 1–2 ลมหายใจอาจทำให้หมดสติทันที โรงกลั่นที่มี SRU จึงต้องจัดการ H₂S อย่างเข้มงวดภายใต้ระบบ Permit-to-Work, Personal Protective Equipment (SCBA), Gas Detection และ Emergency Response Plan

ในช่วง SRU turnaround วิศวกรต้องดำเนินการ catalyst unloading, vessel inspection และ mechanical work ในพื้นที่ที่มีศักยภาพสูงในการสะสม residual H₂S instrument air ต้องยังคงพร้อมใช้งานเพื่อดำเนินการ controlled depressurization, valve testing และ recommissioning ตามลำดับที่กำหนดใน turnaround procedure

นอกจากนี้ NFPA และมาตรฐาน process safety ระดับสากลกำหนดให้ facility ที่มี H₂S service ต้องมี emergency shutdown capability ที่พร้อมใช้งานตลอดเวลา รวมถึงในช่วง maintenance ซึ่งหมายความว่า instrument air backup ไม่ใช่ option — มันคือ requirement

Oil contamination ใน SRU instrument air: failure mechanism

น้ำมันในระบบ instrument air ของ SRU ก่อให้เกิดปัญหาสองชั้น:

ชั้นที่ 1: Valve actuator degradation

Elastomer components ใน pneumatic actuator (diaphragm, O-ring, seat) เสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสน้ำมัน hydrocarbon โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ actuator ทำงานในอุณหภูมิที่สูงจาก radiant heat ของ Claus furnace Elastomer ที่เสื่อมสภาพทำให้ diaphragm รั่ว actuator ขาด force balance และ valve response ผิดปกติ

ชั้นที่ 2: Positioner fouling ใน H₂S-corrosive environment

ใน SRU environment ที่มี corrosive trace gas น้ำมันที่ผสมกับ moisture และ sulfur compound สร้าง deposit ใน orifice ของ valve positioner อย่างรวดเร็วกว่าใน normal environment ทำให้ positioner calibration drift และ valve ไม่ตอบสนองตาม control signal

ATEX-Certified Rental Solution สำหรับ SRU Turnaround

SRU และพื้นที่โดยรอบจัดเป็น hazardous area ตาม ATEX Directive 2014/34/EU โดยทั่วไป Zone 1 ในบริเวณ acid gas header, sulfur pit และ reaction furnace และ Zone 2 ในพื้นที่รอบนอก การนำ rental compressor เข้าพื้นที่ SRU โดยไม่มี ATEX certification ที่ตรงกับ zone classification ถือเป็นการละเมิด safety standard และ site permit requirement

AERZEN Rental Thailand มีขั้นตอนการประเมิน ATEX ดังนี้:

1. รับ area classification drawing จากลูกค้า เพื่อยืนยัน zone (Zone 1/2), gas group (IIA/IIB/IIC สำหรับ H₂S ซึ่งเป็น Group IIB) และ temperature class (T3/T4)
2. จับคู่ ATEX certificate ของ AERZEN unit ให้ตรงกับ zone และ gas group ที่กำหนด
3. เตรียม certificate documentation สำหรับ site MOC process และ HSE review ก่อน mobilization
4. On-site commissioning โดยวิศวกร AERZEN พร้อม compliance checklist ก่อนเริ่มจ่ายอากาศเข้าระบบ

ตารางข้อกำหนด instrument air สำหรับ SRU