เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire caused due to a flange loosened from vibrations at a synthetic rubber plant" (http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200084.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในโรงงานผลิตยางสังเคราะห์ Ethylene-Propylene (ยาง EP) เมื่อวันที่ ๑ ธันวาคม ๒๕๔๓ เวลาประมาณ ๑๕.๓๕ น แผนผังกระบวนการผลิตของหน่วยที่เกิดเหตุแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง
บทความบรรยายเหตุการณ์เอาไว้ว่า ปั๊ม P-103G (ที่ท่อด้านขาออกนั้นมีการใช้งานร่วมกับปั๊ม P-103B) เกิด cavitation (ด้วยสาเหตุที่ไม่ทราบแน่ชัด) ประกอบกับด้านขาออกของปั๊ม P-103B ที่มีขนาด 3 นิ้วนั้น ถูกต่อตรงเข้ากับ reducer ขนาด 6 นิ้ว (คือไม่มีท่อสั้น ๆ ที่เรียกว่า spool piece เป็นตัวเชื่อมต่อ) ประกอบกับการที่ท่อมีขนาดแตกต่างกันมากจึงทำให้น็อตยึดหน้าแปลนนั้นคลายตัวได้เร็วขึ้น ทำให้เฮกเซนรั่วออกมาก่อนที่จะเกิดเพลิงไหม้
ย่อหน้าข้างบนคือสรุปเนื้อหาในบทความต้นฉบับที่เขียนไว้สั้น ๆ ประมาณสิบบรรทัดเศษ ต่อไปจะเป็นการขยายภาพเหตุการณ์โดยอาศัยความรู้ที่พอมีอยู่บ้าง เพื่อให้ผู้ที่กำลังศึกษาอยู่นั้นมองภาพเหตุการณ์ที่เกิดได้ชัดเจนขึ้น
เอทิลีน (Ethylene H2C=CH2) และโพรพิลีน (Propylene H3CCH=CH2) เกิดเป็นพอลิเมอร์ได้ไม่ง่าย เว้นแต่มีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย เนื่องจากการต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันนั้นมีการคายความร้อนออกมา ดังนั้นการพอลิเมอร์ไรซ์จึงต้องหาทางระบายความร้อนนี้ออกด้วย และเทคนิคหนึ่งที่ใช้คือการใช้ตัวทำละลาย
ตัวทำละลายทำหน้าที่เป็นทั้งตัวกลางสำหรับละลายสารตั้งต้น (เอทิลีนและโพรพิลีนที่เป็นแก๊ส) และตัวเร่งปฏิกิริยา และเป็น heat sink สำหรับรับความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา ในกระบวนการนี้ตัวทำละลายที่ใช้คือเฮกเซน (Hexane C6H14) ซึ่งเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วเช่นเดียวกับสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ จากสารตั้งต้นที่เป็นแก๊ส เมื่อมีการต่อเป็นโมเลกุลใหญ่ขึ้น (เป็น oligomer ก่อน จากนั้นจึงค่อยกลายเป็น polymer) ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายจะลดลง แต่ถ้าอุณหภูมิสูงพอ มันก็ยังละลายอยู่ในตัวทำละลายนั้นได้ แต่ถ้าตำแหน่งไหนของระบบ (ตัว vessel หรือระบบท่อ) มีอุณหภูมิต่ำเกินไป โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ละลายอยู่ในตัวทำละลายก็จะแข็งตัวเกาะอยู่บนพื้นผิวนั้น ก่อให้เกิดปัญหาเรื่องการถ่ายเทความร้อนและ/หรือการไหลได้
กระบวนการในรูปที่ ๑ นั้นจะเห็นว่ามีปั๊ม P-103 อยู่ 2 ตัวคือ P-103A P-103B พึงสังเกตว่าปั๊มแต่ละตัวมีท่อต่อแยกอิสระเข้าไปยัง R-102 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าท่อบริเวณระหว่าง R-102 และปั๊ม P-103 นั้นมีโอกาสเกิดการอุดตัน จึงต้องมีการเดินท่อสำรองแยกออกจากกัน เมื่อเกิดปัญหาเกิดการอุดตันที่ท่อหนึ่ง ก็จะเปลี่ยนไปใช้อีกท่อหนึ่งแทน
จากแผนผัง ตัว R-102 น่าจะทำหน้าที่เป็น liquid-gas separator คือการเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์นั้นจะเกิดภายใต้ความดันระดับหนึ่งเพื่อเพิ่มการละลายของเอทิลีนและโพรพิลีนในเฮกเซน เฮกเซนที่ออกมาจาก reactor จะมีสารตั้งต้นที่หลงเหลือจากการทำปฏิกิริยา, oligomer (ที่ควรละลายอยู่ในเฮกเซน), และ polymer ที่อาจละลายอยู่ (ถ้าเป็น solution phase) หรือแขวนลอยอยู่ (ถ้าเป็น slurry phase) ซึ่งขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการพอลิเมอร์ไรซ์เป็นแบบไหน การแยกเอาสารตั้งต้นที่ละลายอยู่นั้นทำได้ด้วยการลดความดัน เช่นการถ่ายเฮกเซนจาก reactor ที่ความดันสูงมายัง R-102 ที่ความดันที่ต่ำกว่า เอทิลีนและโพรพิลีนก็จะระเหยออกมาจากตัวทำละลาย
ปั๊มที่แสดงในรูปนั้นควรจะเป็นปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) และเพื่อทำให้ปั๊มทำงานได้เรียบร้อยจึงมีการติดตั้งระบบ flushing คือการใช้ตัวทำละลายที่สะอาดอัดเข้าไปบริเวณ mechanical seal (ตัวนี้เป็น moving part ที่ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลจากภายในตัวปั๊มออกมาข้างนอก) เฮกเซนที่สะอาดนี้จะป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอม (เช่นผงอนุภาคพอลิเมอร์ที่แขวนลอยอยู่) เข้ามาสะสมบริเวณตัว mechanical seal
ปั๊มหอยโข่งเวลาทำงานตามปรกติตัวระบบท่อก็ไม่ค่อยมีการสั่นอะไรอยู่แล้ว แต่ถ้าเป็นกรณีที่การไหลไม่ราบเรียบเช่นมีปัญหาด้านขาเข้าทำให้เกิด cavitation ก็อาจทำให้ท่อเกิดการสั่นมากผิดปรกติได้ ซึ่งในบทความนี้กล่าวไว้เพียงว่าไม่ชัดเจนว่าปั๊ม P-103G เกิด cavitation ได้อย่างไร โดยความเห็นส่วนตัวคิดว่าท่อเข้าปั๊ม P-103A ที่เป็นตัวหลักนั้นเกิดปัญหาอุดตัน จึงมีการเปลี่ยนไปใช้ปั๊ม P-103B แทน ท่อเข้าปั๊ม P-103G นั้นเป็นท่อเดียวกับท่อเข้าปั๊ม P-103A นั้น ดังนั้นเมื่อท่อนี้อุดตันจึงสามารถก่อปัญหาให้กับปั๊มสองตัวนี้พร้อมกันได้ และนี่อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิด caviation
เป็นเรื่องปรกติที่การสั่นนั้นสามารถทำให้น็อต (ไม่ว่าจะยึดอะไร) สามารถคลายตัวได้ บทความต้นฉบับยังตั้งคำถามว่าเป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจว่าทำไม cavitation ที่รุนแรงจนทำให้เกิดการสั่นที่ทำให้น็อตยึดหน้าแปลนคลายตัวได้นั้นจึงไม่ได้รับความใส่ใจ แต่โดยส่วนตัวคิดว่าคำถามหนึ่งที่น่าจะถามก็คือ นับตั้งแต่เริ่มเกิด cavitation จนกระทั่งเกิดการรั่วไหลนั้นกินเวลานานเท่าใด โอเปอร์เรเตอร์คงไม่ปล่อยให้ปั๊มทำงานทั้ง ๆ ที่เกิด cavitation ข้ามกะแน่ เพราะการทำงานปรกติต้องมีการเตินตรวจอยู่แล้ว และเสียงผิดปรกติก็เป็นสิ่งที่ดึงความสนใจได้ดี เป็นไปได้หรือเปล่าที่เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นในเวลาที่สั้น (กล่าวคือเพียงแค่ไม่กี่ชั่วโมงหรือช่วงระยะเวลาระหว่างการเดินตรวจแต่ละครั้ง) จึงทำให้มันหลุดรอดการตรวจพบไปได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น