เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion and substance release at an organic chemical company" (ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/accident/52748_en/?lang=en) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในวันที่ ๑๑ กันยายน ค.ศ. ๒๐๑๔ (พ.ศ. ๒๕๕๗) แม้ว่าชื่อเรื่องจะใช้คำว่า "Explosion" หรือ "ระเบิด" แต่เมื่ออ่านคำบรรยายเหตุการณ์แล้วน่าจะเป็นการเกิดความดันสูงเกินในระบบ (over pressure) จนทำให้ตัว vessel และท่อเกิดความเสียหาย ที่ทำให้เกิดการรั่วไหลของสารเคมีออกมา
กรดเปอร์ฟอร์มิก (Performic acid) เป็นกรดที่ใช้ในการออกซิไดซ์พันธะคู่ C=C ให้กลายเป็นโครงสร้างอีพอกไซด์ (epoxide) คือมีอะตอม O เชื่อมระหว่างอะตอม C 2 อะตอมนั้นโดยที่อะตอม C ทั้ง 2 อะตอมนั้นยังคงยึดเกาะกันด้วยพันธะเดี่ยว C-C และเนื่องจากกรดนี้เป็นสารที่ไม่เสถียร การใช้งานจึงใช้ในรูปแบบที่ทำการผลิตขึ้นและใช้งานเลย เช่นด้วยการผสมกรดฟอร์มิก (Formic acid) และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในถังผสม โดยมีการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยให้เกิดกรดเปอร์ฟอร์มิกเร็วขึ้น ทิ้งสารผสมไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้เกิดกรดเปอร์ฟอร์มิกมากพอ จากนั้นจึงค่อย ๆ เติมสารตั้งต้นอีกตัวหนึ่งลงไป (สารตั้งต้นที่มีพันธะ C=C ที่ต้องการออกซิไดซ์ให้เป็นวงอีพอกไซด์)
ในเหตุการณ์นี้ทางโรงงานได้ทำการผสมกรดฟอร์มิก 670 kg เข้ากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 35% 144 kg และตั้งทิ้งไว้เป็นเวลาครึ่งชั่วโมงที่อุณหภูมิ 30ºC จากนั้นจึงเพิ่มอุณหภูมิของระบบเป็น 40ºC และทำการเติม 1-Octene (HC=CH2-(CH2)5-CH3) ในขณะที่ทำการปั่นกวนสารผสมในถังผสม หลังจากที่เติม 1-Octene ลงไปได้เพียง 12 kg (จากที่ต้องเติมทั้งหมด 120 kg) ก็ต้องหยุดทำการเติมเพราะอุณหภูมิในถังผสมเพิ่มถึง 50ºC ที่เป็นขีดจำกัดของการทำปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาระหว่างกรดฟอร์มิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ทำให้เกิดกรดเปอร์ฟอร์มิกนั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเล็กน้อย แต่ในการผสมกันนั้นจำเป็นต้องคำนึงถึงความร้อนที่เกิดจากการผสมกันระหว่างสารสองชนิดด้วย เช่นการผสมกรดเข้มข้นกับน้ำก็มีการคายความร้อนเช่นกัน (สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 35% ส่วนที่เหลือคือน้ำ) ดังนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นจากการผสมจึงเป็นผลรวมระหว่างความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีและความร้อนที่เกิดจากการละลายเข้าด้วยกัน
ก่อนหน้านี้ทางโรงงานก็เคยทำการผสมสารเช่นนี้มาก่อนโดยไม่เกิดเรื่องอะไร แต่ในวันที่เกิดเหตุนั้นเมื่อพบว่าอุณหภูมิสูงถึงขีดจำกัด (คือ 50ºC) ผู้ปฏิบัติงานจึงทำการเปลี่ยนจากการใช้น้ำหล่อเย็นมาเป็นการใช้ "Brine" แทน และเมื่อเห็นมีการเกิดแก๊สขึ้นอย่างรวดเร็วก็ได้ทำการปิดวาล์วไอน้ำลงบางส่วนจากเดิมที่เปิดไว้เต็มที่ ในขณะนั้นความดันในถังผสมเพิ่มเป็น 6 bar และอุณหภูมิเพิ่มเป็น 123ºC ก่อนที่ความดันจะเพิ่มสูงจนทำให้ตัวถังผสมเกิดการฉีกขาดและท่อแก้วที่ใช้นั้นเกิดการแตกหัก ทำให้มีสารเคมีรั่วไหลออกมา (บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าใช้ไอน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ใด แต่คาดว่าน่าจะใช้ในการปรับอุณหภูมิให้สูงพอที่จะเกิดปฏิกิริยาระหว่าง1-Octene กับกรดเปอร์อะซีติก)
อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นถูกควบคุมด้วยอุณหภูมิของอากาศ (ซึ่งก็คืออุณหภูมิห้อง) ในกรณีที่ต้องการน้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำลงไปอีกก็จะใช้ "Brine" ซึ่งถ้าแปลตรงตัวก็คือ "น้ำเกลือ" เพราะน้ำปรกติจะมีจุดเยือกแข็งที่ 0ºC แต่ถ้ามีเกลือละลายอยู่จุดเยือกแข็งจะลดต่ำลงไปอีก ทำให้สามารถผลิตน้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 0ºC ได้ แต่การใช้เกลือจะมีปัญหาเรื่องการกัดกร่อนได้ ดังนั้นจึงมีการใช้ของเหลวตัวอื่น (เช่นแอลกอฮอล์หรือไกลคอล) ผสมเข้ากับน้ำเพื่อลดจุดเยือกแข็งของน้ำ ทำให้สามารถเตรียมน้ำหล่อเย็นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0ºC ได้ แต่ก็ยังเรียกน้ำหล่อเย็นชนิดนี้ว่า "Brine" อยู่
บทความกล่าวว่าเนื่องจากอยู่ระหว่างการสอบสวนหาสาเหตุจึงไม่สามารถระบุได้ว่าต้นตอที่ทำให้เกิดความดันสูงขึ้นนั้นเกิดจากสาเหตุใด แต่ถ้าพิจารณาจากสารที่อยู่ในถังผสมที่เป็นไปได้ก็มีอยู่สองตัวด้วยกันคือกรดเปอร์ฟอร์มิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นจะคายแก๊สออกซิเจนออกมาส่วนกรดเปอร์ฟอร์มิกนั้นสามารถสลายตัวเป็น CO2 และน้ำได้ และถ้าอุณหภูมิระบบสูงมากพอก็จะทำให้น้ำในระบบเดือดกลายเป็นไอที่จะไปเพิ่มความดันในระบบให้สูงขึ้นอีก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น