Tube furnace ระเบิดจากการฉีกขาดของท่อน้ำมัน MO Memoir : Wednesday 8 October 2568

ในหนังสือ "Myths of the Chemical Industry, or 44 Things a Chemical Engineer Ought NOT to Know" ที่เขียนโดย Prof. T.A. Kletz มีเรื่องหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ Tube furnace โดยมีรูปและข้อความประกอบว่า "An elephant has a good memory ... But a furnace tube has a better one" (รูปที่ ๑) ถ้าแปลเป็นไทยก็คงออกมาทำนองว่า "ช้างมีความจำที่ดี แต่ท่อของเตาเผามีความจำที่ดีกว่า" เนื้อหาในเรื่องดังกล่าวเกี่ยวกับอายุการใช้งานของท่อโลหะที่ได้รับความร้อนสูงเกินกว่าที่ออกแบบไว้ แม้ว่าจะเป็นช่วงระยะเวลาสั้น ๆ ก็ตาม

รูปที่ ๑ รูปประกอบนี้นำมาจากฉบับพิมพ์ครั้งที่ ๓ ที่มีการเปลี่ยนชื่อหนังสือเป็น "Dispelling chemical engineering myths, Third Edition" เนื่องจากมีการเพิ่มเนื้อหาต่าง ๆ เพิ่มเติมเข้ามา และมีการแก้ไขภาษา โดยฉบับพิมพ์ครั้งแรก (ผมซื้อเก็บไว้แต่หายไปไหนก็ไม่รู้ เข้าใจว่าถูกยืมไปแล้วหายไปเลย) เป็นการใช้ภาษาการเรียกอุปกรณ์ต่าง ๆ แบบ British English แต่ฉบับพิมพ์ครั้งต่อมามีการปรับแก้ไขภาษาการเรียกอุปกรณ์ต่าง ๆ เป็นแบบ Ameirican English

ในหนังสือดังกล่าวได้ยกตัวอย่างว่าถ้าท่อของ tube furnace ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานที่อุณหภูมิ 500ºC เป็นเวลา 100,000 ชั่วโมง (หรือ 11 ปี)

ถ้าถูกใช้งานที่อุณหภูมิ 506ºC อายุการใช้งานจะลดเหลือ 6 ปี

ถ้าถูกใช้งานที่อุณหภูมิ 550ºC อายุการใช้งานจะลดเหลือ 3 เดือน

ถ้าถูกใช้งานที่อุณหภูมิ 635ºC อายุการใช้งานจะลดเหลือ 20 ชั่วโมง

กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือถ้ามีช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งท่อนั้นถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูงเกินกว่าที่ออกแบบไว้ แม้ว่าหลังจากนั้นจะมีการกลับมาใช้งานงานที่อุณหภูมิเดิมหรือต่ำกว่าเดิม ความเสียหายที่เกิดขึ้นตอนที่ถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูงเกินนั้นไม่ได้หายไปด้วย มันยังคงอยู่ ทำให้อายุการใช้งานของท่อลดลงได้มาก

ตรงนี้ขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึง กล่าวคือการออกแบบเผื่อ (ว่าจะมีการทำงานสูงเกินภาวะปรกติ) ในเรื่องของอุณหภูมินั้นแตกต่างไปจากความดัน การเผื่อการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเกินนั้นทำได้ด้วยการเพิ่มความหนาของวัสดุที่ใช้ทำ แต่ในเรื่องของอุณหภูมินั้นต้องเปลี่ยนแปลงชนิดวัสดุที่ใช้ทำ

เหตุการณ์ที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากรายงานการสอบสวนเรื่อง "Accident Investigation Report on the Explosion and Fire at the Irving Oil Refinery, Saint John, New Brunswick" รายงานไม่ระบุประเทศแต่ค้นดูแล้วน่าจะเป็นแคนาดา โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาษ ๙.๓๐ น ของวันอังคารที่ ๙ มิถุนายน ค.ศ ๑๙๙๘ (พ.ศ. ๒๕๔๑) ซึ่งเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับท่อ (tube) ของเตาเผา (Furnace) โดยท่อดังกล่าวได้รับความร้อนสูงเกินเนื่องจากเปลวไฟนั้นพุ่งไปกระทบกับผิวท่อโดยตรง ทำให้ท่อเกิดการฉีกขาด น้ำมันความดันสูงที่อยู่ในท่อก็เลยพุ่งออกมาทำให้เกิดการระเบิดตามมา

เตาเผาดังกล่าวเป็นของหน่วย Hydrotreater - Hydrocraker โดยทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่น้ำมันดิบก่อนเข้ากระบวนการ Hydrocracker (กำจัดสิ่งปนเปื้อนด้วยการใช้แก๊สไฮโดรเจนดึงสารเหล่านั้นออกมาในรูปสารประกอบไฮโดรเจน) และ Hydrocraker (ทำให้โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่ที่มีความไม่อิ่มตัวสูง (มีพันธะ C=C อยู่มาก) กลายเป็นโมเลกุลที่มีความอิ่มตัวเพิ่มขึ้นด้วยการเติมไฮโดรเจน (เปลี่ยนพันธะ C=C เป็น C-C) และแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง) ปฏิกิริยานี้เกิดที่อุณหภูมิและความดันสูง น้ำมันดิบที่มีความดันสูงจะถูกแยกเป็นสองสายเท่า ๆ กันไหลผ่านเตาเผา ๒ เตา (เตาด้านทิศตะวันออกและเตามด้านทิศตะวันตก) เพื่อรับความร้อนจากเปลวไฟที่อยู่ภายในเตาเผา ก่อนจะไหลออกมารวมกันและต่อไปยังหน่วย Hydrotreater - Hydrocraker เตาเผาที่ใช้เป็นชนิด cabin type โดยท่อในเตาเผานั้นวางในแนวนอน (รูปที่ ๒) ท่อนั้นเป็นท่อขนาด 8 นิ้วทำจากโลหะสแตนเลสสตีล 347

รูปที่ ๒ การวัดวางท่อในตัว furnace โดยท่อนั้นวางในแนวนอน (แถวล่างสุดคือแถวที่ ๑ และแถวบนสุดคือแถวที่ ๘) ตัวหัวเตาที่ให้ความร้อนนั้นอยู่ที่ระดับพื้นด้านล่างทั้งทางด้านซ้ายและขวาของท่อ

ท่อที่ใช้ในเตาเผานั้นมีทั้งแบบใช้ท่อตรงและท่อที่เป็นขดเกลียว ถ้าใช้ท่อที่เป็นขดเกลียวรูปทรงเตาก็จะเป็นทรงกระบอก แต่ถ้าใช้ท่อที่เป็นท่อตรงรูปทรงเตาก็มักจะเป็นสี่เหลี่ยม ตรงนี้บางรายจะแยกออกว่า "Cabin type" จะเป็นชนิดที่วางท่อในแนวนอน ถ้าเป็น "Box type" ก็จะเป็นชนิดที่วางท่อในแนวตั้ง แต่บางรายก็จะใช้เรียกรวมกัน แต่ในรายงานฉบับท่นำมาเล่านี้จะแยกระหว่า งcabin type และ box type

ตัวท่อได้รับความร้อนจากหัวเตาที่ขนาบอยู่ทางด้านซ้ายและขวาด้านละ 22 หัวเตา ตำแหน่งติดตั้งหัวเตานั้นอยู่ที่ระดับพื้นด้านล่างของเตา โดยอยู่ในร่องอิฐทนไฟที่บังคับให้เปลวไฟที่พุ่งออกมาจากหัวเตานั้นเปลี่ยนทิศทางพุ่งขึ้นด้านบน การทำเช่นนี้เพื่อป้องกันไม่ให้เปลวไฟพุ่งไปกระทบผิวท่อโดยตรง เพราะจะทำให้บริเวณที่เปลวไฟพุ่งกระทบนั้นร้อนจัดกว่าบริเวณอื่น (โลหะเมื่อร้อน ความแข็งแรงจะลดลง ตรงไหนร้อนมากกว่าบริเวณอื่น จุดนั้นความแข็งแรงก็จะต่ำลงไปอีก)

รูปที่ ๓ มุมมองจากทางด้านบน ตัวบนคือเตาด้านทิศตะวันตก ตัวล่างคือเตาด้านทิศตะวันออก หัวเตาที่มีเปลวไฟให้ความร้อนจะอยู่ขนาบทั้งสองข้างของขดท่อที่วางอยู่ตรงกลาง แก๊สร้อนที่เกิดขึ้นจะลอยออกทางปล่องที่อยู่ทางด้านบน

เวลาประมาณ ๘.๕๐ น ของเช้าวันที่เกิดนั้น โอเปอร์เรเตอร์ของหน่วยข้างเคียงพบเห็นมีกลุ่มควันพวยพุ่งออกมาจากปล่องของเตาเผา จึงได้แจ้งไปยังหน่วยที่รับผิดชอบ และประมาณเวลาใกล้เคียงกัน โอเปอร์เรเตอร์ที่เฝ้าตรวจการทำงานของเตาเผาในห้องควบคุมพบเห็นค่าออกซิเจนส่วนเกินในแก๊สที่ระบายออกทางปล่องของเตาเผานั้นลดต่ำลง จึงได้แจ้งให้โอเปอร์เรเตอร์เข้าไปเพิ่มอัตราการไหลให้กับอากาศ ซึ่งต้องไปทำการปรับที่ตัวเตาเผา

ในทางทฤษฎีนั้น อุณหภูมิแก๊สร้อนสูงสุดที่จะได้จากการเผาเชื้อเพลิงจะเกิดที่อากาศ "พอดี" สำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงได้สมบูรณ์ หรือที่ทางเคมีเรียกว่า "stoichiometric ratio" ถ้าอากาศน้อยเกินไป เชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ไม่สามารถดึงเอาพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงออกมาได้หมด อุณหภูมิแก๊สที่ได้ก็จะไม่สูงสุด ถ้าอากาศมากเกินไป ความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (ขึ้นกับปริมาณเชื้อเพลิง) จะต้องเฉลี่ยไปยังอากาศส่วนเกินเพื่อทำให้อากาศส่วนเกินนั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้นไปด้วย ยิ่งอากาศเกินมามาก ความร้อนที่ได้เท่าเดิมก็ต้องเฉลี่ยออกไปมาก อุณหภูมิแก๊สร้อนเฉลี่ยก็จะลดลง โดยในทางปฏิบัตินั้น การเผาไหม้เชื้อเพลิงจะทำได้สมบูรณ์เมื่อมีอากาศมากเกินพอเล็กน้อย (มันมีเรื่องรูปแบบการผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศ และระยะเวลาการเผาไหม้เข้ามายุ่ง) ในอุบัติเหตุครั้งนี้โอเปอร์เรเตอร์เข้าใจว่าที่เห็นปริมาณอากาศส่วนเกินลดต่ำลงเป็นเพราะป้อนอากาศให้ไม่พอ แต่ในความเป็นจริงน่าจะเกิดจากท่อในเตาเผาเริ่มฉีกขาด ทำให้น้ำมันในท่อรั่วออกมาลุกติดไฟ อากาศส่วนเกินก็เลยลดลง และเป็นเปลวไฟสีเหลืองเกิดขึ้นในเตาเผา

เหตุการณ์ในช่วงเวลาก่อนเกิดเหตุนั้นมีโอเปอร์เรเตอร์จากหน่วยอื่นเข้ามาร่วมงาน แต่ในขณะที่โอเปอร์เรเตอร์จากหน่วยอี่นกำลังเดินออกไปโดยมีเพียงโอเปอร์เรเตอร์หลักที่ดูแลเตาเผานั้นอยู่ในบริเวณดังกล่าวเพียงรายเดียว ก็เกิดการระเบิดขึ้น ทำให้โอเปอร์เรเตอร์หลักที่อยู่ตรงเตาเผานั้นเสียชีวิต

การตรวจสอบเตาเผาด้านตะวันออกที่เกิดการระเบิดนั้นพบว่า ท่อแถวที่สอง (นับจากด้านล่าง) หลุดจากตำแหน่งที่ควรอยู่ตรงกึ่งกลางของเตามากระแทกผนังด้านทิศตะวันออก แรงกระแทกรุนแรงถึงขึ้นทำให้ผนังเตาด้านทิศตะวันออกเกิดความเสียหาย ท่อบริเวณดังกล่าวมีรอยฉีกขาดยาว 4 ฟุต 8 นิ้วโดยอยู่ห่างจากปลายด้านทิศใต้ประมาณ 18ฟุต (นั่นแสดงว่ารอยฉีกขาดอยู่ทางทิศตะวันตก น้ำมันภายใต้ความดันสูงที่ฉีดพ่นออกมาจึงดันให้ท่อเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก)

การตรวจสอบเนื้อโลหะของท่อพบว่ารอยแตกเกิดจาก "การคืบ (creep)" เนื่องจากเนื้อโลหะของท่อบริเวณดังกล่าว (ตรงกับหัวเตาหมายเลข 58) ถูกเปลวไฟพุ่งกระทบโดยตรง การสอบสวนไม่สามรถระบุสาเหตุที่เป็นต้นตอได้ แต่กล่าวไว้ว่าสามารถเกิดได้จากหลายสาเหตุเช่น เศษอิฐทนไฟเข้าไปติดหรือไปสะสมบริเวณหัวเตา, การเปลี่ยนทิศทางของเปลวไฟหรือเปลวไฟถูกทำให้เบี่ยงทิศทาง, การสะสมของโค้ก (coke คือคราบคาร์บอน) บนรูของหัวเตา หรือการเสื่อมสภาพของอิฐทนไฟที่เป็นที่ติดตั้งหัวเตา (คือเปลวไฟที่พุ่งออกมาจากหัวเตาจะถูกอิฐทนไฟเบียงทิศทางให้พุ่งขึ้นบนแทนที่จะพุ่งเข้าหาท่อโดยตรง)

สัญญาณเตือนอุณหภูมิผิวท่อสูงเกินนั้นเดิมถูกตั้งไว้ที่ 970ºF (ประมาณ 521ºC) แต่ต่อมาได้ถูกปรับขึ้นเป็น 990ºF (ประมาณ 532ºC) จากการตรวจสอบเนื้อโลหะ (สแตนเลสสตีลเบอร์ 347) พบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่จะเกิดในช่วงอุณหภูมิ 1300-1500ºF (ผิวท่อบริเวณดังกล่าวไม่มีตัวตรวจวัดอุณหภูมิติดตั้งไว้) ผู้เชี่ยวชาญประมาณไว้ว่าที่อุณหภูมิ 1300ºF อายุการใช้งานของท่อจะเหลือเพียง 1000 ชั่วโมง และที่อุณหภูมิ 1500ºF อายุการใช้งานจะเหลือเพียงแค่ 8 ชั่วโมง

"การล้า" หรือ "ความล้า" หรือที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า "creep" นั้นเกิดเมื่อวัสดุนั้นมีแรงกระทำที่ไม่สูงถึงขึ้น yield strength (ความเค้นสูงสุดที่วัสดุรับได้ก่อนเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างถาวร) แต่แรงกระทำนั้นมากพอและกระทำต่อเนื่องเป็นเวลานาน ในที่นี้แรงกระทำคือความดันภายในท่อที่พยายามดันให้ท่อบวมออก ถ้าท่อมีความแข็งแรงเพียงพอท่อก็จะไม่เกิดความเสียหายใด ๆ แต่ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ความแข็งแรงของท่อจะลดลง (ค่า yield strength ลดต่ำลง) ในขณะที่แรงกระทำที่เกิดจากความดันภายในท่อยังคงเท่าเดิม ดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไปนานพอท่อก็จะเกิดการฉีกขาดได้

รายงานต้นฉบับดาวน์โหลดได้ที่ https://ncsp.tamu.edu/reports/WHSCC/irvingreport.pdf

เพลิงไหม้จากการรั่วที่หน้าแปลน (๑) MO Memoir : Sunday 3 November 2567

เมื่อวานซืนมีคำถามมาจากวิศวกรโรงงานรายหนึ่ง สอบถามความเห็นเกี่ยวกับอะไรน่าจะเป็นสาเหตุที่ทำให้สารเคมีที่รั่วออกมานั้นลุกติดไฟได้ คือจุดที่เกิดการรั่วไหลนั้นคือหน้าแปลนของ control valve ที่ใช้แรงดันอากาศควบคุมระดับการเปิด (ตัดประเด็นเรื่องไฟฟ้าออกไป) ไฟนั้นลุกไหม้อยู่เฉพาะตรงบริเวณตัว control valve และสารที่รั่วไหลออกมานั้นก็มี autoignition temperature ที่สูง และอุณหภูมิของสารที่รั่วออกมานั้นก็ต่ำกว่าค่า autoignition temperature จากข้อมูลที่เขาให้มาก็ทำได้เพียงแค่ให้คำแนะนำไปว่าควรจะลองไล่ไปดูว่าจุดที่รั่วนั้นจริง ๆ แล้วคือจุดใด โดยให้ไล่ดูแนวความเสียหายที่เกิดจากเพลิงไหม้ จะได้แยกได้ก่อนว่ามันรั่วออกมาก่อนแล้วค่อยลุกติดไฟ หรือเกิดปัญหาภายในจนทำให้ปะเก็นเสียหายแล้วจึงรั่วไหลออกมาลุกไหม้ภายนอก

จะว่าไปแล้วอุบัติเหตุจำนวนมากที่ต่างประเทศรายงานไว้ มักจะบอกไม่ได้ว่าอะไรเป็นตัวทำให้เชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นเกิดการจุดระเบิด ด้วยเหตุนี้จึงมีผู้กล่าวว่า สิ่งสำคัญในการป้องกันไม่ให้เกิดเพลิงไหม้คืออย่าให้เชื้อเพลิงเจอกับอากาศ (หรือสารออกซิไดซ์) เพราะถ้ามันเจอกันเมื่อใด มันก็มักจะหาแหล่งพลังงานที่จะจุดระเบิดได้เป็นประจำ (เช่น เปลวไฟ ประกายไฟ พื้นผิวที่ร้อน) แม้ว่าเราจะพยายามที่จะตัดแหล่งพลังงานดังกล่าวออกไปแล้วก็ตาม

หน้าแปลนที่ไม่มีการรั่วไหลในตอนแรก แต่เมื่อเวลาผ่านไปก็อาจเกิดการรั่วไหลได้ด้วยหลายสาเหตุ และเหตุการณ์ทำนองนี้ก็มีบันทึกไว้หลายหลายเหตุการณ์ด้วยกัน

รูปที่ ๑ แผนผังกระบวนการผลิตของโรงงานที่เกิดเหตุ RCV-227 ที่ลูกศรชี้คือวาล์วที่เกิดการรั่วไหล

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้มาจากบทความเรื่อง "Fire caused due to leakage from a control valve flange, which became loose due to vibration at a catalytic reforming unit" ที่เผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Database ของประเทศญี่ปุ่น (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000114.html) ซึ่งเป็นเหตุการณ์เกิดที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งที่ Sakai, Osaka ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๔ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๘๗ (พ.ศ. ๒๕๓๐) วาล์วที่เกิดเหตุคือ RCV-227 ที่เป็นวาล์วอยู่ระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและ catalytic reforming reactor

ปฏิกิริยา Reforming เป็นปฏิกิริยาที่ใช้เปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงให้กลายเป็นวงแหวนอะโรมาติก เป็นกระบวนการหลักที่ใช้ผลิต Benzene (C₆H₆), Toluene (C₆H₅-CH₃) และ Xylenes (C₆H₄(CH₃)₂) ผสมทั้ง 3 ไอโซเมอร์ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาเรียกว่า reformate หรือ BTX (ชื่อย่อของผลิตภัณฑ์หลัก 3 ตัวข้างต้น) และมีแก๊สไฮโดรเจนเกิดร่วมด้วย ปฏิกิริยาเกิดที่อุณหภูมิและความดันที่สูง (บทความให้ตัวเลขไว้า 450ºC และ 3 MPa ซึ่งเป็นของเทคโนโลยีที่ใช้ในขณะที่เกิดเหตุ ส่วนเทคโนโลยีปัจจุบันจะใช้อุณหภูมิและความดันต่ำกว่านั้น) ถ้าเป็นการเปลี่ยนจากโครงสร้างโซ่ตรงเป็นโซ่กิ่งจะเรียกว่าปฏิกิริยา Isomerisation

ในวันที่เกิดเหตุการณ์ เวลาประมาณ 8.40 น โอเปอร์เรเตอร์ที่เดินตรวจโรงงานตรวจพบเปลวไฟสูงประมาณ 50 cm พุ่งออกมาจากหน้าแปลน จึงได้แจ้งให้ทางโรงงานหยุดเดินเครื่องโรงงาน การตรวจสอบหน้าแปลนที่เกิดการรั่วพบว่า bolt ยึดหน้าแปลนจำนวนทั้งหมด24 ตัวมีการคลายตัว 4 ตัว ทำให้น้ำมันในท่อที่มีอุณหภูมิสูงกว่า autoignition temperature เมื่อรั่วไหลออกมาจึงลุกติดไฟได้ทันที (จำนวน bolt สำหรับยึดหน้าแปลนขึ้นกับขนาดของท่อและความดัน ในเหตุการณ์นี้ประมาณว่าหน้าแปลนที่เกิดการรั่วนั้นน่าจะเป็นของท่อขนาดประมาณ 18-24 นิ้ว)

สาเหตุที่ทำให้น็อตคลายตัวเป็นผลจากการสั่นสะเทือนของระบบท่อในขณะเดินเครื่อง และการทำ "Hot-bolting" ที่ไม่เพียงพอ (หมายเหตุ : ภาษาไทยเรียกรวม สลักเกลียวหรือนอตตัวผู้ (bolt) และแป้นเกลียวหรือน็อตตัวเมีย (nut) ว่าน็อต)

ปรกติการขันน็อตจะทำกันที่อุณหภูมิห้องจนมีความตึงที่พอเหมาะที่จะบีบหน้าแปลนเข้าหากัน แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัว bolt จะมีการยืดตัวออก ทำให้แรงที่บีบหน้าแปลนเข้าหากันนั้นลดต่ำลงจนอาจทำให้หน้าแปลนนั้นแยกห่างจากกันจนเกิดการรั่วไหลได้ การแก้ไขทำได้ด้วยการเผื่อความตึง (คือแรงบิดสุดท้ายที่ใช้ในการขัน) ขณะขันเมื่อน็อตนั้นเย็น หรือขันนอตให้ตึงเพิ่มขึ้นเมื่อระบบมีอุณหภูมิสูงขึ้น

ในเหตุการณ์นี้ไม่มีใครทราบว่าการรั่วไหลและการลุกไหม้นั้นเกิดขึ้นเมื่อใด แต่ด้วยคงเป็นเพราะขนาดการรั่วไหลและเปลวไฟที่เกิดขึ้นนั้นไม่ได้มีขนาดใหญ่ จึงทำให้ไม่ส่งผลต่อกระบวนการผลิตจนทำให้อุปกรณ์วัดคุมของกระบวนการผลิตตรวจพบความผิดปรกติ จนกระทั่งโอเปอร์เรเตอร์ที่ทำหน้าที่เดินตรวจนั้นไปพบเข้า

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Texaco Refinery U.K. 2537 (1994) ตอนที่ ๓ MO Memoir : Friday 11 December 2563

ต่อไปเป็นเหตุการณ์ในช่วงเวลาสุดท้ายก่อนเกิดการระเบิดคือ ๑๒.๕๖ - ๑๓.๒๙ น (ดูรูปที่ ๗ ประกอบ) โดยในช่วงเวลาก่อนหน้านี้ได้มีความพยายามที่จะเริ่มเดินเครื่อง wet gas compressor ขึ้นมาใหม่ด้วยการระบายของเหลวที่สะสมใน Wet gas compressor interstage drum F-309 เข้าสู่ Flare knock-out drum F-319 ทำให้สามารถเริ่มเดินเครื่อง wet gas compressor ได้ใหม่ แต่ไม่นานหลังจากนั้นวาล์วระบายความดันที่ยอดหอกลั่นแยก C4 F-304 ก็เปิดอีกครั้งและไม่มีท่าทีว่าจะปิด ทำให้มีทั้งแก๊สและของเหลวจำนวนมากไหลเข้าสู่ Flare knock-out drum F-319

ที่เวลา ๑๒.๕๖ น high-high level alarm LAH-470 ที่ติดตั้งอยู่ที่ Flare knock-out drum F-319 ส่งสัญญาณเตือน และสัญญาณนี้ไม่หายไปจนก่อนการระเบิด สัญญาณนี้จะทำงานเมื่อมีของเหลวประมาณ 92 - 130 m³ อยู่ใน Flare knock-out drum F-319 (หรือประมาณ 42 - 58% ของปริมาตร vessel)

สัญญาณเตือนสำคัญจะมีการตั้งค่าการเตือนครั้งแรกและค่าการเตือนครั้งที่สอง เช่นสัญญาณเตือนระดับของเหลวที่สูงเกินไป ค่าการเตือนครั้งแรกก็จะเรียกว่า "high level alarm" ณ จุดนี้อุปกรณ์ป้องกันจะยังไม่ทำงาน แต่ถ้าระดับยังเพิ่มต่อขึ้นไปอีกจนอาจก่อให้เกิดอันตรายหรือจะทำให้ระบบป้องกันทำงาน (เช่นด้วยการปิดท่อป้อนสารเข้ามา หรือเปิดท่อระบายทิ้ง) ก็จะมีสัญญาณเตือนครั้งที่สองที่เรียกว่า "high-high level alarm"

สัญญาณเตือนมักจะในรูปของสัญญาณเสียงพร้อมสัญญาณแสง (เช่นไฟแดง) พร้อมกัน พอสัญญาณเสียงดัง โอเปอร์เรเตอร์ก็จะทำการ acknowledge หรือ recongnise (จะเรียกว่า "รับทราบ" ก็ได้) เช่นด้วยการกดปุ่ม สัญญาณเสียงก็จะเงียบลง แต่สัญญาณไฟจะยังคงอยู่ และถ้าแก้ปัญหาได้ สัญญาณไฟก็จะดับไป แต่ถ้าปัญหายังคงมีอยู่ สัญญาณไฟก็จะติดอยู่

เวลา ๑๓.๐๓ น การไหลของแก๊สจาก Wet gas compressor interstage drum F-309 อยู่ในระดับที่น่าพึงพอใจ ทางโอเปอร์เรเตอร์จึงได้ทำการหยุดการทำงานของปั๊มสำรอง (น่าจะเป็นปั๊มที่ใช้ในการถ่ายของเหลวเข้าสู่ท่อระบบ flare) ณ เวลานี้ระดับของเหลวทางด้าน wet end ของ F-309 อยู่ที่ 8%

แต่เนื่องจากปัญหาเรื่องความดันที่สูงเกินในหอกลั่นแยก C4 F-304 และอุณหภูมิที่ยังคงเพิ่มขึ้นยังคงมีอยู่ (แม้ว่าในขณะนี้วาล์วระบายความดันที่ยอดหอ F-304) ยังคงเปิดอยู่ โอเปอร์เรเตอร์จึงได้ทำการเปิดวาล์ว HCV-439 (ที่ปรกติมีไว้สำหรับระบายแก๊สจาก Debutanizer overhead accumulator F-314 ไปยัง Wet gas compressor interstage drum F-309) โดยตั้งระดับการเปิดไว้ที่ 55% แต่สิ่งที่เกิดขึ้นตามมาก็คือระดับของเหลวทางด้าน wet end ของ F-309 เพิ่มจาก 7% ไปเป็น 60% อย่างรวดเร็ว

เวลา ๑๓.๑๕ น โอเปอร์เรเตอร์ถูกส่งไปตรวจสอบว่าปั๊มของ Flare drum ยังทำงานอยู่หรือไม่ และให้ปิดการทำงานของ interstage fan (รายงานไม่ระบุชัดเจนว่าปั๊มนั้นเป็นของตัวไหน แต่เข้าใจว่าน่าจะเป็นปั๊มของ Flare knock-out drum F-319 ซึ่งเป็นตัวส่งของเหลวที่จะสมใน F-319 ไปยัง slop tank (slop ก็คือของไฮโดรคาร์บอนเหลวต่าง ๆ ที่รวบรวมได้จากแหล่งต่าง ๆ) ส่วน interstage fan ตัวนี้เข้าใจว่าเป็นเครื่องระบายความร้อนด้วยอากาศ ที่ใช้ลดอุณหภูมิแก๊สที่ผ่านการอัดจาก stage แรกของ wet gas compressor ก่อนที่จะไหลเข้า Wet gas compressor interstage drum F-309 การปิดพัดลมนี้จะลดการควบแน่นของแก๊สร้อนที่ถูกอัด ทำให้ลดปริมาณของเหลวที่จะไหลเข้าไปสะสมใน Wet gas compressor interstage drum F-309

รูปที่ ๗ ภาพบรรยายเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๑๒.๕๖ - ๑๓.๒๙ น

เนื่องจากระดับของเหลวใน Wet gas compressor interstage drum F-309 กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนอาจทำให้ wet gas compressor หยุดทำงานอีกครั้ง แต่ในขณะเดียวกันความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 ก็ยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แม้ว่าวาล์วระบายความดันยังคงเปิดอยู่ก็ตาม วิธีการที่จะลดความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 ที่ทำได้ก็คือการเปิดวาล์ว HCV-439 ให้มากขึ้นไปอีก แต่นั่นก็จะทำให้ของเหลวเข้าไปเติมเต็ม Wet gas compressor interstage drum F-309 เร็วขึ้นอีก ในที่สุดโอเปอร์เรเตอร์ก็ตัดสินใจเปิดวาล์ว HCV-439 เพิ่มเป็น 80% และเป็น 100%

ถ้าจะลองคาดเดาการตัดสินใจของโอเปอร์เรเตอร์ว่าทำไมจึงเลือกเปิดวาล์ว HCV-439 เพิ่มขึ้นน่าจะเป็นเพราะแม้ว่าจะมีของเหลวเข้าไปใน Wet gas compressor interstage drum F-309 มากขึ้น แต่ก็สามารถระบายของเหลวดังกล่าวลงสู่ท่อระบบ flare ได้ดังที่ได้ทำมาก่อนหน้านี้

และในขณะนี้ต้องไม่ลืมว่าในความเป็นจริงนั้นวาล์ว FV-436 ที่ระบายของเหลวออกจากก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 ไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 นั้นปิดอยู่ แต่ข้อมูลบนจอคอมพิวเตอร์นั้นบอกว่าวาล์วตัวดังกล่าวเปิดอยู่ และจากหน้าจอคอมพิวเตอร์นั้นโอเปอร์เรเตอร์ก็ไม่เห็นว่าระดับของเหลวที่ก้นหอหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 นั้นเป็นศูนย์ ซึ่งแสดงว่าไม่มีของเหลวไหลไปยังหน่วยนั้น

ประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจก็คือเมื่อระดับของเหลวที่ก้นหอหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 ลดลงเป็นศูนย์นั้น มีสัญญาณเตือนเกิดขึ้นหรือไม่ ถ้าจะให้เดาก็ต้องขอเดาว่าน่าจะมี แต่สภาพการณ์ในขณะนั้นมันมีสัญญาณเตือนจากหลายแหล่งในหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบาต่อเนื่องกัน (ในย่อหน้าที่ 101 หน้า 27 ของรายงานการสอบสวนกล่าวไว้ว่ามีสัญญาณเตือนดังทุก ๆ 2 หรือ 3 วินาที) และถ้าหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบาต้องหยุดการทำงาน ก็จะส่งผลทำให้หน่วยกลั่นแยกแนฟทาต้องหยุดการทำงานไปด้วย ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ว่าด้วยเหตุนี้จึงทำให้โอเปอร์เรเตอร์มุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาของหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบาก่อน เพราะถ้าปัญหาของหน่วยนี้หายไป ปัญหาของหน่วยถัดไปก็อาจจะหายตามไปด้วย

ณ เวลา ๑๓.๑๘ น ระดับของเหลวใน Wet gas compressor interstage drum F-309 เพิ่มขึ้นเป็น 67% จึงได้มีการร้องขอให้เดินเครื่องปั๊มสำรองเพื่อระบายของเหลวออกจาก F-309 อีกครั้ง แต่เมื่อถึงเวลา ๑๓.๒๑ น โอเปอร์เรเตอร์ ที่อยู่หน้างานก็รายงานว่า wet gas compressor หยุดการทำงานอีกครั้ง และเวลา ๑๓.๒๒ น ก็ทำการเปิดวาล์ว PV-077 (ที่ระบายแก๊สออกจาก Secondary overhead accumulator F-203 ที่อยู่ที่ต้นทางเข้าหน่วยกลั่นแยกไฮโดรคาร์บอนเบา) เพิ่มเป็น 77% เพื่อพยายามลดปริมาณแก๊สที่ไหลเข้าระบบเพื่อลดความดันด้าน downstream

ในขณะนี้ระดับของเหลวใน Flare knock-out drum F-319 สูงเกินกว่าที่ออกแบบไว้ จึงทำให้มีของเหลวไหลปนไปกับแก๊สที่ไหลไปยัง flare stack ลำของเหลวที่วิ่งไปตามท่อด้วยความเร็วสูงเมื่อไปกระแทกกับข้องอข้อที่สองของท่อทางออก ทำให้ท่อ flare ขนาด 30 นิ้วฉีดขาดออกที่เวลา ๑๓.๒๓ น ประมาณว่ามีไฮโดรคาร์บอนรั่วออกมา 10-20 ตันก่อนที่จะเกิดการระเบิดในอีก ๒๐ วินาทีถัดมา อันที่จริงสัญญาณเตือนว่าระดับของเหลวใน Flare knock-out drum F-319 เกิดขึ้นตั้งแต่เวลา ๑๒.๕๖ น แต่ช่วงเวลานั้นมีสัญญาณเตือนอื่น ๆ เต็มไปหมด จึงทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่สังเกตเห็นสัญญาณนี้ แล้วทางทีมสืบสวนรู้ได้อย่างไรว่าท่อ flare นั้นขาดเมื่อใด ก็ดูจากเวลาที่สัญญาณเตือนระดับของเหลวสูงเกินใน Flare knock-out drum F-319 หายไป ซึ่งเกิดจากการที่ระดับของเหลวนั้นลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว

แก๊สที่ไหลในท่อนั้นจะวิ่งด้วยความเร็วสูง ถ้ามีของเหลวสะสมในท่อมากพอ แก๊สนั้นก็จะดันของเหลวเป็นลำ (คือเต็มพื้นที่หน้าตัดท่อ) ที่วิ่งไปด้วยความเร็วสูง เมื่อปะทะเข้ากับข้องอก็จะเกิดการกระแทกอย่างรุนแรง แบบเดียวกับ water hammer ที่เกิดในระบบท่อไอน้ำ และเนื่องจากท่อระบบ flare นั้นเป็นท่อที่ไม่ได้ออกแบบมาให้รับความดันสูง (มันก็เลยเป็นท่อผนังบาง แถมในกรณีนี้ยังมีการผุกร่อนอีก) จึงทำให้ฉีกขาดได้ง่าย 

รูปที่ ๘ ภาพเหตุการณ์ขณะเพลิงกำลังลุกไหม้ (นำมาจากรายงานการสอบสวน)

ความหมายของ Slop ในที่นี้หมายถึงของเสียจากหน่วยผลิตใดผลิตหนึ่ง เช่นผลิตภัณฑ์ไม่ได้มาตรฐาน ของเหลวที่ควบแน่นออกจากแก๊ส ฯลฯ ไม่ได้หมายถึงของเสียที่ใช้ประโยชน์ใด ๆ ไม่ได้ ดังนั้นถ้ามีมากพอก็อาจนำเอา slop ที่ได้นั้นกลับเข้ากระบวนการผลิตใหม่เพื่อลดการสูญเสียวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ ส่วนจะนำกลับไปที่ไหนก็ขึ้นอยู่กับว่าองค์ประกอบของ slop นั้นเข้าได้กับวัตถุดิบของหน่วยใด

ในโรงงานนี้เดิมนั้น จะมีการควบคุมระดับของเหลวที่ควบแน่นใน Flare knock-out drum F-319 โดยให้ไหลผ่านวาล์วควบคุมไปยัง slop tank (รูปที่ ๙) โดยด้านขาออกของวาล์วควบคุมนั้นจะมี manual block valve (ที่จะเปิดทิ้งเอาไว้) อยู่ตัวหนึ่ง ต่อมามีความพยายามนำเอาของเหลวเหล่านี้กลับมาเข้ากระบวนการใหม่เพื่อลดการสูญเสีย จึงได้มีการออกแบบท่อโดยให้ปั๊มส่งของเหลวบางส่วนกลับยัง Recovery section ของหน่วย FCCU โดยมีของเหลวส่วนใหญ่ไหลเวียนกลับเข้า Flare knock-out drum F-319 ตามเดิม ส่วนท่อที่ส่งของเหลวไปยัง slop tank นั้นก็ทำการปิด manual block valve ด้านขาออกของวาล์วควบคุมระดับเอาไว้ (แต่โอเปอร์เรเตอร์สามารถเดินไปเปิดได้ด้วยมือ) และวาล์วดังกล่าวก็ปิดอยู่ตลอดเวลาที่เกิดเหตุ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ของเหลวที่มีการระบายออกสู่ระบบ flare นั้น ไม่สามารถระบายออกไปนอกระบบได้ แต่กลับถึงหมุนเวียนนำกลับเข้าระบบทางด้าน upstream ใหม่

รูปที่ ๙ การดัดแปลงเส้นทางการระบาย slop ออกจาก Flare knock-out drum F-319 

นอกเหนือไปจากการดัดแปลงระบบระบาย slop ออกจาก Flare knock-out drum F-319 ที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว รายงานการสอบสวนได้สรุปสาระสำคัญที่นำไปสู่การเกิดอุบัติเหตุครั้งนี้ไว้หลายอย่าง เช่นระบบควบคุมที่ไม่ได้วัดระดับการปิด-เปิดวาล์วโดยตรง แต่ใช้การแสดงขนาดสัญญาณที่ส่งไปควบคุมวาล์วเป็นตัวแทนระดับการปิด-เปิดของวาล์ว ทำให้เกิดปัญหาว่ามีการส่งสัญญาณเพื่อไปเปิดวาล์ว และนำขนาดสัญญาณนี้มาทำให้โอเปอร์เรเตอร์เข้าใจว่าวาล์วจะเปิดตามระดับสัญญาณนี้ ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงนั้นวาล์วค้างอยู่ที่ตำแหน่งปิด นอกจากนี้ยังมีเรื่องของการออกแบบภาพปรากฏบนจอคอมพิวเตอร์แต่ละภาพ ที่ไม่มีภาพที่ทำให้โอเปอร์เรเตอร์เห็นภาพดุลมวลสารที่กำลังไหลเข้า-ออกจากระบบที่กำลังดูอยู่

และเมื่อคนออกแบบระบบควบคุมไม่ได้เป็นคนอยู่หน้างานจริง ความกลัวที่ว่าจะให้ข้อมูลไม่ครบ ความกลัวที่ว่าให้ความสำคัญกับข้อมูลไม่มากพอ ความกลัวที่ว่าจะโดนกล่าวหาว่าทำงานบกพร่องภายหลัง ฯลฯ มันก็คงมีอยู่ในใจผู้ออกแบบระบบควบคุม สุดท้ายก็เลยกลายเป็นว่าจัดให้เต็มทุกอย่าง มีอะไรก็ใส่ให้หมด แถมจัด priority ให้สูง ๆ เอาไว้ก่อนด้วย อย่างเช่นในกรณีนี้ผู้สอบสวนพบว่า 87% ของสัญญาณนั้นถูกจัดให้เป็น high priority มีเพียง 13% เท่านั้นที่ถูกจัดให้เป็น low priority และเมื่อสัญญาณเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่สามารถแยกแยะได้ว่าควรแก้ปัญหาสัญญาณเตือนตัวไหนก่อน

ลองดูว่าในเวลานั้นโอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่ในห้องควบคุมนั้นต้องพบกับอะไรบ้าง สิ่งหนึ่งที่รายงานการสอบสวนกล่าวไว้ก็คือการที่มีสัญญาณเตือนดังต่อเนื่องจนโอเปอร์เรเตอร์ไม่สามารถทำอะไรได้นอกจากต้องคอยกด recognise เพื่อให้สัญญาณเสียงเงียบไปก่อน (มันจะได้ไม่หนวกหู) โดยในบางช่วงนั้นสัญญาณดังทุก ๆ 2 หรือ 3 วินาที และในช่วงเวลา 10.7 นาทีสุดท้ายก่อนการระเบิด (ย่อหน้าที่ 102 ในหน้าที่ 27 ของรายงานการสอบสวน) โอเปอร์เรเตอร์ 2 คนต้อง recognise สัญญาณเตือนถึง 275 ครั้ง (หรือ 1 ครั้งทุก 2-3 วินาที) เรียกว่าในช่วงเวลานี้โอเปอร์เรเตอร์สองคนนี้ไม่ต้องทำอะไรนอกจากคอย recognise สัญญาณเท่านั้นเอง

เรื่องปัญหาผู้ออกแบบระบบควบคุม "จัดเต็ม" สัญญาณเตือนในปัจจุบันก็ยังคงมีอยู่ เพราะเมื่อไม่นานนี้ก็เคยได้คุยกับศิษย์เก่าผู้หนึ่งที่ทำงานด้านนี้ (การกำหนดความสำคัญของสัญญาณเตือน) เขาก็บ่นอยู่เหมือนกันว่า คนไม่ได้อยู่หน้างาน (ตัวแทนผู้ว่าจ้าง) มักขอให้ "จัดเต็ม" สัญญาณเตือนต่าง ๆ ในขณะที่คนทำงานด้านนี้เห็นว่ามันมากเกินไป แม้ว่าเขาจะได้ให้ความเห็นแย้งไปแล้วก็ตาม และจะว่าไปมันก็มีกรณีแบบนี้เกิดขึ้นหลายกรณีที่สัญญาณเตือนมีมากเกินไปจนโอเปอร์เรเตอร์ไม่รู้ว่าควรจะทำอะไรก่อนหลัง ก็เลยไม่ทำอะไร สุดท้ายโรงงานก็ระเบิด

รูปที่ ๑๐ หน้าปกรายงานการสอบสวนที่นำมาเขียนเรื่องนี้

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Texaco Refinery U.K. 2537 (1994) ตอนที่ ๒ MO Memoir : Wednesday 9 December 2563

ต่อไปเป็นเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๙.๐๐ - ๙.๕๐ น (ดูรูปที่ ๔ ประกอบ) ซึ่งในช่วงเวลานี้รายงานกล่าวว่ามีการระบายแก๊สไปเผาทิ้งที่ระบบ flare อย่างต่อเนื่อง เห็นได้จากเปลวไฟที่มีขนาดใหญ่และมีควัน

ระบบ flare ออกแบบมาให้เผาเฉพาะส่วนที่เป็นแก๊ส ถ้าแก๊สเชื้อเพลิงที่มีการระบายเข้าสู่ระบบ flare นั้นเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิห้อง เชื้อเพลิงเหล่านี้ก็มักจะถูกดักเอาไว้ในรูปของเหลวที่ flare knock-our drum หรือที่ seal drum (ที่เป็นที่ซึ่งแก๊สต้องไหลผ่านใต้ระดับน้ำก่อนออกสู่ปล่อง flare) การที่เปลวไฟที่ flare มีขนาดใหญ่ก็แสดงว่ามีการระบายแก๊สเชื้อเพลิงที่ไม่ควบแน่นที่อุณหภูมิห้องในปริมาณมาก เชื้อเพลิงที่มีสัดส่วนคาร์บอนสูง(เช่น butane C₄H₁₀) ก็จะเผาไหม้มีควันมากกว่าเชื้อเพลิงที่มีสัดส่วนคาร์บอนต่ำกว่า (เช่น methane CH₄) ดังนั้นการสังเกตลักษณะของเปลวไฟที่กำลังลุกไหม้อยู่ก็พอจะบอกได้ว่าเชื้อเพลิงที่กำลังเผาไหม้อยู่นั้นเป็นเชื้อเพลิงแบบไหน

ถึงตรงนี้อาจมีคนสงสัยว่าแล้วทำไมเตาแก๊สที่ใช้กันตามบ้านเรือนจึงไม่มีควันดำทั้ง ๆ ที่มันมี butane เป็นส่วนประกอบหลักเหมือนกัน อันนี้เป็นเพราะรูปแบบการเผาไหม้ไม่เหมือนกัน ในกรณีของเตาแก๊สนั้นจะทำการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศเข้าเป็นเนื้อเดียวกันในระบบท่อก่อน แล้วจึงค่อยไปจุดไฟให้ลุกติดที่หัวเตา และด้วยความเร็วของแก๊สที่ฉีดออกมานั้นไม่ต่ำกว่าความเร็วของเปลวเพลิงที่ลุกไหม้ จึงทำให้เปลวไฟนั้นค้างอยู่ที่หัวเตาได้โดยไม่วิ่งย้อนลงมา (แต่บางครั้งอาจเห็นได้เวลาที่ปิดหัวเตา) แต่ในกรณีของการเผาไหม้ที่ flare นั้น มวลแก๊สเชื้อเพลิงที่มาถึงปากปล่อง flare จะผสมกับอากาศที่นั่นและเกิดการลุกไหม้ คือตัวเชื้อเพลิงไม่ได้มีการผสมเข้ากันเป็นเนื้อเดียวกับอากาศก่อนจากจุดติดไฟ จึงทำให้เกิดควันได้

จากการที่ระดับของเหลวใน High pressure separator F-310 ที่สูงจนทำให้เกิดความดันต้านทานการไหลย้อนกลับไปถึง Secondary overhear accumulator F-203 และทำให้วาล์วควบคุมความดัน PV-077 ต้องเปิดเพื่อระบายความดันส่วนเกิน โอเปอร์เรเตอร์จึงได้ทำการเปิดวาล์ว FV-385 จากค่าเดิมไปเป็น 38% เพื่อที่จะลดระดับของเหลวใน High pressure separator F-310 ให้ลดต่ำลง

ก่อนหน้านั้นโอเปอร์เรเตอร์ได้ตั้งค่าระดับการเปิดของวาล์ว FV-385 ไว้ที่ 36% คือต้องการเพียงแค่ลดอัตราการไหลออกของของเหลวจาก High pressure separator F-310 ไปยังหอกลั่นแยก C2 F-302 แต่ในความเป็นจริงนั้น FV-385 กลับปิดสนิท (คือไม่ได้เปิดเพียงแค่ 36% อย่างที่ต้องการ) ที่นี้พอปรับระดับการเปิดกลับมาที่ 38% วาล์วก็เปลี่ยนจำแหน่งจากปิดสนิทมาเป็นเปิด 38% ก็เลยทำให้มีของเหลวไหลเข้าหอกลั่นแยก C2 F-302 พอมีของเหลวไหลเข้าหอกลั่นแยก C2 F-302 ระดับของเหลวที่ก้นหอก็เลยเพิ่มขึ้น อุปกรณ์ควบคุมระดับก็สั่งเปิดวาล์ว FV-404 โดยอัตโนมัติเพื่อระบายของเหลวก้นหอไปยังหอกลั่นแยก C4 F-304 ซึ่งเป็นการเพิ่มปริมาณของเหลวในหอกลั่นแยก C4 F-304 ให้สูงขึ้นไปอีก

สิ่งที่โอเปอร์เรเตอร์เห็นจากคอมพิวเตอร์ก็คือ วาล์ว FV-436 ที่ระบายของเหลวจากก้นหอกลั่นแยก C4 F-304 ไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 นั้น "เปิดอยู่" แต่ในความเป็นจริงนั้นวาล์วตัวนี้อยู่ในตำแหน่ง "ปิด" หลักฐานที่ว่าวาล์วตัวนี้ยังคงอยู่ในตำแหน่งปิดก็คือระดับของเหลวที่ก้นหอกลั่นแยกแนฟทา F-305 ที่คอมพิวเตอร์บันทึกไว้นั้นมีค่าเป็นศูนย์ แต่โอเปอร์เรเตอร์มองไม่เห็นค่านี้เพราะมันไปอยู่ในอีกหน้าจอหนึ่ง ในความเป็นจริงสิ่งที่แสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์คือ คำสั่งที่คอมพิวเตอร์ส่งออกไปว่าให้เปิดวาล์ว FV-436 มากน้อยเท่าใด ไม่ใช่ระดับการเปิดที่แท้จริงของ FV-436 เพราะไม่ได้มีการวัดระดับการเปิดของ FV-436 โดยตรง

รูปที่ ๔ ภาพบรรยายเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๙.๐๐ - ๙.๕๐ น

เพื่อที่จะลดความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 เวลา ๙.๓๐ น โอเปอร์เรเตอร์จึงได้ตัดสินใจ bypass ตัว reboiler (ที่ทำหน้าที่ต้มของเหลวที่ก้นหอกลั่นและทำให้เกิดไอระเหย) เพื่อตัดการให้ความร้อนออก แต่ความดันก็ยังไม่ลดลง จนกระทั่งเห็นว่าความดันเข้าใกล้ค่าที่จะทำให้วาล์วระบายความดันที่ยอดหอกลั่นแยก C4 F-304 เปิดอีกครั้ง โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามลดความดันด้วยการเปิดวาล์ว HCV-439 ด้วยมือจาก 0% เป็น 25% เพื่อระบายสิ่งที่โอเปอร์เรเตอร์เชื่อว่า "แก๊สที่ไม่ควบแน่น" ออกจาก Debutanizer overhead accumulator F-314 ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ระบาย "แก๊ส" กลับไปยังส่วนดักจับของเหลวของ Wet gas compressor interstage drum F-309

แต่ในความเป็นจริงนั้นสิ่งที่ไหลออกจาก Debutanizer overhead accumulator F-314 ไปยัง Wet gas compressor interstage drum F-309 มีทั้งส่วนที่เป็นแก๊สและเป็นของเหลว จึงทำให้ระดับของเหลวในส่วนดักจับของเหลวของ Wet gas compressor interstage drum F-309 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วผิดปรกติ

ที่เวลาประมาณ ๙.๔๐ น โอเปอร์เรเตอร์ได้ทำการตัด hot oil ที่เป็นแหล่งความร้อนให้กับ reboiler เพราะอุณหภูมิได้ขึ้นไปถึง 187ºC และกำลังเพิ่มขึ้นอยู่เรื่อย ๆ และในช่วง ๑๐ นาทีถัดมาได้มีเหตุการณืหลายอย่างเกิดขึ้นตามมา ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มขึ้นของทั้งอุณหภูมิและความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 และการที่อุปกรณ์วัดระดับของเหลวที่ก้นหอค้างอยู่ที่ 79% (ซึ่งน่าจะเป็นค่าสูงสุดที่อุปกรณ์วัดได้ โดยระดับจริงน่าจะสูงกว่านี้) ในขณะนี้เชื่อว่าสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นในหอกลั่นแยก C4 F-304 คือของเหลวจำนวนมากภายใน (ที่มีองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำอยู่มาก) กำลังเดือด

ในการกลั่นแยกของเหลวที่มีองค์ประกอบหลากหลายชนิดผสมกันอยู่ (เช่นน้ำมันปิโตรเลียม) หอกลั่นแรกจะมีขนาดใหญ่ที่สุดเพราะต้องรองรับสารตั้งต้นที่เข้ามาทั้งหมดเพื่อกลั่นแยกออกเป็นส่วนย่อย ๆ ส่วนหอกลั่นที่ทำการกลั่นแยกส่วนย่อย ๆ ถัดไปนั้นก็จะมีขนาดเล็กลง รูปทรงของหอกลั่นนั้นก็ไม่จำเป็นต้องมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ตั้งแต่ยอดหอจนถึงก้นหอ มันขึ้นอยู่กับว่าหอกลั่นนั้นมีสัดส่วนที่ระเหยขึ้นไปด้านบนกับตกลงด้านล่างมากน้อยแค่ไหน ด้านไหนมีสัดส่วนไหลไปน้อยกว่าอีกด้านหนึ่งมากก็ออกแบบให้เส้นผ่านศูนย์กลางด้านนั้นเล็กกว่าอีกด้านได้ อย่างเช่นในรูปจะเห็นว่า เขาจะวาดรูป Main fractionation column F-201 เป็นหอที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ ในขณะที่หอกลั่นแยก C2 F-302 ด้านบนจะมีขนาดเล็กกว่าด้านล่างอยู่มาก ส่วนหอกลั่นแยก C4 F-304 แม้ว่าด้านบนจะมีขนาดเล็กกว่าด้านล่าง แต่ก็ไม่มากเหมือน F-302 การวาดรูปแบบนี้ก็เพื่อให้มันสื่อใกล้เคียงกับของจริงให้มากที่สุด

คอมเพรสเซอร์ไม่ชอบที่จะให้มีของเหลวปนมากับแก๊ส ดังนั้นในกรณีที่แก๊สอาจมีของเหลวปนมาด้วยนั้นจำเป็นต้องทำการดักของเหลวออกก่อน วิธีการที่ง่ายที่สุดคือการใช้ knock-out drum ที่ให้แก๊สไหลเข้าถังทางด้านหนึ่ง (ซึ่งอาจเป็นทางด้านข้างถ้าเป็นถังวางในแนวตั้ง และเป็นด้านบนถ้าเป็นถังวางในแนวนอน) และไหลออกอีกทางด้านหนึ่ง (โดยปรกติจะเป็นด้านบนไม่ว่าถังนั้นจะวางในแนวตั้งหรือแนวนอน) โดยที่แนวท่อที่ไหลเข้าและไหลออกนั้นจะต้องไม่ตรงกัน เพื่อที่จะให้ของเหลวที่ติดมากับแก๊สนั้นพุ่งเข้าปะทะผนัง (หรือแผ่นกั้น) และรวมเป็นหยดน้ำตกลงล่าง ส่วนแก๊สก็เลี้ยววนออกไปทางท่อทางออก

ในกรณีของ wet gas compressor ในรูปที่ ๔ นั้น ในขั้นตอนแรกนั้นแก๊สที่มาจาก Main fractionation column F-201 จะถูกดักเอาของเหลวออกก่อนที่ Overhead accumulator F-211 และ F-203 ก่อน และแก๊สที่ออกจาก F-203 ก็ยังไหลเข้าถังดักของเหลว F-308 อีกใบก่อนที่จะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ ส่วนการอัดในขั้นตอนที่สองนั้นแก๊สจะไหลเข้า Wet gas compressor interstage drum F-309 ก่อน โดยตัว F-309 นี้เป็นถังที่มีการติดตั้งผนังกั้น (baffle หรือ weir) อยู่ภายใน โดยแก๊สที่ไหลเข้ามา (ที่อาจมีของเหลวปนอยู่) จะพุ่งลงทางด้านหนึ่งของผนังกั้น ซึ่งจะเป็นการทำให้ของเหลวที่ติดมากับแก๊สนั้นตกลงไปข้างล่าง ส่วนแก๊สนั้นจะไหลย้อนขึ้นบนและไหลออกที่ท่อทางออกที่อยู่อีกทางฟากหนึ่งของผนังกั้น แต่ถ้าระดับของเหลวอีกด้านของผนังกั้นนั้นสูงมากเกินไป ก็จะทำให้ของเหลวนั้นถูกแรงดันของแก๊สดันให้กระเด็นไปอีกทางฟากหนึ่งของผนังกั้นและไหลออกไปพร้อมกับแก๊สไปยังคอมเพรสเซอร์ได้

ต่อไปเป็นเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๙.๕๐ - ๑๐.๒๕ น (ดูรูปที่ ๕ ประกอบ) ซึ่งในช่วงเวลานี้หอกลั่นแยก C4 F-304 กำลังมีปัญหาเรื่องมีของเหลวจุดเดือดต่ำปริมาณมากสะสมอยู่ในหอเพราะวาล์ว FV-436 ที่ควรจะเปิดเพื่อส่งต่อของเหลวก้นหอไปยังหน่วยกลั่นแยกแนฟทา F-305 นั้นค้างอยู่ในตำแหน่งปิด ในขณะที่สิ่งที่แสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ให้โอเปอร์เรเตอร์เห็นนั้นบอกว่าวาล์วเปิดอยู่

ความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทำให้วาล์วระบายความดันที่ยอดหอกลั่นแยก C4 F-304 ก็เปิดอีกเป็นครั้งที่สองเมื่อเวลา ๑๐.๐๑ น และเปิดต่อเนื่องเป็นเวลานานถึง 16 นาที

ด้วยการที่มีของเหลวปริมาณมากไปสะสมอยู่ใน Debutanizer overhead accumulator F-314 อันเป็นผลจากการเปิดวาล์ว HCV-439 (ที่ควรเป็นการระบายเฉพาะแก๊สเท่านั้น) จึงทำให้มีของเหลวไหลเข้าสู่ Wet gas compressor interstage drum F-309 มากขึ้นจนในที่สุดของเหลวนั้นก็ล้นผ่านผนังกั้นเข้าไปในส่วนแห้ง (คือควรเป็นส่วนที่ไม่มีของเหลวอยู่ ที่อยู่ทางด้านซ้ายของรูป) จึงทำให้ wet gas compressor หยุดทำงานเมื่อเวลา ๑๐.๐๘ น ซึ่ง ณ ขณะเวลานี้วาล์วระบายความดันที่ยอดหอกลั่นแยก C4 F-304 ยังคงเปิดอยู่

พอ wet gas compressor หยุดทำงาน ก็เกิดความดันสะสมใน Wet gas compressor interstage drum F-309 (เพราะไม่มีการดูดแก๊สออก) สิ่งที่ตามมาก็คือแก๊สก็ไม่สามารถไหลออกจาก Debutanizer overhead accumulator F-314 ทำให้เกิดความดันสะสมย้อนกลับต่อเนื่องไปจนถึงหอกลั่นแยก C4 F-304

ถ้ามองจากมุมมองของโอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานในขณะนั้นที่พยายามแก้ปัญหาความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนทำให้วาล์วระบายความดันเปิดเป็นครั้งที่สองแล้ว อีกแนวทางหนึ่งที่จะช่วยลดความดันได้ก็คือการหาหนทางทำให้ wet gas compressor กลับมาทำงานได้อีกครั้ง นั่นก็คือการต้องหาทางระบายของเหลวที่สะสมอยู่ใน Wet gas compressor interstage drum F-309 ในรายงานการสอบสวนเอาเรื่องการแก้ปัญหานี้มาใส่ไว้ในช่วงเวลา ๙.๕๐ - ๑๐.๒๕ น แต่การแก้ปัญหาจริงนั้นเกิดขึ้นหลังเวลา ๑๑.๓๐ น ดังนั้นตอนนี้จะขอละเรื่องนี้เอาไว้ก่อน

ในขณะเดียวกันวาล์วควบคุมความดัน PV-077 ของ Secondary overhead accumulator F-203 ก็ยังคงเปิดอยู่ จึงทำให้ระดับของเหลวใน Flare knock-out drum F-319 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจาก 61% ที่เวลา ๑๐.๑๐ น ไปเป็น 93% ของปริมาตรความจุ หรือเทียบเท่ากับของเหลว (ถ้าคิดว่าเป็น pentane) เพิ่มขึ้นอีก 44 m³ ในเวลาเพียง 14 นาทีถัดมา

ลองสังเกตรูปร่างของ overhead accumulator, interstage drum, high pressure separator หรือ flare knock-out drum ที่แสดงในรูปดูหน่อยไหมครับ vessel เหล่านี้เป็น vessel ที่วางนอน แต่มีสิ่งที่เป็นเหมือนกระเปาะยื่นลงมาทางด้านล่าง แต่จุดที่ปั๊มดึงเอาไฮโดรคาร์บอนออกจาก vessel เหล่านี้ไม่ได้อยู่ที่ตัวกระเปาะนั้น แต่อยู่ที่ผิวด้านล่างของตัว vessel ที่นอนราบ (เช่นที่ F-309 และ F-310) กระเปาะที่อยู่ข้างใต้นี้เป็นที่สะสมของน้ำที่อาจมีผสมมากับไฮโดรคาร์บอน (ในบางกรณีในการกลั่นน้ำมัน อาจมีการให้ความร้อนด้วยการฉีดไอน้ำเข้าไปโดยตรง) ส่วนตัว Flare knock-out drum F-319 ในรูปที่ ๕ นั้นที่เห็นว่าปั๊มดึงของเหลวออกจากส่วนที่เป็นกระเปาะคงเป็นการวาดผิด เพราะถ้ากลับไปดูในรูปที่ ๒-๔ และรูปที่ ๖ ก็จะเห็นว่าเขาจะวาดรูปให้ปั๊มดึงเอาของเหลวจากผิวด้านล่างของตัว vessel ที่นอนราบเช่นกัน

รูปที่ ๕ ภาพบรรยายเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๙.๕๐ - ๑๐.๒๕ น

ต่อไปเป็นเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๑๐.๒๕ - ๑๒.๕๖ น (ดูรูปที่ ๖ ประกอบ) ซึ่งในช่วงเวลานี้ได้มีความพยายามที่จะเริ่มเดินเครื่อง wet gas compressor ใหม่อีกครั้ง

เวลา ๑๐.๔๕ น ระดับของเหลวใน Flare knock-out drum F-319 ขึ้นถึงระดับสูงสุดที่ยอมให้ได้คือ 33% ของปริมาตรถัง

เวลา ๑๐.๕๖ น โอเปอร์เรเตอร์ปิดวาล์ว HCV-439 (ด้วยวัตถุประสงค์เพื่อไม่ให้มีของเหลวไปเพิ่มใน Wet gas compressor interstage drum F-309) และการตรวจโดยเจ้าหน้าที่ instrument ก็ยืนยันว่ามีระดับของเหลวที่สูงทางด้านแห้ง (ด้านที่ส่งแก๊สเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ ซึ่งปรกติแล้วด้านนี้ไม่ควรมีของเหลวอยู่) และในขณะนี้ก็ยังคงมีการป้อนสารเข้าสู่หน่วย recovery section (เส้นจาก Flare knock-out drum F-319 มายัง Secondary overhead accumulator F-203) ด้วยอัตราเร็วที่มากกว่า 230 m³/hr ซึ่งกาารป้อนสารกลับมาเส้นนี้จะมีบทบาทที่สำคัญในภายหลัง

ช่วงเวลาประมาณ ๑๑.๓๐ น ทีมโอเปอร์เรเตอร์ได้หารือกันและได้ตัดสินใจที่จะระบายของเหลวออกจาก Wet gas compressor interstage drum F-309 ด้วยการต่อสายยางชั่วคราวจากท่อระบายของ F-309 ไปยังด้าน downstream ของวาล์ว PV-077 (วาล์วควบคุมความดันของ Secondary overhear accumulator F-203) ทำให้ของเหลวที่สะสมใน Wet gas compressor interstage drum F-309 ไหลลงสู่ Flare knock-out drum F-319 ได้โดยตรง

และด้วยการทำเช่นนี้จึงทำให้สามารถเริ่มเดินเครื่อง wet gas compressor ได้เต็มที่ใหม่ในเวลา ๑๒.๒๘ น

การระบายของเหลวออกจาก vessel ที่ไม่มีความดันและไม่มีการใช้ปั๊มช่วยก็ต้องอาศัยแรงโน้มถ่วงอย่างเดียว ดังนั้นจากจุดที่รองรับของเหลวที่จะระบายออกจาก vessel ก็ต้องอยู่ต่ำกว่าระดับของ vessel และโดยปรกติแล้วท่อของระบบ flare จะวางอยู่บน pipe rack ที่อยู่สูงจากพื้น (ก็ขนาดรถบรรทุกวิ่งลอดได้)

ส่วนนี้ของรายงานไม่ได้บอกว่าการถ่ายของเหลวจาก Wet gas compressor interstage drum F-309 นั้นใช้วิธีใด แต่ในตอนต่อไปมีการกล่าวเอาไว้ว่าเมื่อระดับของเหลวด้าน wet end ของ interstage drum ลดต่ำลงจะเหลือ 8% ก็ทำการหยุดการทำงานของปั๊มสำรอง  ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ว่าการถ่ายของเหลวออกจาก Wet gas compressor interstage drum F-309 กระทำโดยใช้ปั๊ม

ในช่วงที่ wet gas compressor หยุดทำงานนั้น ความดันในหอกลั่นแยก C2-F302 ลดต่ำลง จึงทำให้ไม่มีความดันดันให้ของเหลวไหลจากก้นหอกลั่นแยก C2-F302 ไปยังหอกลั่นแยก C4-F304 แต่เมื่อ wet gas compressor เริ่มกลับมาทำงานใหม่ ความดันในหอกลั่นแยก C2-F302 ก็เพิ่มขึ้น ทำให้มีของเหลวไหลไปยังหอกลั่นแยก C4-F304 ในปริมาณที่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

หลังจากที่เริ่มเดินเครื่อง wet gas compressor ได้ไม่นาน เวลา ๑๒.๔๖ น ความดันในหอกลั่นแยก C4 F-304 ก็เพิ่มสูงจนกระทั่งวาล์วระบายความดันเปิดอีกเป็นครั้งที่สาม และครั้งนี้วาล์วก็เปิดระบายความดันต่อเนื่องจนถึงการระเบิดที่เกิดขึ้นในอีกประมาณ ๔๐ นาทีถัดมา

ตอนถัดไปจะเป็นการเปิดตัวละครตัวอีกตัวหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในเหตุการณ์นี้ และหวังว่าจะเป็นตอนจบของเหตุการณ์นี้

รูปที่ ๖ ภาพบรรยายเหตุการณ์ในช่วงเวลา ๑๐.๒๕ - ๑๒.๕๖ น

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

Fire case 2 น้ำมันรั่วเพราะ safety valve chattering MO Memoir : Tuesday 11 June 2562

พจนานุกรม Oxford Advanced Learner's Dictionary ให้ความหมายของคำว่า "chatter" ที่เป็นคำกิริยาว่า "talk quckly, continuously or foolishly about unimportant matters" ถ้าจะแปลเป็นไทยก็คงหมายถึงการพูดเจื้อยแจ้ว ไม่มีสาระอะไร คำ ๆ นี้ (chattering) เมื่อนำมาใช้กับวาล์วจะหมายถึงการที่วาล์วมีการเปิด-ปิดอย่างรวดเร็วต่อเนื่องกัน เหมือนกับปากของคนที่คนที่พูดเจื้อยแจ้วไปเรื่อย ๆ วาล์วที่มีโอกาสเกิดพฤติกรรมแบบนี้ได้ก็มี วาล์วระบายความดัน (safety valve หรือ relief valve) วาล์วกันการไหลย้อนกลับ (check valve หรือ non-return valve) และวาล์วควบคุมการไหล (control valve) 
  

การเปิด-ปิดอย่างรวดเร็วของวาล์วต่อเนื่องกันไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดเสียงดัง แต่ยังอาจก่อให้เกิดความเสียหายจากโครงสร้างวาล์ว (ที่เกิดจากการกระแทกระหว่างตัว disc หรือ plug กับลำตัววาล์ว) หรือจากการสั่นของระบบท่อที่อาจส่งผลให้ท่อได้รับความเสียหายหรือนอตบริเวณหน้าแปลนเกิดการคลายตัวจนทำให้เกิดการรั่วไหลได้ ซึ่งเรื่องที่จะเล่าในวันนี้ก็เป็นกรณีที่เกิดขึ้นกับวาล์วระบายความดัน ที่ทำให้นอตยึดหน้าแปลนคลายตัว เกิดการรั่วไหลของน้ำมันและเพลิงไหม้ตามมา 
 

แต่ก่อนอื่นมาทบทวนการทำงานของวาล์วระบายความดันก่อน เพื่อที่จะได้เข้าใจว่า chattering นั้นเกิดได้อย่างไร ดูรูปที่ ๑ ข้างล่างประกอบไปด้วยก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ ภาพแสดงการทำงานของวาล์วระบายความดันในขณะที่ (ซ้าย) ปิด และ (ขวา) เปิด

แรงที่กระทำต่อแผ่น disc ที่ปิดกั้นการไหลประกอบด้วย (ก) แรงดันด้านขาเข้าที่พยายามยกตัวแผ่น disc ขึ้น แรงดันด้านขาเข้านี้มีค่าเท่ากับความดัน P1 คูณกับพื้นที่หน้าตัด A1 และ (ข) แรงกดลงล่างของสปริงและแรงดันด้านขาออก แรงดันด้านขาออกนี้มีค่าเท่ากับความดัน P2 คูณกับพื้นที่หน้าตัด A2 ในกรณีที่เป็นการระบายออกสู่บรรยากาศโดยตรง (คือไม่มีการไหลผ่านท่อระบายเป็นระยะทางยาว) ความดัน P2 นี้ถือได้ว่าเป็นศูนย์ (ความดันในที่นี้จะถือว่าเป็นความดันเกจทั้งหมด) ดังนั้นแรงกดลงล่างจะมีเฉพาะแรงของสปริงเพียงอย่างเดียว
 

สมมุติให้พื้นที่ A1 (พื้นที่แผ่น disc ด้านขาเข้าเมื่อวาล์วปิดอยู่) เท่ากับ 10 cm² และพื้นที่ A2 (พื้นที่แผ่น disc ด้านขาเข้าเมื่อวาล์วยกตัวขึ้นและพื้นที่ด้านที่มีสปริงกด) เท่ากับ 10.5 cm² และตั้งแรงกดของสปริงไว้ที่ 20 kg และเป็นการระบายออกสู่บรรยากาศโดยตรง (ความดัน P2 คือ 0 kg/cm²) เมื่อความดันด้านขาเข้าสูงกว่า 2 kg/cm² เพียงเล็กน้อย แผ่น disc ก็จะยกตัวขึ้น แรงที่กระทำจากทางด้านล่างของแผ่น disc ก็จะเพิ่มจาก 20 kg (คือ 2 kg/cm² คูณกับพื้นที่ 10 cm²) กลายเป็น 21 kg (คือ 2 kg/cm² คูณกับพื้นที่ 10.5 cm²) ทันที แผ่น disc ก็จะยกตัวเปิดอย่างรวดเร็ว และแผ่น disc จะไม่ปิดจนกว่าความดันด้านขาเข้าจะลดลงเหลือ 1.9 kg/cm² ซึ่งจะทำให้แรงดันจากทางด้านล่างคือ 19.95 kg (ได้จากความดัน 1.9 kg/cm² คูณกับพื้นที่ 10.5 cm²) น้อยกว่าแรงกดของสปริง
 

การเลือกขนาดของวาล์วระบายความดันนั้นต้องเหมาะสมกับอัตราการเพิ่มความดันภายในระบบ เพราะถ้าใช้วาล์วขนาดเล็กเกินไปก็จะไม่สามารถป้องกันระบบจากความดันที่สูงเกินได้ ในทางกลับกันถ้าเลือกใช้วาล์วระบายความดันที่มีขนาดใหญ่เกินไป ทันทีที่วาล์วเปิดก็จะทำให้ความดันภายในระบบตกลงอย่างรวดเร็ว วาล์วก็จะปิดทันที และถ้าในช่วงเวลานี้ปัจจัยที่ทำให้ความดันในระบบสูงขึ้นนั้นยังไม่หมดไป พอความดันในระบบสูงขึ้นอีก วาล์วระบายความดันก็จะเปิดอีก ความดันในระบบก็จะตกลงทันที เกิดการเปิด-ปิดของวาล์วแบบนี้ไปได้เรื่อย ๆ การใช้วาล์วระบายความดันที่มีขนาดใหญ่เกินไปก็เป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิด valve chattering

รูปที่ ๒ (ซ้าย) ถ้าท่อเชื่อมต่อระหว่าง vessel และวาล์วระบายความดันมีขนาดเล็กเกินไปหรือยาวเกินไป ก็จะทำให้ความดัน P2 ลดต่ำลงกว่า P1 มากจนทำให้เกิด valve chattering ได้เช่นกัน (ขวา) ถ้าด้านขาออกนั้นมี back pressure สูง ก็อาจทำให้เกิด valve chattering ได้เช่นกัน

สาเหตุที่สองที่ทำให้เกิด valve chattering ได้ก็คือเกิดความดันลด (pressure drop) สูงเกินไปในท่อด้านขาเข้าวาล์วระบายความดันในขณะที่มีการระบายความดัน การติดตั้งวาล์วระบายความดันให้กับตัว vessel นั้นอาจทำการติดตั้งโดยต่อเข้ากับหน้าแปลนของตัว vessel โดยตรง แต่ในกรณีที่ไม่สามารถทำได้ (เช่นตำแหน่งที่จะระบายออกนั้นไม่เหมาะสม หรือต้องให้วาล์วระบายความดันอยู่ในตำแหน่งที่สูงกว่าท่อของระบบ flare) ก็จำเป็นต้องมีการใช้ท่อเชื่อมต่อระหว่างตัว vessel กับวาล์วระบายความดัน (ดูรูปที่ ๒ ซ้ายประกอบ) ในขณะที่วาล์วระบายความดันปิดอยู่นั้น ความดันที่ปลายท่อด้าน vessel (P1) กับความดันที่ปลายท่อด้านวาล์วระบายความดัน (P2) จะเท่ากัน (P1 = P2) แต่เมื่อวาล์วระบายความดันเปิด จะเกิดการไหลขึ้นในท่อเส้นนั้น ความดันที่ปลายท่อด้านมีวาล์วระบายความดันจะลดต่ำลง (P2 < P1) ส่วนจะลดต่ำลงแค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับอัตราการไหลและขนาดของท่อ (อัตราการไหลสูงและท่อเล็ก ก็จะมีความดันลดที่สูง) ถ้าค่าความดันลดนี้สูงมากพอก็จะทำให้ความดันที่กระทำต่อวาล์วระบายความดันลดต่ำลงจนวาล์วปิดตัว พอวาล์วปิด การไหลก็หยุด ความดันในท่อด้านวาล์วก็เพิ่มขึ้นอีก ทำให้วาล์วเปิด พอวาล์วเปิดก็มีการไหล ความดันก็ลดต่ำลงอีก วาล์วระบายความดันก็ปิดใหม่ ทำให้เกิดการเปิด-ปิดของวาล์วแบบนี้ไปได้เรื่อย ๆ เช่นกัน
 

อีกสาเหตุที่ทำให้เกิด valve chattering ได้ก็คือการที่ความดันต้านด้านขาออก (back pressure) เพิ่มสูงเกินไป ซึ่งเหตุการณ์นี้เกิดได้ในกรณีที่ไม่ได้เป็นการระบายความดันออกสู่บรรยากาศ แต่เป็นการระบายเข้าสู่ระบบอื่นที่มีความดันต่ำกว่า หรือเข้าสู่ท่อระบายร่วม (เช่นท่อ flare ดังเช่นในรูปที่ ๒ ซ้าย ที่รองรับการระบายจากวาล์วระบายความดันตัวอื่นด้วย) ที่ความดันในท่อระบายร่วมนั้นไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับว่ามีการระบายความดันจากระบบอื่นในเวลาเดียวกันด้วยหรือไม่
 

เพื่อให้เห็นภาพขอให้กลับมาพิจารณารูปที่ ๑ ใหม่ แต่คราวนี้สมมุติว่าเป็นการระบายเข้าสู่ท่อระบายร่วม สมมุติว่าในช่วงแรกนั้นความดันในท่อระบายร่วมคือ 0 kg/cm² ดังนั้นแรงที่พยายามกดให้วาล์วปิดจึงมีแค่แรงของสปริง (20 kg) เท่านั้น แต่ถ้าหากว่าความดันด้านขาออกสูงขึ้น (เช่นอาจเกิดจากแก๊สที่ไหลผ่านวาล์วเกิดการสะสมในท่อระบายร่วมเพราะระบายออกไม่ทัน) จนทำให้ความดันในท่อระบายร่วมเพิ่มขึ้นเป็น 0.1 kg/cm² แรงที่พยายามกดให้วาล์วปิดก็จะเพิ่มเป็น 21.05 kg/cm² (ตัวเลขนี้มาจาก แรงกดของสปริง 20 kg + (ความดันด้านขาออก 0.1 kg/cm² x พื้นที่ A2 10.5 cm²)) ซึ่งมากกว่าแรงที่พยายามยกแผ่น disc ขี้น วาล์วก็จะปิดตัว พอวาล์วปิด ความดันด้านขาออกก็จะลดลง วาล์วก็จะเปิดใหม่ พอวาล์วเปิดใหม่ความดันด้านขาออกก็จะเพิ่มขึ้นอีก ทำให้เกิดการเปิด-ปิดของวาล์วแบบนี้ไปได้เรื่อย ๆ
 

ปูพื้นเรื่องการเกิด valve chattering มามากพอแล้ว คราวนี้ก็ได้เวลาเล่าเหตุการณ์ที่เกิดเสียที

รูปที่ ๓ แผนผังของระบบ desalter ของโรงกลั่นที่เกิดเพลิงไหม้

น้ำมันดิบที่นำมากลั่นนั้นไม่ได้มีแต่ไฮโดรคาร์บอน แต่ยังมีแร่ธาตุที่ละลายอยู่ (ที่เรียกรวมว่าเกลือหรือ salt) และน้ำปนอยู่ด้วย ดังนั้นก่อนที่จะนำน้ำมันดิบมากลั่นจึงต้องทำการกำจัดสิ่งปนเปื้อนเหล่านี้ออกเสียก่อน วิธีการกำจัดก็คือทำการผสมน้ำกับน้ำมันดิบเข้าด้วยกัน เพื่อให้เกลือแร่และน้ำที่ละลายปนอยู่ในน้ำมันดิบนั้นละลายเข้ามาอยู่ในเฟสน้ำแทน กระบวนการในรูปที่ ๓ นั้นใช้การผสมน้ำเข้ากับน้ำมันดิบในระบบท่อ จากนั้นให้ของเหลวผสมไหลผ่านวาล์วช่วยในการผสม (เพราะในขณะที่ของเหลวผสมไหลผ่านวาล์วจะเกิดการไหลแบบปั่นป่วน) จากนั้นของเหลวผสมจะไหลเข้าสู่ถังพักที่เรียกว่า desalter ที่ถังนี้น้ำกับน้ำมันจะแยกชั้นกัน โดยน้ำมันจะลอยขึ้นบนในขณะที่น้ำตกลงด้านล่างและถูกระบายออกไป น้ำมันที่ความดันประมาณ 22 kg/cm² อุณหภูมิประมาณ 150ºC จะไหลล้นออกทางด้านบนผ่านวาล์วลดความดันให้เหลือ 4.5 kg/cm² ซึ่งจะทำให้น้ำมันเกิดการ flash เป็นไอส่วนหนึ่ง ไอน้ำมันและของเหลวที่เหลืออยู่จะถูกส่งเข้าสู่หอกลั่นที่ทำงานที่ความดัน 3 kg/cm²

  
(หมายเหตุ : ปรกติน้ำมันดิบมีความหนืดสูงที่อุณหภูมิห้อง (บางทีอาจแข็งตัวด้วยซ้ำ) จำเป็นต้องอุ่นให้ร้อนก่อนจึงจะสามารถปั๊มส่งไปตามระบบท่อได้ ดังนั้นเพื่อให้การชะล้างด้วยน้ำทำได้ที่อุณหภูมิสูง น้ำที่ป้อนเข้าไปจึงต้องเป็นน้ำความดันที่สูงพอที่จะไม่เดือดเป็นไอ ณ อุณหภูมิที่ทำการชะล้าง)
 

การดึงน้ำออกจากภายใน desalter ใช้การดึงน้ำผ่านท่อรูปตัว T ที่มีรูอยู่ข้างใต้แขนในแนวนอน (เส้นสีส้มในรูปที่ ๓) โดยแขนรูปตัว T นี้จะยกขึ้นสูงจากก้นถัง (เพื่อไม่ให้มีตะกอนไหลเข้าไปในระบบท่อ) เมื่อใช้งานไปนาน ๆ รูรับน้ำก็จะอุดตัน จำเป็นต้องมีการกำจัดสิ่งอุดตัน วิธีการที่ใช้กันก็คือการอัดน้ำย้อนทางท่อน้ำออก (เรียกว่า back wash ระบบนี้ไม่ได้แสดงไว้ในรูป)
 

เหตุการณ์เกิดขึ้นในขณะที่ทำการ backwash โดยโอเปอร์เรเตอร์พบว่าความดันใน flash drum เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งส่อให้เห็นว่าอาจมีน้ำหลุดติดไปกับน้ำมันที่ไหลออกทางด้านบนของ desalter และเนื่องจากน้ำนั้นมีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำมันมาก เมื่อความดันลดต่ำลง น้ำก็กลายเป็นไอ ทำให้ความดันด้าน downstream เพิ่มขึ้น ด้วยเกรงว่าความดันที่เพิ่มขึ้นนี้จะก่อให้เกิดอันตรายกับหอกลั่น (ที่ทำงานที่ความดันต่ำกว่า desalter มาก) โอเปอร์เรเตอร์จึงตัดสินใจปิดวาล์วลดความดัน (ที่ส่งน้ำมันจาก desalter ไปยัง flash drum) แต่ไม่ได้ทำการปิดปั๊มน้ำที่ป้อนน้ำเพื่อทำการ back wash ส่งผลให้ความดันใน desalter เพิ่มขึ้นเป็น 30 kg/cm² ซึ่งทำให้วาล์วระบายความดันทำงาน ด้านขาออกของวาล์วระบายความดันตัวนี้ต่อเข้าสู่ flash drum ซึ่งถ้าวาล์วระบายความดันทำงาน ก็จะมีของเหลวเกิดการ flash กลายเป็นไอใน flas drum เพิ่มมากขึ้น และถ้าไอที่เกิดขึ้นนั้นไม่สามารถระบายเข้าสู่หอกลั่นได้ทัน ก็จะทำให้ back pressure ด้านขาออกของวาล์วระบายความดันเพิ่มสูงขึ้น
 

จากนั้นไม่นานโอเปอร์เรเตอร์ก็พบว่ามีน้ำมันรั่วไหลออกจากหน้าแปลนของวาล์วระบายความดัน และก่อนก่อให้เกิดเพลิงลุกไหม้ในเวลาทันมา แต่ก็สามารถดับเพลิงลงได้อย่างรวดเร็ว
 

จากการตรวจสอบหน้าแปลนพบว่า นอตที่ใข้ยึดวาล์วระบายความดันนั้นคลายออกทุกตัว ซึ่งคาดว่าหน้าจะเกิดจาก valve chattering และเมื่อตรวจสอบข้อมูลของวาล์วระบายความดันตัวดังกล่าวก็พบว่าวาล์วมีขนาดใหญ่เกินไป จึงได้ทำการปรับลดขนาดของวาล์วให้เหมาะสม
 

ประเด็นคำถามที่เกิดขึ้นก็คือในกรณีนี้ แทนที่จะไปปิดการไหลด้านขาเข้า แต่เปลี่ยนเป็นไปเพิ่มอัตราการระบายออกแทนจะดีกว่าไหม ซึ่งได้ยินมาว่าในการสอบสวนก็มีการพูดถึงประเด็นนี้ แต่ทั้งนี้ก็ต้องไปพิจารณาด้วยว่าระบบด้าน downstream นั้นรองรับความดันได้มากเท่าใด เพราะถ้ามันรองรับไม่ได้และเกิดระเบิดขึ้นมา ก็จะกลายเป็นเหมือนกรณีการระเบิดที่หน่วย hydrocraker ของโรงกลั่นน้ำมัน BP Oil (Grangemouth) เมื่อปีพ.ศ. ๒๕๓๐ ซึ่งเรื่องนี้เคยเล่าไว้ในบทความชุด "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 2 การระเบิดที่หน่วย Hydrocracker" ที่มีด้วยกัน ๕ ตอน

เรื่องที่เล่ามานี้ไม่ได้เล่าตามเหตุการณ์ต้นฉบับที่ได้รับฟังมา 100% มีการตัดข้อมูลบางส่วนออกไปเล็กน้อยที่เห็นว่าไม่เกี่ยวข้องกับ valve chattering ส่วนที่ว่าโรงกลั่นนี้อยู่ที่ไหนหรือครับ เอาเป็นว่าอยู่ในเมืองไทยก็แล้วกัน แต่ไม่ได้อยู่ในกรุงเทพ ส่วนเหตุการณ์เกิดขึ้นเมื่อใดนั้น ไม่ทราบเหมือนกัน แต่ดูเหมือนว่าไม่น่าจะนานกว่าปีที่แล้ว เผลอ ๆ คนที่เล่าให้ผมฟังอาจจะอยู่ในเหตุการณ์นี้ด้วยซ้ำ