ถังเก็บโทลูอีนระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Tuesday 30 March 2564

สภาพอากาศบ้านเรานั้นความชื้นในอากาศค่อนข้างสูง อาจจะมียกเว้นบ้างในบางท้องถิ่นในช่วงเวลาหน้าหนาวที่อากาศค่อนข้างแห้ง (คือมีความชื้นในอากาศต่ำ) ปริมาณความชื้นในอากาศมีบทบาทสำคัญในการป้องกันไม่ให้เกิดการสะสมของไฟฟ้าสถิต ดังจะเห็นได้จากบางครั้งที่เราเดินไปมาอยู่ในอาคารที่ปรับอากาศ การขัดสีระหว่างเสื้อผ้ากับลำตัวหรือระหว่างรองเท้ากับพื้นทางเดิน ก็ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสมอยู่ในตัวเราได้ และถ้ามีมากพอ พอเรายื่นมือจะไปสัมผัสกับสิ่งที่เป็นโลหะ (เช่น ราวบันได ลูกบิดประตู หรือก๊อกน้ำ) ก็จะเกิดประกายไฟฟ้าสถิตกระโดยระหว่างตัวเรากับสิ่งที่เราจะยื่นมือไปสัมผัสนั้น ทำเกิดอาการสะดุ้งขึ้นได้

ในประเทศที่มีอากาศหนาวในช่วงหน้าหนาวที่อากาศแห้งมาก การทำงานเกี่ยวกับวัตถุไวไฟในช่วงเวลาดังกล่าวจึงต้องระวังการเกิดประกายไฟฟ้าจากไฟฟ้าสถิตนี้ให้มากขึ้นอีก เพราะถ้ามีไอผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศในสัดส่วนที่พอเหมาะอยู่ในบริเวณนั้น ประกายไฟนี้ก็สามารถจุดระเบิดไอผสมนั้นได้ ดังเช่นเหตุการณ์นี้ที่เกิดขึ้น ณ โรงงานแห่งหนึ่งในเมือง Okayama ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๖ มกราคม ค.ศ. ๑๙๗๖ (พ.ศ. ๒๕๑๙) ซึ่งก็เป็นช่วงฤดูหนาวที่อากาศแห้ง

เรื่องเล่าในวันนี้นำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200044.html เรื่อง "Explosion of a toluene tank due to static electricity on sampling" เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในขณะที่โอเปอเรเตอร์ทำการเก็บตัวอย่างโทลูอีน (C₆H₅-CH₃) จากถังเก็บ ด้วยการหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่าง (sampling thief) ผ่านทางช่องเปิด (gauge hatch) ที่อยู่ทางด้านบนของถัง (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ ภาพจำลองสถานที่เกิดเหตุ (บทความไม่ได้ให้รูปไว้ แต่คิดว่าน่าจะเป็นทำนองนี้)

การเก็บตัวอย่างเริ่มจากการที่โอเปอร์เรเตอร์ขึ้นไปบนหลังคาถัง เปิดฝาช่องสำหรับหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่าง (gauge hatch) เพื่อหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่าง (sampling thief) โดยครั้งแรกเป็นการเก็บตัวอย่างที่ระดับก้นถังก่อน (ภาชนะเก็บตัวอย่างจะมีฝาปิดอยู่ และเมื่อหย่อนลงไปถึงระดับที่ต้องการก็จะเปิดฝานั้นเพื่อให้ของเหลวไหลเข้าไปในภาชนะนั้น ทำให้สามารถการเก็บตัวอย่างที่ระดับความลึกต่าง ๆ กันได้ ซึ่งเป็นการตรวจสอบความสม่ำเสมอของคุณภาพของเหลวที่อยู่ในถังเก็บนั้น) เมื่อได้โทลูอีนที่ก้นถังแล้ว โอเปอร์เรเตอร์ก็สาวเชือก (ทำจากฝ้าย) ดึงเอาภาชนะเก็บตัวอย่างนั้นกลับขึ้นมา "อย่างรวดเร็ว" แล้วเทใส่ขวดแก้วโดยในระหว่างการทำงานนี้โอเปอร์เรเตอร์สวม "ถุงมือยาง" อยู่

ในขณะทำการเก็บตัวอย่างครั้งที่สอง พอหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่างลงไปใกล้ถึงระดับของเหลว ก็เกิดการระเบิดขึ้น ทำให้ถังเกิดความเสียหายและมีผู้ได้รับบาดเจ็บ ๑ ราย (ก็คงเป็นโอเปอร์เรเตอร์ที่เก็บตัวอย่างอยู่บนฝาถัง)

สาเหตุของการระเบิดเกิดจากประกายไฟที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตตรงบริเวณ gauge hatch ที่ไปจุดไอผสมระหว่างไอระเหยของโทลูอีนกับอากาศเหนือผิวของเหลวในถัง

เนื้อหาในบทความก็มีเพียงแค่ที่บรรยายมาข้างต้น สำหรับคนที่ทำงานอยู่ในสายงานนี้อยู่แล้วก็คงจะเห็นภาพหมดแล้วว่าเหตุการณ์เป็นอย่างไร แต่เพื่อให้ผู้ที่กำลังศึกษาอยู่ได้มีความเข้าใจมากขึ้นก็เลยจะขอขยายความเพิ่มเติมอีก

การเกิดไฟฟ้าสถิตเกิดได้เมื่อมีการเสียดสีหรือการเคลื่อนที่ระหว่างกันระหว่างพื้นผิวสองพื้นผิว ที่เป็นไปได้ทั้งแก๊สกับหยดของเหลว หรือแก๊สกับพื้นผิวของแข็ง การเสียดสีกันระหว่างพื้นผิวของแข็ง (เช่นรองเท้าพื้นยางที่เดินอยู่บนพื้นที่เป็นฉนวน เสื้อผ้าที่ทำจากเส้นใยสังเคราะห์ที่โมเลกุลมีความเป็นขั้วต่ำ และเสียดสีกับร่างกายเราในขณะที่เคลื่อนไหว) การไหลของของเหลวในท่อ (เช่นไฮโดรคาร์บอนไหลไปตามท่อ) หรือของเหลวต่างเฟสที่ไม่ผสมเข้าด้วยกัน (เช่นหยดน้ำที่ปนอยู่ในน้ำมัน) ของเหลวที่มีขั้วจะถ่ายเทไฟฟ้าสถิตได้ดีกว่าของเหลวที่ไม่มีขั้ว การสะสมไฟฟ้าสถิตในของเหลวที่มีขั้วจึงต่ำกว่า โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี แต่ถ้าโลหะนั้นไม่มีการต่อลงดิน (คือไม่มีช่องทางให้ถ่ายเทประจุไฟฟ้าลงสู่พื้นดินได้) ไฟฟ้าสถิตก็สามารถสะสมบนตัวโลหะนั้นได้ ถ้าการเสียดสีนั้นรุนแรง การเกิดประจุไฟฟ้าสถิตย์นั้นก็จะมากขึ้น

ในเหตุการณ์นี้ตัวภาชนะเก็บตัวอย่างเป็นโลหะ (ที่นำไฟฟ้า) ผูกอยู่กับเชือกที่ทำจากฝ้าย (โมเลกุลเส้นใยเซลลูโลสมีความเป็นขั้วสูง) ถูกหย่อนลงในโทลูอีน (โมเลกุลที่ไม่มีขั้ว) เมื่อเก็บตัวอย่างได้แล้วโอเปอร์เรเตอร์ก็ทำการดึงเอาภาชนะเก็บตัวอย่างขึ้นบน "อย่างรวดเร็ว" (มีการเสียดสีที่รุนแรงที่เป็นปัจจัยทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสม) แต่ด้วยการที่โอเปอร์เรเตอร์สวมถุงมือยาง (ที่ไม่นำไฟฟ้า) บวกกับการสาวเชือกกลับคืนที่เร็ว จึงทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสมและไม่สามารถถ่ายเทออกไปได้ และอาจเป็นไปได้ด้วยว่าทั้งตัวเชือกและภาชนะนั้นไม่ได้มีการสัมผัสกับส่วนที่เป็นโลหะของถังเก็บ จึงทำให้ไม่มีการถ่ายเทประจุไฟฟ้าสถิตย์ลงดินผ่านถังเก็บ การเทโทลูอีนออกจากภาชนะเก็บตัวอย่างสู่ขวดรองรับ (การไหลของเหลวที่เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วผ่านพื้นผิวโลหะ) ก็ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิตสะสมได้อีก และเมื่อทำการหย่อนภาชนะบรรจุลงไปในถังใหม่เพื่อเก็บตัวอย่างเพิ่มเติม ซึ่งอาจเป็นไปได้ว่าทำด้วยการปล่อยให้สายเชือกนั้นลื่นไถลผ่านมือที่สวมถุงมือยางลงไปในถัง (มีการเสียดสีระหว่างเชือกกับถุงมือยาง) ก็ทำให้เกิดการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตเพิ่มมากขึ้นอีก จนกระทั่งมีความต่างศักย์มากพอที่จะเกิดประกายไฟข้ามระหว่างเชือกและฝาช่องเก็บตัวอย่าง (ที่เป็นโลหะและมีการต่อลงดิน)

โทลูอีนแม้ว่าเป็นของเหลวที่มีจุดวาบไฟต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง แต่ด้วยการที่โทลูอีนมีจุดเดือดสูง (ประมาณ 110ºC ซึ่งสูงกว่าจุดเดือดของน้ำอีก) ดังนั้นการเก็บโทลูอีนจึงสามารถเก็บใน cone roof tank แบบธรรมดาได้ ถังแบบนี้จะต้องมีช่องระบายอากาศ (vent) ที่ยอมให้อากาศไหลเข้าได้เมื่อสูบของเหลวออกจากถัง (เป็นการป้องกันไม่ให้เกิดสุญญากาศในถัง) และให้ไอโทลูอีนระบายออกเมื่อบรรจุของเหลวเข้าไปในถัง (เป็นการป้องกันไม่ให้ความดันในถังสูงเกิน) ดังนั้นอากาศจึงสามารถเข้าไปผสมกับไอโทลูอีนในถังได้ในจังหวะที่มีการสูบของเหลวออกจากถัง และด้วยการที่ไอโทลูอีนนั้นหนักกว่าอากาศ บริเวณที่มีการผสมกันจนมีความเข้มข้นพอเหมาะสำหรับการจุดระเบิดจึงเป็นด้านบนใกล้ฝาถัง ซึ่งในที่นี้ก็คือบริเวณช่องเปิด

ประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจแต่รายงานไม่ได้กล่าวถึงก็คือ การเก็บตัวอย่างก่อนหน้านั้นปรกติกระทำอย่างไรจึงไม่เกิดการระเบิด แล้วในวันที่เกิดเหตุนั้นมีการกระทำใดที่แตกต่างไปจากก่อนหน้านี้หรือไม่ และถ้าไม่แตกต่างกันก็ต้องหาว่าทำไมก่อนหน้านี้จึงไม่เกิดเรื่องขึ้น (คือมีปัจจัยอะไรที่แตกต่างกันอยู่) และถ้าไม่เหมือนกันก็ต้องดูว่าเกิดความผิดพลาดได้อย่างไร

การแยกสารด้วยระบบ Swing Adsorption MO Memoir : Saturday 27 March 2564

"ถ้า process flow ของคุณมันไม่สมเหตุสมผลเนี่ย ผลการคำนวณและข้อสรุปต่าง ๆ ของคุณจะหมดความหมายเลยนะ"

ผมเตือนนิสิตป.เอกคนหนึ่งเอาไว้หลังจากฟังการนำเสนอของเขา ซึ่งดูเหมือนว่าเขาไม่รู้ว่า unit ต่าง ๆ ที่เขาเอามาต่อกันเป็น superstructure เพื่อเปรียบเทียบ economic analysis นั้น มันทำงานอย่างไรและควรต้องมีอะไรประกอบบ้าง

รูปที่ ๑ การแยกสารด้วยการดูดซับที่ใช้สารดูดซับที่สามารถทำการฟื้นคืนสภาพ (regeneration) ได้ รูปซ้ายมักพบในกรณีที่ต้องการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่มากับสายป้อน ส่วนรูปขวาจะพบได้ทั่วไปกับกรณีของระบบ "pressure" swing adsorption ที่ใช้ในการแยกสารสององค์ประกอบออกจากกัน

การแยกสารด้วยการดูดซับนั้นเป็นการใช้ของแข็งที่ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับ (adsorbent) ดูดซับสารหนึ่ง (หรือหลายสาร) เอาไว้ จากของไหลที่ไหลผ่านเบดสารดูดซับนั้น การทำเช่นนี้ก็อาจทำไปเพื่อการกำจัดสิ่งปนเปื้อน (เช่น การดูดซับน้ำออกจากน้ำมัน การดูดซับน้ำมันหรือสารอินทรีย์ออกจากน้ำ การดูดซับสารอินทรีย์ออกจากแก๊สเพื่อกำจัดกลิ่น การดูดซับสารที่เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยาก่อนที่จะป้อนสารตั้งต้นนั้นเข้าทำปฏิกิริยา) หรือเพื่อการแยกสารผสมออกจากกัน (เช่นการแยกไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศออกจากกัน)

การแยกด้วยการดูดซับนั้นอาศัยหลักการที่ว่าสารดูดซับนั้นสามารถเลือกจับสารที่มีคุณสมบัติเฉพาะแบบหนึ่งได้ดีกว่าสารอื่นที่ไม่มีคุณสมบัติเฉพาะดังกล่าวนั้น เช่นการดูดซับน้ำออกจากน้ำมัน เราก็อาจเลือกใช้สารดูดซับที่พื้นผิวมีความเป็นขั้วเพื่อให้มันจับกับโมเลกุลน้ำได้ดี (เช่นพวก silica gel, zeolite) แต่พอเป็นการกำจัดน้ำมันหรือสารอินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำ ก็อาจเลือกใช้สารดูดซับที่พื้นผิวไม่มีความเป็นขั้ว (เช่นพวก activated carbon) หรือบางครั้งก็อาจใช้ขนาดและรูปร่างโมเลกุลที่แตกต่างกัน เช่นสารดูดซับที่มีรูพรุนขนาดเล็กจะดักจับโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถแพร่เข้าไปในรูพรุนนั้นได้ ในขณะที่โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่าจะไม่สามารถแพร่เข้าไป และจะไหลผ่านเบดสารดูดซับไปได้ง่าย

ที่นี้ พอสารดูดซับดูดซับสารจนอิ่มตัวแล้วจะให้ทำยังไงต่อ ในกรณีของการแยกสิ่งปนเปื้อนนั้น ถ้าสิ่งปนเปื้อนที่ไหลเข้าระบบนั้นมีความเข้มข้นต่ำ ก็อาจออกแบบขนาดเบดสารดูดซับให้มากพอสำหรับการใช้งานได้ทั้งปี พอหยุดเดินเครื่องโรงงานทีก็เปลี่ยนใหม่ แต่ถ้าทำอย่างนั้นไม่ได้ ก็จะเลือกใช้สารดูดซับที่สามารถทำการไล่สารที่มันจับเอาไว้ออกไปได้ ปรกติก็ใช้การเพิ่มอุณหภูมิ เช่นการเอาซิลิกาเจลที่ดูดซับไอน้ำจนอิ่มตัวแล้วไปอบให้ร้อนเพื่อไล่น้ำออก แล้วนำกลับมาใช้ใหม่

ในกรณีของการจับสารที่มีปริมาณมากจนไม่สามารถออกแบบขนาดเบดให้ทำงานจนถึงรอบการหยุดเดินเครื่องครั้งถัดไปได (อย่างน้อยก็ราว ๆ ๓๐๐ วัน) ก็จะทำการเลือกใช้สารดูดซับที่เราสามารถทำการไล่สารที่มันจับเอาไว้นั้นออกไปได้ (คือทำการ regeneration หรือฟื้นคืนสภาพ) และเพื่อให้กระบวนการดำเนินต่อไปได้อย่างต่อเนื่องก็จะต้องมีเบดสารดูดซับเอาไว้อย่างน้อย ๒ เบด โดยเบดหนึ่งเป็นเบดหลัก อีกเบดหนึ่งเป็นเบดสำรองที่จะทำหน้าที่เมื่อต้องทำการฟื้นคืนสภาพสารดูดซับในเบดหลัก (รูปที่ ๑ ซ้าย)

ขนาดของเบดสำรองเทียบกับเบดหลักนั้นขึ้นอยู่กับช่วงระยะเวลาที่ต้องใช้ในการฟื้นคืนสภาพเบดหลัก ตัวอย่างเช่นสมมุติว่าเบดหลักนั้นใช้เวลา ๗ วันกว่าจะดูดซับสารจนอิ่มตัว แต่การฟื้นคืนสภาพนั้นใช้เวลาเพียงแค่ไม่ถึง ๑ วัน ดังนั้นขนาดของเบดสำรองนั้นก็ไม่จำเป็นต้องใหญ่เท่ากับขนาดของเบดหลัก เช่นอาจมีขนาดเพียงแค่ทำงานได้เพียง ๑-๒ วันก็พอ เพราะพอทำการฟื้นคืนสภาพเบดหลักเสร็จก็กลับไปใช้เบดหลักเหมือนเดิม จากนั้นก็ทำการฟื้นคืนสภาพเบดสำรอง เสร็จแล้วก็ให้มัน standby เอาไว้ รอรอบการทำงานถัดไป

ปฏิกิริยาการดูดซับเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นการไล่ที่สารดูดซับจับเอาไว้จึงใช้การเพิ่มอุณหภูมิเป็นหลัก และเมื่อไล่สารออกไปหมดแล้วก็จะต้องรอให้เบดนั้นเย็นตัวลงก่อนที่จะนำมาใช้งานใหม่

ที่เล่ามาข้างต้นนั้นเป็นกรณีของการดูดซับสารออกจากแก๊ส การดูดซับสารออกจากของเหลวก็มีหลักการทำนองเดียวกัน เพียงแต่การไล่สารที่ดูดซับเอาไว้นั้นมันมีวิธีที่แตกต่างกันไป เช่นอาจใช้การเปลี่ยนตัวทำละลาย (ที่สารที่ถูกดูดซับเอาไว้นั้นสามารถละลายได้ดี) เพื่อชะเอาสารที่ถูกดูดซับเอาไว้ออกมา หรืออย่างเช่นกรณีของเครื่อง softener ที่ทำการแลกเปลี่ยนประจุด้วยการเอาประจุ 2+ (พวก Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺) ออกจากน้ำ แล้วแทนที่ด้วยประจุ 1+ (ก็คือ Na⁺) พอจะทำการฟื้นสภาพก็จะใช้น้ำเกลือความเข้มข้นสูง (มี Na⁺ มาก) ล้าง Na⁺ ก็จะเข้าไปแทนที่พวกประจุ 2+ ก็จะนำกลับมาใช้ใหม่ได้

การนำเอาหลักการดูดซับมาใช้ในการแยกผลิตภัณฑ์สองชนิดเช่น A และ B ที่ผสมปนกันอยู่ก็มีหลักการทำงานแบบเดียวกัน เพียงแต่ตัวดูดซับนั้นไม่ควรที่จะดูดซับสารใดสารหนึ่งแรงมากเกินไป เพราะจะทำให้ไล่สารนั้นออกจากพื้นผิวได้ยาก และในกระบวนการแยกสารด้วยการดูดซับนี้ในขั้นตอนแยกสารก็จะให้เบดดูดซับทำงานที่สภาวะหนึ่งที่สามารถดูดซับสาร A ได้ดีกว่าสาร B และเมื่อเบดสารดูดซับดูดซับสาร A จนอิ่มตัวก็จะเปลี่ยนสภาวะการทำงานเพื่อให้มันคายสาร A นั้นออกมา และสภาวะการทำงานที่ทำการปรับเปลี่ยนที่ทำการมานานแล้วก็คือ "ความดัน" กล่าวคือในขั้นตอนการแยกจะให้สารดูดซับทำงานที่ความดันสูงเพื่อให้ดูดซับสาร A เอาไว้ พอมันดูดซับจนอิ่มตัวก็จะลดความดันเพื่อให้มันคายสาร A ออกมา ดังนั้นความดันการทำงานก็จะมีการแกว่งขึ้นลงตามจังหวะการทำงาน ระบบนี้จึงเรียกว่าเป็นระบบ Pressure Swing Adsorption (PSA) และก็มีใช้กันมานานแล้วในระดับ commercial scale ที่ใช้กันมากที่สุดน่าจะเป็นการแยก N₂ และ O₂ ในอากาศออกจากกัน (ถ้าไม่ต้องการความบริสุทธิ์สูงมากก็ใช้ได้ แต่ถ้าต้องการความบริสุทธิ์สูงมากก็เปลี่ยนไปใช้การกลั่นดีกว่า)

เพื่อให้กระบวนการแยกดำเนินได้อย่างต่อเนื่องจึงต้องมีเบดสารดูดซับหลายเบด (ดูรูปที่ ๑ ขวาประกอบ) กล่าวคือเริ่มแรกนั้นให้เบดที่ 1 ทำการดูดซับสาร A ก่อน พอดูดซับสาร A จนอิ่มตัวก็จะปิดสาย feed ที่ป้อนเข้าเบด 1 และเปิดให้ไหลเข้าเบด 2 แทน จากนั้นก็จะลดความดันในเบด 1 เพื่อให้คายสาร A ออกมา ถ้าเวลาที่ใช้ในการลดความดันเพื่อให้เบด 1 นั้นคายสาร A ออกมาสั้นกว่าเวลาที่เบด 2 ดูดซับสาร A จนอิ่มตัว การมีแค่ 2 เบดก็เพียงพอ แต่ถ้าหากเวลาที่เบด 2 ใช้ในการดูดซับสาร A จนอิ่มตัวนั้นสั้นกว่าเวลาที่ต้องใช้ในการไล่สาร A ออกจากเบด 1 ก็จำเป็นต้องมีเบดที่ 3 เพิ่มเข้ามาอีก ส่วนที่ว่าจะต้องมีกี่เบดนั้นก็ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ดูดซับสารจนอิ่มตัวและไล่สารออกจากเบด ถ้าจะเห็นมี 5 เบดต่อขนานกันก็ไม่แปลก

"อุณหภูมิ" ก็เป็นอีกสภาวะการทำงานหนึ่งที่มีการศึกษากันทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและ simulation (ที่ดูเหมือนจะมีเยอะด้วย) กล่าวคือการแยกสารจะกระทำที่อุณหภูมิต่ำเพื่อให้สารดูดซับดูดซับสาร A เอาไว้ก่อน จากนั้นจึงค่อยเพิ่มอุณหภมิเพื่อไล่สาร A ออกไป (ทำนองเดียวกันกับการวิเคราะห์ด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟที่ใช้เทคนิค temperature programmed ที่เริ่มต้นการวิเคราะห์ที่อุณหภูมิต่ำ จากนั้นจึงเพิ่มอุณหภูมิ column ให้สูงขึ้น) ระบบนี้จึงเรียกว่าเป็นระบบ Temperature Swing Adsorption (TSA) และที่น่าสนใจก็คือ ไม่ยักเป็นที่นิยมนำมาใช้กันในระดับ industril scale

ของแข็ง (โดยเฉพาะสารดูดซับหรือลูกบอลเซรามิกที่ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับ/ตัวกดเบดสารดูดซับ) มีค่าความจุความร้อนสูง ดังนั้นการทำให้เบดร้อนขึ้นหรือเย็นตัวลงจะใช้เวลานาน (ไม่เหมือนความดันที่ทำได้รวดเร็วกว่า) นอกจากนี้ถ้าหากอุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเกินไป มันก็อาจจะแตกหักได้เนื่องจาก thermal shock (ตัว vessel ไม่มีปัญหาหรอกเพราะมันทำจากโลหะ) ดังนั้นการออกแบบระบบ TSA นั้นมันจะมีเฉพาะเบดสารดูดซับไม่ได้ มันต้องมีระบบเพิ่มอุณหภูมิและลดอุณหภูมิเบดเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย

ในกรณีของการแยก N₂ และ O₂ ในอากาศออกจากกันด้วยเทคนิค PSA นั้น อากาศอัดความดันจะไหลผ่านเบดสารดูดซับที่มีรูพรุนขนาดเล็ก โมเลกุล O₂ ที่มีขนาดเล็กกว่าจะแพร่เข้าไปในรูพรุนสารดูดซับ ทำให้แก๊สความดันสูงที่ไหลผ่านเบดไปนั้นมีความเข้มข้น N₂ เพิ่มมากขึ้น และเมื่อลดความดันเบดให้ต่ำลง แก๊ส O₂ ความดันสูงที่อยู่ในรูพรุนก็จะไหลออกมา แก๊สที่ออกมาจากเบดก็จะเป็น O₂ ความดันต่ำ ที่ถ้าต้องการนำไปใช้ที่ความดันสูงขึ้นก็ต้องมีระบบคอมเพรสเซอร์เข้ามาอีก

ส่วนเทคนิค TSA นั้นอาศัยการสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลของสารกับพื้นผิว ที่มีการคายความร้อนออกมา ถ้าหากสารดูดซับจับโมเลกุลสารได้แน่นมาก ก็ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงมากในการไล่ (เช่นจากประสบการณ์ที่เคยมี การไล่น้ำออกจาก silica gel ทำได้ด้วยการอบไล่ที่อุณหภูมิประมาณ 130ºC แต่ถ้าเป็น zeolite อาจต้องใช้สูงกว่า 240ºC) ในกรณีของการทดลองในห้องปฏิบัติการนั้น vessel ที่ใช้บรรจุสารดูดซับมักจะเป็นทรงกระบอก (เช่นท่อ) ขนาดเล็ก ซึ่งมีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรสูง การทำให้เบดของแข็งที่บรรจุอยู่ภายในนั้นร้อนขึ้นหรือเย็นลงด้วยการให้หรือระบายความร้อนผ่านผนังจึงทำได้ง่าย แต่ถ้าเป็นเบดขนาดใหญ่ ค่าพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรจะต่ำลงมาก การทำให้เบดมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือลดต่ำลงด้วยอัตราเร็วที่สูงดังต้องการจึงไม่ใช่เรื่องง่าย คงต้องใช้การผ่านแก๊สร้อนหรือเย็นเข้าไปในเบดโดยตรง ซึ่งต้องมีหน่วยเหล่านี้เข้ามาร่วมวงอีก ที่สำคัญคือระบบสาธารณูปโภคต่าง ๆ ที่ต้องมีเพื่อให้ระบบ PSA หรือ TSA นั้นทำงานได้จริง มันมีปรากฏอยู่ในโปรแกรม simulation หรือเปล่า และเรื่องสำคัญอีกเรื่องที่ต้องพิจารณาก็คือ สารดูดซับที่จะนำมาใช้ในการแยกสาร A และ B ออกจากกันในโปรแกรม simulation นั้น มันมีจริงหรือไม่ด้วย

โปรแกรม process simulation ปัจจุบันทำให้ผู้ใช้ใช้งานได้ง่ายด้วยการนำเอา block สำเร็จรูปของอุปกรณ์ต่าง ๆ มาต่อกันโดยที่ผู้ใช้นั้นไม่จำเป็นต้องรู้เลยว่าอุปกรณ์เหล่านั้นมันทำงานอย่างไร การนำเสนอที่เน้นไปที่ผลการคำนวณสุดท้ายที่เปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของทางเลือกต่าง ๆ นั้น หลายครั้งที่พบว่าเมื่อกลับไปซักรายละเอียดของตัวกระบวนการที่ออกแบบเอาไว้ก็พบว่ามันไม่สมเหตุสมผล เช่น การบอกว่าปฏิกิริยานั้นเกิดทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงนั้นมันไม่เกิดขึ้นจริง (การขาดความเข้าใจเรื่องค่าคงที่สมดุลกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี), การออกแบบกระบวนการที่ใส่ระบบสาธารณูปโภคที่จำเป็นต้องมีไม่ครบ (มันก็เลยดูเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมดี), การถ่ายโอนพลังงานที่เป็นไปไม่ได้ (เช่นการเอาพลังงานความร้อนที่คายออกมาที่อุณหภูมิต่ำ ไปป้อนให้กับหน่วยที่ต้องการพลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า), การออกแบบกระบวนการที่ไม่คำนึงถึงวัสดุที่จะนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อให้ทนกับการกัดกร่อนของสารได้ ฯลฯ

สิ่งที่ผมมักบอกย้ำกับนิสิตที่ทำวิจัยอยู่กับผมอยู่เสมอก็คือ สำคัญสุดคือ "วิธีการ" เพราะถ้าวิธีการผิด ผลที่ได้มันก็ไม่มีค่าแก่การพิจารณา

เมื่อไทเทเนียมทำให้สแตนเลสสตีลลุกติดไฟ MO Memoir : Sunday 21 March 2564

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนสูง โลหะในหมู่ IA (คือกลุ่มพวกลิเทียม Li, โซเดียม Na, โพแตสเซียม K ฯลฯ) จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างรวดเร็วจนไม่สามารถนำมาใช้ในรูปของโลหะบริสุทธิ์ โลหะบางตัวก็สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้อย่างรุนแรงและรวดเร็ว เช่นแมกนีเซียม Mg ที่สามารถลุกติดไฟและลุกไหม้ได้อย่างต่อเนื่องในอากาศถ้าได้รับความร้อนสูงมากพอเป็นตัวเริ่มต้น อะลูมิเนียม Al ในรูปแบบที่เป็นผงก็มีการนำมาใช้เป็นส่วนประกอบของวัตถุระเบิดบางชนิด ไทเทเนียม Ti ในรูปแบบที่เป็นผงฟุ้งกระจายในอากาศก็สามารถเกิดการระเบิดแบบ Dust Explsion ได้เช่นกัน การที่รูปแบบผงนั้นทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้รุนแรงก็เพราะมันมีพื้นที่ผิวสัมผัสกับอากาศสูงมาก

ในกรณีของโลหะเหล่านี้เมื่อนำมาขึ้นรูปเป็นชิ้นงานต่าง ๆ พื้นที่ผิวที่สัมผัสกับอากาศต่อจำนวนอะตอมโลหะทั้งหมดจะต่ำมาก มีเฉพาะอะตอมโลหะที่อยู่บนพื้นผิวที่สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเกิดเป็นสารประกอบโลหะออกไซด์ สารประกอบโลหะออกไซด์ของโลหะหลายตัวจะก่อตัวเป็นชั้นฟิล์มปกคลุมผิวโลหะที่อยู่ข้างใต้ไม่ให้สัมผัสกับอากาศอีก (เช่นชั้นออกไซด์ของอะลูมิเนียม) การทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศก็จะหยุด ในขณะที่ชั้นออกไซด์ของโลหะบางตัวเช่นเหล็ก Fe นั้นมันไม่ก่อตัวเป็นชั้นฟิล์มปกคลุม ผิวบนทำปฏิกิริยาเกิดเป็นสนิมเหล็กที่มีความพรุน (แถมยังหลุดร่อนได้ง่ายอีก) เปิดช่องทางให้ออกซิเจนในอากาศเข้าสัมผัสกับเนื้อเหล็กที่อยู่ลึกลงไปตลอดเวลา การกัดกร่อนจึงเกิดได้ต่อเนื่อง

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เรื่องแรกเป็นเหตุการณ์ที่เกิดในมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่น ที่เกิดกับอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง โดยมีโลหะเป็นเชื้อเพลิง (การลุกไหม้ของไทเทเนียมนำไปสู่การลุกไหม้ของสแตนเลสสตีล - รูปที่ ๑) ส่วนเรื่องที่สองเป็นบทความที่เกี่ยวข้องกับโอกาสที่จะเกิดการลุกไหม้ของโลหะในสภาวะที่มีความเข้มข้นออกซิเจนสูง ที่มีการนำมาใช้เพื่อการรักษาทางการแพทย์ (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๑ เหตุการณ์เพลิงไหม้ที่มีตัวโลหะของอุปกรณ์ทดลองเป็นเชื้อเพลิง ที่เกิดที่มหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๔ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๓๙ (จาก http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200066.htm)

ไทเทเนียม (Titanium - Ti) เป็นโลหะที่นำมาใช้งานในทางวิศวกรรมตัวหนึ่งเนื่องจากการที่มันทนการกัดกร่อนและทนอุณหภูมิได้สูงกว่าเหล็ก ในขณะที่มีน้ำหนักเบากว่า แต่ในบางกรณีโลหะ Ti ก็ลุกติดไฟได้ง่ายเหมือนกัน โดยเฉพาะเมื่อเจอกับคลอรีน (Chlorine - Cl) ที่ "แห้ง"

คลอรีนเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงว่าออกซิเจน สารประกอบคลอไรด์ของโลหะนั้นมักจะเป็นของแข็ง แต่ของไทเทเนียมจะแปลกอยู่หน่อยตรงที่มันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องและยังมีความว่องไวในการทำปฏิกิริยากับสารหลายตัวเช่นน้ำ ในกรณีของแก๊สคลอรีนที่มี "ความชื้น" (ซึ่งก็คือน้ำ) ปนอยู่ ไทเทเนียมเททระคลอไรด์ (Titanium tetrachloride TiCl₄) ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำได้ กลายเป็นสารประกอบออกไซด์ปิดคลุมผิวโลหะส่วนที่เหลือเอาไว้ การทำปฏิกิริยาก็จะหยุด ดังนั้นอุปกรณ์ที่ทำจากโลหะไทเทเนียมจึงไม่มีปัญหาเมื่อใช้งานกับคลอรีนที่ "ชื้น" แต่จะลุกไหม้ได้เมื่อเจอกับคลอรีนที่แห้ง

ออกซิเจนที่ความเข้มข้นสูงขึ้นจะมีความสามารถในการทำปฏิกิริยาที่รุนแรงมากขึ้น และค่าพลังงานกระตุ้นที่ต้องใช้ในการเกิดปฏิกิริยาก็อาจลดลงมามากด้วย ดังนั้นโลหะที่ไม่ทำปฏิกิริยาเมื่อสัมผัสกับอากาศแม้ว่าจะมีอุณหภูมิสูงก็ตาม ก็อาจลุกไหม้ติดไฟได้ถ้าหากสัมผัสกับออกซิเจนที่มีความเข้มข้นสูงและมีพลังงานกระตุ้นที่มากพอ

คำว่า "ความเข้มข้นที่สูงขึ้น" ในที่นี้คือเมื่อคิดในหน่วย "ปริมาณ (ที่อาจเป็นโมลหรือน้ำหนัก) ต่อหน่วยปริมาตร" นะ เพราะในบางหน่วยเช่น "สัดส่วนโมล - mole fraction" ความเข้มข้นในรูปสัดส่วนโมลนี้จะไม่เปลี่ยนไม่ว่าแก๊สจะมีความดันเท่าใด แต่ถ้าคิดในหน่วย "ปริมาณต่อหน่วยปริมาตร" ที่ความดันสูงขึ้นก็จะมีความเข้มข้นสูงขึ้นด้วย

เหตุการณ์ที่เกิดในห้องทดลองแห่งหนึ่งของมหาวิทยาลัยในประเทศญี่ปุ่นนั้นเกิดขึ้นระหว่างการทดลองสังเคราะห์ตัวนำยิ่งยวด (superconductor) ที่ทดลองด้วยการเอาสารตั้งต้นนั้นมาทำปฏิกิริยากับออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ความดันต่าง ๆ ด้วยเครื่อง thermal analysis กล่าวคือนำตัวอย่างมาบรรจุในภาชนะปิด เพิ่มความดันออกซิเจนให้ได้ตามต้องการ จากนั้นก็เพิ่มอุณหภูมิตัวอย่างให้สูงขึ้นและเฝ้าดูน้ำหนักที่เปลี่ยนไป (จะลดลงถ้ามีการสูญเสียออกซิเจน และจะเพิ่มขึ้นถ้ามีการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน) ตัวอุปกรณ์นั้นเพิ่งจะเริ่มใช้งานได้ประมาณ ๒ เดือนและมีการทำการทดลองแบบเดียวกันไปแล้วประมาณ ๑๔-๑๕ ครั้งโดยไม่เกิดเรื่องอะไร

ในวันที่เกิดเหตุนั้นหลังจากเพิ่มอุณหภูมิไปจนถึง 600ºC และคงไว้นานกว่า 100 นาทีก็ไม่เกิดปัญหาอะไร และเนื่องจากผลการทดลองที่ได้ไม่ได้แสดงว่ามีการเปิดปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วในระหว่างกาารทดลอง สมมุติฐานเรื่องปฏิกิริยาเกิดการ runaway จึงถูกตัดไป สาเหตุที่คาดว่าเป็นตัวทำให้เกิดเพลิงไหม้ก็คือการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร (ตัวอุปกรณ์วัดน้ำหนักต้องมีวงจรไฟฟ้าต่อเข้าไปอยู่แล้ว) และด้วยการที่เป็นบรรยากาศออกซิเจนบริสุทธิ์จึงทำให้วัสดุที่ไม่เป็นโลหะนั้นลุกติดไฟได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งนำไปสู่การลุกติดไฟของโลหะไทเทเนียมที่ใช้ทำชิ้นส่วนบางชิ้นของตัวอุปกรณ์ ความร้อนที่เกิดขึ้นทำให้โลหะหลอมเหลวและทำปฏิกิริยากับสแตนเลสสตีลที่เป็นวัสดุใช้ทำชิ้นส่วนของตัวอุปกรณ์เช่นกัน เกิดการระเบิดและเพลิงลุกไหม้ภายในช่องบรรจุตัวอย่างจนมีผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการลุกไหม้นี้ฉีดพ่นออกมาทางช่องทางที่ใช้เดินสายไฟเข้าไปข้างใน

เหตุการณ์ที่ประเทศญี่ปุ่นนี้ดูเผิน ๆ อาจเป็นเรื่องไกลตัว แต่จะว่าไปมันก็มีคนคำนึงถึงโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์ทำนองเดียวกันนี้ในสภาพการณ์ที่ใกล้กับตัวเราก็ได้ นั่นคือการรักษาอาการหรือความเจ็บป่วยต่าง ๆ ด้วยการให้ผู้ที่ต้องการได้รับการรักษานั้นได้เข้าไปอยู่ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนสูง ที่อาจเข้าไปอยู่ทั้งตัว (ที่สามารถเอาหนังสือเข้าไปนอนอ่านได้) หรือเพียงแค่ส่วนใดส่วนหนึ่ง (เช่นใส่ hood ครอบศีรษะเอาไว้) ที่ปัจจุบันในบ้านเราก็มีบางโรงพยาบาลนำมาใช้ในการรักษา

บทความที่นำมาแสดงในรูปที่ ๒ เป็นการกล่าวถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดการลุกไหม้ของโลหะไทเทเนียมในระหว่างการรักษาด้วยการใช้ออกซิเจนความเข้มข้นสูง (Hyperbaric oxygen) ในกรณีเช่นนี้ถ้าจะบอกว่าถ้าเช่นนั้นก็ไม่ให้ใช้โลหะไทเทเนียมในการผลิตอุปกรณ์ดังกล่าวก็น่าจะสิ้นเรื่อง แต่ประเด็นที่ผู้เขียนตั้งเป็นข้อกังวลไม่ได้อยู่ตรงนั้น มันไปอยู่ตรงที่ในช่วงเวลานั้น (คือปีพ.ศ. ๒๕๔๖) และจะว่าไปก็สืบเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน มันมีการนำเอาโลหะไทเทเนียมนี้มาใช้ทำเป็นทั้งกรอบแว่นตาและเครื่องประดับกันอย่างแพร่หลาย และสิ่งเหล่านี้มักจะเป็นสิ่งที่ทางโรงพยาบาลยอมให้ติดตัวคนไข้ไว้ในระหว่างการรักษาด้วย

รูปที่ ๒ บทความเกี่ยวกับความเสี่ยงที่จะเกิดเพลิงไหม้ในระหว่างการรักษาด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ความดันสูงที่มีการตีพิมพ์ในวารสาร Aviation, Space, and Environmental Medicine, Vol 74, No. 12 เดือนธันวาคม ปีค.ศ. ๒๐๐๓ หน้า 1301-1302 หน่วย ATA ที่เป็นปรากฏคือ Atmospheric Absolute ความดัน 1 ATA ก็คือความดันบรรยากาศปรกติ (0 atm ที่เป็นความดันเกจ) ความดัน 2 ATA ก็จะมีค่าเป็น 2 เท่าของความดันบรรยากาศปรกติ (หรือ 1 atm ที่เป็นความดันเกจ)

ที่เล่ามาตอนต้นเรื่องว่าโลหะหลายตัวนั้นเมื่อสัมผัสกับอากาศมันก็จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ปิดคลุมผิวเอาไว้ ทำให้ปฏิกิริยาเกิดต่อไม่ได้ และเนื่องจากไม่ว่าจะเป็นเครื่องประดับหรือกรอบแว่นตาที่ติดตัวผู้ป่วยมานั้นมันก็สัมผัสกับอากาศมานานแล้ว แล้วมันจะก่อเรื่องได้อย่างไร ประเด็นที่ผู้เขียนบทความชี้ให้ควรพิจารณาก็คือการเกิดพื้นผิวใหม่ที่ยังไม่เคยสัมผัสกับอากาศมาก่อน เช่นการขีดข่วนที่เป็นการกำจัดพื้นผิวออกไซด์ที่ปกคลุมอยู่เดิมนั้นออกไป หรือการฉีกขาด (เช่นกรอบแว่นตาหัก) ที่จะเปิดพื้นผิวโลหะใหม่ตรงรอยฉีกขาดนั้น และด้วยบรรยากาศที่เป็นออกซิเจนบริสุทธิ์ ความรุนแรงของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะทำให้ตัวโลหะนั้นลุกติดไฟต่อเนื่องได้

กรณีการลุกไหม้ของโลหะไทเทเนียมเมื่อสัมผัสกับแก๊สคลอรีนแห้งที่เกิดในโรงงานก็มีการบันทึกเอาไว้หลายครั้ง ส่วนกรณีการลุกไหม้ของโลหะไทเทเนียมในบรรยากาศออกซิเจนบริสุทธิ์ และการลามไปสู่การลุกไหม้ของสแตนเลสสตีลเนี่ยเพิ่งจะมีโอกาสได้รับรู้เป็นครั้งแรก ซึ่งก็ไม่รู้ว่ามันเคยมีการเกิดขึ้นที่ไหนอีกหรือเปล่า คงต้องค่อย ๆ ค้นคว้ากันต่อไป

ส่วนเรื่องการลุกไหม้ของโลหะต่าง ๆ ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและ/หรือออกซิเจนความเข้มข้นสูง จะว่าไปก็มีการศึกษากันมานานแล้วเหมือนกัน โดยเฉพาะกลุ่มที่ทำงานเกี่ยวกับจรวด (ที่บางทีก็ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์เป็นตัวออกซิไดซ์) และอากาศยาน โดยเฉพาะเครื่องยนต์กังหันแก๊สหรือ jet engine ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงและมีแก๊สร้อนไหลผ่านด้วยความเร็วสูง และมีการนำเอาโลหะผสมไทเทเนียมมาผลิตเป็นชิ้นส่วนต่าง ๆ เพราะมันมีน้ำหนักที่เบากว่าและทนอุณหภูมิได้สูงกว่าโลหะอื่น แต่ไทเทเนียมมันก็มีพฤติกรรมที่แปลกอย่างหนึ่งคือ มันสามารถลุกติดไฟได้ในบรรยากาศ "ไนโตรเจน" บริสุทธิ์

รูปที่ ๓ สมการที่ (8) เป็นปฏิกิริยาระหว่างไทเทเนียม (ที่หลอมเหลว) กับไนโตรเจน (จากบทความเรื่อง "Interaction of powdery Al, Zr and Ti with atmospheric nitrogen and subsequent nitride formation under the metal powder combustion in air" โดย Alexander Alexandrovich Gromov และคณะ ในวารสาร Powder Technology เดือนธันวาคม ค.ศ. 2011)

รูปที่ ๔ เครื่องยนต์ของเครื่องบิน (น่าจะเป็นเครื่องบินทหาร) ที่ตกเนื่องจากเกิดโลหะไทเทเนียมในเครื่องยนต์ลุกติดไฟ และลามออกสู่ภายนอกเครื่องยนต์ (จากเอกสาร "Titanium Fire in Jet Engines" โดย T. Uihlein และ H. Schlegel เอกสารนี้ค้นเจอเป็นไฟล์ pdf ทางอินเทอร์เน็ต แต่ไม่มีรายละเอียดว่าเผยแพร่ครั้งแรกที่ไหนและเมื่อใด)

ปัจจุบันมีการนำเอาเครื่องยนต์กังหันแก๊สมาใช้ในการผลิตไฟฟ้ากันอย่างแพร่หลาย ผมเองก็ไม่รู้ว่าโครงสร้างและวัสดุที่ใช้ในการผลิตนั้นแตกต่างกับที่ใช้กับอากาศยานมากน้อยแค่ไหน เพราะเครื่องยนต์ที่ตั้งอยู่บนพื้นมันไม่ได้มีข้อจำกัดด้านน้ำหนักมากเหมือนกรณีของอากาศยาน และน่าจะทำงานที่สภาวะค่อนข้างจะคงที่มากกว่าด้วย

อุบัติเหตุจากความบกพร่องของวาล์ว MO Memoir : Saturday 19 March 2564

วาล์วเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับระบบท่อของโรงงาน การทำงานของวาล์วมีทั้งรูปแบบที่ใช้เป็นประจำ (เช่น ควมคุมอัตรา/ทิศทางการไหล คุมการปิด-เปิด) และนาน ๆ ครั้งใช้งานที (เช่นวาล์วสำหรับการเริ่มเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่องโรงงาน) สองเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นอุบัติเหตุที่เกิดจากความบกพร่องของวาล์ว

เรื่องที่ ๑ ไฟไหม้ที่เกิดจากน้ำมันที่รั่วออกทาง bonnet flange ของวาล์ว

เรื่องแรกนี้นำมาจากหน้าเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200020.html เรื่อง "Fire of gas oil caused due to leakage from a bonnet flange of a valve usually not used at an atmospheric distillation unit" เป็นกรณีของเหตุการณ์เพลิงไหม้ที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งที่เมือง Osaka ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๑ มกราคม พ.ศ. ๒๕๓๓

สำหรับคนที่กำลังเรียนอยู่เชื่อว่าจำนวนไม่น้อยคงจะไม่รู้ว่า "bonnet flange" คืออะไร ดังนั้นจึงแนะนำให้รู้จักก่อน

รูปที่ ๑ ตัวอย่างโครงสร้าง gate valve แบบ flange bonnet

(รูปจาก https://www.littlepeng.com/single-post/2017/06/29/major-valve-parts)

โครงสร้างของวาล์วพวก gate valve, globe valve, check valve หรือ plug valve จะประกอบด้วยส่วนลำตัว (body) ที่เป็นส่วนที่เป็นช่องทางการไหลเข้า-ออก และมีช่องเปิดอยู่ทางด้านบนเพื่อไว้สำหรับติดตั้งชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหล (ที่อาจเป็น gate, disk, ball ฯลฯ) เข้าไปในส่วนลำตัว และส่วน "bonnet" หรือฝาครอบ ที่ทำหน้าที่ปิดคลุมด้านบนช่องเปิดของส่วนลำตัวเอาไว้ (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) โดยตัว bonnet นี้ก็จะมักจะมีรูสำหรับให้ส่วนที่เป็นแกนที่ต่ออยู่กับชิ้นส่วนทำหน้าที่ควบคุมการไหลโผล่ออกมาข้างนอก เพื่อต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมระดับการเปิด-ปิดของชิ้นส่วนที่ทำหน้าทึ่ควบคุมการไหล (เช่น hand wheel, ก้านหมุน, ระบบเฟืองทดรอบ ฯลฯ)

ตัว body และ bonnet ต่างเป็นโครงสร้างที่ทำหน้าที่รับความดัน ตรงรอยต่อระหว่าง body และ bonnet ก็ต้องมีการป้องกันการรั่วไหล ในกรณีของวาล์วตัวเล็กและใช้กับของไหลที่ไม่อันตราย (เช่นน้ำ อากาศ) การประกอบ body กับ bonnet เข้าด้วยกันก็จะใช้การขันเกลียว แต่ถ้าเป็นกรณีของวาล์ตัวใหญ่หรือใช้กับของเหลวที่อันตราย ก็มักจะใช้การประกบกันแบบหน้าแปลน (flange) ที่มีการวางปะเก็น (gasket) ไว้ระหว่างพื้นผิวสัมผัส การประกบด้วยการใช้หน้าแปลนนี้มันยังมีข้อดีตรงที่ตัวสลักเกลียวที่ใช้ขันยึดนั้นไม่มีการสัมผัสกับของไหลที่อยู่ภายใน จึงไม่ต้องกังวลเรื่องเกลียวจะถูกกัดกร่อนด้วยของไหลที่ไหลอยู่ภายใน ส่วน bonnet flange ก็คือตัว bonnet ที่ประกบเข้ากับ valve body ด้วยรูปแบบหน้าแปลนนั่นเอง

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในช่วงบ่ายในขณะที่โอเปอร์เรเตอร์กำลังเดินตรวจโรงงานและพบเห็นเพลิงไหม้บริเวณหน่วยกลั่นน้ำมันที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric distillation unit)

การตรวจสอบที่เกิดเหตุหลังเพลิงสงบพบว่ามีการรั่วไหลของ gas oil ออกตรงหน้าแปลนของ bonnet flange ของวาล์วตัวหนึ่งที่ไม่มีการใช้งาน (ดูรูปที่ ๒ ประกอบ) ตำแหน่งของวาล์วตัวนี้อยู่เหนือปั๊มที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง ทำให้น้ำมันที่รั่วไหลออกมานั้นลุกติดไฟเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวโลหะที่มีอุณหภูมิสูง ส่วนสาเหตุที่ทำหน้าหน้าแปลนฉีกขาดนั้นไม่สามารถระบุได้ ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งการเสื่อมสภาพของหน้าแปลนและการขันนอตยึดที่ใช้แรงไม่สม่ำเสมอ (คือกดด้านใดด้านหนึ่งมากเกินไป)

รูปที่ ๒ โครงสร้างของวาล์วตัวที่เกิดเหตุ และตำแหน่งปะเก็นที่ฉีกขาด

ตรงนี้มีขอขยายความเพิ่มเติมนิดนึง คือการลุกติดไฟเนื่องจาก auto-ignition temperature นั้นอาจเกิดได้จาก

(ก) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "ต่ำกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง แต่สัมผัสกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง หรือ

(ข) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "สูงกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง ดังนั้นเมื่อเชื้อเพลิงรั่วออกมาสัมผัสกับอากาศ ก็จะสามารถลุกติดไฟได้ทันที หรือ

(ค) เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่ "ต่ำกว่า" auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง แต่สัมผัสกับอากาศ มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง (คือการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ดีเซล)

ด้วยเหตุนี้จุดที่มีโอกาสที่เชื้อเพลิงจะรั่วไหลได้ (เช่นตัววาล์วและหน้าแปลน) จึงไม่ควรอยู่เหนือหรืออยู่ใกล้กับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า auto-ignition temperature ของเชื้อเพลิง (คืออย่างให้ของเชื้อเพลิงหยดใส่หรือฉีดพ่นใส่ได้)

ในรายงานยังกล่าวด้วยว่าการรั่วไหลที่โครงสร้างของตัววาล์วหลังการติดตั้งนั้นมักจะเป็นสิ่งที่ไม่ค่อยมีการคำนึงถึงกัน (อาจเป็นเพราะว่ามันเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบเสร็จมาจากผู้ผลิต หรือโรงซ่อม) และจะว่าไปแล้วเรื่องการรั่วที่ตัววาล์วที่ผ่านการใช้งานมานานนี้ก็เคยเจอกับตัวเองเหมือนกัน (ดู Memoir วันอาทิตย์ที่ ๒๖ กุมภาพันธ์ ๒๕๖๐ เรื่อง "การผสมแก๊สอัตราการไหลต่ำเข้ากับแก๊สอัตราการไหลสูง (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติตอนที่ ๘๘)"

เรื่องที่ ๒ ไฟไหม้ที่เกิดจากเฮปเทนที่รั่วออกทาง drain valve ของ flow meter

เรื่องที่สองนี้นำมาจากหน้าเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000116.html เรื่อง "Fire of heptane due to improper valve handling at a polypropylene manufacturing plant" เป็นกรณีของเหตุการณ์เพลิงไหม้ที่โรงงานผลิตพอลิโพรพิลีนแห่งหนึ่งที่ในเขต Chiba ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๖ กรฏาคม พ.ศ. ๒๕๓๒ เนื้อหารายงานภาษาอังกฤษฉบับนี้อ่านแล้วค่อนข้างสับสน แต่คิดว่าเหตุการณ์ที่เกิดน่าจะเป็นดังนี้

เหตุการณ์นี้เกิดที่หน่วย solvent scrubber ของหน่วย solvent recovery process เฮปเทน (heptane C₇H₁₆) ถูกสูบจากทางด้านล่างด้วยปั๊ม และป้อนกลับเข้าสู่ scrubber ใหม่ผ่านทาง flow meter (ดูรูปที่ ๓ ประกอบ) เนื่องจากท่อเส้นที่ผ่าน flow meter เกิดการอุดตัน โอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ที่อยู่ทางด้านล่างเพื่อยืนยันว่ามีปัญหาการอุดตัน

รูปที่ ๓ ระบบท่อของ solvent scrubber ตัวที่เกิดปัญหา ลูกศรประสีน้ำเงินคือทิศทางการไหลที่น่าจะถูกต้องมากกว่า เพราะท่อนี้ควรจะเป็น minimum flow line และของเหลวต้องไหลจากด้านความดันสูงไปด้านความดันต่ำ

ข้อความในบทความฉบับภาษาอังกฤษที่อธิบายเหตุการณ์นี้อ่านแล้วก็งง (ตามที่คัดลอกมาในรูปที่ ๔) เพราะดูเหมือนว่าระบบท่อจะมีปัญหาการอุดตัน (คิดว่าโอเปอร์เรเตอร์คงเห็นจากอัตราการไหลผ่าน flow meter ที่ลดลง) โอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ในขณะที่วาล์วทางด้านขาเข้า (1) นั้นยังคงเปิดอยู่ (ในขณะนี้เข้าใจว่าวาล์ว bypass (3) ตัว flow meter น่าจะปิดอยู่ โดยวาล์วด้านขาออก flow meter นั้นน่าจะยังคงเปิดอยู่ และตัว flow meter น่าจะมีโครงสร้างที่ทำหน้าที่ป้องกันการไหลย้อนกลับอยู่ในตัวมันเอง) การทำเช่นนี้น่าจะเป็นการทดสอบดูว่าตำแหน่งที่เกิดการอุดตันนั้นอยู่บริเวณไหน ถ้าอยู่ก่อนเข้า flow meter ก็จะเห็นของเหลวไหลออกมาได้น้อย แต่ถ้าอยู่หลัง flow meter ก็จะเห็นของเหลวออกไหลมาได้มาก

รูปที่ ๔ เนื้อหาที่คัดลอกมาจากบทความ ที่อ่านแล้วดูสับสน

ข้อความภาษาอังกฤษของบทความเขียนว่า เมื่อเห็นเฮปเทนไหลออกมามาก โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามที่จะปิดวาล์วด้านขาเข้า (1) โดยที่ drain valve (2) เปิดอยู่ (ย่อหน้าบนในรูปที่ ๔ ตรงที่ขีดเส้นใต้สีน้ำเงิน และในย่อหน้าที่สองที่ขีดเส้นใต้สีแดง ตรงนี้ไม่เข้าใจว่าทำไมไม่ปิด drain valve (2) ที่เพิ่งจะเปิด) พอประโยคถัดไปบอกว่าแม้ว่าพยายามที่จะปิด drain valve (2) โดยเปิด block valve (1) (ย่อหน้าบนในรูปที่ ๔ ตรงที่ขีดเส้นใต้สีแดง ตรงนี้ก็ไม่เข้าใจว่าทำไมจึงกลับไปเปิด block valve (1) ใหม่อีก เพราะว่าการที่แม้ว่าจะไม่สามารถปิด block valve (1) ได้สนิท แต่มันก็น่าจะดีกว่ากลับไปเปิดมันใหม่) เฮปเทนที่รั่วไหลออกมาก็เกิดการระเบิดเสียก่อน

บทความกล่าวว่าตัว block valve (1) มีความเสียหาย (บทความไม่ได้บอกว่าความเสียหายนี้เกิดเมื่อใด คือเกิดก่อนหน้าหรือในขณะที่พยายามจะปิดวาล์ว) ทำให้ไม่สามารถปิดวาล์วได้เมื่อโอเปอร์เรเตอร์พยายามหมุนปิดวาล์ว แต่ไม่ยักกล่าวถึงเรื่องที่ว่า ทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงไม่พยายามปิด drain valve (2) ตั้งแต่แรก และของเหลวที่ไหลออกจาก drain valve นั้นระบายไปที่ไหน (มีระบบท่อรองรับหรือโอเปอร์เรเตอร์ต้องมีภาชนะมารองรับ)

ประเด็นหนึ่งที่น่านำมาลองคิดกันเล่น ๆ ก็คือ เมื่อพบว่าท่อด้านขาออกมีการอุดตันซึ่งเห็นได้จาก flow meter แสดงค่าอัตราการไหลที่ลดต่ำลงแม้ว่าจะเปิดวาวล์วเท่าเดิม เราจะระบุได้อย่างไรว่าการอุดตันนั้นน่าจะเกิดที่บริเวณไหน ทางด้านขาเข้าหรือขาออกของ flow meter

วิธีการหนึ่งที่คิดว่าน่าจะใช้ทดสอบได้ก็คือ เนื่องจากความดันด้านขาออกของปั๊มหอยโข่งมักจะลดลงเมื่ออัตราการไหลสูงขึ้น เมื่อท่อด้านขาออกเกิดการอุดตัน อัตราการไหลก็จะลดลง (อ่านได้จาก flow meter) และความดันด้านขาออกของปั๊มก็น่าจะสูงขึ้น (ที่ด้านขาออกของปั๊มควรมีเกจวัดความดันติดตั้งอยู่) ในกรณีที่การเปลี่ยนแปลงความดันกับอัตราการไหลนี้เห็นได้ชัด ถ้าลองเปิดวาล์ว bypass (3) ของสาย bypass ตัว flow meter แล้วเห็นความดันตกลงมาก ก็แสดงว่าบริเวณที่มีปัญหาอุดตันน่าจะอยู่ที่เส้นท่อที่ไหลผ่าน flow meter แต่ถ้าเปิดวาล์ว bypass (3) แล้วไม่เห็นการไหลดีขึ้น (ดูจากความดันด้านขาออกของปั๊มที่ไม่ได้ลดลงเท่าใดหรือไม่ลดลง) ก็แสดงว่าการอุดตันนั้นน่าจะเกิดที่เส้นท่อก่อนถึงจุดทางแยก

ในเหตุการณ์นี้ก็สงสัยอยู่เหมือนกันว่าโอเปอร์เรเตอร์กำลังทำการทดสอบแบบนี้อยู่หรือเปล่า โดยใช้การเปิด drain valve แล้วดูว่ามีของเหลวไหลออกมาแรงมาน้อยเท่าใด ถ้าไหลออกมาแรงก็แสดงว่าท่อด้านขาเข้าไม่อุดตัน ถ้าไหลออกมาไม่แรงก็แสดงว่าการอุดตันอยู่ทางด้านท่อขาเข้า เพราะถ้ามองเช่นนี้ก็จะอธิบายได้ว่าทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงทำการเปิด drain valve (2) ในขณะที่ block valve (1) ยังเปิดอยู่

รูปประกอบบทความ (รูปที่ ๓) น่าจะมีความผิดพลาดอยู่ คือเส้น bypass pump ที่มีวาล์ว bypass (3) อีกตัวติดนตั้งอยู่ คือเส้นนี้น่าจะเป็นเส้น return line มากกว่า คือทิศทางการไหลที่ถูกต้องควรต้องเป็นจากทางด้านขาออกของปั๊มวกกลับเข้ามาทางด้านขาเข้าของปั๊ม (ของเหลวมันควรต้องไหลจากด้านความดันสูงไปด้านความดันต่ำ) เส้นทางการไหลนี้มีความสำคัญเพราะถ้าหากท่อด้านขาออกเกิดการอุดตัน จะทำให้ไม่มีของเหลวไหลผ่านปั๊มในขณะที่ปั๊มทำงานอยู่ จะทำให้ปั๊มร้อนจัดจนเกิดปัญหาตามมาได้ การที่ท่อไหลย้อนกลับนี้อยู่จะช่วยให้มีของเหลวไหลผ่านปั๊มตลอดเวลา แม้ว่าท่อด้านขาออกนั้นจะเกิดการอุดตัน (และยังใช้เป็นท่อช่วยในการเริ่มเดินเครื่องปั๊มด้วย)

สถานีรถไฟศาลาธรรมสพน์ MO Memoir : Saturday 13 March 2564

"เดี๋ยวพอสายสีแดงขยายมา สถานีก็จะย้ายไปอยู่ตรงนั้นแล้วครับ" เจ้าหน้าที่ที่ประจำอยู่ที่สถานีบอกกับผม

"แล้วอาคารหลังนี้ล่ะครับ" ผมถามเขา

"ก็คงจะถูกรื้อ" เขาตอบ "มาถ่ายรูปเก็บเอาไว้หรือครับ" เขาถามผมต่อ

"ใช่ครับ เห็นสถานีแบบนี้มาตั้งแต่เด็ก ๆ ตั้งแต่จำความได้ จนเดี๋ยวนี้เห็นมันค่อย ๆ หายไป"

ตอนเด็ก ๆ นั่งรถไฟสายธนบุรี-สุไหงโกลก ออกจากสถานีธนบุรีตอนทุ่มเศษ ผ่านแถวนี้ก็มืดไปหมดแล้ว มองไม่เห็นอะไร จะได้เห็นก็ตอนเที่ยวกลับเข้ากรุงเทพ

ตัวอาคารไม้นี้นอกจากเป็นที่ทำการนายสถานี ที่จำหน่ายตั๋ว และประแจควบคุมการสับราง ก็มักจะมีเครื่องชั่งวางเอาไว้ด้วยเพื่อไว้ชั่งน้ำหนักสินค้า เพราะสมัยก่อนในหลายท้องถิ่น (รวมแถวนี้ด้วย) มีแต่ถนนเล็ก ๆ เข้าถึงและรถยนต์ยังไม่แพร่หลาย (ไม่เหมือนสมัยนี้ที่จัดว่าราคาถูกลงมากเมื่อเทียบกับรายได้) เวลาเกษตรกรจะขนสินค้ามาขายก็ต้องขนมากับขบวนรถไฟ ชื่อถนนสวนผักแถวตลิ่งชันก็เป็นสิ่งที่เตือนให้รู้ว่าแต่ก่อนพื้นที่แถวนี้เขาทำอะไรกัน ขบวนรถเช้ามืดที่เข้าสู่สถานีธนบุรีจะเต็มไปด้วยผู้ปลูกผักที่ขนผักเข้ามาขาย ก็ขายกันตรงชานชาลาที่จอดรถไฟนั่นแหละ ก็จะมีคนรอไปกว้านซื้อแล้วค่อยมาขายปลีกในอีกราคาหนึ่งอีกที นั่นคือบรรยากาศ "ศาลาน้ำร้อน" สมัยก่อน

สำหรับวันนี้ ถือว่าเล่าเรื่องไปตามรูปก็แล้วกันครับ

รูปที่ ๑ ป้ายชื่อสถานีที่ติดอยู่ที่ตัวอาคารที่ทำการสถานี ดูแล้วน่าจะเป็นป้ายรุ่นเก่าแต่ทำการซ่อมแซมทาสีใหม่

รูปที่ ๒ สถานีนี้ขับรถเข้าถึงได้ทางถนนศาลาธรรมสพน์ มีลานให้จอดที่เป็นทั้งลานกีฬาของชุมชนและที่สำหรับคนมาขายของกิน ลานนี้อยู่ฝั่งตรงข้ามตัวสถานี วันนั้นจอดรถเสร็จเห็นร้านหนึ่งขายทอดมันกลิ่นหอมดี ก็เลยซื้อมาลองกินดู สรุปว่าทั้งอร่อยและราคาไม่แพง

 

รูปที่ ๓ เดินขึ้นมาตามทางก่อนข้ามทางรถไฟ รูปนี้มองไปทางทิศทางที่มาจากสถานีตลิ่งชัน ชานชาลาที่เห็นคือที่ที่จะเป็นที่ตั้งสถานีใหม่ ตอนนี้ตรงนั้นก็มีทางข้ามที่ชาวบ้านสามารถขับรถมอเตอร์ไซค์ข้ามได้

 

รูปที่ ๔ ตัวอาคารเดิมของสถานี ที่ไม่รู้ว่าจะยังคงอยู่ตรงนี้ในสภาพนี้ไปอีกนานเท่าใด เพราะว่าในขณะนี้รถไฟฟ้าสายสีแดงมาสุดสายเพียงแค่ตลิ่งชัน

 

รูปที่ ๕ ข้ามฟากมายังฝั่งอาคารสถานี ภาพนี้มองไปยังทิศทางที่ไปยังสถานีศาลายา พอเป็นรางคู่แล้วนายสถานีก็ไม่ต้องคอยสับหลีกรถไฟ แต่ยังต้องคอยประกาศว่าจะมีรถไฟขบวนไหนจะผ่านมา เพื่อให้คนที่กำลังจะข้ามทางได้ระวัง

 

รูปที่ ๖ มุมหนึ่งของอาคาร

รูปที่ ๗ มองจากฝั่งตรงข้ามของรูปที่ ๖

รูปที่ ๘ ป้ายเตือนให้ระวังอันตราย ป้ายแบบนี้ก็เห็นมาตั้งแต่จำความได้ รูปบนยังเป็นยุคสมัยของรถจักรไอน้ำอยู่เลย

รูปที่ ๙ ถึงจะเป็นป้ายคำเตือน แต่ก็บันทึกบรรยากาศเก่า ๆ ที่พ่อค้าแม่ค้ายังหาบของขายกันอยู่ และบ้านเราจะเดินข้ามทางรถไฟตรงไหนก็ได้ตามสะดวก รูปบนก็ยังเป้นรูปของหัวรถจักรไอน้ำ

รูปที่ ๑๐ สถานีนี้มีป้ายเตือนเก่า ๆ ติดไว้ให้รำลึกความหนังอยู่ ๕ รูป รูปนี้ก็เป็นรูปสุดท้ายแล้ว

รูปที่ ๑๑ จุดทางข้ามทางรถไฟที่ชาวบ้านสามารถขี่มอเตอร์ไซค์ข้ามได้

รูปที่ ๑๒ ชุมชนที่อยู่ฝั่งทางด้านตัวสถานี

รูปที่ ๑๓ วันนั้นมีหัวรถจักรเปล่าวิ่งผ่านมาพอดี

รูปที่ ๑๔ วิ่งไปทางศาลายา ไม่รู้เหมือนกันว่าวิ่งไปไหน

แก๊สรั่วจนเกิดเพลิงไหม้เพราะลืมปิดวาล์วเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Tuesday 9 March 2564

อุบัติเหตุที่เกิดจากการที่วาล์วเก็บตัวอย่างจากระบบที่มีความดันเปิดค้างเอาไว้ ที่รุนแรงที่สุดเห็นจะได้แก่กรณีเหตุการณ์ที่เมือง Feyzin ประเทศฝรั่งเศสในปีค.ศ. ๑๙๖๖ (พ.ศ. ๒๕๐๙) ที่ทำให้แก๊สโพรเพนรั่วไหลออกมาเป็นจำนวนมากก่อนเกิดการระเบิดและตามการเกิด BLEVE (Boiling liquid expansion vapour explosion) ในเวลาถัดมา

บทเรียนหนึ่งที่ได้จากเหตุการณ์นั้นคือวาล์วเก็บตัวอย่างควรเป็นชนิดทื่ค้างอยู่ในตำแหน่งปิด (เช่นใช้แรงดันของสปริงดันให้วาล์วปิดอยู่เสมอ) เว้นแต่มีแรงมากระทำเพื่อเปิดวาล์ว แต่ถึงกระนั้นก็ตามบทเรียนดังกล่าวก็ไม่ได้รับการถ่ายทอดอย่างทั่วถึงไปยังผู้ออกแบบระบบท่อ จึงทำให้ยังมีการเกิดเหตุการณ์แบบทำนองเดียวกันได้ แม้ว่าเวลาจะผ่านไปถึง ๓๐ ปี

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire caused due to incorrect opening of valves during sampling operation at a polypropylene manufacturing plant" ที่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๘ มีนาคม ค.ศ. ๑๙๙๖ (พ.ศ. ๒๕๓๙) (จากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200065.html) เป็นอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บตัวอย่างผงพอลิเมอร์ไปตรวจสอบ แผนผังกระบวนการผลิตแสดงไว้ในรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ แผนผังของระบบเก็บตัวอย่างที่เกิดเหตุ แม้ว่าบทความจะไม่ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการผลิตเอาไว้ แต่วิเคราะห์จากรูปและสิ่งที่รั่วไหลออกมาทำให้คาดว่าน่าจะเป็นการผลิตที่ใช้ loop reactor และใช้ตัวสารตั้งต้น (propylene) นั้นเป็นตัวทำละลาย คือใช้ความดันกดให้มันเป็นของเหลวแม้ว่ามันจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดที่อุณหภูมิห้อง สำหรับผู้ที่ยังไม่รู้ว่า loop reactor มีหน้าตาอย่างไรก็สามารถอ่านได้จากบทความเรื่อง "Loop reactor สำหรับการผลิต polyolefins" ใน memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๒ ธันวาคม ๒๕๖๒ ผงพอลิเมอร์ (ที่เป็นของแข็ง) จะไหลออกจาก reactor ไปยัง degassing drum D-301 ซึ่งจะลดความดันเพื่อแยกเอาโพรพิลีนกลับไปทำปฏิกิริยา ตัว sampling pot ที่เป็นจุดเก็บตัวอย่างผงพอลิเมอร์จะอยู่ข้างใต้ degassing drum นี้

เพื่อความปลอดภัยแล้วไม่ควรที่จะเก็บตัวอย่าง (ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส) จากระบบที่มีความดันสูงและมีขนาดใหญ่โดยตรง แต่ควรทำการติดตั้ง sampling pot ที่มีขนาดพอเหมาะ (คือใหญ่เพียงพอสำหรับตัวอย่างที่ต้องการเก็บแต่ละครั้ง รวมทั้งที่ต้องใช้สำหรับการ purge ภาชนะเก็บตัวอย่าง) โดยหลักก็คือทำการถ่ายสารในระบบความดันสูงนั้นเข้าสู่ sampling pot ก่อน จากนั้นจึงปิดวาล์วเชื่อมต่อระหว่างระบบความดันสูงกับ sampling pot แล้วจึงค่อยถ่ายสารใน sampling pot นั้นเข้าสู่ภาชนะเก็บตัวอย่างอีกที ส่วนที่ว่าตัว sampling pot ควรต้องมีท่อ vent, drain และ/หรือ purge ด้วยหรือไม่นั้นก็คงขึ้นอยู่กับว่าตัวอย่างเป็นอะไร (ดูตัวอย่างในรูปที่ ๒)

 

รูปที่ ๒ ตัวอย่างวิธีการเก็บสารตัวอย่างจากระบบที่ความดันสูง รูปนี้นำมาจาก Memoir วันอาทิตย์ที่ ๑ มีนาคม ๒๕๖๓ เรื่อง "การเก็บตัวอย่างแก๊ส/ของเหลวจากระบบความดันสูง (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติตอนที่ ๑๐๐)" ที่เขียนขึ้นหลังจากมีอุบัติเหตุทำนองเดียวกันนี้ในห้องแลป

วาล์วที่ใช้ในการควบคุมการถ่ายสารจาก sampling pot เข้าสู่ภาชนะเก็บตัวอย่างก็ควรเป็นชนิด spring-loaded คือใช้แรงสปริงหมุนวาล์วให้อยู่ในตำแหน่งปิดเสมอ เวลาจะเปิดโอเปอร์เรเตอร์ก็ต้องออกแรงหมุนต้านแรงสปริงเพื่อเปิดวาล์ว และถ้าเอาแรงหมุนออกเมื่อใดวาล์วก็จะปิดตัวเอง วาล์วแบบนี้ก็มีข้อดีคือไม่ต้องกังวลว่าจะมีการเปิดวาล์วทิ้งเอาไว้

รูปที่ ๓ คำบรรยายเหตุการณ์ที่นำไปสู่การรั่วไหลและเพลิงไหม้ตามมา

แม้ว่าบทความจะไม่ได้กล่าวไว้ชัดเจนว่า reactor เป็นแบบไหน แต่จากรูปที่วาดไว้ (รูปที่ ๑) และตำแหน่งเก็บตัวอย่างที่อยู่ที่ชั้นที่ 4 และ 5 ของอาคาร (รูปที่ ๓) แสดงว่า reactor น่าจะเป็นแบบ loop reactor ถ้าสงสัยว่ามันสูงแค่ไหนก็ย้อนไปดูรูปได้ใน Memoir ฉบับวันอังคารที่ ๒๔ กันยายน ๒๕๕๖ เรื่อง "โรงงาน HDPE ระเบิดที่ Pasadena เมื่อ ๒๓ ตุลาคม ๒๕๓๒" ได้

การเกิดปฏิกิริยาใน loop reactor จะมีโพรพิลีนเหลวไหลวนเวียนอยู่ภายใน โดยมีผงพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นนั้นไหลวนเวียนไปด้วยกัน การแยกเอาผงพอลิเมอร์ออกเริ่มด้วยการดึงเอาสารที่ไหลอยู่ใน loop reactor ส่งไปยัง degassing tank ที่จะทำการลดความดันเพื่อให้โพรพิลีนระเหยกลายเป็นไอออกไป (และนำกลับไปทำปฏิกิริยาใหม่ได้) ส่วนผงพอลิเมอร์ก็จะตกค้างอยู่ใน degassing tank นี้ และถูกดึงออกทางด้านล่างเพื่อส่งเข้าสู่กระบวนการทำให้เป็นเม็ดพลาสติกต่อไป

ในการเก็บตัวอย่างผงพอลิเมอร์นั้น โอเปอร์เรเตอร์ต้องเปิดวาล์วอัตโนมัติที่ใช้อากาศขับเคลื่อน (air driven automatic valve) ที่อยู่บนชั้น ๕ ของอาคารเพื่อให้ผงพอลิเมอร์ใน degassing tank ไหลลงสู่ sampling pot ที่อยู่ต่ำกว่า แต่กลับพบว่าเกิดไฟไหม้ที่วาล์วตัวล่างของ sampling pot ที่อยู่ที่ชั้น ๔ ผลการสอบสวนพบว่าวาล์วตัวดังกล่าวถูกเปิดทิ้งไว้ จึงทำให้แก๊สโพรพิลีนที่ไหลออกมาจาก degassing gas นั่นรั่วออกพร้อมผงพอลิเมอร์ทางวาล์วเก็บตัวอย่างผงพอลิเมอร์นี้ ส่วนสาเหตุที่ทำให้เกิดการลุกติดไฟนั้นคาดว่าน่าจะเกิดจากไฟฟ้าสถิต

ในการถ่ายผงพอลิเมอร์จาก degassing tank เข้าสู่ sampling pot ก็จะมีแก๊สโพรพิลีนตามมาด้วยอยู่แล้ว พอถ่ายผงพอลิเมอร์มาได้ตามปริมาณต้องการ ก็จะปิดวาล์วเชื่อมระหว่าง degassing tank กับ sampling pot ขั้นตอนถัดไปก็น่าจะเป็นการ vent แก๊สโพรพิลีนออกจาก sampling pot และทำการ purge ไล่โพรพิลีนที่ค้างอยู่ให้หมดด้วยแก๊สเฉื่อย (ก็ควรจะเป็นไนโตรเจน) จากนั้นจึงค่อยเก็บตัวอย่างผงพอลิเมอร์จากทางด้านล่างของ sampling pot

บทความนี้เห็นว่ามีบางประเด็นที่น่าสนใจคือคำแนะนำสำหรับการป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้อีก ซึ่งนำมาแสดงไว้ในรูปที่ ๔ ข้างล่าง ลองอ่านเองดูก่อนนะครับ

รูปที่ ๔ คำแนะนำสำหรับการป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้อีกในบทความ

คำแนะนำเริ่มจากการให้ปรับปรุงโครงสร้าง เพื่อให้ไม่สามารถเปิดวาล์วที่ด้านล่างของ degassing drum ได้ในขณะที่วาล์วที่ส่วนล่างของ sample pot "is closed" หรือ "ปิดอยู่" ตรงจุดนี้ผมว่าน่าจะเป็น "is opened" หรือ "เปิดอยู่" นะ นั่นคือให้มีการติดตั้ง interlock สำหรับ air valve (ที่อยู่ที่ด้านล่างของ degassing drum) เข้ากับตัว sampling pot

บทความไม่ได้ให้รายละเอียดอะไรเกี่ยวกับการทำงานเลย ก็เลยสงสัยว่าการใช้ spring-loaded valve เป็นวาล์วสำหรับเก็บตัวอย่างจะไม่เป็นการแก้ปัญหาที่ง่ายกว่าหรือ เพราะมันจะไม่มีปัญหาเรื่องการลืมปิดวาล์ว และไม่ต้องไปยุ่งอะไรกับตัว air valve ด้วย หรือว่าตัวโรงงานเองมีข้อจำกัดอะไร จึงทำให้แก้ปัญหาด้วยวิธิการง่าย ๆ เช่นนี้ไม่ได้

"human error" ดูเหมือนจะเป็นข้อสรุปที่นิยมใช้กันเพื่อทำให้เรื่องมันจบลงได้เร็วที่สุดด้วยการโยนความผิดทั้งหมดไปที่โอเปอร์เรเตอร์ ทั้ง ๆ ที่ในหลายเหตุการณ์นั้นจะว่าไปแล้วมันมีต้นตอมาจากการออกแบบที่ไม่ได้คำนึงว่าเปิดโอกาสให้คนทำผิดพลาดได้ และความผิดพลาดเช่นนั้นไม่ได้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรก แต่เกิดเคยขึ้นมาก่อนและก็มีการเผยแพร่จนเป็นที่ทราบกันทั่วไปว่าเพื่อป้องกันไม่ให้เหตุการณ์ทำนองเดียวกันนี้เกิดขึ้นอีก การออกแบบควรต้องทำอย่างไร

UVCE case 8 Polypropylene plant Japan 2516 (1973) MO Memoir : Saturday 6 March 2564

ถ้าใส่ slip plate หรือปิดปลายท่อเปิดด้วย blind flange เอาไว้ เหตุการณ์นี้ก็คงจะไม่เกิด

แม้ว่ากรณีนี้เอกสารจะไม่ได้ระบุไว้ว่าเป็นการระเบิดแบบ Unconfined Vapour Cloud Explosion (UVCE) แต่ดูจากปริมาณการรั่วไหล การแพร่กระจายออกไปเป็นวงกว้างก่อนที่จะเกิดการระเบิด และขอบเขตความเสียหาย ก็ทำให้เชื่อได้ว่าการระเบิดนี้ควรจะเป็นแบบ UVCE

เรื่องเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion caused due to miss-handling of only one remote control valve separated from atmosphere in the polymerization reactor at a polypropylene manufacturing plant" จากหน้าเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000146.html ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เขต Chiba ประเทศญี่ปุ่นในช่วงเวลาดึกของคืนวันจันทร์ที่ ๘ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖) ในเอกสารต้นฉบับมีเนื้อหาแค่ ๒ หน้ากระดาษ A4 โดยมีส่วนที่เป็นการบรรยายเหตุการณ์เพียงแค่ไม่กี่ย่อหน้า ก็เลยจะขอนำมาขยายความเพื่อให้ผู้อ่านมองเห็นภาพว่าทำไมจึงต้องมีอุปกรณ์นั้นหรือทำไมจึงต้องมีการทำงานเช่นนั้นเกิดขึ้น

รูปที่ ๑ แผนผังของ reactor ที่ใช้ในการสังเคราะพอลิโพรพิลีน (เนื้อหาไม่ได้บอกว่ามีทั้งสิ้นกี่ตัว แต่ตัวที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์คือตัวที่ 6 และตัวที่ 4 รูปนี้เป็นกรณีของตัวที่ 6 ที่อยู่ระหว่างการล้างทำความสะอาด auxiliary cooling line โดยมีการปิด remote shut-off valve (เป็นชนิด ball valve) เปิดวาล์วด้านขาเข้าของ criculation (suction valve) ทิ้งเอาไว้และถอดท่อช่วงเชื่อมต่อวาล์วตัวนี้กับปั๊มออก โดยไม่มีการใส่ slip plate หรือ blind flange

การสังเคราะห์พอลิเอทิลีนเกิดขึ้นก่อนหน้าสงครามโลกครั้งที่สองไม่นานโดยเป็นกระบวนการที่ใช้ initiatorเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา กระบวนการนี้ใช้ความดันและอุณหภูมิสูงและปัจจุบันก็ยังใช้กันอยู่ (บ้านเราก็มีโรงงานแบบนี้) คือเป็นพอลิเมอร์ที่เรียกว่าพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE - Low Density Polyethylene) ต่อมาช่วงหลังสงครามก็เกิดกระบวนการที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า โดยตัวเร่งปฏิกิริยานี้แยกเป็น 2 กลุ่มด้วยกัน กลุ่มแรกนั้นใช้โลหะ Cr เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และกลุ่มที่สองคือตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูล Ziegler-Natta ที่ใช้สารประกอบของโลหะ Ti และ Al เป็นหลักเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ข้อดีของตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูล Ziegler-Natta ก็คือมันสามารถทำการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิโอเลฟินส์ตัวที่ใหญ่กว่าเอทิลีนได้ เช่นโพรพิลีนและบิวทีน จึงทำให้เป็นที่นิยมใช้กันมากกว่า

เนื่องด้วยปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์มีการคายความร้อนออกมาในปริมาณมาก และเพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ง่ายเทคนิคหนึ่งที่นำมาใช้คือการทำปฏิกิริยาในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว โดยแก๊สที่เป็นสารตั้งต้นจะละลายเข้าไปในตัวทำละลายที่มีการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไป ตัวทำละลายนี้จะทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนจากปฏิกิริยาก่อนส่งต่อไปให้ระบบต่อให้กับน้ำหล่อเย็น

ตรงนี้ขอขยายความเรื่องตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กับการพอลิเมอร์ไรซ์โอเลฟินส์นิดนึง คือในกระบวนการนี้ตัวเร่งปฏิกิริยา (ที่ยุคแรก ๆ จะเป็นไอออนโลหะละลายอยู่ในตัวทำละลาย (homogeneous catalyst) แต่ต่อมาภายหลังเป็นแบบอนุภาคของแข็งเล็ก ๆ (heterogeneous catalyst) ที่แขวนลอยอยู่) จะถูกพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นนั้นห่อหุ้มเอาไว้ และติดไปกับผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่ได้ โดยในช่วงแรกของการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้ ความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยายังไม่สูงมาก ปริมาณโลหะที่ติดไปกับผงพอลิเมอร์ยังสูงอยู่ จำเป็นต้องมีการชะล้างออกจากผงพอลิเมอร์ที่ได้ แต่ในปัจจุบันด้วยการที่ตัวเร่งปฏิกิริยามีความว่องไวสูงกว่าแต่ก่อนมาก ทำให้ปริมาณโลหะหนักที่ติดไปกับผงพอลิเมอร์นั้นต่ำมากจนถือว่าอยู่ในระดับที่ไม่เป็นอันตราย แม้ว่าจะนำพอลิเมอร์นั้นไปใช้ทำผลิตภัณฑ์ที่มีการสัมผัสกับอาหารก็ตาม

ในการเกิดปฏิกิริยาในตัวทำละลายนั้น สารตั้งต้นที่เป็นแก๊สจะละลายเข้าไปในตัวทำละลาย (ที่ใช้กันก็คือไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวหรืออะโรมาติก) และต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลใหญ่กลายเป็นสายโซ่พอลิเมอร์ โดยในช่วงแรกที่ขนาดสายโซ่โมเลกุลยังไม่ยาวมากนั้นสายโซ่นี้จะละลายได้ดีในตัวทำละลาย และเมื่อยาวขึ้นถึงระดับหนึ่งจะยังละลายได้ในตัวทำละลายถ้าหากว่าอุณหภูมิสูงตัวทำละลายนั้นสูงพอ แต่จะแยกตัวออกมาเป็นของแข็งถ้าหากอุณหภูมิต่ำเกินไป ความยาวสายโซ่ช่วงนี้เรียกว่าโอลิโกเมอร์ (oligomer) ที่เป็นโมเลกุลใหญ่แต่ยังไม่ใหญ่มากพอที่จะนำไปใช้งานขึ้นรูปผลิตภัณฑ์อะไรได้ (ทำนองเดียวกับพาราฟินที่ใช้ทำเทียนไข) และพอสายโซ่ยาวขึ้นจะเป็นระดับพอลิเมอร์ที่แยกตัวออกมาเป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในตัวทำละลาย (ต้องย้ำนิดนึงว่าเป็นของแข็งแขวนลอยได้ ณ อุณหภูมิทำปฏิกิริยา เพราะถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปมันก็จะละลายใหม่ได้)

ในการออกแบบกระบวนการผลิต ก็ต้องอิงว่าตัวเร่งปฏิกิริยาในเวลานั้นสามารถผลิตพอลิเมอร์ได้ในอัตราเท่าใด เพราะมันเป็นตัวกำหนดปริมาณความร้อนที่ต้องระบายออก แต่เมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนทำให้ความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำปฏิกิริยานั้นสูงเกินกว่าความสามารถของระบบระบายความร้อนเดิมนั้นจะทำได้ ก็ต้องทำการปรับปรุงระบบเดิมเช่นด้วยการเปลี่ยนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือติดตั้งเพิ่มเติม (ถ้ามีที่ว่างเอื้ออำนวย)

รูปที่ ๒ รายละเอียดการทำความสะอาด reactor ตัวที่ 6

รูปที่ ๑ แสดงแผนผัง reactor ที่ใช้ในกระบวนการผลิตพอลิโพรพิลีนของโรงงานที่เกิดเหตุ reactor ตัวนี้มีการติดตั้ง auxiliary cooler ที่ดึงเอาของเหลวออกทางด้านล่างเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนที่จะป้อนกลับของเหลวที่เย็นลงนั้นกลับเข้าสู่ reactor ทางด้านบน เนื่องจาก cooler ตัวนี้มีปัญหาต้องได้รับการทำความสะอาด (ในบทความไม่ได้ระบุว่าด้วยเหตุใด แต่เดาว่าน่าจะเกิดจากการแข็งตัวของ oligomer ในระบบที่ทำให้เกิดการอุดตันหรือประสิทธิภาพในการระบายความร้อนลดต่ำลง) ทางโรงงานจึงได้ทำการปิดวาล์วเข้า-ออก (ที่เป็น remote shut-off valve ชนิด ball valve) เปิดวาล์วด้านขาเข้าปั๊ม (ที่ใช้สูบของเหลวจากทางด้านล่าง reactor เพื่อป้อนเข้าสู่ cooler) และถอดท่อที่เชื่อมต่อ reactor และ cooler ออก (ไม่ได้ระบุว่าเป็นตำแหน่งไหน แต่น่าจะเป็นช่วงถัดจากวาล์วด้านขาเข้าปั๊ม) ดังนั้นในขณะนี้ reactor ตัวที่ 6 ถูกปิดกั้นออกจากภายนอกด้วย remote shut-off valve เพียงตัวเดียวเท่านั้น (รายละเอียดในรูปที่ ๒)

ในกรณีของ reactor ที่เป็นถังปั่นกวนขนาดใหญ่ จะมี manhole อยู่ทางด้านล่างและด้านบนก็ไม่ใช่เรื่องแปลก ปรกติ manhole นี้จะถูกปิดเอาไว้ด้วย blind flange ในกรณีที่ต้องการติดตั้งท่อเข้า-ออกเพิ่มเติมให้กับ reactor (เช่นการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม) ก็สามารถใช้ช่อง manhole นี้เพื่อต่อท่อเข้า-ออกได้

บทความไม่ได้กล่าวว่าในระหว่างการทำความสะอาด auxiliary cooler นี้ได้มีการหยุดการทำงานของ reactor ตัวที่ 6 นี้หรือไม่ แต่จะว่าไปแล้วอาจไม่จำเป็นต้องหยุดถ้าหากยังสามารถระบายความร้อนด้วยการใช้ระบบอื่นที่ยังคงทำงานอยู่

รูปที่ ๓ เหตุการณ์รายละเอียดเมื่อไฟฟ้าดับและสิ่งที่เกิดขึ้นตามมา

ต่อมาเมื่อเวลาประมาณ ๒๑.๕๕ น ทางโรงงานก็เริ่มดำเนินการขั้นตอนการทำความสะอาด auxiliary cooler ของ reactor ตัวที่ 4 (รูปที่ ๓) ซึ่งในขณะนี้ก็ยังคงทำความสะอาด auxiliary cooler ของ reactor ตัวที่ 6 อยู่ (แสดงว่าในช่วงเวลานั้นปัญหาที่ทำให้ต้องทำความสะอาด auxiliary cooler นี้เกิดขึ้นเป็นประจำ) ต่อมาอีก 6 นาทีถัดมาที่เวลาประมาณ ๒๒.๐๑ น ก็เกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับ ทางโรงงานจึงได้หยุดทำการฉีดตัวทำละลายเพื่อทำความสะอาด (solvent injection for cleaning) reactor ตัวที่ 4 (ตรงนี้คิดว่าน่าจะเป็น auxiliary cooler ของ reactor ตัวที่ 4 มากกว่า)

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการสังเคราะห์นั้นมีความว่องไวสูงกับออกซิเจนในอากาศและน้ำ ตัวผงพอลิเมอร์เองที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาติดอยู่นั้นก็ต้องผ่านการทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาก่อน (เช่นด้วยการให้สัมผัสกับออกซิเจนหรือไอน้ำทีละน้อย ๆ เพื่อไม่ให้ความร้อนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการทำลายตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ผงพอลิเมอร์เสียหาย) ในระหว่างการทำงานนั้นใน auxiliary cooler จะมีตัวทำละลายและผงพอลิเมอร์ที่แขวนลอยอยู่นั้นไหลผ่าน เมื่อหยุดการทำงานก็จะยังมีสารเหล่านี้ตกค้างอยู่ภายใน แม้ว่าตัวบทความนั้นจะไม่ได้ให้รายละเอียดว่าการทำ solvent injection นั้นทำไปทำไม แต่คาดเดาว่าน่าจะเป็นการทำเพื่อไล่ตัวทำละลายและผงพอลิเมอร์ที่ตกค้างอยู่ในใน auxiliary cooler ออกให้หมดก่อน จากนั้นจึงค่อยทำการเปิดระบบท่อเพื่อทำความสะอาดดังเช่นกรณีของ reactor ตัวที่ 6

รูปที่ ๔ คำอธิบายว่าทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงต้องเปิดวาล์ว

ข้อความที่คัดลอกมาในรูปที่ ๔ อธิบายไว้ว่าปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์สามารถเกิดได้ในระหว่างการทำความสะอาด auxiliary cooler แต่ข้อความถัดมาก็คือ "if" อัตราการป้อนสารลดต่ำลง ซึ่งคำว่า "if" ตัวนี้ถ้าแปลเป็นไทยออกมามันก็แปลได้ ๒ ความหมายที่ให้ความหมายที่ตรงข้ามกัน

คือถ้าแปลคำว่า "if" นี้ว่า "ถ้า" ก็จะให้ความหมายว่า "ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์สามารถเกิดได้ในระหว่างการทำความสะอาด auxiliary cooler "ถ้า" อัตราการป้อนสารลดต่ำลง" ซึ่งหมายความว่าถ้าอัตราการป้อนสารนั้นสูง ปฏิกิริยาจะไม่เกิด แต่จะเกิดถ้าอัตราการป้อนสารนั้นต่ำ

แต่ถ้าแปลคำว่า "if" นี้ว่า "แม้ว่า" ก็จะให้ความหมายว่า "ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์สามารถเกิดได้ในระหว่างการทำความสะอาด auxiliary cooler "แม้ว่า" อัตราการป้อนสารลดต่ำลง" ซึ่งหมายความว่าปรกติปฏิกิริยาก็เกิดที่อัตราการไหลสูง แต่ก็ยังเกิดได้อยู่แม้ว่าอัตราการไหลจะลดต่ำลง

ในความเป็นจริงนั้นต่อให้ไม่มีการป้อนสารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าระบบ ปฏิกิริยาก็ยังเกิดอย่างต่อเนื่องอยู่โดยอาศัยสารตั้งต้นที่ละลายอยู่ในเฟสของเหลวและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังคงมีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาอยู่ ทำให้ยังคงมีการคายความร้อนออกมา และเดาว่าอาจเป็นเพราะสาเหตุนี้จึงทำให้โอเปอร์เรเตอร์จึงพยายามนำ auxiliary cooler ของ reactor ตัวที่ 4 ที่เพิ่งจะหยุดการทำงานนั้น กลับมาใช้งานใหม่ ด้วยการไปเปิด remote shut-off valve ของ reactor ตัวที่ 4 เพื่อที่จะได้เริ่มเดิน circulation pump ใหม่ remote shut-off valve นี้ใช้แรงสปริงคุมไว้วาล์วปิดอยู่เสมอ เว้นแต่จะมีแรงดันอากาศมาดันต้านแรงสปริงให้วาล์วเปิด ในกรณีที่ไฟฟ้าดับนั้นจะยังมีอากาศสำรองไว้ในถังความดัน ทำให้ยังสามารถเปิดวาล์วได้ (ตรงนี้มันตั้งได้นะว่าจะใช้แรงสปริงคุมให้วาล์วเปิดและใช้แรงดันอากาศทำให้วาล์วปิดก็ได้ แล้วแต่การทำงาน)

ball valve เป็นวาล์วที่เหมาะสมในระบบที่เป็น slurry เช่นนี้ (ของเหลวมีอนุภาคของแข็งแขวนลอยอยู่) เพราะมันสามารถปิดได้สนิทโดยไม่ต้องกังวลว่าของแข็งที่ตกค้างบริเวณตัววาล์วจะทำให้วาล์วปิดได้ไม่สนิทดังเช่นกรณี gate valve และไม่ต้องกังวลว่าจะมีมุมอับที่ทำให้ของแข็งสะสมอยู่ในตัววาล์วได้ดังเช่น globe valve

สิ่งที่เกิดขึ้นคือในช่วงที่ไฟฟ้าดับนั้นบริเวณแผงควบคุมการเปิด-ปิด remote shut-off valve นั้นค่อนข้างมืด จึงทำให้เปิดวาล์วผิดตัว คือไปเปิดของ reactor ตัวที่ 6 ที่อยู่ระหว่างการล้างทำสะอาดอยู่แทน ทำให้มีทั้งเฮกเซน (hexane) ที่ใช้เป็นตัวทำละลาย โพรพิลีน และผงพอลิเมอร์ รั่วไหลออกมารวมกันประมาณ 40 ตันก่อนเกิดการระเบิด ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๔ ราย (รูปที่ ๓) ดูจากปริมาณสารที่รั่วออกมาและการแผ่กระจายก่อนการระเบิดแล้ว ความเสียหายก็ไม่น่าจะต่างจากการระเบิดที่ Flixborough ประเทศอังกฤษในปีถัดมาเท่าใดนัก แต่อาจเป็นด้วยวัฒนธรรมการทำงาน จึงไม่มีการเปิดเผยรายละเอียดเท่าใดนัก

ถ้าถามว่าใครผิด จะโยนทั้งหมดให้กับโอเปอร์เรเตอร์คนเปิดวาล์วผิดตัวหรือ ว่าแต่ขั้นตอนการทำงานที่มีการถอดท่อ เปิดวาล์วทิ้งเอาไว้ และไม่มีการใส่ slip plate หรือ blind flange นั้น เป็นสิ่งที่สอนถ่ายทอดต่อ ๆ กันมาหรือเปล่า โดยไม่มีการพิจารณาทบทวนว่ามีความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดอันตรายมากแค่ไหน แต่จะว่าไปในช่วงเวลานั้นเป็นช่วงเวลาที่เทคนิค HAZOP (Hazard and operability study) อยู่ระหว่างการพัฒนาและใช้งานกันอยู่ภายในบริษัท ICI (Imperial Chemical Industries) ของประเทศอังกฤษ และยังไม่มีการเผยแพร่อย่างเป็นทางการออกสู่ภายนอก ซึ่งต้องรอหลังจากเหตุระเบิดในทำนองเดียวกันที่ Flixborough ประเทศอังกฤษในปีถัดมา