ถังเก็บกรดอะคริลิก (Acrylic acid) ระเบิด (๒) MO Memoir : Tuesday 26 November 2567

บทความที่แล้วเล่าถึงการระเบิดของถัง (ที่ภาษาอังกฤษใช้คำว่า can หรือ drum) เก็บกรดอะคริลิกขนาด ๒๐๐ ลิตร ส่วนวันนี้จะเป็นกรณีของถัง (ที่ภาษาอังกฤษใช้คำว่า tank) ขนาด 70 m³ โดยยังคงเป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่ประเทศญี่ปุ่นเช่นเดิม แต่เป็นที่เมือง Himeji เมื่อวันที่ ๒๙ กันยายน ค.ศ. ๒๐๑๒ (พ.ศ. ๒๕๕๕) ภาพความเสียหายเมื่อมองจากด้านบนเป็นดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ ภาพความเสียหายหลังจากที่ถังเก็บกรดอะคริลิกเกิดการระเบิด (จากเอกสาร ๑)

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเอกสาร ๓ ฉบับต่อไปนี้

เอกสาร ๑ "Explosion and fire on an acrylic acid tank at a chemical plant : 29th September 2012, Himeji Japan", เอกสารจัดทำโดย French Ministry for Sustainable Development เผยแพร่เมื่อตุลาคม ค.ศ. ๒๐๑๓

เอกสาร ๒ "Report on the overview of the accident : Explosion and fire at an acrylic acid production facility", จัดทำโดย The high pressure gas safety institute of Japan.

เอกสาร ๓ "Several small changes can add up to a big problem" จัดทำโดย Center for process safety ของ AIChE เผยแพร่เมื่อเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๑๘ (พ.ศ. ๒๕๖๑)

แต่ก่อนอื่นเรามาลองดูคุณสมบัติางอย่างของกรดตัวนี้กันก่อน เพราะมันเกี่ยวข้องกับการเก็บรักษา

กรดอะคริลิกมีจุดหลอมเหลวที่ประมาณ 14ºC จุดเดือดที่ประมาณ 141ºC และจุดวาบไปที่ประมาณ 49ºC ด้วยการที่มันมีจุดเดือดที่สูง ทำให้สามารถเก็บในรูปของเหลวที่ความดันบรรยากาศได้

อุณหภูมิจุดหลอมเหลวที่ 14ºC นี้ถ้าอยู่ในภูมิภาคเขตร้อน (ที่ไม่มีฤดูหนาวหรืออุณหภูมิยากที่จะต่ำกว่านี้) ก็ไม่มีปัญหาใดในการจัดเก็บ แต่ถ้าเป็นเขตที่มีช่วงเวลาที่อุณหภูมิอากาศลดต่ำกว่านี้ต่อเนื่องเป็นเวลานาน ก็จำเป็นต้องมีการออกแบบระบบให้ความร้อนเพื่อให้สารเป็นของเหลว (จะได้ง่ายต่อการสูบจ่ายไปตามท่อ) และเพื่อป้องกันการสูญเสียความร้อนในช่วงฤดูหนาว ก็จำเป็นต้องมีการหุ้มฉนวนถังเก็บเอาไว้ด้วย (เรื่องนี้เป็นประเด็นที่จะกล่าวถึงอีกครั้งตอนเกิดเหตุ)

ในกรณีของไฮโดรคาร์บอนที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้องแม้ว่าจะเป็นฤดูร้อนก็ตาม เราสามารถเก็บในถังเก็บที่ไม่จำเป็นต้องมีการใช้แก๊สไนโตรเจนปกคลุม (ที่เรียกว่า nitrogen blanketing หรือ tank blanketing คือการใช้แก๊สเฉื่อยเข้าแทนที่อากาศที่อยู่เหนือผิวของเหลว) แต่ถ้าสารนั้นมีความว่องไวกับออกซิเจนหรือความชื้นในอากาศ ก็จำเป็นต้องมีการใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุม

กรดอะคริลิก ๒ โมเลกุลสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นกรดไดอะคริลิก (diacrylic acid) ดังสมการที่ (1)

และในสภาวะที่เหมาะสม (เช่นมีตัวกระตุ้นหรืออุณหภูมิสูงพอ) จะเกิดเป็นพอลิเมอร์ได้ดังสมการที่ (2)

 

รูปที่ ๒ แผนผังกระบวนการผลิตกรดอะคริลิกและการทำให้บริสุทธิ์ (จากเอกสาร ๑)

รูปที่ ๒ เป็นแผนผังกระบวนการผลิตกรดอะคริลิกของโรงงานที่เกิดเหตุ การผลิตเริ่มจากการออกซิไดซ์โพรพิลีน (propylene H₃C-CH₂=CH) ด้วยออกซิเจนโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย ผลิตภัณฑ์ที่ได้ประกอบด้วยกรดอะคริลิกและสารอื่นที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียง ซึ่งเมื่อนำผลิตภัณฑ์นี้เข้าสู่กระบวนการเพิ่มความบริสุทธิ์ก็จะได้ Crude acrylic acid (คือมีความบริสุทธิ์สูงมากขึ้น แต่ก็ยังไม่มากพอเนื่องจากมีสารอื่น (เช่น น้ำ และองค์ประกอบหนักตัวอื่น) ปะปนอยู่

Crude acrylic acid จะถูกส่งเข้าสูง Rectifying column เพื่อแยกออกเป็น Glacial acrylic acid (กรดบริสุทธิ์ที่ปราศจากน้ำและสิ่งปนเปื้อนอื่น) ที่เป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ สารที่เหลือค้างจากการแยก (ที่ยังมีกรดอะคริลิกหลงเหลืออยู่ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ) จะถูกส่งต่อไปยัง Recovery column เพื่อแยกออกเป็น Crude acrylic acid (ที่สามารถวนกลับมาผลิตเป็น Glacial acrylic acid ได้อีก) และ Waste oil ที่ต้องกำจัดทิ้ง

กระบวนการของโรงงานที่เกิดเหตุ เดิมสารที่เหลือจากการแยกเอา Glacial acrylic acid ออกไปจะถูกส่งมายัง Intermediate tank (V-3138) ก่อน แล้วจึงค่อยสูบจาก Intermediate tank ตัวนี้ส่งไปยัง Recovery column แต่ต่อมามีการเปลี่ยนแปลงคือส่งจาก Rectivying column ไปยัง Recovery column ได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่าน Intermediate tank แต่ก็ยังคง Intermediate tank เอาไว้สำหรับการทำงานบางรูปแบบอยู่

บทบาทของ Intermediate tank คือการลดผลกระทบเมื่อหน่วยผลิตใดหน่วยผลิตหนึ่งมีปัญหา เข่นถ้า Recifying column มีปัญหา Recovery column ก็ยังทำงานเป็นปรกติได้จนกว่าสารที่สะสมใน Intermediate tank จะหมด และในทางกลับกันถ้า Recovery column มีปัญหา Rectifying column ก็ยังทำงานเป็นปรกติได้จนกว่า Intermediate tank เต็ม

รูปที่ ๓ แผนผังกระบวนการผลิตของโรงงานที่เกิดเหตุ (จากเอกสาร ๒)

ทีนี้มาลองไล่ดูลำดับเหตุการณ์ที่เกิด (จากเอกสาร ๒) โดยขอให้ดูรูปที่ ๓ ประกอบ โดยโรงงานนี้มี Rectifying column จำนวน ๕ หอ และ Recovery column อีก ๒ หอ ของเหลวที่ก้นหอ Rectifying column แต่ละหอสามารถส่งมาพักไว้ที่ Interdiate tank V-3138 ก่อน หรือส่งต่อไปยัง Recovery column โดยตรงเลยก็ได้

ช่วงระหว่างวันที่ ๑๘ ถึง ๒๐ กันยายน มีการตัดไฟฟ้าทั้งโรงงานเพื่อทำการซ่อมบำรุง

วันที่ ๒๐ กันยายน เวลาประมาณ ๒๑.๐๐ น เริ่มทำการเดินเครื่องใหม่อีกครั้ง ด้วยการเริ่มการทำงานของ Intermediate tank V-3138

วันที่ ๒๑ กันยายน ช่วงระหว่างเวลา ๑๑-๑๔ น เริ่มทำการป้อนของเหลวจาก V-3138 ไปยัง Recovery column T-6701 และเริ่มเดินเครื่อง T-6701 จากนั้นเริ่มทำการเดินเครื่อง Rectifying column T-6108 และส่งของเหลวจากก้นหอ T-6108 ตรงไปยัง T-6701

บทความไม่ได้บอกว่าของเหลวที่อยู่ใน V-3138 นั้นมาจากไหน แต่ในช่วงเวลานี้แสดงว่ามีการสูบของเหลวออกจาก V-3138 และ T-6701 ได้รับของเหลวที่ส่งมาจากทั้ง V-3138 และ T-6108

วันที่ ๒๔ กันยายน เวลาประมาณ ๑๐.๐๐ น เริ่มเดินเครื่อง Rectifying column T-5108 และที่เวลาประมาณ ๑๔.๑๐ น เริ่มทำการระบายของเหลวจากก้นหอ T-5108 ส่งไปยัง V-3138 เพื่อส่งต่อไปยัง T-6701 (ไม่ได้ส่งให้โดยตรงเหมือนกรณี T-6108)

วันที่ ๒๕ กันยายน เวลาประมาณ ๙.๓๐ น หยุดการป้อนของเหลวจาก V-3138 ไป T-6701 ทำให้ของเหลวเริ่มสะสมใน V-3138 (เพราะยังมีของเหลวจาก T-5108 ไหลเข้าอยู่)

วันที่ ๒๘ กันยายน เวลาประมาณ ๑๔.๐๐ น เมื่อระดับของเหลวใน V-3108 สูงถึง 60 m³ ก็หยุดการป้อนสารเข้า V-3108 ด้วยการส่งของเหลวจากก้นหอ T-5108 ไปยัง T-6701 โดยตรง (ดังนั้นช่วงเวลาจากนี้ไปจึงไม่มีการป้อนของเหลวเข้าหรือดึงของเหลวออกจาก V-3138)

วันที่ ๒๙ กันยายน เวลาประมาณ ๑๓.๑๗ น เกจวัดระดับของเหลวที่ V-3138 ส่งสัญญาณ "liquid high level alarm" หรือเตือนระดับของเหลวสูงเกิน

เวลาประมาณ ๑๓.๒๐ น พบเห็นควันลอยออกจากท่อ vent ของ V-3138

เวลาประมาณ ๑๓.๔๐ น โอเปอร์เรเตอร์เริ่มทำการฉีดน้ำลงไปบน V-3138

เวลาประมาณ ๑๓.๔๘ น เกจวัดระดับของเหลวที่ V-3138 อ่านค่าได้เกินค่าที่อุปกรณ์วัดสามารถอ่านได้ (84.8 m³)

เวลาประมาณ ๑๔.๓๕ น เกจวัดระดับของเหลวที่ V-3138 อ่านค่าได้ลดลงกระทันหันและส่งสัญญาณ "liquid level low alarm" หรือระดับของเหลวต่ำกว่าปรกติ V-3138 เกิดความเสียหายและเกิดการระเบิด ก่อให้เกิดเพลิงไหม้

วันที่ ๓๐ กันยายน เวลา ๑๕.๓๐ น เพลิงสงบ

ทีนี้เราลองมาดูว่าทำไมแม้ว่าไม่มีการส่งของเหลวไปยัง V-3138 แต่ทำไมระดับของเหลวใน V-3138 จึงเพิ่มได้

อุปกรณ์วัดระดับของเหลวมีหลายรูปแบบ สองรูปแบบหลักที่ใช้กันแพร่หลายเห็นจะได้แก่การวัดผลต่างความดันระหว่างความดันที่ก้นถังเก็บและความดันเหนือผิวของเหลว แต่วิธีการนี้จะให้ค่าที่ถูกต้องเมื่อ "ความหนาแน่น" ของเหลวนั้นคงที่และตรงกับค่าที่ปรับตั้งเอาไว้

รูปแบบที่สองคือการวัดระดับความสูงของของเหลวโดยตรง ที่อาจทำด้วยการใช้ลูกลอยหรือสวิตช์ที่จะทำงานเมื่อมีของเหลวสัมผัส

เมื่ออุณหภูมิของเหลวสูงขึ้น ความหนาแน่นจะลดลง ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น (ด้วยเหตุนี้เวลาเติมน้ำใส่กระติกน้ำร้อนไฟฟ้า เขาจึงมีขีดบอกระดับสูงสุดที่ควรเติม) การวัดความดันจะไม่สามารถบ่งบอกระดับที่เปลี่ยนไปได้ แต่การวัดระดับโดยตรงจะมองเห็นเหตุการณ์นี้

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าเมื่อมีสัญญาณระดับสูงเกิน ของเหลวในถังนั้นกำลังร้อนมาก (หรือกำลังเดือด ???) ทำให้เห็นควันลอยออกมาทางช่อง vent

ส่วนการที่เห็นระดับของเหลวลดต่ำลงกระทันหันนั้นน่าจะเป็นผลจากการระเบิดของถัง ทำให้ของเหลวในถังนั้นเดือดกลายเป็นไอทันที (ตรงนี้มีประเด็นที่ต้องมาพิจารณาเหมือนกัน)

สภาพความเสียหายของถังเก็บพบว่าส่วนหลังคาถังฉีกขาดและปลิวออกไป และ "ส่วนลำตัวนั้นมีการฉีกขาดในแนวดิ่งและเปิดออกแบบบานหน้าต่าง" (ซึ่งไม่ใช่ลักษณะความเสียหายที่ควรเป็นของ atmospheric storage tank)

รูปที่ ๔ สถานะของ V-3138 เมื่อเริ่มเดินเครื่อง

ทีนี้เราลองมาดูการใช้งาน Intermediate tank V-3138 กันบ้าง ตรงนี้ดูรูปที่ ๔ ประกอบ

ของเหลวที่มาจาก Rectifing column จะไหลผ่านท่อที่มีการให้ความร้อน (เพื่อป้องกันไม่ให้กรดอะคริลิกแข็งตัวเมื่ออากาศเย็น) โดยเดิมนั้นให้ความร้อนด้วยน้ำร้อน ต่อมาเปลี่ยนเป็นใช้ไอน้ำ และต่อมาก็ยังมีการถอดเอา steam trap (ภาษาไทยเรียกกับดักไอน้ำ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการระบายเอาน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำในระบบออกไป โดยไม่ทำให้ไอน้ำในระบบรั่วไหลออกมา) ออกอีก ทำให้การควบคุมอุณหภูมิทำได้ไม่ดี (น้ำร้อนที่ใช้ให้ความร้อนจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าไอน้ำ เรียกว่าไม่ถึง 100ºC ก็ได้ เพราะถ้าต้องการอุณหภูมิสูงกว่านั้นการใช้ไอน้ำก็จะดีกว่า)

ในเอกสาร ๓ กล่าวว่า ท่อนี้เดิมนั้นเป็นแบบ "jacketed" คือเป็นท่อซ้อนสองชั้น ที่มีน้ำร้อนไหลอยู่ระหว่างท่อชั้นนอกและท่อชั้นใน ต่อมาเปลี่ยนมาใช้ไอน้ำโดยไม่มีระบุว่าใช้ท่อแบบไหน ในขณะที่เอกสาร ๒ กล่าวถึงการใช้ไอน้ำให้ความร้อนให้ความร้อนแบบ "tracing" คือการใช้ท่อขนาดเล็ก (เช่นท่อทองแดง) พันไปรอบท่อขนาดใหญ่ และให้ไอน้ำไหลผ่านไปในท่อเล็กที่พันอยู่รอบท่อใหญ่นี้ แต่ไม่ว่าจะเป็นโดยวิธีไหนก็ตาม สิ่งที่ตามมาก็คือของเหลวที่ไหลเข้า V-3138 นั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าเมื่อใช้น้ำร้อนเป็นแหล่งความร้อน และเอกสารนี้ยังกล่าวไว้อีกว่าถังใบนี้มีฉนวนความร้อนอยู่ทางด้านใน

ถังมีขดท่อน้ำหล่อเย็น (cooling coil) อยู่ทางด้านล่างของถัง เดิมนั้นมีการบรรจุของเหลวจนเต็มถัง เพื่อให้ของเหลวในถังมีอุณหภูมิสม่ำเสมอ จึงมีการไหลเวียนของเหลว (ที่เย็น) จากทางด้านล่าง (ด้วยปั๊ม P-3138C) ป้อนกลับไปทางด้านบน (ท่อ Recyle to top) แต่ต่อมามีการปรับการทำงานโดยให้ของเหลวจากก้นหอ Rectifying column ไหลตรงไปยัง Recovery column ได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่าน V-3138 ก่อน ทำให้ความจำเป็นในการเก็บของเหลวใน V-3138 ลดลง รูปแบบการทำงานเปลี่ยนเป็นให้บรรจุของเหลวได้ไม่เกิน 25 m³ (แค่พอท่วม cooling coil) และเปลี่ยนการไหลเวียนมาเป็นเข้าทางด้านล่าง ตรงจุดที่ใช้ในการติดตั้ง Level indicator (LI) รูปแบบการทำงานใหม่นี้ถูกนำมาใช้ในเดือนมกราคม ค.ศ. ๒๐๑๐ (พ.ศ. ๒๕๕๓) หรือประมาณ ๒ ปี ๘ เดือนก่อนการระเบิด

ถ้าอุณหภูมิสูงพอ กรดอะคริลิกสามารถเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์กลายเป็นพอลิเมอร์ได้ ปฏิกิริยานี้คายความร้อนสูง ดังนั้นเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาในระหว่างการจัดเก็บและการขนส่ง จึงต้องมีการเติมสารยับยั้ง (Inhibitor) บางชนิดลงไป และเนื่องจากการทำงานของสารยับยั้งนี้จะทำงานได้ดีขึ้นถ้าหากมีออกซิเจนละลายอยู่ในของเหลวด้วย (ออกซิเจนในอากาศที่ละลายเข้าไปในกรดอะคริลิกก็เป็นสารตัวหนึ่งที่ช่วยยับยั้งการเกิดปฏิกิริยา) ดังนั้นแก๊สที่ใช้ปกคลุมของเหลว (ในรูปที่ M-Gas) จึงเป็นแก๊สผสมที่ประกอบด้วยออกซิเจน 7% ที่เหลือเป็นไนโตรเจน (ความเข้มข้นต่ำสุดของออกซิเจนที่ยอมรับได้คือ 5%)

แต่สารยับยั้งนี้ไม่สามารถป้องกันการรวมตัวเป็นกรดไดอะคริลิก

รูปที่ ๕ สถานะของ V-3138 ขณะปฏิกิริยาเกิดการ runaway

ในวันที่เกิดเหตุนั้นถังมึกรดอะคริลิกบรรจุอยู่เต็ม (รูปที่ ๕) โดยของเหลวที่อยู่ทางด้านบนของถังมีอุณหภูมิสูงกว่าทางด้านล่าง และด้วยการที่ไม่มีการไหลเวียนของเหลวเย็นจากด้านล่างสู่ด้านบน ทำให้กรดอะคริลิกที่อยู่ทางด้านบนเกิดปฏิกิริยากลายเป็นกรดไดอะคริลิก การสอบสวนภายหลังพบว่าความร้อนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานี้มากพอที่จะสะสมจนทำให้เกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ตามมาภายหลัง

ประเด็นที่น่าบันทึกไว้หน่อยคือ ผู้ที่เกี่ยวข้อง (ไม่ว่าจะเป็นโอเปอร์เรเตอร์หรือผู้ที่ออกแบบวิธีการทำงานใหม่) ทราบความสำคัญของการ Recycle to top หรือไม่ และการ Recyle to top นั้นแตกต่างจาก Recycle to level gauge อย่างไร และเมื่อใดควรที่จะกลับไปใช้การ Recylcle to top สิ่งนี้มีการกล่าวไว้ในคู่มือการปฏิบัติงานหรือไม่

เมื่อโอเปอร์เรเตอร์พบเห็นหมอกควันรั่วไหลออกมาทางช่อง vent จึงได้ทำการฉีดน้ำหล่อเย็นถัง แต่ด้วยการที่ถังมีการหุ้มฉนวนกันความร้อนรั่วไหล (ซึ่งจำเป็นเวลาที่อากาศหนาว) อยู่ภายใน ทำให้การระบายความร้อนทำได้ไม่ดี ความร้อนที่เกิดขึ้นภายในทำให้กรดอะคริลิกในถังกลายเป็นไอมากขึ้น ความดันในถังจึงเพิ่มสูงขึ้น กรดที่อยู่ในถังกลายเป็นของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศ ที่เวลาประมาณ ๑๔.๒๐ น ความดันในถังสูงถึง 2.5 bar ในขณะที่สารผสมในถังมีอุณหภูมิ 240ºC (ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศ) ลำตัวถังก็เริ่มฉีกขาด การรั่วไหลของสารออกจากถังทำให้ความดันในถังลดลงทันที แต่การลดลงของความดันก็ทำให้ของเหลวในถังเดือดเป็นไอปริมาณมาก ถังเกิดการระเบิดเมื่อเวลาประมาณ ๑๔.๓๕ น โดยความดันตอนที่ถังระเบิดคือ 6 bar (แรงระเบิดประมาณไว้ที่ 3 kg TNT)

เมื่อถังระเบิดจากความดันสูงภายใน ของเหลวจึงกลายเป็นไอทันที และเกิดการลุกติดไฟทันที (ต้นตอของแหล่งพลังงานที่ทำให้เกิดการจุดระเบิดมีหลายแหล่งที่เป็นไปได้ ไม่สามารถระบุได้ว่าเกิดจากแหล่งได้) เป็นการระเบิดแบบที่เรียกว่า BLEVE หรือ Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion

มาตรฐาน API 650 Welded tanks for oil storage ที่ใช้ออกแบบถังเก็บน้ำมัน กำหนดความดันภายในสูงสุดไม่เกิน 0.17 bar ในกรณีของ atmospheric storage tank เมื่อความดันในถังสูงขึ้น (โดยที่ของเหลวยังไม่จำเป็นต้องเดือด) หลังคาถังจะปลิวออกแต่ลำตัวจะไม่ฉีกขาด ทำให้ของเหลวในถังไม่รั่วไหลออกมา และไม่สามารถทำให้เกิด BLEVE ได้

แต่ V-3138 นี้รับความดันได้ถึง 6 bar ก่อนการระเบิด แสดงว่า V-3138 คงได้รับการออกแบบมาเป็นถังที่สามารถรับความดันได้ในระดับหนึ่ง แต่ถูกนำมาใช้เก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ

รูปที่ ๖ ภาพความเสียหายเมื่อมองจากทางด้านบน (จากเอกสาร ๑)

การระเบิดแบบ BLEVE ที่คุ้นเคยกันนั้นเกิดจากการที่ถังเก็บของเหลวภายใต้ความดันนั้นโดนไฟคลอกจากภายนอก พื้นผิวโลหะส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลวจะร้อนจัด ความแข็งแรงจะลดต่ำลงจนไม่สามารถทนต่อแรงดันภายในได้ ทำให้ถังฉีกขาดออกและปลดปล่อยของเหลวที่กลายเป็นไอนั้นให้พบกับเปลวเพลิงที่ไหม้อยู่ภายนอก กล่าวคือไอระเหยนั้นยังไม่มีเวลาที่จะผสมกับอากาศจนเป็นเนื้อเดียวกัน เปลวเพลิงที่เกิดขึ้นจะมีการแผ่รังสีความร้อนที่สูง ในกรณีของ BLEVE ขนาดใหญ่นั้นรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาสามารถทำให้ผู้ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง (ที่ไม่มีสิ่งกำบังรังสีความร้อน) เสียขีวิตได้ทันที

UVCE หรือ Unconfined Vapour Cloud Explosion นั้นแตกต่างออกไป ในรูปแบบนี้มีการรั่วไหลของไอเชื้อเพลิงปริมาณมากออกมาปกคลุมเป็นบริเวณกว้างและมีการผสมกับอากาศอย่างทั่วถึงก่อนที่จะเกิดการจุดระเบิด อันตรายสำคัญของ UVCE คือคลื่นแรงอัดของการระเบิดที่สามารถทำให้สิ่งก่อสร้างรอบข้างเกิดความเสียหายตามมาได้

ความแปลกของการระเบิดที่ Himeji นี้คือ การเกิด BLEVE จากความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีภายในถังเก็บ ไม่ใช่จากเพลิงภายนอกที่คลอกถังเก็บอยู่

ความรู้จากวิชาเคมีอินทรีย์ทำให้เรารู้ว่าสารที่เรากำลังทำงานอยู่ด้วยนั้นสามารถทำปฏิกิริยาใดได้บ้าง มีปัจจัยใดบ้างที่ช่วยส่งเสริมการเกิดหรือยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าว ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบกระบวนการ, หน่วยปฏิบัติการ, และขั้นตอนการทำงานต่าง ๆ ให้มีความปลอดภัยในการทำงาน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการประกอบวิชาชีพของวิศวกรเคมี

การระเบิดของถัง LPG ที่เมือง Feyzin ประเทศฝรั่งเศส MO Memoir : Sunday 7 July 2556

พื้นฐานความรู้ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ที่จะเล่าใน Memoir ฉบับนี้อ่านได้จาก Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๖๓๘ วันอาทิตย์ที่ ๓๐ มิถุนายน ๒๕๕๖ เรื่อง "ถังความดัน หอ stripper และการลดอุณหภูมิเนื่องจากการระเหยของของเหลว"

เอกสารที่ใช้ในการเรียบเรียงบทความฉบับนี้ได้แก่

1. The Feyzin Disaster, Loss Prevention Buletin, vol 77, 1987.

2. BLEVE in an LPG storage facility at a rafinery January 4, 1966 Feyzin France, sheet updated Feb 2008. (http://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/ressources/1_feyzin_gc_ang.pdf) (ผมสะกดชื่อบทความตามที่ปรากฏในบทความนะ คือเขาสะกดเป็น rafinery แทนที่จะเป็น refinery)

3. Fire and explosion of LPG tanks at Feyzin, France. Failure knowledge database - 100 selected cases. (http://shippai.jst.go.jp/en/)

ในวันอังคารที่ ๔ มกราคมปีค.ศ. ๑๙๖๖ (พ.ศ. ๒๕๐๙) ได้เกิดเหตุการแก๊ส LPG (Liquified Petroleum Gas) รั่วไหลจากถังเก็บ ณ เมือง Feyzin ประเทศฝรั่งเศส เหตุการณ์ดังกล่าวทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑๘ ราย โดย ๑๑ รายเป็นพนักงานดับเพลิงที่เข้าไปปฏิบัติหน้าที่ควบคุมเพลิง เหตุการณ์ดังกล่าวทำให้เกิดการทบทวนวิธีการปฏิบัติหน้าที่ในการเก็บตัวอย่าง การผจญเพลิง การออกแบบระบบลดอุณหภูมิถังเก็บ ฯลฯ และได้กลายเป็นกรณีศึกษาที่สำคัญกรณีหนึ่งในสาขาวิศวกรรมเคมี

รูปที่ ๑ แสดงแผนผังบริเวณที่เกิดเหตุและภาพมุมกว้างแสดงความเสียหายโดยรวมของบริเวณที่เกิดเหตุ

ในการปฏิบัติงานของโรงกลั่นแห่งนี้ จะมีการเก็บตัวอย่าง LPG จากถังลูกโลก (spherical tank) ไปทำการวิเคราะห์ทุก ๓ ถึง ๕ วัน แต่เนื่องจากการออกแบบกระบวนการผลิตของโรงกลั่น จึงทำให้มีสารละลาย NaOH (caustic soda - หรือโซดาไฟ) เข้าไปในถังเก็บ และจะแยกชั้นออกมาอยู่ที่กันถัง (เพราะน้ำมีความหนาแน่นสูงกว่า LPG และไม่ละลายใน LPG) ดังนั้นก่อนการเก็บตัวอย่างจึงต้องมีการระบายน้ำที่ก้นถังทิ้งเสียก่อน

รูปที่ ๒ แสดงแผนผังระบบท่อและวาล์วสำหรับการระบายสารละลาย NaOH ทิ้งก่อนเก็บตัวอย่าง LPG และท่อแยกสำหรับเก็บตัวอย่าง ระบบท่อต่อออกจากถังเป็นท่อขนาด 2 นิ้ว ระบบท่อดังกล่าวมีการติดตั้งวาล์วขนาด 2 นิ้วต่ออนุกรมกันอยู่สองตัว โดยที่ท่อสั้น ๆ ที่เชื่อมระหว่างวาล์ว 2 นิ้ว (ใน ref 1 เรียกท่อนี้ว่า spool piece ซึ่งคำศัพท์นี้ในทาง piping หมายถึงชิ้นส่วนท่อสั้น ๆ ที่ผ่านประกอบเป็นรูปร่างต่าง ๆ สำหรับติดตั้งทำนองเดียวกับชิ้นส่วนจิ๊กซอร์) ทั้งสองตัวนั้นจะมีท่อแยกขนาด 3/4 นิ้วที่มีวาล์วขนาด 3/4 นิ้วติดตั้งอยู่หนึ่งตัว ท่อ 3/4 นิ้วนี้มีไว้สำหรับเก็บตัวอย่าง LPG

วาล์วทั้งสามตัวนี้ (2 นิ้ว 2 ตัวและ 3/4 นิ้ว 1 ตัว) ไม่ได้มีการระบุว่าเป็นวาล์วชนิดไหน แต่ใน ref. 1 กล่าวว่าสำหรับวาล์ว 2 นิ้วนั้นไม่ได้มีการติดตั้งประแจหมุนวาล์ว (valve spanner) คาไว้ที่ตัววาล์ว แต่จะใช้วิธีให้ไปเบิกมาใช้งานเมื่อต้องการเปิดวาล์วดังกล่าว ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้ใครมาหมุนเปิดวาล์วดังกล่าวเล่น จากข้อมูลนี้ทำให้สงสัยว่าวาล์วขนาด 2 นิ้วทั้งสองตัวนั้นคงจะเป็นชนิด ball valve เพราะถ้าเป็น gate หรือ globe valve ควรจะใช้คำว่า wheel มากกว่า spanner

ส่วนวาล์วขนาด 3/4 นิ้วนั้นไม่มีข้อมูลที่จะระบุได้ว่าเป็นวาล์วชนิดไหน

รูปที่ ๑ แผนผังบริเวณที่เกิดเหตุ รูปบนมาจาก figure 1.4 ของ ref 1. ส่วนรูปล่างมาจาก figure 7 ของ ref. 2 รูปทั้งสองเป็นการมองจากคนละด้านกัน ในส่วนของถังเก็บ LPG นั้นมีทั้งชนิด spherical type และ bullet type ส่วนถังน้ำมันที่เห็นในรูปเป็นชนิด floating roof tank

รูปที่ ๒ แผนผังท่อและวาล์วสำหรับการระบายสารละลาย NaOH ทิ้งจากก้นถังและสำหรับเก็บตัวอย่าง LPG ไปทำการวิเคราะห์ (ภาพจาก ref. 1) pipe ขนาด 2 นิ้วมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกประมาณ 2.375 นิ้วและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในประมาณ 2.0 นิ้วสำหรับท่อ schedule no. 40 พึงสังเกตระยะความสูงของก้นถังจากพื้น (ประมาณ 1.37 เมตร) นั้นต่ำกว่าความสูงของผู้ใหญ่ทั่วไป (1.6-1.8 เมตร) ทำให้พนักงานที่เข้าไปปฏิบัติงานเก็บตัวอย่างต้องก้มตัวลงเพื่อปฏิบัติงาน

เนื่องจากวาล์วมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการเปิดวาล์วเพื่อการระบายน้ำจึงจะเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อย ในสภาพที่อากาศเย็นร่วมกับการที่อาจมีแก๊ส LPG รั่วไหลออกมาพร้อมกับน้ำที่ระบายทิ้งในขณะที่เปิดวาล์วเพื่อระบายน้ำนั้น จะทำให้อุณหภูมิบริเวณตัววาล์วนั้นลดต่ำลง (จากการที่ LGP ขยายตัวเมื่อไหลผ่านรูขนาดเล็ก เรื่องนี้เคยอธิบายไว้ใน Memoir วันที่ ๓๐ มิถุนายน ๒๕๕๖ แล้ว) จนกระทั่งทำให้น้ำที่ระบายออกมานั้นแข็งตัวเป็นน้ำแข็งอุดตันวาล์วเอาไว้ได้ และเมื่อมีน้ำแข็งอุดตันวาล์ว จะทำให้ไม่สามารถหมุนเปิด-ปิดวาล์วดังกล่าวได้ ดังนั้นเพื่อป้องกันเหตุการณ์ดังกล่าว จึงได้มีการกำหนดระเบียบวิธีปฏิบัติในการระบายสารละลาย NaOH ออกจากถังดังนี้

(ก) สวมประแจหมุนวาล์วเข้ากับวาล์ว 2 นิ้วทั้งสองตัวนั้น

(ข) เปิดวาล์ว 2 นิ้ว "ตัวบน" ที่อยู่ใกล้กับก้นถังลูกโลกจนเปิดเต็มที่

(ค) ค่อย ๆ ปรับอัตราการระบายของเหลวทิ้งทีละน้อย (เท่าที่จำเป็น) ด้วยการค่อย ๆ เปิดวาล์ว 2 นิ้ว "ตัวล่าง" หรือวาล์ว 3/4 นิ้วที่ใช้สำหรับเก็บตัวอย่าง LPG

เช้าวันเกิดเหตุนั้น พนักงานต้องไปทำการเก็บตัวอย่างแก๊สโพรเพนที่ถังลูกโลกใบหนึ่ง (หมายเลขถังในเอกสารต่างฉบับกันมีความแตกต่างกันอยู่ ใน ref. 1 บอกว่าแค่ว่าเป็นหมายเลข 443 แต่ใน ref. 2 นั้นบอกว่าเป็นเบอร์ T 61443 ซึ่งจะเรียกย่อ ๆ ว่า 443 ดังนั้นจึงสรุปว่าเป็นถังใบเดียวกัน) ทีมพนักงานที่ไปเป็นตัวอย่างนั้นประกอบด้วยพนักงาน 3 คนคือพนักงานปฏิบัติงาน (ที่เราเรียกว่าโอเปอร์เรเตอร์) 1 คน เจ้าหน้าที่แลปวิเคราะห์ 1 คนและพนักงานดับเพลิงอีก 1 คน พนักงานปฏิบัติงานนั้นมีประแจหมุนวาล์วไปเพียงอันเดียว (แทนที่จะมีสองอันสำหรับวาล์ว 2 นิ้วสองตัว)

เมื่อไปถึงถังที่จะเก็บตัวอย่าง พนักงานปฏิบัติงานได้กระทำดังนี้

๑. เปิดวาล์ว 2 นิ้ว "ตัวล่าง" จน "เกือบ" เต็มที่ (ตรงนี้ ref. 1 ใช้คำว่า almost fully) ซึ่งตรงนี้เป็นการกระทำแตกต่างไปจากระเบียบวิธีปฏิบัติที่วางไว้คือต้องเปิดวาล์ว 2 นิ้ว "ตัวบน" ไม่ใช่ตัวล่าง

๒. จากนั้นจึงค่อย ๆ เปิดวาล์ว 2 นิ้ว "ตัวบน" (ระเบียบวิธีปฏิบัติที่วางไว้คือต้องเป็นตัวล่าง) เพื่อจะระบายสารละลาย NaOH ออกจากถังเก็บ ในการนี้พนักงานต้อง "ถอด" ประแจหมุนวาล์วจากวาล์วตัวล่างไปใช้กับวาล์วตัวบน (เพราะมีประแจหมุนวาล์วติดมือไปเพียงอันเดียว)

ตรงนี้เป็นจุดหนึ่งที่ทำให้เกิดเป็นประเด็นถกเถียงกันได้ว่า สิ่งที่พนักงานคนดังกล่าวกระทำนั้นเกิดจากการไม่ปฏิบัติตามวิธีการ (เพราะลืมหรืออะไรก็ตามแต่) หรือว่าวิธีการที่วางไว้นั้นไม่เหมาะสม เพราะถ้าดูจากความสูงของพื้นที่ปฏิบัติงาน ก็ ทำให้เกิดคำถามได้ว่าการให้ไปปรับวาล์วตัวล่างที่อยู่ใกล้กับพื้นนั้นมีความสะดวกในการปฏิบัติหรือไม่ (เช่นทำให้เปิดวาล์วได้ไม่ค่อยสะดวก หรือของเหลวที่ไหลออกมานั้นอาจพุ่งลงกระทบพื้นและกระเด็นเข้าหน้าของพนักงานได้)

เมื่อเปิดวาล์วตัวบนเพียงเล็กน้อย ปรากฏว่ามีของเหลวไหลออกมาเพียงเล็กน้อยตามด้วยแก๊สในปริมาณเล็กน้อย พนักงานจึงปิดวาล์วตัวบนอีกครั้งและเปิดอีกครั้งหนึ่ง (ตรงนี้เข้าใจว่าน่าจะเปิดเพียงเล็กน้อย) ปรากฏว่ามีของเหลวไหลออกมาเพียงไม่กี่หยดและไม่มีอะไรไหลออกมา พนักงานคนดังกล่าวจึงตัดสินใจเปิดวาล์ว 2 นิ้วตัวบนเต็มที่ จากนั้นก็มีเสียงดัง (ใน ref. 1 ใช้คำว่า deflagration) ตามด้วยกระแสโพรเพนที่ฉีดออกมาจากถังอย่างรุนแรงกระจายไปทั่วบริเวณ จนทำให้พนักงานที่เข้าไปเปิดวาล์วได้รับบาดเจ็บบริเวณใบหน้าและแขนจากความเย็นของแก๊สที่ฉีดออกมา และในจังหวะที่เขาถอดหลังออกมานั้นก็ได้ดึงเอาประแจหมุนวาล์วออกจากตำแหน่ง

จากนั้นพนักงานปฏิบัติการและพนักงานดับเพลิงพยายามจะเข้าไปปิดวาล์วที่เพื่อหยุดการไหลของแก๊ส แต่ไม่สำเร็จ (นับว่าเป็นการกระทำที่เสี่ยงมาก เพราะต้องเข้าไปอยู่ในหมอกแก๊สโพรเพนที่รั่วออกมาจากถังอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในช่วงเลานี้ถ้าเกิดการระเบิดขึ้นเมื่อใด พนักงานทั้งหมดจะโดนไฟครอกทันที) จึงได้ออกจากบริเวณดังกล่าวเพื่อไปยังจุดแจ้งเหตุ (ห่างออกไปประมาณ 800 เมตร) ขณะนั้นเป็นเวลาประมาณ 6.40 น (ในช่วงเช้า)

ช่วงเวลาต่อจากนั้นเป็นความพยายามของพนักงานดับเพลิงที่จะปิดแก๊สที่รั่วไหลและปิดกั้นเส้นทางในถนนบริเวณใกล้เคียง แต่ปรากฏว่ามีมีรถยนต์คันหนึ่งวิ่งผ่านเข้าไปในหมอกแก๊สโพรเพน ห่างจากถังแก๊สที่รั่วออกมาประมาณ 160 เมตร (เหตุการณ์ตอนนี้ใน ref. 1 และ ref. 2 บรรยายไว้แตกต่างกัน) ทำให้เกิดการจุดระเบิดแก๊สโพรเพนที่รั่วออกมานั้น (คนขับรถยนต์คันดังกล่าวถูกไฟครอกเสียชีวิต ส่วนสาเหตุการจุดระเบิดนั้นใน ref. 1 บอกว่าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่บกพร่อง แต่ใน ref. 2 บอกว่าเป็นชิ้นส่วนที่ร้อนของตัวรถ) ทำให้เกิดเปลวไฟวิ่งย้อนไปยังถังแก๊สโพรเพน 443 ที่มีแก๊สรั่วออกมา เกิดเป็นเปลวไฟพุ่งสูงขึ้นไปประมาณ 60 เมตร ขณะนั้นเป็นเวลาประมาณ 7.15 น (ดูรูปที่ ๓)

เหตุการณ์ต่อจากนั้นเป็นความพยายามที่จะควบคุมเพลิง ด้วยการใช้น้ำฉีดหล่อเลี้ยงไปยังถังข้างเคียงและถัง 443ไม่ให้ร้อน การเข้ามาช่วยเหลือของหน่วยดับเพลิงต่าง ๆ รายละเอียดตรงจุดนี้ในเอกสาร ref. 1 และ 2เขียนไว้ชัดเจนแล้ว ไม่ขอนำมากล่าวซ้ำ แต่ผลที่เกิดขึ้นคือมีการแย่งน้ำใช้กันจนทำให้เกิดปัญหาน้ำไม่พอใช้ในการหล่อเลี้ยงถังทุกใบ

เวลาประมาณ 7.45 น วาล์วระบายความดันขนาด 4 นิ้วบนถัง 443 เปิดออก เนื่องจากความดันในถังสูงขึ้นจากการโดนไฟครอก แก๊สที่รั่วออกมานั้นลุกติดไฟทันที ทำให้เกิดเป็นเปลวไฟขนาด 10 เมตร

ตรงนี้ต้องขออธิบายหน่อย คือการระบายความดันในกรณีที่ความดันในถังสูงผิดปรกติไม่มากและเป็นชั่วขณะ (เช่นจากอุณหภูมิอากาศที่ร้อนหรือการปฏิบัติงาน) แก๊สที่ออกจากวาล์วระบายความดันของถังจะส่งไปยังระบบ flare ได้ แต่ถ้าเป็นกรณีเช่นไฟลุกไหม้ที่ตัวถังแล้ว จะยอมให้แก๊สที่รั่วออกมานั้นออกสู่บรรยากาศโดยตรงได้ (แก๊สที่รั่วออกอาจมีปริมาณมากเกินกว่าที่ระบบ flare จะรับได้) เมื่อแก๊สรั่วออกมาก็จะลุกติดไฟทันที ที่สำคัญคืออย่าให้เปลวไฟที่เกิดจากแก๊สที่รั่วออกมาจากวาล์วระบายความดันสัมผัสกับโลหะที่เป็นผนังของตัวถังโดยตรงหรือถังข้างเคียง และต้องป้องกันไม่ให้ผนังถังร้อนเกินไปด้วยการใช้น้ำหล่อเย็น แนวปฏิบัติเช่นนี้ปัจจุบันผมก็ยังเห็นมีการใช้งานอยู่

ช่วงระหว่างเวลา 7.45-8.30 น นั้นมีพนักงานเข้าระงับเหตุอยู่ 158 นายในบริเวณ 100-120 เมตรรอบตัวถัง 443 เมื่อเห็นวาล์วระบายความดันของถัง 443 เปิดออก พนักงานดับเพลิงจึงได้ "ยุติ" การฉีดน้ำเข้าหล่อเลี้ยงถัง 443 (ในขณะนั้นน้ำมีไม่พอใช้) ด้วยเข้าใจว่าวาล์วระบายความดันที่เปิดออกจะสามารถป้องกันไม่ให้ถัง 443 ระเบิดได้ด้วยการลดความดันภายในถังด้วยการปล่อยให้แก๊สรั่วไหลออกมา แต่ถึงกระนั้นปัญหาน้ำขาดแคลนและมีความดันต่ำก็ยังคงมีอยู่ ทำให้พนักงานดับเพลิงต้องเข้าไปฉีดน้ำใกล้ถัง แต่ความร้อนจากเปลวไฟก็ทำให้เข้าใกล้ได้ไม่เกิน 40 เมตรจากตัวถัง

เวลาประมาณ 8.40-8.45 น ผนังของถัง 443 ก็แตกออก โพรเพนประมาณ 340 m³ (ที่เป็นของเหลว) รั่วออกมาจากถังทันที เมื่อความดันลดลงประกอบกับอุณหภูมิที่สูง ก็ทำให้โพรเพนที่เป็นของเหลวนั้นกลายเป็นไอปกคลุมบริเวณดังกล่าวและลุกติดไฟอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่กี่วินาที กลายเป็นลูกไฟขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 250 เมตรและสูงประมาณ 400 เมตร (สนามฟุตบอลมาตรฐานมีความยาวประมาณ 100 เมตร ดังนั้นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเปลวไฟจะครอบคลุมพื้นที่สนามฟุตบอลได้ถึงสองสนาม) เศษชิ้นส่วนจากการระเบิดนั้นยังส่งผลให้ถังแก๊สที่อยู่บริเวณข้างเคียงได้รับความเสียหาย ปลดปล่อยแก๊สให้รั่วออกมาอีก ทำให้บริเวณเพลิงไหม้ขยายตัวออกไปในบริเวณกว้าง ในบรรดาผู้เสียชีวิต 18 รายนั้น 11 รายเป็นพนักงานดับเพลิงที่เข้าไปดับเพลิงในบริเวณถังดังกล่าว (เข้าใจว่าน่าจะเสียชีวิตในขณะที่เกิดการระเบิด) ความร้อนแรงจากเปลวไฟนั้นเผาพลาญร่างผู้เสียชีวิตบางรายจนเหลือเพียงคราบคาร์บอนบนพื้น (รูปที่ ๔)

เวลาประมาณ 8.55 น ก็ได้ถอนกำลังออกจากบริเวณถังเก็บที่เกิดไฟไหม้

เหตุการณ์ต่อจากนี้ไปเป็นอย่างไรบ้างนั้น ขอให้ไปอ่านเอาเองใน ref. ที่ส่งเป็นไฟล์แนบมาให้ (หรือไม่ก็ไปดาวน์โหลดจากเว็บได้ สำหรับ ref. 1 นั้นเข้าไปได้ที่ www.en.wikipedia.org แล้วค้นดูคำว่า Feyzin ดู จะมี link ไปยังบทความดังกล่าว แต่เป็นเวอร์ชันจัดรูปแบบใหม่ ที่ผมส่งมาให้เป็นฉบับเวอร์ชันดั้งเดิม)

สถานการณ์กลับเข้าสู่การควบคุมได้อีกครั้งในเย็นวันพุธที่ ๕ มกราคม แม้ว่าในขณะนั้นยังมีไฟไหม้อยู่บางส่วนก็ตาม

รูปที่ ๔ คราบคาร์บอนบนพื้นของผู้เสียชีวิตรายหนึ่ง (จาก ref. 1)

หลังเหตุการณ์ครั้งนั้นคำถามที่เกิดขึ้นตามมาก็คือ ทำให้ถัง 443 จึงเกิดการระเบิดได้ ในช่วงแรกมีอยู่สองทฤษฎีที่เป็นที่ถกเถียงกันก็คือ

๑. วาล์วระบายความดันมีขนาดเล็กเกินไป

๒. ความร้อนที่เกิดจากเปลวไฟที่เผาผนังโลหะถังส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลวโดยตรง ทำให้ความแข็งแรงของโลหะลดลง ประกอบกับความดันในถังที่สูงขึ้น ทำให้ถังแตกออก

ทฤษฎีทั้งสองเป็นที่ถกเถียงกันหลังเหตุการณ์ผ่านไปหลายปี กว่าจะได้ข้อยุติว่าสาเหตุหลักที่ทำให้ถังเกิดการระเบิดคือการที่ความร้อนที่เกิดจากเปลวไฟที่เผาผนังโลหะถังส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลวโดยตรง ทำให้ความแข็งแรงของโลหะลดลง ประกอบกับความดันในถังที่สูงขึ้น ทำให้ถังแตกออก การระเบิดรูปแบบเช่นนี้มีชื่อเรียกว่า Boiling Liquid Expansion Vapour Explosion หรือย่อสั้น ๆ ว่า "BLEVE"

จุดแตกต่างระหว่าง BLEVE กับ Unconfined Vapour Cloud Explosion (UVCE) คือ ในกรณีของ UVCE นั้นไอสารที่รั่วไหลออกมา (ต้องรั่วออกมาเป็นปริมาณมากด้วย แต่จะรั่วออกมาอย่างรวดเร็วหรือค่อย ๆ รั่วออกมานั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง) ไม่ได้เกิดการลุกไหม้ทันที่ แต่มีการแผ่ออกไปเป็นบริเวณกว้างก่อนเกิดการระเบิด ความเสียหายจาก UVCE นั้นเกิดจากคลื่นกระแทกจากการระเบิดเป็นหลัก แต่ในกรณีของ BLEVE นั้นเป็นการรั่วไหลออกมาในปริมาณมากในระยะเวลาอันสั้น และเกิดการลุกไหม้ติดไฟทันที ความเสียหายหลักจาก BLEVE นั้นคือเปลวไฟที่เกิดขึ้นจะมีขนาดใหญ่มากและมีการแผ่รังสีความร้อนที่สูงมาก มีบันทึกหนึ่งกล่าวว่าในขณะที่เกิด BLEVE นั้น พนักงานดับเพลิงที่อยู่คู่กันสองราย รายหนึ่งหลบเข้าที่กำบังทัน (ไม่ได้รับความร้อนจากการแผ่รังสีที่เดินทางเป็นเส้นตรงเหมือนแสง) รอดชีวิต ส่วนอีกรายที่หลบไม่ทันและรับความร้อนจากการแผ่รังสีเข้าไปนั้นเสียชีวิตในที่เกิดเหตุ

ในกรณีของภาชนะโลหะที่บรรจุของเหลวอยู่นั้น ถ้ามีไฟเผาเนื้อโลหะบริเวณที่อยู่ใต้ระดับผิวของเหลว อุณหภูมิของเนื้อโลหะจะสูงขึ้นและส่งผ่านความร้อนไปยังของเหลวที่บรรจุอยู่ และเมื่อของเหลวเริ่มเดือด การเดือดของของเหลวนั้นจะดึงเอาความร้อนจากเนื้อโลหะไปมาก ดังนั้นจึงประมาณได้ว่าอุณหภูมิของเนื้อโลหะนั้นจะอยู่ที่ประมาณจุดเดือดของของเหลว

แต่ถ้าไฟเผาเนื้อโลหะบริเวณที่อยู่เหนือผิวระดับของเหลว สิ่งที่เนื้อโลหะทำได้คือการระบายความร้อนไปยังอีกฟากหนึ่งที่มีแต่แก๊ส แต่เนื่องจากแก๊สระบายความร้อนได้ไม่ดี จึงทำให้อุณหภูมิเนื้อโลหะเพิ่มสูงขึ้นมาก และเมื่อโลหะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ความแข็งแรงจะลดลง ประกอบกับการที่ความดันในถังเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากของเหลวระเหยกลายเป็นแก๊สในปริมาณมาก ดังนั้นเมื่อถึงระดับหนึ่งเนื้อโลหะก็จะฉีกขาดออก ทำให้ของเหลวในถังรั่วไหลออกมาข้างนอกในปริมาณมากทันที (ดูรูปที่ ๕ ข้างล่างประกอบ)

รูปที่ ๕ รูปภาพอธิบายการเกิดปรากฏการณ์ BLEVE (จาก ref. 3) จะเห็นว่าวาล์วระบายความดันนั้นจะพ่นแก๊สขึ้นไปในแนวดิ่งเพื่อป้องกันไม่ให้เปลวไฟจากแก๊สที่ลุกไหม้ไปลนตัวมันเองหรือถังที่อยู่ข้างเคียง

หลังเหตุการณ์ดังกล่าวก็ได้มีการออกแนวปฏิบัติเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์ดังกล่าวซ้ำอีก (แต่มันก็เกิดอยู่ดี) เช่น

1. หุ้มฉนวนความร้อนทนไฟไหม้ให้กับตัวถังและส่วนขา เพื่อลดความร้อนที่จะส่งผ่านไปยังเนื้อโลหะเวลาโดนไฟครอก การป้องกันส่วนขาก็เพื่อป้องกันไม่ให้ถังล้มลงมา

2. จัดหาน้ำฉีดหล่อเลี้ยงในปริมาณที่เพียงพอ

3. บริเวณพื้นใต้ถังควรที่จะมีการลาดเอียง เพื่อให้เชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมานั้นไหลพ้นจากก้นถัง เวลาที่เชื้อเพลิงนั้นเกิดการลุกไหม้จะได้ไม่เกิดเปลวไฟครอกที่ก้นถังโดยตรง

4. ติดตั้งวาล์วเพิ่มเพื่อระบายความดัน โดยวาล์วนั้นสามารถสั่งเปิดจากระยะไกลได้ เพื่อลดความดันในถังโดยไม่ต้องรอให้ safety valve ทำงาน

5. วาล์วระบายของเหลวนั้นไม่ควรเป็นวาล์วขนาดใหญ่ ควรติดตั้งในบริเวณที่เข้าปฏิบัติงานได้ง่าย (เช่นไม่อยู่ใต้ตัวถัง แต่เดินท่อออกมายังด้านนอก) และควรใช้วาล์วชนิดที่ใช้แรงสปริงบังคับให้วาล์วปิดตลอดเวลา (ต้องใช้แรงคนไปโยกก้านเพื่อให้วาล์วเปิด แต่ถ้าปล่อยมือ วาล์วก็จะกลับคืนสู่ตำแหน่งปิด)

รูปที่ ๖ การป้องกันไม่ให้ถังระเบิดจากการโดนไฟครอก (จาก ref. 1) บทเรียนที่ได้จากเหตุการณ์ที่เมือง Feyzin

รูปต่าง ๆ ในหน้าถัดไปนั้นผมนำมาจาก www.corbisimages.com และ www.historicimages.com ต่างเป็นภาพบริเวณถังเก็บเชื้อเพลิงที่เกิดเพลิงไหม้ ส่วนจะเป็นบริเวณไหนบ้างนั้นก็ลองเพียงดูกันเอาเองก็แล้วกัน

 

Memoir ฉบับนี้เป็นฉบับปิดท้ายปีที่ ๕ ในรอบปีที่ ๕ นี้เริ่มตั้งแต่ฉบับที่ ๔๗๕ มาจนถึงฉบับที่ ๖๔๐ รวมทั้งสิ้น ๑๖๖ ฉบับ ๗๒๖ หน้า A4 ฉบับถัดไปจะเป็นฉบับเริ่มต้นปีที่ ๖ แล้ว ซึ่งถ้าไม่มีเหตุการณ์ใดเข้าแทรก ฉบับถัดไปจะเป็นเรื่องการระเบิดของโรงงานในประเทศไทยที่เกิดขึ้นเมื่อ ๒๕ ปีที่แล้ว ซึ่งเรื่องนี้ผมเคยเล่าไว้แล้วแต่ยังมีบางจุดที่ยังไม่ชัดเจน เพิ่งจะได้ทราบข้อมูลชัดเจนมาเมื่อปลายเดือนที่แล้วนี้เอง