สามปีครึ่งที่แล้ว (๒๓ กรกฎาคม ๒๕๖๒) ผมเขียนเรื่อง "ถังปฏิกรณ์ไม่อันตรายที่อันตราย" แล้วก็ทิ้งท้ายเอาไว้ว่าถ้ามีโอกาสก็จะมาเล่าให้ฟังเพิ่มเติม แต่ไป ๆ มา ๆ ก็ทิ้งไว้จนถึงวันนี้ที่คิดว่าน่าจะเขียนต่อแล้ว เพราะเมื่อวันพุธสัปดาห์ที่แล้วได้มีโอกาสเข้าร่วมสังเกตการประชุมเพื่อกำหนดว่าถังปฏิกรณ์แบบไหนที่ต้องจัดว่าเป็น "ถังปฏิกรณ์อันตราย" ซึ่งผลที่ออกมาก็คือ ยังหาข้อสรุปไม่ได้
ในความเห็นส่วนตัวของผมนั้น ผมเห็นว่าควรจะนิยามความหมายของคำว่า "อันตราย" ให้ได้ก่อน จึงจะสามารถบอกได้ว่าควรมีกฎหมายเพิ่มเติมสำหรับ "ถังปฏิกรณ์" นอกเหนือจากที่มีอยู่แล้วหรือไม่ เพราะตอนนี้มีความขัดแย้งกันอยู่ระหว่างผู้อยู่ในวงการที่บอกว่ากฎหมายเดิมครอบคลุมอยู่แล้ว กับผู้ที่อยู่ในวงวิชาการที่พยายามเขียนฉบับใหม่เพิ่มอีก
ในฐานะที่พ้นจากตำแหน่งตามวาระแล้ว (เข้าใจว่าตอนนี้เป็นแค่รักษาการรอจนกว่าจะมีการแต่งตั้งกรรมการชุดใหม่เข้ามาปฏิบัติหน้าที่ต่อ) ก็เลยอยากจะบันทึกความทรงจำเกี่ยวกับเรื่องนี้ในช่วงเวลาที่ผ่านมาเสียหน่อย เพื่อจะมีประโยชน์สำหรับผู้ที่ยังต้องทำเรื่องนี้ต่อไป (ซึ่งคิดว่าคงจะมีการลากยาวกันออกไปอีก) โดยจะพยายามเรียบเรียงแต่ละประเด็นเป็นข้อ ๆ ไป โดยจะขอย้อนหลังกลับไปหน่อยว่าตอนนั้นได้ผ่านอะไรมาบ้าง จะได้ไม่วนกลับไปที่เดิมอีก
รูปที่ ๑ เป็นเกณฑ์การจำแนกในร่างแรกที่ร่างขึ้นมา (ร่างที่กำลังพิจารณาอยู่ในปัจจุบันไม่ได้มีนิยามตามนี้) เพื่อควรถูกใช้เป็น "ตุ๊กตา" ในการพิจารณาร่วมระหว่างฝ่ายวิชาการ (ผู้ร่าง) และฝ่ายอุตสาหกรรม (ผู้ที่อยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง) แต่บรรยากาศตอนที่มีโอกาสรับทราบเรื่องราวนั้นดูเหมือนว่ามันจะไม่ได้ถูกใช้เป็น "ตุ๊กตา" ความรู้สึกส่วนตัวมันเหมือนกับว่าต้องให้ยอมรับในสิ่งที่ผู้ร่างร่างขึ้นมา ก็เลยก่อให้เกิดความขัดแย้งกัน จนกระทั่งผมมีโอกาสได้โผล่ไปเข้าร่วมการประชุมเมื่อกว่าสามปีครึ่งที่แล้ว ที่เป็นครั้งที่ทำให้เกณฑ์การจำแนกตามร่างแรกนั้นตกไป
ดังนั้นตอนนี้ก็เลยจะขอบันทึกความเห็นส่วนตัวเอาไว้หน่อยว่า เกณฑ์ตามร่างแรกนั้นมันมีปัญหาอย่างไร
ในร่างฉบับแรก (รูปที่ ๑) มีการจำแนกโดยใช้
- อันตรายจากการระเบิดโดยใช้ความดันที่เกิดจากการระเบิด
- ปฏิกิริยาดูดหรือคายความร้อน
- ความอันตรายของสารที่บรรจุอยู่ข้างใน
- ความสามารถในการติดไฟโดยดูจากตัวเลข SDS
แต่ก่อนที่จะไปกล่าวถึงปัญหาของแต่ละเกณฑ์นั้น เรามาลองพิจารณาความหมายของคำว่า "อันตราย" กันก่อน
ถ้ากล่าวถึงคำว่า "อันตราย" ในการทำงานมันมีหลายแบบ ในงานก่อสร้างมันก็มีทั้งตกจากที่สูง สิ่งของหล่นจากที่สูง ในงานไฟฟ้ามันก็มีเรื่องกระแสไฟฟ้ารั่ว กระแสไฟฟ้าสูงเกิน ในงานเครื่องจักรมันก็มีทั้งการได้รับบาดเจ็บจากการใช้งานเครื่องจักร แต่ถ้าเป็นงานด้านอุตสาหกรรมเคมี หลัก ๆ จะหมายถึงอันตราย ๒ รูปแบบดังนี้
(ก) ตัวระบบท่อและภาชนะต่าง ๆ ที่ใช้ในกระบวนการผลิต ไม่สามารถรับความดันภายในระบบได้ ทำให้เกิดการฉีกขาดหรือเกิดการระเบิดได้ และ
(ข) การรั่วไหลของสารเคมีที่อยู่ในระบบ ที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายอื่นตามมา เช่นความเป็นพิษ และเพลิงไหม้
จะเห็นว่าอันตรายทั้งสองรูปแบบนี้ไม่ได้จำกัดอยู่ที่ตัวถังปฏิกรณ์ แต่ครอบคลุมทุกอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตของโรงงาน
ในการป้องกันอันตรายที่เกิดจากความดันในระบบสูงเกินว่าที่ตัวท่อ อุปกรณ์การผลิต และ vessel ต่าง ๆ จะทนได้ ตรงนี้ปัจจุบันมันก็มีกฎเกณฑ์ควบคุมหลายกฎเกณฑ์อยู่แล้ว ไม่ว่าจะเป็นในส่วนของการออกแบบ การป้องกันความดันสูงเกิน ส่วนอันตรายในเรื่องของการรั่วไหลนั้นมันก็มีเรื่องของข้อปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการทำงานกำกับไว้อยู่แล้ว
ดังนั้นถ้าคิดว่าถังปฏิกรณ์ควรมีกฎหมายควบคุมแยกมาต่างหาก ก็ต้องหาคำอธิบายให้ได้ก่อนว่ากฎหมายต่าง ๆ ที่มีอยู่เดิมนั้นมันมีจุดไหนที่ขาดหายไป และควรออกกฎหมายเพิ่มเติมเฉพาะตรงประเด็นนั้น ไม่งั้นมันจะเป็นการเขียนกฎหมายซ้ำซ้อนกัน และถ้าเขียนไม่เหมือนกัน คนที่ต้องปฏิบัติตามก็จะทำไม่ถูก
ตัวอย่างเช่นถังปฏิกรณ์จะมองว่าเป็นภาชนะความดันก็ได้ (ผมเองก็มองว่ามันก็เป็นอย่างนั้น) สมมุติว่ามีกฎหมายควบคุมถังปฏิกรณ์แยกต่างหากออกมาจากภาชนะความดัน ก็คงต้องไปดูด้วยว่าในกฎหมายภาชนะความดันนั้นเขามีเขียนเอาไว้ว่าไม่ครอบคลุมภาชนะความดันที่มีการระบุไว้ในกฎหมายถังปฏิกรณ์หรือไม่ และถ้าไม่มีการเขียนเอาไว้ คนที่มีหน้าที่ควบคุมการใช้งานภาชนะความดันก็มีสิทธิที่จะเข้าตรวจสอบถังปฏิกรณ์ด้วย และถ้ากฎหมายสองฉบับมีข้อกำหนดในการออกแบบและการตรวจสอบที่แตกต่างกัน คนออกแบบและคนตรวจสอบก็คงทำงานลำบาก
เท่าที่พอทราบมาบ้างก็คือ การออกแบบถังปฏิกรณ์ตอนนี้ก็อิงจากการออกแบบภาชนะความดัน ซึ่งมันก็ไม่มีปัญหาอะไร เพราะผู้ออกแบบก็ต้องมีข้อมูลว่าในระหว่างการทำปฏิกิริยานั้น ความดันสูงสุดที่มีโอกาสเป็นไปได้มีค่าเท่าใด เพราะต้องใช้สำหรับออกแบบระบบระบายความดัน ที่ผ่านมาอุบัติเหตุหลายเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเท่าที่พอทราบก็คือไม่ได้เกิดจากการที่ถังปฏิกรณ์ไม่สามารถทนความดันของระบบได้ แต่เกิดจากขั้นตอนการปฏิบัติงาน ที่ทำให้เกิดการรั่วไหลของสารในระบบ หรือในหลายกรณี ก็เป็นการรรั่วไหลจากหน่วยอื่นที่ไม่ใช่ตัวถังปฏิกรณ์เอง เช่นจากท่อฉีกขาดหรือถังเก็บ
รายงานอุบัติเหตุที่เกิดในโรงงานกลั่นน้ำมันหรือโรงงานเคมีที่เห็นมีเผยแพร่กัน ส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดที่ถังปฏิกรณ์รับความดันไม่ได้จนถังระเบิด แต่เกิดจากขั้นตอนการปฏิบัติงานเสียมากกว่า
ทีนี้มาดูนิยามของ "อันตราย" ในร่างฉบับแรก สิ่งแรกที่มีการนำมาใช้กำหนดคือ "ความดันที่เกิดจากการระเบิด" ซึ่งค่าตัวเลขนี้เอามาจากการออกแบบ "Blast wall" หรือผนังรับแรงระเบิด ปัญหาก็คือตัวเลขนี้มันไม่ได้เฉพาะเจาะจงกับการรั่วไหลออกมาจากถังปฏิกรณ์ มันเป็นตัวเลขความดันที่เกิดจากการระเบิดภายนอกอุปกรณ์ คือมันไม่สนว่าการรั่วไหลนั้นจะเกิดจากอุปกรณ์ใดในโรงงาน (เช่นเปิดวาล์วทิ้งไว้ หรือน้ำมันล้นถังก็ได้) มันสนตรงที่ว่าต้องมีการรั่วไหลมากขนาดไหนก่อนที่จะเกิดการระเบิด ถ้ารั่วออกมาไม่มากแล้วเกิดการระเบิด ความดันของการระเบิดก็จะต่ำ แต่ถ้ารั่วออกมามากก่อนที่จะเกิดการจุดระเบิด ความดันของการระเบิดก็จะสูง นอกจากนี้ "อัตรา" การรั่วยังขึ้นอยู่กับความดันในระบบ (ณ ตำแหน่งรอยรั่ว) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของอุปกรณ์ (ที่เป็นตัวกำหนด "ปริมาณ" ที่จะรั่วไหลออกมาได้)
สิ่งที่สองที่นำมาใช้ก็คือเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน ถ้าหากอยู่ในที่ที่ไม่มีการถ่ายเทความร้อน ปฏิกิริยาคายความร้อนมีแนวโน้มที่จะเร่งตนเองให้เร็วขึ้น เพราะความร้อนที่คายออกมาทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น ในขณะที่ปฏิกิริยาดูดความร้อนมีแนวโน้มที่จะหยุดตนเองเพราะยิ่งปฏิกิริยาเกิดมาก อุณหภูมิระบบก็จะลดลง
ในกรณีของปฏิกิริยาดูดความร้อน ถังปฏิกรณ์อาจทำงานโดยการให้ความร้อนแก่สารตั้งต้นก่อนที่จะไหลเข้าถังปฏิกรณ์ หรือในปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ต้องใช้อุณหภูมิสูงเช่น cracker ต่าง ๆ ที่ใช้ในการผลิตโอเลฟินส์ ก็จะให้ความร้อนจากเปลวไฟภายนอกท่อโดยตรง ซึ่งตรงนี้มันก็จะมีรูปแบบการทำงานเหมือนกับพวก furnace ต่าง ๆ ที่มีการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ (เช่นหม้อไอน้ำแบบ water tube) ที่มันก็มีข้อกำหนดในการออกแบบของมันอยู่แล้ว
ปฏิกิริยาคายความร้อนบางชนิดเช่น gas phase partial oxidation แม้ว่าจะมีโอกาสเกิดระเบิดในถังปฏิกรณ์สูงกว่าตัวอื่น แต่ด้วยการที่ความเข้มข้นสารตั้งต้นในถังปฏิกรณ์ไม่สูง (เช่นอาจอยู่ที่ระดับ 2-3% โดยที่เหลือเป็นอากาศ ก็สามารถระบายความดันถ้ามีการระเบิดในถังปฏิกรณ์ได้ด้วยการใช้ bursting disc หรือ rupture disc (แล้วแต่จะเรียกแบบอังกฤษหรืออเมริกา)
ดังนั้นอันตรายของถังปฏิกรณ์ที่ใช้สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน จะดูจาก "ปริมาณความร้อน" ที่ปฏิกิริยาคายออกมาอย่างเดียวไม่ได้ ต้องพิจารณา "อัตราการคายความร้อนออกมา" และความสามารถในการระบายความร้อนออกจากถังปฏิกรณ์ และ "ปริมาณสารตั้งต้น"
ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยา acetylene hydrogenation ที่เปลี่ยนอะเซทิลีน (acetylene C2H2) ให้กลายเป็นเอทิลีน (ethylene C2H4) ด้วยการเติมไฮโดรเจนให้กับแก๊สเอทิลีนที่มีอะเซทิลีนปนเปื้อน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนในถังปฏิกรณ์แบบ adiabatic (คือไม่มีการถ่ายเทความร้อนเข้า-ออกระบบ) หลายถังเบดต่อกันโดยมีการระบายความร้อนออกระหว่างเบด ปฏิกิริยานี้อุณหภูมิการทำงานเริ่มต้นก็ไม่ได้สูงอะไร (อยู่ที่ไม่กี่สิบองศาเซลเซียสด้วยซ้ำ) เพียงแต่มีประเด็นที่ต้องระวังก็คือ ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปจะไปทำให้เกิดการสลายตัวของเอทิลีนที่เป็นองค์ประกอบหลักในระบบ และปฏิกิริยาการสลายตัวนี้ก็คายความร้อนด้วย ดังนั้นจึงไม่แปลกที่ทางประเทศญี่ปุ่นจะมีระเบียบข้อบังคับพิเศษสำหรับถังปฏิกรณ์ตัวนี้แยกออกมา
ถังปฏิกรณ์ที่ใช้สำหรับผลิตเอทิลีนออกไซด์ (ethylene oxide C2H4O) จากปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สระหว่างเอทิลีนกับออกซิเจนหรืออากาศโดยตรงก็เป็นถังปฏิกรณ์อีกตัวหนึ่งที่ประเทศญี่ปุ่นจะมีระเบียบข้อบังคับพิเศษ สาเหตุตรงนี้น่าจะเป็นเพราะตัวเอทิลีนออกไซด์เองนั้นสามารถสลายตัวได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องพึ่งพาออกซิเจนจากอากาศ และปฏิกิริยาการสลายตัวนี้ยังคายความร้อนด้วย (สารอีกตัวหนึ่งที่มีคุณสมบัติเช่นนี้คืออะเซทิลีน)
อะเซทิลีนและเอทิลีนที่สลายตัวได้ด้วยตนเองเป็นเพราะมันมีค่า enthalpy of formation (∆Hf) ที่มีค่าเป็นบวกและมีค่าสูง ดังนั้นการสลายตัวเป็นธาตุ (C และ H) ก็จะคายความร้อนออกมา (ผลิตภัณฑ์มีเสถียรภาพมากกว่า) ส่วนเอทิลีนออกไซด์นั้นมีค่า ∆Hf เป็นลบ แต่โครงสร้าง epoxide หรือ oxirane ring ของโมเลกุลมีความเครียดสูงจึงแตกพันธะได้ง่าย
สิ่งที่สามที่นำมาใช้กำหนดคือความอันตรายของวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ที่อยู่ภายใน ซึ่งคำว่า "อันตราย" ในหัวข้อนี้น่าจะหมายถึง "ความเป็นพิษ" มากกว่า และจะว่าไปแล้วถ้าหากบอกว่าถังปฏิกรณ์นี้อันตรายเพราะมันมีสารที่อันตรายอยู่ภายใน ถ้าเช่นนั้นถังเก็บสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ที่มีความเป็นพิษสูงเหล่านั้น ก็จะต้องมีอันตรายมากกว่าถังปฏิกรณ์มาก เพราะปริมาณที่เก็บรักษานั้นสูงกว่ามาก ถ้าเช่นนั้นต้องมีการออกกฎหมายถังเก็บสารเคมีอันตรายแยกออกมาเพิ่มอีกหรือไม่
สิ่งที่สี่ที่นำมาใช้คือตัวเลขบอกระดับอันตรายของความไวไฟตาม NFPA (ที่ย่อมาจาก National Fire Protection Association) โดยตัวเลขนี้มันอิงกับ "จุดวาบไฟ (Flash point)" ของสาร (รูปที่ ๒ ตรงที่เป็นสีแดง) ตัวเลขนี้มันเหมาะสำหรับการรั่วไหลออกมาสู่บรรยากาศที่อุณหภูมิห้อง เช่นการรั่วไหลออกจากถังเก็บ แต่อันตรายจากเพลิงไหม้เมื่อมีการรั่วไหลของสารนั้นมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดวาบไฟเพียงอย่างเดียว มันยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสารที่รั่วไหลออกมาและ "อุณหภูมิติดไฟได้เอง (Autoignition temperature)" ของสารนั้นด้วย
ตัวอย่างเช่นน้ำมันเบนซิน (gasoline) มีจุดวาบไฟที่ประมาณ -40ºC โดยมี autoignition temperature ที่ประมาณ 480ºC หรือสูงกว่า ในขณะที่น้ำมันดีเซลมีจุดวาบไฟ 52ºC โดยมี autoignition temperature ที่ประมาณ 210ºC ถ้าพิจารณาจุดวาบไฟ ที่อุณหภูมิห้องน้ำมันเบนซินจะมีความไวไฟสูงกว่า มีอันตรายมากกว่าน้ำมันดีเซล แต่ถ้าเป็นการรั่วออกมาจากภายในระบบที่มีอุณหภูมิ 230ºC (กล่าวคือเป็นของเหลวภายใต้ความดัน) ออกสู่บรรยากาศ น้ำมันเบนซินที่รั่วออกมาจะกลายเป็นไอผสมกับอากาศที่ต้องหาแหล่งจุดระเบิด ในขณะที่น้ำมันดีเซลที่รั่วออกมาจะลุกไฟทันที
และโดยปรกติถังปฏิกรณ์ก็ไม่ได้ทำงานที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้องด้วย
วันนึ้คงขอฝากเอาไว้แค่นี้ครับ :) :) :)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น