เพลิงไหม้ที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตระหว่างการถ่ายน้ำมันก๊าดลงถัง MO Memoir : Saturday 17 May 2568

เมื่อตอนต้นเดือน ได้นำเรื่องเพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บตัวอย่างมาเล่า เรื่องในวันนี้ก็เช่นเดียวกัน

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire during drain work caused by generating an insulated state on hanging a bucket on the valve of an intermediate raw material drum for hydrocarbon resin" (จาก https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000051.html) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่เมือง Kawasaki ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๙ สิงหาคม ค.ศ. ๒๐๐๐ (พ.ศ. ๒๕๔๓)

รูปที่ ๑ คำบรรยายโดยย่อของเหตุการณ์ที่เกิด

รูปที่ ๑ เป็นคำบรรยายโดยย่อของเหตุการณ์ที่เกิด (คำบรรยายเต็มดาวน์โหลดได้จากลิงก์ที่ให้ไว้) เหตุการณ์เกิดขึ้นระหว่างการทำงานประจำ โดยโอเปอร์เรเตอร์ต้องคอยระบายน้ำทิ้ง (ที่เรียกว่า drain) ออกจากหอ D-551A/B (ดูรูปที่ ๒ ประกอบ) ในการทำงานนี้โอเปอร์เรเตอร์จะเอาถังแบบมีหูหิ้วขนาดความจุประมาณ 5 ลิตรไปแขวนไว้บนตัววาล์ว จากนั้นทำการหมุนเพื่อเปิดวาล์ว 1 รอบ (บทความไม่ได้กล่าวว่า drain valve เป็นวาล์วแบบไหน บอกแต่เพียงว่าถ้าหมุน 4 รอบวาล์วก็จะเปิดจนสุด) ที่ระดับการเปิดด้วยการหมุนเพียง 1 รอบ ความเร็วของของเหลวที่ไหลออกจากวาล์วจะอยู่ที่ประมาณ 4.7 m/s (จัดว่าสูงอยู่เหมือนกัน)

การระบายของเหลวทิ้งสองครั้งแรกมีแต่น้ำออกมา ในระหว่างการระบายทิ้งครั้งที่สาม โอเปอร์เรเตอร์สังเกตพบการเปลี่ยนจากน้ำเป็นน้ำมัน จึงได้ทำการปิดวาล์ว แต่ไม่สามารถปิดได้ (บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าเป็นเพราะอะไร) จากนั้นเพียงแค่ 1 นาทีหลังจากพบการเปลี่ยนจากน้ำเป็นน้ำมัน ก็เกิดเพลิงลุกไหม้ขึ้นในถัง จึงได้มีการหยุดการทำงานของโรงงานและเรียกหน่วยดับเพลิงเข้าระงับเหตุ

ประมาณ 25 นาทีหลังเกิดเพลิงไหม้ก็สามารถปิดวาล์วระบายของเหลวได้ และประมาณ 1 ชั่วโมงหลังเกิดเพลิงไหม้ก็สามารถดับเพลิงได้

การสอบสวนระบุว่าต้นตอของประกายไฟที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดคือไฟฟ้าสถิต เนื่องจาก

1. ตัววาล์ว ท่อ และ D-551A/B ได้รับการต่อลงดิน

2. ถังที่ใช้รองรับของเหลวที่ระบายออกมานั้น ลำตัวถังและหูหิ้วทำจากโลหะ แต่มีการเคลือบผิวนอกของลำตัวด้วย acrylic resin และเคลือบผิวด้านในด้วย epoxy resin (ซึ่งต่างเป็นฉนวนไฟฟ้าทั้งคู่) และส่วนหูหิ้วบริเวณสำหรับให้มือจับยังชิ้นส่วนที่ทำจากพอลิเอทิลีน (ซึ่งก็เป็นฉนวนไฟฟ้า) หุ้มเอาไว้ (คงเพื่อให้มันใหญ่ขึ้น จะได้จับได้ง่าย ไม่เจ็บมือ)

รูปที่ ๒ ภาพบริเวณที่เกิดเหตุ

3. ของเหลวที่ระบายออกมาในการระบายครั้งที่สาม เป็นอิมัลชัลของน้ำมันก๊าดและน้ำ ทำให้เกิดการสะสมของไฟฟ้าสถิตได้ง่าย (ปรกติเวลาของเหลวไม่มีขั้วไหลในท่อก็มีการเกิดไฟฟ้าสถิตอยู่แล้ว แต่ถ้าของเหลวนั้นมีน้ำแขวนลอยอยู่ด้วย (เช่นเป็นอิมัลชันในกรณีนี้) การเกิดและการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตจะมากขึ้นไปอีก)

4. และด้วยความเร็วการไหลที่สูง ทำให้ของเหลวในถังรองมีการสะสมประจุไฟฟ้าสถิต

5. การทดลองในภายหลังพบว่าระดับความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นในถังรองรับนั้น สูงมากพอที่จะจุดระเบิดได้

ข้อเสนอแนะเพื่อการป้องกันที่กล่าวไว้ในบทความจะเน้นไปที่การฝึกอบรมโอเปอร์เรเตอร์และการทบทวนขั้นตอนการทำงาน โดยเน้นไปที่การให้ความรู้และความสำคัญในการต่อสายดินในการทำงานที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ แต่จะว่าไปเหตุการณ์นี้ก็มีบางเรื่องให้เราตั้งคำถามเพิ่มเติมเพื่อวิเคราะห์หาสาเหตุอื่นหรือวิธีป้องกันได้เช่น

1. ทำไมถึงใช้ถังรองที่มีการเคลือบผิวด้วยวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า ทั้งนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าเกิดการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตได้ง่าย การใช้ถังแบบนี้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในเหตุการณ์นี้ หรือก่อนหน้านี้ก็ใช้เป็นประจำ แต่ด้วยการที่พอเห็นน้ำมันก๊าด (ที่อยู่ในรูปอิมัลชัน) ไหลออกมา ก็ปิดวาล์วระบายทิ้งทันที ทำให้ไม่เกิดการสะสมไฟฟ้าสถิตที่มากพอ ทำให้เข้าใจว่าการใช้ถังรองรูปแบบนี้ไม่ก่อให้เกิดปัญหาใด (บทความบอกว่าการใช้ถังรองแบบนี้เป็นสิ่งต้องห้าม แต่ไม่ได้กล่าวว่าแล้วมันมีการนำมาใช้ได้อย่างไร)

2. วิธีการติดตั้งถังรองในช่วงที่ทำการระบายของเหลวทิ้ง ทำไมถึงเลือกใช้การแขวนไว้กับวาล์ว (ทำให้วาล์วต้องรับน้ำหนักทั้ง ๆ ที่วาล์วไม่ได้ออกแบบมาให้รับน้ำหนัก) การให้มีฐานรองรับ (ที่นำไฟฟ้าและต่อสายดิน) จะเป็นการดีกว่าหรือไม่ แต่จะว่าไปการให้มีฐานรองรับ (ที่นำไฟฟ้าและต่อสายดิน) ก็อาจไม่ได้ป้องกันไม่ให้โอเปอร์เรเตอร์ทำการแขวนถังไว้กับวาล์ว ดังตัวอย่างที่นำมาแสดงไว้ตอนท้าย Memoir ฉบับนี้

3. อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่สามารถปิดวาล์วระบายของเหลวได้ในตอนแรก และเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นอีก ควรป้องกันอย่างไร

4. ด้วยการหมุนวาล์วระบายเพียงแค่ 1 รอบ (ถ้าหมุน 4 รอบวาล์วก็จะเปิดเต็มที่) ก็ทำให้ของเหลวไหลออกมาด้วยความเร็วสูงแล้ว ดังนั้นควรหาทางป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลออกมาด้วยความเร็วที่สูงเกินไปหรือไม่ แม้ว่าวาล์วจะเปิดเต็มที่ก็ตาม วิธีการหนึ่งในการป้องกันอัตราการไหลที่เร็วเกินไปคือการติดตั้ง restriction orifice (แผ่นโลหะที่มีรูอยู่บริเวณตอนกลาง โดยรูดังกล่าวมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ) ไว้ในท่อระบายของเหลว

5. ปรกติจุดวาบไฟ (flash point) ของน้ำมันก๊าดจะสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ติดไฟได้ไม่ง่ายเว้นแต่จะมีการใช้ไส้ตะเกียง แต่ก็ต้องระวังในช่วงฤดูกาลที่อากาศร้อน ยิ่งถ้าน้ำมันนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดวาบไฟด้วย ก็จะกลายเป็นสารไวไฟได้

เหตุการณ์แบบนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ ในหนังสือ Prof. Trevor A. Kletz ก็ได้เล่าไว้ในหนังสือที่เขาเขียน (รูปที่ ๓) ในกรณีนั้นเป็นการระบายอะซิโตน (acetone H₃C-C(O)-CH₃) ลงถังเหล็ก วิธีปฏิบัติปรกติที่โรงงานนั้นทำกันคือวางไว้บนพื้นโลหะที่จะระบายประจุไฟฟ้าออกจากถัง แต่ในวันนั้นโอเปอร์เรเตอร์ทำการแขวนถังไว้กับวาล์ว แถมหูหิ้วของถังนั้นยังหุ้มด้วยพลาสติกที่เป็นฉนวนไฟฟ้า ทำให้เกิดการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตในของเหลวที่ระบายออกมา บทเรียนหนึ่งที่ได้กล่าวไว้ในเหตุการณ์นั้นคือไม่ควรใช้ภาชนะเปิดในการขนถ่ายของเหลวไวไฟแม้ว่าในการทำงานจะมีการเข้มงวดเรื่องการระบายประจุไฟฟ้าสถิตก็ตาม

 

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ทำนองเดียวกันที่บรรยายไว้ในหนังสือ What Went Wrong?: Case Histories of Process Plant Disasters เขียนโดย Prof. Trevor A. Kletz (หนังสือนี้พิมพ์ครั้งแรกปีค.ศ. ๑๙๘๕ หรือ ๑๕ ปีก่อนเกิดเหตุการณ์ที่นำมาเล่านี้ โดยรูปนี้นำมาจากฉบับพิมพ์ครั้งที่ 5 ปีค.ศ. ๒๐๐๙) เหตุการณ์นี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับ 111 (เอกสารนี้เป็นเอกสารเผยแพร่ภายในบริษัท เผยแพร่เมื่อเดือนพฤษภาคม ค.ศ. ๑๙๗๘ ต่อมาภายหลังจึงมีการเผยแพร่สู่สาธารณะ)

เรื่องนี้ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นความสำคัญของการเผยแพร่และศึกษาอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในอดีต เพราะสามารถช่วยป้องกันไม่ให้ทำผิดพลาดซ้ำอีกในอนาคต

เอทิลอะซีเทตระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะบรรจุใส่ถัง MO Memoir : Tuesday 9 July 2567

การเกิดประกายไฟจากไฟฟ้าสถิตในสภาพแวดล้อมที่เราอาศัยอยู่นั้นขึ้นอยู่กับความชื้นในอากาศ อากาศที่มีความชื้นสูงจะช่วยสะเทินประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิด ดังนั้นแม้ว่าเราจะสวมเสื้อผ้าที่ทำจากเส้นใยที่มีความเป็นขั้วต่ำ (เช่นพวกพอลิเอสเทอร์หรือไนลอน) เราก็จะไม่พบปัญหาไฟฟ้าสถิตสะสมบนตัวเรา เว้นแต่จะอยู่ในห้องปรับอากาศเป็นเวลานานพอ (อากาศในห้องปรับอากาศจะแห้ง) ทำให้เมื่อบางครั้งเวลาจะสัมผัสกับราวบันไดที่เป็นเหล็ก ลูกบิดประตู หรือก๊อกน้ำ ก็จะรู้สึกเหมือนไฟดูด นั่นคือการเกิดประกายไฟระหว่างตัวเราและโลหะที่นำไฟฟ้า

ตรงนี้จะต่างจากประเทศเมืองหนาว ที่อากาศจะแห้งกว่ามาก ทำให้ประจุไฟฟ้าสถิตสะสมได้ง่ายและค้างเป็นเวลานาน หลายเหตุการณ์ที่ชี้ให้เห็นว่าอุบัติเหตุจากไฟฟ้าสถิตนั้นมักจะเกิดในช่วงเวลาที่อากาศแห้ง (ช่วงหน้าหน้า)

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเอกสารกรณีศึกษาของ CSB เรื่อง "Static Spark Ignites Flammable Liquid during Portable Tank Filling Operation" ที่เผยแพร่ในเดือนกันยายน ค.ศ. ๒๐๐๘ (พ.ศ. ๒๕๕๑) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงงานแห่งหนึ่งในประเทศสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ ๒๙ ตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๗ (พ.ศ. ๒๕๕๐) โดยเกิดระหว่างการแบ่งบรรจุเอทิลอะซีเทต (Ethyl acetate - H₃CC(O)O-C₂H₅ จุดเดือดประมาณ 77ºC และจุดวาบไฟ -4ºC) ลงในถังเหล็กกล้าความจุ 300 แกลลอน (ประมาณ 1 m³) ดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ สภาพการเติมเอทิลอะซีเทตลงในถังบรรจุที่เกิดเหตุ

ตัวถังบรรจุทำด้วยเหล็กกล้ามีการต่อสายดิน เครื่องชั่งน้ำหนักก็มีการต่อสายดิน ตัวปั๊มที่ใช้จ่ายเอทิลอะซีเทตก็มีการต่อสายดิน และจะว่าไป โมเลกุลเอทิลอะซีเทตเองก็จัดว่าเป็นโมเลกุลมีขั้ว สิ่งที่โอเปอร์เรเตอร์ทำก็คือเอาหัวจ่ายสอดคารูเปิดด้านบน ตัวหัวจ่ายทำจากพอลิเมอร์ไม่นำไฟฟ้า แต่มีลูกบอลเหล็กกล้าไร้สนิมทำหน้าที่เป็นวาล์วติดตั้งอยู่ภายใน ตัวสายยางเองทำจากวัสดุไม่นำไฟฟ้า ตัวน้ำหนักถ่วง (ที่ถ่วงไว้เพื่อป้องกันไม่ให้หัวจ่ายกระเด็นออกมาเวลาจ่ายของเหลว) ก็ทำจากโลหะ โดยชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุนำไฟฟ้าของหัวจ่ายนั้นไม่ได้มีการต่อสายดิน

นอกจากนั้นการเติมยังเป็นแบบปล่อยให้ของเหลวตกอย่างอิสระจากปลายท่อหัวจ่ายลงไปในถัง ซึ่งการเติมแบบนี้จะทำให้ของเหลวที่ตกลงไปนั้นเกิดการกระเด็นกระจาย ซึ่งเป็นการเพิ่มการเกิดไฟฟ้าสถิตและยังทำให้ของเหลวระเหยได้ดีขึ้น (พื้นที่ผิวสูงขึ้นจากการเกิดหยดของเหลวเล็ก ๆ)

พอเริ่มเติมของเหลว โอเปอร์เรเตอร์ก็เดินไปทำงานยังบริเวณอื่น ไม่นานก็ได้ยินเสียงดัง (ภาษาอังกฤษใช้คำว่า "popping sound") ดังมาจากถังแบ่งบรรจุ พอหันกลับไปดูก็พบไฟกำลังลุกท่วมถังแบ่งบรรจุอยู่ ส่วนตัวหัวจ่ายก็กระเด็นตกลงมาบนพื้นโดยที่ยังมีเอทิลอะซีเทตไหลออกมาอยู่ (ตัวการทำให้เพลิงไหม้แผ่ขยายออกไป)

การสอบสวนเชื่อว่าต้นตอของการจุดระเบิดเกิดจากไฟฟ้าสถิตสะสมที่ตัวหัวจ่ายและน้ำหนักถ่วง พอสะสมมากพอก็เกิดประกายไฟกระโดยไปยังตัวถังแบ่งบรรจุที่ทำจากโลหะและมีการต่อสายดิน ประกอบกับบริเวณดังกล่าวมีไอระเหยของเอทิลอะซีเทตไหลออกมาจากช่องสำหรับเติม ก็เลยเกิดเพลิงลุกไหม้ขึ้น

(หมายเหตุ : ในเหตุการณ์นี้เป็นไปได้ว่าด้วยการที่เอทิลอะซีเทตมีจุดเดือดที่ไม่สูง ในระหว่างการเติมเลยมีไอระเหยของเอทิลอะซีเทตไล่อากาศที่อยู่ในถังออกไป ทำให้ภายในถังมีอากาศไม่เพียงพอสำหรับการระเบิด การลุกไหม้จึงเกิดจากไอระเหยที่ระเหยออกมาทางช่องเติม และจากเอทิลอะซีเทตที่ไหลออกมาจากหัวจ่ายที่ตกลงมาที่พื้น ซึ่งถ้าหากในถังนั้นมีอากาศมากพอ เปลวไฟที่วิ่งย้อนเข้าไปในถังก็อาจทำให้เกิดการระเบิดที่ทำให้ถังเสียหายได้)

รูปที่ ๒ ความหมายของการต่อลงดิน (grounding) และการต่อฝาก (bonding) เพื่อถ่ายเทประจุไฟฟ้าสถิตออกไป

รูปที่ ๒ เป็นตัวอย่างแสดงความหมายของการต่อลงดิน (grounding) และการต่อฝาก (bonding) ในระหว่างการเติมของเหลวเข้าถังเพื่อถ่ายเทประจุไฟฟ้าสถิตออกไป การต่อฝากคือการทำให้ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าได้ที่อยู่แยกกันนั้น มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้าด้วยกัน แต่การระบายประจุไฟฟ้าสถิตจะเกิดก็ต่อเมื่อมีชิ้นส่วนนั้นอย่างน้อยหนึ่งชิ้นมีการต่อลงดิน ถ้าไม่มีการต่อลงดินเลย ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าเหล่านั้นที่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าถึงกัน ก็จะกลายเป็นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่

รูปที่ ๓ ตัวอย่างวิธีการเติมที่เหมาะสม

รูปที่ ๓ เป็นตัวอย่างวิธีการเติมที่เหมาะสมคือตัวหัวจ่ายนั้นควรต้องมีการระบายไฟฟ้าสถิตออกไป ไม่ว่าจะด้วยการต่อลงดินโดยตรง หรือต่อฝากเข้ากับถังแบ่งบรรจุที่มีการต่อลงดิน (แต่ตัวถังแบ่งบรรจุต้องทำจากวัสดุนำไฟฟ้าได้ด้วยนะ) นอกจากนี้การเติมของเหลวควรใช่ท่อจุ่ม (dip pipe) คือปลายท่อนั้นอยู่ที่ระดับพื้น (จมอยู่ใต้ผิวของเหลว) และตัวสายยางเองควรมีโครงสร้างที่นำไฟฟ้าได้ (เช่นทำจากพอลิเมอร์ที่มีตาข่ายโลหะฝังอยู่ภายในตลอดทั้งความยาว) เพื่อระบายประจุไฟฟ้าสถิตออกจากตัวสายยาง (ในรูปก็เป็นการผ่านทางหัวจ่ายหรือปั๊ม)

รูปที่ ๔ ภาพจากข่าวปีพ.ศ. ๒๕๖๕

รูปที่ ๔ เป็นภาพข่าวเมื่อวันที่ ๓๐ เมษายน พ.ศ. ๒๕๖๕ ที่ชาวบ้านเอาภาชนะบรรจุไปตุนน้ำมันก่อนน้ำมันขึ้นราคา ในรูปจะเห็นว่าการเติมก็ใช้หัวจ่ายน้ำมันที่ใช้เติมรถยนต์ แต่ถังที่นำมาบรรจุนั้นเป็นถังพลาสติก (วัสดุไม่นำไฟฟ้า) จะว่าไปในบ้านเราก็ได้เห็นการซื้อน้ำมันโดยเอาถังบรรจุใส่ท้ายรถมาเติมที่ปั๊มหลายครั้ง และไม่มีการต่อสายดินใด ๆ เพื่อระบายประจุไฟฟ้าสถิต แต่ที่ไม่ค่อยเกิดอุบัติเหตุอาจเป็นเพราะอย่างแรกคืออากาศบ้านเรามีความชื้นสูง อย่างที่สองคือน้ำมันที่นิยมตุนกันนั้นมักเป็นน้ำมันดีเซลที่มีจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้อง แต่ก็มีข่าวบ้างเหมือนกันที่เกิดเพลิงลุกไหม้ขณะทำการเติมน้ำมันหรือรถน้ำมันกำลังเตรียมการถ่ายน้ำมันลงถังเก็บใต้ดินในปั๊มน้ำมัน

รูปที่ ๕ การซื้อน้ำมันใส่ขวดบรรจุนมพาสเจอร์ไรซ์

ส่วนรูปที่ ๕ เป็นข่าวเมื่อปีที่แล้วที่มีคนเอา "ภาชนะบรรจุนมพาสเจอร์ไรซ์ขนาด ๒ ลิตร" ไปซื้อน้ำมันเบนซินที่ปั๊มน้ำมันแห่งหนึ่ง แล้วพบว่าจ่ายค่าน้ำมันไป ๒ ลิตรแต่ได้น้ำมามาไม่ถึงครึ่งภาชนะ

ที่ผมแปลกใจคือ ทำไมพนักงานที่ปั๊มน้ำมันดังกล่าวจึงยอมขายน้ำมันใส่ภาชนะดังกล่าว ทั้ง ๆ ที่มันมีข้อห้ามในการจำหน่ายน้ำมันเรื่องภาชนะที่จะนำมาใช้บรรจุ

ท้ายนี้ก็ขอบันทึกไว้หน่อยว่า เขียน Memoir มาได้ ๑๖ ปีแล้ว ฉบับนี้ก็เป็นฉบับเริ่มต้นปีที่ ๑๗

ถังเก็บเบนซีน (bezene) ระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Wednesday 29 May 2567

การเก็บตัวอย่างของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังที่ตำแหน่งต่าง ๆ ภายในถัง จะบอกให้เรารู้ว่าของเหลวในถังนั้นผสมเข้าเป็นเนื้อเดียวกันหรือไม่ ในกรณีของถัง (Tank) เก็บของเหลวขนาดใหญ่ ก็จะใช้วิธีหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่างที่เรียกว่า "Sample thief" (ตัวอย่างในรูปที่ ๑) ลงไปยังระดับความลึกที่ต้องการ (เช่น ผิวบน, กลางถัง หรือก้นถัง) แล้วก็กระตุกเชือกหย่อนให้ฝาภาชนะเก็บตัวอย่างเปิด ของเหลวที่ระดับความลึกนั้นก็จะไหลเข้าไปในภาขนะบรรจุ

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง Sample thief สำหรับเก็บตัวอย่างผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเหลว

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเว็บ https://www.shippai.org/fkd/en/index.html เรื่อง "Explosion and fire on sampling at a benzene tank" ที่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่เมือง Yokokahama ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๘ มกราคม ค.ศ. ๑๙๗๒ (พ.ศ. ๒๕๑๕) โดยเป็นการระเบิดที่ถังเก็บเบนซีน (benzene C₆H₆) ขนาดความจุ 10,000 m³ ในขณะที่พนักงานกำลังเก็บตัวอย่างเบนซีนในถังด้วยการหย่อน sampling thief ลงจากหลังคาถังผ่านทาง Gauge hatch

รูปที่ ๒ ภาพรวมของเหตุการณ์ที่เกิด

แม้ว่าไฮโดรคาร์บอนจะเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว แต่จุดหลอมเหลวของมันก็ขึ้นกับรูปร่างโมเลกุลด้วย เช่นเฮกเซน (Hexane C₆H₁₄) ที่รูปร่างโมเลกุลเป็นสายโซ่ที่มีความคดลง มีจุดหลอมเหลวที่ -95ºC ในขณะที่เบนซีนที่รูปร่างโมเลกุลเป็นวงแหวนแบน ทำให้แนบชิดเข้าด้วยกันได้ดีกว่า มีจุดหลอมเหลวอยู่ที่ 5.5ºC และจุดวาบไฟอยู่ที่ประมาณ -11ºC

พึงสังเกตนิดนึงนะครับว่า อุณหภูมิจุดวาบไฟของเบนซีนนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิจุดหลอมเหลวอีก นั่นเป็นเพราะเบนซีนที่เป็นของแข็งนั้นสามารถระเหิดได้

ในเหตุการณ์นี้ เบนซีนถูกเก็บไว้ในถังชนิด fixed-roof ขนาด 10,000 m³ ที่ไม่มีการใช้ไนโตรเจนป้องกันการรั่วไหลของอากาศเข้าไปในถัง (รูปที่ ๒) คือถังชนิดนี้มันจะมีช่องระบายอากาศ (vent) ที่ยอมให้อากาศเข้าเวลาสูบของเหลวออกจากถังเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสุญญากาศในถัง และให้อากาศไหลออกเวลาที่ป้อนของเหลวเข้าถังเพื่อป้องกันไม่ให้ความดันสูงเกิน แต่ถ้ามีการป้อนแก๊สไนโตรเจนเข้าเวลาที่สูบของเหลวออกจากถัง การรั่วไหลของอากาศภายนอกเข้าถังก็จะลดลง แต่เนื่องจากในเหตุการณ์นี้ไม่มีการป้อนไนโตรเจนเข้าช่วย ที่ว่างในถังจึงเป็นส่วนผสมระหว่างอากาศกับไอระเหยของเบนซีนที่มีความเข้มข้นอยู่ในช่วง explosive range

ลำดับเหตุการณ์เริ่มจากสามวันก่อนหน้า (รูปที่ ๓) คือในวันที่ ๕ มกราคมได้มีการให้ความร้อนแก่เบนซีนที่อยู่ในถังเพื่อป้องกันไม่ให้เบนซีนเกิดการแข็งตัว (ช่วงต้นเดือนมกราคมเป็นฤดูหนาวของประเทศญี่ปุ่น) ใน "ช่วงเช้า" ของวันที่ ๘ ได้มีการจ่ายเบนซีนจำนวน 38 m³ ไปยังรถบรรทุกและรับเบนซีน 251 m³ จากอีกถังบรรจุหนึ่ง ใน "ช่วงบ่าย" ของวันเดียวกัน โอเปอร์เรเตอร์ได้ทำการวัดระดับเบนซีนในถังด้วยการใช้ "เทปโลหะ" หย่อนลงไปในถังผ่านทาง gage hatch (ช่องมีฝาปิดไว้สำหรับวัดระดับและเก็บตัวอย่างของเหลวภายในถัง) และเริ่มทำการเก็บตัวอย่างด้วยการใช้ sampling thief ที่ทำจากโลหะ โดยครั้งแรกเก็บตัวอย่างที่ระดับผิวบนก่อน จากนั้นจึงทำการเก็บตัวอย่างที่ระดับความลึกบริเวณตอนกลาง การระเบิดเกิดขึ้นระหว่างที่เก็บตัวอย่างครั้งที่ความลึกบริเวณตอนกลางนี้ ขณะเกิดเหตุนั้น อุณหภูมิภายนอกถังอยู่ที่ 9.6ºC ในขณะที่อุณหภูมิของเหลวในถังอยู่ที่ประมาณ 11-14ºC

รูปที่ ๓ ลำดับเหตุการณ์ที่เกิดและสาเหตุ

สาเหตุของการระเบิดเชื่อว่าเกิดจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดจาก (ก) การเคลื่อนที่ของตัว sampling thief ในของเหลว และ (ข) เป็นไปได้ว่าประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการป้อนเบนซีนเข้าไปในถังในช่วงเช้านั้นยังคงมีอยู่ โดยเกิดประกายไฟฟ้าระหว่างตัว sampling thief กับตัวโครงสร้างของถังที่อาจจะเป็น gage hatch (บทความได้บอกว่าเกิดอะไรขึ้นกํบโอเปอร์เรเตอร์ผู้ทำหน้าที่เก็บตัวอย่าง แต่การที่บอกว่าเกิด "full surface tank fire" ก็แสดงว่าแรงระเบิดน่าจะทำให้หลังคาถังปลิวออกไป (และคงไปพร้อมกับโอเปอร์เรเตอร์ผู้ทำหน้าที่เก็บตัวอย่าง)

รูปที่ ๔ เบื้องหลังการเกิดเหตุและผลที่ตามมา

บทความยังกล่าวว่า ณ เวลานั้นอันตรายจากไฟฟ้าสถิตยังไม่ได้เป็นที่รับรู้กันดี (รูปที่ ๔) เห็นได้จากไม่มีการต่อสายดินเมื่อใช้เชือกที่ทำจากฝ้ายในการหย่อน samplig thief จริงอยู่ที่ว่าตัว sampling thief ที่ทำจากโลหะและเชือกที่ทำจากฝ้ายนั้นจะกระจายไฟฟ้าสถิตได้ดี แต่ถ้าไม่มีการต่อสายดินระบายประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นออกไป มันก็จะทำหน้าที่เป็นเสมือนตัวเก็บประจุ หลังจากเหตุการณ์ดังกล่าว จึงได้มีการปรับปรุงมาตรฐานประเทศญี่ปุ่น (JIS หรือ Japan Industrial Standard) โดยกำหนดให้ใช้เชือกที่ทำจากทองเหลืองในการเก็บตัวอย่างของเหลวที่มีจุดวาบไฟต่ำ (และที่สำคัญคือต้องมีการต่อสายดินด้วย)

กฎระเบียบความปลอดภัยต่าง ๆ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นล้วนเป็นสิ่งที่ได้เรียนรู้มาจากความผิดพลาดในอดีต ดังนั้นในการอ่านกรณีศึกษาเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีต จึงต้องระวังการนำเอาความรู้ที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นไปวิพากษ์วิจารณ์การกระทำในอดีต เพราะการทำงานใด ๆ ทุกอย่างมันก็ถือได้ว่าปลอดภัยตราบเท่าที่ยังไม่เกิดเหตุ และความรู้ที่มีในปัจจุบันนั้นอาจเป็นสิ่งที่ไม่เป็นที่รู้กันในอดีต

ถังเก็บ gas oil ระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Wednesday 22 May 2567

ในเหตุการณ์นี้เรียกว่าเสียชีวิตเพราะทำตามมาตรฐานการทำงานที่เขียนเอาไว้อย่างเคร่งครัดก็ได้ เพราะมาตรฐานที่เขียนไว้นั้น มันตกไป ๑ คำ ทำให้ความหมายกลายเป็นตรงข้ามกัน

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion and Fire in Gas-Oil Fixed Roof Storage Tank. (A non-inherently safer design)" โดย Yigal Riezel, Process Safety Management, consultant, Ashdod, ISRAEL

รูปที่ ๑ แผนผังกระบวนการกลั่น

จะบอกว่าชื่อเรียกผลิตภัณฑ์น้ำมันประเภทเดียวกันที่โรงน้ำมันกลั่นได้มันขึ้นอยู่กับคนเรียกก็น่าจะได้ เช่นเบนซินกับน้ำมันก๊าด บางทีก็เรียกรวมกันว่าแนฟทา (Naphtha) บางทีก็เรียกแยกเป็น Light Naphtha กับ Heavy Naphtha น้ำมันดีเซลที่เราใช้กันอยู่นั้นคือดีเซลหมุนเร็วหรือ High Speed Diesel (HSD) และยังมีน้ำมีดีเซลหมุนช้าหรือ Low Speed Diesel (LSD) ที่มีจุดเดือดสูงกว่า และเป็นจุดรอยต่อระหว่างน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา น้ำมันช่วงนี้บางทีก็เรียกรวมว่า Gas oil หรือแยกเป็น Light gas oil กับ Heavy gas oil ส่วนน้ำมันที่มีจุดเดือดสูงกว่านี้ก็จะเป็นพวกน้ำมันเตา (Fuel oil) น้ำมันกลุ่มนี้บางทีก็เรียกว่า Heavy distillate

ในการกลั่นน้ำมันดิบนั้นจะทำการกลั่นให้หอกลั่นความดันบรรยากาศก่อน ในหอกลั่นนี้จะแยกผลิตภัณฑ์น้ำมัน เบนซิน ก๊าด และดีเซล และพวกที่มีจุดเดือดสูงกว่าดีเซล ออกจากกัน น้ำมันกลุ่มหลังที่มีจุดเดือดสูงนี้จะถูกส่งไปกลั่นต่อในหอกลั่นสุญญากาศเพื่อแยกออกเป็นน้ำมันเตาเกรดต่าง ๆ

เหตุการณ์นี้เกิดในวันอาทิตย์ที่ ๒ พฤศจิกายน ค.ศ. ๑๙๙๗ (พ.ศ. ๒๕๔๐) ที่โรงกลั่นน้ำมัน Ashdod Oil Refinery ประเทศอิสราเอล ส่งผลให้พนักงานที่ทำหน้าที่เก็บตัวอย่างเสียชีวิต ๑ ราย และเกิดเพลิงไหม้นาน ๓ ชั่วโมงก่อนที่จะควบคุมเพลิงได้ รูปที่ ๑ แสดงแผนผังกระบวนการกลั่นของโรงกลั่นแห่งนี้

gas oil ที่ได้จากการกลั่น จะถูกส่งไปยังหน่วยกำจัดกำมะถัน (Hydrodesulfurisation - HDS) เพื่อกำจัดสารประกอบกำมะถันออก หน่วยนี้ทำงานด้วยการอุ่นน้ำมันให้ร้อน (โดยที่น้ำมันยังเป็นของเหลวอยู่) ผสมกับแก๊สไฮโดรเจนที่ความดันสูง (เพื่อให้ไฮโดรเจนละลายเข้าไปในน้ำมัน) และให้ไหลผ่านชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็ง โดยไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับสารประกอบกำมะถันในน้ำมันให้กลายเป็นแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟล์ (H₂S) แยกตัวออกมาจากน้ำมัน น้ำมันที่ผ่านการกำจัดกำมะถันแล้วจะไหลเข้าสู่หอ Stripper ที่มีการฉีดแก๊สไฮโดรเจนเข้าไปทางด้านล่างเพื่อไล่ไฮโดรคาร์บอนเบาออก จากนั้นจึงถูกส่งต่อไปยังถังเก็บ ในส่วนของน้ำมันก๊าดเองก็มีหน่วยกำจัดกำมะถันแยกต่างหาก

หอ Stripper เป็นหอที่ทำหน้าที่กำจัดองค์ประกอบที่มีจุดเดือดต่ำที่ละลายอยู่ในของเหลวที่มีจุดเดือดสูงกว่า การทำงานของหอนี้คือจะให้ของเหลวไหลจากบนลงล่างโดยมีแก๊สวิ่งสวนขึ้นไปด้านบน อย่างเช่นในรูปที่ ๑ ในส่วนของ Kerosene Stripper จะใช้ไอน้ำฉีดเข้าไปเพื่อไล่เอาไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันเบนซิน (ถ้ามีปะปนมา) ออกไป และในทำนองเดียวกัน Diesel Stripper ก็ใช้ไอน้ำฉีดเข้าไปเพื่อไล่เอาไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันก๊าด (ถ้ามีปะปนมา) ออกไป ในโรงกลั่นนี้ในหอ Stripper ของหน่วย HDS ใช้การฉีดแก๊สไฮโดรเจนเข้าไปเนื่องจากมีอยู่มากและมีราคาถูกกว่าไอน้ำ (อาจเป็นได้เนื่องจากเหตุเกิดในประเทศอิสราเอลและภูมิภาคแถบนั้นไม่ค่อยมีแหล่งน้ำ)

รูปที่ ๒ การทำงานก่อนการเกิดระเบิด

เหตุการณ์เริ่มจากวันศุกร์ที่ ๕ พฤศจิกายนเวลา 02:30 น โดยทางโรงกลั่นได้เริ่มทำการส่งน้ำมันจากหน่วยต่าง ๆ เข้าไปเก็บไว้ในถัง 401 (ความจุ 1500 m³) การส่งน้ำมันเสร็จสิ้นในวันเสาร์ถัดมาเมื่อเวลา 21:30 น และน้ำมันในถังก็ไม่ได้มีการเคลื่อนไหวอะไร (หมายถึงป้อนน้ำมันเข้าเพิ่มหรือสูบออก) นาน 10 ชั่วโมงก่อนที่โอเปอร์เรเตอร์จะมาเก็บตัวอย่างในวันอาทิตย์เวลาประมาณ 07:30 น และเกิดการระเบิดขึ้น

การระเบิดจะเกิดได้ต้องมี ๓ องค์ประกอบรวมกันคือ อากาศ เชื้อเพลิง และพลังงานกระตุ้น น้ำมันดีเซลนั้นถือว่าไม่ใช่สารไวไฟ (ในบ้านเรากำหนดอุณหภูมิจุดวาบไฟน้ำมันดีเซลไว้ที่ "ไม่ต่ำกว่า 52ºC") ดังนั้นจึงสามารถเก็บในถังเก็บความดันบรรยากาศชนิด cone roof tank ได้ ซึ่งถัง 401 ก็เป็นถังชนิดนี้ที่มีรูระบายอากาศขนาด 12 นิ้วอยู่ทางด้านบน (เพื่อให้อากาศไหลออกเมื่อป้อนของเหลวเข้าถัง และให้อากาศไหลเข้าเมื่อสูบของเหลวออกจากถัง) ดังนั้นที่ว่างเหนือผิวของเหลวในถังจึงมีอากาศอยู่แล้ว

ประเด็นถัดมาก็คือเชื้อเพลิงที่ระเหยขึ้นมาผสมกับอากาศนั้นมาจากไหน เพราะน้ำมันดีเซลนั้นมีจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้อง การสอบสวนพบว่าน้ำมันที่ผ่านหอ stripper นั้นยังมี "ไฮโดรเจน" ละลายปนอยู่ ซึ่งต้องใช้เวลากว่าที่ไฮโดรเจนจะระเหยออกมาจนหมด และพบว่าเวลา 10 ชั่วโมงที่น้ำมันอยู่นิ่ง ๆ ในถังนั้น ยังมีไฮโดรเจนระเหยออกมาจากน้ำมันอยู่

รูปที่ ๓ ข้อเท็จจริงที่ค้นพบ

ไฮโดรเจนเป็นแก๊สที่มีช่วง explosive limit ที่กว้าง และต้องการพลังงานกระตุ้นที่ต่ำในการจุดระเบิด ช่วงเวลา 10 ชั่วโมงที่น้ำมันอยู่นิ่ง ๆ ในถังนั้นมากเพียงพอที่จะทำให้ไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการไหลของน้ำมันเข้าถังนั้นกระจายไปหมด แต่ในที่เกิดเหตุพบภาชนะสำหรับเก็บตัวอย่าง (ทำจากทองเหลือ) และเชือก "ไนลอน" ยาว 1 เมตรผูกติดอยู่ (รูปที่ ๓) ตกอยู่ในถัง โดยส่วนที่เหลือของเชือกถูกพัดปลิวออกไประหว่างการระเบิดและพบอยู่ในเขตกำแพงล้อมรอบ (dike)

กรรมการสอบสวนสรุปว่าแหล่งจุดระเบิดที่เป็นไปได้มากที่สุดคือไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการหย่อนภาชนะเก็บตัวอย่างที่ทำจากเส้นใยสังเคราะห์ (แทนที่จะเป็นฝ้าย) และเป็นไปได้ว่าเกิดจากการเสียดสีกับผ้าขี้ริ้วหรือถุงมือ PVC ในขณะที่ทำการหย่อนภาชนะเก็บ และอากาศในวันดังกล่าวก็แห้งด้วย ประกายไฟฟ้าสถิตอาจเกิดขึ้นเมื่อหย่อนลงไปใกล้ผิวของเหลวหรือกับผนังของถังเก็บ

นอกจากนี้กรรมการสอบสวนยังพบว่ามาตรฐานที่เขียนไว้เมื่อ ๒ ปีก่อนหน้า (ในปีค.ศ. ๑๙๙๕) เขียนเอาไว้ว่า (รูปที่ ๒ ย่อหน้าสุดท้าย) "เพื่อที่จะลดความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าสถิต "ควรใช้" เชือกหรือผ้าที่ทำจากไนลอนหรือพอลิเอสเทอร์" คณะกรรมการสอบสวนจึงรีบส่งการค้นพบดังกล่าวไปให้ผู้เขียนมาตรฐานดังกล่าว และได้คำตอบกับมาว่าต้องขอโทษที่พิมพ์ผิดด้วยการตกคำว่า "ไม่" หน้าคำ "ควรใช้"

โมเลกุลเส้นใยที่มีโครงสร้างที่มีความเป็นขั้วอยู่เป็นจำนวนมาก จะกระจายประจุไฟฟ้าสถิตได้ดี เส้นใยธรรมชาติเป็นเซลลูโลสที่เกิดจากน้ำตาลกลูโคสต่อกันเป็นสายโซ่ โครงสร้างโมเลกุลน้ำตาลกลูโคสมีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) อยู่มาก ซึ่งช่วยในการจับความชื้นจากอากาศทำให้กระจายประจุไฟฟ้าสถิตได้ดี เส้นใยสังเคราะห์เช่น ไนลอน พอลิเอสเทอร์ พอลิโอเลฟินส์ ฯลฯ มีโครงสร้างที่มีความเป็นขั้วอยู่น้อยหรือแทบไม่มีเลย เส้นใยเหล่านี้จึงเป็นที่สะสมที่ดีของประจุไฟฟ้าสถิต

วัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า แต่ไม่มีการต่อสายดินเอาไว้ (เพื่อถ่ายประจุที่เกิดขึ้นนั้นออกไป) ก็จะทำหน้าที่เป็นเสมือนตัวเก็บประจุที่เป็นที่สะสมประจุไฟฟ้าสถิตได้เช่นกัน