ถังเก็บเบนซีน (bezene) ระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง (๒) MO Memoir : Monday 23 June 2568

พฤษภาคมปีที่แล้ว ได้นำเรื่อง "ถังเก็บเบนซีน (bezene) ระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง" ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่นเมื่อพ.ศ. ๒๕๑๕ มาเล่าให้ฟัง เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นเหตุการณ์แบบเดียวกัน แต่เกิดในช่วงระยะเวลาแตกต่างกันประมาณ ๕๐ ปี ซึ่งเป็นการยำเตือนให้เห็นว่า ถ้าเราไม่เรียนรู้ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในอดีต เราก็มีโอกาสที่จะทำผิดพลาดแบบเดียวกันซ้ำอีก

เรื่องนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion and major fire in benzene storage tanks" ที่เผยแพร่อยู่ในหัวข้อ Case studies ของเว็บ Oil Industry Safety Directorate ของประเทศอินเดีย โดยระบุว่าเผยแพร่เมื่อวันที่ ๑๕ มกราคม ค.ศ. ๒๐๒๕ (https://www.oisd.gov.in/en-in/CaseStudies) เนื้อเรื่องเกี่ยวกับการระเบิดของถังเก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric tank) ที่ใช้ในการเก็บเบนซีน (benzene) บทความไม่ได้ระบุเวลาและสถานที่เกิดเหตุ เล่าแต่เพียงเหตุการณ์และสาเหตุที่น่าจะเป็นตัวการที่ทำให้เกิดการระเบิด

รูปที่ ๑ ภาพความเสียหายจากการระเบิดจากบทความต้นฉบับ

ในวันเกิดเหตุนั้นมีการเข้าไปเก็บตัวอย่างเบนซีนในถังเก็บ (ขนาดความจุ 1000 m³ แต่ในขณะนั้นมีเบนซีนบรรจุอยู่ 523 m³) หลังจากที่ได้มีการถ่ายน้ำมันเข้าไปในถัง ในระหว่างที่ทำการเก็บตัวอย่างอยู่นั้นก็ได้เกิดการระเบิด ทำให้หลังคาถังปลิวออกไปพร้อมกับพนักงานที่ไปเก็บตัวอย่าง หลังคาถังปลิวตกออกไปห่างเป็นระยะประมาณ ๒๐ เมตร เพลิงที่ลุกไหม้ทำให้ถังเก็บเบนซีนที่อยู่ใกล้กันอีกถังหนึ่ง (ความจุ 400m³ ) ระเบิดตามมาในอีก ๕ ชั่วโมงถัดมา คราวนี้หลังคาถังปลิวไปตกไกลถึง ๑๖๐ เมตร ทำให้มีผู้ได้รับบาดเจ็บสาหัส ๒ ราย ซึ่งต่อมาเสียชีวิต ๑ ราย เจ้าหน้าที่ต้องใช้เวลาประมาณ ๑๐ชั่วโมงจึงสามารถดับเพลิงได้

เวลาที่ของเหลวที่นำไฟฟ้าต่ำ (พวกโมเลกุลไม่มีขั้ว) ไหลในระบบท่อ จะเกิดประจุไฟฟ้าสถิตสะสมที่ตัวท่อและของเหลวที่ไหลอยู่ภายใน ในกรณีของท่อหรือถังเก็บที่ทำจากโลหะนั้นเป็นเรื่องปรกติที่จะต้องมีการต่อสายดินเพื่อให้ประจุไฟฟ้าที่สะสมอยู่ที่ตัวท่อหรือถังเก็บนั้นถ่ายเทลงดิน ส่วนของเหลวที่ไหลอยู่ในท่อนั้นเมื่อไหลเข้าไปในถังเก็บ เฉพาะชองเหลวที่สัมผัสกับผนังของถังเท่านั้นที่สามารถถ่ายเทประจุที่สะสมอยู่ลงดินได้ (่ผ่านทางสายดินของถังเก็บ) แต่ของเหลวส่วนที่อยู่ห่างออกมาจากผนังจะไม่สามารถถ่ายเทประจุให้กับผนังได้ทันที (เพื่อระบายต่อลงดินได้) จำเป็นต้องรอนานเป็นช่วงระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ประจุที่สะสมอยู่ในของเหลวนั้นกระจายตัวออกไปให้หมดก่อน จึงจะปลอดภัยในการเข้าไปเก็บตัวอย่าง

ถังที่เกิดเหตุนั้นเป็นถังรุ่นเก่า ไม่มีการใช้แก๊สไนโตรเจนปกคลุมที่ว่างเหนือผิวของเหลวเพื่อลดการไหลเข้าของอากาศ มีเพียงท่อระบายอากาศที่เป็น "gooseneck" (ท่องอ 180 องศาที่หันปลายท่อลงล่างเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนไหลเข้า) ติดตั้งอยู่บนหลังคาถัง ดังนั้นเมื่อมีการสูบของเหลวออกจากถัง อากาศภายนอกจึงไหลเข้าไปผสมกับไอเบนซีนในถังได้

ภาชนะที่ใช้เก็บตัวอย่างทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมซึ่งนำไฟฟ้า แต่สายเชือกที่ใช้หย่อนภาชนะเก็บตัวอย่างนั้นทำจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้อง) การระเบิดครั้งแรกเชื่อว่าเกิดจากประกายไฟฟ้าที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตที่ยังค้างอยู่ในของเหลวนั้นกระโดดใส่ภาชนะเก็บตัวอย่างที่เป็นโลหะ ไฟฟ้าสถิตนี้เกิดจากการส่งเบนซีนเข้าถังเก็บ แต่ด้วยการที่ไม่รอให้นานพอเพื่อให้เบนซีนนั้นระบายประจุไฟฟ้าออกไปก่อนทำการเก็บตัวอย่าง พอหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่างลงไปก็เลยเกิดประกายไฟที่ไปจุดระเบิดไอผสมระหว่างเบนซีนกับอากาศในถัง

การระเบิดทำให้เกิดเพลิงไหม้ในบริเวณคันกั้นที่ล้อมรอบบริเวณที่ตั้งถังเก็บ (ที่ล้อมรอบถังเก็บ ๙ ถัง) การระเบิดของถังเก็บใบที่สองคาดได้ว่าน่าจะเกิดจากเปลวไฟที่ครอกอยู่ด้านนอกของถัง ทำให้เบนซีนในถังร้อนและระเหยออกทางท่อระบาย (gooseneck) และเนื่องจากไอที่ไหลออกมาจากถังนั้นเป็นไอผสมระหว่างเบนซีนกับอากาศ จึงทำให้เมื่อเจอกับความร้อนที่อยู่ภายนอก ก็เกิดเพลิงลุกไหม้ย้อนเข้าไปจุดระเบิดไอผสมในถังได้ (ถังที่เล็กกว่ามีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรที่สูงกว่าถังที่ใหญ่กว่า จึงทำให้ของเหลวที่อยู่ถังที่เล็กกว่านั้นรับความร้อนได้รวดเร็วกว่าของเหลวที่อยู่ในถังที่ใหญ่กว่า)

เหตุการณ์ที่เกิดที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อปีพ.ศ. ๒๕๑๕ นั้น เกิดในขณะที่อันตรายจากไฟฟ้าสถิตยังไม่เป็นที่รู้จักกันดี แต่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ประเทศอินเดียนี้ เกิดในเวลาที่อันตรายจากไฟฟ้าสถิตในขณะเก็บตัวอย่างเป็นที่รู้กันแล้ว

แต่สิ่งสำคัญกว่าคือ คนที่ออกแบบวิธีการปฏิบัติงาน และผู้ที่ปฏิบัติงานอยู่หน้างาน ทราบอันตรายนี้หรือไม่

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๑๘) MO Memoir : Thursday 19 June 2568

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ต่อไปขอเริ่มหัวข้อ A.3 ความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกติ (รูปที่ ๑) เริ่มจากข้อ A.3.1 เรื่องทั่วไป

ข้อ A.3.1.1 กล่าวว่าความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกติต้องมีค่าอย่างน้อยเท่ากับผลรวมของ ความสามารถในการระบายความดันเมื่อมีการถ่ายเทของเหลว (เข้าหรือออกจากถัง) กับผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (กล่าวคือการสูบเอาของเหลวออกจากถังและอุณหภูมิที่ลดลง ต้องการการระบายอากาศเข้าถัง ในทางตรงกันข้าม การป้อนของเหลวเข้าไปในถังและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ต้องการการระบายอากาศออกจากถัง) ความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกตินี้อิงกับค่าความสามารถในการระบายสูงสุดที่ประมาณการไว้ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำงานตามปรกติของถัง ตามสภาวะการทำงานดังต่อไปนี้

a) การระบายเข้าปรกติอันเป็นผลจากอัตราการสูบของเหลวออกสูงสุด (ผลของการถ่ายเทของเหลว)

b) การระบายเข้าปรกติอันเป็นผลจากการหดตัวหรือการควบแน่นของไอที่เกิดจากอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างที่ลดลงมากที่สุด (ผลของการถ่ายเทความร้อน)

c) การระบายออกปรกติอันเป็นผลจากอัตราการป้อนของเหลวเข้าถังสูงสุด (ผลของการถ่ายเทของเหลว)

d) การระบายออกปรกติอันเป็นผลจากการขยายตัวหรือการระเหยของไอที่เกิดจากอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างที่เพิ่มขึ้นมากที่สุด (ผลของการถ่ายเทความร้อน)

รูปที่ ๑ เริ่มหัวข้อ A.3 ความต้องการในการระบายความดันในสภาวะปรกติ

ข้อ A.3.1.2 (รูปที่ ๒) กล่าวว่า แม้ว่าจะไม่ได้มีการนำเสนอแนวทางการออกแบบในกรณีของสถานการณ์อื่นเอาไว้ในภาคผนวกนี้ แต่ถึงกระนั้นก็ตามก็ควรนำมาพิจารณาดังที่ได้มีการบ่งชี้ไว้ในเนื้อหาหลักของมาตรฐานนี้

ข้อ A.3.1.3 กล่าวว่า บทสรุปของความสามารถในการระบายอากาศเข้าและระบายอากาศออกอันเป็นผลจากการถ่ายเทของเหลวเข้าหรือออกจากถัง และผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ได้แสดงไว้ในตาราง A.1 และ A.2 (รูปที่ ๓) ความสามารถในการระบายที่ต้องมีเหล่านี้จะนำมาพิจารณาอีกครั้งในหัวข้อ A.3.4.1 และ A.3.4.2

ย่อหน้าแรกของหัวข้อ A.3.1.4 กล่าวว่า การคำนวณความสามารถในการระบายอากาศเข้าและอากาศออกที่ต้องมี ใช้อากาศที่สถาวะมาตรฐาน "standrad" เป็นเกณฑ์ ภาคผนวกนี้แสดงความสามารถในการระบายอากาศเข้าและอากาศออกที่ต้องมีทั้งที่สภาวะปรกติ "normal" และสภาวะมาตรฐาน "standard" เป็นสิ่งสำคัญที่พึงควรกล่าวไว้ในที่นี้ว่าอุณหภูมิอ้างอิงที่สภาวะมาตรฐาน "standard" คือ 15.6ºC (หรือ 60ºF) นั้นแตกต่างจากอุณหภูมิอ้างอิงที่สภาวะปรกติ "normal" ซึ่งเท่ากับ 0ºC (หรือ 32ºF) การเปลี่ยนหน่วยระหว่างค่าสภาวะมาตรฐาน "standard' และสภาวะปรกติ "normal" ได้รับการรวมเอาไว้เมื่อมีการรายงานผลในระบบหน่วยอื่น ผู้ใช้จึงพึงควรระวังว่าอัตราการไหลโดยปริมาตรที่รายงานไว้ในระบบหน่วยที่แตกต่างกันอาจพบว่าไม่เทียบเท่ากัน อันเป็นผลจากการเปลี่ยนหน่วยอุณหภูมิ

ความสามารถในการระบายอากาศเข้าที่ต้องมีที่แสดงไว้ในภาคผนวกนี้เป็นการสมมุติว่าเป็นการระบายจากอากาศแวดล้อม ถ้าใช้ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่อากาศในการป้องกันการเกิดสุญญากาศ อาจมีความจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนค่าอัตราการไหลให้เทียบเท่ากับอัตราการไหลของอากาศ (ดูภาคผนวก D) (กล่าวคือในบางกรณีที่ไม่ต้องการให้อากาศไหลเข้าถังเนื่องจากป้องกันการระเบิดหรือปนเปื้อน ก็อาจใช้การป้อนแก๊สเฉื่อย (เช่นไนโตรเจน) เข้าไปในถังเพื่อรักษาความดันไม่ให้ต่ำเกินไป)

ความสามารถในการระบายอากาศออกที่ต้องมีที่แสดงไว้ในภาคผนวกนี้เป็นการสมมุติว่า ไอระเหยหรือแก๊สนั้นที่อยู่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันที่แท้จริงของที่ว่างเหนือผิวของเหลวของถัง มีค่าเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะมาตรฐาน อัตราการระบายออกจะอิงจากอุณหภูมิการระบายออกของถังไปจนถึงอุณหภูมิ 49ºC (หรือ 120ºF) (คือรวมอุณหภูมิ 49ºC (หรือ 120ºF) ด้วย) เมื่ออุณหภูมิการระบายออกนั้นมีค่าสูงเกินกว่า 49ºC (หรือ 120ºF) ให้ใช้วิธีการที่ให้ไว้ในหัวข้อ 3.3.2 แทนการใช้วิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวกนี้

รูปที่ ๒ ข้อ A.3.1.2 ถึง A.3.1.4 

รูปที่ ๓ ตาราง A.1 และ A.2 ที่อ้างอิงมาจากหัวข้อ A.3.1.3

ต่อไปเป็นหัวข้อ A.3.2 (รูปที่ ๔) ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถัง

ข้อ A.3.2.1 กล่าวว่า ควรมีการนำเอาอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตรการแทนที่ที่เกิดจากถ่ายถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถังมาพิจารณาในการกำหนดความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมีในสภาวะปรกติ ที่มาหลักของการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเหล่านี้เกิดจาก

- ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงไปที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเหลวที่ไหลเข้าหรือไหลออกจากถัง

- ไอระเหยที่เกิดจากของเหลวที่ระเหยได้ง่ายที่มีการป้อนเข้าถัง (ถ้ามีเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น)

ข้อ A.3.2.2 กล่าวว่า โดยปรกติการหาค่าปริมาตรการแทนที่ที่แท้จริงที่เกิดจากถ่ายถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถัง จะใช้ความสามารถในการทำงานของปั๊มมาคำนวณค่าความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมี (คือให้สมมุติว่าถ้าปั๊มทำงานเต็มที่จะมีการสูบของเหลวออกหรือป้อนของเหลวเข้าถังด้วยอัตราเท่าใด)

ย่อหน้าสุดท้ายของหัวข้อ A.3.2 กล่าวว่า เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพึงระลึกว่าการเปลี่ยนแปลงปริมาตรนี้มักจะถูกเปลี่ยนเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าของอากาศที่สภาวะมาตรฐาน "standard" หรือสภาวะปรกติ "normal" ดังนั้นสิ่งที่อาจเห็นคืออัตราการไหลโดยปริมาตร (ของอากาศ) อาจไม่เทียบเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตร (ของของเหลว) เมื่อใช้ค่าอุณหภูมิการทำงานจริงหรืออุณหภูมิอากาศแวดล้อม ที่มีค่าไม่เท่ากับอุณหภูมิที่สภาวะมาตรฐาน "standard" หรือสภาวะปรกติ "normal" (เช่นป้อนของเหลวอุณหภูมิ 40ºC เข้าถังด้วยอัตราการไหล 1000 ลิตรต่อนาที แต่ปริมาตรอากาศที่ต้องระบายออกจะไม่เท่ากับ 1000 ลิตรต่อนาที เพราะคิดที่อุณหภูมิ 15.6ºC หรือ 0ºC)

รูปที่ ๔ หัวข้อ A.3.2 ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถัง

หัวข้อ A.3.2.3 (รูปที่ ๕) กล่าวว่า สำหรับการเกิดไอระเหยที่เกิดจากการป้อนของเหลวที่ระเหยง่ายเข้าไปในถัง ควรที่จะทำการประมาณค่าไอระเหยที่เกิดขึ้นเพื่อนำมาใช้ในการคำนวณความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมี (คือนอกจากความดันที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากปริมาตรที่ถูกแทนที่ด้วยของเหลวที่ไหลเข้าถังแล้ว ยังต้องบวกความดันที่เกิดจากไอระเหยของของเหลวที่ระเหยได้ง่ายนี้เข้าไปอีก)

ในกรณีของน้ำมันปิโตรเลียม อาจพิจารณาว่าของเหลวที่มีจุดวาบไฟต่ำกว่า 37.8ºC (หรือ 100ºF) เป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่าย ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลจุดวาบไฟก็อาจใช้ค่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศแทน ในกรณีนี้ของเหลวที่มีค่าอุณหภูมิจุดเดือดต่ำกว่า 148.9ºC (หรือ 300ºF) อาจพิจารณาว่าเป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่าย (น้ำมันเชื้อเพลิงต่าง ๆ เช่นน้ำมันเบนซินมันเป็นสารผสม มันไม่มีจุดเดือดตายตัว แต่มีกราฟอุณหภูมิการกลั่น เพราะมันระเหยออกมาตลอดเวลา จุดวาบไฟนั้นต่ำกว่า 0ºC แต่ต้องระเหยได้หมดที่อุณหภูมิไม่เกิน 200ºC (มาตรฐานบ้านเรากำหนดไว้ที่นี่ ซึ่งตรงนี้จะแตกต่างจากกรณีของสารบริสุทธิ์)

ย่อหน้าที่สามของหัวข้อ A.3.2.3 กล่าวว่า สำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมทั่วไป อาจประมาณค่าอัตราการเกิดไอที่ 0.5% ของปริมาณของเหลวที่ป้อนเข้ามา การเลือกค่าอัตราการเหยที่ 0.5% นี้อิงจากน้ำมันแก๊สโซลีน (ที่บ้านเราเรียกน้ำมันเบนซิน) ที่ป้อนเข้าไปในถังเปล่า (ถังเปล่าที่ไม่มีอะไรบรรจุอยู่ก่อนเลย น้ำมันก็จะระเหยได้มากสุด) ในช่วงเวลานี้พิจารณาได้ว่ามีการดึงเอาความร้อนเข้ามามากสุด นอกจากนี้ไอที่เกิดจากการระเหยกลายเป็นไอทันทีของผลิตภัณฑ์ร้อนที่ป้อนเข้ามา (เช่นท่อที่ป้อนเข้ามานั้นได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์) ยังมีค่าสูงสุดเนื่องจากไม่มีแหล่งรับความร้อนขนาดใหญ่ดังเช่นที่มีอยู่ในกรณีที่มีของเหลวอยู่เต็มถัง นอกจากนี้อัตราการระเหยยังเพิ่มขึ้นเนื่องจากภายในถังนั้นไม่มีความดันที่จะกดการระเหยเอาไว้ ในการเปลี่ยนค่าไอไฮโดรคาร์บอนเป็นอากาศ อาจใช้ค่าความหนาแน่นที่สูงกว่าอากาศ 1.5 เท่าเป็นค่าประมาณ

ตรงจุดนี้ขอขยายความนิดนึง ถังโลหะที่ตั้งตากแดดนั้นอุณหภูมิที่ผิวโลหะของถังจะสูงเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับว่าผิวโลหะนั้นอยู่ต่ำกว่าหรือสูงกว่าระดับของเหลวในถัง ผิวโลหะที่อยู่สูงกว่าระดับของเหลวในถังจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าผิวโลหะที่อยู่ต่ำกว่าระดับของเหลวในถัง ดังนั้นในกรณีของถังเปล่า ปริมาตรส่วนที่เป็นที่ว่างก็จะมีอุณหภูมิสูงสุด

การป้อนของเหลวเข้าไปในถังนั้นจะป้อนเข้าไปทางด้านล่างของถัง ในกรณีที่เป็นถังเปล่านั้น ความดันเหนือผิวของเหลวร้อนที่ป้อนเข้าไปก็คือความดันอากาศภายในถัง แต่ถ้าของเหลวในถังนั้นมีระดับสูงกว่าตำแหน่งท่อที่ของเหลวไหลเข้าถัง ความดันเหนือผิวของเหลวร้อนที่ป้อนเข้าไปจะเท่ากับความดันอากาศในถังรวมกับความดันที่เกิดจากระดับความสูงของของเหลวที่อยู่ในถังก่อนหน้า (ซึ่งผลรวมนี้มีค่าสูงกว่า) การระเหยเมื่อป้อนของเหลวร้อนเข้าไปในถังที่มีของเหลวบรรจุดอยู่จึงเกิดขึ้นน้อยกว่าเมื่อป้อนเข้าไปในถังเปล่า

รูปที่ ๕ หัวข้อ A.3.2.3 และ A.3.2.4

ย่อหน้าสุดท้ายของหัวข้อ A.3.2.3 กล่าวว่า อัตราการะเหยกลายเป็นไอที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญสามารถเกิดขึ้นได้ถ้าของเหลวที่ป้อนเข้าไปในถังนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันการทำงานของถัง ตัวอย่างเช่นในกรณีของเฮกเซน (hexane C₆H₁₄) 0.4% ของสารที่ป้อนเข้าไปสามารถระเหยได้ทุก ๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 0.4 K (1.0ºR) เหนืออุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันของถัง (หน่วยอุณหภูมิ K (Kelvin) และ ºR (Rankine) คือหน่วยอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยช่วง 1 K = 1ºC และช่วง 1ºR = 1ºF พึงสังเกว่าถ้าเป็นหน่วย K จะไม่มีเครื่องหมาย º แต่ถ้าเป็นหน่วย R จะมี)

ห้วข้อสุดท้ายของวันนี้คือ A.3.2.4 กล่าวว่า ภาคผนวกนี้ไม่ครอบคลุมการป้อนกันกรณีที่มีของเหลวไหลล้นออกจากถัง (คืออย่าคิดว่าขนาดท่อที่คำนวณได้ที่ใช้กับการระเหยอากาศในที่นี้ สามารถรองรับการระบายของเหลวที่ไหลล้นได้)

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

ถังเก็บกรดอะคริลิก (Acrylic acid) ระเบิด (๑) MO Memoir : Thursday 21 November 2567

"We forget the lessons learned and the accident happens again. We need better training, by describing accidents first rather than principles, as accidents grab our attention, and we need discussion rather that lecturing, so that more is remembered. We need databases that can present relevant information without the user having to ask for it. Some actions that universities might take are discussed."

ข้อความในย่อหน้าข้างบนนำเป็นส่วนหนึ่งของบทคัดย่อในบทความเรื่อง "Improving safety performance in the new millennium and the role of universities" เขียนโดย Prof. T.A. Kletz เผยแพร่ในเว็บของ Mary Kay O'Connor Process Safety Center เมื่อปีค.ศ. ๒๐๐๐ (พ.ศ. ๒๕๔๓) Prof. Kletz จัดได้ว่าเป็นผู้งบุกเบิกงานด้าน Process Safety ในอุตสาหกรรมเคมี และบ่อยครั้งที่ท่านกล่าวไว้ในบทความของท่านด้วยข้อความทำนองว่า "ถ้าเราไม่เรียนรู้ความผิดผิดพลาดในอดีต เราก็จะทำมันซ้ำอีก"

อย่างเช่นกรณีการระเบิดของถังเก็บกรดอะคริลิก (Acrylic acid) ขนาด ๒๐๐ ลิตร ๓ เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ ต่างเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในประเทศญี่ปุ่นในช่วงเวลา ๓๐ ปี แต่สิ่งหนึ่งที่เหมือนกันก็คือวิธีการทำงานที่นำไปสู่การระเบิด แต่ก่อนที่จะเข้าสู่เรื่องดังกล่าว เรามาทำความรู้จักกับกรดอะคริลิกก่อนดีกว่า

กรดอะคริลิก (H₂C=CH-COOH) เป็นกรดอินทรีย์ที่มึควาไม่อิ่มตัว (คือพันธะ C=C) กรดนี้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตพอลิอะคริลิกแอซิค (poly acrylic acid) จุดเด่นของพอลิเมอร์ตัวนี้คือการที่มันมีหมู่ที่มีความเป็นขั้วที่แรง (หมู่ -COOH) ทำให้มันจับน้ำได้ดีไม่ปล่อยให้น้ำที่จับเอาไว้หลุดรอดออกมาได้ง่าย จึงมีการนำไปใช้เป็นสารดูดซับน้ำที่ใช้ในผ้าอ้อมสำเร็จรูปต่าง ๆ (ทั้งที่ใช้กับเด็กและผู้ใหญ่)

กรดอะคริลิกมีจุดหลอมเหลวที่ 14ºC ดังนั้นในช่วงเวลาที่อากาศเย็น กรดอะคริลิกก็จะกลายเป็นของแข็งในภาชนะบรรจุได้ ทำให้จำเป็นต้องให้ความร้อนเพื่อให้หลอมเหลวจึงจะถ่ายออกจากภาชนะบรรจุได้

กรดอะคริลิก ๒ โมเลกุลสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นกรดไดอะคริลิก (diacrylic acid) ดังสมการที่ (1)

และในสภาวะที่เหมาะสม (เช่นมีตัวกระตุ้นหรืออุณหภูมิสูงพอ) จะเกิดเป็นพอลิเมอร์ได้ดังสมการที่ (2)

 

ทั้งสองปฏิกิริยาเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน โดยปฏิกิริยาที่ (1) เกิดได้ง่ายกว่าปฏิกิริยาที่ (2) แต่มีการคายความร้อนต่ำกว่า ปฏิกิริยาที่ (2) แม้ว่าจะเกิดยากกว่า แต่เมื่อเกิดแล้วยากที่จุดหยุด และด้วยการที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนจึงสามารถเร่งตนเองได้ เพราะความร้อนที่คายออกมาจากปฏิกิริยาทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้น ทำให้อัตราการคายความร้อนเพิ่มตามไปด้วย ด้วยเหตุนี้จึงต้องมีการเติมสารยับยั้ง (Inhibitor) บางชนิดเข้าไปเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์

แต่สารยับยั้งนี้ไม่ป้องกันการเกิดปฏิกิริยาที่ (1)

เรื่องที่ ๑ ถังเก็บกรดอะคริลิกระเบิดหลังทำการหลอมเหลวกรดในถังบางส่วน

เรื่องนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion of acrylic acid under storage in a drum can after partial melting." (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000126.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมื่อ Yokohama ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๑๙ มกราคม ค.ศ. ๑๙๖๙ (พ.ศ. ๒๕๑๒) ซึ่งเป็นช่วงฤดูหนาวของประเทศญี่ปุ่น

รูปที่ ๑ ภาพรวมของเหตุการณ์ที่เกิด

กรดอะคริลิกถูกเก็บไว้ในถังเหล็กกล้าไร้สนิมขนาด ๒๐๐ ลิตร ความดันในถังทำให้ส่วนฝาถังปลิวออก ตามด้วยกรดในถังที่พุ่งออกมาก่อนที่จะเกิดการระเบิด (จากกลุ่มหมอกที่เกิดจากกรดประมาณ ๑๐๐ ลิตร) ทำให้อาคารโรงงานความสูง ๔ ชั้นพังลงมา

การสอบสวนพบว่าก่อนหน้านั้นประมาณหนึ่งเดือน โรงงานได้รับถังใส่กรดอะคริลิกดังกล่าวมาจำนวน ๕ ถัง แต่กรดในถังแข็งตัวเนื่องจากอากาศหนาวเย็น เพื่อที่จะนำกรดมาใช้งานจึงนำถังใบหนึ่งมาให้ความร้อนด้วยฮีทเตอร์ไฟฟ้าแบบแผ่นขนาด 100 V, 750 W เพื่อให้กรดอะคริลิกบางส่วนกลายเป็นของเหลว และใช้ปั๊มมือทำจากพลาสติกสูบออกมา การทำงานนี้ได้มีการกระทำหลายครั้ง การระเบิดเกิดขึ้นในวันที่สามหลังจากที่ได้ปิดฮีทเตอร์และปิดฝาถังเอาไว้

สาเหตุของการระเบิดเชื่อว่าเกิดจากรูปแบบการหลอมกรดที่แข็งตัวในถัง กล่าวคือความร้อนที่ให้นั้นทำให้กรดเพียงบางส่วนหลอมเหลว จากนั้นโอเปอร์เรเตอร์ก็ทำการสูบเฉพาะส่วนที่หลอมเหลวออกมา แล้วปล่อยให้ส่วนที่เหลือนั้นเย็นลงเป็นของแข็งตามเดิม

แต่ด้วยการที่สารยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์นั้นหลอมเหลวได้ง่ายกว่า ดังนั้นในการหลอมเหลวแต่ละครั้งจึงทำให้สารยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ละลายออกไปกับกรดที่สูบออกไปมากขึ้น ความเข้มข้นที่เหลืออยู่ในถังจึงลดต่ำลงจนไม่สามารถหยุดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ได้ ดังนั้นเมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้น ปฏิกิริยาจึงสามารถดำเนินไปข้างหน้าและคายความร้อนออกมาได้เรื่อย ๆ ความร้อนที่คายออกมาทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้นอีก ซึ่งเป็นการเร่งการเกิด ทำให้ความดันในถังสูงขึ้นจนฝาถังปลิวออกและการระเบิดตามมา

แต่ตรงประเด็นการที่สารยับยั้งละลายออกมาได้มากกว่ากรดนี้ บทความกล่าวว่าความรู้นี้อาจยังไม่เป็นที่เข้าใจกัน ณ เวลานั้น (คือค่อยมารู้กันทีหลัง ดังนั้นอย่าเพิ่งไปกล่าวโทษวิธีการการทำงานว่าทำไมจึงทำแบบผิด ๆ)

การป้องกันที่บทความแนะนำคือให้ทำการหลอมเหลวกรดในถังให้สมบูรณ์ก่อนที่จะทำการสูบออกมา จึงจะทำให้มั่นใจว่าความเข้มข้นของสารยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ที่เหลืออยู่ในถังจะยังคงเดิม

เรื่องที่ ๒ ถังเก็บกรดอะคริลิกระเบิดในระหว่างการให้ความร้อนด้วยการฉีดพ่นไอน้ำโดยตรง

เรื่องนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion of an acrylic acid monomer in a drum can during heating due to direct blowing of steam." (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200110.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมื่อ Ichihara ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๒๔ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๘๑ (พ.ศ. ๒๕๒๔) ซึ่งยังคงอยู่ในเป็นช่วงฤดูหนาวของประเทศญี่ปุ่น

รูปที่ ๒ ภาพรวมของเหตุการณ์ที่เกิด

ในเหตุการณ์นี้ในเวลาประมาณ ๒๑.๐๐ น โอเปอร์เรเตอร์นำถังเก็บกรดอะคริลิกซึ่งเป็นถังเหล็กกล้าไร้สนิมขนาด ๒๐๐ ลิตรจำนวน ๒ ถังมาปิดคลุมด้วยแผ่นกันไฟแล้วทำการฉีดพ่นด้วยไอน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้กรดอะคริลิกในถังแข็งตัว การเปลี่ยนกะทำงานเกิดขึ้น ณ เวลา ๒๒.๐๐ น และการตรวจสอบ ณ เวลา ๒๒.๓๐ น ก็ยังไม่พบสิ่งผิดปรกติ (การตรวจสอบตรงนี้เข้าใจว่าเป็นการทำงานปรกติหลังการเปลี่ยนกะ ซึ่งทีมใหม่ที่เข้ามารับหน้าที่ต้องมีการเดินตรวจสอบความเรียบร้อย)

เวลาประมาณ ๒๓.๓๖ น ความดันในถังใบหนึ่งทำให้ถังเกิดการระเบิด ตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้ของไอกรดที่กระจายตัวออกมา หลังจากนั้นประมาณ ๑๐ นาทีก็เกิดการระเบิดของถังใบที่สอง แรงระเบิดทำให้หน้าต่างบางบานของสถานีตำรวจที่อยู่ห่างออกไปจากจุดเกิดเหตุ ๑๒๐ เมตรนั้นได้รับความเสียหาย

การสอบสวนพบว่าปรกติการให้ความร้อนกระทำโดยใช้ heating pad ที่ได้รับความร้อนจากขดท่อไอน้ำ (heating pad ทำหน้าที่ช่วยกระจายความร้อนของไอน้ำและส่งต่อไปยังลำตัวถังเก็บกรด และอุณหภูมิของ heating pad น่าจะต่ำกว่าอุณหภูมิไอน้ำ) แต่ในวันเกิดเหตุโอเปอร์เรเตอร์คิดว่าสามารถทำการให้ความร้อนด้วยการฉีดพ่นไอน้ำโดยตรงได้ อุณหภูมิที่ถังเก็บกรดได้รับนั้นสูงกว่าที่ได้รับผ่าน heating pad และทำให้เกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ของกรดในถังได้ นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ว่าโอเปอร์เรเตอร์ไม่ได้รับการฝึกอบรมให้มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับอันตรายของการที่กรดอะคริลิกเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์ได้เอง

ในบทความนี้ยังได้กล่าวถึงเหตุการณ์ที่คล้ายคลึงกัน (ไม่มีการระบุวันเวลาและสถานที่เกิดเหตุ) คือมีการให้ความร้อนแก่ถังเก็บกรดอะคริลิกขนาด ๒๐๐ ลิตรด้วยไอน้ำ แต่ว่าท่อไอน้ำมีการสัมผัสกับถังเก็บกรดโดยตรง ทำให้บริเวณจุดสัมผัสมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณอื่นจนทำให้กรดอะคริลิกตรงบริเวณนั้นเกิดปฏิกิริยาและคายความร้อนออกมา ซึ่งนำไปสู่การระเบิดของถังเก็บกรด

เรื่องที่ ๓ ถังเก็บกรดอะคริลิกระเบิดจากการสัมผัสกับท่อไอน้ำโดยตรง

เรื่องนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion of acrylic acid in the drum can in the heating cabinet for dissolution." (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200102.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่เมื่อ Kakogawa ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๖ มีนาคม ค.ศ. ๑๙๙๘ (พ.ศ. ๒๕๔๑) ซึ่งก็ยังคงเป็นช่วงที่อากาศเย็นอยู่

รูปที่ ๓ ภาพรวมของเหตุการณ์ที่เกิด

ในเหตุการณ์นี้มีการนำเอาถังบรรจุกรดอะคริลิกจำนวน ๓ ถังไปใส่ในตู้อบเพื่อทำการหลอมเหลวกรดอะคริลิก เมื่อสังเกตเห็นว่าถังใบหนึ่งบวมผิดปรกติจึงจะนำออกมา แต่ในเวลานั้นเองก็มีแก๊สฉีดพุ่งออกมา จึงได้ทำการฉีดน้ำรดไปที่ถัง แต่ถังก็เกิดการระเบิดขณะที่ฉีดน้ำ

การตรวจสอบพบว่าถังใบดังกล่าวถูกวางสัมผัสกับท่อไอน้ำโดยตรง ทำให้บริเวณจุดสัมผัสนั้นมีอุณหภูมิสูงจนทำให้เกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ได้ ความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมาทำให้กรดบางส่วนระเหยกลายเป็นไอ (จุดเดือดของกรดอะคริลิกอยู่ที่ประมาณ 141ºC และมีจุดวาบไฟที่ประมาณ 49.4ºC)

Safety Data Sheet ของบริษัท Arkema ให้ข้อมูลเอาไว้ว่า ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของกรดอะคริลิกมีค่า 621 kJ/kg ในขณะที่ความร้อนที่ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์คายออกมามีค่า 1074 kJ/kg หรือประมาณ 1.7 เท่าของความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ และยังกล่าวไว้ว่าในกรณีที่กรดเกิดการแข็งตัวและต้องการหลอมเหลว ให้ละลายที่อุณหภูมิ 25ºC และทำการกวนผสมไปด้วยกัน เพื่อป้องกันไม่เกิดจุดร้อนเฉพาะที่ที่สามารถนำไปสู่การเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ได้

เรื่องนี้คล้ายกับเรื่องที่ผู้เขียนเรื่องที่ ๒ กล่าวไว้ในตอนท้าย ที่ว่าถังบรรจุกรดมีการสัมผัสกับท่อไอน้ำโดยตรง ซึ่งอาจเป็นไปได้ว่าเรื่องที่ ๒ นั้นเขียนเผยแพร่หลังจากเกิดเรื่องที่ ๓ แล้ว

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๑๔) MO Memoir : Sunday 20 October 2567

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

เว้นไป ๒ เดือนได้เวลากลับมาเขียนเรื่องนี้ต่อ คราวนี้เริ่มหัวข้อ 5. (รูปที่ ๑) ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบการทำงานของอุปกรณ์ระบายความดัน

หัวข้อ 5.1 เรื่องทั่วไป ในย่อหน้าแรกกล่าวว่า ให้ทำการทดสอบอัตราการไหลผ่านวาล์วระบายความดันและ/หรือสุญญากาศด้วยวิธีการใดวิธีการหนึ่งที่บรรยายไว้ในหัวข้อ 5.3 และให้เป็นไปตามกฎระเบียบข้อบังคับของประเทศ (มาตรฐานนี้เป็นของสหรัฐอเมริกา ดังนั้นเวลาที่ใช้ในประเทศอื่นก็คงต้องตีความตรงนี้ให้ดี) เช่น ASME PTC 25 วิธีการเหล่านี้ควรนำไปใช้กับวาล์วระบายความดันและ/หรือสุญญากาศด้วย (ทั้งวาล์วที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายท่อ และวาล์วที่ติดตั้งอยู่ในเส้นท่อ) และวิธีการเหล่านี้ควรนำไปใช้กับช่องเปิดอิสระต่าง (เช่น ช่องเปิดที่มีตะแกรงป้องกันและ weather cap)

รูปที่ ๑ หัวข้อ 5.1 ข้อกำหนดทั่วไปในการทำการทดสอบ

วาล์วระบายความดันอาจติดตั้งเข้ากับหน้าแปลนของตัวภาชนะโดยตรง หรือในกรณีที่ต้องการยกระดับวาล์วระบายความดันให้สูงขึ้น ก็ต้องมีการต่อท่อจากหน้าแปลนของภาชนะนั้นออกมา ถ้าวาล์วระบายความดันที่ติดตั้งที่ปลายท่อนั้นปล่อยออกสูงบรรยากาศโดยตรง (เช่นการระบายความดันไอน้ำหรืออากาศที่สามารถปล่อยออกสู่อากาศได้โดยตรง แต่อาจต้องมีการยกระดับวาล์วเพื่อให้ปล่อยออกในตำแหน่งที่ปลอดภัย) วาล์วนั้นก็จะเป็นวาล์วที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายท่อ แต่ถาเป็นการระบายเข้าสู่ระบบอื่น (เช่น scrubber, knock out drum หรือท่อระบบ flare) วาล์วนั้นก็จะเป็นวาล์วที่ติดตั้งอยู่ในเส้นท่อ

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่ารายงานการทดสอบต้องบรรยายวิธีการติดตั้งอุปกรณ์และการทดสอบ รวมทั้งลักษณะของท่อด้านขาเข้าและท่อด้านขาออก (ส่งผลต่ออัตราการไหลเข้าและออกวาล์ว) ถ้ามีการใช้ของไหลอื่นที่ไม่ใช่อากาศในการทดสอบ จะต้องระบุชนิดของไหลนั้น รวมทั้งอุณหภูมิและค่าความถ่วงจำเพาะที่ "standard conditions" ไว้ในรายงานทดสอบด้วย (ตอนท้ายของข้อนี้มีข้อกำหนดสภาวะของ standard conditions อยู่)

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่าถ้าอุปกรณ์ระบายความดันและ/หรือสุญญากาศนั้นมีการใช้งานร่วมกับ flame arrester ให้ทำการทดสอบโดยติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวร่วมด้วย (เพราะ flame arrester เพิ่มความต้านทานการไหล)

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าให้ทำการทดสอบด้วยอากาศหรือแก๊สอื่นที่เหมาะสม

ย่อหน้าที่ห้ากล่าวว่าให้แปลงผลการทดสอบที่ใช้ของไหลชนิดอื่นหรือที่สภาวะที่แตกต่างออกไป ให้เป็นค่าเทียบเท่าอัตราการไหลของอากาศที่สภาวะที่ระบุไว้ข้างล่าง (ย่อหน้าที่หก)

ย่อหน้าที่หกกล่าวว่าเส้นโค้งความสามารถในการระบายหรือสมการต่าง ๆ ควรอ้างอิงไปยังอัตราการไหลของอากาศที่สภาวะต่าง ๆ ที่ได้กำหนดไว้ ที่สภาวะใดสภาวะหนึ่งดังต่อไปนี้

- "normal conditions" อุณหภูมิ 0ºC (32ºF), ความดัน 101.3 kPa (ซึ่งก็คือ 1 atm หรือ 1.013 bar หรือ 14.69 psi แต่ในเอกสารตรงหน่วย bar ตกจุดทศนิยมไป), ความหนาแน่น 1.29 kg/m³ (0.080 lb/ft³) (ความหนาแน่นของอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 0ºC ความดัน 1 atm)

- "standard conditions" อุณหภูมิ 15.6ºC (60ºF), ความดัน 101.3 kPa (ซึ่งก็คือ 1 atm หรือ 1.013 bar หรือ 14.69 psi แต่ในเอกสารตรงหน่วย bar ตกจุดทศนิยมไป), ความหนาแน่น 1.22 kg/m³ (0.076 lb/ft³) (ความหนาแน่นของอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 15.6ºC ความดัน 1 atm)

- อุณหภูมิ 20ºC (68ºF), ความดัน 101.3 kPa ความหนาแน่น 1.20 kg/m³ (0.075 lb/ft³) (ความหนาแน่นของอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 20ºC ความดัน 1 atm) (ย่อหน้านี้ความดันหน่วย bar ก็ตกจุดทศนิยมไปเช่นกัน)

พึงสังเกตว่า "standard conditions" และ "normal condition" เป็นคนละสภาวะกัน

ต่อไปเป็นหัวข้อ 5.2 (รูปที่ ๒) ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ใช้ทดสอบ

รูปที่ ๒ ห้วข้อ 5.2 ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทดสอบอัตราการไหล

หัวข้อ 5.2.1 เรื่องทั่วไปกล่าวว่าอุปกรณ์ทดสอบที่แสดงใน Figure 1 (รูปที่ ๓) มีความเหมาะสมสำหรับ ช่องระบายอิสระ, อุปกรณ์ระบายความดันที่ติดตั้งที่ปลายท่อ และอุปกรณ์ระบายความดันที่ติดตั้งในแนวเส้นท่อ

หัวข้อ 5.2.2 เรื่องการป้อนสารตัวกลางที่ใช้ในการทดสอบกล่าวว่า (Figure 1, Key Item 1) ควรเป็น blower หรือ fan หรือแหล่งพลังงานอื่น (fan เน้นที่ให้อัตราการไหลที่สูงโดยไม่เน้นเรื่องการความดัน, blower ให้อัตราการไหลที่ต่ำกว่า fan แต่เพิ่มความดันได้สูงกว่า อุปกรณ์สองตัวนี้เน้นในเรื่องการไหลเวียนหรือการระบายอากาศ ถ้าเน้นที่การทำงานที่ความดันสูงก็ต้องใช้ compressor)

หัวข้อ 5.2.3 อุปกรณ์วัดอัตราการไหล (Figure 1, Key Item 2) การสอบเทียบความถูกต้องควรเป็นไปตามระบบคุณภาพของผู้ผลิต แต่อย่างน้อยต้องทำทุก ๆ 5 ปีและตามกฎระเบียบข้อบังคับของประเทศ

รูปที่ ๓ อุปกรณ์ทดสอบสำหรับทดสอบอัตราการไหลของอุปกรณ์ระบายความดัน

ต่อไปเป็นหัวข้อ 5.2.4 ถังทดสอบ (Test tank)

สำหรับถังทดสอบ (Figure 1, Key Item 3) ให้กระทำดังนี้

a) ความเร็วการไหลเฉลี่ยภายในถังทดสอบควรมีค่าไม่เกิน 2.0 m/s (6.6 ft/s) ควรจัดรูปแบบถังทดสอบโดยป้องกันไม่ให้ลำแก๊สความเร็วสูงพุ่งเข้าปะทะอุปกรณ์วัดความดัน (Figure 1, Key Item 4), หรืออุปกรณ์ระบายความดัน (Figure 1, Key Item 7) โดยตรง หรือก่อให้เกิดความแตกต่างความดันขึ้นภายในถัง

b) การไหลเป็นจังหวะที่อาจเกิดขึ้นได้จากอุปกรณ์ป้อนตัวกลางที่ใช้ในการทดสอบ ควรได้รับการหน่วงเพื่อหลีกเลี่ยงความคลาดเคลื่อนในการวัดอัตราการไหล (เช่นถ้าใช้ compressor แบบลูกสูบในการจ่ายแก็ส ก็ควรอัดแก๊สเข้าถังพัก และดึงแก๊สจากถังพักนั้นมาใช้งาน แทนที่จะให้แก๊สจาก compressor ไหลเข้าโดยตรง)

c) เพื่อที่จะลดผลของการสูญเสียด้านทางเข้าให้เหลือน้อยที่สุด ควรติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดันที่ต้องการทดสอบ (Figure 1, Key Item 7) ไว้ทางด้านบนสุดของถังทดสอบ

d) ติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดันบนท่อตรงที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (nominal diameter) เท่ากับของอุปกรณ์ทดสอบ และมึความยาว (l_con) 1.5 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และควรวางในแนวดิ่งโดยมีปลายด้านใน "flush" (เรียบเสมอ) ไปกับผิวด้านในของถังทดสอบ ความโค้งมนของขอบด้านขาเข้าควรมีรัศมีความโค้งไม่เกิน 0.8 มิลลิเมตร (0.031 นิ้ว) (รูปร่างของปากทางเข้าส่งผลต่อความต้านทานการไหล - ตัวอย่างค่าสัมประสิทธิ์ความสูญเสียที่เพิ่มขึ้น K-value ของรูปแบบทางเข้าชนิดต่าง ๆ แสดงไว้ในรูปที่ ๕ พึงสังเกตว่ากรณีของ flush end และขอบทางเข้าโค้งมนด้วยรัศมีความโค้งที่เหมาะสม จะมีค่า K-value ต่ำสุด)

e) สำหรับการทดสอบวาล์วสุญญากาศ ให้ทำการกลับทิศทางการไหล (กล่าวคือให้ดึงอากาศผ่านอุปกรณ์ทดสอบเข้าไปในถังทดสอบ)

รูปที่ ๔ หัวข้อ 5.2.4 เรื่องของถังทดสอบ

รูปที่ ๕ การสูญเสียด้านขาเข้าจากช่องทางการไหลเข้ารูปร่างต่าง ๆ

รูปที่ ๖ แสดงหัวข้อ 5.2.5 - 5.2.7 ที่กล่าวถึงอุปกรณ์อื่นที่เหลือใน Figure 1 (รูปที่ ๓)

ข้อ 5.2.5 อุปกรณ์วัดความดัน/สุญญากาศ ควรทำการสอบเทียบอุปกรณ์วัดความดัน/สุญญากาศ (Figure 1, Key Item 4) ควรเป็นไปตามระบบคุณภาพของผู้ผลิตและและตามกฎระเบียบข้อบังคับของประเทศ

ข้อ 5.2.6 อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ ควรทำการสอบเทียบอุปกรณ์วัดอุณหภูมิ (Figure 1, Key Item 9) ควรเป็นไปตามระบบคุณภาพของผู้ผลิตและและตามกฎระเบียบข้อบังคับของประเทศ

ข้อ 5.2.6 บาโรมิเตอร์ (เครื่องวัดความกดอากาศ) (Figure 1, Key Item 6) ใช้เพื่อความความกดอากาศของบรรยากาศรอบ ๆ

Atmospheric tank ไม่ได้ออกแบบมาให้รับผลต่างความดัน (ไม่ว่าความดันในถังสูงหรือต่ำกว่าบรรยากาศ) ที่มาก เช่นในกรณีของความดันในถังสูงกว่าความดันบรรยากาศภายนอก จะยอมให้สูงไม่เกิน 17 kPa หรือเท่ากับความสูงของน้ำ 1730 mm และในกรณีของความดันในถังต่ำกว่าความดันบรรยากาศภายนอก จะยอมให้ต่ำได้ไม่เกิน 0.25 kPa หรือเท่ากับความสูงของน้ำ 25 mm (API 650 Welded tank for oil storage) ในช่วงเวลาที่ฝนฟ้าคะนองนั้น ความกดอากาศอาจลดต่ำลงได้ถึงระดับ 200 mm H₂O หรือมากกว่า ด้วยเหตุนี้การวัดความดันบรรยากาศในระหว่างการทดสอบจึงจำเป็น เพราะอุปกรณ์ระบายความดันทำงานด้วยผลต่างความดันระหว่างด้านขาเข้าและด้านขาออก

รูปที่ ๖ หัวข้อ 5.2.5 ถึง 5.2.7

สำหรับตอนที่ ๑๔ คงจบเพียงแค่นี้