วันอังคารที่ 19 เมษายน พ.ศ. 2559

อันตรายจากแก๊สเฉื่อย (ตอนที่ ๑) MO Memoir : Monday 18 April 2559

Prof. Trever Kletz เคยกล่าวไว้ในบทความฉบับหนึ่งในปีค.ศ. ๑๙๘๐ ว่า "ในอุตสาหกรรมเคมี ไนโตรเจนเป็นแก๊สที่ฆ่าคนตายมากที่สุด มากกว่าสารอื่นใด"
 
ความหมายของ "แก๊สเฉื่อย" ในอุตสาหกรรมนั้นแตกต่างไปจากความหมายในวิชาเคมี ในวิชาเคมีนั้นเวลาพูดถึง "แก๊สเฉื่อย" จะหมายถึงธาตุที่อยู่หมู่สุดท้ายของตารางธาตุ ซึ่งแทบจะไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุใด ๆ เลย แต่ในอุตสาหกรรมนั้นจะหมายถึงแก๊สใดก็ตามที่ไม่ทำปฏิกิริยากับ "สารต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการผลิต" และ "แก๊สเฉื่อย" ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี และปิโตรเลียม มากที่สุดเห็นจะได้แก่ "ไนโตรเจน" ที่ใช้ในการไล่อากาศออกจากระบบ (อันที่จริงก็เพื่อกำจัดออกซิเจน) เพราะผลิตที่ไหนก็ได้และมีราคาถูก ถัดลงไปก็มีอาร์กอน (ใช้ในการเชื่อมโลหะแบบ TIG) และคาร์บอนไดออกไซด์ (ใช้ในการเชื่อมโลหะและทำความเย็นด้วยน้ำแข็งแห้ง) 
  
รูปที่ ๑ ผลของความเข้มข้นออกซิเจนที่ลดต่ำลงต่อร่างกายมนุษย์ ที่วารสาร Loss Prevention Bulletin vol. 97 ปีค.ศ. ๑๙๙๑ ที่นำมาจาก Safetygram ของบริษัท Air Products ที่จัดทำขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๗๘
สาเหตุหลักที่ทำให้คนเสียชีวิตจากแก๊สเฉื่อยเหล่านี้คือการที่มันเข้าไปแทนที่อากาศจนทำให้ความเข้มข้นออกซิเจนลดต่ำลงจนทำให้คนขาดออกซิเจน
 
รูปที่ ๑ ข้างบนเป็นข้อมูลจาก Safetygram ของบริษัท Air Products ที่จัดทำขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๗๘ ที่วารสาร Loss Prevention Bulletin vol. 97 ปีค.ศ. ๑๙๙๑ นำมาแสดงในบทความเรื่อง "Safety considerations using liquid nitrogen" โดย J.W. Hempseed และใน Memoir ฉบับนี้ก็จะนำเนื้อหาจากบทความดังกล่าวมาเล่าให้ฟัง แต่ก่อนอื่นอยากใหัสังเกตผลของออกซิเจนที่ระดับความเข้มข้นต่าง ๆ กันที่มีต่อมนุษย์ที่นำมาแสดงในรูปที่ ๑ และ ๒ ก่อน (ข้อมูลจากบริษัทเดียวกันแต่ห่างกัน ๓๖ ปี)
  
รูปที่ ๒ ผลของความเข้มข้นออกซิเจนที่ลดต่ำลงต่อร่างกายมนุษย์ นำมาจาก Safetygram ของบริษัท Air Products เช่นกัน ฉบับนี้จัดทำขึ้นในปีค.ศ. ๒๐๑๔ (เพิ่งดาวน์โหลดมาเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว)

ข้อมูลในรูปที่ ๒ กล่าวไว้ว่าที่ระดับความเข้มข้นออกซิเจน 10-12 vol% นั้นสามารถทำให้คนหมดสติได้ภายในเวลาไม่กี่นาที และในรูปที่ ๑ นั้นกล่าวว่าที่ระดับความเข้มข้นออกซิเจนต่ำกว่า 4 vol% จะทำให้คนเข้าสู่ระดับโคม่าในเวลาเพียงแค่ ๔๐ วินาที
 
ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ของเหลวหรือแก๊สไวไฟ (เช่นกลั่นน้ำมันและปิโตรเคมี) ก่อนที่จะนำสารไวไฟเข้าระบบ จำเป็นต้องมีการไล่อากาศออกก่อนด้วยการใช้แก๊สไนโตรเจนบริสุทธิ์ไล่ และเมื่อต้องการซ่อมแซมอุปกรณ์ (เช่นพวก vessel ต่าง ๆ) หลังจากที่ระบายสารไวไฟออกจากระบบแล้ว ก็ต้องไล่สารไวไฟที่หลงเหลืออยู่ (เช่นไอระเหยของของเหลว หรือแก๊สที่ยังคงค้างอยู่ในระบบ) ออกจากระบบให้หมดด้วยการใช้แก๊สไนโตรเจนบริสุทธิ์เข้าไปไล่ (เรียกว่าทำการ purge หรือ nitrogen purging) เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนนี้ในระบบจะเป็นแก๊สไนโตรเจน 100% หลังจากนั้นอาจจะค้างระบบโดยให้มีไนโตรเจนบริสุทธิ์คงค้างอยู่ข้างใน (ถ้ายังไม่คิดจะเข้าไปข้างใน) ไว้อย่างนั้นก่อน หรือทำการแทนที่ไนโตรเจนด้วยอากาศ (ถ้าคิดจะเข้าไปทำงานภายใน vessel นั้น) และช่วงที่ทำให้คนเสียชีวิตมากที่สุดเห็นจะเป็นช่วงที่มีการเปิด vessel ทิ้งเอาไว้ก่อนทำการแทนที่ไนโตรเจนด้วยอากาศ เพราะคนที่เข้าไปข้างในจะพบกับบรรยากาศที่เปลี่ยนจากออกซิเจน 21% เป็น 0% ทันที
 
อันที่จริงภาษาเขียนที่ใช้กันใน Loss Prevention Bulletin ฉบับเก่า ๆ นั้นเป็นภาษาที่อ่านง่าย คือต้องการให้คนทั่วไปในวงการอุตสาหกรรมอ่านรู้เรื่อง ไม่ได้เน้นให้อ่านยากไว้ก่อนแบบที่นิยมทำกันกับบทความวิชาการในปัจจุบัน แต่สำหรับคนที่ไม่ได้อยู่ภายในวงการอุตสาหกรรมแล้วอาจจะไม่เข้าใจว่าคำต่าง ๆ หรือการกระทำต่าง ๆ ที่เขากล่าวถึงนั้นหมายถึงอะไร และนี่คือวัตถุประสงค์ของ Memoir ฉบับนี้ที่จะย่อยให้ฟัง
 
ขอเข้าเรื่องเลยก็แล้วกัน

. คนงานพ่นสีหายใจจากหน้ากากหายใจที่ต่อเข้ากับท่อไนโตรเจนแทนที่จะเป็นท่ออากาศ รอดชีวิตมาได้ด้วยการผายปอดแบบปากต่อปาก
 
ในโตรเจนบริสุทธิ์ผลิตจากการกลั่นแยกอากาศ ผลิตภัณฑ์หลักที่ได้คือ ไนโตรเจน และออกซิเจน (โดยอาจมีอาร์กอนร่วมด้วย) ถ้าเป็นโรงงานตั้งเป็นกลุ่มนั้น อาจมีโรงงานกลั่นแยกอากาศโดยเฉพาะและส่งไนโตรเจนบริสุทธิ์ส่งตามท่อไปจำหน่ายยังบริษัทต่าง ๆ ที่อยู่ล้อมรอบ โรงงานที่ตั้งอยู่โดดเดี่ยวแต่มีการใช้ไนโตรเจนมาก ก็อาจมีการตั้งหน่วยกลั่นแยกอากาศหรือไม่ก็หน่วย Pressure Swing Absorption (PSA) ในการผลิตไนโตรเจนบริสุทธิ์ แต่ถ้าเป็นโรงงานที่ตั้งอยู่โดยเดี่ยวและมีการใช้ไม่มาก ก็มักจะใช้วิธีซื้อมาในรูปของแก๊สไนโตรเจนเหลวมาบรรจุในถังเก็บ เวลาใช้งานก็ค่อยระเหยแก๊สไนโตรเหลวนี้ให้กลายเป็นแก๊สส่งไปตามท่อไปยังหน่วยต่าง ๆ ในโรงงานต่อไป 
  
ในโรงงานมักจะมีการวางระบบท่อสาธารณูปโภคกระจายไปตามแหล่งต่าง ๆ ที่คาดว่ามีความจำเป็นต้องใช้ (แบบเดียวกันกับการติดตั้งปลั๊กไฟในอาคาร) โดยมีจุดสำหรับเชื่อมต่อสายยางที่มีวาล์วปิดเปิด (แบบเดียวกับก๊อกน้ำ) ท่อสาธารณูปโภคหลักที่เห็นกันทั่วไปก็ได้แก่ ท่อไอน้ำ ท่ออากาศ และท่อไนโตรเจน ไนโตรเจนใช้สำหรับการไล่สารไวไฟออกจากระบบ ส่วนอากาศก็ใช้สำหรับการไล่ไนโตรเจนออกจากระบบ ใช้กับเครื่องช่วยหายใจ และใช้ขับเคลื่อนอุปกรณ์ช่าง (เช่นพวก สว่าน) ในบริเวณที่ไม่สามารถใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแบบธรรมดาทั่วไปได้
 
และมันก็ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบว่าบริเวณสำหรับเชื่อมต่อสายยางของท่อสาธารณูปโภคแบบนี้จะอยู่รวมกันเสมอ
 
การป้องกันการต่อสายยางเข้าผิดท่อ (เช่นในกรณีของตัวอย่างนี้คือแทนที่จะต่อเข้ากับท่ออากาศหายใจ ดันไปต่อเข้ากับท่อไนโตรเจนแทน) อาจทำได้ด้วยการใช้สีท่อให้แตกต่างกัน แต่นั่นก็ไม่ได้รับประกันเสมอไปว่าจะไม่มีการต่อผิดพลาด วิธีการที่ดีกว่าคือการกำหนดชนิด "ข้อต่อ" (เช่นพวก quick coupling) สำหรับท่อสาธารณูปโภคแต่ละชนิดให้แตกต่างกันไปเลย เช่นอาจใช้ ขนาดและ/หรือชนิด ที่แตกต่างกัน

. มีผู้เสียชีวิตสองรายในโรงพยาบาลแห่งหนึ่งในอังกฤษ ในขณะที่ทำให้ท่อแข็งตัวด้วยไนโตรเจนเหลวในระหว่างการซ่อมบำรุง
 
อ่านแล้วงงไหมครับ ว่าเขาทำอะไรกัน ทำไมต้องมีการทำท่อแช่แข็ง
 
โดยทั่วไปเวลาที่ต้องการซ่อมระบบท่อ ก็มักจะต้องเริ่มด้วยการปิดวาล์วที่ปลายท่อด้านต่าง ๆ แต่สำหรับท่อขนาดเล็ก ของที่ไหลอยู่ข้างในท่อนั้นไม่ได้เป็นสารอันตราย และไม่มีวาล์วที่จะปิดเฉพาะท่อนี้ (เช่นระบบท่ออาจมีวาล์วตัวเดียวที่ท่อหลักที่ควบคุมการจ่ายไปยังหน่วยต่าง ๆ ถ้าปิดวาล์วตัวนี้จะปิดการไหลไปยังทุกหน่วย แต่ในการซ่อมบำรุงนั้นต้องการที่จะหยุดการไหลไปที่หน่วยใดหน่วยหนึ่งเท่านั้น โดยไม่ต้องการรบกวนการทำงานของหน่วยอื่น เทคนิคหนึ่งที่สามารถทำได้ก็คือการทำให้ของเหลวในท่อนั้นเย็นจนแข็งตัวจนปิดกั้นการไหล จากนั้นจึงค่อยทำการซ่อมบำรุง
 
แต่ทั้งนี้ต้องระวังเรื่องอุณหภูมิที่โลหะที่ใช้ทำท่อสามารถทนได้ด้วย เพราะที่อุณหภูมิต่ำมาก โลหะเองจะเปราะจากอาจแตกเนื่องจากการกระแทกหรือความดันภายในได้
 
บทความให้ข้อมูลไว้เพียง ๓ บรรทัด แต่คาดว่าคงเกิดจากการที่ใช้ไนโตรเจนเหลวในบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทไม่ดี และไนโตรเจนเหลวกลายเป็นไอปริมาณมากอย่างรวดเร็ว แทนที่อากาศจนทำให้ผู้ปฏิบัติงานขาดอากาศเสียชีวิต
 
. เกิดการระเบิดขึ้นในโรงงานผลิตแคปหมู (ในบทความใช้คำว่า pork scratching) ที่ใช้ไนโตรเจนเหลวในการทำให้หนังหมู (pork rind) แข็งตัวก่อนนำไปป่นละเอียดเพื่อนำไปผลิตแคปหมู
 
วิธีการทำให้วัสดุที่มีความเหนียว นุ่ม กลายเป็นผงได้นั้นทำได้ด้วยการแช่แข็งวัสดุดังกล่าวก่อน จากนั้นจึงค่อยทำการบดหรือป่นให้เป็นผง
 
ไนโตรเจนเหลวมีจุดเดือดที่ต่ำกว่าจุดเดือดของออกซิเจน ที่บริเวณผนังภายนอกของท่อหรือภาชนะบรรจุไนโตรเจนเหลวที่ไม่มีการหุ้มฉนวน ออกซิเจนในอากาศจะควบแน่นออกมาจากอากาศก่อน ทำให้ในบริเวณดังกล่าวมีความเข้มข้นออกซิเจนสูงผิดปรกติ และถ้าบริเวณดังกล่าวมีสิ่งที่เป็นเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้ ก็จะเกิดการลุกติดไฟหรือการระเบิดได้ง่ายขึ้นจากการมีออกซิเจนความเข้มข้นสูงในบริเวณดังกล่าว การเกิดอันตรายจากการระเบิดจะเกิดได้ง่ายขึ้นถ้าบริเวณที่เกิดการควบแน่นของออกซิเจนนั้นเป็นบริเวณจำกัด (confined space) ทำให้ความเข้มข้นออกซิเจนเพิ่มสูงขึ้นมากได้ในบริเวณดังกล่าว
 
กรณีตัวอย่างนี้เป็นกรณีที่เกิดขึ้นในโรงงานแปรรูปเนื้อหมู (หรือจะเรียกเนื้อสุกรก็ตามแต่) ในปีค.ศ. ๑๙๗๙ ที่ทำการแช่แข็งหนังหมูด้วยการใช้ไนโตรเจนเหลว จากนั้นจะนำหนังหมู (pork rind) ไปป่นละเอียดเพื่อนำไปผลิตเป็นแคปหมู (pork scratching) ต่อไป ในวันที่เกิดเหตุนั้นมีความล่าช้าเกิดขึ้นก่อนเริ่มขั้นตอนการป่นละเอียด ทำให้เกิดการควบแน่นของอากาศบนหนังหมูที่เย็นจัดที่อยู่ในเครื่องป่น (กล่าวคือพื้นผิวหนังหมูมีออกซิเจนเข้มข้นมากเป็นพิเศษ) และเมื่อเดินเครื่องป่นหนังหมู การเสียดสีที่เกิดขึ้นทำให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง ส่งผลให้พนักงานเสียชีวิต ๒ ราย

ฉบับนี้คงทักทายกันแค่นี้ก่อน ชื่อบทความก็ขึ้นไว้แล้วว่าเป็น "ตอนที่ ๑" ก็บ่งเป็นนัยอยู่แล้วว่ายังมีตอนต่อไปอีก แต่จะมีอีกกี่ตอนก็บอกไม่ได้เหมือนกัน เพราะข้อมูลในเอกสารที่มีอยู่ในมือก็มีหลากหลายเรื่องเช่นกัน แล้วจะค่อยย่อยออกเป็นเรื่องสั้น ๆ พร้อมคำอธิบายเพิ่มเติม

ไม่มีความคิดเห็น: