วันพุธที่ 28 มิถุนายน พ.ศ. 2560

ถังบรรจุโทลูอีนระเบิดจากไฟฟ้าสถิต MO Memoir : Wednesday 28 June 2560

ปัจจุบัน ตัวเต้ารับ (หรือปลั๊กตัวเมีย) สำหรับอาคารที่สร้างใหม่ในบ้านเราก็จะเป็นแบบมี ๓ รูคือไว้รองรับปลั๊กตัวผู้ที่มี ๓ ขาที่มีสายดิน แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเต้ารับที่มี ๒ รูจะเป็นชนิดไม่มีสายดินนะ ปลั๊กตัวผู้และเต้ารับแบบเยอรมันมันจะมีเพียงแค่ ๒ ขา แต่มันมีสายดินที่มาในรูปแบบของขั้วสัมผัสอยู่ที่ตัวปลั๊กตัวผู้และเต้ารับ (ถ้านึกภาพไม่ออกก็สามารถย้อนไปดูได้ใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๑๔ วันจันทร์ที่ ๑๙ มกราคม ๒๕๕๙ เรื่อง "ปลั๊กและเต้ารับแบบเยอรมัน (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๗๘)")
 
แต่ถ้าเห็นเต้ารับชนิด ๓ รูก็ไม่ได้หมายความว่ารูของสายดินนั้นมันมีการต่อสายดินเอาไว้ เพราะมันมีเหมือนกัน (โดยเฉพาะกับอาคารเก่าบางที่ ที่ทำการเปลี่ยนเฉพาะเต้ารับ แต่ไม่ได้เดินสายดินเพิ่ม) ที่เขาทำแค่เปลี่ยนเต้ารับเพื่อรองรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ปลั๊กแบบ ๓ ขา แต่พอแกะเต้ารับออกมาดูก็พบว่ามันไม่มีสายดิน และจะว่าไปแล้วแม้ว่าจะมีการต่อสายดินเอาไว้ ก็ควรต้องมีการตรวจสอบบ้างเหมือนกันว่าสายดินที่ต่อเอาไว้นั้นมันต่อลงดินจริงหรือเปล่า เพราะถ้ามีปัญหาตรงจุดต่อระหว่างสายดินกับแท่งทองแดงที่ฝังเอาไว้ในดิน ก็สามารถทำให้ระบบสายดินใช้งานไม่ได้ (คือมีก็เหมือนกับไม่มี)
 
ตรงนี้ขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึง คือระบบสายดินนั้นเป็นระบบที่เจ้าของอาคารต้องติดตั้งเอง ไม่ใช่การไฟฟ้า เช่นถ้าคุณสร้างบ้านใหม่ ไฟฟ้าที่รับมาจากการไฟฟ้าจะมีเพียงแค่ ๒ สายเท่านั้น (คือ line ที่เป็นสายมีไฟ เอาไขควงเช็คไฟจิ้มแล้วไฟติด กับสาย neutral ที่เป็นสายไม่มีไฟ เอาไขควงเช็คไฟจิ้มแล้วไฟไม่ติด มันมีไว้ให้ไฟฟ้าไหลกลับ ตัวสายดินนั้นคุณต้องเดินเอง แล้วต่อเข้ากับแท่งทองแดงหรือแท่งเหล็กเคลือบทองแดง (เชื่อมติดได้เลยก็ดี) ที่ฝังเอาไว้ในพื้นดินข้างตัวอาคาร (ที่ควรเป็นบริเวณที่มีความชื้นสูงหน่อย เพื่อที่กระแสไฟฟ้าจะได้ไหลลงดินได้ง่าย)


รูปที่ ๑ เหตุการณ์ถังบรรจุโทลูอีนระเบิดขณะทำการถ่ายโทลูอีนจากถังใหญ่ลงสู่ถังเล็ก
 
ทีนี้จะรู้ได้อย่างไรว่าสายดินที่มีอยู่นั้นใช้งานได้จริง งานนี้ต้องใช้มิเตอร์วัดความต่างศักย์ช่วย คือถ้าคุณวัดโวลต์ของสาย line เทียบกับสายดินแล้วเห็นว่ามันมีไฟขึ้นปรกติเหมือนกับการวัดสาย line เทียบกับสาย neutral ก็แสดงว่าระบบสายดินนั้นใช้งานได้ ถ้าวัดโวลต์ของสาย line เทียบกับ neutral ได้ราว ๆ 220 V แต่วัดเทียบกับสายดินได้เป็น 0 V ก็แสดงว่าเต้ารับนั้นไม่มีสายดินหรือระบบสายดินมีปัญหา เครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดที่จำเป็นต้องมีการต่อสายดิน เช่น เครื่องทำน้ำอุ่นสำหรับอาบที่ใช้ไฟฟ้า ช่างติดตั้งที่มีมาตรฐานการทำงานที่ดีเขาจะทำการวัดโวลต์ดูก่อนว่าสายดินที่มีอยู่นั้นใช้งานได้จริง แล้วจึงค่อยติดตั้งอุปกรณ์
 
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Toluene drum filling explosion near miss incident" ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Loss Prevention Bulletin ฉบับที่ ๙๗ ปีค.ศ. ๑๙๙๑ บทความที่เกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุในยุคแรก ๆ ของวารสารนี้จะไม่มีการระบุผู้เขียนบทความและสถานที่เกิดเหตุ เว้นแต่จะเป็นเหตุการณ์ใหญ่ที่เป็นข่าวและมีการสอบสวนกันอย่างเป็นทางการ ทั้งนี้เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้ผู้เขียนโดนฟ้องร้องหรือลงโทษจากบริษัทต้นสังกัด แต่ต้องการให้มีการแบ่งปันประสบการณ์เพื่อไม่ให้เกิดขึ้นซ้ำกับคนอื่นอีก
 
โทลูอีนมี Flash point อยู่ที่ประมาณ 4ºC หรือ 40ºF (เมื่อวัดด้วยวิธี closed cup ตัวเลขละเอียดจะขึ้นกับแหล่งข้อมูล) เหตุการณ์เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายโทลูอีนจากถังใบใหญ่ (ในบทความคือ kettle หรือหม้อต้ม) ลงสู่ถังรองรับใบเล็ก (ในบทความคือ drum) ที่เป็นถังโลหะ (ผมไม่ได้แปลข้อความต้นฉบับที่ยกมาให้ดูในรูปที่ ๑ แบบตรงตามตัวอักษรนะ ต้องการเพียงแค่ให้เห็นภาพที่เรียบง่ายขึ้น) โทลูอีนจะไหลทางท่อระบายผ่านวาล์ว (drain valve) และตัวกรอง (full flow filter) ลงสู่ถังใบเล็กที่มีรูสำหรับเติมอยู่ที่ฝาด้านบนของถัง (ที่เขาเรียกว่า bung hole) บทความไม่ได้บอกว่าปลายท่อเติมนั้นอยู่ที่ตำแหน่งใดของถังใบเล็ก (ที่ปากรูเติมหรือจุ่มลึกลงไปในถัง) บอกแต่เพียงว่าตัวกรองนั้นติดตั้งอยู่ใกล้กับฝาถัง (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ ภาพร่างการทำงานที่เกิดเหตุ

ในระหว่างการเติมโทลูอีนลงถังเล็กนั้น เกิดการระเบิดขึ้นภายในถัง เกิดลูกไฟพุ่งออกจากรูเติมสูงขึ้นไปถึงระดับความสูงของชั้นถัดไป (ในบทความคือชั้น Mezzanine หรือที่ย่อว่าชั้น M ชั้นนี้มักจะเป็นชั้นล่าง ๆ ที่ไม่เต็มชั้น เช่นอยู่ระหว่างชั้น ๑ กับชั้น ๒ ของอาคาร เหตุผลที่มันไม่เต็มชั้นก็อาจเป็นเพราะบางพื้นที่ของตัวอาคารชั้น ๑ ต้องการเพดานที่มีความสูงมากเป็นพิเศษ เช่นสูงเทียบเท่ากับอาคารสองชั้น เช่นในกรณีของห้องประชุมหรือโถงจัดงาน แต่พื้นที่ส่วนอื่นไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ดังนั้นถ้าสร้างชั้นดังกล่าวให้มีเพดานสูงทั้งชั้นก็จะเสียพื้นที่การใช้งาน ก็เลยมีการสร้างชั้น M ขึ้นมา)
 
สาเหตุของการระเบิดคาดว่าเกิดจากไฟฟ้าสถิต ดังนั้นสิ่งที่ต้องพิจารณาก็คือ มีการเกิดไฟฟ้าสถิตมากน้อยเพียงใด และการระบายประจุที่เกิดขึ้นนั้นทำได้ดีหรือไม่
 
ปรกติไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวไม่มีขั้วก็นำไฟฟ้าได้ไม่ดีอยู่แล้ว เมื่อไหลผ่านระบบท่อก็จะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายอยู่แล้ว แต่ในกรณีที่ไฮโดรคาร์บอนนั้นมีโมเลกุลที่มีขั้วละลายปนอยู่บ้าง การสะสมไฟฟ้าสถิตย์ก็จะลดลง โมเลกุลที่มีขั้วนั้นอาจเป็นสารอินทรีย์ที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่มีขั้ว หรือเป็น "น้ำ" ก็ได้ (ในความเป็นจริง น้ำสามารถละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกับไฮโดรคาร์บอนได้ในปริมาณเล็กน้อย ในกรณีของโทลูอีน น้ำสามารถละลายเข้าไปในโทลูอีนได้ประมาณ 0.27 mol/l หรือเกือบ 0.5 g/l ดูรูปที่ ๓) ในเหตุการณ์นี้ตัวโทลูอีนเองเป็นชนิด dehydrated toluene หรือโทลูอีนที่ปราศจากน้ำเจือปน ดังนั้นการเกิดไฟฟ้าสถิตจึงยิ่งง่ายขึ้นไปอีก (ดู Memoirปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๗๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๘ พฤษภาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๒) ของเหลวนำไฟฟ้า ของเหลวไม่นำไฟฟ้า") นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวกรองที่ใช้ไส้กรองทำจากพอลิเอทิลีน ทำให้การสะสมประจุไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นง่ายขึ้นไปอีก แถมตำแหน่งดังกล่าวยังอยู่ใกล้กับปากถังที่เป็นตำแหน่งที่จะเกิดประกายไฟได้ง่ายด้วย 
  
ในกรณีส่วนใหญ่ของการเกิดประกายไฟฟ้าอันเกิดจากการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์นั้น จะมีพื้นผิวที่นำไฟฟ้าสองพื้นผิวที่มีศักย์ไฟฟ้าแตกต่างกันมาก ในเหตุการณ์นี้พื้นผิวหนึ่งคือตัวกรองที่อยู่ใกล้กับปากถังรอง และพื้นผิวที่สองคือตัวถังรองตรงปากถัง แต่ตัวถังรองนั้นมีการต่อสายดิน (ด้วยการใช้ปากคีบที่มีฟัน ถ้านึกภาพไม่ออกก็ลองนึกภาพสายต่อพ่วงแบตเตอรี่รถยนต์ก็ได้) เข้ากับโครงสร้างเหล็กของอาคาร (ดู Memoirปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๘๗ วันพุธที่ ๗ มิถุนายน ๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตย์กับงานวิศวกรรมเคมี (๔) ตัวอย่างการทำงานภาคปฏิบัติ" ประกอบด้วยก็ได้) จากการตรวจสอบพบว่าระบบสายดินของโครงสร้างไม่มีปัญหา และตัวสายต่อก็ไม่มีปัญหา แต่ตัวที่มีปัญหาคือ "ฟัน" ของปากคีบที่สึกหรอจนในขณะที่ใช้งานครั้งสุดท้ายนั้น ไม่สามารถกัดจิกผ่านชั้นสีของถังรองได้ จึงไม่สามารถระบายประจุที่สะสมอยู่ที่ตัวถังรองลงสู่ดินได้ (สนิมเหล็กก็เป็นฉนวนไฟฟ้าเหมือนกัน)
 
เรื่องขั้วต่อสายดินที่อาจมีปัญหาเรื่องตัวขั้วโลหะนั้นไม่สัมผัสกับโลหะที่เป็นโครงสร้าง จะว่าไปก็เคยเห็นอยู่เหมือนกัน แต่เป็นกรณีของการเชื่อมต่อโครงสร้างโลหะของอาคารลงสู่แท่งทองแดง (ground rod) (ดูรูปได้ใน Memoir ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๑๐๑๑ วันเสาร์ที่ ๔ กรกฎาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "เก็บตกจากการเดินเล่นรอบโรงงาน")


รูปที่ ๓ ข้อมูลการละลายของน้ำเข้าไปในโทลูอีน (จาก Jitka Kirchnerov and Genille C. B. Cave, "The solubility of water in low-dielectric solvents", Can. J. Chem. vol. 55 pp 3009-3916 , 1976)

ไม่มีความคิดเห็น: