"เหล็กกล้า" เป็นโลหะที่มีราคาถูกและหาได้ง่าย สามารถรับแรงได้ดี แต่ก็มีข้อเสียคือทำปฏิกิริยากับสารเคมีได้หลากหลายชนิดและไม่ทนอุณหภูมิสูงมาก "แก้ว" เป็นวัสดุที่หาได้ง่ายและทนต่อสารเคมี แต่ก็มีปัญหาเรื่องการไม่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ไม่ทนต่อการสั่นสะเทือน และไม่สามารถรับแรงดึง หรือแรงบิดได้ดี การใช้แก้วเป็นชั้นสัมผัสผิวภายในโดยมีโลหะเป็นตัวรับความดันอยู่ทางด้านนอกจึงเป็นทางเลือกหนึ่งสำหรับการทำงานกับสารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับโลหะ แต่ถ้าอุณหภูมิการทำงานไม่สูงและไม่ได้ทำงานที่ความดันสูง การใช้ภาชนะหรือระบบท่อที่ทำจากพอลิเมอร์ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ส่วนตัวอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องการความแข็งแรงเชิงกด (เช่นเพลาใบพัดกวนและตัวใบพัด) ก็ใช้พอลิเมอร์ปิดคลุมผิวโลหะเอาไว้
สารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับโลหะได้ง่าย เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้น สามารถบรรจุใช้ถังพลาสติกได้ แต่เมื่อต้องทำการผสมของเหลวในถังที่จำเป็นต้องใช้ใบพัดกวน เพื่อให้ระบบใบพัดกวนมีความแข็งแรง ตัวเพลาและใบพัดจึงต้องทำจากโลหะ และเพื่อไม่ให้โลหะที่ใช้ทำตัวเพลาและใบพัดทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่ทำการผสม ก็จำเป็นต้องเคลือบตัวเพลาและใบพัดนั้นด้วยพอลิเมอร์ที่เหมาะสม ในกรณีเช่นนี้ตัวเพลาและตัวใบพัดไม่จำเป็นต้องทำจากโลหะที่ทนต่อสารเคมี เพราะหน้าที่นั้นยกให้ส่วนที่เป็นพอลิเมอร์ปิดคลุมผิวไปแล้ว
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Emission of acid fumes at a chemical plant" จากเว็บ https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/accident/49106_en/?lang=en ที่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ ๑๒ มกราคม ค.ศ. ๒๐๑๗ (พ.ศ. ๒๕๖๐) ในประเทศฝรั่งเศส
เวลาประมาณ ๑๕.๓๐ น เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ในถังผสมขนาด 10 m3 ที่ขณะนั้นบรรจุสารผสมสำหรับการผลิต detergent ที่ประกอบด้วย น้ำ, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, sulphonic acid และกรดกำมะถัน ปริมาตรรวมประมาณ 5500 ลิตร (หรือ 5.5 m3) ทำให้ของเหลวในถังกลายเป็นฟองฟู่และมีไอกรดระบายออกมานอกถังและมีของเหลวประมาณครึ่งหนึ่งล้นออกมานอกถัง
จากการตรวจสอบของเหลวที่หลงเหลืออยู่ในถังพบว่าสัดส่วนของกรดนั้นสูงกว่าที่ควรเป็น และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หายไป นอกจากนี้ยังพบเหล็กในปริมาณที่สูงผิดปรกติ (รูปที่ ๑)
ไอออนบวกของโลหะหลายชนิด (รวมทั้งเหล็ก) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวได้เร็วขึ้น และเนื่องจากปฏิกิริยาการสลายตัวนั้นคายความร้อน จึงทำให้ปฏิกิริยานั้นเร่งตนเองได้ ในกรณีที่สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีความเข้มข้นต่ำ น้ำที่ผสมอยู่ในสารละลายจะรับเอาความร้อนนั้นเอาไว้ สารละลายจะอุ่นขึ้นแต่จะไม่เดือดก่อนที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวหมด
แต่เนื่องจากความร้อนที่คายออกมาจากการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นมากพอที่จะทำให้น้ำที่เป็นของเหลวเดือดกลายเป็นไอได้ (สิ่งที่ทำให้ของเหลวมีสัดส่วนที่เป็นกรดสูงขึ้น) ดังนั้นในกรณีของสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ความเข้มข้นสูง ความร้อนที่คายออกมาจะทำให้น้ำ (ที่มีอยู่น้อย) เกิดการเดือดกลายเป็นฟองฟู่ ทำให้ระดับของเหลวในภาชนะบรรจุเพิ่มสูงขึ้น (รูปที่ ๒) และถ้าภาชนะบรรจุนั้นไม่สามารถระบายแก๊สที่เกิดขึ้นได้ทันเวลา (ออกซิเจนที่เกิดจากการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และไอน้ำที่เกิดจากการเดือดของน้ำ) ภาชนะก็จะระเบิดเนื่องจากความดันที่สูงเกินได้
ในเหตุการณ์นี้พบว่า "พอลิโพรพิลีน (PP หรือ polypropylene)" ที่หุ้มตัวเพลาใบพัดนั้นเกิดการเสี่อมสภาพ มีรอยแตกยาวประมาณ 50 cm และด้วยสารผสมในถังนั้นมีกรดอยู่ กรดจึงเข้าไปกัดกร่อนเนื้อโลหะให้ละลายออกมา ไอออนเหล็กที่ละลายออกมาจึงทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
บทความเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว (วันเสาร์ที่ ๑๒ มีนาคม ๒๕๖๕ เรื่อง "ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับพอลิโพรพิลีน") ได้อธิบายเอาไว้ว่าทำไมโพรพิลีนจึงไม่ทนต่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่เนื่องจากการเสื่อมสภาพนั้นเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ แต่ก็เร็วพอที่จะเกิดความเสียหายมากพอก่อนการตรวจสอบความเรียบร้อยครั้งถัดไป สิ่งที่น่าแปลกสำหรับกรณีนี้คือ ทำไมจึงเลือกใช้พอลิโพรพิลีนมาเป็นวัสดุปิดคลุมเนื้อเหล็ก ทั้ง ๆ ที่มันมีข้อมูลเผยแพร่กันทั่วไปแล้วว่ามันไม่เหมาะสม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น