เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจาก http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000131.html ในหัวข้อเรื่อง "Explosion caused due to an overflow of aqueous hydrogen peroxide at a peracetic acid manufacturing plant" ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมือง Yamakita, Kanagawa ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๑๒ กันยายน พ.ศ. ๒๕๓๑
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hyrogen peroxide H2O2) เป็นสารเคมีที่ไม่เสถียร สลายตัวกลายเป็นน้ำและแก๊สออกซิเจน ในสภาวะที่มีกรด (H+) นั้นจะมีเสถียรภาพมากขึ้น และที่ความเข้มข้นสูงจะมีเสถียรภาพมากกว่าที่ความเข้มข้นต่ำ ความเข้มข้นที่ใช้ในการล้างแผลเพื่อฆ่าเชื้อโรคอยู่ที่ 3% (w/w) สารละลายความเข้มข้นสูงที่ใช้กันในห้องปฏิบัติการ (ที่ใช้ในการเตรียมสารละลายความเข้มข้นต่ำ) ก็มักจะใช้ขนาดความเข้มข้น 30-35% (w/w) สูงถัดขึ้นไปก็จะเป็น 50% (w/w) แต่ถ้าเป็นห้องปฏิบัติการที่วิจัยเกี่ยวกับเชื้อเพลิงขับดันจรวดหรือตอปิโดก็อาจจะใช้ความเข้มข้นสูงถึง 90% (w/w)
ปฏิกิริยาการสลายตัวของ H2O2 นั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และความร้อนที่เกิดขึ้นก็จะไปเร่งให้การสลายตัวเกิดเร็วขึ้น นอกจากนี้ความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นยังมากพอที่จะทำให้น้ำที่เกิดจากการสลายตัวนั้นกลายเป็นไอได้ ทำให้เกิดแก๊สในปริมาณมาก ด้วยเหตุนี้จึงมีการนำเอา H2O2 ความเข้มข้นสูงไปใช้ทั้งเป็นสารออกซิไดซ์ (คือเป็นตัวจ่ายออกซิเจน) ให้กับเชื้อเพลิงอื่น (เช่นในจรวดหรือขีปนาวุธ) หรือใช้ในการขับเคลื่อนโดยตรง (เช่นในตอปิโดบางชนิด) การสูญเสียเรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ Kursk ของรัสเซียเมื่อวันที่ ๑๒ สิงหาคม ๒๕๔๓ พร้อมกับลูกเรืออีก ๑๑๘ นายก็เกิดจากการรั่วไหลของเชื้อเพลิง H2O2 ที่ใช้ขับเคลื่อนตอปิโดและทำให้เกิดการระเบิดตามมา
H2O2 ความเข้มข้นสูงจัดเป็นสาร hypergolic คือจุดระเบิดได้ทันทีเมื่อสัมผัสกับสารอื่นโดยไม่ต้องมีตัวช่วย (เช่นเปลวไฟ หรือประกายไฟ) คุณสมบัติเช่นนี้ช่วยเพิ่มความไว้วางใจในการทำงาน (คือไม่ต้องกังวลว่าระบบจุดระเบิดจะไม่ทำงาน) แต่ก็อาจก่อปัญหาให้กับการใช้งานได้ถ้าหากสารที่ทำให้เกิดการจุดระเบิดหรือลุกติดไฟได้นั้น ไปปรากฏอยู่ในที่ที่ไม่ควรมี กรณีของเหตุการณ์ที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นเช่นนั้น
ไอออนบวกของโลหะทรานซิชันพื้นฐานหลายธาตุ (เช่น Fe, Co, Cu, Mn ที่เป็นส่วนผสมของโลหะใช้ทำ vessel, ระบบท่อ วาล์ว และอุปกรณ์ต่าง ๆ) สามารถเร่งการสลายตัวของ H2O2 ได้ เหล็กเป็นวัสดุวิศวกรรมที่มีการใช้งานแพร่หลายมากที่สุดในการทำท่อและ vessel ต่าง ๆ และไอออนบวกของเหล็กก็สามารถเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของ H2O2 ได้ดี ดังนั้นการออกแบบระบบที่เกี่ยวข้องกับ H2O2 ความเข้มข้นสูงจึงเป็นต้องคำนึงถึงโอกาสที่จะมีการเกิดไอออนบวกของเหล็ก (ตัวหลักก็คือ Fe2+) ไม่ว่าจะโดยการเกิดสนิมหรือการกัดกร่อนของสารเคมีตัวอื่นในระบบ และโอกาสที่ Fe2+ ที่เกิดขึ้นจะไปพบกับ H2O2 ความเข้มข้นสูง
ปั๊มเป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้กันในการส่งของเหลวจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แต่ปั๊มก็มีจุดอ่อนตรงที่เป็นจุดที่มีโอกาสเกิดการรั่วไหลได้ และส่วนประกอบของปั๊มยังประกอบด้วยวัสดุหลายหลายชนิด (ทั้งโลหะและอโลหะ) ในกรณีของสารเคมีที่ไม่ต้องการให้เกิดการรั่วไหลหรือเป็นสารเคมีที่สามารถทำปฏิกิริยากับวัสดุต่าง ๆ ได้หลากหลายชนิด การใช้ปั๊มในการส่งของเหลวอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ ในกรณีเช่นนี้ก็คงต้องไปใช้แนวทางการสร้างผลต่างความดันระหว่างต้นทางกับปลายทางแทน เพื่อให้เกิดแรงขับเคลื่อนของเหลวจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
การส่งของเหลวด้วยความดันอาจทำได้ด้วยการให้ความดันกับภาชนะบรรจุต้นทาง เพื่อดันของเหลวในภาชนะนั้นไปยังอีกภาชนะบรรจุหนึ่งที่อยู่ปลายทางผ่านทางระบบท่อ หรือการสร้างสุญญากาศที่ภาชนะปลายทาง ซึ่งก็ทำให้ของเหลวไหลจากภาชนะต้นทาง (ที่อยู่ที่ความดันบรรยากาศ) ไปยังภาชนะบรรจุปลายทาง (ที่เป็นสุญญากาศ) กระบวนการที่เกิดอุบัติเหตุที่นำมาแสดงในรูปที่ ๑ ก็เป็นการสร้างสุญญากาศที่ภาชนะบรรจุด้านปลายทาง เพื่อดึงของเหลวออกจากภาชนะต้นทาง
โรงงานนี้เป็นโรงงานผลิตกรดเปอร์อะซีติก (peracetic acid H3CC(O)OH) ด้วยการทำปฏิกิริยาระหว่าง H2O2 กับกรดอะซีติก (acetic acid H3CCOOH) ในการผลิตนั้นโอเปอร์เรเตอร์จะถ่ายสารละลาย H2O2 เข้มข้น 90% จาก storage tank มายัง measuring tank ด้วยการใช้ปั๊มสุญญากาศทำสุญญากาศในระบบ ผ่านทาง buffer tank และ separator tank
(ปั๊มสุญญากาศหรือ compressor มักจะมีถังเปล่าใบหนึ่งติดอยู่ทางด้านขาเข้าที่เรียกว่า knock out drum ซึ่งในเรื่องนี้ก็คือ separator tank) หน้าที่ของถังนี้คือการดักของเหลวที่อาจติดมากับแก๊ส หยดละอองของเหลวที่ติดมากับแก๊สขาเข้าที่ไหลมาตามท่อด้วยความเร็วสูง เมื่อมาถึง knock out drum ความเร็วของแก๊สจะลดลงเพราะพื้นที่หน้าตัดการไหลเพิ่มขึ้น ทำให้หยดของเหลวตกลงล่าง)
ในวันที่เกิดเหตุ หลังจากที่โอเปอร์เรเตอร์เริ่มการถ่ายของเหลวจากถังเก็บเข้าสู่ measuring tank และได้ทำการปรับวาวล์ควบคุมการไหลเพื่อไม่ให้มีการถ่ายของเหลวมากเกินไป โอเปอร์เรเตอร์ก็ได้เดินออกไปจากบริเวณทำงาน (คือไปทำอย่างอื่น) และเมื่อกลับมาในอีก 10 นาทีต่อมา ก็พบว่ามีการถ่ายสารละลายเข้ามาใน measuring tank มากเกินไป โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามถ่ายของเหลวส่วนเกินไปยัง separator tank และหลังจากเสร็จสิ้นการถ่ายของเหลวส่วนเกินก็พบว่า "มีควันสีขาวออกมาจาก buffer tank" ของปั๊มสุญญากาศ และอีกถัดมาไม่นานก็เกิดระเบิด
(บทความต้นฉบับกล่าวว่า "มีควันสีขาวออกมาจาก buffer tank" ซึ่งตรงนี้ผมว่าแปลกอยู่ เพราะตัว buffer tank มันไม่ควรมีช่องเปิดออกสู่ภายนอก เพราะถ้ามีเมื่อใดมันจะทำสุญญากาศให้กับ separator tank กับ measuring tank ไม่ได้ เพราะอากาศจะถูกดูดเข้าทางช่องเปิดนี้แทน เว้นแต่ว่าปั๊มสุญญากาศนั้นอาจจะทำสุญญากาศได้มากเกินไป จึงต้องมีช่องเปิดไว้บ้างเพื่อไม่ให้ระดับการทำสุญญากาศนั้นมากเกินไป)
การสอบสวนพบว่าไม่น่ามีสารละลาย H2O2 ที่เป็นของเหลวหลุดรอดไปถึง buffer tank แต่อาจเป็นหยดละอองที่ติดไปกับแก๊สที่ถูกปั๊มสุญญากาศดูดออก และเมื่อพบกับสิ่งแปลกปลอม (ซึ่งน่าจะเป็นสนิมเหล็ก) H2O2 ก็เลยสลายตัว ทำให้ความดันใน buffer tank เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (ก็ขนาดที่ปั๊มสุญญากาศดึงออกไม่ถัง) จนตัว tank (ขนาดความจุ 1.5 m3) ทนความดันไม่ได้ก็เลยระเบิด
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น