ความลับแตกเพราะทัวร์ผู้นำ (Pressure transducer) MO Memoir : Monday 10 March 2568

ในปีพ.ศ. ๒๕๕๑ (ค.ศ. ๒๐๐๘) Mahmoud Ahmadinejad ที่เป็นผู้นำสูงสุดของอิหร่านในขณะนั้น ได้ประกาศว่าประเทศอิหร่านได้เพิ่มการติดตั้ง gas centrifuge เพิ่มอีก 6,000 ตัวที่ Natanz uranium enrichment complex ซึ่งเป็นโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียม และในระหว่างการเยี่ยมชม ผู้นำสูงสุดก็ได้เข้าเยี่ยมชม centrifuge รุ่น P1 ที่ขณะนั้นมีใช้งานอยู่ประมาณ 3,000 ตัว ภาพการเข้าเยี่ยมชมครั้งดังกล่าวได้รับการเผยแพร่ไปยังสื่อต่าง ๆ ทั่วโลก และสื่อชาติตะวันตกก็ได้ตีพิมพ์ภาพดังกล่าวกันอย่างกว้างขวาง

และภาพการเยี่ยมชมโรงงานที่มีการเผยแพร่ออกมา ก็ก่อให้เกิดปัญหาตามมา

รูปที่ ๑ ภาพการเยี่ยมชมโรงงานเพิ่มสมรรถนะยูเรเนียมของผู้นำสูงสุดของอิหร่านในปีพ.ศ. ๒๕๕๑ (ภาพจาก https://www.theguardian.com/world/2009/nov/29/iran-10-new-nuclear-plants)

หมายเหตุ : gas centrifuge ในที่นี้เป็นอุปกรณ์ใช้แยกไอโซโทปยูเรเนียม U-235 และ U-238 ออกจากกันโดยใช้ความแตกต่างระหว่างมวล กระบวนการเริ่มด้วยการเปลี่ยนยูเรเนียมให้อยู่ในรูปสารประกอบ UF₆ (Uranium hexafluoride)ที่เป็นแก๊สได้ง่ายก่อน เนื่องจากมวลของ UF₆ ของ U-235 กับ UF₆ ของ U-238 แตกต่างกันน้อยมาก (ไม่ถึง 1%) จึงต้องทำการเหวี่ยงแยกซ้ำต่อเนื่องหลายครั้งเพื่อให้ได้ U-235 จากความเข้มข้นในธรรมชาติที่อยู่ที่ประมาณ 0.7% ให้มีเข้มข้นสูงมากพอที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเตาปฏิกรณ์ได้ (ในช่วง 3-5%) แต่ถ้าจะเอาไปทำอาวุธ การทำให้ได้ความเข้มข้นสูงมากขึ้นไปอีกจะทำให้ขนาดของเชื้อเพลิงเล็กลง อาวุธที่ได้จะมีขนาดเล็กลงและน้ำหนักน้อยลงตามไปด้วย ทำให้ง่ายต่อการนำส่ง (อยู่ที่ประมาณ 85% ขึ้นไป)

รูปที่ ๒ อีกภาพหนึ่งของการเยี่ยมชมโรงงานเพิ่มสมรรถนะยูเรเนียมของผู้นำสูงสุดของอิหร่านในปีพ.ศ. ๒๕๕๑ ตัวที่ก่อเรื่องคือตัวที่อยู่ในวงกลมแดงในภาพ อุปกรณ์ตัวนี้ก็ปรากฏในรูปที่ ๑ ด้วย (ภาพจาก https://nonproliferation.org/25-outlawing-state-sponsored-nuclear-procurement-programs-recovery-of-misappopriated-nuclear-goods/)

UF₆ ระเหิด (sublimate) กลายเป็นไอที่อุณหภูมิประมาณ 56ºC และถ้าความดันต่ำลงก็จะระเหิดกลายเป็นไอได้ที่อุณหภูมิที่ต่ำลง ดังนั้นเพื่อให้แก๊ส UF₆ ไหลไปตาม gas centrifuge ที่ต่ออนุกรมกันอยู่ได้ ก็จะใช้ปั๊มสุญญากาศทำให้ความดันปลายทางต่ำกว่าทางต้นทาง และเพื่อให้ตรวจสอบสภาพการทำงานว่าปรกติหรือไม่ จึงต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดความดันไว้ที่ตัว gas centrifuge และด้วยการที่แก๊ส UF₆ มีฤทธิ์กัดกร่อนที่สูง วัสดุที่ใช้ทำตัวอุปกรณ์วัดความดันจึงต้องทนการกัดกร่อนของแก๊ส UF₆ ได้ด้วย

รูปที่ ๓ คุณสมบัติอุปกรณ์วัดความดันที่เป็นสินค้าควบคุมในหัวข้อ 2B230

ตัวแปรสัญญาณหรือทรานสดิวเซอร์ (Transducer) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงรูปพลังงานในรูปแบบหนึ่งให้กลายเป็นเป็นพลังงานในอีกรูปแบบหนึ่ง เช่น pressure transducer ก็จะทำหน้าที่แปลงพลังงานในรูปความดันให้กลายเป็นพลังงานในรูปไฟฟ้า เพื่อส่งต่อไปยังระบบควบคุมอีกทีหนึ่ง อุปกรณ์ตัวนี้ที่มีคุณลักษณะตามหัวข้อ 2B230 ของ EU List (รูปที่ ๓) จัดเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง

หลังจากภาพข่าวการเยี่ยมชมโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมถูกเผยแพร่ออกไป ก็มีการพบเห็นว่า pressure transducer (ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณความดันเป็นสัญญาณไฟฟ้า) ที่ปรากฏในรูปนั้นเหมือนกับอุปกรณ์ที่ผลิตโดยบริษัท MKS Instruments ประเทศสหรัฐอเมริกา และอุปกรณ์ตัวนี้ก็เป็นสินค้าควบคุมในหัวข้อ 2B230 ด้วย จึงได้มีการสอบสวนและพบว่ามีการลักลอบส่งอุปกรณ์ดังกล่าวไปให้กับทางอิหร่านจริง โดยผ่านทางบริษัทตัวแทนที่อยู่ในประเทศจีน(รายละเอียดในรูปที่ ๔) จึงได้มีการจับกุมผู้เกี่ยวข้องและส่งฟ้องศาลให้ลงโทษ (บัญชีสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ของไทยอิงจากรายชื่อที่จัดทำโดยสหภาพยุโรปที่เรียกว่า EU List ส่วนทางสหรัฐอเมริกาแม้ว่าจะเรียกว่า Export Control Classification Number ที่ย่อว่า ECCN ทั้งสองบัญชีภายใต้หัวข้อเดียวกัน รายละเอียดต่าง ๆ ก็จะเหมือนกัน)

รูปที่ ๔ รายละเอียดการตรวจพบและการจับกุม (จากเอกสาร "Don't let this Happened to you : Actual investigations of export control and antiboycott violations" July, 2024 จัดทำโดย U.S. Department of Commerce, Bureau of Industry and Security, Export Enforcement

ความลับแตกครั้งนี้ไม่รู้ว่าทางอิหร่านมีการลงโทษใครหรือเปล่า แต่อย่างน้อยมันก็ให้บทเรียนว่าอะไรที่ต้องการดำเนินการในรูปแบบที่เป็นความลับ ก็ต้องระมัดระวังในการให้คนเข้าเยี่ยมชมและประชาสัมพันธ์

สินค้าที่ไม่ใช่ DUI ที่เป็นสินค้า DUI - Karl Fischer moisture equipment MO Memoir : Tuesday 4 March 2568

เทคนิคที่นิยมกันในปัจจุบันในการวัดปริมาณน้ำในตัวอย่างได้แก่เทคนิคที่มีชื่อว่า "Karl Fischer" เดิมทีเทคนิคนี้อาศัยการไทเทรตและดูสีของไอโอดีนที่เกิด ต่อมาเมื่อมีการพัฒนาอุปกรณ์ coulometric titration ที่ใช้การวัดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ตัวตรวจวัด ทำให้ความว่องไวของเทคนิค Karl Fischer นี้สูงถึงระดับ ppm ได้ การวัดปริมาณน้ำนี้มีความสำคัญในหลายอุตสาหกรรม เช่น ยา อาหาร สารเคมี ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม พลาสติก เป็นต้น

ในตอนที่แล้วได้กล่าวถึงสารไตรบิวทิลฟอสเฟต (Tributyl phosphate) ว่าแม้ว่ามันจะไม่ใช่สินค้าที่อยู่ในรายการสินค้างที่ใช้ได้สองทาง แต่มันก็ไปปรากฏอยู่ในรายชื่อ catach-all control ของหลายประเทศโดยปรากฏเป็นรายการแรกในเอกสาร "Security Export Guidance [Introduction], 2nd edition January 2025" ที่จัดทำโดย Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) ประเทศญี่ปุ่น โดยบอกว่าเกี่ยวข้องกับอาวุธนิวเคลียร์ (เพราะสามารถใช้ในการสกัดยูเรเนียมและพลูโตเนียมออกจากสารละลาย ทีนี้พอไล่รายการดูก็พบว่าอุปกรณ์วัดความชื้น Karl Fischer moisture equipment ก็ปรากฏอยู่ในรายชื่อ catch-all control ด้วย โดยอยู่ในรายการที่ 24. โดยบอกว่ามันเป็นสินค้าที่เกี่ยวกับอาวุธปล่อยหรือที่เรามักเรียกทับศัพท์กันว่า "มิสไซล์ - Missile" ??? (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ อุปกรณ์วัดความชื้น Karl Fischer moisture equipment ปรากฏอยูในรายการสินค้า catch-all control รายการที่ 24. ของประเทศญี่ปุ่น

แต่ก่อนอื่น เรามาทำความรู้จักเทคนิคนี้กันก่อนดีกว่า ปฏิกิริยานี้นำเสนอโดย Karl Fischer ในปีค.ศ. ๑๙๓๕ (พ.ศ. ๒๔๗๘) โดยปฏิกิริยาที่เกิดคือ

      H₂O + SO₂ + I₂ -----> SO₃ + 2HI

การไทเทรตจะทำโดยใช้แอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลายและมีเบสอินทรีย์ละลายอยู่ (เพื่อทำการสะเทิน SO₃ และ HI ที่เกิดขึ้น) วิธีการดั้งเดิมนั้นใช้การดูสีของไอโอดีนที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำหมดไป ความว่องไวในการตรวจวัดในช่วงแรกนี้อยู่ที่ระดับมิลลิกรัม (mg)

ในทางทฤษฎีนั้นสารตัวอย่างที่มีน้ำละลายอยู่จะมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูง แต่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายลดลง (HI ที่เกิดขึ้นละลายได้ไม่มีในแอลกอฮอล์ และยังมีเบสกำจัดกรดที่เกิดขึ้นอีก) ดังนั้นถ้าทำการวัดการนำไฟฟ้าก็ควรที่จะเห็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนตรงบริเวณจุดยุติของการไทเทรตได้ ในปีค.ศ. ๑๙๕๙ (พ.ศ. ๒๕๐๒) การตรวจวัดจุยุติที่ใช้การวัดการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าที่ขั้วไฟฟ้าได้รับการนำเสนอ ทำให้ความว่องไวในการตรวจวัดลงไปถึงระดับไมโครกรัมหรือ ppm (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ พัฒนาการของ Karl Fischer Trtration

(จาก https://www.cscscientific.com/csc-scientific-blog/the-simple-truth-about-karl-fischer-moisture)

ทีนี้กลับมาดูกันว่าความชื้นนั้นไปเกี่ยวข้องกับมิสไซล์ได้อย่างไร เท่าที่ค้นหาดูพบว่าจุดสำคัญหนึ่งน่าจะได้แก่ส่วนของเชื้อเพลิง โดยเฉพาะในกรณีของเชื้อเพลิงแข็งที่รูปร่างและอัตราการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในแต่ละบริเวณนั้นส่งผลต่อรูปแบบแรงผลักที่ได้ (รูปที่ ๓) และในกรณีของแก๊สเชื้อเพลิงเหลวที่ต้องเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำนั้น น้ำที่ปนเปื้อนอยู่ก็อาจก่อให้เกิดการอุดตันในระบบจ่ายเชื้อเพลิงได้

รูปที่ ๓ บทความหนึ่งที่กล่าวถึงผลของความชื้นที่มีต่อรูปแบบการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงแข็ง คำว่า motor ในที่นี้ไม่ใช่มอเตอร์ไฟฟ้าแบบที่เราคุ้นเคยกัน แต่หมายถึงเครื่องยนต์ที่อาจเป็นเครื่องยนต์สำหรับอากาศยานและจรวดก็ได้

รูปที่ ๔ เป็นโฆษณาอุปกรณ์วัดปริมาณน้ำโดยบอกว่าสามารถวัดได้ถึงระดับ ppm แต่ไม่ได้บอกว่าใช้เทคนิคใดในการวัด แต่ดูจากรูปอุปกรณ์แล้วน่าจะเป็นเทคนิคด้านเคมีไฟฟ้า โฆษณานี้ปรากฏในปีค.ศ. ๑๙๕๗ หรือ ๒ ปีก่อนหน้าที่บทความในรูปที่ ๒ กล่าวไว้

บทความนี้ไม่ได้เขียนเพื่ออธิบายว่าอุปกรณื Karl Fischer Titration ทำงานอย่างไรหรือความชื้นมีผลต่อการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงอย่างไร แต่เขียนเพื่อบันทึกให้เห็นภาพว่าอุปกรณ์ Karl Fischer moisture equipment นั้นมันดันเข้าไปเกี่ยวข้องกับการผลิตอาวุธทำลายล้างสูงอย่างไร ทำให้มันไปปรากฏในรายชื่อ catch-all control

รูปที่ ๔ โฆษณาอุปกรณ์วัดปริมาณน้ำในตัวอย่างในวารสาร Analytical Chemistry ฉบับเดือนมกราคม ค.ศ. ๑๙๕๗ (พ.ศ. ๒๕๐๐) โดยบอกว่าสามารถวัดได้ต่ำในระดับ ppm (โฆษณานี้ไม่ได้บอกว่าใช้เทคนิคใดในการวัดปริมาณ) ในกรอบสีแดงคือตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานที่บอกว่าใช้วัดความชื้นในแก๊สที่ใช้กับจรวด (rocket) และอาวุธปล่อย (missile) (ช่วงเวลานั้นเชื้อเพลิงหลักที่ใช้กับจรวดและอาวุธปล่อยต่าง ๆ ยังเป็นเชื้อเพลิงเหลวหรือแก๊สที่ถูกทำให้เป็นของเหลว ยังไม่มีการใช้เชื้อเพลิงแข็งอย่างแพร่หลาย

สินค้าที่ไม่ใช่ DUI ที่เป็นสินค้า DUI - ไตรบิวทิลฟอสเฟต (Tributyl phosphate) MO Memoir : Wedneday 26 February 2568

การสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) เป็นวิธีการหนึ่งในการแยกสาร หลักการของวิธีการนี้คือการใช้ตัวทำละลายเข้าไปละลายเอาสารที่ต้องการนั้นออกมาอยู่ในเฟสของตัวทำละลาย โดยไม่ละลายสารที่ไม่ต้องการให้ติดมาด้วย (หรือถ้าติดมาก็ควรต้องให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้) เฟสที่สารที่ต้องการอยู่เริ่มแรกนั้นอาจเป็นเฟสของแข็งหรือของเหลวก็ได้ ถ้าเป็นเฟสของแข็งเราก็เรียกว่า solid-liquid extraction ตัวอย่างของการสกัดแบบนี้ได้แก่การสกัดเอาน้ำมันถั่วเหลืองหรือน้ำมันรำข้าวที่ใช้เฮกเซน (hexane - C₆H₁₄) เป็นตัวทำละลาย

ถ้าเฟสที่สารที่ต้องการอยู่เริ่มแรกนั้นเป็นเฟสของเหลว ก็จะเรียกว่า liquid-liquid extraction ซึ่งในกรณีนี้ของเหลวสองเฟสนั้นจะไม่ละลายเข้าด้วยกัน โดยเฟสหนึ่งจะเป็นเฟสที่มีความเป็นขั้วสูง (polar phase) และอีกเฟสหนึ่งเป็นเฟสที่ไม่มีขั้วหรือความเป็นขั้วต่ำ (nonpolar phase) ตัวอย่างของการสกัดแบบนี้ได้แก่การแยกไอออนบางตัวออกจากน้ำ ด้วยการใช้สารบางชนิดที่อยู่ในอีกเฟสนั้นไปดึงออกมา การสกัดโลหะหายาก (rare earth) และยูเรเนียมและพลูโตเนียมก็ใช้เทคนิคนี้

รูปที่ ๑ Tributyl phosphate สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาระหว่าง Phonphoryl chloride กับ n-butanol

ในการสกัดนั้นจะทำการละลายของแข็งที่ต้องการสกัดก่อน วิธีการหลักวิธีการหนึ่งก็คือการละลายด้วยกรดไนตริก (Nitric acid - HNO₃) ไอออนโลหะที่ต้องการแยกก็จะละลายอยู่ในเฟสนี้ที่เป็นเฟสมีความเป็นขั้วสูง อีกเฟสหนึ่งที่เป็นเฟสที่มีความเป็นขั้วต่ำนั้นก็ต้องไม่ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก ปรกติก็จะเป็นพวกไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวต่าง ๆ แต่ไอออนโลหะที่มีประจุนั้นมันไม่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ดังนั้นถ้าต้องการดึงเอาไอออนนั้นเข้ามาอยู่ในเฟสตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ก็ต้องเติมสารอื่นที่มีโครงสร้างที่มีขั้วที่สามารถเข้าไปจับกับไอออนบวกของโลหะที่ต้องการแยกได้ และมีโครงสร้างที่ไม่มีขั้วที่ทำให้มันสามารถละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้วได้ และหนึ่งในสารนั้นก็คือ Tributyl phosphate (รูปที่ ๑) โดยโครงสร้างของหมู่บิวทิล (Butyl - CH₃(CH₂)₃- ) ทำให้สารนี้ละลายได้ในตัวทำละลายไม่มีขั้วได้ และอะตอมออกซิเจนที่สร้างพันธะคู่เข้ากับอะตอมฟอสฟอรัสก็มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (lone pair electron) ที่สามารถไปจับกับไอออนบวกได้

รูปที่ ๒ เป็นตัวอย่างกลไกการทำงานของ Tributyl phosphate ที่มีการนำเสนอไว้ในการสกัดยูเรเนียม โดยสารที่มีธาตุยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบนั้นจะถูกละลายด้วยกรดไนตริกก่อน จากนั้นจึงค่อยนำสารละลายนั้นมาสัมผัสกับสารละลายอีกตัวหนึ่งที่มี Tributyl phosphate ละลายอยู่ โมเลกุล Tributyl phosphate จะเข้าไปจับกับไอออน U⁶⁺ แล้วดึงไอออน U⁶⁺ นี้ให้ย้ายมาอยู่ในเฟสใหม่แทน (ทิ้งไอออนอื่นไว้ในเฟสสารละลายกรด) จากนั้นจึงค่อยไปแยกเอา U⁶⁺ ออกมา

 รูปที่ ๒ ตัวอย่างของสารที่สามารถใช้ในการสกัดไอออนบวกของโลหะออกจากเฟสน้ำ และกลไกการจับอะตอมยูเรเนียมของ Tributyl phosphate

หลายเดือนที่แล้วจากการค้นโน่นค้นนี่บนอินเทอร์เน็ตไปเรื่อย ๆ ก็ไปสะดุดกับบทความหนึ่งของ Institute for Science and International Security ที่กล่าวถึงการจัดหา Tributyl phosphate ของประเทศอินเดีย (รูปที่ ๓) โดยในบทความนั้นกล่าวว่า Tributyl phosphate เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ใช้ในการทำให้ยูเรเนียมบริสุทธิ์และแยกพลูโตเนียมออกจากเชื้อเพลิงที่ได้รับรังสี ซึ่งเมื่อตรวจสอบใน EU List (ฉบับล่าสุดที่มีคือค.ศ. ๒๐๒๓) ก็ไม่พบชื่อสารนี้ปรากฏอยู่ในรายการ แต่ในบทความนั้นก็กล่าวไว้ด้วยว่าแม้ว่าสารนี้จะไม่ปรากฏอยู่ในรายการ แต่สำหรับหลายประเทศแล้วมันปรากฏอยู่ใน "catch all" ถ้าพบว่าผู้รับนั้นน่าสงสัย

หมายเหตุ : เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ประกอบด้วยไอโซโทปยูเรนียม U-235 และ U-238 โดย U-235 เป็นตัวที่เกิดปฏิกิริยา nuclear fission ให้พลังงานความร้อนและนิวตรอนออกมา นิวตรอนบางตัวจะถูก U-238 จับเอาไว้ ทำให้ U-238 กลายเป็นไอโซโทปพลูโตเนียม Pu-239 ที่เป็นเชื้อเพลิง nuclear fission ได้

"catch all control" คือการควบคุมสินค้าและเทคโนโลยีที่ไม่ได้รับการระบุไว้ในรายการสินค้าควบคุม แต่ถ้าพบว่ามีวัตถุประสงค์จะนำไปใช้ในทางที่ไม่เหมาะสม ก็สามารถควบคุมการส่งออกได้ ซึ่งแต่ละประเทศก็มีรายชื่อสินค้าที่อยู่ในรายการนี้ที่แตกต่างกันไป (เว้นแต่ลอกกันมา)

รูปที่ ๓ บทความที่เกี่ยวกับการจัดหา Tributyl phosphate ที่ถูกกล่าวว่าเกี่ยวข้องกับสินค้าที่ใช้ได้สองทาง

รูปที่ ๔ นำมาจากเอกสาร "Security Export Guidance [Introduction], 2nd edition January 2025" จัดทำโดย Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) ประเทศญี่ปุ่น เป็นเอกสารผ่านการแปลเบื้องต้นจากภาษาอังกฤษมาเป็นภาษาญี่ปุ่น (คือยังไม่รองความถูกต้อง 100%) ซึ่งก็ปรากฏว่า Tributyl phosphate นั้นปรากฏเป็นรายชื่อแรกใน catch-all controls ของประเทศญี่ปุ่น (รายชื่อยังมีอีกยาว รูปนี้ตัดมาเฉพาะ ๕ รายการแรก)

รูปที่ ๔ Tributyl phosphate ปรากฎอยู่ในรายการสินค้า catch all control ของประเทศญี่ปุ่นด้วย

ส่วนของไทยมีรายชื่อ catch-all control แล้วหรือยัง หรือมีอะไรบ้างนั้น อันนี้ผมไม่รู้ แต่เรื่องนี้ก็ทำให้รู้อย่างหนึ่งว่าเวลาทำธุรกิจกับต่างประเทศแล้ว การดูเพียงรายชื่อใน EU-List นั้นอาจไม่เพียงพอ ต้องชำเลืองดูรายชื่อ catch-all control ของประเทศนั้นด้วย

การผลิตกรดไนตริกความเข้มข้นสูง MO Memoir : Sunday 23 February 2568

เมื่อวันศุกร์ที่ผ่านมาได้มีโอกาสไปเยี่ยมชมโรงงานแห่งหนึ่ง โรงงานแห่งนี้ต้องใช้กรดไนตริก (Nitric acid - HNO₃) เข้มข้นในการทำปฏิกิริยา (เข้มข้นกว่า 90%) แต่เมื่อทำปฏิกิริยาไปได้ระดับหนึ่งความเข้มข้นก็จะลดลง ทำให้ต้องมีการนำเอากรดไนตริกที่เจือจางนั้นมาทำให้เข้มข้นใหม่เพื่อนำกลับไปใช้ทำปฏิกิริยาใหม่

การผลิตในส่วนนี้ไม่มีโอกาสเข้าไปชม ทราบแต่ว่าใช้เทคโนโลยีของเยอรมัน ก็เลยลองค้นดูว่าเพื่อที่จะกลั่นให้ได้กรดไนตริกเข้มข้นสูงขึ้นนั้นต้องทำอย่างไร ก็ไปพบกับเว็บของบริษัท De Dietrich Process System ที่เห็นว่าให้รายละเอียดกระบวนการในระดับอุตสาหกรรมได้ดี ซึ่งก็ไม่รู้ว่าเป็นเทคโนโลยีเดียวกับที่ทางบริษัทที่ไปเยี่ยมชมใช้หรือเปล่า แต่เห็นคำบรรยายกระบวนการบนหน้าเว็บกับที่ได้รับฟังมานั้นมันคล้ายกัน ก็เลยขอเอามาบันทึกไว้หน่อย รูปที่ ๑ และ ๒ นำมาจาก https://www.dedietrich.com/en/solutions-and-products/mineral-acid-treatment/nitric-acid-treatment/high-concentration-nitric-acid

ที่ความดันบรรยากาศ กรดไนตริกบริสุทธิ์มีจุดเดือดที่ 83ºC ในขณะที่น้ำมีจุดเดือดที่ 100ºC แต่ถ้าเรานำเอาสารละลายกรดไนตริกเจือจางไปต้ม ไอที่ระเหยออกมานั้นจะมีน้ำมากกว่ากรดไนตริก ทำให้ของเหลวที่เหลือมีกรดไนตริกเข้มข้นมากขึ้น จนกระทั่งความเข้มข้นของกรดนั้นสูงถึง 68 wt% ความเข้มข้นของกรดในส่วนที่เป็นไอที่ระเหยออกมานั้นจะเท่ากับส่วนที่ค้างอยู่ในของเหลว ณ ความเข้มข้นนี้การเดือดของสารละลายจะมีพฤติกรรมเหมือนสารบริสุทธิ์ (คือองค์ประกอบที่ระเหยออกมาเหมือนกับที่ยังเป็นของเหลวอยู่) เป็นจุดที่เราเรียกว่าอะซีโอโทรป (azeotrope) (รูปที่ ๑ ซ้าย)

รูปที่ ๑ (ซ้าย) เฟสไดอะแกรมของระบบ HNO₃-H₂O (ชวา) เฟสไดอะแกรมของระบบ HNO₃-H₂SO₄-H₂O

กรดไนตริกเข้มข้นที่ขายกันทั่วไปก็ขายกันที่ความเข้มข้นนี้ การกลั่นเพื่อให้ได้กรดไนตริกความเข้มข้นสูงขึ้นไปอีกทำได้ด้วยการผสมกรดกำมะถัน (Sulphuric aicd - H₂SO₄) เข้าไป รูปที่ ๑ (ซ้าย) แสดงให้เห็นว่าถ้าผสมกรดกำมะถันเข้าไปถึงระดับ 50 wt% ความเป็นอะซีโอโทรปของสารละลายก็จะหายไป ทำให้สามารถกลั่นกรดไนตริกไปที่ระดับความเข้มข้นแตะ 100% ได้

รูปที่ ๒ (ซ้าย) หอทำให้กรดไนตริกเข้มข้น (ขวา) หอทำให้กรดไนตริกมีความใส

ปัญหาที่หนึ่งที่พบกันเป็นประจำในงานวิศวกรรมคือการเลือกวัสดุที่ต้องทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีหลายตัวในเวลาเดียวกันและต้องมีความแข็งแรงเชิงกลด้วย (เช่น ความสามารถในการรับน้ำหนัก, ความแข็งแรงในการรับแรงสั่นสะเทือน, การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว) โลหะผสมบางชนิดให้ทั้งความคนทนต่อการกัดกร่อนและความเข็งแรงเชิงกล (และแน่นอนว่าราคาที่สูงด้วย) แต่คำว่า "ทน" ต่อการกัดกร่อนของโลหะนั้นไม่ได้หมายความว่ามันจะไม่ถูกกัดกร่อนเลย แต่ยังหมายความถึงการที่มันถูกกัดกร่อนด้วยอัตราที่ต่ำและยอมรับได้ในช่วงอายุการใช้งานของมันด้วย และก็ต้องพึงระลึกว่าโลหะที่ถูกกัดกร่อนออกไปนั้นจะเข้าไปปนเปื้อนในของเหลวที่มันสัมผัส

แก้วเป็นวัสดุที่ไม่ทนต่อการสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว แต่มันมีจุดเด่นคือทนต่อสารเคมี (จะยกเว้นก็พวกกรดกัดแก้วและเบสที่แรง) การนำแก้วมาใช้ในงานที่ต้องทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีนั้นมีทั้งการใช้ในรูปของแก้วทั้งชิ้น หรือชิ้นงานโลหะที่มีการเคลือบผิวด้านที่สัมผัสกับสารเคมีด้วยแก้ว (ที่เรียกว่า glass lining)

สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงบางตัวถูกใช้ในการผลิตอาวุธเคมีและการสกัดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และอุปกรณ์ที่ใช้กับสารเคมีตัวนั้นก็เป็นอุปกรณ์ชนิดเดียวกันกับที่ใช้กับสารเคมีตัวอื่นที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการผลิตอาวุธเคมีและการสกัดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้อุปกรณ์การผลิตสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงจึงกลายเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง

หอกลั่น (รวมทั้งหอดูดซับ) ที่ทำจากแก้วถูกจัดให้เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง (Dual use item หรือ DUI) ในหมวด 2B350.e.1 (รูปที่ ๓) แต่การทำงานของหอกลั่นต้องควบคู่ไปกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำหน้าที่จ่ายความร้อนให้ของเหลวเดือด และควบแน่นไอระเหยให้กลายเป็นของเหลว โดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถูกจัดให้เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทางในหมวด 2B350.d (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๓ หอกลั่นที่ทำจากแก้วจัดเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทางในหมวด 2B350.e.3

ถ้าดูชนิดวัสดุที่ใช้ทำเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เป็นสินค้าควบคุมจะพบว่ามีชนิดวัสดุมากกว่ากรณีของหอกลั่นอยู่ ๒ ชนิดคือ Silicon carbide และ Titanium carbide นั่นก็เป็นเพราะว่าวัสดุสองชนิดนี้นำความร้อนได้ดี จึงเหมาะสำหรับนำมาใช้ทำท่อสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของไหลที่ไหลอยู่ภายในและภายนอกท่อ

อีกวิธีการในการผลิตกรดไนตริกเข้มข้นเกิน 68 wt% คือการละลายแก๊ส NO₂ เพิ่มลงไปในสารละลายกรดไนตริกที่เป็นสารละลายอะซีโอโทรป กระบวนการนี้เริ่มด้วยการออกซิไดซ์ NH₃ ด้วยอากาศที่อุณหภูมิ 810-830ºC จะได้แก๊ส NO และน้ำดังสมการ

4NH₃ + 5O₂ -----> 4NO + H₂O

จากนั้นทำการลดอุณหภูมิแก๊สร้อนนี้เพื่อให้น้ำควบแน่นออกมา แล้วผ่านแก๊ส NO ที่ได้ไปสัมผัสกับสารละลายกรดไนตริก NO จะถูกออกซิไดซ์ไปเป็น NO₂ ดังสมการ

NO + 2HNO₃ -----> 3NO₂ + H₂O

แก๊สที่ได้จะถูกอัดให้มีความดันเพิ่มถึง 10 bar ก่อนที่จะถูกส่งไปสัมผัสกับสารละลายกรดไนตริกที่เป็นสารละลายอะซีโอโทรปเพื่อเพิ่มความเช้มข้นของกรดไนตริกให้สูงเกินความเข้มข้นที่อะซีโอโทรป รายละเอียดเพิ่มเติมของกระบวนการหลังนี้อ่านได้จากเว็บ https://espindesa.es/en/

รูปที่ ๔ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจัดเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทางในหมวด 2B350.d

วาล์วที่เชื้อเชิญให้เปิด MO Memoir : Thursday 13 February 2568

เย็นวันนี้ก่อนเข้าบ้านก็แวะไปที่ซุปเปอร์มาเก็ตแห่งหนึ่ง ที่จอดรถเป็นอาคาร พอจอดรถเสร็จเดินมาหยิบถุงจะเอาไปใส่ของที่ซื้อ ก็มองไปเห็นวาล์วตัวหนึ่งพร้อมป้ายแขวนดังรูปข้างล่าง

 

อันที่จริงถ้าไม่ต้องการให้คนมาเปิดวาล์วตัวนี้เล่น การทำป้ายแขวนเตือนอย่างเดียวแบบนี้คงไม่พอ ถ้าจะให้ดีก็ถอดก้านหมุนวาล์วออกไปเลย หรือไม่ก็ใช้แบบที่สามารถคล้องกุญแจล็อคได้จะปลอดภัยกว่า

เมื่อรถไฟชนกัน ๓ ขบวน MO Memoir : Sunday 9 February 2568

งานนี้อาจจะเรียกได้ว่า เพื่อไม่ให้หายนะที่เคยเกิดนั้นเกิดซ้ำเดิมอีก ก็เลยทำให้เกิดหายนะแบบใหม่ขึ้นมาแทน

ในการสอนวิชา Safe Process Operation and Design นั้น ผมบอกนิสิตเสมอว่า แนวทางที่เราใช้ในการป้องกันไม่ให้เกิดความผิดพลาดแบบเดิมซ้ำอีก สามารถที่จะทำให้เกิดความผิดพลาดแบบใหม่ขึ้นมาแทน และไม่มีวิธีการใดนั้นที่เป็นสูตรสำเร็จที่สามารถใช้ได้กับทุกสถานการณ์

ในเดือนเมษายน พ.ศ. ๒๔๙๔ เกิดเหตุเพลิงไหม้ตู้โดยสารรถไฟบริเวณสถานี Sakuragi-cho ประเทศญี่ปุ่น ส่งผลให้ผู้โดยสารที่ติดอยู่ในตู้โดยสารที่ไม่สามารถเปิดประตูรถเพื่อหนีออกมาได้เสียชีวิตถึง ๑๐๖ ราย (เหตุการณ์นี้อยู่ในเรื่อง "เมื่อไฟไหม้ตู้โดยสารรถไฟ (๑) MO Memoir : Tuesday 13 April 2564") หลังจากนั้นจึงได้มีการติดตั้งที่เปิดประตูฉุกเฉินที่ให้ผู้โดยสารในรถสามารถเปิดประตูตู้โดยสารได้เองจากภายใน

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Multiple train collision at Mikawashima. May 3, 1962 at Mikawashima on the Joban line" (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CA1000604.html) เป็นเหตุการณ์ชนกันของรถไฟ ๓ ขบวนเมื่อวันที่ ๓ พฤษภาคม ค.ศ. ๑๙๖๒ (พ.ศ. ๒๕๐๕) ที่ทำให้มีผู้เสียชีวิตถึง ๑๖๐ คน

รูปที่ ๑ ภาพสถานที่เกิดเหตุ รถสินค้าคือขบวนที่อยู่ซ้ายสุด ขบวนกลางคือขบวนที่เข้ามาชนรถสินค้า ส่วนขบวนด้านขวาสุดคือขบวนที่เข้ามาชนขบวนกลางและผู้โดยสารที่ลงมาจากขบวนกลาง

สถานี Mikawashima เป็นชุมทางที่รถสินค้าจะเข้ามาใช้รางร่วมกับรถโดยสาร โดยจุดเกิดเหตุนั้นเกิดบริเวณจุดบรรจบของเส้นทางรถสินค้าและรถโดยสารที่อยู่ห่างออกมาทางทิศตะวันออกของตัวสถานีประมาณ ๓๕๐ เมตร (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ แผนผังบริเวณสถานีที่เกิดเหตุ

เหตุเกิดเวลาประมาณ ๒๑.๓๖ น เริ่มจากขบวนรถสินค้าวิ่งฝ่าสัญญาณไฟเพื่อเข้าเส้นทางหลัก แต่อุปกรณ์ป้องกันก็ป้องกันด้วยการปัดขบวนดังกล่าวเข้ารางหลีกที่จะทำให้ขบวนดังกล่าวตกราง (Safety siding) ซึ่งก็ทำให้ขบวนรถสินค้าตกราง แต่หัวรถจักรไอน้ำและตู้สินค้าตู้แรกนั้นเอียงลงมากีดขวางเส้นทางรถโดยสารขาออก (รูปที่ ๓a.)

วิธีหนึ่งในการป้องกันไม่ให้รถไฟสองขบวนชนกันคือทำให้ขบวนที่ไม่ควรเข้ามาอยู่ในเส้นทางหลักนั้นตกราง ซึ่งอาจทำโดยการใช้อุปกรณ์ที่เรียว่า "เครื่องตกราง" ที่จะวางปิดคร่อมรางเอาไว้ ถ้ามีรถวิ่งฝ่าเข้ามาก็จะถูกเครื่องนี้ทำให้ล้อตกราง แต่สำหรับประเทศญี่ปุ่นนั้นจะใช้วิธีปัดเข้ารางหลีกที่เป็นทางตัน

ถัดจากนั้นไม่นาน รถไฟขบวนที่สองที่เป็นรถโดยสารที่เพิ่งจะวิ่งออกจากสถานี ก็ชนเข้ากับขบวนรถสินค้าที่ตกรางและกีดขวางทางอยู่ ส่งผลให้สองตู้แรกของขบวนรถโดยสารตกรางและเอียงไปกีดขวางเส้นทางขาเข้าตัวสถานี (รูปที่ ๓b.) การชนครั้งนี้ส่งผลให้มีผู้บาดเจ็บ ๒๕ ราย

อีกประมาณเกือบ ๖ นาทีต่อมาหลังการชนครั้งที่สอง ขบวนรถโดยสารอีกขบวนหนึ่งก็วิ่งเข้าสถานี Mikawashima ในรางขาเข้า ขบวนนี้วิ่งชนผู้โดยสารที่ลงมาจากขบวนที่สองและชนเข้ากับขบวนที่สองที่ตารางและขวางทางอยู่ (รูปที่ ๓c.) ทำให้ตู้แรกเสียหายหนัก และตู้ที่สองถึงสี่ตกราง การชนครั้งหลังนี้ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑๖๐ คน โดยผู้เสียชีวิตส่วนใหญ่เป็นผู้โดยสารที่ลงมาจากขบวนทื่สองและเดินอยู่บนราง

ก่อนหน้านั้น ๑๑ ปี เกิดเหตุเพลิงไหม้ตู้โดยสารรถไฟบริเวณสถานี Sakuragi-cho ทำให้ผู้โดยสารที่ติดอยู่ในรถเพราะไม่สามารถเปิดประตูรถจากภายในได้เสียชีวิตกว่า ๑๐๐ คน จึงทำให้มีการติดตั้งที่เปิดประตูฉุกเฉินจากภายในรถ ในเหตุการณ์นี้เมื่อเกิดการชน ผู้โดยสารที่อยู่ภายในรถจึงสามารถเปิดประตูและเดินออกมาจากตู้รถมาเดินอยู่บริเวณรางได้ (จากภาพการเบียดกันของตัวรถ แสดงว่าต้องลงมาทางด้านรางฝั่งขาเข้า) และด้วยการที่ผู้โดยสารไม่ได้รับคำแนะนำใด ๆ จากพนักงานว่าควรต้องทำอย่างไร และภาพเหตุการณ์ไฟไหม้ตู้โดยสารรถไฟก่อนหน้า น่าจะเป็นตัวกระตุ้นให้ผู้โดยสารในขบวนที่สองรีบหนีออกมาจากตัวรถ

ในบทความต้นเรื่องกล่าวถึงการที่ผู้โดยสารที่อยู่ในขบวนที่สองนั้นไม่ได้รับคำแนะนำจากพนักงานว่าควรต้องทำอย่างไร (คือจะให้รออยู่ในรถหรือหนีออกมาจากรถ) แต่ตรงนี้ถ้าดูจากเหตุการณ์ พนักงานที่อยู่ในที่เกิดเหตุน่าจะมีอยู่เพียงแค่ ๔ คน คืออยู่ในหัวรถจักรไอน้ำของขบวนรถสินค้า ๒ คน (คันที่ถูกชน) พนักงานขับรถขบวนที่สอง ๑ คน (คันที่พุ่งเข้าชน) ซึ่ง ๓ คนนี้ก็ไม่รู้ว่าสภาพเป็นอย่างไรหลังการชน และอาจมีพนักงานที่ตู้ท้ายรถขบวนที่สอง ๑ คน (ควบคุมการเปิดปิดประตูรถเวลารถจอดหรือจะออกจากสถานี) และเราก็ไม่รู้ว่าในสมัยนั้นในรถมีระบบแจ้งข่าวไปยังตู้โดยสารแต่ละตู้หรือไม่

รูปที่ ๓ ลำดับการเกิดเหตุการณ์

อีกประเด็นหนึ่งที่บทความต้นเรื่องยกมาก็คือลำดับขั้นตอนการสื่อสารเพื่อหยุดรถขบวนที่สาม ซึ่งในตอนนั้นพนักงานที่อยู่ใกล้ที่เกิดเหตุมากที่สุดอยู่ที่ East Signal Station ที่ห่างไปเพียง ๑๐๐ เมตร ซึ่งน่าจะเป็นผู้ที่เห็นเหตุการณ์ แต่ลำดับขั้นตอนการทำงานนั้นต้องแจ้งกลับไปยังสถานี Mikawashima ก่อน เพื่อให้ทางสถานีแจ้งศูนย์ควบคุมรถไฟขบวนที่สามเพื่อสั่งให้หยุดรถขบวนที่สาม ทำให้เกิดความล่าช้าในการสั่งงาน แทนที่พนักงานที่ East Signal Station จะสั่งหยุดได้เลย

คำถามที่น่าสนใจคือ ทำไมผู้โดยสารที่ลงมาจากขบวนที่สองจึงเดินไปในเส้นทางที่ทำให้ถูกรถไฟขบวนที่สามวิ่งชน ตรงนี้ถ้าพิจารณาภาพถ่ายในรูปที่ ๑ และภาพถ่ายดาวเทียมจาก google map ในรูปที่ ๔ จะเห็นว่าเส้นทางดังกล่าวเป็นทางยกระดับ ซึ่งถ้าดูจากรูปที่ ๑ แล้วจะเห็นว่าทางด้านหน้าของจุดเกิดเหตุนี้พอจะมีทางลาดที่พอจะเดินลงไปพื้นล่างได้ (อยู่ใกล้กว่าทางด้านสถานีที่ห่างออกไป ๓๕๐ เมตร) แสดงว่าผู้โดยสารที่ลงมาจากขบวนที่สองนั้นได้เลือกที่จะเดินไปข้างหน้าเพื่ออ้อมบริเวณเกิดเหตุ ซึ่งต้องเดินอ้อมไปทางฝั่งรางขาเข้า เพื่อไปหาทางลงจากทางยกระดับ

 ประกอบกับเหตุเกิดในช่วงเวลากลางคืน และขบวนที่สามก็วิ่งมาเร็ว (ต่างจากขบวนที่สองที่เพิ่งออกมาจากสถานี) ทำให้ตู้แรกของขบวนที่สามนั้นเสียหายหนัก และเวลาหกนาทีจากการชนกันครั้งแรก ก็น่าจะทำให้คนที่ลงมาเดินอยู่ข้างล่างมีจำนวนมากพอสมควร (คือถ้าการชนกันครั้งที่สองเกิดเร็วกว่านี้ จำนวนคนที่ออกมาเดินบนรางก็น่าจะยังไม่มาก)

รูปที่ ๔ ภาพถ่ายดาวเทียมจาก google map บริเวณสถานที่เกิดเหตุในปัจจุบัน

 

หลังเหตุการณ์นี้ก็เกิดเรื่องเล่าเกี่ยวกับผีในบริเวณดังกล่าว ใครสนใจก็สามารถรับชมได้ทาง YouTube

in situ กับ operando MO Memoir : Saturday 1 February 2568

ผมชอบโลก operation มากกว่าโลก publication นะ ในโลก operation เราสื่อสารกันด้วยข้อความที่กระชับ ตรงไปตรงมา ไม่ต้องตีความ หลีกเลี่ยงการแปลความหมายผิด ในขณะที่โลก publicaiton นั้นอาจเรียกได้ว่าตรงข้ามกันโดยสิ้นเชิง ประโยคง่าย ๆ อ่านแล้วเข้าใจได้เลยจะโดนดูถูก ต้องเขียนให้อ่านยาก ๆ ไว้ก่อน อ้อมค้อมไปอ้อมค้อมมา ต้องคอยตีความหมาย แถมยังพยายามสรรหาคำศัพท์ที่ชีวิตประจำวันไม่มีใครใช้กัน ยิ่งเป็นศัพท์ภาษาที่ไม่มีใครพูดกันแล้วยิ่งดี

ผมได้ยินคำ operando ครั้งแรกในการนำเสนอผลงานวิจยของนิสิตปริญญาเอกรายหนึ่งเมื่อกว่าสิบปีมาแล้ว เขานำเสนอผลการวัดปริมาณตำแหน่งกรด Brõnsted และ Lewis บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการดูดซับแก๊สที่เป็นเบส สิ่งที่ทำให้ผมสงสัยก็คือสิ่งที่เขาทำนั้นก็ไม่ได้แตกต่างอะไรไปจากสิ่งที่ผมทำมาก่อนเขาเมื่อสิบกว่าปีก่อนหน้านั้นที่เรียกกันทั่วไปว่า in situ FT-IR ก็เลยถามเขาไปว่ามันแตกต่างกันอย่างไร สิ่งที่เขาอธิบายมามันก็ไม่ได้แตกต่างไปจากสิ่งที่คนอื่นทำกันมาก่อนหน้านั้น แล้วทำไมต้องตั้งชื่อใหม่ให้แตกต่างกัน (คืออาจารย์ที่ปรึกษาร่วมที่เป็นชาวต่างประเทศเขาใช้คำนี้ เขาก็เลยใช้ตาม) เขาก็ตอบไม่ได้

หลังจากนั้นเวลาที่เข้าฟังนิสิตปริญญาเอกนำเสนอผลงานวิจัยทีไร ถ้าได้ยินคำ operando ก็จะถามกลับไปว่ามันแตกต่างจาก in situ อย่างไร ซึ่งคำตอบที่ได้นั้นก็ไม่เหมือนกัน หรือไม่ก็มีการย้อนถามคนถามอีกว่ามันเป็นอย่างนี้ใช่ไหม ซึ่งแสดงว่าคนตอบคำถามนั้นก็ไม่รู้ว่าความหมายที่แท้จริงคืออะไร

รูปที่ ๑ เอกสารฉบับหนึ่งที่พยายามอธิบายที่มาของคำทั้งสอง

เท่าที่ค้นทางอินเทอร์เน็ตดู พบว่ามันมีความสับสนอยู่ไม่น้อย คำอธิบายที่มีคนพยามให้นั้นก็ดูไม่ชัดเจน คือมันไม่ตอบว่ามันแตกต่างจาก in situ อย่างไร คำอธิบายหนึ่งที่เห็นว่าน่าจะให้คำจำกัดความของ operando ได้ดีก็คือการนำเอาสภาวะการวัดในบางรูปแบบที่เดิมนั้นเรียกรวมอยู่ใน in situ มาแยกเป็น operando ซึ่งก็แปลว่า operando นั้นเป็นส่วนหนึ่งของ in situ โดยจะใช้คำ in situ ก็ไม่ผิด (รูปที่ ๑ และ ๒)

รูปที่ ๒ จากเอกสารในรูปที่ ๑ รูปนี้ให้ภาพที่เห็นชัดเจนดี มีการอ้างถึงเอกสาร IUPAC Technical Reporet : Project 2021-009-2-500 ซึ่งก็คือเอกสารที่นำมาแสดงในรูปที่ ๓ ข้างล่าง

รูปที่ ๓ ความสับสนของความหมายของสองคำนี้ ทำให้ IUPAC ต้องมาร่วมวงด้วย

ความสับสนของสองคำนี้นำไปสู่ IUPAC Technical Reporet : Project 2021-009-2-500 ที่ได้ไปสืบค้นการใช้งานศัพท์ภาษาละติน จะเห็นว่าคำ oprando นั้นเป็นคำใหม่ที่เพิ่งจะมีการใช้งานเมื่อไม่นานนี้เอง ในขณะที่คำ in situ นั้นมีการใช้งานมาก่อนหน้าร่วมร้อยปี (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๔ การสำรวจเวลาที่มีการปรากฏตัว และปริมาณที่มีการใช้

เรื่องคำจำกัดความนี้เชื่อว่าคงมีการถกเถียงกันไปอีกพักใหญ่ แต่เชื่อว่าคนที่ใช้คำว่า operando นั้น คงบอกไม่ได้ว่ามันแตกต่างจาก in situ อย่างไร เพราะนิยามของ operando ที่เขาบอกนั้น คำว่า in situ เดิมมันก็ครอบคลุมอยู่แล้ว

ผมเจอบ่อยนั้น พูดโดยใช้คำศัพท์ฟังดูยากหรือไม่ก็แบบที่คนเขาไม่ใช้กัน พอถามว่าสิ่งที่พูดออกมานั้นมีความหมายอย่างไร ก็ไม่เห็นจะตอบได้กันสักเท่าไรนัก

เพลิงไหม้และการระเบิดที่โรงงานผลิต HDPE เนื่องจากเฮกเซนรั่วที่ slurry cooler MO Memoir : Thursday 23 January 2568

ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ในเฟสสเลอรี่ (slurry) มันมีข้อดีตรงที่คุมอุณหภูมิได้ง่าย เพราะมีตัวทำละลายทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนจากปฏิกิริยาและนำความร้อนไปทิ้งให้กับน้ำหล่อเย็น แต่มีข้อเสียตรงที่เกิดการอุดตันในระบบได้ง่าย และการแก้ไขปัญหาการอุดตันนี้ก็นำมาซึ่งการระเบิดหลายครั้ง อย่างเช่นในเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในประเทศเกาหลีใต้ในเดือนตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๓ (พ.ศ. ๒๕๔๖) ณ โรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ณ เมือง Yeosoo (สะกดตามเอกสาร แต่ถ้าค้นดูในอินเทอร์เน็ตจะเป็น Yeosu) รายละเอียดเหตุการณ์ปรากฏในเอกสารชื่อ "Investigation report : Explosion in HDPE plant" จัดทำโดย Korea occupational safety & health agency (เอกสารต้นเรื่องของเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้) สาเหตุของการระเบิดเกิดจากการเปิดวาล์วผิดพลาด (วาล์วควบคุมอัตโนมัติ) ทำให้นอร์มัลเฮกเซน (ที่มีอุณหภูมิสูงแต่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน) รั่วไหลออกทางท่อขนาด 10" ที่เปิดอยู่ ตามด้วยการระเบิด ทำให้โอเปอร์เรเตอร์เสียชีวิต ๑ รายและบาดเจ็บสาหัสอีก ๗ ราย สภาพโรงงานหลังการระเบิดแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

ในเหตุการณ์นี้เขาบอกว่าท่อที่เปิดอยู่เพราะถอด "strainer" ออกไปทำความสะอาดและยังไม่ได้ติดตั้งคืน ซึ่งโดยส่วนตัวเองสงสัยว่าทำไมไปมี strainer อยู่ตรงนั้น ประเด็นนี้ขอเก็บเอาไว้ก่อน แต่ก่อนอื่นจะขอขยายความก่อนว่า slurry cooler คืออะไร มีไว้ทำไม

รูปที่ ๑ สภาพหน่วยผลิตหลังการระเบิด (จากเอกสารต้นเรื่อง)

รูปที่ ๒ เป็นแผนผังส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ polymerisation reactor ในการทำปฏิกิริยานั้นใช้ n-hexane เป็นตัวทำละลายลาย ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกละลายในเฮกเซน ส่วนสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สจะถูกฉีดลงไปที่บริเวณส่วนล่างของถังปฏิกรณ์ ส่วนหนึ่งจะละลายเข้าไปในเฮกเซน เกิดปฏิกิริยากลายเป็นผงพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ในเฮกเซน แก๊สที่ไม่ละลายเข้าไปในเฮกเซนและเฮกเซนที่ระเหยออกมาเนื่องด้วยความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา จะลอยสู่ด้านบนไปยังเครื่องควบแน่น (ทางท่อ recycle gas 18") ไปยังเครื่องควบแน่นเพื่อควบแน่นเอาเฮกเซนออกมาและลดอุณหภูมิแก๊ส เฮกเซนที่ควบแน่นออกมาก็จะถูกส่งกลับมายังถังปฏิกรณ์ใหม่ ส่วนแก๊สที่ผ่านการลดอุณหภูมิแล้วก็จะถูกผสมเข้ากับสารตั้งต้นใหม่ (เพื่อชดเชยส่วนที่ทำปฏิกิริยาไป) และอัดกลับเข้าสู่ถังปฏิกรณ์

รูปที่ ๒ ระบบ slurry cooler ของ polymerisation reactor (จากเอกสารต้นเรื่อง)

หัวใจสำคัญของการทำปฏิกิริยานี้คือการระบายความร้อน ถ้าสามารถระบายความร้อนได้มากก็จะทำให้สามารถทำปฏิกิริยาได้มากขึ้น ได้ผลิตภัณฑ์มากขึ้น (คือสามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ด้วย reactor ตัวเดิม) การระบายความร้อนหลักนั้นผ่านทางการระเหยของตัวทำละลาย รองลงไปก็คือผ่าน jacket รอบตัว reactor ที่มีน้ำหล่อเย็นไหลผ่าน ถ้าต้องการเพิ่มการระบายความร้อนอีกก็ต้องติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม ด้วยการดึงเอาเฮกเซนที่มีผงพอลิเมอร์ของแข็งแขวนลอยอยู่ (ที่เรียกว่า slurry) ออกจาก reactor มาผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และ slurry ที่เย็นตัวลงแล้วนี้กลับไปยัง reactor ใหม่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำหน้าที่ตรงนี้คือ "slurry cooler"

โรงงานแห่งนี้มี slurry cooler สองตัว ท่อจาก reactor เป็นท่อขนาด 10" มีวาล์วควบคุมการเปิดปิดได้จากห้องควบคุมติดตั้งอยู่ 1 ตัว (remote on-off valve) จากนั้นจึงมาถึง strainer แล้วจึงเข้าสุ่ด้านขาเข้าของปั๊มที่สูบ slurry จากถังปฏิกรณ์ป้อนไปยัง slurry cooler และวนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ ตัวที่เกิดเหตุคือตัวที่สอง

สวิตช์ควบคุมการเปิดปิดของ remote on-off valve มีอยู่สองตำแหน่ง ตำแหน่งแรกอยู่ที่ห้องควบคุม ตำแหน่งที่สองอยู่บริเวณตัววาล์ว (ที่เรียกว่า local) ในการทำงานปรกตินั้นสวิตช์ที่ตำแหน่ง local ต้องอยู่ที่ตำแหน่ง ON จึงจะสามารถควบคุมการเปิดปิดจากห้องควบคุมได้

ช่วงบ่ายของวันที่เกิดเหตุ มีการถอดเอา strainer ของ slurry cooler pump ตัวที่สองออกมาทำความสะอาด โดยได้ทำการปิด remote on-off valve แต่สวิตช์ที่ตำแหน่ง local (เป็นแบบ mechanical) นั้นยังคงอยู่ที่ตำแหน่ง ON และปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นก็ไม่ได้ปิดด้วย blind flange (รูปที่ ๓) การล้างทำความสะอาดเสร็จตอนประมาณห้าโมงเย็นทางโอเปอร์เรเตอร์ก็พักรับประทานอาหารเย็นและไปเสร็จตอนประมาณ ๑๗.๔๐ น เวลาก่อนหกโมงเย็นเล็กน้อยเกิดความผิดพลาดในการทำงาน (รายงานไม่บอกสาเหตุ) ทำให้มีการเปิด remote on-off valve จากห้องควบคุมโดยที่ยังไม่ได้ทำการประกอบ strainer กลับคืนเดิม ส่งผลให้เฮกเซนที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 85ºC ภายใต้ความดันประมาณ 4 kg/cm² รั่วไหลออกมา พอออกสู่ความดันบรรยากาศก็ระเหยกลายไปไอทัน ตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้

รายงานได้เสนอแนวทางการป้องกันทางด้านเทคนิคบางแนวทางเพื่อไม่ให้เกิดเหตุการณ์เดิมซ้ำอีกดังนี้

๑. ควรติดตั้ง shut off valve แบบ manual ได้ทางด้าน upstream ของ strainer (ต้องเป็น ball valve ด้วยเพราะของเหลวในท่อมันเป็น slurry แต่วาล์วขนาด 10" เนี่ย ด้ามหมุนวาล์วจะยาวประมาณเมตรครึ่ง)

๒. ติดตั้ง strainer สำรอง เพื่อที่จะได้ไม่ต้องหยุดการทำงานของ slurry pump (คือใช้งานเพียงแค่ตัวเดียว พอมันตันก็เปลี่ยนไปใช้ตัวสำรองและถอดตัวที่ตันออกมาทำความสะอาด แต่การทำแบบนี้ก็ต้องมีการติดตั้ง ball valve ทั้งทางด้านหน้าและด้านหลังของ strainer แต่ละตัวด้วย)

๓. เปลี่ยนสวิตช์ควบคุมการทำงานของ remote on-off valve ที่ติดตั้งอยู่ที่ตำแหน่ง local ให้เป็นชนิด electric โดยให้ไปผูก (interlock) ไว้กับการทำงานของ slurry cooler pump โดยถ้าปั๊มตัวนี้หยุดทำงานก็ให้ remote on-off valve ปิดตามไปด้วย และจะไม่สามารถสั่งเปิดวาล์วได้ถ้า slurry cooler pump ยังปิดอยู่

แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่รายงานนี้ไม่ได้กล่าวไว้ แต่ปรากฏเป็นประจำสำหรับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอังกฤษคือ ต้องทำการปิดปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นด้วย blind flange คือห้ามไว้ใจการปิดกั้นการไหลด้วยการพึ่งพาวาล์วเพียงตัวเดียว และเมื่อปิดด้วย blind flange ก็ต้องปิดให้แนบสนิทไม่ให้เกิดการรั่วไหลได้ ไม่เช่นนั้นจะเกิดเหตุการณ์แบบเดียวกับกรณีของแท่นขุดเจาะน้ำมัน piper alpha ของอังกฤษเมื่อปีค.ศ. ๑๙๘๘ ได้ (ดาวน์โหลดรายงานการสอบสวนเอาไว้แล้ว แต่ไม่ได้โอกาสที่จะเขียนเรื่องนี้สักที)

รูปที่ ๓ ตำแหน่งที่ถอด strainer ออกไป (จากเอกสารต้นเรื่อง)

ทีนี้ก็มายังข้อสงสัยส่วนตัวที่เกริ่นไว้ตอนแรกว่า ทำไมจึงมี strainer ไปโผล่อยู่ทางด้านขาเข้าของปั๊ม คือผมสงสัยว่าทำไมมันต้องมี ยังนึกหาเหตุผลที่ดีไม่ได้ คงต้องขอให้ผู้รู้มาช่วยอธิบาย

ปรกติเราจะ strainer เวลาที่เราไม่ต้องการให้มีของแข็งปนในของเหลวที่ไหลเข้าปั๊ม ซึ่งสำคัญสำหรับปั๊มที่โครงสร้างมีค่า clearance น้อยเช่นปั๊มที่สร้างความดันได้สูง แต่ในกรณีนี้ปั๊มที่ใช้ไม่จำเป็นต้องสร้างความดันได้สูง เพราะทำเพียงแค่หมุนเวียนของเหลวทางด้านล่างของ reactor กลับเข้าไปทางด้านบนแต่นั้นเอง

ในการสูบของเหลวที่มีของแข็งปะปนอยู่น้อย การใช้ strainer ก็ช่วยในการดักของแข็งนั้นไม่ให้ไปทำความเสียหายภายในปั๊มได้ หรือในงานเช่นการสูบของเหลวจากด้านล่างของถังที่มีของแข็งนอนก้นอยู่ ก็ใช้การวางให้ปลายท่อดูดนั้นอยู่สูงจากระดับของแข็งที่นอนก้นอยู่เพื่อลดการดูดของแข็งเข้ามา และใช้ strainer ดักเอาของแข็งที่หลุดรอดเข้ามาเอาไว้ แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงคือ strainer จะไปลด NPSHa หรือ net positive suction head avaiable ของปั๊ม

ในกรณีนี้ของเหลวใน reactor เป็น slurry phase คือมีผงอนุภาคพอลิเมอร์จำนวนมากแขวนลอยกระจายทั่วไปในเฮกเซน strainer ที่ติดตั้งเข้าไปจะอุดตันได้เร็ว และด้วยการที่ผงพอลิเมอร์นั้นไม่ได้มีความแข็งเหมือนกับหินหรือทราย การเลือกใช้ปั๊มที่ทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีของแข็งที่เป็นผงละเอียดแขวนลอยอยู่ก็น่าจะเพียงพอแล้ว

เรื่องการระเบิดของโรงงานนี้เท่าที่หาเจอ (ที่เป็นภาษาอังกฤษ) ก็มีแค่รายงานการสอบสวนที่มีเนื้อหาสั้น ๆ เพียงแค่ ๙ หน้า แต่ในข่าวการระเบิดของโรงงานแห่งเดียวกันนี้ในอีก ๑๐ ปีต่อมาในปีค.ศ. ๒๐๑๓ ที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๗ ราย ก็มีการกล่าวถึงการระเบิดในปีค.ศ. ๒๐๐๓

อ่านเรื่องนี้แล้วทำให้นึกถึงการระเบิดของโรงงาน HDPE ในไทยเมื่อธันวาคม ๒๕๓๑ ว่า การรั่วไหลนั้นอาจเกิดจากบริเวณ slurry cooler เช่นกัน (ดูเรื่อง "UVCE case 1TPI 2531(1988)" MO Memoir : Wednesday 29 August 2561)

พังเพราะปิดวาล์วผิดลำดับ MO Memoir : Tuesday 21 January 2568

เมื่อเหตุเกิดที่อุปกรณ์ตัวเดียวกัน ทำผิดพลาดแบบเดียวกัน แต่ความเสียหายออกมาแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

เป็นมาตรฐานที่บังคับใช้กันทั่วไปที่ภาชนะรับความดัน (ที่อยู่ภายใน) ต้องได้รับการป้องกันจากความดันภายในที่สูงเกิน และวิธีการที่บังคับใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือการติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดัน โดยในระหว่างการทำงานนั้น เส้นทางระหว่างตัวภาชนะและด้านขาเข้าของอุปกรณ์ระบายความดัน และเส้นทางระหว่างด้านขาออกของอุปกรณ์ระบายความดันกับจุดที่สามารถระบายความดันออกได้อย่างปลอดภัยนั้น ต้องไม่ถูกปิดกั้น กล่าวคือต้องเปิดโล่งตลอดเวลา

หมายเหตุ :

๑. ภาชนะรับความดันในที่นี้ไม่จำเป็นต้องเป็น vessel นะ อาจเป็นระบบท่อก็ได้ เช่นท่อที่อยู่ถัดจากวาล์วลดความดัน หรือท่อลำเลียงของเหลวที่มีโอกาสที่ปลายทั้งสองข้างถูกปิดสนิท

๒. อีกวิธีหนึ่งในการป้องกันไม่ให้ภาชนะรับความดันเกิดความเสียหายจากความดันสูงเกิน คือการออกแบบให้สามารถรับความดันได้สูงเกินกว่าความดันที่สามารถจะเกิดขึ้นได้ในระบบ เช่นในกรณีของการสูบของเหลวที่ความดันบรรยากาศด้วยปั๊มหอยโข่งส่งเข้าถังเก็บ ความดันสูงสุดที่จะเกิดขึ้นได้คือความดันที่ปั๊มหอยโข่งนั้นทำได้ (เกิดเมื่อด้านขาออกถูกปิดกั้น) แต่ถ้าจะใช้วิธีการนี้ต้องไปดูว่ากฎหมายในพื้นที่ที่โรงงานนั้นตั้งอยู่ยินยอมให้ทำเช่นนี้ได้ไหม

๓. วาล์วระบายความดันอาจถูกติดตั้งเข้าบนตัว vessel โดยตรง หรือมีท่อเชื่อมต่อเพื่อให้สามารถระบายของไหลนั้นออกไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมได้ ถ้าเป็นสารที่ไม่อันตรายเช่นอากาศและน้ำ ก็จะระบายออกสู่บรรยากาศโดยตรง แต่ถ้าเป็นสารที่อันตรายก็จะระบายเข้าสู่ระบบท่อที่นำไปสู่ระบบกำจัดที่เหมาะสม (เช่น ระบบเผาแก๊สทิ้ง, ระบบ scrubber)

ในบางโรงงานนั้นอาจเลือกที่จะไม่ให้มีการติดตั้ง block valve ทั้งด้านขาเข้าและขาออกของอุปกรณ์ระบายความดัน (ซึ่งอาจเป็น safety valve หรือ relief valve หรือ rupter disk) วิธีการนี้ทำให้มั่นใจว่าด้านขาเข้าและด้านขาออกของอุปกรณ์ระบายความดันนั้นไม่มีโอกาสถูกปิดกั้น แต่จะมีปัญหาคือถ้า releif valve เกิดการรั่วไหล (เพราะปิดไม่สนิท) หรือ rupture disk ทำงาน จะไม่สามารถถอดวาล์วตัวนั้นออกมาซ่อมหรือทำการเปลี่ยน rupture disk ได้ เว้นแต่จะต้องหยุดเดินเครื่องหน่วยผลิตนั้น (ซึ่งแน่นอนว่าเป็นงานใหญ่กว่างานถอดวาล์วเพียงตัวเดียวออกมาซ่อมมาก)

ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการออกแบบให้สามารถทำการตัดแยกระบบ (isolation) อุปกรณ์ระบายความดันได้ แต่ตัวภาชนะรับความดันดังกล่าวต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดันสำรอง ที่มี block valve ปิดกั้นการทำงาน และต้องออกแบบให้ที่เมื่อตัดอุปกรณ์ระบายความดันตัวหนึ่งออกจากระบบ จะต้องเปิดการใช้งานอุปกรณ์ระบายความดันอีกตัวหนึ่งแทน เช่นการใช้ change over valve สำหรับติดตั้งวาล์วระบายความดันสองตัว (ถ้าสงสัยว่าหน้าตาเป็นอย่างไรก็ลองใช้คำค้นหา "change over valve for safety valve" ดู) หรือถ้าจะให้วาล์วระบายความดันแต่ละตัวนั้นมีระบบ block valve ของตัวเอง (คือทำงานเป็นอิสระต่อกัน ไม่ขึ้นต่อกัน) ก็ต้องไปออกแบบขั้นตอนการทำงานและการควบคุมการทำงาน เพื่อให้มั่นใจว่าไม่ว่าในเวลาใดเวลาหนึ่ง ภาชนะรับความดันจะได้รับการป้องกันความดันสูงเกินจากวาล์วระบายความดันเสมอ (ไม่ว่าตัวใดตัวหนึ่ง) แต่วิธีการหลังนี้ ก็ยังเปิดช่องให้ทำผิดพลาดได้อยู่

แต่ ๒ เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ เกิดที่ block valve ด้านขาออกของวาล์วระบายความดัน

เรื่องแรกที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "The Dos and Don'ts of Isolating Pressure Relief Valves" โดย Sean Croxford เผยแพร่ในเว็บ https://www.valvemagazine.com/articles/the-dos-and-don-ts-of-isolating-pressure-relief-valves เป็นเหตุการณ์เกิดที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่ง ที่ภาชนะรับความดันตัวหนึ่งมีการติดตั้งวาล์วระบายความดัน ๒ ตัว (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) PSV1 เป็นตัวทำงาน ส่วน PSV2 เป็นตัวสำรอง ในการทำงานปรกตินั้น Isolation valve 1A และ 1B จะอยู่ในตำแหน่งเปิด ส่วน Isolatio vlave 2A และ 2B จะอยู่ในตำแหน่งปิด

รูปที่ ๑ ระบบวาล์วระบายความดันที่เกิดเหตุ

ทางโรงงานประสบปัญหาว่า PSV1 เกิดการรั่ว จึงวางแผนที่จะถอดออกมาทำการซ่อมบำรุง วาล์วระบายความดันเป็นชนิดใช้สปริงกดโดยมี Bellow ทำหน้าที่ลด backpressure ที่กระทำต่อตัว disk (โครงสร้างที่ปิดรูระบาย) บทความไม่ได้กล่าวถึงขนาดของตัววาล์ว แต่ดูจากที่บทความกล่าวว่าต้องใช้เวลาพอสมควรในการปิดวาล์ว ก็แสดงว่าตัววาล์วควรต้องมีขนาดใหญ่

การทำงานเริ่มด้วยการปิด Isolation valve 1B ที่อยู่ทางด้านขาออกของ PSV1 (บทความไม่ได้กล่าวถึงการทำงานใด ๆ กับ PSV2 แต่มีการกล่าวว่าหลังจากปิด Isolation valve 1B แล้ว ตัวภาชนะรับความดันก็จะไม่ได้รับการปกป้องจากวาล์วระบายความดัน นั่นแสดงว่าในขณะนั้น Isolation vavle ของ PSV2 นั้นปิดอยู่) จากนั้นจึงค่อยทำการปิด Isolation valve 1A ที่อยู่ทางด้านขาเข้าของ PSV1 ดังนั้นในช่วงเวลานี้จะมีแก๊สที่รั่วไหลผ่าน PSV1 เข้าไปสะสมอยู่ในเส้นท่อระหว่างด้านขาออกของ PSV1 กับ Isolation valve 1B ทำให้ความดันในบริเวณดังกล่าวเพิ่มสูงขึ้น และเมื่อถอด PSV1 ออกมาตรวจสอบก็พบว่า Bellow นั้นได้รับความเสียหาย (รูปที่ ๒)

บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าลำดับการเปิดปิดวาล์วนั้นเป็นอย่างไร แต่ก็สามารถคาดเดาได้ดังนี้

๑. เปิดใช้งาน PSV2 ก่อนด้วยการเปิด Isolation valve 2B (ด้านขาออก) แล้วจึงค่อยเปิด Isolation valve 2A (ด้านขาเข้า) เพื่อให้มั่นใจว่าถ้า PSV2 มีการรั่ว จะไม่มีความดันสะสมด้านขาออก

๒. ปิดการใช้งาน PSV1 ด้วยการปิด Isolation valve 1A ก่อน แล้วรอให้ความดันที่ค้างอยู่ระหว่าง Isolation valve 1A กับ PSV1 รั่วไหลออกไปก่อน จากนั้นจึงค่อยปิด Isolation valve 1B  

รูปที่ ๒ Bellow ที่ได้รับความเสียหายจากความดันภายนอกบีบอัด

เรื่องทื่สองนำมาจากบทความเรื่อง "Pipe burst due to wrong pressure safety valve isolation" จากเว็บ "https://toolbox.energyinst.org/c/presentations/pipe-burst-due-to-wrong-pressure-safety-valve-isolation" บทความนี้ไม่ปรากฏชื่อผู้เขียน เหตุเกิดที่วาล์วระบายความดันที่ติดตั้งที่ท่อด้านขาออกของคอมเพรสเซอร์ที่มีความดัน 300 bar.g และระบายแก๊สเข้าสู่ระบบเผาแก๊สทิ้งที่มีความดัน 36 bar.g

โอเปอร์เรเตอร์รายหนึ่งต้องการปรับตั้งการปิด (reseat) ของวาล์วระบายความดันที่รั่ว โดยตั้งใจจะปิด upstream block valve ของวาล์วระบายความดัน แต่ทำผิดพลาดด้วยการไปปิด Downstream block valve ก่อนแทน ทำให้แก๊สความดันสูงจึงไหลไปสะสมด้านขาออกจนทำให้ท่อด้านขาออกระเบิด (รูปที่ ๓) ที่ความดันประมาณ 120 bar.g ส่งผลให้โอเปอร์เรเตอร์เสียชีวิต

รูปที่ ๓ ท่อที่เกิดเหตุ

ในเหตุการณ์นี้บทความมีการกล่าวไว้ว่า การทำงานดังกล่าวเกิดจากการที่ไม่ต้องการหยุดการทำงานของคอมเพรสเซอร์เพื่อถอดวาล์วระบายความดันออกมาซ่อม และยังไม่มีการล็อคตำแหน่ง block valve ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม (ที่เรียกว่า locked close หรือ locked open) ทำให้โอเปอร์เรเตอร์สามารถเข้าไปเปิด-ปิดได้เองโดยไม่ต้องได้รับอนุญาต

สองเรื่องนี้ปิดวาล์วผิดตัวเหมือนกัน แต่ความเสียหายออกมาแตกต่างกัน

หอกลั่นเมทานอลระเบิดจากเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์ MO Memoir : Sunday 19 January 2568

"ในการออกแบบกระบวนการผลิตนั้น จะมองเห็นเฉพาะปฏิกิริยาที่ต้องการนั้นไม่ได้ ต้องมองให้เห็นปฏิกิริยาข้างเคียงและปฏิกิริยาที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นของสารแต่ละตัว ระหว่างสารที่ผสมกันอยู่ และระหว่างสารกับพื้นผิวที่มันสัมผัส เพราะถ้าเราละมันไว้ในการออกแบบ มันอาจก่อปัญหาในการผลิตจริงได้"

ข้อความในย่อหน้าข้างบนเป็นข้อความที่ผมมักบอกกับนิสิตที่เรียนเคมีอินทรีย์กับผม เวลาที่เขาสงสัยว่าวิศวกรรมเคมีเรียนเคมีอินทรีย์ไปทำไม ในเมื่อวิชาส่วนใหญ่ในหลักสูตรเป็นวิชาคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการหาขนาดอุปกรณ์การผลิต แถมยังมีอาจารย์จำนวนไม่น้อยชอบบอกว่าเรียนไปก็ไม่ค่อยได้ใช้ เวลามีคนมาถามด้วยคำถามทำนองนี้ผมก็จะบอกเขาไปว่า ถ้าออกแบบด้วยการลอกกระบวนการที่มีอยู่แล้วของคนอื่น มันก็คงไม่ค่อยได้ใช้ เพราะทำแค่ลอกในสิ่งที่เขาทำมา แต่ถ้าต้องเริ่มต้นออกแบบกระบวนการใหม่จากศูนย์ มันตรงข้ามกัน

ดังเช่นเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ เป็นกรณีของปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่คาดคิดว่าจะเกิด แต่ทำให้เกิดหายนะได้

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion of methanol distillation column of detergent manufacturing plant" โดย Mitsuru Arai และคณะ เผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Databaese : 100 Selected Cases (https://www.shippai.org/fkd/en/lisen/hyaku_lisen.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๖ มิถุนายน ค.ศ. ๑๙๙๑ (พ.ศ. ๒๕๓๔) ณ โรงงานผลิตสารซักฟอก (detergent) แห่งหนึ่ง

รูปที่ ๑ แผนผังกระบวนการผลิตของโรงงานที่เกิดเหตุ

โครงสร้างโมเลกุลของสารซักฟอกประกอบด้วยโครงสร้างที่มีขั้วที่ปลายข้างหนึ่ง (ใช้สำหรับการละลายน้ำ) และสายโซ่โมเลกุลที่เป็นส่วนไม่มีขั้ว (ใช้สำหรับการละลายไขมันและโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว) สารซักฟอกสังเคราะห์หลักที่เราใช้กันนั้น โครงสร้างส่วนที่มีขั้วอาจเป็นหมู่คาร์บอกซิเลต (carboxylate R-COO^-) หรือซัลโฟเนต (sulphonate R-SO₂O^-) ข้อดึของหมู่ซัลโฟเนตเหนือหมู่คาร์บอกซิเลตคือ หมู่ซัลโฟเนตไม่จับกับไอออนที่มีประจุ 2+ ที่อยู่ในน้ำ (หลัก ๆ ก็คือ Ca²⁺ หรือ Mg²⁺ ที่พบในน้ำกระด้าง) ตกตะกอนออกมาดังเช่นที่เกิดกับหมู่คาร์บอกซิเลต

โครงสร้างโมเลกุลของส่วนที่ไม่มีขั้วนั้น กลุ่มหนึ่งประกอบด้วยวงแหวนเบนซีนที่มีหางเป็นสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน เช่น Linear Alkyl Benzene Sulphonate (LAS) หรือ Alkyl Benzene Sulphonate (ABS) LAS เป็นสารตัวหลักในกลุ่มนี้ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ด้วยการที่มันย่อยสลายได้ง่ายกว่า ABS แต่ LAS ก็ยังมีข้อเสียคือประกอบด้วยโครงสร้างวงแหวนเบนซีนที่ย่อยสลายได้ยาก มีเฉพาะส่วนสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงเท่านั้นที่ย่อยสลายได้ง่าย

กลุ่มที่สองนั้นเป็นสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรง สารกลุ่มนี้มีการใช้งานน้อยกว่า (น่าจะเป็นด้วยเรื่องราคา) แต่ก็มีข้อดีคือการที่มันไม่มีโครงสร้างวงแหวนเบนซีน ทำให้การย่อยสลายนั้นเกิดได้สมบูรณ์กว่า

แหล่งที่มาสำคัญของสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงคือกรดไขมันจากพืชและสัตว์ โดยจะอยู่ในรูปโครงสร้างสารประกอบเอสเทอร์กับกลีเซอรีน (glycerine หรือบางทีก็เรียกว่ากลีเซอรอล glycerol) ที่เรียกว่าไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) การแยกสายโซ่นี้ออกมาทำได้ด้วยการใช้ปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชัน (transesterification) กับเมทานอล (methanol) โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้คือเมทิลเอสเทอร์ของสารโซ่ไฮโดรคาร์บอน และกลีเซอรีน

โรงงานที่เกิดเหตุนั้นเดิมสร้างเพื่อผลิต ABS แต่ต่อมาได้รับการปรับเปลี่ยนให้ผลิตโดยใช้ไขมันจากธรรมชาติ โดยเริ่มเดินเครื่องการผลิตใหม่ในวันที่ ๑๑ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๙๑ (พ.ศ. ๒๕๓๔) ซึ่งก็คือปีที่เกิดเหตุ กระบวนการผลิตใหม่ประกอบด้วยการนำวัตถุดิบคือเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันมาทำปฏิกิริยากับกรดกำมะถัน (รูปที่ ๑) จะได้สารประกอบ alkyl sulphonic acid และเมทานอลที่แยกออกมา จากนั้นจะทำการเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) เข้มข้น 35% เพื่อทำการฟอกสีผลิตภัณฑ์ (ขั้นตอน bleaching) ขั้นตอนต่อไปคือทำการสะเทินกรดที่เหลืออยู่ด้วยเบส (ขั้นตอน neutralization) ก่อนที่จะถูกส่งต่อไปยังขั้นตอนการทำให้เข้มข้นและแยกผลิตภัณฑ์เพื่อแยกผลิตภัณฑ์และสารผสม น้ำ+เมทานอล และส่งสารผสมดังกล่าวไปทำการกลั่นแยกน้ำและเมทานอลออกจากกัน

จุดเด่นของกระบวนการนี้คือการใช้เมทานอลร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการฟอกสีผลิตภัณฑ์ ซึ่งทางบริษัทถือว่าเป็นนวัตกรรมใหม่ของทางบริษัท

นับตั้งแต่ปลายปีค.ศ. ๑๙๙๐ (พ.ศ. ๒๕๓๓) ทางโรงงานได้มีการทดสอบการทำงานของหอกลั่น และเมื่อเริ่มเดินเครื่องการผลิตในต้นปีค.ศ. ๑๙๙๑ ก็ได้มีการเดินเครื่องเพื่อผลิตและหยุดเดินเครื่องรวมทั้งสิ้น ๖ ครั้ง โดยถือว่าเป็นการฝึกพนักงานและทำการปรับค่าปริมาณสารในระบบ และในระหว่างการเดินเครื่องผลิตแต่ละทางโรงงานก็ได้มีการหยุดเดินเครื่องหลายครั้ง โดยปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากความเข้มข้นของสารในกระบวนการ

การเริ่มเดินเครื่องการผลิตครั้งที่แปด เริ่มในเวลา ๒๑.๓๕ น ของวันที่ ๑๙ มิถุนายน ในขณะนั้นหอกลั่นแยกเมทานอลทำงานในสภาวะ "total reflux" (คือไม่มีการดึงของเหลวที่ควบแน่นที่ยอดหอออกจากระบบ แต่ป้อนกลับเข้าหอกลั่นทั้งหมด) และเริ่มเดินเครื่องหน่วย sulfonation process และเมื่อเวลาประมาณ ๒.๓๐ น ของวันที่ ๒๐ มิถุนายน ก็เริ่มมีการป้อนสารจาก sulfonation process เข้าสู่หอกลั่นแยกเมทานอล

เวลาประมาณ ๑.๒๐ น ของวันที่ ๒๖ มิถุนายนพบว่าตัววัดพีเอขของหน่วย neutralization process ไม่ทำงาน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการทำงานของระบบควบคุมอัตโนมัติก่อนหน้านั้นอิงอยู่บนค่าการวัดที่ผิดพลาด ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ออกจากหน่วย neutralization process นั้นมีค่าพีเอชในช่วงกรด (แสดงว่าก่อนหน้านั้นมีการป้อนสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์นั้นน้อยเกินไป) จึงได้ทำการปรับการควบคุมเป็น manual และทำการเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์ตามค่าพีเอชที่วัดได้

ทางโรงงานเริ่มดำเนินกระบวนการหยุดเดินเครื่องเพื่อซ่อมอุปกรณ์วัดค่าพีเอช และเมื่อถึงเวลา ๙.๑๕ น หอกลั่นแยกเมทานอลก็ทำงานในภาวะ "total reflux" อีกครั้ง

เวลา ๑๐.๑๕ น เกิดการระเบิดที่ส่วนบนของหอกลั่นแยกเมทานอล แรงระเบิดทำให้หอกลั่นได้รับความเสียหายตามด้วยเพลิงไหมติดตามมา แรงระเบิดมีค่าประมาณเทียบเท่าระเบิด TNT 10-50 กิโลกรัม สะเกิดที่ปลิวออกไปทำให้มีผู้เสียขีวิต ๒ รายและบาดเจ็บ ๑๓ ราย

รูปที่ ๒ รูปซ้ายแสดงตำแหน่งของหอกลั่นที่เกิดการระเบิด รูปขวาเป็นภาพถ่ายหอกลั่นหลังการระเบิด

การสอบสวนพบว่าสาเหตุของการระเบิดเกิดจากการสะสมของเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (H₃C-O-O-H methyl hydroperoxide) บริเวณตำแหน่ง tray ที่ 26 ในปริมาณมาก และเมื่อสารนี้สลายตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการคายความร้อนปริมาณมากในเวลาอันสั้น ส่งผลให้ของเหลวในบริเวณดังกล่าวกลายเป็นไอในปริมาณมากในเวลาอันสั้น ความดันในหอกลั่นเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วจนทำให้หอกลั่นระเบิด

ว่าแต่เมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์มาจากไหน

เมทานอลสามารถทำปฏิกิริยากับกรดกำมะถัน (ปฏิกิริยา esterification) ได้สารประกอบไดเมทิลซัลเฟต (dimethyl sulphate) เป็นผลิตภัณฑ์ดังสมการ

2H₃C-OH + H₂SO₄ -----> H₃C-O-S(O)₂-O-CH₃

ไดเมทิลซัลเฟตสามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โดยมีเบสร่วม (ดูตัวอย่างวิธีการเตรียมในรูปที่ ๓) จะได้เมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์และไดเมทิลเปอร์ออกไซด์ (dimethyl peroxide H₃C-O-O-CH₃ ) ที่เป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียง

รูปที่ ๓ วิธีการเตรียมเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (รวมทั้งเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์) เป็นสารที่ไม่เสถียร แต่ในช่วงพีเอชที่เป็นกรดนั้นจะมีเสถียรภาพสูงขึ้น (ดูหมายเหตุเพิ่มเติมข้างล่าง) ในขณะที่ในช่วงพีเอขที่เป็นเบสนั้นจะเร่งการสลายตัว การป้อนสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์น้อยเกินไป (ผลจากอุปกรณ์วัดค่าพีเอชไม่ทำงาน) ทำให้เปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นนั้นไม่ถูกทำลายในขั้นตอน neutralization แต่ระเหยกลายเป็นไอปนไปกับน้ำและเมทานอลที่ป้อนเข้าสู่หอกลั่นแยกเมทานอล การที่ค่าพีเอชในขั้นตอน neutralization อยู่ในช่วงที่เป็นกรดนานต่อเนื่องกันหลายวัน จึงทำให้เกิดเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์ในปริมาณที่มากขึ้น และเมื่อหอกลั่นเดินเครื่องในสภาวะ total reflux จึงไม่มีการดึงเอาเมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์ออกจากหอกลั่น ผลการทำ simulation สารผสม น้ำ-เมทานอล-เมทิลไฮโดรเปอร์ออกไซด์แสดงให้เห็นว่าการสะสมจเกิดมากที่สุดที่บริเวณ tray ที่ 26 ที่เกิดการระเบิด

(หมายเหตุเพิ่มเติม : จากประสบการณ์ที่เคยทำการทดลองกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดที่แตกตัวให้ H+ เช่น H₂SO₄ และ H₃PO₄ ช่วยลดการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่ถ้าเป็น HCl จะเร่งการสลายตัว (ปัญหาอยู่ที่ Cl^-) ไอออนบวกที่มีความป็นกรดสิวอิสที่แรงพอ ก็จะเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เช่นกัน ดังนั้น "ห้าม" จำว่าสภาวะที่ค่าพีเอชเป็นกรดนั้น จะเพิ่มเสถียรภาพของเปอร์ออกไซด์เสมอ)