เวลาที่ไอผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศถูกจุดให้ลุกไหม้ ณ ตำแหน่งหนึ่ง เปลวไฟจะขยายตัวออกจากตำแหน่งที่ถูกจุดให้ลุกไหม้นั้น (เช่นในเครื่องยนต์เบนซิน เปลวไฟจะถูกจุดด้วยประกายไฟจากหัวเทียน และแผ่ขยายออกจากบริเวณนั้น) เนื่องด้วยปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ความร้อนที่คายออกมาจึงทำให้อัตราการเผาไหม้เพิ่มสูงขึ้น ทำให้อัตราเร็วในการขยายตัวของเปลวไฟเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงที่ความเร็วในการเผาไหม้ของเปลวไฟนี้ต่ำกว่าความเร็วเสียว จะเรียกการเผาไหม้แบบนี้ว่า "Deflagration" แต่ถ้าความเร็วขึ้นสูงถึงความเร็วเสียงเมื่อใดก็จะเรียกว่า "Detonation"
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Deflagration reactor accident" เป็นเหตุการณ์เกิดในประเทศฝรั่งเศสเมื่อวันที่ ๒๗ เดือนสิงหาคม ค.ศ. ๒๐๑๕ (พ.ศ. ๒๕๕๘) เวลาประมาณบ่ายสองโมงในโรงงานผลิต softening ROQUAT SM 75 เหตุเกิดในขณะที่คนงานกำลังเทสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (41%) 32 กิโลกรัมจาก manhole ทางด้านบน ลงไปในถังสแตนเลสขนาดความจุ 3000 ลิตร ผลจากเปลวไฟที่เกิดขึ้นทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ รายและบาดเจ็บ ๒ ราย (ดูบทความได้ที่ https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/accident/52727_en/?lang=en)
ก่อนเกิดเหตุ ใน reactor มีไขมันสัตว์ที่ผ่านการเติมไฮโดรเจน (ในบทความในรูปที่ ๑ ใช้คำว่า hydrogenated tallow) ที่มีปริมาณโลหะ Ni ไม่ปรกติ (Ni เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเติมไฮโดรเจนเข้าไปที่ตำแหน่งพันธะคู่ C=C เพื่อให้กลายเป็นพันธะเดี่ยว C-C ส่วนปริมาณ Ni ที่ไม่ปรกติในที่นี้น่าจะหมายถึงมากผิดปรกติ) ข้อ 1. ในรูปที่ ๑ กล่าวว่า oxygenated water ที่เติมลงไป (คงหมายถึงสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) เกิดการสลายตัวปลดปล่อยแก๊สออกซิเจนออกมา อุณหภูมิ reactor ขณะนั้นอยู่ที่ประมาณ 73-74ºC ตามด้วยการจุดระเบิดของไอระเหยของโซโพรพานอล ในขณะนั้นฝา reactor เปิดอยู่ (บทความใช้คำว่า reactor cover ซึ่งน่าจะหมายถึง manhole ที่คนงานเทสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงไป) ทำให้เปลวไฟพุ่งออกมาจากช่องเปิดนั้น คนงานที่ยืนอยู่ตรงช่องเปิดเสียชีวิต ในขณะที่อีกสองคนที่อยู่ทางด้านซ้ายและขวานั้นได้รับบาดเจ็บในระดับที่แตกต่างกันออกไป
ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเติมไฮโดรเจนนั้นคือ "โลหะ" นิเกิล แต่ตัวเร่งปฏิกิริยานี้เมื่อสัมผัสกับอากาศก็จะกลายเป็นสารประกอบนิเกิลออกไซด์ได้อย่างรวดเร็ว โดยตัวนิเกิลออกไซด์นี้สามารถเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้ เนื่องจากใน reactor นั้นมีเชื้อเพลิงคือไอระเหยของไอโซโพรพานอลอยู่แล้ว ออกซิเจนที่เกิดจากการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จึงเข้าไปเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนใน reactor และด้วยการที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ใช้มีความเข้มข้นสูงเกินกว่าที่ควรเป็น (คือ 42% แทนที่จะเป็น 30%) จึงทำให้ปฏิกิริยาการสลายตัวเกิดได้รุนแรงและรวดเร็วขึ้น (ปฏิกิริยาการสลายตัวคายความร้อนออกมา) ทำให้ในขณะนี้บรรยากาศใน reactor มีองค์ประกอบสำหรับการเผาไหม้ 2 องค์ประกอบแล้วก็คือเชื้อเพลิงและสารออกซิไดซ์ ขาดอีกหนึ่งก็คือแหล่งพลังงานที่จะมาจุดระเบิด
ในข้อ 1. ใช้คำว่า "self-ignition" ซึ่งคำนี้มันจะไปตรงกับการจุดระเบิดด้วยตนเองที่จะเกิดได้เมื่ออุณหภูมิของไอผสมนั้นสูงมากพอ (คือไม่ต้องมีเปลวไฟหรือประกายไฟช่วย) แต่ในข้อ 3. กลับกล่าวถึงการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจากการเทของเหลว (ซึ่งได้แก่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) ลงไปใน reactor ในรูปแบบ "violent form) ซึ่งคงเป็นการเทจากภาชนะบรรจุให้ของเหลวตกอย่างอิสระลงไปบนผิวของเหลวใน reactor การเทแบบนี้จะทำให้เกิดการแตกกระจายของของเหลวด้านล่าง ซึ่งช่วยเสริมการเกิดไฟฟ้าสถิตย์ ที่เมื่อสะสมมากพอก็จะเกิดประกายไฟที่สามารถจุดระเบิดไอผสมได้ วิธีการที่ปลอดภัยกว่าคือการเทผ่านกรวยและท่อที่ควรนำไฟฟ้าได้ เพื่อที่จะได้ระบายประจุที่เกิดจากการไหลของของเหลวภายในตัวท่อออกจากระบบกรวยและท่อที่ใช้ โดยปลายท่อนั้นจุ่มลงไปใต้ของเหลว เรื่องราวเกี่ยวกับการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตย์นี้อ่านเพิ่มเติมได้ในบทความดังต่อไปนี้
"ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๑) ตัวอย่างการเกิด" MO Memoir วันเสาร์ที่ ๑๔ พฤษภาคม ๒๕๖๐
"ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๒) ของเหลวนำไฟฟ้า ของเหลวไม่นำไฟฟ้า" MO Memoir ฉบับวันพฤหัสบดีที่ ๑๘ พฤษภาคม ๒๕๖๐
"ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๓) ทฤษฏีพื้นฐานการเกิด" MO Memoir ฉบับวันศุกร์ที่ ๒ มิถุนายน ๒๕๖๐
"ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๔) ตัวอย่างการทำงานภาคปฏิบัติ" MO Memoir ฉบับวันพุธที่ ๗ มิถุนายน ๒๕๖๐
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น