เหตุการณ์อุบัติเหตุที่เกิดในประเทศญี่ปุ่นที่มีการคัดเลือกมาเผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Database นั้น เรียกได้ว่าให้รายละเอียดต่าง ๆ ไว้น้อยมาก เรียกว่าบรรยายเหตุการณ์สั้น ๆ เพียงแค่ไม่กี่บรรทัดแล้วก็เข้าสู่ข้อสรุปเลย แต่เหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เว็บนี้นำมาเผยแพร่ต่างก็เป็นเรื่องน่าสนใจ อาจเป็นเพราะว่าเรื่องที่นำมาเผยแพร่นั้นมันแตกต่างไปจากเหตุที่เกิดในอังกฤษหรืออเมริกา ที่แม้ว่าจะมีรายงานการสอบสวนเผยแพร่ แต่ก็มักจะมีเฉพาะเหตุการณ์ใหญ่ ๆ ที่เป็นข่าว
๓ เรื่องที่นำมาเล่าในคราวนี้เป็นเรื่องการระเบิดที่ถังบำบัดน้ำเสีย เรื่องแรกนั้นเป็นกรณีของการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน เรื่องที่สองเป็นกรณีของการนำ waste ตัวหนึ่งมาทำการสะเทิน waste อีกตัวหนึ่ง โดยไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่ติดมากับ waste ที่นำมาสะเทินด้วย และเรื่องที่สามก็เกิดจากสิ่งปนเปื้อนที่ไม่คาดคิดในน้ำทิ้ง
เรื่องที่ ๑ การระเบิดที่เกิดจากการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเดียวกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน
Methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) เป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่มีเสียรภาพสูงตัวหนึ่ง ทำให้มันมีความปลอดภัยมากกว่าตัวอื่นในการจัดเก็บและการนำมาใช้งาน ด้วยเหตุนี้จึงมีการผลิตเพื่อใช้เป็น initiator ในปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิเมอร์หลายตัว การสังเคราะห์สารตัวนี้มีด้วยกันหลายวิธี โดยหลักที่เห็นก็คือใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) เป็นตัวออกซิไดซ์สารตั้งต้น (เช่น methyl ethyl ketone) โดยมีกรดแก่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังตัวอย่างปฏิกิริยาที่แสดงในรูปที่ ๑
เรื่องแรกนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion and fire caused due to mixing of waste acids of differnet concentrations in a waste acid tank" (จากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200070.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมือง Yoshitomi, Fukuoka ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๙ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๕๔๑ (ค.ศ. ๑๙๙๘) การระเบิดเกิดจากการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน
บทความเล่าเหตุการณ์เอาไว้ว่า ถังบรรจุของเสียขนาดความจุ 2 m3 นั้นบรรจุ waste ที่ประกอบด้วย MEKPO กับกรดที่มีความเข้มข้นสูงอยู่ แต่การผลิต MEKPO เกรดใหม่ทำให้เกิด waste ที่ประกอบด้วย MEKPO กับกรดเหมือนเดิม แต่ความเข้มข้นกรดนั้นต่ำกว่า waste ที่เกิดจากการผลิต MEKPO เกรดเดิม waste เกรดใหม่นี้ถูกส่งไปผสมกับ waste เกรดเดิมในถังความจุ 2 m3 (รูปที่ ๒) จากนั้นในระหว่างการถ่าย waste ผสมจากถังความจุ 2 m3 ไปยังถังความจุ 10 m3 ก็เกิดการระเบิดขึ้นในถังความจุ 2 m3
อ่านบทความตอนแรกก็งงเหมือนกันว่าการผสมกันทำให้มันระเบิดได้อย่างไร เพราะไม่ได้ให้รายละเอียดอะไรเลย (รูปที่ ๓) แต่บังเอิญในบทความมีการกล่าวถึงให้เพิ่มความระมัดระวังเมื่อมีการใช้กรดกำมะถัน H2SO4 เลยเดาว่ากรดที่อยู่ใน waste ที่เกิดจากการผลิตนั้นคือกรดกำมะถัน และตัวกรดกำมะถันเข้มข้นนั้นเมื่อมันถูกเจือจาง จะมีการคายความร้อนออกมามาก ในบทความนี้ก็กล่าวว่าในการทดลองผสมกันนอกรอบนั้นแม้จะไม่พบว่าจะเกิดการระเบิด แต่ก็พบว่าอุณหภูมิของสารผสมนั้นเพิ่มขึ้นสูงมาก ดังนั้นสาเหตุของการระเบิดก็คือความร้อนที่เกิดขึ้นจากการที่กรดกำมะถันเข้มข้นในถัง waste นั้นถูกเจือจางด้วย waste ที่มีความเข้มข้นกรดต่ำกว่าที่ป้อนเข้ามา และความร้อนที่เกิดขึ้นสูงมากพอจนทำให้ MEKPO สลายตัวจนเกิดการระเบิดได้
เรื่องที่ ๒ การสะเทิน waste กรด-เบส ที่ไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่ติดมากับ waste
เป็นเรื่องปรกติที่จะมีการควบคุมค่า pH ของน้ำปล่อยทิ้งไม่ให้มีความเป็นกรดหรือเบสมากเกินไป ในกรณีที่โรงงานมีน้ำเสียที่มีทั้งน้ำเสียที่มีความเป็นกรดและน้ำเสียที่มีความเป็นเบส การเอาน้ำเสียสองชนิดนี้มาผสมกันเพื่อเป็นการปรับค่า pH ของสารละลายผสมให้อยู่ในเกณฑ์ได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม หรือสามารถลดปริมาณการใช้สารเคมีเพิ่มเติมได้ ก็เป็นแนวความคิดที่ดี แต่ทั้งนี้ก็ต้องดูด้วยว่าการผสมกันนั้นจะก่อให้เกิดปัญหาได้หรือไม่ เช่นถ้ากรดที่อยู่ในน้ำเสียที่เป็นกรดนั้นคือกรดไนตริก (HNO3) หรือกรดเปอร์คลอริก (HOClO3) ก็ต้องใช้ความระมัดระวัง เพราะมันอาจเกิดปฏิกิริยากับสารอื่นเกิดเป็นสารที่เป็นวัตถุระเบิดได้
เรื่องที่สองนี้นำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200083.html ในชื่อเรื่อง "Explosion caused due to unexpected contaminant during neutralization treatment in a waste water tank" ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่เมือง Ichikawa, Chiba ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๑๖ กันยายน พ.ศ. ๒๕๔๒ (ค.ศ. ๑๙๙๙)
เหตุการณ์เกิดที่ถังบำบัดน้ำเสียที่ใช้เก็บน้ำเสียที่เป็นกรด การบำบัดใช้การเติมเบสซึ่งก็คือสารละลาย NaOH ที่เป็นน้ำเสียที่ได้มาจากกระบวนการผลิตของอีกโรงงานหนึ่ง หลังจากผสมน้ำเสียที่เป็นเบสเข้าไปแล้วก็ทำการเดิน circulating pump เพื่อทำการผสมน้ำเสียให้เป็นเนื้อเดียวกัน (การผสมของเหลวใน tank ให้เป็นเนื้อเดียวกันทำได้ด้วยการสูบของเหลวที่มุมหนึ่งของ tank แล้วป้อนกลับไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง ที่ไม่ใช่ตำแหน่งที่ใกล้ด้านขาเข้าของ circulating pump) ตำแหน่งที่ปล่อยของเหลวกลับคืนนั้นเป็นตำแหน่งที่อยู่สูงกว่าระดับของเหลวใน tank ทำให้ของเหลวที่ตกลงมานั้นมีการตกกระจาย พอเริ่มเดินเครื่องปั๊มและเปิดวาล์วด้านขาออกเพื่อให้เกิดการไหลหมุนเวียน ก็เกิดการระเบิดขึ้นในถัง (ปั๊มหอยโข่งปรกติก่อนเริ่มเดินเครื่องวาล์วด้านขาออกจะปิดอยู่ และเมื่อปั๊มเริ่มทำงานแล้วจึงค่อยเปิดวาล์วด้านขาออก)
สาเหตุของการระเบิดเกิดจากสารละลาย NaOH ที่นำมาใช้นั้นมีไดบิวทิลอีเทอร์ (dibutyl ether H9C4-O-C4H9) ปนอยู่ (อีเทอร์ตัวนี้มาจากการนำเอาสารละลาย NaOH ไปใช้ล้างทำความสะอาดผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมตัวหนึ่ง) แม้ว่าไดบิวทิลอีเทอร์นั้นจะละลายน้ำได้เล็กน้อย (ประมาณ 0.3 g/l) และมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ (ประมาณ 141ºC) แต่ด้วยการที่มันมี lower explosive limit ที่ต่ำ (ประมาณ 1.9%) มีปริมาณที่ติดมาค่อนข้างมาก (ประมาณ 100 l - รูปที่ ๕) และการเวียนของเหลวกลับเข้าถังนั้นเป็นแบบมีการตกกระจาย จึงทำให้มันระเหยออกมาจากเฟสของเหลวได้มากขึ้น
แม้ว่า waste ทั้งกรดและเบสนั้นจะเป็นสารละลายที่มีความเป็นขั้ว แต่ด้วยการที่ท่อที่ใช้นั้นมีเทฟลอนปกป้องผิวด้านใน (teflon lining) เพื่อป้องกันการกัดกร่อน ด้วยการที่เทฟลอนเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าจึงทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสมได้ รายงานเหตุการณ์กล่าวว่าเชื่อว่าไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นเป็นตัวจุดระเบิดไอผสมเหนือผิวของเหลวในถัง
ประเด็นหนึ่งที่ไม่ได้มีการกล่าวถึงแต่เห็นว่าควรบันทึกไว้หน่อยก็คือความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการสะเทินกรด-เบสเข้าด้วยกัน โดยอัตราและปริมาณการปลดปล่อยความร้อนนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณและความเข้มข้นของกรด-เบสที่ทำปฏิกิริยากัน ในเหตุการณ์นี้ไม่ได้มีการกล่าวว่าความร้อนนี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์หรือไม่ เพราะมันอาจเป็นตัวช่วยให้อีเทอร์ระเหยออกมาจากสารละลายได้มากขึ้น (ผลจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น)
เรื่องที่ ๓ เมื่อความร้อนที่จากการดูดซับทำให้เกิดไฟลุกย้อนกลับมายังถังเก็บน้ำเสีย
เรื่องที่ ๓ นำมาจากบทความเรื่อง "Sudden fire due to contamination of unexpected impurities during neutralization work at a waste water storage tank" (http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000089.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมือง Mobara, Chiba ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๑๙ กันยายนพ.ศ. ๒๕๓๕ (ค.ศ. ๑๙๙๒)
ถังรองรับน้ำเสียขนาดใหญ่ที่ใช้งานมาหลายปี ด้านบนของถังต่อเข้าสู่เบดสารดูดซับ (adsorbent) เพื่อดูดซับกลิ่นไม่พึงประสงค์เวลาที่อากาศในถังมีการระบายออกสู่ภายนอก (เช่นตอนอากาศร้อนหรือเติมของเหลวเข้าถัง) ก่อนหน้าเกิดเหตุ ๑ วันมีการเปลี่ยนสารดูดซับในเบดหนึ่งเป็น active charcoal ชนิดใหม่ที่มีความสามารถสูงขึ้น (รูปที่ ๖) และภายในบ่ายวันถัดมาก็เกิดเหตุเพลิงไหม้ที่ถังรองรับน้ำเสีย
น้ำเสียที่ส่งมายังถังรองรับนั้นมีนอร์มัลบิวทานอล (n-butanol H9C4-OH) ปนอยู่เล็กน้อย แต่เมื่อเวลาผ่านไปนานเข้าปริมาณบิวทานอลที่สะสมอยู่ก็เพิ่มสูงขึ้น ประกอบกับการที่การดูดซับนั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ยิ่งดูดจับไว้ได้แน่นก็จะยิ่งคายความร้อนออกมามากขึ้น แหล่งพลังงานที่ทำให้เกิดการลุกไหม้เกิดจากสารดูดซับที่เปลี่ยนใหม่ ความร้อนที่คายออกมาจากการดูดซับทำให้ตัว charcoal ลุกติดไฟ และเกิดไฟไหม้ย้อนกลับมายังถังจนเกิดการระเบิดขึ้นในถัง
น้ำที่ไม่มีสารระเหยได้ละลายปนอยู่จะไม่มีกลิ่น สารประกอบบางชนิดเช่นพวกที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบมักมีกลิ่นแรงและไม่พึงประสงค์ ด้วยความที่มันมีกลิ่นแรง แม้ว่าจะมีความเข้มข้นที่ต่ำมากในอากาศ (เรียกว่าต่ำกว่าค่าที่ทำอันตรายต่อคนได้และต่ำกว่าค่า lower explosive limit) มันก็เลยไม่มีปัญหาเรื่องอันตรายจากเพลิงไหม้ (แบบเดียวกับกลิ่นที่ผสมอยู่ในถังแก๊สหุงต้ม แม้ว่าแก๊สหุงต้มจะมีการรั่วไหลเพียงเล็กน้อยที่ยังไม่ก่อให้เกิดอันตรายใด ๆ จากการระเบิดได้ แต่เราก็จะรับรู้กลิ่นได้ ทำให้รู้ว่ามีการรั่วไหลของแก๊ส) ในขณะที่สารที่มีกลิ่นไม่แรง เมื่อเราได้กลิ่นนั้นความเข้มข้นสารนั้นก็อาจสูงถึงขั้นที่เป็นอันตรายจากการระเบิดได้ ในเหตุการณ์นี้คาดว่าน่าจะเป็นเพราะกลิ่นไม่พึงประสงค์นั้นกลบกลิ่นที่แสดงการมีอยู่ของสารอื่น ทำให้ไม่รู้ว่ามีสารที่ก่ออันตรายจากการระเบิดได้ปะปนมากับน้ำเสียและมีการสะสมอยู่ในถังมาก
ปฏิกิริยาการดูดซับเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ยิ่งดูดซับไว้ได้แรงก็จะยิ่งคายความร้อนออกมามากขึ้น และการไล่สารที่ดูดซับเอาไว้ออกไปก็ต้องใช้อุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือการดักจับความชื้น (ไอน้ำ) ออกจากแก๊ส สารดูดซับพวกซิลิกาเจลนั้นดูดซับเอาไว้ไม่แน่น เมื่อมันดูดซับความชื้นจนอิ่มตัวก็สามารถไล่ความชื้นออกได้ด้วยการนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิสูงประมาณ 120ºC แต่ถ้าต้องการลดความชื้นในต่ำลงไปอีกก็ต้องเปลี่ยนไปใช้พวกซีโอไลต์ แต่เมื่อมันจับความชื้นจนอิ่มตัวต้องใช้อุณหภูมิที่สูงในการไล่ (ที่เคยใช้ก็คือประมาณ 240ºC)
autoignition temperature ของ n-butanol อยู่ที่ประมาณ 343ºC ในเหตุการณ์นี้เชื่อว่าความร้อนที่เกิดจากการดูดซับนั้นไม่ได้จุดระเบิดไอ n-butanol โดยตรง แต่ด้วยการที่มันเกิดขึ้นในบริเวณเล็ก ๆ ในรูพรุนของ active charcoal ที่ใช้เป็นสารดูดซับ จึงทำให้ตัว active charcoal เกิดการลุกไหม้ขึ้น และการลุกไหม้นี้เองที่เป็นตัวจุดระเบิดไอ n-butanol
เมื่อวานได้ร่วมฟังการสัมมนาออนไลน์เรื่องเกี่ยวกับ HAZOP ว่า ถ้าทำได้ดีแล้วทำไม่ยังพลาดได้ ในการบรรยายนั้นวิทยากรได้ยกตัวอย่างกรณีของการระเบิดที่ Flixborough ประเทศอังกฤษในปีค.ศ. ๑๙๗๔ (พ.ศ. ๒๕๑๗) และเหตุสารเคมีรั่วไหลที่เมือง Bhopal ประเทศอินเดียในปีค.ศ. ๑๙๘๔ (พ.ศ. ๒๕๒๗) ทำนองว่าทำไม HAZOP จึงพลาดได้
ผมเองมองว่าตัวอย่างที่ยกมานั้นไม่ค่อยจะเหมาะสมเท่าใดนัก เพราะจะว่าไปแล้วช่วงปีค.ศ. ๑๙๗๔ นั้นเทคนิค HAZOP ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาในบริษัท ICI ของอังกฤษ เรียกว่ายังไม่เกิดเป็นตัวตนสมบูรณ์ก็ได้ HAZOP เองเพิ่งจะมีการเผยแพร่ออกสู่ภายนอก (ก็ในประเทศอังกฤษก่อน) ในช่วงต้นทศวรรษ ๑๙๘๐ ดังนั้นการที่ผู้ที่ทำงานในโรงงานที่ Bhopal จะไม่รู้จักก็ไม่ใช่เรื่องแปลก ดังนั้นจะมองว่าอุบัติเหตุที่เกิดนั้นเกิดจากการทำ HAZOP ที่ไม่ดีก็ไม่เหมาะสม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น