ถังเก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric tank) รับความดันที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าบรรยากาศได้เพียงเล็กน้อย (ในระดับเทียบเท่าความสูงของน้ำเพียงแค่ 2.5 นิ้ว) ดังนั้นเวลาที่มีการเติมของเหลวเข้าถัง ก็ต้องมีการระบายแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวออกไปให้ทันเวลาเพื่อไม่ให้ความดันในถังเพิ่มสูงเกิน ในทางกลับกันถ้ามีการสูบเอาของเหลวออกจากถังก็ต้องมีแก๊สไหลเข้าถังให้ทันเวลาเพื่อไม่ให้ความดันในถังต่ำกว่าความดันบรรยากาศมากเกินไป
ในกรณีที่เป็นของเหลวที่มีจุดเดือดสูง (หรือความดันไอต่ำ) ก็มักจะทำการติดตั้งท่อระบายอากาศ (ที่เรียกว่า vent) เพื่อให้อากาศเหนือผิวของเหลวไหลออกเวลาที่เติมของเหลวเข้าถัง และให้อากาศภายนอกไหลเข้าถังเวลาที่สูบของเหลวออกจากถัง แต่ถ้าเป็นกรณีของของเหลวความดันไอค่อนข้างสูงและลุกติดไฟได้ ก็อาจใช้การเติมแก๊สเฉื่อย (ปรกติก็ไนโตรเจน) ให้ปกคลุมเหนือผิวของเหลวเอาไว้เพื่อลดการไหลเข้าของอากาศเมื่อสูบของเหลวออกจากถัง และยังอาจมีการติดตั้ง Flame arrestor (เพื่อป้องกันไม่ให้เปลวไฟภายนอกเข้าไปจุดระเบิดแก๊สที่อยูภายในถัง) และ breather valve (เพื่อลดการระบายไอระเหนือผิวของเหลวออกเวลาเติมของเหลวเข้าถัง และลดการไหลเข้าของอากาศเวลาสูบของเหลวออกจากถัง)
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200109.html ของประเทศญี่ปุ่นในหัวข้อเรื่อง "Explosion caused due to heat of adsorption of an adsorption tower used to deodorize a methyl acrylate tank" เป็นเหตุการณ์ที่เกิดเมื่อวันที่ ๙ มีนาคม ค.ศ. ๑๙๗๖ (พ.ศ. ๒๕๑๙) ที่เป็นการระเบิดที่ถังเก็บ methyl acrylate (รูปที่ ๑)
Methyl acrylate (เมทิลอะคลิเลต) เป็นของเหลวที่ติดไฟได้ มีจุดเดือด 80ºC มี flash point ที่ -3ºC ช่วง explosive limit อยู่ที่ 2.8-25% และมีกลิ่นฉุน ดังนั้นเพื่อป้องกันกลิ่นฉุนจากไอระเหยที่ระบายออกมานอกถัง ทางโรงงานจึงได้มีการติดตั้งหอดูดซับ (adsorption tower) ที่บรรจุ active carbon ไว้ภายใน เพื่อดักจับ methyl acrylate ไม่ให้ระบายออกมานอกถังเวลาที่มีการเติมของเหลวเข้าถัง
ถังเก็บของเหลวที่ติดไฟได้ที่มีความดันไอค่อนข้างสูง ที่ว่างเหนือผิวของเหลวมักจะเต็มไปด้วยไอระเหยของสารนั้น เวลาที่เติมของเหลวเข้าถัง ก็จะมีไอระเหยของสารนั้นระบายออกมามาก ในทางกลับกันเวลาที่สูบของเหลวออกจากถัง พอที่ว่างเหนือผิวของเหลวเพิ่มมากขึ้น ความดันเหนือผิวของเหลวลดลง ของเหลวก็จะระเหยกลายเป็นไอมากขึ้น ทำให้อากาศภายนอกที่จะไหลเข้ามานั้นมีไม่มาก ทำให้ส่วนผสมของไอระเหยเหนือผิวของเหลวนั้นสูงกว่า explosion limit จึงมองกันว่าโอกาสที่ส่วนผสมเหนือผิวของเหลวจะเกิดการระเบิดได้จึงต่ำ แต่มันก็มีหลายกรณีเหมือนกันที่มันเกิดระเบิดได้ เช่นเวลาที่ของเหลวมีอุณหภูมิต่ำจึงทำให้ของเหลวระเหยกลายเป็นไอได้ไม่มาก อากาศภายนอกจึงไหลเข้าไปได้มากเวลาสูบของเหลวออก ทำให้ความเข้มข้นของส่วนผสมเหนือผิวของเหลวอยู่ในช่วงของ explosive limit ได้ การป้องกันวิธีหนึ่งที่กระทำกันก็คือการป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้าไปชดเชย เพื่อลดการไหลเข้าของอากาศ
การดูดซับ (adsorption) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ปริมาณความร้อนที่คายออกมาขึ้นอยู่กับความแรงของการดูดซับ (ถ้าจับไว้แรงก็จะคายความร้อนออกมามาก) และถ้าความร้อนที่คายออกมานั้นมีมากเกินไป ก็อาจก่อให้เกิดปัญหากับสารที่ถูกดูดซับเอาไว้หรือตัวสารดูดซับนั้นเองก็ได้
ถังที่เกิดเหตุไม่มีการป้อนไนโตรเจนเข้าไปเพื่อลดการไหลเข้าของอากาศ ทำให้อากาศสามารถเข้ามาสะสมในที่ว่างเหนือผิวของเหลวในถังได้จนมีความเข้มข้นอยู่ในช่วง explosive limit เมื่อมีการเติมของเหลวเข้าถัง ถังมีความจุด1000 m3 แต่ในขณะที่เกิดเหตุมีของเหลวในถังประมาณ 100 m3 เศษ แสดงว่าปริมาตรส่วนที่เป็นไอที่สามารถระเบิดได้ก็มากอยู่ ในวันที่เกิดเหตุนั้นอุณหภูมิของเหลวในถังอยู่ที่ 15ºC (ถังแบบนี้เวลาที่อุณหภูมิอากาศภายนอกเปลี่ยนแปลง ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นก็จะมีการระบายไอระเหยออกจากถัง และถ้าอุณหภูมิลดต่ำลงก็จะมีอากาศไหลเข้าไปในถังได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีการถ่ายของเหลวเข้า-ออกจากถัง)
เพื่อที่จะป้องกัน methyl acrylate ไม่ให้ออกมานอกถังจึงทำการผ่านไอระเหยนั้นเข้าหอดูดซับที่บรรจุ active carbon ไว้ภายใน (หอมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 600 mm สูง 4 m) ความร้อนที่คายออกมาจากการดูดซับ methyl acrlate นั้นมากพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ตามมาอีก (ในบทความกล่าวเป็น active carbon เป็นตัวที่ถูกออกซิไดซ์ และปฏิกิริยาการออกซิไดซ์นี้คายความร้อนออกมาอีก) ทำให้อุณหภูมิภายในหอดูดซับสูงจนทำให้ไอระเหยนั้นเกิดการระเบิด และไปทำให้เกิดการระเบิดภายในถังจนฝาถังปลิวออกมา (auto ignition temperature ของ methyl acrylate อยู่ที่ประมาณ 468ºC)
บทความไม่ได้ให้ภาพของหน่วยที่เกิดเหตุ แต่คาดว่าหอดูดซับไม่น่าจะอยู่เหนือฝาถังโดยตรง น่าจะอยู่ข้าง ๆ มากกว่า พอเกิดการระเบิดในหอดูดซับ เปลวไฟที่เกิดจึงวิ่งย้อนเข้าไปในถังเก็บหลักที่มีส่วนผสมที่ระเบิดได้ในปริมาณมาก การระเบิดรุนแรงจึงเกิดขึ้นที่ถังเก็บหลัก ไม่ใช่ที่ตัวหอดูดซับ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น