การระเบิดที่ Flixborough ที่ประเทศอังกฤษเมื่อปีค.ศ. ๑๙๗๔ (พ.ศ. ๒๕๑๗) ผลการสอบสวนพบว่าต้นตอเริ่มต้นมาจากสารเคมีที่ใช้ในน้ำหล่อเย็น (cooling water) เหตุการณ์การระเบิดของถังใส่กรดกำมะถันที่นำมาเล่าในวันนี้ ผลการสอบสวนก็พบว่าต้นตอมาจากสารเคมีในน้ำหล่อเย็นเช่นกัน แต่คราวนี้เป็นสารฆ่าเชื้อ (Biocide)
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion in a sulphuric acid tank. 26th November 2005, Piérre-Benite [Rhone], France" ที่เป็นการระเบิดของถังเก็บกรดกำมะถันเข้มข้นที่ประเทศฝรั่งเศสเมื่อปีพ.ศ. ๒๕๔๘ (ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/fiche_detaillee/31082_en/?lang=en) อ่านแล้วเอกสารฉบับภาษาอังกฤษน่าจะถูกแปลมาจากต้นฉบับที่เป็นภาษาฝรั่งเศส เพราะเห็นหลายศัพท์เทคนิคที่ใช้จะไม่เห็นใช้กันในกรณีของเอกสารที่ออกมาจากทางอังกฤษหรืออเมริกา
หน่วยผลิตที่เกิดเหตุเป็นหน่วยผลิตกรดกำมะถันเข้มข้น 99.2% โดยใช้การดูดซึมแก๊ส SO3 (รูปที่ ๑) ด้วยสารละลายกรดกำมะถันเข้มข้น (การผลิตแก๊ส SO3 เริ่มจากการเผากำมะถันกับออกซิเจนเพื่อให้ได้ SO2 ก่อน จากนั้นจึงทำการออกซิไดซ์แก๊ส SO2 ที่ได้กับออกซิเจนโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย ก็จะได้ SO3 ออกมา) ทางด้านล่างของหอดูดซึม (Absorption tower) จะมีการเติม process water เข้าไปเพื่อปรับความเข้มข้นของกรดกำมะถันเข้มข้นหลังดูดซึมแก๊ส SO2 เข้าไป
ความสามารถในการละลายของแก๊ส SO3 เข้าไปในกรดกำมะถันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ โดยทั่วไปคือแก๊สจะละลายได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แต่เมื่อแก๊สละลายเข้าไปในของเหลวจะมีการคายความร้อนออกมา นอกจากนี้ยังมีความร้อนที่เกิดจากการเติม process water เข้าไปเพื่อปรับความเข้นข้นกรดกำมะถันเข้มข้นที่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการดึงความร้อนออกจากสารละลายกรดกำมะถันที่มีการดูดซึมแก๊ส SO3 เข้าไป โดยในโรงงานนี้ได้มีการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิด spiral type จำนวน 3 ตัวที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม โดยใช้น้ำหล่อเย็นเป็นตัวรับความร้อน
สารละลายกรดกำมะถันที่ผ่านการลดอุณหภูมิแล้ว ส่วนหนึ่งจะถูกส่งออกไปยังถังเก็บผลิตภัณฑ์และส่วนที่เหลือจะถูกป้อนวนกลับมายังหอดูดซึมใหม่เพื่อทำการดูดซับแก๊ส SO3
ตรงนี้นอกเรื่องนิดนึง คือกระบวนการในรูปที่ ๑ นั้น ปั๊มที่ทำหน้าที่ไหลเวียนกรดกำมะถันจะดูดกรดที่อยู่ที่ก้นหอดูดซึมให้ไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนที่จะเข้าปั๊ม ตรงนี้มีประเด็นที่น่านำมาพิจารณาในการออกแบบก็คือ จริงอยู่ที่การออกแบบเช่นนี้ทำให้ปั๊มไม่ต้องทำงานกับของเหลวที่ร้อน แต่การที่ของเหลวด้านขาเข้านั้นต้องไหลผ่านเส้นทางที่มีสิ่งกีดขวางมาก็มีโอกาสที่จะเกิดปัญหาเรื่อง Net Positive Suction Head (NPSH) ได้
ทีนี้เราลองมาดูกันว่าลำดับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นอย่างไร
๒๒ พฤศจิกายน : ระหว่างเริ่มเดินเครื่องการผลิต ตรวจพบการเพิ่มอุณหภูมิที่ขดท่อน้ำระบายความร้อนและด้านขาออกของกรดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องหนึ่งที่ใช้กับหอดูดซึมหอที่ 1 การเพิ่มอุณหภูมินี้บ่งบอกถึงการรั่วของน้ำเข้าไปในกรดกำมะถัน จึงต้องทำการเปลี่ยนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และงานมาเสร็จสิ้นในวันที่ ๒๔ พฤศจิกายน
ช่วงเช้าของวันที่ ๒๕ พฤศจิกายน : ตรวจพบว่าความเข้มของกรดกำมะถันทางด้านล่างของหอดูดซึมหอที่ 1 มีค่าต่ำผิดปรกติ (มีค่าเพียง 84.3%) จากการที่เชื่อว่าสิ่งนี้เป็นผลจากการรั่วของน้ำหล่อเย็นเข้าไปในระบบก่อนหน้า ทางโอเปอร์เรเตอร์จึงแก้ไขด้วยการเติม Oleum (กรดกำมะถันเข้มข้นที่มีแก๊ส SO3 ละลายอยู่) เข้าไปในระบบ โดยแบ่งกรดส่วนหนึ่งไปยังถังเก็บเพื่อที่จะรักษาระดับความเหลวในหอดูดซึมเอาไว้ (การเติม Oleum เป็นการเพิ่มปริมาตรของเหลวในระบบ จึงต้องแก้ไขด้วยการดึงเอากรดที่ไหลเวียนอยู่ในระบบออกไปยังถังเก็บ) ผลการทำเช่นนี้ทำให้ความเข้มข้นกรดเพิ่มเป็น 91.3%
หลังเที่ยงคืน (เข้าสู่วันที่ ๒๖ พฤศจิกายน) ตรวจพบว่าความเข้มของกรดกำมะถันที่ขดท่อของหอดูดซึมหอที่ 1 มีค่าเหลือเพียง 55% และยังมีสีเขียว บ่งบอกถึงเกิดการกัดกร่อนอุปกรณ์ (ไอออนบวกของโลหะทรานซิชันจะมีสี)
เวลาประมาณ ๑.๐๐ น ของคืนวันที่ ๒๕ ได้ทำการปิดวาล์วน้ำหล่อเย็นเข้าระบบ และวาล์วกรดไหลเวียนไปที่หอดูดซึม เพื่อให้กรดในระบบไหลไปยังถังเก็บ
เวลาประมาณ ๒.๐๐ น พบการรั่วที่หน้าแปลนของปั๊มไหลเวียนกรด
เวลา ๔.๓๐ น การรั่วไหลเริ่มมากขึ้น ผลการทดสอบด้วยกระดาษลิตมัสพบว่าของเหลวที่รั่วมีฤทธิ์เป็นกลาง (ทั้ง ๆ ที่มันควรจะเป็นกรด) จึงหยุดเดินเครื่องปั๊มเพื่อหยุดการป้อนของเหลวไปยังถังเก็บ
เวลา ๕.๓๐ น หลังจากที่ระดับของเหลวที่หอดูดซับตัวที่ 1 เพิ่มสูงขึ้น จึงระบายของเหลวนี้ทิ้งไปยังบ่อบำบัด และเมื่อหยุดเดินเครื่องปั๊มน้ำหล่อเย็น การเพิ่มระดับก็หยุด (แสดงว่าในขณะที่ปั๊มน้ำหล่อเย็นเดินเครื่องอยู่ มีน้ำหล่อเย็นไหลเข้าไปในหอดูดซึมหอที่ 1)
เวลา ๑๐.๓๐ น ทำการปั่นกวนของเหลวในถังเก็บ เพื่อจะทำการวัดความเข้มข้นของกรด ก่อนที่จะกำหนดมาตรการการทำงานถัดไป
เวลาประมาณ ๑๑.๐๐ น วัดความเข้มข้นของกรดที่ก้นถังได้ 89% ที่อุณหภูมิ 27ºC
เวลา ๑๑.๓๐ น วัดความเข้มข้นของกรดที่ก้นถังได้ 88% ที่อุณหภูมิ 27ºC
เวลา ๑๑.๔๓ น เกิดการระเบิดในถังเก็บกรด ฝาถังมีการฉีกขาดแยกจากลำตัวบางส่วนและเปิดอ้าขึ้น (รูปที่ ๒)
ตัวการที่ทำให้เกิดการระเบิดเชื่อว่าเกิดจากแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดจากการกัดกร่อนผิวโลหะของถังเมื่อความเข้นข้นกรดลดต่ำลงอันเป็นผลจากน้ำหล่อเย็นรั่วไหลเข้าไปในระบบ โดยการจุดระเบิดคาดว่าน่าจะเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ การรั่วนั้นพบว่าเกิดจากการกัดกร่อนแบบ "Pitting" ของขอท่อน้ำระบายความร้อนที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม 316L (เหล็กกล้าไรสนิม 316 คาร์บอนต่ำ) แต่ประเด็นที่เป็นคำถามก็คือ หน่วยนี้ใช้งานมานาน ๒๕ ปีไม่เคยเกิดปัญหานี้ แล้วทำไมจึงเพิ่งจะเกิด
"Pitting" เป็นการกัดกร่อนผิวโลหะที่จุดใดจุดหนึ่ง (ไม่ใช่กระจายไปทั่วพื้นผิวที่สัมผัสของเหลว) โดยจะเกิดเป็นรูลึกเข้าไปในเนื้อโลหะจนทะลุไปยังอีกฝั่งหนึ่งได้ ไม่เหมือนกับการกัดกร่อนแบบกระจายไปทั่วพื้นผิวที่ทำให้ความหนาลดลง
จากการตรวจสอบการทำงานพบว่า มีการเปลี่ยนสารฆ่าเชื้อจุลชีพ (Biocide) ในน้ำหล่อเย็นมาเป็นโซเดียมไฮโปคลอไรต์ (NaOCl - Sodium hypochlorite) ที่เป็นตัวเพิ่ม Cl- ในน้ำหล่อเย็น ประกอบกับมีการลดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น ทำให้อุณหภูมิในระบบเพิ่มขึ้น สิ่งเหล่านี้ต่างเป็นปัจจัยช่วยให้อัตราการเกิด pitting เพิ่มสูงขึ้น โดยเฉพาะบริเวณเนื้อโลหะที่มีความเครียดสูง เช่นตำแหน่งรอยเชื่อม
เหล็กกล้าไร้สนิมไม่ถูกกับคลอไรด์ (Cl-) และถ้ามีอนุภาคของแข็งตกค้างอยู่บนพื้นผิวโลหะ บริเวณใต้อนุภาคของแข็งนั้นจะเกิดการกัดกร่อนแบบ pitting ได้ง่าย การลดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเพิ่มโอกาสให้อนุภาคของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำตกค้างบนผิวโลหะแทนที่จะถูกน้ำพัดพาไป โดยเฉพาะบริเวณที่เป็นมุมอับ (ถ้ามันถูกพัดพาออกไปจะไม่เกิดปัญหา)
อุณหภูมิของกรดส่งผลที่ตรงข้ามกันต่อความสามารถในการดูดซึมแก๊ส SO3 ที่หอดูดซึม อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้แก๊สละลายในของเหลวได้น้อยลง แต่ทำให้ความหนืดของของเหลวลดลง ส่งผลให้เกิดการกระจายตัวได้ดีและมีพื้นที่ผิวสัมผัสที่จะทำการดูดซึมแก๊สเพิ่มขึ้น
หอทำน้ำหล่อเย็น (Cooling tower) เป็นจุดที่น้ำหล่อเย็นมีการสัมผัสกับอากาศภายนอก เป็นจุดที่ฝุ่นละอองขนาดเล็กและเชื้อชุลชีพต่าง ๆ (เช่นพวกเชื้อรา ตะไคร่) เขามาปะปนในระบบ จึงจำเป็นต้องมีการเติมสารเคมีเพื่อป้องกันการตกตะกอนของของแข็งที่แขวนลอย และกำจัดเชื้อจุลชีพเพื่อไม่ให้เกิดคราบหรือเมือกต่าง ๆ ในระบบน้ำหล่อเย็น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น