ถังเก็บแนฟทาระเบิดจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากแนฟทาไหลเข้าถัง MO Memoir : Wednesday 15 May 2567

ไฟฟ้าสถิตที่สามารถจุดระเบิดเชื้อเพลิงในถังเก็บได้ ไม่จำเป็นต้องมาจากการหย่อนอุปกรณ์ใด ๆ (เช่น เพื่อการเก็บตัวอย่าง การวัดระดับ) ลงไปในถังเก็บเสมอไป การป้อนเชื้อเพลิงเข้าไปในถังเก็บก็มีโอกาสทำให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิตภายในถังสูงมากพอที่จะทำให้ระเบิดได้เช่นกัน

เอกสาร ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๖๓ (เมษายน พ.ศ. ๒๕๑๗) เรื่องที่ ๘ (รูปที่ ๑) ได้เล่าถึงเหตุการณ์การระเบิดของถังเก็บแนฟทา (น้ำมันเบนซิน) ในระหว่างการเติมน้ำมันเกรดหนึ่งเข้าไปผสมกับอีกเกรดหนึ่งที่อยู่ในถัง โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๕๔ (พ.ศ. ๒๔๙๗) หรือเมื่อ ๗๐ ปีที่แล้ว ที่โรงกลั่นน้ำมัน Shell เมือง Pernis ประเทศเนเธอร์แลนด์ โดยการระเบิดเกิดขึ้น ๔๐ นาทีหลังการผสม เพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นถูกดับได้ในเวลาไม่นาน จากนั้นจึงทำการย้ายน้ำมันไปยังถังอีกใบหนึ่ง

ในวันรุ่งนี้ทางโรงกลั่นก็ได้เริ่มทำการผสมน้ำมันใหม่อีกครั้ง และภายใน ๔๐ นาทีถัดมา ก็เกิดระเบิดขึ้นอีกครั้ง

สาเหตุของการระเบิดเกิดจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากอัตราการป้อนน้ำมันเข้าถังเก็บนั้นสูงเกินไป

แนวทางป้องกันที่บทความ (บริษัท ICI) นำเสนอไว้ก็คือให้ลดอัตราการป้อนน้ำมันเข้าถังเก็บ แต่ทางโรงกลั่นใช้อีกวิธีหนึ่งคือผสมสารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิต แต่วิธีหลังนี้ ICI มองว่าอาจก่อให้เกิดปัญหาเมื่อนำน้ำมันเข้าสู่กระบวนการถัดไป

รูปที่ ๑ การระเบิดในถังเก็บแนฟทาระหว่างการผสมน้ำมันให้เป็นเนื้อเดียวกัน

ใน ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๑๙ (๒๕ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๑๓) หัวช้อที่ ๘ (รูปที่ ๒) ได้กล่าวถึงความเร็วที่เหมาะสมในการไหลของไฮโดรคาร์บอนคือ ความเร็วเชิงเส้นควรจะต่ำว่า 7 เมตรต่อวินาที แต่ถ้าหากมีน้ำปนอยู่ด้วยก็ควรที่จะต่ำกว่า 1 เมตรต่อวินาที

นอกจากนี้ยังได้กล่าวว่า มีรายงานการทดลองในวารสาร Fire International (เดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๑๒) ว่าประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับเวลาที่ของเหลวนั้นไหล

แต่ถ้าทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำอีก (ตรงนี้เขาหมายความว่ากับอุปกรณ์เดิม ปิดปั๊ม แล้วเริ่มเดินเครื่องใหม่) หรือตัวเชื้อเพลิงนั้นมีการไหลผ่านท่ออย่างต่อเนื่อง ประจุจะค่อย ๆ ลดหายไป

การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าในช่วงแรกที่เริ่มเดินเครื่องปั๊มเป็นครั้งแรกนั้น จะเป็นช่วงที่อันตรายที่สุด เพราะของเหลวที่ไหลออกไปนั้นจะมีการสะสมประจุมาก และในทำนองเดียวกัน ปั๊มที่ไม่ได้เดินเครื่องเป็นเวลานาน เมื่อเริ่มเดินเครื่องใหม่ก็จะมีประจุไฟฟ้าสถิตสะสมได้มากเหมือนกัน

รูปที่ ๒ ความเร็วในการไหลที่เหมาะสมของน้ำมัน

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายคือการเติมของเหลวที่ทำให้ของเหลวนั้นเกิดการกระเด็นกระจาย ใน ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๒๐ (๑ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๑๓) เรื่องที่ ๖ (รูปที่ ๓) ได้เน้นย้ำถึงประเด็นนี้

ปรกติการป้อนของเหลวเข้าถังเก็บนั้นจะป้อนเข้าทางด้านล่างของถัง ถ้าระดับของเหลวในถังนั้นสูงกว่าระดับท่อทางเข้า ปัญหานี้ก็จะไม่เกิด การป้อนเข้าทางด้านบนนั้นอาจเกิดขึ้นเมื่อต้องการการผสมของเหลวสองชนิดให้เป็นเนื้อเดียวกัน ด้วยการสูบของเหลวในถังออกทางด้านล่างที่ก้นถัง แล้วป้อนกลับเข้าถัง ณ อีกมุมหนึ่งทางด้านบน (เช่นการปรับองค์ประกอบหรือความหนาแน่นของน้ำมันสองชนิด เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติตามข้อกำหนด วิธีการที่ปลอดภัยกว่าคืออย่าให้ของเหลวที่ป้อนเข้าทางด้านบนนั้นตกหล่นอย่างอิสระลงบนพื้นผิวของเหลวที่อยู่ในถัง แต่ให้ไหลผ่านท่อที่จุ่มลงไปใต้ผิวของเหลว

การกระเด็นกระจายของเชื้อเพลิงที่ทำให้เกิดละอองหยดของเหลวเล็ก ๆ นั้น สามารถลดอุณหภูมิจุดวาบไฟลงจากค่าปรกติได้ถึง 50ºC ทำให้ของเหลวที่มีจุดวาบไฟปรกติสูงกว่าอุณหภูมิห้อง กลายเป็นของเหลวที่มีความไวไฟสูงที่อุณหภูมิห้องได้ง่าย (หยดของเหลวเล็ก ๆ มีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรสูง ทำให้ระเหยกลายเป็นไอได้มากขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน ทำนองเดียวกับพัดลมไอน้ำที่ฉีดพ่นละอองน้ำออกมา น้ำจะระเหยกลายเป็นไอโดยดึงความร้อนจากอากาศรอบ ๆ)

รูปที่ ๓ ไม่ควรเติมของเหลวไวไฟในรูปแบบที่ทำให้ของเหลวนั้นกระเด็นกระจาย

เรื่องที่ 63/8, 19/8 และ 20/6 ถูกนำไปลงใหม่ใน ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๑๒๖ (สิงหาคม พ.ศ. ๒๕๒๑) เป็นเรื่องที่ 12/1, 12/2 และ 12/3 ตามลำดับ ในกรณีของเรื่องที่ 63/8 นั้นแม้ไม่ได้ระบุชัดเจนว่าไฟฟ้าสถิตนั้นเกิดจากอะไร แต่อาจจะพอคาดเดาได้ว่าเกิดจากการน้ำมันแบบมีการกระเด็นกระจาย

การผสมของเหลวสองชนิดให้รวมเป็นเนื้อเดียวกันทำได้หลายแบบ เช่นการสูบของเหลวสองชนิดจากแต่ละถังให้มาผสมรวมกันในท่อที่ส่งไปยังถังเก็บใบที่สาม การไหลปั่นป่วนภายในท่อจะทำให้ของเหลวผสมเป็นเนื้อเดียวกัน โดยอาจติดตั้ง inline mixer หรือ static mixer ในท่อเพื่อช่วยในการผสมด้วยก็ได้ การติดตั้งใบพัดผสมเข้าทางด้านข้างของถังก็เป็นอีกวิธีหนึ่ง แต่ทั้งนี้ต้องดูขนาดของใบพัดและถังประกอบด้วย (ไม่งั้นมันก็จะผสมอยู่กันตรงบริเวณใกล้ ๆ ใบพัด)

รูปที่ ๔ ตัวอย่างท่อสูบเข้าปั๊มที่ลอยขึ้นลงตามระดับความสูงของของเหลวในถัง การสูบแบบนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ตะกอนที่อยู่ก้นถัง (ถ้ามี) ไหลเข้าไปในตัวปั๊ม (จากเอกสารประชาสัมพันธ์ของบริษัท IGA TEC International)

ในกรณีที่ต้องการทำให้ของเหลวที่อยู่ในถังเก็บขนาดใหญ่เป็นเนื้อเดียวกัน สิ่งที่เราต้องการก็คือให้ของเหลวในถังทั้งหมดมีการเคลื่อนตัว จะได้ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน วิธีการหนึ่งที่ทำได้คือสูบของเหลวในถังจากทางด้านล่างของถัง และเติมกลับเข้าไปทางด้านบนที่อีกฝากหนึ่งของถัง (ในทางกลับกันก็สามารถใช้การสูบของเหลวออกจากทางด้านบนแล้วเติมกลับเข้าทางด้านล่าง) ในกรณีของการเติมของเหลวกลับเข้าทางด้านบนนั้น ถ้าปลายท่อที่เติมกลับเข้ามานั้นอยู่สูงกว่าระดับผิวของเหลว ของเหลวที่ไหลตกลงมาก็จะเกิดการกระเด็นกระจาย แต่ถ้าระดับของเหลวในถังนั้นสูงจนท่วมปลายท่อที่ป้อนน้ำมันกลับเข้ามา ปัญหานี้ก็จะไม่เกิด

(มีอยู่ปีหนึ่ง นิสิตที่ไปฝึกงานที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งได้รับโจทย์ให้วิเคราะห์ปัญหาที่ลูกค้าแจ้งมาว่า น้ำมันเตาที่ส่งไปนั้นคุณสมบัติไม่คงเส้นคงวา โดยที่ไม่ได้บอกว่าคุณสมบัติอะไรที่ไม่คงเส้นคงว่า สุดท้ายพบว่าตัวที่เป็นปัญหาน่าจะเป็นความหนืด (จากการตรวจสอบในช่วงแรกพบว่าน้ำมันที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของถังมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน แสดงให้เห็นว่าน้ำมันในถังนั้นไม่เป็นเนื้อเดียวกัน) ก็เลยต้องมาทำการผสมน้ำมันเตาในถังเก็บและเก็บตัวอย่างที่ตำแหน่งต่าง ๆ ในถังมาวิเคราะห์เป็นระยะ เพื่อดูว่าน้ำมันเตาในถังเป็นเนื้อเดียวกันหมดแล้วหรือยัง)

แต่ถ้าให้ปลายท่อป้อนกลับต่ำลงมาถึงระดับใกล้ก้นถัง เวลาของเหลวเต็มถัง ของเหลวส่วนที่อยู่ด้านบนเหนือระดับการสูบออก-ป้อนเข้าจะมีการไหลเวียนที่ไม่ดี การผสมจะทำได้ไม่ดี หรือไม่ก็ใช้การออกแบบที่ทำให้ระดับท่อสูบของเหลวออก (หรือป้อนของเหลวเข้า) นั้นเปลี่ยนความสูงได้ตามระดับของน้ำมันในถัง (รูปที่ ๔)

ไฟฟ้าสถิตเกิดจากการที่พื้นผิวสองพื้นผิวที่สัมผัสกันอยู่นั้นเกิดการแยกตัวจากกัน พื้นผิวที่สัมผัสกันนั้นไม่จำเป็นต้องเป็นระหว่างของแข็งด้วยกัน ระหว่างของเหลวก็เกิดได้ เช่นหยดน้ำที่ผสมอยู่ในน้ำมัน เมื่อหยดน้ำนั้นจมลงสู่เบื้องล่างผ่านชั้นน้ำมัน ก็จะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ (นั่นคือเหตุผลว่าทำไมน้ำมันที่มีน้ำปนอยู่ จึงควรต้องไหลด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า) รูปที่ ๕ เป็นตัวอย่างรูปแบบการแยกออกจากกันของพื้นผิว ที่ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิตได้

การระเบิดของถังเก็บเชื้อเพลิงจากไฟฟ้าสถิตเกิดได้จากสาเหตุต่าง ๆ ที่หลากหลาย แม้ว่าในขณะนั้นจะมีคนทำงานอยู่ในบริเวณใกล้เคียง ก็ไม่จำเป็นต้องเกิดจากการทำงานของคนที่อยู่ในบริเวณนั้นในขณะนั้นเสมอไป และควรต้องมีการพิจารณาการทำงานที่เกี่ยวข้องกับถังเก็บนั้นก่อนหน้า เช่นการขนถ่ายและการผสมว่ามีเกิดขึ้นก่อนหน้าด้วยหรือไม่

รูปที่ ๕ ไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการแยกตัวของพื้นผิวสัมผัส (จากเอกสาร International Safety Guide for Inland Navigation Tank-barges and Terminals", Chapter 3 Static electricity, Edition 1 ปีค.ศ. ๒๐๑๐)

การระเบิดที่ถังบำบัดน้ำเสีย MO Memoir : Friday 9 April 2564

เหตุการณ์อุบัติเหตุที่เกิดในประเทศญี่ปุ่นที่มีการคัดเลือกมาเผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Database นั้น เรียกได้ว่าให้รายละเอียดต่าง ๆ ไว้น้อยมาก เรียกว่าบรรยายเหตุการณ์สั้น ๆ เพียงแค่ไม่กี่บรรทัดแล้วก็เข้าสู่ข้อสรุปเลย แต่เหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เว็บนี้นำมาเผยแพร่ต่างก็เป็นเรื่องน่าสนใจ อาจเป็นเพราะว่าเรื่องที่นำมาเผยแพร่นั้นมันแตกต่างไปจากเหตุที่เกิดในอังกฤษหรืออเมริกา ที่แม้ว่าจะมีรายงานการสอบสวนเผยแพร่ แต่ก็มักจะมีเฉพาะเหตุการณ์ใหญ่ ๆ ที่เป็นข่าว

๓ เรื่องที่นำมาเล่าในคราวนี้เป็นเรื่องการระเบิดที่ถังบำบัดน้ำเสีย เรื่องแรกนั้นเป็นกรณีของการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน เรื่องที่สองเป็นกรณีของการนำ waste ตัวหนึ่งมาทำการสะเทิน waste อีกตัวหนึ่ง โดยไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่ติดมากับ waste ที่นำมาสะเทินด้วย และเรื่องที่สามก็เกิดจากสิ่งปนเปื้อนที่ไม่คาดคิดในน้ำทิ้ง

เรื่องที่ ๑ การระเบิดที่เกิดจากการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเดียวกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน

พันธะเปอร์ออกไซด์ (peroxide -O-O-) คือพันธะที่อะตอม O สองอะตอมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว คุณสมบัติเด่นของพันธะนี้คือแตกพันธะง่าย บางครั้งเพียงแค่แรงกระแทกที่ไม่แรงก็สามารถทำให้พันธะแตกได้แล้ว และเมื่อโมเลกุลเกิดการแตกพันธะแล้วก็จะทำให้เกิดอนุมูลอิสระ ที่ไปกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้อีก ถ้าปฏิกิริยาลูกโซ่นั้นเกิดกับสารประกอบเปอร์ออกไซด์ด้วยกันเอง ก็มักจะนำไปสู่การระเบิด แต่ถ้าอนุมูลอิสระนั้นไปกระตุ้นให้โมเลกุลอื่นเกิด (เช่นพวกสารประกอบที่พันธะ C=C) เกิดเป็นอนุมูลอิสระ ก็จะนำไปสู่ปฏิกิริยาการพอมิเมอร์ไรซ์ของสารประกอบนั้น ด้วยเหตุนี้จึงมีการนำเอาสารประกอบเปอร์ออกไซด์ไปใช้เป็นตัวกระตุ้น (initiator) ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์พอลิเมอร์หลายชนิด

Methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) เป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่มีเสียรภาพสูงตัวหนึ่ง ทำให้มันมีความปลอดภัยมากกว่าตัวอื่นในการจัดเก็บและการนำมาใช้งาน ด้วยเหตุนี้จึงมีการผลิตเพื่อใช้เป็น initiator ในปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิเมอร์หลายตัว การสังเคราะห์สารตัวนี้มีด้วยกันหลายวิธี โดยหลักที่เห็นก็คือใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) เป็นตัวออกซิไดซ์สารตั้งต้น (เช่น methyl ethyl ketone) โดยมีกรดแก่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังตัวอย่างปฏิกิริยาที่แสดงในรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ ตัวอย่างปฏิกิริยาการสังเคราะห์ MEKPO

เรื่องแรกนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion and fire caused due to mixing of waste acids of differnet concentrations in a waste acid tank" (จากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200070.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมือง Yoshitomi, Fukuoka ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๙ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๕๔๑ (ค.ศ. ๑๙๙๘) การระเบิดเกิดจากการผสม waste ที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่ความเข้มข้นต่างกัน

บทความเล่าเหตุการณ์เอาไว้ว่า ถังบรรจุของเสียขนาดความจุ 2 m³ นั้นบรรจุ waste ที่ประกอบด้วย MEKPO กับกรดที่มีความเข้มข้นสูงอยู่ แต่การผลิต MEKPO เกรดใหม่ทำให้เกิด waste ที่ประกอบด้วย MEKPO กับกรดเหมือนเดิม แต่ความเข้มข้นกรดนั้นต่ำกว่า waste ที่เกิดจากการผลิต MEKPO เกรดเดิม waste เกรดใหม่นี้ถูกส่งไปผสมกับ waste เกรดเดิมในถังความจุ 2 m³ (รูปที่ ๒) จากนั้นในระหว่างการถ่าย waste ผสมจากถังความจุ 2 m³ ไปยังถังความจุ 10 m³ ก็เกิดการระเบิดขึ้นในถังความจุ 2 m³

รูปที่ ๒ แผนผังถังบำบัดที่เกิดเหตุ (บทความไม่ได้ให้รูปไว้ แต่วาดขึ้นจากข้อมูลในบทความเพื่อช่วยให้เห็นภาพ)

อ่านบทความตอนแรกก็งงเหมือนกันว่าการผสมกันทำให้มันระเบิดได้อย่างไร เพราะไม่ได้ให้รายละเอียดอะไรเลย (รูปที่ ๓) แต่บังเอิญในบทความมีการกล่าวถึงให้เพิ่มความระมัดระวังเมื่อมีการใช้กรดกำมะถัน H₂SO₄ เลยเดาว่ากรดที่อยู่ใน waste ที่เกิดจากการผลิตนั้นคือกรดกำมะถัน และตัวกรดกำมะถันเข้มข้นนั้นเมื่อมันถูกเจือจาง จะมีการคายความร้อนออกมามาก ในบทความนี้ก็กล่าวว่าในการทดลองผสมกันนอกรอบนั้นแม้จะไม่พบว่าจะเกิดการระเบิด แต่ก็พบว่าอุณหภูมิของสารผสมนั้นเพิ่มขึ้นสูงมาก ดังนั้นสาเหตุของการระเบิดก็คือความร้อนที่เกิดขึ้นจากการที่กรดกำมะถันเข้มข้นในถัง waste นั้นถูกเจือจางด้วย waste ที่มีความเข้มข้นกรดต่ำกว่าที่ป้อนเข้ามา และความร้อนที่เกิดขึ้นสูงมากพอจนทำให้ MEKPO สลายตัวจนเกิดการระเบิดได้

รูปที่ ๓ ส่วนหนึ่งของเหตุการณ์ที่บทความบรรยายไว้

เรื่องที่ ๒ การสะเทิน waste กรด-เบส ที่ไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่ติดมากับ waste

เป็นเรื่องปรกติที่จะมีการควบคุมค่า pH ของน้ำปล่อยทิ้งไม่ให้มีความเป็นกรดหรือเบสมากเกินไป ในกรณีที่โรงงานมีน้ำเสียที่มีทั้งน้ำเสียที่มีความเป็นกรดและน้ำเสียที่มีความเป็นเบส การเอาน้ำเสียสองชนิดนี้มาผสมกันเพื่อเป็นการปรับค่า pH ของสารละลายผสมให้อยู่ในเกณฑ์ได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม หรือสามารถลดปริมาณการใช้สารเคมีเพิ่มเติมได้ ก็เป็นแนวความคิดที่ดี แต่ทั้งนี้ก็ต้องดูด้วยว่าการผสมกันนั้นจะก่อให้เกิดปัญหาได้หรือไม่ เช่นถ้ากรดที่อยู่ในน้ำเสียที่เป็นกรดนั้นคือกรดไนตริก (HNO₃) หรือกรดเปอร์คลอริก (HOClO₃) ก็ต้องใช้ความระมัดระวัง เพราะมันอาจเกิดปฏิกิริยากับสารอื่นเกิดเป็นสารที่เป็นวัตถุระเบิดได้

เรื่องที่สองนี้นำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200083.html ในชื่อเรื่อง "Explosion caused due to unexpected contaminant during neutralization treatment in a waste water tank" ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่เมือง Ichikawa, Chiba ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๑๖ กันยายน พ.ศ. ๒๕๔๒ (ค.ศ. ๑๙๙๙)

เหตุการณ์เกิดที่ถังบำบัดน้ำเสียที่ใช้เก็บน้ำเสียที่เป็นกรด การบำบัดใช้การเติมเบสซึ่งก็คือสารละลาย NaOH ที่เป็นน้ำเสียที่ได้มาจากกระบวนการผลิตของอีกโรงงานหนึ่ง หลังจากผสมน้ำเสียที่เป็นเบสเข้าไปแล้วก็ทำการเดิน circulating pump เพื่อทำการผสมน้ำเสียให้เป็นเนื้อเดียวกัน (การผสมของเหลวใน tank ให้เป็นเนื้อเดียวกันทำได้ด้วยการสูบของเหลวที่มุมหนึ่งของ tank แล้วป้อนกลับไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง ที่ไม่ใช่ตำแหน่งที่ใกล้ด้านขาเข้าของ circulating pump) ตำแหน่งที่ปล่อยของเหลวกลับคืนนั้นเป็นตำแหน่งที่อยู่สูงกว่าระดับของเหลวใน tank ทำให้ของเหลวที่ตกลงมานั้นมีการตกกระจาย พอเริ่มเดินเครื่องปั๊มและเปิดวาล์วด้านขาออกเพื่อให้เกิดการไหลหมุนเวียน ก็เกิดการระเบิดขึ้นในถัง (ปั๊มหอยโข่งปรกติก่อนเริ่มเดินเครื่องวาล์วด้านขาออกจะปิดอยู่ และเมื่อปั๊มเริ่มทำงานแล้วจึงค่อยเปิดวาล์วด้านขาออก)

รูปที่ ๔ แผนผังถังบำบัดที่เกิดเหตุ (บทความไม่ได้ให้รูปไว้ แต่วาดขึ้นจากข้อมูลในบทความเพื่อช่วยให้เห็นภาพ)

สาเหตุของการระเบิดเกิดจากสารละลาย NaOH ที่นำมาใช้นั้นมีไดบิวทิลอีเทอร์ (dibutyl ether H₉C₄-O-C₄H₉) ปนอยู่ (อีเทอร์ตัวนี้มาจากการนำเอาสารละลาย NaOH ไปใช้ล้างทำความสะอาดผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมตัวหนึ่ง) แม้ว่าไดบิวทิลอีเทอร์นั้นจะละลายน้ำได้เล็กน้อย (ประมาณ 0.3 g/l) และมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ (ประมาณ 141ºC) แต่ด้วยการที่มันมี lower explosive limit ที่ต่ำ (ประมาณ 1.9%) มีปริมาณที่ติดมาค่อนข้างมาก (ประมาณ 100 l - รูปที่ ๕) และการเวียนของเหลวกลับเข้าถังนั้นเป็นแบบมีการตกกระจาย จึงทำให้มันระเหยออกมาจากเฟสของเหลวได้มากขึ้น

แม้ว่า waste ทั้งกรดและเบสนั้นจะเป็นสารละลายที่มีความเป็นขั้ว แต่ด้วยการที่ท่อที่ใช้นั้นมีเทฟลอนปกป้องผิวด้านใน (teflon lining) เพื่อป้องกันการกัดกร่อน ด้วยการที่เทฟลอนเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าจึงทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสมได้ รายงานเหตุการณ์กล่าวว่าเชื่อว่าไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นเป็นตัวจุดระเบิดไอผสมเหนือผิวของเหลวในถัง

รูปที่ ๕ ส่วนหนึ่งของเหตุการณ์ที่บทความบรรยายไว้

ประเด็นหนึ่งที่ไม่ได้มีการกล่าวถึงแต่เห็นว่าควรบันทึกไว้หน่อยก็คือความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการสะเทินกรด-เบสเข้าด้วยกัน โดยอัตราและปริมาณการปลดปล่อยความร้อนนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณและความเข้มข้นของกรด-เบสที่ทำปฏิกิริยากัน ในเหตุการณ์นี้ไม่ได้มีการกล่าวว่าความร้อนนี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์หรือไม่ เพราะมันอาจเป็นตัวช่วยให้อีเทอร์ระเหยออกมาจากสารละลายได้มากขึ้น (ผลจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น)

เรื่องที่ ๓ เมื่อความร้อนที่จากการดูดซับทำให้เกิดไฟลุกย้อนกลับมายังถังเก็บน้ำเสีย

เรื่องที่ ๓ นำมาจากบทความเรื่อง "Sudden fire due to contamination of unexpected impurities during neutralization work at a waste water storage tank" (http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000089.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมือง Mobara, Chiba ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๑๙ กันยายนพ.ศ. ๒๕๓๕ (ค.ศ. ๑๙๙๒)

ถังรองรับน้ำเสียขนาดใหญ่ที่ใช้งานมาหลายปี ด้านบนของถังต่อเข้าสู่เบดสารดูดซับ (adsorbent) เพื่อดูดซับกลิ่นไม่พึงประสงค์เวลาที่อากาศในถังมีการระบายออกสู่ภายนอก (เช่นตอนอากาศร้อนหรือเติมของเหลวเข้าถัง) ก่อนหน้าเกิดเหตุ ๑ วันมีการเปลี่ยนสารดูดซับในเบดหนึ่งเป็น active charcoal ชนิดใหม่ที่มีความสามารถสูงขึ้น (รูปที่ ๖) และภายในบ่ายวันถัดมาก็เกิดเหตุเพลิงไหม้ที่ถังรองรับน้ำเสีย

รูปที่ ๖ แผนผังระบบที่เกิดเหตุ

น้ำเสียที่ส่งมายังถังรองรับนั้นมีนอร์มัลบิวทานอล (n-butanol H₉C₄-OH) ปนอยู่เล็กน้อย แต่เมื่อเวลาผ่านไปนานเข้าปริมาณบิวทานอลที่สะสมอยู่ก็เพิ่มสูงขึ้น ประกอบกับการที่การดูดซับนั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ยิ่งดูดจับไว้ได้แน่นก็จะยิ่งคายความร้อนออกมามากขึ้น แหล่งพลังงานที่ทำให้เกิดการลุกไหม้เกิดจากสารดูดซับที่เปลี่ยนใหม่ ความร้อนที่คายออกมาจากการดูดซับทำให้ตัว charcoal ลุกติดไฟ และเกิดไฟไหม้ย้อนกลับมายังถังจนเกิดการระเบิดขึ้นในถัง

รูปที่ ๗ ส่วนหนึ่งของเหตุการณ์ที่บทความบรรยายไว้

น้ำที่ไม่มีสารระเหยได้ละลายปนอยู่จะไม่มีกลิ่น สารประกอบบางชนิดเช่นพวกที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบมักมีกลิ่นแรงและไม่พึงประสงค์ ด้วยความที่มันมีกลิ่นแรง แม้ว่าจะมีความเข้มข้นที่ต่ำมากในอากาศ (เรียกว่าต่ำกว่าค่าที่ทำอันตรายต่อคนได้และต่ำกว่าค่า lower explosive limit) มันก็เลยไม่มีปัญหาเรื่องอันตรายจากเพลิงไหม้ (แบบเดียวกับกลิ่นที่ผสมอยู่ในถังแก๊สหุงต้ม แม้ว่าแก๊สหุงต้มจะมีการรั่วไหลเพียงเล็กน้อยที่ยังไม่ก่อให้เกิดอันตรายใด ๆ จากการระเบิดได้ แต่เราก็จะรับรู้กลิ่นได้ ทำให้รู้ว่ามีการรั่วไหลของแก๊ส) ในขณะที่สารที่มีกลิ่นไม่แรง เมื่อเราได้กลิ่นนั้นความเข้มข้นสารนั้นก็อาจสูงถึงขั้นที่เป็นอันตรายจากการระเบิดได้ ในเหตุการณ์นี้คาดว่าน่าจะเป็นเพราะกลิ่นไม่พึงประสงค์นั้นกลบกลิ่นที่แสดงการมีอยู่ของสารอื่น ทำให้ไม่รู้ว่ามีสารที่ก่ออันตรายจากการระเบิดได้ปะปนมากับน้ำเสียและมีการสะสมอยู่ในถังมาก

ปฏิกิริยาการดูดซับเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ยิ่งดูดซับไว้ได้แรงก็จะยิ่งคายความร้อนออกมามากขึ้น และการไล่สารที่ดูดซับเอาไว้ออกไปก็ต้องใช้อุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือการดักจับความชื้น (ไอน้ำ) ออกจากแก๊ส สารดูดซับพวกซิลิกาเจลนั้นดูดซับเอาไว้ไม่แน่น เมื่อมันดูดซับความชื้นจนอิ่มตัวก็สามารถไล่ความชื้นออกได้ด้วยการนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิสูงประมาณ 120ºC แต่ถ้าต้องการลดความชื้นในต่ำลงไปอีกก็ต้องเปลี่ยนไปใช้พวกซีโอไลต์ แต่เมื่อมันจับความชื้นจนอิ่มตัวต้องใช้อุณหภูมิที่สูงในการไล่ (ที่เคยใช้ก็คือประมาณ 240ºC)

autoignition temperature ของ n-butanol อยู่ที่ประมาณ 343ºC ในเหตุการณ์นี้เชื่อว่าความร้อนที่เกิดจากการดูดซับนั้นไม่ได้จุดระเบิดไอ n-butanol โดยตรง แต่ด้วยการที่มันเกิดขึ้นในบริเวณเล็ก ๆ ในรูพรุนของ active charcoal ที่ใช้เป็นสารดูดซับ จึงทำให้ตัว active charcoal เกิดการลุกไหม้ขึ้น และการลุกไหม้นี้เองที่เป็นตัวจุดระเบิดไอ n-butanol

เมื่อวานได้ร่วมฟังการสัมมนาออนไลน์เรื่องเกี่ยวกับ HAZOP ว่า ถ้าทำได้ดีแล้วทำไม่ยังพลาดได้ ในการบรรยายนั้นวิทยากรได้ยกตัวอย่างกรณีของการระเบิดที่ Flixborough ประเทศอังกฤษในปีค.ศ. ๑๙๗๔ (พ.ศ. ๒๕๑๗) และเหตุสารเคมีรั่วไหลที่เมือง Bhopal ประเทศอินเดียในปีค.ศ. ๑๙๘๔ (พ.ศ. ๒๕๒๗) ทำนองว่าทำไม HAZOP จึงพลาดได้

ผมเองมองว่าตัวอย่างที่ยกมานั้นไม่ค่อยจะเหมาะสมเท่าใดนัก เพราะจะว่าไปแล้วช่วงปีค.ศ. ๑๙๗๔ นั้นเทคนิค HAZOP ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาในบริษัท ICI ของอังกฤษ เรียกว่ายังไม่เกิดเป็นตัวตนสมบูรณ์ก็ได้ HAZOP เองเพิ่งจะมีการเผยแพร่ออกสู่ภายนอก (ก็ในประเทศอังกฤษก่อน) ในช่วงต้นทศวรรษ ๑๙๘๐ ดังนั้นการที่ผู้ที่ทำงานในโรงงานที่ Bhopal จะไม่รู้จักก็ไม่ใช่เรื่องแปลก ดังนั้นจะมองว่าอุบัติเหตุที่เกิดนั้นเกิดจากการทำ HAZOP ที่ไม่ดีก็ไม่เหมาะสม

การระเบิดในโรงงานผลิต phthalic anhydride (๒) การระเบิดจากสิ่งที่ไม่ได้คาดมาก่อนว่ามันจะมีในระบบ MO Memoir : Thursday 25 February 2564

ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊ส (gas phase oxidation) มีการผสมสารตั้งต้น (ซึ่งมักเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆ) กับอากาศ (เพื่อใช้ออกซิเจนในอากาศเป็นตัวออกซิไดซ์) เข้าด้วยกัน ก่อนให้แก๊สผสมนั้นไหลผ่านเบดตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ และเพื่อให้การทำงานนั้นเป็นไปได้อย่างปลอดภัย จึงต้อง

(ก) ควบคุมสัดส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศไม่ให้อยู่ในช่วง explosive limit หรือ

(ข) ถ้าส่วนผสมอยู่ในช่วง explosive limit ก็ต้องไม่ให้เกิดแหล่งพลังงาน (เช่นอุณหภูมิที่สูง หรือประกายไฟจากไฟฟ้าสถิตย์) ที่สามารถจุดไอผสมนั้นในระบบได้

แต่บางทีการป้องกันมันก็ยากเหมือนกัน เพราะค่า explosive limit ที่มีนั้นมักจะเป็นค่าของสารบริสุทธิ์ (เช่นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์) แต่เมื่อสารตั้งต้นทำปฏิกิริยาไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ จะมีการเกิดสารมัธยนต์ (intermediate) และผลิตภัณฑ์ข้างเคียงอื่นเกิดขึ้นได้ และสารเหล่านี้ก็มักจะไม่อยู่ในการพิจารณาความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดด้วย

๒ เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เป็นกรณีของการระเบิดที่เกิดจากสิ่งที่ไม่ได้คาดมาก่อนว่าจะมีอยู่ในระบบในโรงงานผลิต phthalic anhydride ที่ใช้ naphthalene เป็นสารตั้งต้น โดยนำมาจากเว็บ http://www.shippai.org/fkd/en/index.html ซึ่งเป็นเว็บของ JST Failure Knowledge Database ที่เป็นการรวบรวมอุบัติเหตุต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่น แต่รายละเอียดที่ให้นั้นจะให้ไว้ไม่มาก เรียกว่าเป็นข้อสรุปเพียงแค่ ๒-๓ หน้ากระดาษก็ได้

กรณีที่ ๑ ผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่สะสมอยู่ในท่อปลายตัน

เหตุการณ์นี้เกิดในวันที่ ๔ กุมภาพันธ์ปีค.ศ. ๑๙๘๗ (พ.ศ. ๒๕๓๐) การระเบิดเกิดขึ้นในท่อที่ทำการผสมแนฟทาลีน (naphthalene) เข้ากับอากาศ ก่อนที่แก๊สผสมนั้นจะไหลเข้าสู่ oxidation reactor ระบบท่อดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ ๑

ที่อุณหภูมิห้องแนฟทาลีนเป็นของแข็ง ในการทำปฏิกิริยานั้นต้องทำการหลอมให้แนฟทาลีนเป็นของเหลวก่อน จากนั้นจึงฉีดแนฟทาลีนเหลวนี้เข้าไปในกระแสอากาศร้อนเพื่อให้แนฟทาลีนกลายเป็นไอและผสมเป็นเนื้อเดียวกันกับอากาศ ในการออกแบบระบบผสมนั้นแนฟทาลีนเหลวจะถูกฉีดขึ้นด้านบน (ในท่อที่ตั้งในแนวดิ่ง) โดยมีอากาศร้อนไหลจากด้านล่างขึ้นบน ปลายท่อด้านล่างนั้นเป็นข้อต่อตัว T (T Junction) ที่ทำให้ท่อแยกลงล่างนั้นเป็นท่อปลายตัน แก๊สผสม แนฟทาลีน + อากาศ จะไหลผ่านตะแกรงที่ทำหน้าที่ระบายประจุไฟฟ้าสถิตลงดิน (earth screen) และไหลผ่าน flame arrester ก่อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์ ในเส้นทางการไหลนี้มีการติดตั้ง rupture disc ไว้ ๓ ตำแหน่งด้วยกัน

ท่อผสมที่ตั้งในแนวดิ่งนั้นจำเป็นต้องมี pipe support รองรับน้ำหนักท่อ ในกรณีนี้ดูเหมือนว่าการออกแบบจะใช้ข้อต่อตัว T โดยท่อส่วนที่ต่อลงล่างทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักของตัวท่อลงสู่ฐานรับน้ำหนัก แต่วิธีการเช่นนี้ก็ทำให้ท่อที่แยกลงล่างนั้นกลายเป็นท่อปลายตันที่เป็นจุดที่สามารถเก็บสะสมของเหลวหรือของแข็งได้ (ซึ่งในบางกรณีก็อาจต้องการเช่นนั้นเพื่อไม่ให้ของเหลวหรือของแข็งนั้นไหลตามแก๊สหรือตกย้อนลงมาต้นทาง) ถ้าเปลี่ยนเป็นการใช้ข้องอ (elbow) แทนและทำ pipe support รองรับน้ำหนักท่อตรงตำแหน่งข้องอ ก็จะไม่เกิดปัญหาท่อปลายตัน แต่ทั้งนี้ก็มีอีกสิ่งหนึ่งที่ควรคำนึงด้วยก็คือรูปแบบความเร็วการไหล (velocity profile) ของอากาศที่ไหลขึ้นข้างบน ที่ควรมีความสม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นที่หน้าตัด เพราะการไหลที่มีการเลี้ยว 90º ผ่านข้องอและข้อต่อตัว T นั้นมีรูปแบบความเร็วการไหลที่ไม่เหมือนกัน

รูปที่ ๑ ในกรอบสีแดงคือท่อปลายตัน ที่แนฟทาลีนที่ควบแน่นเป็นของเหลวไหลลงมาตามผนังท่อและถูกออกซิไดซ์ด้วยอากาศร้อนกลายเป็นผลิตภัณฑ์อื่น ด้วยการที่บริเวณดังกล่าวไม่มีอากาศไหลผ่านจึงทำให้ความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยานั้นสะสมให้อุณหภูมิบริเวณดังกล่าวสูงขึ้นจนทำให้เกิดการระเบิดได้

การระเบิดเกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ ๙.๑๖ น ทำให้ rupture disk ทั้งสามตัวแตกออกเพื่อระบายแรงระเบิด โดยมีชิ้นส่วนของ rupture disk นั้นปลิวกระจายไปยังบริเวณข้างเคียง ผลการสอบสวนเชื่อว่าต้นตอของการระเบิดอยู่ที่ท่อปลายตันที่เป็นจุดสะสมของสารอินทรีย์ (คือแนฟทาลีนบางส่วนอาจเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวที่ผนังท่อ และไหลลงล่างสวนทางกับแก๊สที่ไหลขึ้นบน) และสารอินทรีย์เหล่านี้ค่อย ๆ ถูกออกซิไดซ์กลายเป็นผลิตภัณฑ์อื่นพร้อมกับคายความร้อนออกมา เมื่อมีสารอินทรีย์สะสมมากเรื่อย ๆ ปฏิกิริยาก็เกิดได้มากขึ้นและมีความร้อนคายออกมามากขึ้น ด้วยการที่บริเวณดังกล่าวไม่มีอากาศไหลผ่านจึงทำให้เกิดการสะสมความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา จนในที่สุดความร้อนนั้นทำให้สารอินทรีย์ที่สะสมอยู่นั้นระเหยกลายเป็นไอจนทำให้ความเข้มข้นแก๊สในท่อผสมนั้นอยู่ในช่วง explosive limit และด้วยความร้อนที่คายออกมานั้นก็ทำให้สารผสมนั้นเกิดการระเบิดได้

rupture disk หรือ busrting disk เป็นแผ่นโลหะที่ออกแบบมาให้ฉีกขาดเมื่อความดันสูงเกินกำหนด ข้อดีของมันคือสามารถระบายความดันที่เพิ่มขึ้นสูงอย่างรวดเร็ว (เช่นความดันที่เกิดจากการระเบิด) ได้อย่างรวดเร็ว จึงนิยมใช้กับระบบที่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดขึ้นภายใน แต่ก็มีข้อเสียคือเมื่อมันฉีกขาดแล้วก็ต้องหยุดระบบเพื่อเปลี่ยนตัวใหม่ ไม่เหมือนพวกวาล์วระบายความดันที่เมื่อความดันลดต่ำลงแล้วก็จะปิดตัวเอง ระบบก็ยังทำงานต่อไปได้

ในเหตุการณ์นี้ไม่ได้ระบุรูปแบบ rupture disk ที่ใช้ แต่กล่าวไว้ในการป้องกันในอนาคตว่าควรเปลี่ยนไปใช้ชนิดที่มีการทำ "ร่อง" บนผิว นั่นแสดงว่าของเดิมที่ใช้นั้นเป็นแบบผิวเรียบ เมื่อเกิดการฉีกขาดรอยขาดจึงเป็นแบบสุ่ม ทำให้เกิดชิ้นส่วนเล็ก ๆ หลุดปลิวไปกับแก๊สที่ระบายออกได้ แต่ถ้าเป็นแบบที่มีการทำร่อง การฉีกขาดจะเกิดตามแนวร่องที่ทำเอาไว้โดยไม่มีการเกิดชิ้นส่วนเล็ก ๆ หลุดปลิวไปกับแก๊ส

ส่วนตัว flame arrester นั้นทำหน้าที่ดับเปลวไฟที่วิ่งอยู่ในเส้นท่อ โดยตัวมันเองประกอบด้วยชั้นตะแกรงโลหะที่มีความหนาระดับหนึ่ง เมื่อเปลวไฟเคลื่อนที่มาถึงชั้นตะแกรงโลหะก็จะถ่ายความร้อนให้กับโลหะนั้น เปลวไฟก็จะเย็นตัวลงและดับลง อย่างเช่นในกรณีนี้เปลวไฟที่เกิดจากการระเบิดดับก่อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ ทำให้ไม่เกิดการระเบิดในเครื่องปฏิกรณ์ แต่ตัวตะแกรงโลหะของ flame arrester ก็ถูกแรงระเบิดอัดจนสูญเสียรูปร่าง

กรณีที่ ๒ การระเบิดจากประกายไฟไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากน้ำที่ตกค้างในระบบ

เหตุการณ์ที่สองนี้เกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ ๔.๐๙ น ของวันที่ ๑๐ มีนาคมปีค.ศ. ๑๙๘๘ (พ.ศ. ๒๕๓๑) โดยเป็นการระเบิดในส่วนของท่อผสมแนฟทาลีนกับอากาศเข้าด้วยกัน (รูปที่ ๒)

โรงงานดังกล่าวมีกระบวนการผลิตสองกระบวนการเดินคู่ขนานกัน (A system และB system ในรูป) การป้อนแนฟทาลีนนั้นใช้ปั๊มสองตัว (ในบทความไม่มีการระบุว่าเป็นแบบไหน) สิ่งที่เกิดขึ้นปั๊ม A (ที่จ่ายแนฟทาลีนไปยัง A system) และปั๊ม B (ที่จ่ายแนฟทาลีนไปยัง B system) เกิดปัญหา cavitation ขึ้นพร้อมกัน โอเปอร์เรเตอร์จึงได้เข้าทำการแก้ปัญหาและสามารถทำให้ปั๊ม A กลับมาทำงานได้ดังเดิม แต่ตัวปั๊ม B ยังคงมีปัญหาอยู่ ทำให้ความเข้มข้นแนฟทาลีนที่ป้อนไปยังเครื่องปฏิกรณ์ของ B system ลดต่ำลง อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์จึงลดต่ำลง

ปั๊มที่ทำงานตลอด ๒๔ ชั่วโมงในโรงงานจะมีการติดตั้งปั๊มสำรองคู่กันเสมอ เพราะมันมักมีเรื่องให้ต้องทำการซ่อมบำรุงก่อนที่จะถึงกำหนดเวลาหยุดเดินเครื่องประจำปี แต่ในกรณีของระบบที่ทำงานเหมือน ๆ กัน เช่นกรณีของ A และ B system ในที่นี้ แทนที่จะมีปั๊มสำรองสำหรับปั๊ม A หนึ่งตัวและสำหรับปั๊ม B อีกหนึ่งตัว ก็มีปั๊มสำรองเพียงตัวเดียวพอคือปั๊ม C คือถ้า A เสียก็ใช้ C แทน และถ้า B เสียก็ใช้ C แทนเช่นกัน (ขึ้นอยู่บนข้อสมมุติที่ว่าโอกาสที่ปั๊ม A และ B จะเสียพร้อมกันนั้นน้อยมาก) รูปแบบนี้เรียกว่า common spare

ในกรณีนี้อาจมีบางคนสงสัยว่าในเมื่อ B มีปัญหาแล้วทำไมไม่ใช้ C แทน นั่นคงเป็นเพราะ cavitation นั้นไม่ใช่ปัญหาที่เกิดจากปั๊ม แต่เป็นปัญหาที่ท่อด้านขาเข้าที่ทำให้ปั๊มไม่สามารถดูดเอาของเหลวเข้าในอัตราที่เพียงพอได้ แม้ว่าในบทความไม่ได้กล่าวถึงระบบท่อตรงนี้ไว้แต่ก็เป็นไปได้ว่าท่อส่วนที่เกิดปัญหาคือท่อที่ป้อนของเหลวให้กับปั๊ม B และ C ดังนั้นจึงไม่สามารถเดินเครื่องปั๊ม C แทนปั๊ม B ได้

รูปที่ ๒ ระบบผสมแนฟทาลีนกับอากาศ

ในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สนั้น เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นนั้นต่ำมาก จึงนิยมทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิที่สูงพอที่ทำให้ได้ค่า conversion 100% เพราะมันไม่คุ้มที่จะแยกเอาสารตั้งต้นที่ยังไม่ทำปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ และการทำงานที่อุณหภูมิต่ำเกินไปจะทำให้เกิด under oxidation product (สารมัธยันต์ที่เกิดระหว่างการเปลี่ยนสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์) ที่เป็นสารอินทรีย์ ที่ต้องมาเสียค่าใช้จ่ายในการแยกออกจากผลิตภัณฑ์ที่ได้อีก แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปก็จะสูญเสียสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ไปเป็น CO₂ ได้ แต่ CO₂ มันถูกปล่อยทิ้งออกไปกับอากาศที่เหลือ ไม่ได้ตกค้างปนในผลิตภัณฑ์ (แต่ทั้งนี้ก็ยังอาจมีสารอินทรีย์ที่เป็นสารมัธยันต์ที่เกิดระหว่างการสลายตัวของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ไปเป็น CO₂ ปะปนอยู่ในผลิตภัณฑ์ได้)

อุณหภูมิของเบดตัวเร่งปฏิกิริยานั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและอัตราการไหลของแก๊สผสม โดยจะเพิ่มสูงถ้าความเข้มข้นสารตั้งต้นที่เพิ่มสูงขึ้นและ/หรืออัตราการไหลของแก๊สผสมนั้นลดต่ำลง (เพราะแก๊สผสมทำหน้าที่เป็นตัวพาความร้อนออกไปจากเบดตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย) ในเหตุการณ์นี้เมื่ออุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ลดต่ำลงซึ่งเป็นผลจากความเข้มข้นสารตั้งต้นลดต่ำลง ระบบจึงแก้ปัญหาด้วยการไปลดอัตราการไหลของอากาศด้วยการปิดวาล์วป้อนอากาศให้เปิดน้อยลง

แต่อัตราการไหลอากาศลดต่ำลงกลับไปทำให้ความเข้มข้นแนฟทาลีนในแก๊สผสมเพิ่มสูงขึ้น (ปั๊มยังไม่หยุดทำงานโดยสิ้นเชิง ยังคงป้อนแนฟทาลีนเข้าสู่ระบบอยู่) จนเข้าสู่ช่วง explosive limit ตามด้วยการระเบิดในท่อผสมที่เกิดขึ้นตามมา จนทำให้ rupture disk สามตัวเปิดเพื่อระบายความดัน

แหล่งพลังงานที่เป็นตัวจุดระเบิดคาดว่าเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจาก "ไอน้ำที่ควบแน่นเป็นของเหลว (steam condensate)" ที่ค้างอยู่ในระบบ และประจุไฟฟ้าสถิตเกิดเมื่อน้ำที่เป็นของเหลวนี้ถูกฉีดพ่นเป็นหยดละอองเล็ก ๆ ที่หัวฉีด โดยท่อไอน้ำนี้เป็นท่อสาธารณูปโภคที่ถูกต่อถาวรเข้ากับท่อป้อนแนฟทาลีนโดยมีวาล์วปิดกั้นเพียงแค่ตัวเดียว (ซึ่งจะว่าไปไม่ควรทำการต่อถาวร หรือถ้าต้องต่อถาวรก็ควรมีการป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลที่ดีกว่านี้ เช่นการใช้ระบบ double block and bleed valves หรือใช้ slip plate เป็นต้น) รายงานการสอบสวนกล่าวว่าคาดว่า steam condensate ที่มีความดันสูงรั่วไหลเข้าไปทางฝั่งท่อป้อนแนฟทาลีนที่อยู่ทางด้านขาเข้าของปั๊ม ทำให้การทำงานของปั๊มไม่มีเสถียรภาพ (เกิด cavitation) และด้วยการที่ในระบบนั้นมีของเหลวสองชนิดที่ไม่ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกัน (คือน้ำที่มีขั้ว และแนฟทาลีนที่ไม่มีขั้ว) จึงทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายขึ้นไปอีก

แนฟทาลีนมีจุดหลอมเหลวประมาณ 80ºC ในขณะที่น้ำมีจุดเดือดที่ 100ºC ที่ความดันบรรยากาศ ดังนั้นการที่ปั๊มเกิด cavitation คงเป็นเพราะน้ำเกิดการเดือดเป็นไอในท่อดูดแนฟทาลีนเข้าปั๊ม และมีการควบแน่นกลับเป็นของเหลวเมื่อถูกเพิ่มความดันภายในปั๊ม ทำให้เกิดการไหลแบบสองเฟสจากด้านขาออกของปั๊มไปจนถึงหัวฉีด

ส่วนที่ว่าในกรณีนี้เกิดไฟฟ้าสถิตได้อย่างไรนั้นสามารถอ่านได้ในบทความเรื่อง "ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๑) ตัวอย่างการเกิด" ใน MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๔ พฤษภาคม ๒๕๖๐

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Texaco Refinery U.K. 2537 (1994) ตอนที่ ๑ MO Memoir : Monday 7 December 2563

เรื่องที่นำมาเล่านี้นำมาจากรายงานการสอบสวนของ Health & Safety Executive ของประเทศอังกฤษที่พิมพ์เผยแพร่ในปีพ.ศ. ๒๕๔๐ (ค.ศ. ๑๙๙๗) เป็นเหตุการณ์การรั่วไหลของไฮโดรคาร์บอนตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้ที่โรงกลั่นน้ำมัน Texaco Refinery, Milford Haven ประเทศอังกฤษในวันอาทิตย์ที่ ๒๔ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๓๗ (ค.ศ. ๑๙๙๔)

จากที่ได้อ่านรายงานดู เห็นว่ามีหลายประเด็นที่น่าสนใจ แต่จะขอยกมาเพียง ๒ ประเด็นที่เห็นว่าสำคัญที่ส่งผลให้โอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานนั้นตัดสินใจผิดพลาด โดยทั้ง ๒ ประเด็นนี้เกี่ยวข้องกับการออกแบบระบบควบคุม ซึ่งได้แก่

(ก) การที่อุปกรณ์วัดไม่ได้มีการวัดตำแหน่งของวาล์วโดยตรงว่าอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด สิ่งที่อุปกรณ์แสดงให้โอเปอร์เรเตอร์เห็นในห้องควบคุมคือ ขนาดสัญญาณที่ส่งไปที่วาล์ว ว่าจะให้วาล์วเปิดปิดมากน้อยเท่าใด

(ข) แผนผังที่แสดงหน้าจอคอมพิวเตอร์ ไม่มีแผนผังภาพรวมที่สามารถทำให้โอเปอร์เรเตอร์เห็นดุลมวลสารแสดงการไหลเข้าออกของสาร สิ่งที่โอเปอร์เรเตอร์เห็นมีเพียงสิ่งที่เกิดขึ้นเฉพาะในแต่ละหน่วยย่อย

รูปที่ ๑ ข้างล่างแสดงความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยผลิตที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ เริ่มจากหน่วยกลั่นน้ำมันดิบที่ทำการกลั่นแยกน้ำมันดิบก่อนส่งน้ำมันหนักที่กลั่นได้ไปยังหน่วย Fluidised Catalytic Cracking (FCCU) ที่ทำให้โมเลกุลของน้ำมันหนักแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง ผลิตภัณฑ์จากหน่วย FCCU จะถูกส่งต่อไปยังหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบา ที่ทำการกลั่นแยกส่วนที่เป็นแก๊ส (ไฮโดรคาร์บอน C1-C4) ออกก่อน จากนั้นจึงส่งผ่านส่วนที่เป็นของเหลวไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา (น้ำมันในช่วงเบนซินและน้ำมันก๊าด)

เรื่องที่จะเล่าต่อไปนำมาจากลำดับของเหตุการณ์ที่รวบรวมไว้ใน Annex 1 ของรายงานการสอบสวน

รูปที่ ๑ แผนผังอย่างง่ายของหน่วยผลิตที่เกี่ยวข้องในเหตุการณ์

เหตุการณ์เริ่มจากช่วงเวลาก่อน ๙.๐๐ น ของวันที่เกิดเหตุ เกิดเหตุฟ้าผ่าโรงกลั่นทำให้เกิดไฟลุกไหม้ที่หน่วยกลั่นน้ำมันดิบ (Crude Distillation Unit) ส่งผลให้ต้องหยุดเดินเครื่องหน่วยผลิตต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง ในขณะที่หน่วย FCCU ต้องลดกำลังการผลิตจากประมาณ 600 m³/hr เหลือ 400 m³/hr ก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับนานประมาณ 2 นาทีในอีกครึ่งชั่วโมงถัดมา ความแปรปรวนนี้ส่งผลต่อปริมาณน้ำมันจากหน่วย FCCU ที่ไหลเข้าหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบา

รูปที่ ๒ ในหน้าถัดไปเป็นแผนผังกระบวนการ ในตอนนี้ขอให้ดูกระบวนการทางด้านบนของรูปก่อน น้ำมันที่มาจาก FCCU จะถูกนำมากลั่นแยกที่ Main fractionation column F-201 ส่วนที่เป็นไอระเหยออกทางยอดหอจะถูกลดอุณหภูมิทำให้บางส่วนควบแน่นเป็นของเหลวแยกและออกจากส่วนที่ไม่ควบแน่นที่ First overhead accumulaor F-211 ส่วนที่เป็นไอที่ออกจาก F-211 จะถูกลดอุณหภูมิอีกครั้งทำให้บางส่วนควบแน่นเป็นของเหลวและแยกออกจากส่วนที่ไม่ควบแน่นที่ Secondary overhead accumulator F-203 ส่วนที่เป็นไอที่ออกมาจาก F-203 จะไหลเข้าสู่ Knock out drum F-308(ทำหน้าที่ดักของเหลวที่อาจติดมากับแก๊ส) ก่อนจะถูกเพิ่มความดันด้วย Wet gas compressor

รูปที่ ๒ แผนผังของหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบาช่วงเวลาประมาณ ๘.๓๐ - ๘.๕๐ น เมื่อเริ่มเกิดเหตุการณ์ผิดปรกติ (จากรูปที่ ๑๑ ของรายงานการสอบสวน) เส้นสีแดงคือเส้นทางการไหลมีเกิดเหตุการณ์ผิดปรกติ การปิดวาล์ว FV-385 (สีเหลือง) ช่วยป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลออกจาก F-310 (High pressure separator) จนหมด แต่ก็จะไปลดปริมาณของเหลวที่ไหลเข้า F-302 (Deethanizer ที่ทำหน้าที่กลั่นแยกเอาไฮโดรคาร์บอน C2 ออกไป) ด้วย

แก๊สที่ผ่านการเพิ่มความดันจะถูกลดอุณหภูมิทำให้บางส่วนควบแน่นเป็นของเหลวและแยกออกจากส่วนที่ไม่ควบแน่นที่ Wet gas compressor interstage drum F-309 แก๊สที่ไม่ควบแน่นที่ F-309 จะถูกเพิ่มความดันด้วย Wet gas compressor อีกครั้ง และไหลรวมกับของเหลวที่มาจาก F-309 ก่อนที่จะถูกลดอุณหภูมิและไหลไปสะสมใน High pressure separator F-310 ณ F-310 นี้ ส่วนที่เป็นไอจะไหลเข้าไปในหอกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอน C2 (Deethanizer F-302) ในขณะที่ส่วนที่เป็นของเหลวจะถูกสูบโดยปั๊มไหลผ่านวาล์วควบคุมการไหล "Deethanizer feed valve FV-385" ก่อนเข้าหอกลั่น

ตรงนี้ขอขยายความนิดนึง เพื่อให้ผู้ที่กำลังศึกษาด้านวิศวกรรมเคมีอยู่เห็นภาพได้ชัดเจนขึ้น การทำให้โมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลเล็กเช่น catalytic cracking ในที่นี้ เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ต้องมีการใส่พลังงานเข้าไป นอกจากนี้จำนวนโมลของผลิตภัณฑ์จะมากกว่าจำนวนโมลของสารตั้งต้น ดังนั้นปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้ดีในสภาวะที่ความดันต่ำ แต่การกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอน C2 (พวก ethane และ ethylene) ที่เป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้องนั้น จะกระทำที่อุณหภูมิต่ำและความดันที่สูงขึ้น (เพิ่มความดันเพื่อให้แก๊สกลายเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิไม่ต่ำมาก) ดังนั้นจะเห็นว่าเส้นทางของไอที่ออกจากยอดหอกลั่นหลัก F-201 ไปจนถึงหอกลั่นแยก C2 F-302 นั้น เป็นเส้นทางที่มีความดันเพิ่มขึ้นในขณะที่อุณหภูมิลดลง ด้วยเหตุนี้จึงมีการลดอุณหภูมิลงหลายครั้งตามระดับความสามารถของระบบระบายความร้อน เช่น อากาศ น้ำหล่อเย็น หรือสารทำความเย็น

เช่นสมมุติว่าคุณต้องการลดความเย็นให้กับแก๊สตัวหนึ่งจากอุณหภูมิ 120ºC ลงเหลือ -10ºC แทนที่จะใช้ระบบทำความเย็นที่ทำอุณหภูมิได้ -20ºC ดึงความร้อนออกจากแก๊สในคราวเดียว ก็อาจทำการลดอุณหภูมิแก๊สนั้นด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศก่อน จากนั้นจึงค่อยใช้น้ำหล่อเย็นลดอุณหภูมิแก๊สนั้นให้เหลือประมาณอุณหภูมิห้อง แล้วจึงตามด้วยการใช้ระบบทำความเย็นปิดท้าย นอกจากนี้การที่แก๊สบางส่วนควบแน่นเป็นของเหลวยังช่วงลดภาระให้กับคอมเพรสเซอร์ (เพราะที่ระดับการเพิ่มความดันที่เท่ากัน สำหรับแก๊สและของเหลวที่มีมวลเท่ากัน การเพิ่มความดันให้กับแก๊สจะกินพลังงานมากกว่าการเพิ่มความดันให้กับของเหลว)

รูปที่ ๒ เป็นภาพการบรรยายเหตุการณ์ในช่วงเวลาประมาณ ๘.๓๐ - ๘.๕๐ น จากการที่ FCCU ต้องลดกำลังการผลิตและเหตุการณ์ไฟฟ้าดับชั่วขณะ ทำให้ระดับของเหลวใน High pressure separator F-310 ลดต่ำลงจนมีทั้งสัญญาณเตือนที่เป็นเสียงและแสงไฟ ทำให้โอเปอร์เรเตอร์ตัดสินในที่จะหรี่วาล์ว FV-385 (สีเหลืองในรูป) ลงเล็กน้อยเหลือเปิดเพียง 36% (การทำเช่นนี้ก็เพื่อไม่ให้ของเหลวใน F-310 ลดต่ำเร็วเกินไป เผื่อว่าระบบจะกลับคืนสภาพเดิมได้ และยังคงรักษาให้มีของเหลวไหลต่อไปยังหอกลั่นแยก C2 F-302 ซึ่งจะไม่เป็นการไปรบกวนการทำงานของหอกลั่นแยก C2 มากเกินไป) การควบคุมการเปิดวาล์วตัวนี้กระทำผ่านหน้าจอคอมพิวเตอร์ ตัวเลข 36% ที่แสดงก็คือขนาดสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ส่งออกไปควบคุมวาล์ว ไม่ใช่ระดับการเปิดที่แท้จริงของวาล์ว

แต่เนื่องจากวาล์ว FV-385 มีพฤติกรรมแบบเอาแน่เอานอนไม่ได้ (รายงานการสอบสวนก็กล่าวเอาไว้ว่าพฤติกรรมของวาล์วตัวนี้ที่เอาแน่เอานอนไม่ได้นั้น เป็นที่ทราบกันอยู่แล้ว) ดังนั้นสิ่งที่เกิดขึ้นจริงก็คือแทนที่วาล์วจะเปิด 36% วาล์วกลับปิดเต็มที่ (คือเปิด 0%) ข้อมูลที่คอมพิวเตอร์บันทึกไว้ในระบบควบคุมแสดงให้เห็นว่า เมื่อโอเปอร์เรเตอร์สั่งหรี่วาล์วเพียงเล็กน้อย อัตราการไหลของของเหลวจาก High pressure separator F-301 ไปยังหอกลั่นแยก C2 กลายเป็น "ศูนย์" (เส้นสีแดงในรูป)

ตรงนี้รายงานไม่ได้กล่าวว่าโอเปอร์เรเตอร์สังเกตเห็นความขัดแย้งนี้หรือไม่ คือยังมีของเหลวอยู่ใน F301 วาล์ว FV-385 เปิดอยู่ แต่ไม่มีของเหลวไหลผ่าน FV-385 และถ้าสังเกตเห็น ก็น่าคิดนะว่าโอเปอร์เรเตอร์จะตัดสินใจอย่างไรเมื่อมีข้อมูลสองข้อมูลที่ขัดแย้งกัน แล้วจะให้เชื่อตัวไหนดี (พึงระลึกด้วยว่า ในฐานะของโอเปอร์เรเตอร์นั้น การตัดสินใจต่าง ๆ ต้องทำภายในเวลาที่กำหนดและอาจมีแรงกดดันด้วย)

เพิ่มเติมนิดนึง พึงสังเกตว่าวาล์วควบคุมการไหลจะติดตั้งอยู่ทางด้านขาออกของปั๊ม ในกรณีเช่นนี้การออกแบบระบบท่อของปั๊มจะต้องคำนึงว่าถ้าวาล์วด้านขาออกเกิดปิดสนิทนั้น ปั๊มจะเสียหายได้ ดังนั้นจำเป็นต้องออกแบบให้มี Kick back line หรือ Minimum flow line เพื่อไหลเวียนของเหลวด้านขาออกกลับไปยังฝั่งขาเข้าด้วย เพื่อให้มีของเหลวไหลผ่านปั๊มได้ตลอดเวลาแม้ว่าวาล์วด้านขาออกจะปิดสนิท

อัตราการไหลปรกติจากก้นหอกลั่นแยก C2 F-302 อยู่ที่ 450 m³/hr แต่เมื่อไม่มีของเหลวไหลมาจาก High pressure separator F-301 จึงทำให้ระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C2 F-302 ลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว และภายในเวลา 5 นาที อุปกรณ์วัดระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C2 F-302 ก็สั่งปิดวาล์ว FV-404 เพื่อรักษาระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C2 F-302 แต่การทำเช่นนี้ส่งผลให้ไม่มีของเหลวไหลเข้าไปยังหอกลั่นแยก C4 Debutanizer F-304

เวลาประมาณ ๘.๓๙ น อุปกรณ์วัดระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 ตรวจวัดระดับของเหลวที่ลดต่ำลง (เนื่องจากไม่มีของเหลวไหลมาจากหอกลั่นแยก C2 F-302 เพราะวาล์ว FV-404 ถูกปิด) อุปกรณ์จึงสั่งปิดวาล์ว "FV-436" (ที่อยู่บนเส้นท่อจากก้นหอกลั่นแยก C4-F304 ไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา Naphtha splitter F-305) ลงเรื่อย ๆ (คือยังไม่ปิดสนิท แค่เปิดน้อยลง) เพื่อรักษาระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 แต่เนื่องจากของเหลวที่มาจากหอกลั่นแยก C2 F-302 มีไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็กในสัดส่วนที่ค่อนข้างสูง ประกอบกับอุณหภูมิการทำงานของหอกลั่นแยก C4 F-304 ที่ค่อนข้างสูง จึงทำให้ความดันในหอกลั่นแยก C4 F304 เพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

ลองกลับไปดูที่การเชื่อมต่อระหว่าง High pressrue separator F-310 และหอกลั่นแยก C2 F-302 กันนิดนึง แก๊สที่ถูกเพิ่มความดันด้วย wet gas compressor ถูกควบแน่นกลายเป็นของเหลวส่วนหนึ่ง ส่วนที่เป็นของเหลวนี้จะเป็นองค์ประกอบที่มีจุดเดือดสูง ในขณะที่องค์ประกอบเบาที่มีจุดเดือดต่ำนั้นยังคงเป็นแก๊สอยู่ ส่วนที่เป็นของเหลวนั้นถูกป้อนเข้าหอกลั่นแยก C2 F-302 โดยใช้ปั๊ม (ที่มีวาล์ว FV-436 คุมการไหล) ในขณะที่ส่วนที่เป็นแก๊สนั้นไหลเข้าหอกลั่นอีกเส้นทางหนึ่ง ดังนั้นการที่วาล์ว FV-436 ปิด จึงเป็นการตัดการป้อนองค์ประกอบที่มีจุดเดือดสูงเข้าหอกลั่นแยก C2 F-302 ในขณะที่องค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำยังไหลเข้าได้อยู่ และองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำนี้จะถูกชะลงมายังก้นหอพร้อมกับของเหลวที่ reflux (ป้อนเวียนกลับ) มาจากเครื่องควบแน่นยอดหอ (overhead condenser - ในรูปไม่ได้แสดงไว้) ทำให้ของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C2 F-302 มีไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดต่ำเพิ่มมากขึ้น

ของเหลวที่ก้นหอกลั่นนั้นเป็นของเหลวที่จุดเดือด และปั๊ม (โดยเฉพาะปั๊มหอยโข่งที่ใช้กันเป็นส่วนใหญ่ในโรงงาน) ไม่ชอบของเหลวที่มีอุณหภูมิที่จุดเดือดหรือใกล้จุดเดือด เพราะมันเกิด cavitation ได้ง่าย วิธีการป้องกันหนึ่งที่ทำใด้คือต้องให้ระดับความสูงของของเหลว ณ ทางเข้าปั๊มนั้นสูงกว่าตัวปั๊มในระดับหนึ่ง เพื่อที่จะให้ผลรวม ความดันเหนือผิวของเหลว + ความดันเนื่องจากระดับความสูงของของเหลว ณ ทางเข้าปั๊มนั้น สูงพอที่จะทำให้ของเหลวไม่เกิดการเดือดภายในปั๊ม และในขณะเดียวกันก็ต้องคำนึงถึงระดับของเหลวในหม้อต้มซ้ำหรือ reboiler ที่ก้นหอด้วย เพราะของเหลวที่ก้นหอนั้นเป็นตัวรับความร้อนจากแหล่งจ่ายความร้อน ดังนั้นจึงควรต้องมีของเหลวค้างอยู่ใน reboiler นั้นด้วย

ต่อไปเป็นเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๘.๕๐ - ๙.๐๐ น เหตุการณ์ในช่วงนี้ขอให้ดูรูปที่ ๓ ประกอบ

เนื่องจากหอกลั่นหลัก F-201 เริ่มกลับมาทำงานปรกติ จึงทำให้ปริมาณแก๊สที่ไหลไปยัง High pressure separator F-310 เพิ่มกลับสู่ระดับเดิม แต่เนื่องจากวาล์ว FV-385 ยังปิดอยู่จึงทำให้ระดับของเหลวใน F-310 นี้เพิ่มสูงขึ้น ระดับของเหลวที่เพิ่มสูงขึ้นส่งผลทำให้เกิดความดันย้อนกลับย้อนไปถึง Secondary overhead accumulator F-203 จนทำให้ความดันใน Secondary overhead accumulator F-203 นี้เพิ่มสูงจนวาล์วควบคุมความดัน PV-077 เปิดออกเพื่อระบายแก๊สส่วนเกินออกไปยัง Flare knock-out drum F-319

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ในช่วงเวลาประมาณ ๘.๓๐ - ๘.๕๐ น ที่ความดันในระบบมีการเพิ่มสูงขึ้นจนวาล์วระบายความดันทำงาน ทำให้มีแก๊สไหลไปยัง Flare knock-out drum F-319 (นำมาจากรูปที่ ๑๒ ในรายงานการสอบสวน)

PV-077 นี้เป็นวาล์วควบคุมความดันที่ในรายงานใช้คำว่า "Pressure control valve" คือสามารถควบคุมระดับการเปิด-ปิดได้ ต่างจากวาล์วระบายความดันหรือ "Safety valve" ที่จะเปิดเองเมื่อความดันสูงถึงระดับที่กำหนด และจะปิดตัวเองเมื่อความดันลดต่ำลงจนถึงระดับที่กำหนด

ในช่วงเวลาเดียวกัน ระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 ก็ลดต่ำลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งอุปกรณ์ควบคุมระดับนั้นสั่งปิดวาล์ว FV-436 ที่ควบคุมการไหลของของเหลวจากก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 ไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 และ ณ ช่วงเวลาเดียวกันนี้วาล์วควบคุมความดัน PV-077 เปิดอยู่ที่ประมาณ 28% เพื่อระบายแก๊สส่งต่อไปยัง Flare knock-out drum F-319

ที่เวลาประมาณ ๘.๕๑ น Reflux pump ที่ป้อนของเหลวจาก Debutanizer overhead condenser F-314 กลับมายังหอกลั่นแยก C4 F-304 หยุดทำงาน โดยระดับของเหลวใน Debutanizer overhead condenser F-314 บันทึกไว้คือ 30% (ในรายงานคิดว่าน่าจะเป็นความผิดพลาด เพราะระดับมีการค้างอยู่ที่ค่านี้มาก่อนหน้านี้)

ตรงจุดนี้จะขอลองมาพิจารณาหน่อยว่าทำไม Reflux pump จึงหยุดทำงาน (ในรายงานไม่ได้กล่าวไว้แต่จะขอลองตั้งสมมุติฐานดู) แก๊สที่ออกจากยอดหอกลั่นจะเข้าสู่เครื่องควบแน่น ส่วนที่เป็นของเหลวบางส่วนจะถูกป้อนเวียนกลับมายังยอดหอกลั่นใหม่ ในสภาวะปรกติความดันเหนือผิวของเหลวใน overhead accumulator จะต่ำกว่าความดันในยอดหอกลั่น (เพราะแก๊สบางส่วนมีการควบแน่นเป็นของเหลว) แต่เมื่อความดันยอดหอกลั่นเพิ่มสูงขึ้นมากอย่างรวดเร็ว ก็อาจทำให้แรงต้านด้านขาออกของปั๊มนั้นสูงจนกระทั่งของเหลวไหลออกไม่ได้ ปั๊มจึงทำงานในสภาพที่ของเหลวไม่ไหลผ่านปั๊ม จึงทำให้ปั๊มร้อนจัดจนระบบควบคุมต้องหยุดการทำงานของปั๊ม

ที่เวลาประมาณ ๘.๕๓ น อาจถือได้ว่าทางเข้าออกหอกลั่นแยก C4 F-304 ถูกปิดกั้นเอาไว้ทั้งหมด กล่าวคือวาล์ว FV-404 ที่ป้อนสารมาจากหอกลั่นแยก C2 F-302 นั้นปิดอยู่ วาล์วระบายของเหลวก้นหอ FV-436 ไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 แทบจะปิด และ reflux pump ไม่ทำงาน ในขณะที่ยังมีการป้อนความร้อนให้กับ reboiler ก้นหอ จึงทำให้ของเหลวที่มีสัดส่วนองค์ประกอบต่ำสูงที่สะสมในหอกลั่นแยก C4 F-304 เดือดต่อเนื่องและทำให้ความดันในหอนี้เพิ่มสูงขึ้นจนวาล์วระบายความดัน (จำนวน 1 ตัวจากทั้งหมด 4 ตัว) เปิดออกเพื่อระบายแก๊สส่วนเกินไปยัง Flare knock-out drum F-319 ด้วยการที่แก๊สที่ระบายออกมานี้มีสัดส่วนที่ควบแน่นเป็นของเหลวได้สูงและมีการระบายออกมาจากสองแหล่งพร้อมกัน (คือ และ Secondary overhead accumulator F-203 และหอกลั่นแยก C4 F-304) ทำให้ระดับของเหลวใน Flare knock-out drum F-319 เพิ่มสูงขึ้นจากระดับ 60% ไปเป็น 70% ในเวลาเพียงแค่ 2 นาที

ในช่วงท้ายสุดของช่วงเวลานี้ คอมพิวเตอร์บันทึกระดับของเหลวในหอกลั่นแยกแนฟทา F-305 ว่าตกลงเป็น "ศูนย์" และค้างอยู่ที่ระดับนี้เป็นเวลาอย่างน้อย 4 ชั่วโมงไม่มีการตอบสนองใด ๆ จากโอเปอร์เรเตอร์

ประเด็นตรงที่เมื่อระดับของเหลวในหอกลั่นแยกแนฟทา F-305 ลดลงเหลือ "ศูนย์" นั้น ทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงไม่มีการลงมือกระทำการใด ๆ เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ประเด็นตรงนี้ต้องไปพิจารณาดูว่า ในความเป็นจริงนั้นคอมพิวเตอร์บันทึกข้อมูลที่อุปกรณ์วัดต่าง ๆ ในโรงงานส่งมาให้อยู่ตลอดเวลา แต่โอเปอร์เรเตอร์ไม่ได้มองเห็นข้อมูลเหล่านี้ทั้งหมดในเวลาเดียวกัน สิ่งที่เขาเห็นก็คือข้อมูลที่ปรากฏอยู่บนหน้าจอคอมพิวเตอร์เฉพาะส่วนของหน่วยผลิตที่เขาเลือกดู และในขณะนี้ดูเหมือนว่าสิ่งที่เขากำลังดูอยู่นั้นคือเฉพาะส่วนของหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบา ตรงจุดนี้ดูเหมือนว่าผู้ออกแบบระบบควบคุมไมได้ออกแบบภาพปรากฏหน้าจอคอมพิวเตอร์ที่ทำให้ให้โอเปอร์เรเตอร์สามารถมองเห็นดุลมวลสารที่ไหลเข้ามาและไหลออกไปจากหน่วยผลิตที่กำลังดูอยู่ และไม่มีแผนผังแสดงการทำงานในภาพกว้างที่แสดงให้เห็นการทำงานของหน่วยก่อนหน้าและถัดไป

นอกจากนี้ในกรณีของเหตุการณ์ที่ทำให้เกิดสัญญาณเตือนดังต่อเนื่องกัน กล่าวคือเหตุการณ์ (ก) ทำให้เกิดเหตุการณ์ (ข) ซึ่งไปทำให้เกิดเหตุการณ์ (ค) เป็นเช่นนี้ต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ ถ้าหากสัญญาณเตือนของแต่ละเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้พร้อม ๆ กันหรือในเวลาใกล้เคียงกัน จะทำให้โอเปอร์เรเตอร์นั้นไม่สามารถแยกแยะได้ว่าเหตุการณ์ไหนเป็นเหตุการณ์สำคัญที่ต้องทำการแก้ไขก่อน เพราะถ้าแก้ไขเหตุการณ์นั้นได้แล้ว ปัญหาของเหตุการณ์อื่นก็จะหายไป

และในงานนี้ก็ดูเหมือนว่ามันเกิดทั้ง ภาพหน้าจอคอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้ออกแบบมาให้โอเปอร์เรเตอร์สามารถมองเห็นภาพรวมของระบบ การที่สัญญาณเตือนมีมากเกินไปจนทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่รู้ว่าเหตุการณ์ใดเป็นต้นตอของเหตุการณ์ทั้งหมด และการที่คอมพิวเตอร์แสดงค่าสัญญาณที่ส่งออกไปควบคุมวาล์ว โดยไม่ได้มีการวัดระดับการเปิด-ปิดที่แท้จริงของวาล์ว

ณ เวลาประมาณ ๙.๐๐ น มีการระบุว่ามีการระบายสารจากหอกลั่นแยก C4 F-304 อย่างต่อเนื่องไปยังระบบ flare และเมื่อโอเปอร์เรเตอร์ไปตรวจก็พบว่าวาล์วระบายความดันตัวหนึ่งนั้นไม่ปิดตัวลงหลังจากที่ความดันลดต่ำลงแล้ว จึงได้ทำการสลับการทำงานไปยังวาล์วระบายความดันสำรองแทน

บางหน่วยงานทำตามกฎเกณฑ์ที่ว่า "ระหว่าง pressure vessel และวาล์วระบายความดันนั้นต้องไม่มีการติดตั้งวาล์วเปิด-ปิด" เพราะการติดตั้งวาล์วเปิดโอกาสให้มีการเผลอปิดวาล์วตัวนั้น ทำให้ pressure vessel ไม่ได้รับการปกป้องจากความดันสูงเกิน เพราะไม่สามารถระบายความดันที่สูงออกทางวาล์วระบายความดันได้ แต่บางหน่วยงานจะทำตามกฎเกณฑ์ที่ว่า "pressure vessel จะต้องได้รับการปกป้องจากความดันสูงเกิน" โดยสามารถติดตั้งวาล์ว 3 ทางระหว่าง pressure vessel และวาล์วระบายความดัน 2 ตัว โดยวาล์ว 3 ทางดังกล่าวจะไม่สามารถตัดการเชื่อมต่อไปยังวาล์วระบายความดันพร้อมกัน 2 ตัวได้ กล่าวคือถ้าปิดเส้นทางการไหลไปยังวาล์วระบายความดันตัวหนึ่ง เส้นทางการไหลไปยังวาล์วระบายความดันอีกตัวหนึ่งก็จะต้องเปิด วิธีนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนการทำงานของวาล์วระบายความดันได้ในกรณีที่วาล์วระบายความดันนั้นทำงานผิดปรกติ ดังเช่นเปิดเมื่อความดันสูงเกิน แต่ไม่ยอมปิดตัวเมื่อความดันลดต่ำลงแล้วดังเช่นในเหตุการณ์นี้ ทำให้สามารถเดินเครื่องต่อไปได้โดยไม่ต้องหยุดเดินเครื่องเพื่อถอดวาล์วที่เสียนั้นออกมาซ่อม

สำหรับตอนที่ ๑ คงจบเพียงแค่นี้ก่อน

อุบัติเหตุมักจะเกิดซ้ำแบบเดิม ถ้าเราไม่เรียนรู้มัน MO Memoir : Thursday 28 March 2562

"Experience is the best of schoolmasters, only the school-fees are heavy"
 

Thomas Carlyle ผู้เป็นทั้งนักคิดนักเขียน ฯลฯ ชาวสก๊อตแลนด์ที่มีชีวิตอยู่ในฃ่วงปีค.ศ. ๑๗๙๕ - ๑๘๘๑ ได้กล่าวประโยคข้างบนไว้ ซึ่งถ้าแปลเป็นไทยก็คงจะออกมาทำนองว่า "ประสบการณ์เป็นอาจารย์ที่ดี แต่ค่าเล่าเรียนแสนแพง"
 

Prof. T.A. Kletz นำเอาประโยคดังกล่าวมาใส่ไว้ในหนังสือ "Lessons from disaster. How organisations have no memory and accidents recur." เพื่อย้ำเตือนให้เห็นความสำคัญของการศึกษาความผิดพลาดที่เคยเกิดขึ้นในอดีต เพื่อที่จะได้หาทางป้องกันไม่ให้มันเกิดขึ้นซ้ำอีก บทความฉบับนี้ก็เลยถือโอกาสนำเอาบางเรื่องราวที่ Prof. Kletz บันทึกไว้ในจดหมายข่าว ICI Newsletter (ในสมัยที่ท่านยังทำงานอยู่กับภาคอุตสาหกรรม) ที่ไปอ่านเจอมา มาเล่าสู่กันฟ้ง เพราะเห็นว่าบางเรื่องนั้นมันช่างคล้ายคลึงกับเหตุการณ์ที่เคยเกิดขึ้นในบ้านเรา

๑. การใช้ความดันแก๊ส จัดการกับสิ่งอุดตันในระบบท่อ

สิ่งอุดตันในระบบท่อในที่นี้ได้แก่ของแข็ง ที่อาจเกิดจากของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในระบบและตกลงสะสม ณ ตำแหน่งที่เป็นมุมอับของการไหล หรือเป็นของเหลวที่แข็งตัวเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง ปัญหาอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นก็คือเราทราบว่าท่อมันตัน แต่ไม่รู้ว่ามันอุดตันตรงไหน หรือตำแหน่งที่อุดตันนั้นเป็นตำแหน่งที่ยากจะเข้าถึง (เช่นไม่อยู่ใกล้จุดข้อต่อใด ๆ ที่สามารถถอดเพื่อทำการกำจัดสิ่งอุดตันได้) จึงมักทำให้เกิดแนวความคิดที่จะใช้ความดันในระบบนั้นดังนั้นสิ่งอุดตันหลุดออก
 

สมมุติว่าท่อหนึ่งทำหน้าที่ลำเลียงของเหลวที่ความดัน 5 bar จาก vessel หนึ่งไปยังอีก vessel หนึ่งโดยอาศัยแรงโน้มถ่วง ในระหว่างการทำงานปรกตินั้นผลต่างความดันระหว่างปลายทั้งสองข้างของท่อไม่ได้มีมาก (เผลอ ๆ อาจมีเพียงแค่เท่ากับผลต่างระดับความสูงของของเหลวเท่านั้นถ้ามีการใช้ท่อ pressure balancing line - ดูรูปที่ ๑ ประกอบเพื่อทำให้ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ทั้งสองนั้นเท่ากัน) ดังนั้นถ้ามีสิ่งอุดตันเกิดขึ้นในเส้นท่อดังกล่าว มันก็เลยไม่มีแรงดันที่จะทำให้สิ่งอุดตันนั้นเคลื่อนที่ผ่านท่อไปได้ แต่ถ้าทำการถอดท่อด้าน downstream ของสิ่งอุดตันออก ปลายท่อด้านนี้จะมีความดันบรรยากาศ ดังนั้นความดันที่กระทำต่อสิ่งอุดตันจะเพิ่มเป็น 5 bar แรงที่กระทำต่อสิ่งอุดตันก็จะเท่ากับผลคูณระหว่างความดันกับพื้นที่หน้าตัดของท่อ ยิ่งท่อใหญ่ แรงกระทำก็จะมากตามไปด้วย
 

แต่นี่เป็นวิธีที่อันตรายถ้าคิดจะใช้ (ซึ่งบางที่อาจห้ามไม่ให้ใช้เลย) แต่ถ้าจำเป็นที่จะใช้ ก็ต้องใช้ความระมัดระวังมากเป็นอย่างยิ่ง เพราะมีบางกรณีเหมือนกันที่เคยอ่านเจอ คือมีการทำกัน แต่ต้องอยู่ภายใต้การวางแผนและการระมัดระวังเป็นพิเศษ (ดูตัวอย่างได้ใน Memoir ปีที่ ๑๑ ฉบับที่ ๖๓๒ วันเสาร์ที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๖๑ เรื่อง "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 2 การระเบิดที่หน่วย Hydrocracker ตอนที่ ๕" ซึ่งกรณีนี้เป็นกรณีของการถ่ายของเหลวจากถังความดันสูง (ด้วยการใช้ความดันแก๊สที่อยู่ในถังความดันสูง) ไปยังถังความดันต่ำโดยอาศัยแรงโน้มถ่วง ผ่านวาล์วลดความดัน)
 

รูปที่ ๒ นำมาจาก ICI Newsletter ฉบับเดือนกรกฎาคมปีค.ศ. ๑๙๖๙ (พ.ศ. ๒๕๑๒) ที่กล่าวถึงอันตรายจากการใช้ความดันแก๊สในการไล่สิ่งอุดตันในท่อ เพราะสิ่งอุดตันที่หลุดออกทางปลายเปิดด้วยความเร็วที่สูงและทำให้เกิดอันตรายได้ (เหมือนกระสุนปืนที่ยิงออกจากลำกล้องปืน) และมีกรณีที่สิ่งอุดตันนั้นพุ่งเข้าปะทะ slip plate จนทำให้ slip plate สูญเสียรูปร่าง ด้วยเหตุนี้จึงไม่แนะนำให้ใช้วิธีการดังกล่าวในการกำจัดสิ่งอุดตันในท่อ

รูปที่ ๑ ตัวอย่างระบบถ่ายของเหลวจาก vessel หนึ่งไปยังอีก vessel หนึ่งโดยอาศัยแรงโน้มถ่วง ในการนี้จำเป็นต้องมีท่อ pressure balancing line เชื่อมต่อระหว่างด้านบนของ vessel ทั้งสองเพื่อทำให้ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ทั้งสองนั้นเท่ากัน เพราะถ้าไม่มีท่อดังกล่าว เวลาของเหลวไหลออกจาก vessel ใบบนจะทำให้ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ใบบนลดต่ำลงในขณะที่ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ใบล่างเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งอาจทำให้ของเหลวหยุดไหลได้ถ้าหาก (ความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ใบบน + ความดันเนื่องผลต่างระหว่างระดับของของเหลว) นั้นเท่ากับความดันเหนือผิวของเหลวใน vessel ใบล่าง ในกรณีเช่นนี้ถ้าหากมีของแข็งอุดตันในท่อการไหล (ท่อสีแดง) ความดันที่จะดันให้สิ่งอุดตันนั้นเคลื่อนตัวจะมีเพียงแค่ความดันจากระดับความสูงของของเหลว (รูปซ้าย) แต่ถ้าถอดท่อออกซึ่งทำให้ปลายท่อด้านหนึ่งนั้นมีความดันบรรยากาศ ความดันที่กระทำต่อสิ่งอุดตันจะเท่ากับความดันภายในถัง และทำให้สิ่งอุดตันนั้นเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วได้

รูปที่ ๒ อันตรายจากการไล่สิ่งอุดตันในท่อด้วยการใช้ความดันแก๊ส

กรณีที่คล้ายคลึงกันที่เกิดขึ้นในบ้านเราน่าจะเป็นการระเบิดของโรงงาน HDPE ของบริษัท TPI เมื่อเดือนธันวาคม ๒๕๓๑ ที่เกิดจากความพยายามกำจัดสิ่งอุดตันในท่อด้วยการใช้ความดันในระบบ คือใช้ความดันใน vessel ดันผ่านของเหลวเพื่อให้ของเหลวนั้นไปดันให้สิ่งอุดตันหลุดออกมา แต่ด้วยของเหลวที่ใช้ดันนั้นมันเป็นของเหลวเพราะระบบมีความดันสูง พอรั่วออกมาสู่ความดันบรรยากาศก็เลยกลายเป็นไอปริมาณมากที่แพร่กระจายตัวออกไปอย่างรวดเร็ว จนกระทั่งเกิดการระเบิด เรื่องนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ฉบับต่าง ๆ เหล่านี้
 

ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๘ วันอาทิตย์ที่ ๒๐ กันยายน ๒๕๕๒ เรื่อง "Ethylene polymerisation"

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๔๑ วันเสาร์ที่ ๒๘ เมษายน ๒๕๕๕ เรื่อง "เพลิงไหม้โรงงานผลิต HDPE เมื่อธันวาคม ๒๕๓๑"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๔๓ วันศุกร์ที่ ๑๒ กรกฎาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "สาเหตุที่แก๊สรั่วออกจาก polymerisation reactor"

ปีที่ ๑๑ ฉบับที่ ๑๕๙๙ วันพุธที่ ๒๙ สิงหาคม ๒๕๖๑ เรื่อง "UVCE case 1 TPI 2531(1988)"
 

๒. น้ำมันที่รั่วไหลลงระบบท่อระบายน้ำสามารถระเบิดได้

น้ำมันไม่ผสมกับน้ำและมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นเมื่อน้ำมันตกลงสู่พื้นน้ำ น้ำมันก็จะลอยเป็นชั้นบาง ๆ บนผิวหน้าน้ำ การแผ่กระจายออกไปเป็นพื้นที่กว้างได้ง่ายบนผิวหน้าน้ำ ทำให้น้ำมันนั้นระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้น ถ้าหากน้ำมันที่รั่วไหลลงผิวหน้าน้ำมีปริมาณไม่มาก และเป็นพื้นน้ำเปิด ไอระเหยที่เกิดขึ้นก็อาจฟุ้งกระจายออกไป แต่ถ้าเป็นในรางระบายน้ำหรือระบบท่อระบายน้ำที่ไม่มีการระบายอากาศ ไอระเหยของน้ำมันจะสะสมจนมีความเข้มข้นสูงถึงระดับที่สามารถลุกติดไฟได้ง่าย และถ้าเป็นรางระบายน้ำหรือท่อระบายน้ำที่มีน้ำอยู่ด้วย น้ำมันก็จะยิ่งแพร่กระจายไปบนผิวหน้าน้ำได้ไกลอย่างรวดเร็ว (เว้นแต่จะมีการป้องกันเช่นการใช้ระบบ flooded drain หรือกำแพงป้องกันที่ดักน้ำมันเอาไว้ด้านบนและให้น้ำไหลออกทางด้านล่าง) ด้วยเหตุนี้ระบบระบายน้ำในโรงงานจึงควรต้องแยกออกระหว่างระบบระบายน้ำฝนที่เอาไว้สำหรับการระบายน้ำฝนออกจากบริเวณที่ไม่ใช่ process area (คือมั่นใจว่าไม่มีน้ำมันหก) และบริเวณที่เป็น process area (คือมีความเป็นไปได้ที่จะมีการรั่วไหลของน้ำมันและอาจมีการชะลงระบบระบายน้ำ)
 

ICI Newsletter ฉบับประจำเดือนสิงหาคม ค.ศ. ๑๙๗๑ (พ.ศ. ๒๕๑๔) เล่าถึงกรณีที่มีการรั่วไหลของของเหลวไวไฟลงสู่ระบบท่อระบายน้ำก่อนที่จะเกิดการระเบิด ที่ส่งผลให้พื้นผิวถนนที่อยู่เหนือท่อระบายนั้นนั้นยกตัวสูงขึ้น (รูปที่ ๓) กรณีหนึ่งที่เห็นว่าคล้ายกันที่เกิดขึ้นในบ้านเราคือการระเบิดที่โรงงานบริษัท TOC เมื่อปีพ.ศ. ๒๕๓๙ ที่มีการระบายแนฟทาลงระบบท่อระบายน้ำด้วยความเข้าใจผิด และเมื่อมีการระบายน้ำร้อนจากอีกหน่วยหนึ่งลงสู่ระบบท่อเดียวกัน จึงทำให้แนฟทานั้นระเหยกลายเป็นไอก่อตัวมากขึ้นก่อนจะเกิดการจุดระเบิด (ดู Memoir ปีที่ ๑๑ ฉบับที่ ๑๖๐๐ วันอาทิตย์ที่ ๒ กันยายน ๒๕๖๑ เรื่อง "UVCE case 2 TOC 2539(1996)")

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ของเหลวไวไฟรั่วไหลลงระบบท่อระบายน้ำก่อนเกิดการระเบิด

๓. วาล์วระบายน้ำฝนจากบริเวณที่ตั้ง tank ถูกเปิดทิ้งเอาไว้

ถังเก็บสารเคมีที่เป็นของเหลวขนาดใหญ่จะตั้งอยู่ภายในบริเวณที่ปิดล้อมที่มีลักษณะเป็นกำแพงกั้น (ที่เรียกว่า bund หรือ dike) ที่ต้องสามารถรองรับปริมาตรของสารเคมีที่อยู่ในถังบรรจุนั้นได้ถ้าหากมีเหตุการณ์ใด ๆ ที่ทำให้ของเหลวนั้นรั่วออกจากถังจนหมด แต่กำแพงกั้นนี้ก็ก่อให้เกิดปัญหาตามมาก็คือมันจะขังน้ำฝนเอาไว้ด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวางท่อระบายน้ำฝนที่มีวาล์วปิดเปิดควบคุม กล่าวคือวาล์วตัวนี้ควรต้องปิดอยู่เสมอ เว้นแต่ช่วงที่ระบายน้ำฝนออก แต่เมื่อระบายน้ำฝนออกแล้วก็ต้องกลับมาปิดคืนเดิม
 

ดู ๆ แล้วก็เหมือนกับว่าการทำงานดังกล่าวไม่น่าจะยากเย็นอะไร แต่เอาเข้าจริง ๆ มันก็มีเหตุการณ์ให้เห็นอยู่เสมอว่าวาล์วดังกล่าวมีการเปิดทิ้งเอาไว้ ไม่ว่าจะด้วยสาเหตุใดก็ตาม เช่นบริเวณที่ตั้ง tank farm นั้นเป็นบริเวณที่กว้าง ทำให้วาล์วระบายน้ำฝนแต่ละตัวนั้นอยู่ห่างจากกันมาก และด้วยการที่วาล์วดังกล่าวอยู่ที่ระดับพื้นดินหรือต่ำกว่าพื้นดิน ทำให้ไม่สะดวกในการเข้าไปทำงานและตรวจสอบ

รูปที่ ๔ เหตุการณ์สารเคมีที่ล้นถังเก็บไหลลงระบบท่อระบายน้ำเนื่องจากวาล์วระบายน้ำฝนเปิดทิ้งเอาไว้

รูปที่ ๔ และ ๕ เป็นตัวอย่างเหตุการณ์ที่มีบันทึกเอาไว้ที่เกิดจากการเปิดวาล์วระบายน้ำฝนทิ้งเอาไว้ เหตุการณ์ทำนองเดียวกันที่เกิดขึ้นในบ้านเราเห็นจะได้แก่กรณีการเกิดการระเบิดและเพลิงไหม้ที่โรงกลั่นน้ำมัน Thai Oil เมื่อวันที่ ๒ ธันวาคม ๒๕๔๒ ที่น้ำมันจำนวนมากไหลล้นถังเก็บ และรั่วไหลลงสู่รางระบายน้ำเพราะวาล์วระบายน้ำฝนนั้นถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ก่อนที่จะถูกจุดระเบิดจนทำให้เกิดความเสียหายและเพลิงไหม้ตามมา เหตุการณ์นี้เคยเล่าไว้ใน Memoir
 

ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๘๕๑ วันอาทิตย์ที่ ๓๑ สิงหาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "การระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันเนื่องจากน้ำมันไหลล้นจาก tank เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๒ ธันวาคม ๒๕๔๒" และ

ปีที่ ๑๑ ฉบับที่ ๑๖๐๑ วันพุธที่ ๕ กันยายน ๒๕๖๑ เรื่อง "UVCE case 3 Thai Oil 2542(1999)"

รูปที่ ๕ อีกเหตุการณ์ที่วาล์วระบายน้ำฝนถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ในกรณีนี้เป็นเพราะวาล์วนั้นเป็นแบบเกลียวเวียนซ้าย เมื่อโอเปอร์เรเตอร์ไปหมุนวาล์วเพื่อตรวจสอบว่าวาล์วเปิดหรือปิดอยู่ จึงเข้าใจว่าได้ทำการปิดวาล์วทั้ง ๆ ที่เป็นการเปิดวาล์ว (คือวาล์วปรกตินั้น ถ้าเรามองเข้าหา hand wheel การหมุน hand wheel ตามเข็มนาฬิกาจะเป็นการปิดวาล์ว แต่ถ้าหมุนทวนเข็มนาฬิกาจะเป็นการเปิดวาล์ว แต่ถ้าเป็นเกลียวเวียนซ้ายจะตรงข้ามกัน) 

๔. โครงสร้างเสริมความแข็งแรงก่อให้เกิดปัญหาเรื่องการหล่อเย็น

การทำให้ tank เก็บของเหลวขนาดใหญ่นั้นสามารถคงรูปร่างทรงกระบอกของมันได้โดยไม่ทรุดหรือบุบจำเป็นต้องทำให้มันมีผนังหนา แต่นั่นหมายถึงค่าก่อสร้างที่ต้องเพิ่มตามไปด้วย วิธีการหนึ่งที่ทำให้สร้าง tank ที่มีผนังบางลงโดยที่ยังคงรักษารูปทรงของมันได้นั้นคือการติดตั้ง wind girder ที่เป็นเสมือนวงแหวนเสริมความแข็งแรงรัดอยู่รอบนอกตัว tank แต่ wind girder นี้ก็ไปก่อปัญหาเรื่องการไหลของน้ำหล่อเย็นลงมาตามผิว tank กล่าวคือในเวลาที่เกิดเพลิงไหม้และต้องการให้มีน้ำหล่อเย็นป้องกันผนัง tank นั้น ถ้าเป็น tank แบบ cone roof ก็สามารถใช้การฉีดน้ำให้ตกลงไปบนหลังคาและให้น้ำนั้นไหลเปียกหลังคาและผนังลำตัวลงสู่เบื้องล่าง แต่ wind girder ที่ติดตั้งอยู่ข้างลำตัวนั้นจะผลักให้น้ำที่ไหลลงมานั้นไหลออกไปจากตัวผนัง ทำให้ผนังที่อยู่ต่ำกว่า wind girder ไม่ได้รับการป้องกันจากน้ำ ทำให้ต้องมีการติดตั้ง deflector plate ครอบตัว wind girder เอาไว้เพื่อผลักดันให้น้ำที่ถูก wind girder ดันออกนั้น ให้ไหลกลับเข้าสู่ผนังใหม่ (รูปที่ ๖)

รูปที่ ๖ การติดตั้ง wind girder ที่ทำให้สามารถสร้าง tank ขนาดใหญ่ที่มีผนังบางลง โดยที่ยังคงมีความแข็งแรงเท่าเดิม แต่ก่อให้เกิดปัญหาเรื่องการที่ wind girder นั้นกีดขวางการไหลของน้ำหล่อเย็นที่ต้องการให้ไหลลงมาตามพื้นผิวผนังด้านนอกในกรณีที่เกิดเพลิงไหม้

การระเบิดที่คลังน้ำมัน Buncefield ประเทศอังกฤษเมื่อวันที่ ๑๑ ธันวาคม ๒๕๔๘ (ดู Memoir ปีที่ ๑๑ ฉบับที่ ๑๖๖๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๔ กุมภาพันธื ๒๕๔๒ เรื่อง "UVCE case 5 Buncefield 2548(2005)") ส่วนหนึ่งเป็นผลจากการทำหน้าที่ของ wind girder และ reflector plate ที่ทำให้ "น้ำมัน" ที่ไหลล้นจากหลังคา tank นั้นฟุ้งกระจายกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้นและแพร่กระจายออกไปนอกบริเวณ tank bund (อันเป็นผลที่เกิดจากการปะทะเข้ากับ wind girder และ delfector plate) ก่อนที่จะเกิดการระเบิด ซึ่งจะว่าไปแล้วเรื่องนี้เป็นเรื่องที่อยู่นอกเหนือการคาดการณ์ว่าระบบ safety ที่ออกแบบมาเพื่องานหนึ่งและสามารถทำงานได้ดีในงานที่ออกแบบมานั้น (คือการให้น้ำนั้นสะท้อนกลับไปไหลลงตามผนังถัง) กลับไปเพิ่มอันตรายเมื่อเกิดอีกเหตุการณ์ (ที่ไม่ควรจะเกิด) ขึ้น

จากตัวอย่างที่ยกมาคงพอจะเห็นได้ว่า ความผิดพลาดแบบเดียวกันนั้นสามารถก่อให้เกิดผลกระทบที่แตกต่างกันมากได้ ดังนั้นสิ่งสำคัญก็คือต้องหาทางไม่ให้เกิดการผิดพลาดแบบเดิมซ้ำอีก