หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
สำหรับตอนนี้ก็เป็นการเริ่มส่วนที่ 3 ที่เกี่ยวกับ tank เหนือพื้นดินที่ไม่มีระบบทำความเย็น (รูปที่ ๑)
หัวข้อ 3.1 General บอกว่า ส่วนที่ "4" นี้ ครอบคลุมสาเหตุที่ทำให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศ, การกำหนดความจำเป็นที่ต้องมีการระบายความดัน, วิธีการระบายความดัน, และการเลือกและติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดัน
ตรงเลข "4" ไม่แน่ใจว่าพิมพ์ผิดหรือเปล่า เพราะส่วนนี้เป็นส่วนที่ "3" ในขณะที่ส่วนที่ 4 นั้นเป็นกรณีของถังเหนือพื้นดินที่มีระบบทำความเย็น
ต่อไปเป็นหัวข้อ 3.2 สาเหตุที่ทำให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศ (รูปที่ ๒)
หัวข้อ 3.2.1 General หรือเรื่องทั่วไป หัวข้อนี้กล่าวว่าเมื่อต้องการระบุสาเหตุที่เป็นไปได้ที่ทำให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศในถังเก็บ ให้พิจารณากรณีต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
(a) การเคลื่อนที่ของของเหลวเข้าหรือออกจากถังเก็บ
(b) การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดัน)
(c) การถูกเปลวไฟลน
(d) สถานการณ์อื่นที่เกิดจากความเสียหายของอุปกรณ์และความผิดพลาดในการทำงาน
และอาจมีสถานการณ์อื่นเพิ่มเติมที่ควรนำมาพิจารณา ที่ไม่ได้รวมอยู่ในมาตรฐานนี้
หัวข้อ 3.2.2 Liquid Movement into or out of a Tank (รูปที่ ๓) เป็นการขยายความข้อย่อย (a) ในหัวข้อ 3.2.1
ของเหลวสามารถไหลเข้าหรือออกจากถังเก็บโดยอาศัย ปั๊ม, แรงโน้มถ่วง หรือด้วยความดันจากกระบวนการ คือของเหลวในกระบวนการผลิต หรือถังเก็บของเหลวต้นทาง มีความดันสูงมากพอที่จะไหลไปทางท่อไปยังถังเก็บได้เองโดยไม่ต้องใช้ปั๊มช่วย
สุญญากาศเกิดจากการที่ของเหลวไหลออกจากถัง ในขณะที่ความดันสูงเกินเกิดได้ การที่ของเหลวไหลเข้าไปในถัง และการระเหยของของเหลวที่ป้อนเข้าไปในถังที่เกิดกระบวนการแฟลช กระบวนการแฟลชหรือ flashing คือการที่ของเหลวบางส่วนกลายเป็นไออย่างรวดเร็วเมื่อความดันลดต่ำลง ปรากฏการณ์นี้เกิดได้กับของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำ หรือมีองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำ แต่มีอุณหภูมิสูงโดยอยู่ภายใต้ความดัน เมื่อความดันลดต่ำลง องค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำก็จะระเหยกลายเป็นไอออกมา ในกรณีของของเหลวบริสุทธิ์ ของเหลวบางส่วนก็จะระเหยกลายเป็นไอออกมา)
ด้วยเหตุนี้ในหัวข้อนี้จึงมีคำเตือนให้ระวังในกรณีที่ป้อนเข้าถังนั้นสามารถเกิดการแฟลชได้ เพราะจะทำให้เกิดไอในปริมาตรที่มากกว่าปริมาตรของเหลวที่ไหลเข้าไปในถังเก็บมาก จนอาจก่อปัญหาระบบระบายความดันที่ออกแบบไว้ไม่สามารถระบายได้ทัน ในกรณีนี้ให้ดูวิธีการคำนวณในหัวข้อ 3.3 เพิ่มเติม
ตามหัวข้อ 3.2.2 นี้ เมื่อมีของเหลวไหลเข้าไปในถัง ของเหลวจะเข้าไปทำให้ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวลดลง ความดันในถังก็จะสูงขึ้น แต่ทั้งนี้มันก็มีข้อยกเว้นอยู่เหมือนกันที่ของเหลวที่เติมเข้าไปในถังให้ความดันในถังลดลงแทนที่จะเพิ่มขึ้น นั่นคือกรณีของ "Switch Loading"
เช่นเดิมถังนั้นบรรจุน้ำมันเบนซิน (gasoline) ที่มีความดันไอสูง เมื่อทำการถ่ายน้ำมันเบนซินออกจากถัง ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวจะเพิ่มขึ้น ถ้าของเหลวนั้นมีความดันไอต่ำ (เช่นน้ำมันดีเซล) เราจำเป็นต้องให้อากาศภายนอก (หรือแก๊สเฉื่อย) ไหลเข้ามาชดเชยเพื่อป้องกันไม่ให้ความดันในถังลดต่ำลง แต่ถ้าของเหลวนั้นมีความดันไอสูง (เช่นน้ำมันเบนซิน) พอความดันเหนือผิวของเหลวลดต่ำลง (ผลจากการไหลออกจากถัง) ของเหลวนั้นก็จะระเหยกลายเป็นไอเพิ่มมากขึ้น ทำให้ปริมาณอากาศภายนอก (หรือแก๊สเฉื่อย) ที่ต้องไหลเข้ามาเพื่อป้องกันการเกิดสุญญากาศนั้น ลดต่ำลง ดังนั้นในขณะนี้ที่ว่างภายในถังจะเต็มไปด้วยไอของน้ำมันเบนซินที่ถ่ายออกไป
ทีนี้พอทำการเติมน้ำมันดีเซลเข้าไปในถังใบเดิม น้ำมันดีเซลที่ไหลเข้าไปจะไปทำให้ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวลดต่ำลง แต่ด้วยการที่น้ำม้นเบนซินนั้นสามารถละลายเข้าไปในน้ำมันดีเซลได้ดี ไอระเหยของน้ำมันเบนซินที่ค้างอยู่ในถังจะละลายเข้ามาในน้ำมันดีเซลที่ป้อนเข้าไป ส่งผลให้ความดันในถังลดต่ำลง และอากาศจะไหลเข้ามาในถังได้ (แม้ว่าขณะนั้นจะทำการป้อนของเหลวเข้าไปในถัง) เรื่องนี้เคยเล่าไว้ในบทความเรื่อง "Switch loading (น้ำมันเชื้อเพลิง)" เมื่อวันจันทร์ที่ ๘ พฤษภาคม ๒๕๖๐
หัวข้อ 3.2.3 Weather Changes หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ ปัจจัยที่ส่งผลให้ความดันในถังเปลี่ยนคืออุณหภูมิของสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศ
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในช่วงเวลาของวันเป็นสิ่งที่เห็นชัดและคุ้นเคยกัน ส่วนการเปลี่ยนแปลงความดันนั้นจะเด่นชัดในกรณีที่มีพายุพัดผ่าน เพราะบริเวณศูนย์กลางของพายุจะมีความดันอากาศที่ต่ำกว่าปรกติ ยิ่งความดันลดลงมาก ความรุนแรงของพายุก็จะมากขึ้นตามไปด้วย
หัวข้อ 3.2.4 Fire Exposure หรือการถูกไฟเผา ความร้อนจากเปลวไฟจะทำให้ของเหลวในถังมีอุณหภูมิสูงขึ้น กลายเป็นไอมากขึ้น ความดันในถังจึงเพิ่มขึ้นตาม ในหัวข้อนี้มีการระบุให้ดูวิธีการคำนวณโดยละเอียดในหัวข้อ 3.3.3
หัวข้อนี้เป็นเรื่องของไฟที่ไหม้อยู่ข้างนอกถังนะ ไม่ใช่ไฟกำลังลุกไหม้ของเหลวที่อยู่ในถัง
ต่อไปเป็นหัวข้อ 3.2.5 Other Circumstances สถานการณ์อื่น (รูปที่ ๔)
หัวข้อ 3.2.5.1 General หรือเรื่องทั่วไป เนื้อหาส่วนนี้เป็นการเกริ่นนำว่า หลังจากที่ได้พิจารณาสาเหตุต่าง ๆ ที่เป็นไปได้ที่ทำให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศในถังแล้ว ควรที่จะมีการพิจารณาสถานการณ์อื่นที่อาจเกิดจากความเสียหายของอุปกรณ์ และความผิดพลาดในการทำงาน ร่วมด้วย แต่วิธีการคำนวณที่ครอบคลุมสถานการณ์เหล่านี้ไม่ได้มีอยู่ในมาตรฐานนี้ (แปลว่าต้องไปคำนวณกันเอาเอง จากอัตราการเพิ่มความดันหรือลดความดันที่คาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อการทำงานมีความผิดพลาด)
หัวข้อ 3.5.2 Pressure Transfer Vapor Breakthrough คือการทะลุผ่านของไอในการส่งด้วยความดัน กล่าวคือการส่งของเหลวจาก ถังบรรจุ, รถยนต์บรรทุก (tank truck), รถไฟบรรทุก (tank car) สามารถกระทำได้ด้วยการใช้ความดันในภาชนะบรรจุต้นทางเพียงอย่างเดียว แต่ถังปลายทางที่รองรับของเหลวนั้นอาจประสบปัญหาความดันเพิ่มขึ้นกระทันหันได้ถ้าหากแก๊สที่ใช้ดันของเหลวจากถังต้นทางไหลทะลุไปยังถังที่รับของเหลวได้ (เช่นเมื่อต้องการถ่ายของเหลวทั้งหมดจากถังต้นทางไปยังถังปลายทาง) ปริมาตรแก๊สที่เพิ่มขึ้น (ที่มาจากถังต้นทาง) อาจทำให้ความดันในถังปลายทางเพิ่มสูงเกินได้ (ซึ่งขึ้นอยู่กับความดันเดิมในถังปลายทางและปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลว) กรณีที่จะเกิดปัญหามากที่สุด (ขอแปล controlling case เป็นอย่างนี้ก็แล้วกัน เพราะน่าจะสื่อความหมายได้ตรงที่สุด) คือการเติมถังรับของเหลวจนถึงระดับสูงสุด ซึ่งเป็นระดับที่ที่ว่างเหนือผิวของเหลว (ที่สามารถดูดซับความดันที่เพิ่มขึ้นกระทันหันนั้น) เหลือน้อยที่สุด
กรณีตัวอย่างอุบัติเหตุที่เกิดจากเหตุการณ์เช่นนี้ อ่านได้ในบทความชุด "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 2 การระเบิดที่หน่วย Hydrocracker" ที่มีด้วยกัน ๕ ตอน ที่เขียนไว้ในเดือนพฤศจิกายน ๒๕๖๑
หัวข้อ 3.2.5.3 Inert Pads and Purges คือการใช้แก๊สเฉื่อยในการปิดคลุม (padding) และการเป่าไล่ (purging) นิยามที่ให้ไว้ก็คือการป้องกันสิ่งที่บรรจุอยู่ในถังจาก การปนเปื้อน, การคงสภาพบรรยากาศที่ไม่ติดไฟภายในถัง, และการลดขอบเขตไอสารที่ติดไฟได้ที่ระบายออกมาจากถัง ระบบการปิดคลุมและการเป่าไล่โดยทั่วไปจะใช้แหล่งจ่ายควบคุมการป้อน (supply regulator) และตัวปรับความดันย้อนกลับ (back pressure regulator) เพื่อคงความดันภายในถังให้อยู่ในช่วงการทำงานที่แคบ ความเสียหายของแหล่งจ่ายควบคุมการป้อนอาจก่อให้เกิด การไหลแบบไม่มีการควบคุมเข้าไปในถังซึ่งผลที่ตามมาคือทำให้ความดันในถังสูงเกิน, อัตราการไหลของแก๊สที่ลดลง, หรือการสูญเสียการไหลของแก๊สอย่างสมบูรณ์ ความเสียหายโดยค้างในตำแหน่งปิดของตัวปรับความดันย้อนกลับอาจก่อให้เกิดการปิดกั้นทางออกและความดันสูงเกิน ถ้าตัวปรับความดันย้อนกลับถูกต่อเข้ากับระบบนำกลับไอ ความเสียหายโดยค้างในตำแหน่งเปิดอาจก่อให้เกิดสุญญากาศได้
อีกคำของ Padding คือ Blanketing คือการ "คง" ความดันในถังนั้นสูงกว่าบรรยากาศภายนอก เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศภายนอกไหลเข้ามาในถัง ตรงนี้จะต่างจาก Purging ที่เป็นการ "เป่าไล่" เช่นการใช้แก๊สเฉื่อยเป่าไล่อากาศหรือไอสารให้ฟุ้งกระจายออกไป คือถ้าเริ่มจากถังที่มีอากาศ ก็ต้องทำการ purge ไล่อากาศก่อน แล้วจึงค่อยทำการ pad
รูปที่ ๖ ตัวอย่างการควบคุมการไหลของแก๊สเฉื่อยเข้าไปในถัง
รูปที่ ๖ เป็นตัวอย่างหนึ่งของการป้องกันไม่ให้อากาศเข้าไปในถัง (เป็นกรณีของถังเก็บที่ต่อเข้ากับหน่วยนำกลับสารที่ระเหยออกไป) แก๊สเฉื่อยจะถูกป้อนเข้ามาทาง tank blanketing regulator ที่ควบคุมอัตราการไหลโดยอาศัยความดันในถัง การทำงานของ regulator จะใช้ความดันภายในถังกดแผ่นไดอะแฟรมให้วาล์วปิด ถ้าความดันในถังต่ำกว่าที่กำหนด ตัว regulator ก็จะเปิดให้แก๊สไหลเข้าถัง และเมื่อความดันในถังสูงจนถึงค่ากำหนด ตัว regulator ก็จะปิดไม่ให้แก๊สเฉื่อยไหลเข้าไปในถัง
ส่วนตัว vapor recovery regulator ทางด้านขวานั้นเป็นตัวป้องกันไม่ให้ความดันในถังสูงเกิน ตัวนี้จะทำงานกลับกันกับตัวแรก คือใช้ความดันในถังดันแผ่นไดอะแฟรมให้วาล์วเปิด ถ้าความดันในถังสูงเกินไปมันก็จะเปิดเพื่อให้ไอระเหยนั้นไหลไปยังหน่วยนำกลับไอระเหย ถ้าความดันในถังยังไม่สูงเกิน มันก็จะยังไม่เปิด ดังนั้นถ้าตัวนี้ทำงานผิดพลาดแบบค้างในตำแหน่งปิด (failure closed) ก็อาจก่อให้เกิดความดันสูงเกินในถังเก็บได้
ปรกติความดันในถังเก็บมันจะต่ำอยู่แล้ว ดังนั้นเป็นการยากที่ไอระเหยที่ออกมาจากถังจะไหลไปยังหน่วยเก็บรวบรวมไอระเหย ด้านหน่วยเก็บรวบรวมไอระเหยจึงต้องมี blower ช่วยดูดไอระเหยให้ไหลออกจากถังไปยังหน่วยเก็บรวบรวมได้ ดังนั้นถ้าหากตัว regulator นี้ค้างอยู่ในตำแหน่งเปิด แรงดูดจาก blower ก็อาจทำให้เกิดสุญญากาศภายในถังได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น