เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire caused due to a thunderbolt that struck piping at a vinyl chloride manufacturing plant" (จากเว็บ https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000071.html) ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ ๑๑ กันยายน ค..ศ. ๑๙๘๗ (พ.ศ. ๒๕๓๐) ที่เมื่อ Kawasaki, Kanagawa ประเทศญี่ปุ่น รายละเอียดของเหตุการณ์ที่เขียนไว้ในบทความต้นเรื่องแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง
"เรื่องไฟไหม้โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์" เคยเขียนไว้ครั้งหนึ่งใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๖๙ วันอาทิตย์ที่ ๑ พฤษภาคม ๒๕๕๙ หรือเมื่อกว่า ๘ ปีที่แล้ว ซึ่งตอนนั้นสาเหตุเกิดจาก erosion ที่ข้องอด้านขาออกของปั๊มไหลหมุนเวียนของเหลวป้อนกลับไปสู่ quench tower เนื่องจากของเหลวนี้มีของแข็ง (พวก coke ซึ่งก็คืออนุภาคคาร์บอน) ผสมอยู่ ซึ่งทำให้ erosion นั้นเกิดได้ง่ายขึ้น
ส่วนเหตุการณ์ที่นำมาเล่าในวันนี้อ่านแล้วก็ดูเหมือนว่าการรั่วนั้นเกิดขึ้นที่ท่อด้านขาออกของปั๊มไหลหมุนเวียนของเหลวป้อนกลับไปสู่ quench tower เช่นกัน (บทความไม่ได้ระบุว่าเป็นท่อส่วนไหน) โดยเป็นผลจาก erosion ที่เกิดจากการไหลปั่นป่วนด้านขาออกของวาล์วด้านขาออกของปั๊มที่เกิดจากการเปิดวาล์วเพียงแค่บางส่วน บทความไม่ได้ให้ process flow diagram (PFD) ของบริเวณที่เกิดเหตุ บอกว่าการรั่วไหลนั้นทำให้ vinyl chloride และ hydrogen chloride (HCl) รั่วไหลออกมา แสดงว่าของเหลวที่ทำการป้อนกลับสู่ quench tower นั้นน่าจะเกิดจากที่ออกทางยอดหอของ quench tower แล้วถูกลดอุณหภูมิลงอีกจนบางส่วนกลายเป็นของเหลว จากนั้นจึงนำเอาของเหลวที่ควบแน่นได้นี้ส่วนหนึ่งมาป้อนกลับไปยัง quench tower รูป PFD ที่พอหาได้และคิดว่าน่าจะใกล้เคียงกระบวนการที่เกิดอุบัติเหตุมากได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ (อันที่จริงก็สามารถนำบางส่วนของของเหลวที่ควบแน่นที่สะสมอยู่ด้านล่างของ quench tower มาฉีดพ่นกลับได้เช่นกัน แต่ของเหลวตรงนี้จะมี dichloroethane เป็นองค์ประกอบหลัก)
ในการผลิตไวนิลคลอไรด์ (H2C=CHCl) จะนำเอา 1,2-Dichloroethane (1,2-ไดคลอโรอีเทน H2ClC-C-ClH2 ที่ย่อว่า DEC หรือบางทีก็เรียกว่าเอทิลีนไดคลอไรด์ Ethylene dichloride ที่ย่อว่า EDC) มาให้ความร้อนจนโมเลกุลแตกออกเป็นไวนิลคลอไรด์และแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) แก๊สร้อนจะถูกทำให้เย็นตัวลงโดยการสัมผัสกับของเหลวโดยตรงในอุปกรณ์ที่เรียกว่า Quench tower (ดูรูปที่ ๒)
ในการผลิตเอทิลีนนั้น ของเหลวที่ใช้ใน quench tower คือน้ำ เพราะในแก๊สนั้นมีองค์ประกอบที่เป็นกรดปนอยู่เพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับปริมาตรแก๊สที่ไหลเข้าระบบ และการแยกไฮโดรคาร์บอนกับน้ำทำได้ง่าย แต่ในกรณีของการผลิตไวนิลคลอไรด์ ผลิตภัณฑ์หลักที่เกิดร่วมคือ HCl ที่เมื่อละลายน้ำแล้วจะกลายเป็นกรดเกลือที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง ดังนั้นของเหลวที่ใช้ใน quench tower จึงต้องเป็นไวนิลคลอไรด์ที่มีอยู่แล้วในระบบ แต่เนื่องจากไวนิลคลอไรด์เป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ ดังนั้นการทำให้ไดคลอโรอีเทนแตกตัวเป็นไวนิลคลอไรด์จึงต้องทำที่ความดันสูงขึ้น เพื่อให้สามารถควบแน่นไวนิลคลอไรด์เป็นของเหลวได้ง่ายขึ้น (สามารถใช้น้ำหล่อเย็นระบายความร้อนได้)
ในเหตุการณ์ที่เกิดนี้ ในช่วงเวลานั้นเกิดฝนฟ้าคะนอง และมีฟ้าผ่าในบริเวณโรงงาน บทความบอกว่าฟ้าผ่าเกิดในบริเวณใกล้เคียงกับจุดที่เกิดการรั่วไหล แรงสั่นสะเทือนจากฟ้าผ่าทำให้ส่วนของท่อที่มีผนังบางเพราะ erosion เกิดความเสียหายทำให้ไวนิลคลอไรด์และไฮโดรเจนคลอไรด์รั่วไหลออก
สาเหตุที่ทำให้ท่อเกิด erosion เป็นเพราะการหรี่วาล์วด้านขาออกของ circulating pump เพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ แต่เนื่องจากวาล์วที่ใช้นั้นเป็น gate valve (บทความใช้คำว่า sluice valve) ซึ่งไม่เหมาะกับการควบคุมอัตราการไหล (มันเหมาะสำหรับการทำงานแบบเปิดเต็มที่และปิดเต็มที่) ทำให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วนทางด้าน downstream ของวาล์ว ซึ่งไปเร่งการเกิด erosion
ปั๊มที่ใช้ในโรงงานส่วนใหญ่เป็นปั๊มหอยโข่ง (centrifugal pump) ปรกติการติดตั้งปั๊มชนิดนี้จะมี block valve (วาล์วปิดกั้นการไหล) ทางด้านขาเข้าและด้านขาออกของปั๊มด้านละหนึ่งตัว เอาไว้สำหรับเวลาที่ต้องการทำการซ่อมบำรุงปั๊มหรือในกรณีที่ทำหน้าที่เป็นปั๊มสำรอง (ปั๊มที่ทำงานต่อเนื่องมักจะติดตั้งแบบใช้งานหนึ่งตัวสำรองหนึ่งตัวคู่ขนานกัน)
สำหรับของเหลวที่สะอาด (ไม่มีของแข็งปะปน) แต่เป็นสารอันตราย (เช่นน้ำมัน) ตัว block valve ก็มักจะเป็นชนิด gate valve ถ้าต้องการทำการควบคุมอัตราการไหลก็จะติดตั้งวาล์วควบคุม (control valve) ไว้ทางด้าน downstream ของ block valve ด้านขาออก จะไม่ใช้การปรับ block valve ด้านขาออกเพื่อปรับอัตราการไหล (ถ้าของเหลวนั้นเป็น slurry คือของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอย การใช้ ball valve จะเหมาะสมกว่า และถ้าเป็นของเหลวที่ไม่มีอันตราย เช่นน้ำ ก็สามารถใช้ butterfly valve ได้)
ตัว gate valve ถ้าเปิดไม่เต็มที่ ผลต่างความดันระหว่างด้านหน้าและด้านหลังของแผ่น disc (ตัวที่ทำหน้าที่ปิดกั้นการไหล) จะทำให้แผ่น disc สั่นสะเทือน และในกรณีที่เปิดไว้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิด cavitation ได้ คือของเหลวเมื่อไหลลอดตัวแผ่น disc ที่เปิดไว้เพียงเล็กน้อย ความเร็วในการไหลจะสูงขึ้นในขณะที่ความดันลดต่ำลง (ปรากฏการณ์เดียวกันกับเวลาที่มันไหลผ่านแผ่น orifice หรือท่อ ventury ที่ใช้วัดอัตราการไหล) แต่ถ้าของเหลวนั้นมีอุณหภูมิสูงใกล้จุดเดือด การที่ความดันลดลงก็อาจทำให้ของเหลวบางส่วนนั้นเดือดกลายเป็นไอได้ แต่เมื่อของเหลวไหลลอดผ่านแผ่น disc ไปแล้วความดันจะเพิ่มขึ้น ไอที่เกิดขึ้นนั้นก็จะยุบตัวลงทันที่ คือเกิด cavitation ซึ่งถ้าไปเกิดบนผิวโลหะ แรงที่เกิดจากการยุบตัวของฟองแก๊สนี้สามารถทำให้พื้นผิวโลหะสึกหรอได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น