เพลิงไหม้และการระเบิดที่โรงงานผลิต HDPE เนื่องจากเฮกเซนรั่วที่ slurry cooler MO Memoir : Thursday 23 January 2568

ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์ในเฟสสเลอรี่ (slurry) มันมีข้อดีตรงที่คุมอุณหภูมิได้ง่าย เพราะมีตัวทำละลายทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนจากปฏิกิริยาและนำความร้อนไปทิ้งให้กับน้ำหล่อเย็น แต่มีข้อเสียตรงที่เกิดการอุดตันในระบบได้ง่าย และการแก้ไขปัญหาการอุดตันนี้ก็นำมาซึ่งการระเบิดหลายครั้ง อย่างเช่นในเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในประเทศเกาหลีใต้ในเดือนตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๓ (พ.ศ. ๒๕๔๖) ณ โรงงานผลิตพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ณ เมือง Yeosoo (สะกดตามเอกสาร แต่ถ้าค้นดูในอินเทอร์เน็ตจะเป็น Yeosu) รายละเอียดเหตุการณ์ปรากฏในเอกสารชื่อ "Investigation report : Explosion in HDPE plant" จัดทำโดย Korea occupational safety & health agency (เอกสารต้นเรื่องของเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้) สาเหตุของการระเบิดเกิดจากการเปิดวาล์วผิดพลาด (วาล์วควบคุมอัตโนมัติ) ทำให้นอร์มัลเฮกเซน (ที่มีอุณหภูมิสูงแต่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน) รั่วไหลออกทางท่อขนาด 10" ที่เปิดอยู่ ตามด้วยการระเบิด ทำให้โอเปอร์เรเตอร์เสียชีวิต ๑ รายและบาดเจ็บสาหัสอีก ๗ ราย สภาพโรงงานหลังการระเบิดแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

ในเหตุการณ์นี้เขาบอกว่าท่อที่เปิดอยู่เพราะถอด "strainer" ออกไปทำความสะอาดและยังไม่ได้ติดตั้งคืน ซึ่งโดยส่วนตัวเองสงสัยว่าทำไมไปมี strainer อยู่ตรงนั้น ประเด็นนี้ขอเก็บเอาไว้ก่อน แต่ก่อนอื่นจะขอขยายความก่อนว่า slurry cooler คืออะไร มีไว้ทำไม

รูปที่ ๑ สภาพหน่วยผลิตหลังการระเบิด (จากเอกสารต้นเรื่อง)

รูปที่ ๒ เป็นแผนผังส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ polymerisation reactor ในการทำปฏิกิริยานั้นใช้ n-hexane เป็นตัวทำละลายลาย ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกละลายในเฮกเซน ส่วนสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สจะถูกฉีดลงไปที่บริเวณส่วนล่างของถังปฏิกรณ์ ส่วนหนึ่งจะละลายเข้าไปในเฮกเซน เกิดปฏิกิริยากลายเป็นผงพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ในเฮกเซน แก๊สที่ไม่ละลายเข้าไปในเฮกเซนและเฮกเซนที่ระเหยออกมาเนื่องด้วยความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมา จะลอยสู่ด้านบนไปยังเครื่องควบแน่น (ทางท่อ recycle gas 18") ไปยังเครื่องควบแน่นเพื่อควบแน่นเอาเฮกเซนออกมาและลดอุณหภูมิแก๊ส เฮกเซนที่ควบแน่นออกมาก็จะถูกส่งกลับมายังถังปฏิกรณ์ใหม่ ส่วนแก๊สที่ผ่านการลดอุณหภูมิแล้วก็จะถูกผสมเข้ากับสารตั้งต้นใหม่ (เพื่อชดเชยส่วนที่ทำปฏิกิริยาไป) และอัดกลับเข้าสู่ถังปฏิกรณ์

รูปที่ ๒ ระบบ slurry cooler ของ polymerisation reactor (จากเอกสารต้นเรื่อง)

หัวใจสำคัญของการทำปฏิกิริยานี้คือการระบายความร้อน ถ้าสามารถระบายความร้อนได้มากก็จะทำให้สามารถทำปฏิกิริยาได้มากขึ้น ได้ผลิตภัณฑ์มากขึ้น (คือสามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ด้วย reactor ตัวเดิม) การระบายความร้อนหลักนั้นผ่านทางการระเหยของตัวทำละลาย รองลงไปก็คือผ่าน jacket รอบตัว reactor ที่มีน้ำหล่อเย็นไหลผ่าน ถ้าต้องการเพิ่มการระบายความร้อนอีกก็ต้องติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม ด้วยการดึงเอาเฮกเซนที่มีผงพอลิเมอร์ของแข็งแขวนลอยอยู่ (ที่เรียกว่า slurry) ออกจาก reactor มาผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และ slurry ที่เย็นตัวลงแล้วนี้กลับไปยัง reactor ใหม่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำหน้าที่ตรงนี้คือ "slurry cooler"

โรงงานแห่งนี้มี slurry cooler สองตัว ท่อจาก reactor เป็นท่อขนาด 10" มีวาล์วควบคุมการเปิดปิดได้จากห้องควบคุมติดตั้งอยู่ 1 ตัว (remote on-off valve) จากนั้นจึงมาถึง strainer แล้วจึงเข้าสุ่ด้านขาเข้าของปั๊มที่สูบ slurry จากถังปฏิกรณ์ป้อนไปยัง slurry cooler และวนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ ตัวที่เกิดเหตุคือตัวที่สอง

สวิตช์ควบคุมการเปิดปิดของ remote on-off valve มีอยู่สองตำแหน่ง ตำแหน่งแรกอยู่ที่ห้องควบคุม ตำแหน่งที่สองอยู่บริเวณตัววาล์ว (ที่เรียกว่า local) ในการทำงานปรกตินั้นสวิตช์ที่ตำแหน่ง local ต้องอยู่ที่ตำแหน่ง ON จึงจะสามารถควบคุมการเปิดปิดจากห้องควบคุมได้

ช่วงบ่ายของวันที่เกิดเหตุ มีการถอดเอา strainer ของ slurry cooler pump ตัวที่สองออกมาทำความสะอาด โดยได้ทำการปิด remote on-off valve แต่สวิตช์ที่ตำแหน่ง local (เป็นแบบ mechanical) นั้นยังคงอยู่ที่ตำแหน่ง ON และปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นก็ไม่ได้ปิดด้วย blind flange (รูปที่ ๓) การล้างทำความสะอาดเสร็จตอนประมาณห้าโมงเย็นทางโอเปอร์เรเตอร์ก็พักรับประทานอาหารเย็นและไปเสร็จตอนประมาณ ๑๗.๔๐ น เวลาก่อนหกโมงเย็นเล็กน้อยเกิดความผิดพลาดในการทำงาน (รายงานไม่บอกสาเหตุ) ทำให้มีการเปิด remote on-off valve จากห้องควบคุมโดยที่ยังไม่ได้ทำการประกอบ strainer กลับคืนเดิม ส่งผลให้เฮกเซนที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 85ºC ภายใต้ความดันประมาณ 4 kg/cm² รั่วไหลออกมา พอออกสู่ความดันบรรยากาศก็ระเหยกลายไปไอทัน ตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้

รายงานได้เสนอแนวทางการป้องกันทางด้านเทคนิคบางแนวทางเพื่อไม่ให้เกิดเหตุการณ์เดิมซ้ำอีกดังนี้

๑. ควรติดตั้ง shut off valve แบบ manual ได้ทางด้าน upstream ของ strainer (ต้องเป็น ball valve ด้วยเพราะของเหลวในท่อมันเป็น slurry แต่วาล์วขนาด 10" เนี่ย ด้ามหมุนวาล์วจะยาวประมาณเมตรครึ่ง)

๒. ติดตั้ง strainer สำรอง เพื่อที่จะได้ไม่ต้องหยุดการทำงานของ slurry pump (คือใช้งานเพียงแค่ตัวเดียว พอมันตันก็เปลี่ยนไปใช้ตัวสำรองและถอดตัวที่ตันออกมาทำความสะอาด แต่การทำแบบนี้ก็ต้องมีการติดตั้ง ball valve ทั้งทางด้านหน้าและด้านหลังของ strainer แต่ละตัวด้วย)

๓. เปลี่ยนสวิตช์ควบคุมการทำงานของ remote on-off valve ที่ติดตั้งอยู่ที่ตำแหน่ง local ให้เป็นชนิด electric โดยให้ไปผูก (interlock) ไว้กับการทำงานของ slurry cooler pump โดยถ้าปั๊มตัวนี้หยุดทำงานก็ให้ remote on-off valve ปิดตามไปด้วย และจะไม่สามารถสั่งเปิดวาล์วได้ถ้า slurry cooler pump ยังปิดอยู่

แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่รายงานนี้ไม่ได้กล่าวไว้ แต่ปรากฏเป็นประจำสำหรับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอังกฤษคือ ต้องทำการปิดปลายท่อที่เปิดอยู่นั้นด้วย blind flange คือห้ามไว้ใจการปิดกั้นการไหลด้วยการพึ่งพาวาล์วเพียงตัวเดียว และเมื่อปิดด้วย blind flange ก็ต้องปิดให้แนบสนิทไม่ให้เกิดการรั่วไหลได้ ไม่เช่นนั้นจะเกิดเหตุการณ์แบบเดียวกับกรณีของแท่นขุดเจาะน้ำมัน piper alpha ของอังกฤษเมื่อปีค.ศ. ๑๙๘๘ ได้ (ดาวน์โหลดรายงานการสอบสวนเอาไว้แล้ว แต่ไม่ได้โอกาสที่จะเขียนเรื่องนี้สักที)

รูปที่ ๓ ตำแหน่งที่ถอด strainer ออกไป (จากเอกสารต้นเรื่อง)

ทีนี้ก็มายังข้อสงสัยส่วนตัวที่เกริ่นไว้ตอนแรกว่า ทำไมจึงมี strainer ไปโผล่อยู่ทางด้านขาเข้าของปั๊ม คือผมสงสัยว่าทำไมมันต้องมี ยังนึกหาเหตุผลที่ดีไม่ได้ คงต้องขอให้ผู้รู้มาช่วยอธิบาย

ปรกติเราจะ strainer เวลาที่เราไม่ต้องการให้มีของแข็งปนในของเหลวที่ไหลเข้าปั๊ม ซึ่งสำคัญสำหรับปั๊มที่โครงสร้างมีค่า clearance น้อยเช่นปั๊มที่สร้างความดันได้สูง แต่ในกรณีนี้ปั๊มที่ใช้ไม่จำเป็นต้องสร้างความดันได้สูง เพราะทำเพียงแค่หมุนเวียนของเหลวทางด้านล่างของ reactor กลับเข้าไปทางด้านบนแต่นั้นเอง

ในการสูบของเหลวที่มีของแข็งปะปนอยู่น้อย การใช้ strainer ก็ช่วยในการดักของแข็งนั้นไม่ให้ไปทำความเสียหายภายในปั๊มได้ หรือในงานเช่นการสูบของเหลวจากด้านล่างของถังที่มีของแข็งนอนก้นอยู่ ก็ใช้การวางให้ปลายท่อดูดนั้นอยู่สูงจากระดับของแข็งที่นอนก้นอยู่เพื่อลดการดูดของแข็งเข้ามา และใช้ strainer ดักเอาของแข็งที่หลุดรอดเข้ามาเอาไว้ แต่สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงคือ strainer จะไปลด NPSHa หรือ net positive suction head avaiable ของปั๊ม

ในกรณีนี้ของเหลวใน reactor เป็น slurry phase คือมีผงอนุภาคพอลิเมอร์จำนวนมากแขวนลอยกระจายทั่วไปในเฮกเซน strainer ที่ติดตั้งเข้าไปจะอุดตันได้เร็ว และด้วยการที่ผงพอลิเมอร์นั้นไม่ได้มีความแข็งเหมือนกับหินหรือทราย การเลือกใช้ปั๊มที่ทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีของแข็งที่เป็นผงละเอียดแขวนลอยอยู่ก็น่าจะเพียงพอแล้ว

เรื่องการระเบิดของโรงงานนี้เท่าที่หาเจอ (ที่เป็นภาษาอังกฤษ) ก็มีแค่รายงานการสอบสวนที่มีเนื้อหาสั้น ๆ เพียงแค่ ๙ หน้า แต่ในข่าวการระเบิดของโรงงานแห่งเดียวกันนี้ในอีก ๑๐ ปีต่อมาในปีค.ศ. ๒๐๑๓ ที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๗ ราย ก็มีการกล่าวถึงการระเบิดในปีค.ศ. ๒๐๐๓

อ่านเรื่องนี้แล้วทำให้นึกถึงการระเบิดของโรงงาน HDPE ในไทยเมื่อธันวาคม ๒๕๓๑ ว่า การรั่วไหลนั้นอาจเกิดจากบริเวณ slurry cooler เช่นกัน (ดูเรื่อง "UVCE case 1TPI 2531(1988)" MO Memoir : Wednesday 29 August 2561)

การระเบิดจากเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (Benzoyl peroxide) MO Memoir : Friday 13 December 2567

วันนี้ก็ยังคงอยู่กับยารักษาสิว (เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์) เหมือนตอนที่แล้ว

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเอกสารกรณีศึกษาเรื่อง "Fire and Explosion : Hazards of Benzoyl Peroxide" จัดทำโดย U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board" เผยแพร่ในเดือนตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๓ (พ.ศ. ๒๕๔๖) เป็นเหตุการณ์การระเบิดของเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (Benzoyl peroxide - H₅C₆-C(O)-O-O-C(O)-C₆H₅) ที่อยู่ในเครื่องอบแห้งในวันพฤหัสบดีที่ ๒ มกราคม ค.ศ. ๒๐๐๓ หลังจากที่โรงงานหยุดทำงานในวันสิ้นปีและวันขึ้นปีใหม่

รูปที่ ๑ เครื่องอบแห้งตัวที่เกิดเหตุ

ในการผลิตเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ สารตั้งต้นถูกผสมในถังปฏิกรณ์และให้ทำปฏิกิริยากันจนได้เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 20% จากนั้นจะถูกส่งต่อไปยังเครื่องเหวี่ยงแยก (centrifuge) เพื่อกำจัดน้ำออกไป ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือผงเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 78% ซึ่งส่วนหนึ่งจะถูกแบ่งบรรจุขายและส่วนที่เหลือจะถูกเข้าสู่กระบวนการผลิตอื่น แบะหนึ่งในกระบวนการนั้นคือการผลิตเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 98% ด้วยการระเหยเอาน้ำออก

โรงงานที่เกิดเหตุซื้อเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 75% มาอบแห้งในเครื่องอบสุญญากาศ (รูปที่ ๑) โดยในการอบแห้งจะบรรจุเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ 200 ปอนด์เข้าไปในเครื่อง ให้ความร้อนด้วยน้ำร้อนอุณหภูมิ 82ºC ที่ไหลอยู่ใน jacket ด้านนอกพร้อมกับทำให้ข้างในเป็นสุญญากาศ ตัวเครื่องอบแห้งจะมีการหมุนอย่างช้า ๆ เพื่อให้สารข้างในเกิดการคลุกเคล้าและไม่ทำให้เกิดจุดร้อนจัด

ภายในตัวเครื่องมีอุปกรณ์วัดอุณหภูมิ (temperature probe) และเมื่ออุณหภูมิภายในสูงถึง 42ºC ก็จะทำการปิดวาล์วน้ำเข้าออก (V1 และ V2) และเปิดวาล์ว bypass (V3) เพื่อหยุดการป้อนน้ำร้อน (แต่ยังคงมีน้ำร้อนค้างอยู่ใน Jacket - ขอเน้นตรงนี้นึดนึง เพราะมันมีบทบาทเกี่ยวข้องกับการระเบิด) กระบวนการอบแห้งจากสารตั้งต้นเข้มข้น 75% เป็นผลิตภัณฑ์ที่เข้มข้น 98% ใช้เวลาสองถึงสองวันครึ่ง

เหตุการณ์เริ่มจากเช้าวันศุกร์ที่ ๒๗ ธันวาคม (๖ วันก่อนการระเบิด) โอเปอร์เรเตอร์เติมผงเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์เข้มข้น 75% จำนวน 200 ปอนด์เข้าไปในเครื่องอบแห้งและเริ่มทำการอบแห้ง เวลาประมาณ ๑๔.๐๐ น ของวันเดียวกันก็ทำการปิดการไหลของน้ำร้อนและปล่อยให้สารในเครื่องอบแห้งเย็นตัวลง พอถึงเวลาประมาณ ๑๕.๓๐ น ก็หยุดการทำงานเพราะโรงงานไม่ทำงานในช่วงสุดสัปดาห์ โดยระบบเครื่องอบแห้งทั้งหมดถูกปิดค้างไว้เช่นนั้น

ในวันจันทร์ที่ ๓๐ ธันวาคมโรงงานก็กลับมาเดินเครื่องใหม่โดยเริ่มทำงานแบบเดียวกันกับวันที่ ๒๗ เพราะการอบแห้งใช้เวลาสองถึงสองวันครึ่ง โรงงานจึงมองว่าเพิ่งทำการอบแห้งไปได้เพียงแค่ ๑ วัน (คือวันที่ ๒๗) ดังนั้นการอบแห้งในวันนี้ (คือวันที่ ๓๐) จะเป็นการอบแห้งวันที่สอง โดยไม่นับเวลาสองวันในช่วงสุดสัปดาห์ที่ผ่านมา พอถึงตอนเย็นก็หยุดการทำงานเครื่องอบแห้งโดยค้างไว้เช่นเดียวกับวันที่ ๒๗ เพราะหยุดวันสิ้นปีและวันขึ้นปีใหม่อีก ๒ วัน

ในวันที่ ๒ มกราคม ค.ศ. ๒๐๐๓ โอเปอร์เรเตอร์ตัดสินใจที่จะเริ่มทำการอบแห้งอีกครั้งตัวกระบวนการเดิม (เพื่อให้ครบกำหนดสองวันครึ่ง) ช่วงเวลาประมาณ ๘.๐๐ น ได้เก็บตัวอย่างสารในเครื่องอบแห้งส่งไปวิเคราะห์และพบว่าความเข้มข้นสารอยู่ที่ 97% ซึ่งอยู่ในช่วงความเข้มข้นที่คาดการณ์ไว้ จึงได้เริ่มขั้นตอนการอบแห้งอีกครั้ง

เวลาประมาณ ๘.๕๐ น โอเปอร์เรเตอร์ได้ยินเสียงวาล์วน้ำร้อนปิด (การทำงานของระบบควบคุม) ซึ่งแสดงว่าอุณหภูมิภายในเครื่องอบแห้งสูงถึง 42ºC โอเปอร์เรเตอร์จึงได้ทำการปิดวาล์วน้ำร้อนด้วยมือเพื่อให้มั่นใจว่าการไหลของน้ำร้อนจะไม่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ จากนั้นจึงปล่อยให้เครื่องอบแห้งหมุนต่อไปภายใต้สุญญากาศเพื่อให้สารข้างในเย็นตัวลง และวางแผนที่จะเก็บตัวอย่างหลังพักรับประทานอาหารเที่ยง

รูปที่ ๒ สภาพโรงงานหลังการระเบิด

เวลาประมาณ ๑๑.๓๐ น โอเปอเรเตอร์พักรับประทานอาหารเที่ยง ในระหว่างเวลาดังกล่าวได้ยินเสียงผิดปรกติที่ปั๊มสุญญากาศจึงตั้งใจว่าจะเข้าไปตรวจหลังอาหารเที่ยง แต่พอถึงเวลา ๑๑.๕๕ น เครื่องอบแห้งก็เกิดการระเบิดอย่างกระทันหัน (เรียกว่าโชคดีที่ขณะนั้นโอเปอร์เรเตอร์ไปพักรับประทานอาหารเที่ยงอยู่อีกบริเวณหนึ่ง)

สาเหตุของการระเบิดคาดว่าเกิดจากการสลายตัวของเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ในเครื่องอบแห้งที่ได้รับความร้อนนานเกินไป ความร้อนนั้นได้มาจากน้ำร้อนที่ป้อนเข้า jacket และการเสียดสีที่เกิดการการหมุนของถังอบแห้ง ในการทำงานปรกตินั้นสารในเครื่องอบแห้งจะได้รับความร้อนต่อเนื่องกันเป็นเวลาสองวันครึ่ง จากนั้นจึงปิดน้ำร้อน (ยังมีน้ำร้อนค้างอยู่ใน jacket) โดยที่ถังอบแห้งยังคงหมุนอยู่เพื่อให้สารในถังอบแห้งเย็นตัวลง

แต่ในเหตุการณ์นี้หลังจากการหยุดเครื่องในวันที่ ๒๗ ธันวาคม น้ำร้อนที่ค้างอยู่ใน jacket ก็ยังคงให้ความร้อนแก่สารที่อยู่ภายในต่อไปอีกระยะเวลาหนึ่งซึ่งระยะเวลานี้ไม่ได้ถูกนำมาคิดว่าเป็นระยะเวลาการอบแห้งด้วย เช่นเดียวกันในวันที่ ๓๐ ธันวาคมที่หยุดเดินเครื่อง น้ำร้อนที่ค้างอยู่ใน jacket ก็ยังคงให้ความร้อนแก่สารที่อยู่ภายในต่อไปอีกระยะเวลาหนึ่งเช่นเดิม และระยะเวลานี้ก็ไม่ได้ถูกนำมาคิดเป็นเวลาที่สารได้รับความร้อน ทำให้ในช่วงเวลาดังกล่าวเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์มีการสลายตัวอย่างต่อเนื่อง เกิดการสะสมความร้อนมากเกินไปในกองสารที่อยู่ในถังอบแห้งจนนำไปสู่การระเบิด

ไฟไหม้โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (๔) MO Memoir : Wednesday 30 October 2567

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Report on the overview of the high pressure gas accident : Explosion and fire at vinyl chloride monomer plant" (https://www.khk.or.jp/english/report.html) ที่เผยแพร่โดย The High Pressure Gas Safety Institute of Japan (KHK) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๑๓ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๑๑ (พ.ศ. ๒๕๕๔) ส่งผลให้มีผู้เสียขีวิต ๑ ราย

แต่ก่อนอื่นเรามาลองทำความรู้จักกระบวนการผลิตของโรงงานที่เกิดเหตุกันก่อน (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ ผังกระบวนการผลิตไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ของโรงงานที่เกิดเหตุ

ในอุตสาหกรรมผลิตไวนิลคลอไรด์ (vinyl chloride, H₂C=CHCl) ด้วยการนำเอาเอทิลีนไดคลอไรด์ (HClC-CHCl Ethylene dichloride ที่ย่อว่า EDC) มาให้ความร้อนจนโมเลกุลแตกออก จะได้ไวนิลคลอไรด์ร่วมกับไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl hydrogen chloride) ปัญหาของกระบวนการนี้ก็คือจะจัดการ HCl ที่เกิดขึ้นอย่างไรเพราะเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ และวิธีการที่ใช้กันในปัจจุบันคือใช้กระบวนการที่เรียกว่า Oxychlorination process ที่ใช้ HCl ทำปฏิกิริยากับ O₂ ในบรรยากาศที่มีเอทิลีน (ethylene, H₂C=CH₂) ร่วมอยู่โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยในการทำปฏิกิริยา HCl จะทำปฏิกิริยากับ O₂ ได้ Cl₂ และ H₂O ออกมา โดย Cl₂ ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับเอทิลีนในระบบได้ EDC (ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงพอจะไม่เกิดการควบแน่นของน้ำ จะหลีกเลี่ยงปัญหาการกัดกร่อนจากการที่ HCl ละลายน้ำกลายเป็นกรดเกลือได้)

หมายเหตุ : Ethylene dichloride มีอยู่ด้วยกัน 2 ไอโซเมอร์คือ 1,1-dichloroethane (HCl₂C-CH₃) และ 1,2-dichlorethane (H₂ClC-CClH₂) แต่ถ้าพูดถึงกระบวนการผลิต VCM จะหมายถึง 1,2-dichlorethane

กระบวนการของโรงงานที่เกิดเหตุนั้น HCl ที่เกิดจากการผลิตไวนิลคลอไรด์จะถูกนำมารวมกับ HCl ใหม่ที่ป้อนเข้ามา และป้อนเข้าสู่ oxychlorination process ร่วมกับออกซิเจนและเอทิลีน โดยมี 2 สายการผลิตด้วยกันคือ A กับ ฺB ผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก 2 สายการผลิตนี้จะถูกนำมารวมกันและป้อนเข้าสู่กระบวนการทำให้ EDC บริสุทธิ์ก่อนป้อนเข้าสู่ขั้นตอน cracking ที่เป็นการให้ความร้อนด้วย furnace (ซึ่งมีอยู่ 3 สายการผลิตคือ A, B และ C) เพื่อให้โมเลกุล EDC แตกออกเป็นไวนิลคลอไรด์และ HCl ผลิตภัณฑ์ที่ออกมาจากแต่ละ funace จะถูกป้อนเข้าสู่หน่วยกลั่นแยก HCl และ VCM ออกจากกัน

หมายเหตุ : กระบวนการ cracking ของเฟสแก๊สจะมีจำนวนโมลเพิ่มขึ้น ดังนั้นถ้าอยากให้ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้ดีขึ้นก็ควรทำปฏิกิริยาที่ความดันต่ำ (เช่นในกระบวนการผลิตเอทิลีนจากไฮโดรคาร์บอน) แต่ด้วยการที่ EDC สามารถควบแน่นเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้ภายใต้ความดันที่สูงมากพอ การ cracking EDC จึงทำที่ความดันที่จัดว่าสูง (ประมาณ 20 atm) เพื่อที่จะแยก EDC (ที่มีจุดเดือดสูง) ออกจาก HCl ได้ง่ายขึ้น

รูปที่ ๒ หน่วยแยก EDC, ไวนิลคลอไรด์และ HCl ออกจากกันด้วยการกลั่นแยก โดย HCl จะกลายเป็นไอออกทางยอดหอ ก่อนถูกนำกลับไปใช้ในปฏิกิริยา oxychlorination ส่วน EDC (ที่ทำปฏิกิริยาไม่หมด) และไวนิลคลอไรด์จะเป็นของเหลวออกที่ก้นหอและส่งต่อไปยังหอกลั่นแยกออกจากกันในขั้นตอนต่อไป

รูปที่ ๒ เป็นแผนผังของหน่วยกลั่นแยก EDC, ไวนิลคลอไรด์และ HCl ออกจากกัน HCl จะออกในรูปของไอที่ยอดหอและถูกควบแน่นด้วย propylene refrigerant ที่อุณหภูมิประมาณ -25ºC HCl ที่ควบแน่นจะไหลลงสู่ถังเก็บ (Reflux tank) ที่จะทำการดึงเอาของเหลวบางส่วนป้อนกลับสู่หอกลั่น (เรียกว่าสาย reflux) และส่วนที่เหลือส่งกลับไปยังกระบวนการ oxychlorination และในกรณีที่ระบบมีปัญหาก็สามารถส่ง HCl ไปยัง buffer tank แทนการป้อนทั้งหมดกลับไปยังหอกลั่น

รูปที่ ๓ แสดงสภาวะการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดคือ หอกลั่นแยก (HCl removal column), reflux tank และ HCl buffer tank การควบคุมความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์อาศัยการควบคุมอัตราการไหลของสาย reflux และการให้ร้อนด้วยไอน้ำแก่ของเหลวที่ก้นหอ (ที่ตัว heater) อุณหภูมิการทำงานที่ก้นหอกลั่นอยู่ที่ประมาณ 120ºC

รูปที่ ๓ สภาวะการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด

ต่อไปจะเป็นการไล่ลำดับเหตุการณ์

เวลา 3.39 น วาล์วระบายความดันฉุกเฉิน (ตัว emergency relief valve ในรูปที่ ๑) ที่ระบายแก๊สจาก oxychlorination process สายการผลิต A (ต่อไปจะเรียกว่าหน่วย "Oxy A") ไปยังอุปกรณ์ "detoxification" เกิดความเสียหายและเปิดกระทันหัน ทำให้ความดันในระบบลดลงอย่างรวดเร็ว

เวลากล่าวถึง "วาล์วระบายความดันฉุกเฉิน" หรือ emergency relief valve มักจะหมายถึงวาล์วระบายความดันที่ควบคุมการเปิด-ปิดด้วยโอเปอร์เรเตอร์ ไม่ใช่วาล์วระบายความดันที่ใช้ความดันในระบบเป็นตัวควบคุมการเปิด-ปิด การติดตั้งวาล์วฉุกเฉินตัวนี้จะทำกับอุปกรณ์ที่เห็นว่าอาจมีกรณีที่ทำให้ความดันในระบบเพิ่มสูงขึ้นมากจนวาล์วระบายความดันปรกตินั้นไม่สามารถระบายได้ทัน (เช่นกรณีที่ภาชนะถูกไฟครอก) ถ้าสารนั้นไม่เป็นสารพิษก็อาจปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยตรง แต่ถ้าเป็นสารพิษก็ต้องเข้าสู่ระบบกำจัดสารพิษก่อนปล่อยออกสู่บรรยากาศ

เวลา 3.52 น หน่วย Oxy A หยุดการทำงานโดยอัตโนมัติจากการทำงานของระบบ interlock

เวลา 3.53 น cracking furnace series A และ B หยุดการทำงานฉุกเฉิน เพื่อปรับอัตราการผลิตให้รองรับกับการผลิตที่มาจากหน่วย Oxy B

EDC ผลิตจากหน่วย Oxy A และ Oxy B ดังนั้นเมื่อหน่วยอ Oxy A หยุดการทำงาน ปริมาณ EDC ที่ไหลเข้าสู่หน่วยถัดไปก็จะลดลง หน่วยการผลิตชนิดที่มีการไหลเวียนอยู่ภายใน (เช่นหอกลั่น) เมื่อสายป้อนเข้ามามีอัตราการไหลลดลง ก็อาจใช้การลดการดึงสารออกจากหน่วย โดยที่ยังคงการไหลเวียนภายในหน่วยนั้นเอาไว้ โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเดินเครื่อง แต่สำหรับหน่วยที่อัตราการไหลนั้นสำคัญเช่น furnace ที่อัตราการไหลผ่านนั้นต้องสัมพันธ์กับปริมาณความร้อนที่ให้ (ถ้าสารที่มารับความร้อนนั้นมีปริมาณน้อยเกินไป ก็อาจทำให้ท่อมีอุณหภูมิสูงเกินไปได้) ก็จำเป็นต้องหยุดการทำงาน อย่างเช่นในเหตุการณ์นี้จึงต้องหยุดการทำงานของ cracking furnace series A และ B เพื่อไม่ให้เกิดผลกระทบต่อการไหลเข้า cracking furnace series C

เวลาประมาณ 4.10 น จากการหยุดทำงานของ cracking furnace series A และ B ทำให้ปริมาณ HCl, ไวนิลคลอไรด์ และ EDC ที่หลงเหลือจากการทำปฏิกิริยา ที่ไหลเข้าหอกลั่นแยก (hydrochloric acid removal column รูปที่ ๒) มีปริมาณลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้อุณหภูมิของ tray บริเวณตอนกลางของหอ (tray ที่ 18) ลดลงจากอุณหภูมิทำงานปรกติคือ 80ºC เหลือเพียง 57ºC โอเปอร์เรเตอร์จึงตัดสินใจเพิ่มไอน้ำที่ป้อนให้กับ heater และลดอัตราการไหลสาย reflux

การนับจำนวน tray ในหอกลั่นของบทความนี้ นับจากล่างขึ้นบน คือ tray ที่ 1 อยู่ล่างสุด

รูปแบบปรกติของอุณหภูมิในหอกลั่นคือตอนล่างจะสูงสุด (เพราะเป็นจุดให้ความร้อน) และตอนบนจะต่ำสุด (เพราะเป็นจุดดึงความร้อนออก) ของเหลวบนแต่ละ tray จะถูกต้มให้เดือดด้วยไอร้อนที่ระเหยขึ้นมาจาก tray ที่อยู่ถัดลงไป (เพื่อไล่สารที่มีจุดเดือดต่ำให้ระเหยออกมา) และไอที่ระเหยออกมาจะถูกทำให้ควบแน่นด้วยของเหลวที่ไหลลงมาจาก tray ที่อยู่ถัดขึ้นไป (เพื่อควบแน่นสารที่มีจุดเดือดสูงที่ระเหยออกมา)

สายสารผสมที่ป้อนเข้าหอกลั่นเป็นสายที่นำความร้อนเข้าระบบ เมื่ออัตราการไหลสายนี้ลดลงก็จะทำให้ปริมาณความร้อนที่ไหลเข้าหอกลั่นลดลง ถ้าในขณะนั้นอัตราการให้ความร้อนจากตัว heater ทางด้านล่างและอัตราการไหลของสาย reflux (สารที่มีอุณหภูมิต่ำสุด) ยังคงเดิม ก็จะทำให้อุณหภูมิภายในหอกลั่นลดลง ในกรณีเช่นนี้จะทำให้สายที่ออกด้านล่างหอกลั่นมีปริมาณสารที่มีจุดเดือดต่ำปนไปมากขึ้น การแก้ปัญหาทำได้ด้วยการเพิ่มความร้อนที่ให้และ/หรือลดปริมาณ reflux ที่ป้อนกลับเข้าหอ

เวลา 4.10 น อุณหภูมิยอดหอกลั่นแยก HCl (tray ที่ 50 ที่อยู่บนสุด) เพิ่มขึ้นเป็น 38ºC แทนที่จะเป็น -24ºC ซึ่งเป็นอุณหภูมิปรกติของการทำงาน และมีไวนิลคลอไรด์เข้าไปผสมกับ HCl ที่ส่วนบนของหอกลั่นแกย HCl และใน reflux tank

การสอบสวนพบว่าคู่มือการทำงานในสถานการณ์ฉุกเฉินกล่าวไว้ว่า "ให้ปรับปริมาณไอน้ำและอัตราการไหลของสาย reflux ที่ป้อนเข้าสู่หอกลั่นแยก HCl" โดยไม่มีการระบุค่าที่ชัดเจน ซึ่งในกรณีนี้เมื่อโอเปอร์เรเตอร์เพิ่มไอน้ำและลดการไหลของสาย reflux แล้ว อุณหภูมิที่ tray 18 ก็ค่อย ๆ สูงขึ้นเป็น 80ºC ซึ่งเมื่อโอเปอร์เรเตอร์เห็นว่าอุณหภูมิกลับเข้าสู่ค่าเดิมแล้วก็ย้ายไปทำงานอื่นต่อ กล่าวคือไม่มีการเฝ้ามองต่อว่าอุณหภูมิจะหยุดแค่ 80ºC หรือเพิ่มสูงขึ้นไปอีก (ซึ่งถ้าเห็นว่าอุณหภูมิยังเพิ่มสูงขึ้นไปอีกก็ต้องลดปริมาณไอน้ำและเพิ่มอัตราการไหลสาย reflux) จึงทำให้อุณหภูมิในหอกลั่นเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ จน VCM นั้นระเหยออกทางยอดหอออกไปพร้อมกับ HCl ได้

รูปที่ ๔ ภาพความเสียหายของที่เกิดเหตุ

เวลา 5.57 น จากการที่มีไวนิลคลอไรด์ปนเปื้อนเข้าไปใน HCl ใน reflux tank และด้วยการที่ HCl จาก reflux tank นี้จะถูกป้อนกลับไปยังกระบวนการ oxychlorination (ซึ่งในขณะนั้นมีเพียงหน่วย Oxy B เดินเครื่องอยู่) ทำให้ดุลมวลสารของระบบสูญเสียไป กระบวนการผลิตทั้งหมดซึ่งรวมทั้ง Oxy B จึงถูกหยุดการทำงาน

สิ่งที่ตามมาคือโอเปอร์เรเตอร์เริ่มทำการหยุดเดินเครื่องหอกลั่นแยก HCl และหยุดระบบทำความเย็น (propylene refrigerator ในรูปที่ ๒) เมื่อเวลา 8.40 น จากนั้นก็ตัดการเชื่อมต่อ reflux tank (ที่มีระดับของเหลวสูงเกินค่าปรกติ) ออกจากหอกลั่นแยก HCl

ส่วนหนึ่งของของเหลวใน reflux tank ถูกใช้เป็นสาย reflux ป้อนกลับหอกลั่น และส่วนที่เหลือส่งกลับไปทำปฏิกิริยาที่กระบวนการ oxychlorination เมื่อลดอัตราการไหลของสาย reflux และความต้องการที่กระบวนการ oxychlorination ลดลง ก็ทำให้ของเหลวสะสมใน reflux tank มากขึ้น ระดับของเหลวจึงเพิ่มสูงขึ้น

เนื่องจากระดับของเหลวใน reflux tank อยู่ใกล้ระดับ 100% เวลา 11.39 น จึงได้เริ่มทำการถ่ายของเหลวบางส่วนไปยัง HCl buffer tank (ดูรูปที่ ๒) จากนั้นอุณหภูมิและความดันใน reflux tank และ buffer tank ก็ค่อย ๆ เพิ่มขึ้น แต่อัตราการเพิ่มในช่วงแรกนั้นช้ามากจนโอเปอร์เรเตอร์สังเกตไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง

เวลาประมาณ 15.00 น พบว่าความดันใน reflux tank และ buffer tank เพิ่มสูงขึ้น จึงได้เริ่มทำการลดความดัน

เวลาประมาณ 15.15 น มีเสียงดังผิดปรกติเกิดขึ้น และสังเกตเห็นกลุ่มควันขาวจากส่วนด้านบนของ HCl buffer tank ในระหว่างกระบวนการลดความดัน

เวลาประมาณ 15.23 น ความดันภายใน reflux tank สูงเกินกว่า 2.0 MPaG. (กว่า 20 bar.g)

เวลา 15.24 น reflux tank เกิดการระเบิด ตามด้วยการเกิดเพลิงไหม้เป็นบริเวณกว้างในหน่วผลิตไวนิลคลอไรด์

VCM ทำปฏิกิริยากับ HCl ได้ง่ายขึ้นถ้ามีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็น Lewis acid ร่วมอยู่ ซึ่งในเหตุการณ์นี้คือ FeCl₃ ที่เกาะอยู่บนผนัง reflux tank และ buffer tank ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ 1,1-dichloroethane ปฏิกิริยานี้คายความร้อน

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเพิ่มสูงขึ้นแบบ expnential ในช่วงแรกนั้นอัตราการเพิ่มของปฏิกิริยาเป็นไปอย่างช้า ๆ โอเปอร์เรเตอร์จึงมองไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง ในช่วงก่อนการระเบิดนั้นปฏิกิริยาเกิดเร็วมากจนทำให้ถังเก็บเกิดการระเบิดก่อนที่จะสามารถลดความดันลงไป

ไฟไหม้โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (๓) MO Memoir : Wednesday 23 October 2567

ปริมาณคาร์บอนในเนื้อเหล็กส่งผลต่อคุณสมบัติของเหล็กกล้าที่ได้ เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงจะมีความแข็ง (hardness) แต่จะเปราะมากขึ้น (คือยืดตัวได้น้อยลงหรือไม่ก็แตกหักได้ง่ายขึ้น) การขึ้นรูปด้วยการหล่อจะทำได้ง่ายเพราะไหลเข้าไปในช่องว่างต่าง ๆ ได้ง่ายและยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่สูงกว่าเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่า สำหรับชิ้นงานที่ต้องการทั้งความเหนียวและความแข็ง เช่น เฟืองหรือดาบที่ต้องการให้บริเวณตอนกลางมีความเหนียว (จะไม่ได้แตกหักง่าย) และบริเวณพื้นผิวมีความแข็ง (จะได้ไม่สึกหรอง่าย) ก็จะทำการขึ้นรูปบริเวณตอนกลางด้วยเหล็กที่มีคาร์บอนต่ำ จากนั้นจึงค่อยเพิ่มคาร์บอนเข้าไปในเนื้อเหล็กบริเวณผิวด้านนอก (อ่านตัวอย่างเพิ่มเติมได้จากบทความใน blog เรื่อง "ตีดาบด้วยเตาถ่านตีดาบด้วยเตาแก๊ส" (วันศุกร์ที่ ๑๐ มีนาคม ๒๕๖๐)

ชิ้นงานที่ทำจาก "cast iron" คือชิ้นงานที่ทำจากเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง (2% ขึ้นไป) เหล็กนี้หล่อขึ้นรูปได้ง่าย ชิ้นงานมีความแข็งแต่แตกหักได้ง่าย ส่วนชิ้นงานที่ทำจาก "cast steel" จะเป็นชิ้นงานที่ทำจากเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า (คาร์บอนต่ำกว่า 2%) เหล็กชนิดนี้หล่อขึ้นรูปยากกว่า แต่ได้ชิ้นงานที่มีความเหนียวมากกว่า อย่างเช่น gate valve ที่แสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง ที่โครงสร้างลำตัววาล์วประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ body, bonnet และ yoke ชิ้นส่วนเหล่านี้อาจขึ้นรูปจาก cast steel หรือ cast iron ก็ได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

รูปที่ ๑ โครงสร้างของ gate valve "Yoke" คือตัวที่ทำหน้าที่จับยึดกับเกลียวของ stem ถ้า yoke เสียหายจนไม่สามารถจับกับเกลียวของ stem ได้ ตัว stem ก็สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและความดันภายในสามารถดันให้วาล์วเปิดค้างได้ ตัว stem ชนิดนี้เรียกว่าชนิด rising stem คือตัว stem จะมีการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงให้เห็นภายนอก ทำให้รู้ว่าวาล์วเปิดอยู่ที่ระดับไหน แต่มันก็มีวาล์วชนิด non-rising stem เช่นกัน ที่ไม่เห็นการเคลื่อนที่ของ stem จากภายนอก

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Leakage and explosion of a vinyl chloride monomer caused due to damage of a valve at distillation column feed piping at a manufacturing plant of vinyl chloride monomers" (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000041.html) ที่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงงานผลิตไวนิลคลอไรด์แห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๘ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖) รายละเอียดของเหตุการณ์อยู่ในรูปที่ ๒ และ ๓

รูปที่ ๒ ภาพรวมของเหตุการณ์

เหตุเกิดระหว่างการเปลี่ยนชิ้นส่วนไส้กรอง (filter sหรือบางทีก็เรียกว่า strainer ) ของตัวกรองของเส้นท่อที่ป้อนสาร vinyl chloride crude monmer เข้าหอกลั่น โดยผู้ปฏิบัติงานพบว่าเมื่อทำการเปิด filter ออกสู่บรรยากาศ มีแก๊สไวนิลคลอไรด์รั่วไหลรอดผ่านทาง block valve ขนาด 3 นิ้วด้านขาเข้าออกมา จึงได้พยายามปิดวาล์วด้วยการใช้ handle-turning shaft (handoru mawashi) ที่มีความยาวด้ามจับ 50 cm (วาล์วขนาด3 นิ้ว ตัว handwheel มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลายประมาณ 20 cm) แต่ด้วยการใช้แรงขันที่มากเกินไปจึงทำให้ส่วน "Yoke" ของวาล์ที่ทำจาก cast iron (และมีความเสียหายจากการกัดกร่อนเดิมอยู่ด้วย) เกิดความเสียหาย (ตรงนี้คงหมายถึงการแตกหัก) ทำให้เกิดการรั่วไหลของไวนิลคลอไรด์ปริมาณมากออกมาก่อนที่จะเกิดเพลิงไหม้และตามด้วยการระเบิด ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ รายคือตัวของหัวหน้างานที่หลังจากสั่งอพยพลูกน้องจนไปหมดแล้วก็กลับเข้าไปตรวจสอบว่าได้ปิดสวิตช์ทุกตัวหรือยัง ก็เป็นจังหวะที่เกิดระเบิดขึ้น

รูปที่ ๓ รายละเอียดของเหตุการณ์ที่เกิด

ตัวกรอง (filter หรือ strainer) ที่ติดตั้งในเส้นท่อของโรงงาน (เพื่อกรองเอาของแข็งออกจากของเหลวหรือแก๊สที่ไหลอยู่ในท่อ) มีอยู่สองแบบที่สามารถพบเห็นได้เป็นประจำคือ y-type และ bucket type (รูปที่ ๔) ชนิด y-type สามารถติดตั้งได้ทั้งต่อในแนวนอนและในแนวดิ่ง ในขณะที่ชนิด bucket type จะต้องติดตั้งกับท่อในแนวนอน แต่ทั้งสองแบบนี้ก็มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันก็คือ สามารถถอดเอาไส้กรองข้างในออกมาทำความสะอาดหรือเปลี่ยนอันใหม่โดยไม่ต้องถอดตัว strainer ออกจากเส้นท่อ

รูปที่ ๔ เส้นทางการไหลผ่านตัวกรองชนิด y-type (ซ้าย) และ bucket type (ขวา)

ตรงนี้ก็มีจุดที่น่าพิจารณาในการทำงานคือ ในการเปิดอุปกรณ์นั้นเราควรต้องมั่นใจว่าไม่มีความดันคงค้างอยู่ในระบบ ดังนั้นเวลาที่คลายน็อตเพื่อที่จะถอดไส้กรองออกมานั้น ก็ควรต้องรอให้ความดันภายในที่ค้างอยู่รั่วไหลออกมาจนหมดก่อน จากนั้นจึงค่อยเปิดส่วนฝา (หรือถอดหน้าแปลน) ที่ปิดกดตัวไส้กรองอยู่เพื่อเอาไส้กรองออกมา แต่ถ้า block valve ที่ปิดกั้นตัว strainer ปิดไม่สนิท ก็ควรที่จะเห็นว่ามีแก๊สรั่วไหลออกมาไม่หยุด ดังนั้นจึงไม่ควรเปิดฝาหรือถอดหน้าแปลน สิ่งที่เป็นคำถามตรงนี้ก็คือรู้ได้อย่างไรว่าวาล์วที่รั่วนั้นเป็นวาล์วด้านขาเข้าหรือด้านขาออก หรือมีการถอดเอาไส้กรองออกมาแล้วจึงสามารถมองเห็นว่าวาล์วตัวไหนปิดไม่สนิท จึงทำให้เกิดการรั่วไหลในปริมาณมากในเวลาอันสั้น

การหมุนเปิดวาล์วที่ติดแน่นนั้นสามารถใช้ handle-turning shaft หรือ wheel key จับตัว hand wheel เพื่อเพิ่มแรงบิดในการหมุนได้ อุปกรณ์ตัวนี้มีหลายรูปแบบดูตัวอย่างได้ในบทความเรื่อง "การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น" (บทความบน blog วันพุธที่ ๒๒ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๕๔) และ "การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น(วิธีที่๒)" (บทความบน blog วันจันทร์ที่ ๑๑ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๖) แต่การใช้อุปกรณ์ช่วยนี้ก็ต้องระมัดระวังว่าต้องไม่ใส่แรงบิดมากเกินไปจนกระทั่วตัว stem ถูกบิดจนขาดหรือตัว yoke ถึงกับเสียหายอย่างในเหตุการณ์นี้

งานนี้เรียกว่าทำตามแบบ Murphy's law (ฉบับประยุกต์ใช้งานจริง) ที่กล่าวว่า "If it jams - force it. If it breaks, it needed replacing anyway."

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ Steam Cracker Unit, Czech Republic 2558 (2015) ตอนที่ ๒ ลำดับเหตุการณ์ MO Memoir : Thursday 1 February 2567

ก่อนที่จะเริ่มลำดับเหตุการณ์ ลองมาทำความรู้จักการกลั่นและการทำงานของหอกลั่นลำดับส่วนกันก่อน รูปที่ ๘ ข้างล่างเป็นหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนของโรงงานที่เกิดเหตุ

การกลั่นแยกสารโดยอาศัยจุดเดือดที่แตกต่างกัน เมื่อเราให้ความร้อนแก่ของเหลวที่เป็นสารผสม ไอที่ระเหยขึ้นมาจะมีสัดส่วนสารที่มีจุดเดือดต่ำมากกว่าของเหลวที่เหลืออยู่ และถ้าเรานำไอที่ระเหยขึ้นมานี้มาทำการควบแน่นให้เป็นของเหลวและให้ความร้อนจนระเหยกลายเป็นไอใหม่บางส่วน (ไม่ได้ระเหยทั้งหมด) ไอที่ระเหยขึ้นมาก็จะมีสัดส่วนสารที่มีจุดเดือดต่ำเพิ่มขึ้นไปอีก

ในหอกลั่นนั้นกระบวนการควบแน่นของไอและทำให้ของเหลวเดือดกลายเป็นไอนั้นเกิดใน "Tray" (หน้าตา Tray เป็นอย่างไรดูได้ในบทความเรื่อง "ทำความรู้จักหน้าตา Tray หอกลั่น" MO Memoir ฉบับวันเสาร์ที่ ๓ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๘) โดยของเหลวที่อยู่บนแต่ละ Tray นั้นจะได้รับความร้อนจากไอระเหยที่ออกมาจาก Tray ที่อยู่ต่ำลงไป โดยมีของเหลวที่อยู่ใน Tray ที่สูงกว่าไหลลงมาชดเชย จำนวน Tray มีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างจุดเดือดของสาร ในกรณีของการแยกโพรเพนกับโพรพิลีนที่จุดเดือดแตกต่างกันไม่มาก จำนวน Tray ที่ใช้จะอยู่ที่ระดับประมาณ 200 Tray

รูปที่ ๘ หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน

รูปที่ ๘ เป็นแผนผังหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน (Propylene column) ของโรงงานที่เกิดเหตุที่มีทั้งสิ้น 185 Tray สารผสมจะถูกป้อนผ่านวาล์วควบคุม FC 04-251 เข้าที่ตำแหน่ง Tray ที่ 106 ความเข้มข้นของโพรพิลีนใน Tray ที่สูงขึ้นไปจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในทางกลับกันความเข้มข้นของโพรเพนใน Tray ที่อยู่ต่ำลงมาก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ไอระเหยที่ออกจาก Tray ที่ 1 ที่อยู่บนสุดจะถูกควบแน่นเป็นของเหลวที่เครื่องควบแน่น EA-452 A/D (ด้วยกัน 4 ตัวคือ A-D) ด้วยการระบายความร้อนให้กับน้ำหล่อเย็น กลายเป็นของเหลวไหลลงมารวบรวมไว้ที่ Reflux drum (FA-407) ของเหลวที่ควบแน่นถูกดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์โพรพิลีน โดยมีบางส่วนถูกสูบป้อนกลับเข้ามายัง Tray ที่ 1 ใหม่ เพื่อควบแน่นไอที่ระเหยออกมาจาก Tray ที่ 2 ของเหลวส่วนที่ถูกสูบป้อนกลับมายัง Tray ที่ 1 ใหม่นี้เรียกว่า "Reflux"

โพรเพน-โพรพิลีนมีจุดเดือดใกล้กัน (ความดันในการทำงานของหอกลั่นสูงกว่าความดันบรรยากาศนะ) ทำให้ต้องใช้ Tray จำนวนมาก ความสูงของหอก็เลยมากตามไปด้วย ในกรณีนี้จะอยู่ที่ขาดอีกนิดหน่อยก็ถึง 100 เมตรแล้ว เวลาวาดรูประบบหอกลั่นมักจะวาดรูปให้บรรดาเครื่องควบแน่น, Reflux drum, วาล์วระบายความดัน (Pressure Relief Valve) และปั๊มต่าง ๆ อยู่ทางด้านบนของรูป ก็เลยทำให้บางคนคิดว่าอุปกรณ์เหล่านี้ติดตั้งอยู่ทางด้านบนของหอ แต่ในความเป็นจริงมันติดตั้งอยู่ที่พื้นด้านล่าง คือไอระเหยจากยอดหอจะไหลลงมาควบแน่นที่เครื่องควบแน่นทางด้านล่าง มีเพียงของเหลวที่เป็น Reflux นั้นจะถูกปั๊มส่งกลับไปยังยอดหอ

แผนผังกระบวนการกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนในรูปที่ ๘ เหมือนกับที่เคยเล่าไว้ในเรื่อง "ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๒๐ Propylene fractionation section" MO Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๑๖ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๙ ที่มีหอกลั่นเพียงตัวเดียว และใช้น้ำร้อนจาก Quench Tower มาเป็นตัวให้ความร้อนที่ Reboiler การออกแบบในช่วงเวลาถัดมามีการใช้หอกลั่นสองหอ (แต่ความสูงของแต่ละหอก็ยังอยู่ที่ระดับเกือบ 100 เมตรเช่นเดิม) ทำงานที่ความดันแตกต่างกัน โดยหอกลั่นแรกทำงานที่ความดันสูงกว่าหอกลั่นที่สอง และเปลี่ยนสารให้ความร้อนที่หม้อต้ำซ้ำเป็นสารอื่น

ของเหลวที่อยู่ที่ก้นหอจะเป็นโพรเพนความเข้มข้นสูงที่ถูกดึงออกไปเป็นผลิตภัณฑ์ โดยมีส่วนหนึ่งถูกนำไปต้มให้เดือดกลายเป็นไอใหม่อีกครั้งที่หม้อต้มซ้ำหรือ Reboiler EA-424 A/B (มีอยู่ด้วยกัน 2 ตัว) โดยใช้น้ำร้อน (Quench Water) ที่ได้มาจาก Quench Tower เป็นแหล่งให้ความร้อน (เป็นการลดอุณหภูมิของ Quench Water ไปในตัวก่อนนำกลับไปใช้งานใหม่) ไอที่ระเหยจะเป็นแหล่งให้ความร้อนกับ Tray 185 ที่อยู่ล่างสุด

รูปที่ ๙ การทำงานที่นำไปสู่ความไม่เสถียรของหอกลั่น

ต่อไปจะเป็นลำดับเหตุการณ์ที่นำไปสู่การเสียเสถียรภาพในการทำงานของหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน (รูปที่ ๙)

ก่อนเกิดเหตุนั้น โรงงานทำงานที่กำลังการผลิตระดับ 90-99% ด้วยการเดินเครื่อง pyrolysis heater จำนวน 9 หน่วยจากทั้งหมด 10 หน่วย กำลังผลิตของหอกลั่นโพรเพน-โพรพิลีนอยู่ที่ 93.5% (32.1 ตันต่อชั่วโมง โดยกำลังการผลิตเต็มที่คือ 34.3 ตันต่อชั่วโมง)

ณ เวลา 8.16 น อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นไปยังเครื่องควบแน่นโพรพิลีนยอดหอ (EA-425 A-D) ลดลงจากประมาณ 12,000 m³/hr ลงเหลือประมาณ 6,600 m³/hr ก่อนจะกลับมายังระดับเดิมในเวลา 13 นาที (ส่วนสาเหตุว่ามันลดลงได้อย่างไรนั้นค่อยว่ากันในตอนต่อไป) เมื่ออัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นลดลง ความดันในหอกลั่นโพรพิลีนก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เพราะไอระเหยของโพรพิลีนที่ออกมาจาก Tray 1 ไม่ควบแน่น ก็เลยสะสมอยู่ภายใน) วาล์วควบคุมความดัน (PRV-01-04) จึงเริ่มระบายความดัน และเริ่มการระบายโพรพิลีนออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง (บทความไม่ได้ระบุว่าผ่านทางวาล์วไหน แต่ดูจากรูปที่ ๘ แล้วน่าจะเป็นวาล์ว PC 04-254)

จากนั้นระดับของเหลวใน Reflux drum (FA-407) ลดลงเหลือ 0% ในเวลาไม่กี่นาที (เพราะไม่มีโพรพิลีนควบแน่นมากพอที่จะชดเชยของเหลวที่ป้อนกลับไปยังหอกลั่น) จากการประเมินสถานการณ์ทางโอเปอร์เรเตอร์เห็นว่าสถานการณ์วิกฤตมาก จึงตัดสินใจระบายโพรพิลีนออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง และพยายามทำให้หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนกลับมามีเสถียรภาพเหมือนเดิม ซึ่งรวมทั้งการหยุดเดินเครื่อง pyrolysis heater 1 หน่วย (BA-107) (การหยุดเดินเครื่อง pyrolysis heater ไปบางหน่วยก็เพื่อลดกำลังการผลิต แต่ถ้าดูจากรูปที่ ๗ (ในบทความตอนที่ ๑) จะเห็นว่า เส้นทางจาก pyrolysis heater มายังหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนนั้นมีหน่วยผลิตต่าง ๆ คั่นกลางอยู่หลายหน่วย ทำให้ต้องใช้เวลานานกว่าจะเห็นผลของการลดกำลังการผลิต)

รูปที่ ๑๐ ช่วงเหตุการณ์ที่นำไปสู่การรั่วไหลและเพลิงไหม้

ลำดับเหตุการณ์ถัดมาบรรยายไว้ในรูปที่ ๑๐ หลังจากที่อัตราการไหลน้ำหล่อเย็นกลับคืนระดับเดิมหลังจากลดต่ำลงเป็นเวลา 13 นาที ความดันในหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนลดต่ำลงเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะเพิ่มสูงขึ้นอีกจนทำให้ต้องหยุดการทำงาน pyrolysis heater เพิ่มอีกหนึ่งตัว (BA-106) การสูญเสียการควบแน่นของโพรพิลีนทำให้ไม่มีโพรพิลีนเหลวไหลเข้า Reflux drum และเมื่อปริมาณของเหลวใน reflux drum หมดไปอย่างรวดเร็ว โอเปอร์เรเตอร์จึงจำเป็นต้องหยุดการทำงานของ Reflux pump (GA-406) (เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายกับปั๊มถ้าทำงานโดยไม่มีของเหลวอยู่ภายใน) ทำให้ไม่มีของเหลวไหลไปป้อนยัง Tray ที่ 1

ของเหลวในสาย Reflux ที่ป้อนกลับไปยัง Tray ที่ 1 จะไปช่วยควบแน่นสารที่มีจุดเดือดสูงที่ระเหยขึ้นมาจาก Tray ที่ 2 ก่อนหน้านี้ที่บอกว่าระดับของเหลวใน Reflux drum ลดเหลือ 0% แต่ยังไม่ได้บิดการทำงาน Reflux pump นั่นคงเป็นเพราะจุดต่ำสุดของอุปกรณ์วัดระดับนั้นไม่ได้อยู่ที่จุดต่ำสุดของระดับของเหลว เมื่อน้ำหล่อเย็นกลับมาไหลที่อัตราเดิมก็ทำให้การควบแน่นไอโพรพิลีนนั้นเพิ่มขึ้น ความดันจึงลดลง แต่ด้วยการที่ไม่มีของเหลวจาก Reflux drum ป้อนกลับไปยัง Tray ที่ 1 จึงไม่มีของเหลวที่จะไปควบแน่นไอที่ระเหยออกมาจาก Tray ที่อยู่ต่ำลงไป (ของเหลวที่อยู่ในTray ด้านบนจะไหลลงสู่ Tray ด้านล่างตลอดเวลา) ปริมาณไอที่ไหลมายังเครื่องควบแน่นจึงเพิ่มขึ้น ความดันจึงเพิ่มกลับขึ้นมาใหม่

จุดนี้น่าสนใจตรงที่ถ้าหากไม่มีปัญหาเรื่อง reflux ตรงนี้ เหตุการณ์จะกลับเป็นปรกติได้ไหม

และเมื่อหยุดการทำงานของ Reflux pump แล้ว โอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานเห็นการสั่นอย่างรุนแรงของวาล์วระบายความดันที่ระบายโพรพิลีนเข้าสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง (เกิด chattering) เวลาประมาณ 8.40 น โอเปอร์เรเตอร์จึงได้พยายามปิด gate valve ของ reliev valve ตัวที่มีการสั่นรุนแรงที่สุด (หอกลั่นมีวาล์วระบายความดัน 4 ตัวที่ตั้งให้เปิดที่ความดันเดียวกัน ซึ่งตรงนี้มีส่วนทำให้เกิดปัญหา เรื่องนี้จะมากล่าวถึงอีกครั้งในตอนต่อไป บทความบอกว่า "ตัวที่มีการสั่นรุนแรงที่สุด" แสดงว่าน่าจะเกิด chattering กับวาล์วระบายความดันหลายตัวพร้อมกัน) หลังพยายามปิดวาล์วได้เพียงไม่กี่นาทีโอเปอร์เรเตอร์ก็เห็นการรั่วของโพรพิลีนออกมาจากหน้าแปลนที่คลายตัวระหว่างตัว gate valve และวาล์วระบายความดัน โอเปอร์เรเตอร์ที่อยู่หน้างานจึงแจ้งห้องควบคุมให้ตามพนักงานดับเพลิงและอพยพออกจากบริเวณ

ในช่วงเวลาเดียวกันโอเปอร์เรเตอร์อยู่ในห้องควบคุมก็ได้เริ่มลดอัตราการไหลของ Quench water ที่เป็นตัวจ่ายความร้อนให้กับ Reboiler (EA-424 A/B) (เพื่อลดปริมาณไอที่ป้อนกลับเข้าหอกลั่น) ส่งผลให้หน่วยอื่นของ Steam Cracker ได้รับน้ำหล่อเย็นลดลง (เพราะ Quench water ต้องมาคายความร้อนที่นี่ให้เป็นน้ำเย็นก่อนนำไปใช้ยังหน่วยอื่น พอมาลดอัตราการไหลที่นี่ ก็เลยส่งผลกระทบต่อหน่วยที่รอรับน้ำหล่อเย็นจาก Reboiler ตัวนี้)

พนักงานดับเพลิงได้รับแจ้งเหตุเมื่อเวลาประมาณ 8.51 น และมาถึงที่เกิดเหตุเวลาประมาณ 8.55 น และพอถึงเวลา 8.57 น ไอโพรพิลีนที่รั่วออกมาก็เกิดการจุดระเบิด ก่อให้เกิดเพลิงไหม้บริเวณโดยรอบหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีน การระเบิดทำให้หม้อน้ำจำนวน 2 ตัวที่ผลิตไอน้ำความดันสูงให้กับหน่วย Steam cracker หยุดทำงาน โอเปอร์เรเตอร์จึงได้เริ่มทำการหยุดเดินเครื่องฉุกเฉิน (emergency shut down) ส่วนต่าง ๆ ของโรงงาน ณ เวลา 8.58 น

เวลาประมาณ 9.02 น ส่วนของท่อ DN500 (ที่ทำหน้าที่ระบายแก๊สออกสู่ระบบเผาแก๊สทิ้ง) ส่วนที่เชื่อมต่ออยู่ระหว่างหอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนกับวาล์วระบายความดัน (PRV 03) ที่ถูกเปลวไฟลนโดนตรงเกิดการฉีกขาด (ในหอกลั่นยังมีโพรเพนและโพรพิลีนอยู่ และยังมีความดันอยู่ภายใน พอโลหะโดนไฟลนนานเข้า ความแข็งแรงก็เลยลดต่ำลง ท่อก็เลยฉีกขาด) (รูปที่ ๑๑)

รูปที่ ๑๑ ท่อที่เกิดการฉีกขาด

รูปที่ ๑๒ เป็นคำบรรยายการลุกลามของเหตุการณ์ การฉีกขาดของท่อให้เกิดเพลิงไหม้ขนาดใหญ่และผลที่ตามมาคือระบบท่อไอน้ำสำรองสำหรับ pyrolysis heater และอากาศอัดความดันสำหรับอุปกรณ์วัดคุม (instrument air) เสียหาย (สูญเสีย instrument air ก็เท่ากับสูญเสียการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วควบคุมที่ปรกติจะใช้แรงดันของอากาศตัวนี้ สูญเสียระบบไอน้ำก็ทำให้ไม่มีไอน้ำที่จะเข้าไปไล่ไฮโดรคาร์บอนที่ตกค้างอยู่ภายในท่อของ pyrolysis heater ได้) ทางโรงงานจึงได้ทำการอพยพผู้คนโดยเหลือไว้เท่าที่จำเป็น และเมื่อพนักงานสามารถควบคุมเพลิงที่หอกลั่นโพรพิลีนได้ จึงให้โอเปอร์เรเตอร์ภาคสนามเข้าไปตรวจสอบ pyrolysis heater เนื่องจากการหยุดเดินเครื่องและลดอุณหภูมินั้นไม่ได้เป็นไปตามขั้นตอนปฏิบัติที่ถูกต้องเนื่องจากสูญเสียไอน้ำและอากาศอัดความดันสำหรับอุปกรณ์วัดคุม เวลาประมาณ 10.15 น โอเปอร์เรเตอร์ภาคสนามที่เข้าไปทำการตรวจสอบ pyrolysis heater พบเพลิงไหม้ที่หน่วย BA-109 ที่บริเวณรับความร้อนด้วยการแผ่รังสี (ตำแหน่งที่ท่อจะมีอุณหภูมิสูงสุด) จึงได้ทำการปิดวาล์วเชื่อมต่อระหว่างระบบ pyrolysis heater กับหน่วยอื่น (วาล์ว RHEFLA DN-1000 ในรูปที่ ๓) และเมื่อเวลาประมาณ 10.55 น ก็ตรวจพบไฟไหม้ที่ BA-108 ตามด้วยที่ BA-107 และ BA-110 (รูปที่ ๑๓)

รูปที่ ๑๒ ช่วงเหตุการณ์ที่ลุกลามออกไป

โอเปอร์เรเตอร์หยุดการทำงาน pyrolysis heater BA-107 เป็นตัวแรก แต่พอพบว่ายังไม่สามารถลดความดันลงได้ก็หยุดการทำงานของ pyrolysis heater ฺBA-106 เป็นตัวที่สอง ถ้าดูลำดับเหตุการณ์ในรูปที่ ๑๔ จะเห็นว่าตั้งแต่เริ่มขั้นตอนหยุดการทำงาน BA-107 ที่เวลา 8.34 น จนถึงการระเบิดครั้งแรกที่เวลา 8.57 น ห่างกันเพียง 23 นาที ก่อนที่อีก 5 นาทีถัดมาจะเกิดการระเบิดครั้งที่สองที่ทำให้สูญเสียระบบไอน้ำและอากาศอัดความดัน ซึ่งช่วงเวลาดังกล่าวดูแล้วไม่เพียงพอที่จะไล่ไฮโดรคาร์บอนออกจาก pyrolysis ได้หมดและทำให้ระบบเย็นตัวลง

เพลิงไหม้ที่ pyrolysis heater สามารถดับได้ในเวลาประมาณหนึ่งวัน ส่วนเพลิงไหม้ที่หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนนั้นดับลงได้ในอีก 5 วันถัดมา (ขนาดที่ใหญ่ของหอกลั่นทำให้มีเชื้อเพลิงสะสมภายในมาก จึงต้องรอจนกว่าเชื้อเพลิงภายในนั้นเผาไหม้หมด)

ตอนหน้าเราจะมาดูกันว่าความผิดพลาดเกิดจากอะไร

รูปที่ ๑๓ ภาพถ่ายรังสีอินฟราเรดของ pyrolysis heater ที่เกิดเพลิงไหม้

รูปที่ ๑๔ ลำดับเวลาของเหตุการณ์

เพลิงไหม้และการระเบิดที่โรงงานผลิต HDPE เนื่องจากเฮกเซนรั่ว MO Memoir : Thursday 16 November 2566

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากหน้าเว็บของ ISEC International Safety Eng. Co. เป็นเหตุการณ์เฮกเซนรั่วและตามมาด้วยการระเบิดเมื่อวันที่ ๑๓ กันยายน ค.ศ. ๒๐๑๐ (พ.ศ. ๒๕๕๓) ตัวคลิปวิดิทัศน์นั้นจำลองภาพโรงงานได้ชัดเจนดี แต่ไปจบที่เกิดการระเบิดโดยที่ไม่มีคำอธิบายว่าเกิดจากสาเหตุใด ซึ่งต้องไปอ่านในรายงานการสอบสวน ทั้งคลิปและรายงานไปดูได้ที่ https://www.isecinvestigation.com/Petrochemical-Company-HD-Plant-Explosion-and-Fire/

ที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เพราะพอคุ้นกับกระบวนการผลิตของโรงงานแบบนี้ และพบว่าคำบรรยายในคลิปกับรูปที่ปรากฏนั้นไม่ตรงกัน แต่ถ้าดูเผิน ๆ โดยไม่คิดจะจับผิดอะไร แบบเอาเป็นว่ามีคนเล่าเรื่องให้ฟังและมีภาพประกอบให้ดูก็ไม่เป็นไร แต่ในรายงานเองนั้นก็ไม่ได้อธิบายว่าเฮกเซนรั่วไหลออกมาได้อย่างไร ก็เลยเป็นที่มาของเรื่องเล่าในวันนี้

รูปที่ ๑ Reactor แบบ CSTR อยู่ที่มุมซ้ายล่าง โดยมี Overhead condenser สองตัวอยู่ด้านขวาบน

โรงงานนี้มีถังปฏิกรณ์แบบถังปั่นกวน (Continuous Stirred Tank Reactor - CSTR) 2 ตัว (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ) ภายในบรรจุเฮกเซนที่เป็นของเหลวภายใต้ความดัน (คืออุณหภูมิทำปฏิกิริยามันสูงกว่าจุดเดือดเฮกเซนที่ความดันบรรยากาศ แต่ด้วยความดันในระบบที่สูงจึงทำให้เฮกเซนนั้นยังเป็นของเหลวอยู่) สารตั้งต้นที่เป็นแก๊สจะถูกฉีดเข้าไปที่ส่วนล่างของถังปฏิกรณ์ และในระหว่างที่มันลอยขึ้นด้านบนนั้นแก๊สบางส่วนก็จะทำปฏิกิริยากลายเป็นผงพอลิเมอร์แขวนลอยอยู่ในเฮกเซน ความร้อนที่ปฏิกิริยาคายออกมาจะทำให้เฮกเซนบางส่วนระเหยกลายเป็นไอ ไหลออกทางด้านบนของถังปฏิกรณ์ร่วมกับแก๊สที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา ไปตามท่อสีเหลืองไปยังเครื่องควบแน่นที่จะควบแน่นไอเฮกเซนให้เย็นตัวลงเป็นของเหลว จากนั้นเฮกเซนที่ควบแน่นและแก๊สสารตั้งต้นที่ไม่ควบแน่นจะไหลลงไปยังถังแยกของเหลว-แก๊สที่อยู่ทางด้านล่าง (ต่อรูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ ด้านขวาของรูปคือถังแยกเฮกเซนที่ควบแน่นและแก๊สที่ไม่ทำปฏิกิริยา

ข้อดีของการทำปฏิกิริยาแบบนี้คือมันควบคุมอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาได้ง่ายด้วยการกำหนดความดันในถัง ให้เฮกเซนนั้นเดือดที่อุณหภูมิที่ต้องการทำปฏิกิริยา (ที่ความดันคงที่ ของเหลวจะเดือดที่อุณหภูมิคงที่ ไม่ว่าจะป้อนความร้อนเข้ามาเท่าใดก็ตาม) แต่มันจะมีปัญหาเรื่องการเกิดโอลิโกเมอร์ (oligomer คือพวกที่สายโซ่ยังไม่ยาวพอที่จะเป็นพอลิเมอร์ที่สามารถเอาไปใช้งานได้)

เฮกเซนที่ควบแน่นและแก๊สที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาเมื่อไหลลงสู่ถังแยก ของเหลวจะตกลงสู่ก้นถังและถูกสูบป้อนกลับเข้าไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ ส่วนแก๊สนั้นจะถูก blower ดูดออกทางด้านบน ผสมเข้ากับแก๊สสารตั้งต้นที่ป้อนเข้ามาชดเชย ก่อนถูกอัดกลับเข้าไปในถังปฏิกรณ์จากทางด้านบน ในรูปที่ ๒ ถ้าไล่ตามแนวท่อสีเหลืองจากด้านขวาไปซ้าย จะเห็นว่าจะมีการแยกท่อแก๊สเพื่อกระจายตำแหน่งฉีดแก๊สเข้าไปยังมุมต่าง ๆ ของถัง (ตรงลูกศรสีแดงชี้)

แก๊สที่ไหลเข้าไปในถังนั้นจะไหลเข้าไปในท่อที่จุ่มอยู่ใต้ผิวของเหลว ภาพจำลองหน้าจอคอมพิวเตอร์ควบคุม (รูปที่ ๓) ก็บ่งบอกไว้อย่างนั้น แม้ว่าทั้งคลิปวิดิทัศน์และรายงานไม่ได้ระบุว่าเฮกเซนไหลออกจากถังปฏิกรณ์ได้อย่างไร แต่ถ้ามีข้อมูลตรงจุดนี้ก็จะบอกได้ว่าทำไมเฮกเซนจึงไหลออกจากถังปฏิกรณ์ได้

ก่อนหน้านี้โรงงานได้หยุดทำการผลิตเพื่อทำการปรับปรุงโรงงานเพื่อเพิ่มกำลังการผลิต ช่วงเวลาที่เกิดเหตุเป็นช่วงเวลาที่จะนำโรงงานกลับมาเดินเครื่องใหม่ ซึ่งก่อนที่จะเริ่มเดินเครื่องก็ต้องมีการตรวจสอบระบบก่อนว่ามีรอยรั่วที่ใดบ้างหรือไม่ และในระหว่างการตรวจสอบก็พบว่า ท่อป้อนแก๊ส "จาก blower ตัวหนึ่งกลับไปยังถังปฏิกรณ์" มีการรั่วและจำเป็นต้องเปลี่ยนท่อนั้น จึงได้มีการถอดท่อนั้นออกไป

คำบรรยายที่ปรากฏในคลิปวิดิทัศน์และในรายงานนั้นกล่าวตรงกันคือเป็นท่อป้อนแก๊ส "จาก blower ตัวหนึ่งกลับไปยังถังปฏิกรณ์" แต่ภาพที่ปรากฏในคลิปวิดิทัศน์ที่เขาทำผมดูแล้วเห็นว่ามันกลายเป็นท่อ "จากเครื่องควบแน่นมายังถังแยกของเหลวและแก๊สออกจากกัน" และพอไปอ่านรายงานก็พบปัญหาเรื่องความน่าสงสัยของรายละเอียดอีก

เพื่อไม่ให้งานหยุดชะงักระหว่างรอเปลี่ยนท่อ ทางโรงงานจึงได้ตัดสินใจทำการสอบเทียบอุปกรณ์วัดระดับของเหลวภายในถังปฏิกรณ์ในช่วงเวลารอคอยดังกล่าว

รูปที่ ๓ ภาพจำลองจากหน้าจอคอมพิวเตอร์ควบคุม แก๊สจะถูกฉีดเข้าไปในท่อที่จุ่มอยู่ใต้ผิวของเหลว

การตรวจวัดระดับของเหลวใช้การวัดความดัน และเนื่องจากความดันขึ้นกับความหนาแน่นของเหลวก็เลยต้องใช้การเติมเฮกเซนเข้าไปในถังปฏิกรณ์ ท่อที่ถอดออกไปนั้นเป็นท่อป้อนแก๊สกลับเข้ามาในถังและท่อนี้ก็เข้าทางด้านบนของถัง ถังนั้นถ้าถังไม่มีความดัน เฮกเซนก็จะไม่สามารถไหลขึ้นด้านบน (ไหลเข้ามาทางปลายท่อที่จุ่มอยู่ในของเหลว) แต่ในการสอบเทียบอุปกรณ์วัดระดับนั้นได้มีการอัดความดันในถังปฏิกรณ์ด้วย (เข้าใจว่าเพื่อไม่ให้เสียเวลาเริ่มเดินเครื่องใหม่เมื่อทำการติดตั้งท่อใหม่เข้าแทนที่ท่อที่ถอดออกไปเสร็จ) ดังนั้นมันจึงมีโอกาสที่เฮกเซนจะถูกความดันในถังให้ไหลย้อนไปทางท่อแก๊สป้อนเข้าถังได้ ทางโรงงานจึงได้ทำการสอด spade (หรือ slip plate) เข้าที่ตำแหน่งหน้าแปลนตัวหนึ่งที่อยู่ระหว่างถังปฏิกรณ์กับปลายท่อที่เปิดอยู่

ความดันที่ด้านล่างของถังจะเท่ากับผลรวมของความดันเนื่องจากความสูงของของเหลวและความดันเหนือผิวของเหลว ดังนั้นเพื่อให้ระบุระดับที่แท้จริงของของเหลวได้จึงต้องวัดความดันในถังส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลวด้วย ซึ่งเมื่อนำความดันเหนือผิวของเหลวไปหักออกจากความดันด้านล่างของถัง ก็จะได้ค่าความดันเนื่องจากความสูงของของเหลวเท่านั้น และจากค่าความหนาแน่นของของเหลวก็จะคำนวณระดับความสูงของของเหลวได้

คำว่า "spade" ในที่นี้ไม่ใช่พลั่ว แต่เป็นแผ่นโลหะรูปวงกลมที่มีด้ามยื่นออกมาเหมือนไม้ปิงปอง เอาไว้สำหรับสอดเข้าไประหว่างหน้าแปลนเพื่อปิดกั้นการไหล ด้ามที่โผล่ยื่นออกมานอกจากช่วยในการจับถือแล้วยังช่วยให้เห็นด้วยว่าหน้าแปลนตรงนั้นมี spade สอดอยู่ อีกชื่อเรียกของมันก็คือ slip plate ในการใช้งานนั้นก็จะคลายหน้าแปลนแล้วง้างออก เอาปะเก็นเดิมที่สอดไว้ระหว่างหน้าแปลนนั้นออกมา และก็สอด spade เข้าไป แน่นอนว่าต้องมีการใส่ปะเก็นระหว่างหน้าแปลนและตัว spade ทั้งสองด้านด้วยเพื่อไม่ให้มันรั่วซึมเวลาขันหน้าแปลนกลับคืน ซึ่งในคู่มือปฏิบัติของโรงงานนี้ก็คือให้ใส่ปะเก็นเทฟลอนที่มีรูปร่างและขนาดเดียวกันกับ spade ที่ใช้เข้าไป (ตรงนี้เข้าใจว่าเป็นเพราะที่ว่างที่จะสอน spade นั้นมีไม่มาก เดิมนั้นน่าจะมีที่ว่างกว้างเพียงแค่สอดหน้าแปลนแบบ spiral wound ได้เพียงตัวเดียว การสอดทั้ง spade และหน้าแปลนแบบ spiral wound เข้าไปอีก 2 ตัวคงทำไม่ได้ (คือหน้าแปลนแบบ spiral wound มันมีความหนาเนื่องจากแผ่นโลหะที่ใช้ทำ) จึงต้องเปลี่ยนมาใช้แผ่นเทฟลอนแทน

รูปที่ ๔ พนักงานสอดเพียงแค่ spade ที่ทำจากเทฟลอนเพียงตัวเดียว และหันด้านที่เป็นด้ามจับขึ้นด้านบน

การสอด spade ที่ถูกต้องที่โรงงานกำหนดนั้น ต้องเป็น spade โลหะที่มี spade ที่เป็นเทฟลอนอยู่ทั้งสองด้านของ spade โลหะ แต่พอทำงานจริงปรากฏว่ามีการสอด spade ที่เป็นเทฟลอนเพียงชิ้นเดียว และยังหันด้านที่เป็นด้ามจับขึ้นบน ในรูปที่ ๔ จะเห็นว่าตำแหน่งที่สอด spade นั้นอยู่สูงจากพื้น และต้องตั้งนั่งร้านขึ้นไปทำงาน

รูปที่ ๕ ภาพการระเบิดจริงจากกล้องวงจรปิด

การเริ่มการสอบเทียบก็มีการตรวจสอบการรั่วไหลอีกครั้ง และพบว่าหน้าแปลนที่ทำการสอด spade เข้าไปนั้นมีการรั่วไหล จึงได้ทำการแก้ไขด้วยการขันน็อตหน้าแปลนให้แน่นขึ้น ซึ่งก็สามารถทำการแก้ไขการรั่วนั้นได้

การสอบเทียบอุปกรณ์วัดระดับด้วยการเติมเฮกเซนและอัดความดันให้กับถังปฏิกรณ์ผ่านไปโดยไม่มีปัญหาอะไร งานดังกล่าวเสร็จสิ้นก่อนถึงเวลาเปลี่ยนกะ (๒๒.๐๐ น) ไม่นาน ทีมทำงานเดิมจึงหยุดการทำงานเพื่อรอให้ทีมใหม่เข้ามาทำงานต่อ และก่อนจะถึงเวลาเปลี่ยนกะเพียงไม่กี่นาที โอเปอร์เรเตอร์ในห้องควบคุมก็เห็นระดับเฮกเซนในถังปฏิกรณ์ลดลงอย่างรวดเร็ว ตามด้วยการระเบิดและเพลิงไหม้ในอีกไม่กี่นาทีถัดมา (รูปที่ ๕) ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต ๑ รายและบาดเจ็บ ๔ ราย

การตรวจสอบที่เกิดเหตุพบว่าการรั่วไหลเกิดจากการฉีดขาดของ spade เทฟลอน กล่าวคือในระหว่างการอัดความดันให้กับถังปฏิกรณ์ ความดันในถังทำให้เฮกเซนไหลย้อนเข้าไปในท่อฉีดแก๊สและไปสะสมอยู่ที่หน้า spade เทฟลอน จนในที่สุดมันไม่สามารถทนต่อความดันได้จึงฉีกขาด (รูปที่ ๖) เฮกเซนจึงรั่วไหลออกทาง "ท่อที่ถูกถอดออก"

รูปที่ ๖ แผ่น spade ที่ทำจากเทฟลอนที่ฉีกขาด

รูปที่ ๗ ข้างล่างเป็นข้อความที่นำมาจากเอกสารเผยแพร่ของทางบริษัทผู้ตรวจสอบ เขาเขียนว่าพอแผ่นเทฟลอนขาด เฮกเซนก็ไหลไปยัง "blower" จากนั้นจึงไปที่ "เครื่องควบแน่น" และในที่สุดก็ไปถึงจุดที่ "ท่อถูกถอดออก" ซึ่งรายละเอียดตรงนี้ผมมองว่ามันไม่สมเหตุสมผล

รูปที่ ๗ คำบรรยายในรายงานในส่วนที่เกิดการรั่วไหลของเฮกเซน

 

รูปที่ ๘ แผนผังอย่างง่ายของกระบวนการผลิต

รูปที่ ๘ ข้างบนเป็นแผนผังของกระบวนการผลิตที่เขียนจากคำบรรยาย คือแก๊สที่ยังไม่ปฏิกิริยา + ไอระเหยของเฮกเซนจะไหลไปยังเครื่องควบแน่นที่อยู่สูงกว่าระดับถังปฏิกรณ์ จากนั้นเฮกเซนที่ควบแน่นและแก๊สที่ไม่ควบแน่นจะไหลลงตามเส้นสีน้ำเงินลงสู่ถังแยกของเหลว-แก๊ส ของเหลวที่ตกลงสู่ก้นถังจะถูกสูบป้อนกลับไปยังถังปฏิกรณ์ใหม่ ส่วนแก๊สนั้นจะถูก blower ดูดและอัดกลับเข้าไปในถังปฏิกรณ์ใหม่ตามเส้นสีแดง

คำบรรยายในคลิปวิดิทัศน์และเอกสารเผยแพร่นั้นบอกตรงกันว่าท่อที่มีปัญหาคือท่อป้อนแก๊สจาก blower ตัวหนึ่งกลับไปยังถังปฏิกรณ์ (เส้นสีแดง) ในขณะที่ถ้าไล่รูปในคลิปวิดิโอมันจะเป็นเส้นสีน้ำเงิน

แต่ไม่ว่าจะเป็นท่อเส้นไหนก็ตามระหว่างท่อสองเส้นนี้ มันจะมีจุดที่ท่อถูกถอดออกอยู่ ดังนั้นเฮกเซนที่ไหลย้อนเข้ามาทางท่อฉีดแก๊สกลับ (เส้นสีแดง) จะไม่สามารถไหลย้อนไปยังเครื่องควบแน่นได้ ด้วยเหตุนี้ผมจึงบอกว่าข้อความในรายงานที่ว่า "เฮกเซนไหลย้อนไปจนถึงเครื่องควบแน่นแล้วก่อนถึงจุดที่ท่อถูกถอดออก" จึงเป็นข้อความที่ไม่สมเหตุสมผล

ด้วยเหตุนี้ตอนต้นเรื่องจึงได้เกริ่นเอาไว้ว่า เรื่องนี้ถ้าดูเพลิน ๆ โดยไม่คิดอะไรมันก็ไม่มีปัญหาอะไร แต่ถ้าอ่านโดยละเอียดจะพบความไม่สมเหตุสมผลนี้อยู่ ตรงนี้ไม่แน่ใจว่าผู้ทำคลิปและรายงานจงใจให้เป็นอย่างนั้นหรือไม่ ซึ่งก็เป็นไปได้เพราะเขาต้องรักษาความลับของลูกค้าของเขา เพราะเมื่อลองใช้ google ค้นหาข่าวการระเบิดในวันเดือนปีดังกล่าวก็ไม่พบ แต่ก็อาจเป็นไปได้ว่าเพราะค้นด้วยคำภาษาอังกฤษ แต่รายงานเหตุการณ์มันเป็นภาษาอื่น

ประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจคือ ทำไมถึงเกิดการสอด spade ไม่ครบตามข้อกำหนดขึ้นได้ ในระหว่างการสอด spade นั้นมีผู้ทำงานกี่คน และไม่มีใครทักท้วงเลยหรือว่ามันไม่สมบูรณ์ และตอนที่พบการรั่วไหล ทีมที่มาแก้ไขกับทีมที่ทำการติดตั้ง spade นั้นเป็นทีมเดียวกันหรือไม่ จึงไม่มีการทักท้วง

สำหรับฉบับนี้ก็คงจบลงเพียงแค่นี้