Flixborough explosion (ภาค ๒) MO Memoir : Saturday 3 June 2566

เรื่องเหตุการณ์การระเบิดที่โรงงานของบริษัท Nypro (UK) ที่ผลิต caprolactam ด้วยการออกซิไดซ์ cyclohexane ด้วยอากาศให้กลายเป็น cyclohexanol และ cyclohexanone ในวันเสาร์ที่ ๑ มิถุนายนปีค.ศ. ๑๙๗๔ (พ.ศ. ๒๕๑๗) เวลา ๑๖.๕๓ น ณ เมือง Flixborough ประเทศอังกฤษได้เคยเขียนไว้ในเรื่อง "Flixborough explosion" ที่นำลง blog ไปเมื่อวันศุกร์ที่ ๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ หรือ ๑๓ ปีที่แล้ว

แต่มาวันนี้มีเหตุให้ต้องเขียนใหม่เนื่องจากเมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมาได้เห็นภาพ Inforgraphic เหตุการณ์ดังกล่าวของหน่วยงานแห่งหนึ่ง แต่ปัญหาก็คือข้อมูลที่ปรากฏในคำอธิบายภาพ Infographic เหล่านั้นไม่ตรงกับข้อเท็จจริงที่ปรากฏในรายงานการสอบสวนและหนังสือต่าง ๆ ที่จัดพิมพ์หลังเหตุการณ์นั้นไม่นาน (ด้วยผู้เขียนที่เป็นที่ยอมรับกันในวงการวิศวกรรมเคมีในเรื่องเกี่ยวกับความปลอดภัย) จึงเห็นว่าควรต้องชี้ให้เห็นว่าสิ่งที่เกิดขึ้นจริง (ตามที่ปรากฏในรายงานการสอบสวนหรือหนังสือที่เกี่ยวข้อง) นั้นแตกต่างไปจากสิ่งที่ปรากฏในสื่อ Infographic นั้นอย่างไร

ภาพ Infographic และคำบรรยายที่นำมานั้นขออนุญาตปิดชื่อผู้จัดเพราะไม่ประสงค์จะให้มีการอ้างอิงไปถึง ส่วนเอกสารที่นำมาประกอบนั้นนำมาจาก

๑. "The Flixborough disaster : Report of the Court of Inquiry" เอกสารฉบับนี้คือรายงานการสอบสวนที่เป็นทางการ เผยแพร่ในปีค.ศ. ๑๙๗๕ (ปีถัดจากเหตุการณ์เกิด)

๒. "What Went Wrong? Case Histories of Process Plant Disasters" เขียนโดย Prof. Trevor A. Kletz ในช่วงที่เกิดเหตุนั้นท่านผู้นี้ยังทำงานอยู่บริษัท ICI ในด้านเกี่ยวกับความปลอดภัย เรียกได้ว่าเป็นผู้บุกเบิกเทคนิค HAZOP ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบัน และเมื่อเกษียณจากบริษัทแล้วก็ได้รับเชิญให้ไปเป็นศาสตราจารย์ในมหาวิทยาลัย Louborough ประเทศอังกฤษ เล่มนี้พิมพ์ครั้งแรกในปีค.ศ. ๑๙๘๕ ผมเองมีหนังสือเล่มนี้ฉบับพิมพ์ครั้งที่ ๒ แต่เล่มที่เอามาอ้างอิงในวันนี้เป็นฉบับพิมพ์ครั้งที่ ๕ (มีการเพิ่มตัวอย่างและรูปภาพเข้ามาอีก)

๓. "Loss Prevention in the Process Industries" เขียนโดย Prof. Frank P. Lees ผู้เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัย Louboborough ประเทศอังกฤษ หนังสือนี้มี 3 Volume จัดพิมพ์ครั้งแรกในปีค.ศ. ๑๙๘๐ รายละเอียดเหตุการณ์ที่ Flixborough อยู่ใน Volume 3 ที่เป็นเล่มรวบรวมกรณีตัวอย่างอุบัติเหตุในอดีต ส่วน Volume 1 และ 2 เป็นเรื่องเกี่ยวกับการออกแบบ การประเมินความเสี่ยง การควบคุมอุบัติเหตุ ฯลฯ

หนังสือทั้ง ๕ เล่ม (รายการที่ ๓ มี 3 Volume) หวังว่าตอนนี้ยังหาดาวน์โหลดได้ในอินเทอร์เน็ต สิ่งหนึ่งที่ควรรู้ก่อนการอ่านคือหนังสือที่กล่าวมาข้างบนนั้นเขียนโดยคน "อังกฤษ" ดังนั้นคำศัพท์ต่าง ๆ นั้นจะอิงแบบอังกฤษเป็นหลัก ถ้าไม่แน่ใจว่าเข้าใจถูกต้องหรือไม่ก็ขอแนะนำให้อ่าน "What Went Wrong?" ก่อน เพราะมีการเทียบศัพท์ UK กับ USA ไว้ให้

ตอนนี้ก็ได้เวลาเข้าเรื่องแล้ว โดยขอเริ่มจากแนะนำให้รู้จักกับกระบวนการออกซิไดซ์ (oxidation process) ก่อน

สารตั้งต้นหลักของปิโตรเคมีได้มาจากน้ำมันที่มีประกอบด้วยอะตอมคาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) เป็นหลัก แต่ผลิตภัณฑ์ที่เราต้องการนำไปใช้งานมักมีอะตอมออกซิเจน (O) ร่วมด้วย ดังนั้นการเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนให้เป็นผลิตภัณฑ์จึงต้องทาทางเติมอะตอม O เข้าไปในโมเลกุลสารตั้งต้น ปฏิกิริยาการเติมอะตอม O นี้เรียกว่าปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ (oxidation reaction) และตัวออกซิไดซ์ (oxidising agent) ที่นิยมใช้กันในอุตสาหกรรมก็คืออากาศ เพราะมันมีอยู่ทั่วไปและไม่ต้องจัดซื้อ

รูปที่ ๑ Infographic ภาพแรกและคำบรรยาย

ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวมันค่อนข้างเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา โมเลกุลออกซิเจนในอากาศก็ค่อนข้างเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา ดังนั้นสารสองตัวจะทำปฏิกิริยาด้วยกันยาก เว้นแต่จะมีแหล่งพลังงานที่สูงพอมากระตุ้น (เช่นประกายไฟ เปลวไฟ) มีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย มีอุณหภูมิที่สูงมากพอ หรือมีหลายอย่างที่กล่าวมาข้างต้นนี้รวมกัน ในอุตสาหกรรมนั้นจะใช้ทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาและอุณหภูมิสูงเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าได้เร็วขึ้น (คือได้กำลังการผลิตสูง) ส่วนอุณหภูมิจะสูงได้เท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าผลิตภัณฑ์ที่ต้องการนั้นทนอุณหภูมิได้สูงแค่ไหน เพราะปฏิกิริยาการออกซิไดซ์นี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน เราต้องให้พลังงานเข้าไปเพื่อให้ปฏิกิริยาเริ่มเกิดได้ แต่เมื่อปฏิกิริยาเกิดแล้วต้องหาทางดึงเอาความร้อนออกให้ทันเวลา ไม่งั้นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะสลายตัว

ถ้าผลิตภัณฑ์ที่ต้องการนั้นสามารถทนอุณหภูมิสูงได้ ก็จะนิยมใช้การออกซิไดซ์ในเฟสแก๊ส (gas phase oxidation) ด้วยการระเหยสารตั้งต้นให้กลายเป็นไอ ผสมกับอากาศ (มีอากาศมากเกินพอสำหรับการทำปฏิกิริยาหลายเท่าตัว ขึ้นอยู่กับ lower explosive limit ของสารตั้งต้น) และเข้าเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาบรรจุอยู่ ข้อดีของการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สคือมันไม่มีปัญหาเรื่องการผสมกันระหว่างสารตั้งต้นกับอากาศ มีปริมาณสารตั้งต้น (ที่ถือว่าเป็นสารไวไฟ) ต่ำ การทำปฏิกิริยาในเฟสแก๊สจึงมักเลือกอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาที่สูงพอที่จะทำให้ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นนั้นทำปฏิกิริยาจนหมด แต่มีข้อเสียคือแก๊สไม่ใช่แหล่งรับความร้อนที่ดี และการถ่ายเทความร้อนให้กับพื้นผิวรับความร้อนก็ไม่ดี ดังนั้นในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ (reactor) อาจเพิ่มขึ้นมากเกินกว่า 100ºC จากอุณหภูมิได้ (ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาและการควบคุม) และมีโอกาสที่ปฏิกิริยาจะเกิด runaway สูง (ปฏิกิริยาเร่งตัวเองเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ โดยไม่สามารถควบคุมได้)

ในกรณีที่ผลิตภัณฑ์นั้นไม่สามารถทนอุณหภูมิสูงได้ จะใช้การออกซิไดซ์ในเฟสของเหลวแทน (liquid phas oxidation) โดยใช้ความดันกดให้ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นนั้นเป็นของเหลว ณ อุณหภูมิทำปฏิกิริยา (ที่สูงกว่าจุดเดือดของไฮโดรคาร์บอนนั้นที่ความดันบรรยากาศ) และมีการฉีดอากาศเข้าไปทางด้านล่างของถังปฏิกรณ์ วิธีการนี้มีข้อเสียคือปฏิกิริยาจะเกิดตรงผิวสัมผัสของฟองอากาศกับสารตั้งต้นที่เป็นของเหลว และยากที่จะควบคุมอัตราการลอยขึ้นของฟองอากาศ (ที่เป็นตัวกำหนดว่าอากาศและไฮโดรคาร์บอนมีโอกาศสัมผัสกันนานแค่ไหน) ดังนั้นปฏิกิริยาจะเกิดได้ดีหรือไม่นั้นจึงขึ้นอยู่กับการปั่นกวนและระดับความสูงของของเหลวในถังปฏิกรณ์ การทำปฏิกิริยาในเฟสของเหลวนี้ใช้ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้นในปริมาณที่มากเกินพอกว่าอากาศมาก สัดส่วนไฮโดรคาร์บอนที่ทำปฏิกิริยา (ศัพท์ทางวิศวกรรมเคมีคือค่า conversion) จึงน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณที่ป้อนเข้าไป ทำให้ต้องมีการแยกเอาไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยากลับมาใช้งานใหม่ (ที่เรียกว่า recycle)

ถึงจุดนี้อาจมีคำถามว่าถ้าเช่นนั้นทำไมไม่ทำการออกซิไดซ์ในเฟสแก๊สโดยใช้อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาที่ลดต่ำลง คำตอบของคำถามนี้ก็คือการระบายความร้อนที่ได้กล่าวมาข้างต้น แก๊สเป็นแหล่งรับความร้อนที่ไม่ดี และเป็นตัวระบายความร้อนที่ไม่ดี (ลองดูในโรงงานก็ได้ครับ เราใช้น้ำเป็นตัวระบายความร้อนเป็นหลักแทนที่จะใช้อากาศ) การควบคุมอุณหภูมิทำได้ยาก การทำปฏิกิริยาในเฟสของเหลวนั้นเราสามารถควบคุมอุณหภูมิสูงสุดที่ยอมให้ปฏิกิริยาเกิดได้ด้วยการควบคุมความดันเหนือผิวของเหลว คือเลือกความดันที่ทำให้ของเหลวนั้นเดือด ณ อุณหภูมิสูงสุดที่ต้องการควบคุม ดังนั้นไม่ว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นมากน้อยเท่าใด อุณหภูมิของเหลวนั้นก็จะไม่เกินอุณหภูมิจุดเดือด ณ ความดันที่กำหนด และถ้าเลือกค่าความดันที่ทำให้ของเหลวเดือด ณ อุณหภูมิที่ต้องการทำปฏิกิริยา ก็จะประมาณได้ว่าอุณหภูมิทำปฏิกิริยานั้นคงที่ (คือของเหลวบริสุทธิ์มีจุดเดือดคงที่ แต่พอเป็นสารผสมแล้วอาจมีการเปลี่ยนแปลงไปบ้าง ขึ้นกับส่วนผสม) แบบเดียวกับการต้มน้ำที่ความดันบรรยากาศด้วยเตาแก๊ส ไม่ว่าเราจะเปิดเตาแก๊สแรงแค่ไหน อุณหภูมิน้ำเดือดก็คือ 100ºC เหมือนเดิม ที่แตกต่างกันคือเดือดแรงหรือเดือดไม่แรง

ดังนั้นการที่โรงงานนี้มี cyclohexane ปริมาณมากในถังระบบ (รูปที่ ๑) ก็เป็นเพราะข้อจำกัดของการทำปฏิกิริยา (และด้วยความรู้ทางเทคนิคที่มีอยู่ในขณะนั้น) ในส่วนของอุณหภูมิการทำปฏิกิริยานั้น ถ้าเทียบกับปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ด้วยกัน ก็ไม่ได้จัดว่าสูงอะไร การออกซิไดซ์ p-xylene ไปเป็น terephthalic acid ที่เป็นสารตั้งต้นในการผลิตพลาสติก PET ปัจจุบันก็ใช้การออกซิไดซ์ในเฟสของเหลว ที่ใช้อุณหภูมิและความดันในช่วงเดียวกันกับที่ Flixborough นี้ (รูปที่ ๒ ย่อหน้า 28 กล่าวว่าสภาวะการทำงานปรกติที่ Flixborough คือความดัน 8.8 kg/cm² ที่ 155ºC)

การออกซิไดซ์ cyclohexane จะได้แอลกอฮอล์คือ cyclohexanol (C₆H₁₁OH) ที่จะถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นคีโคนคือ cyclohexanone (C₆H₁₀O) ที่เป็นขั้นตอนที่มีโมเลกุลน้ำเกิดขึ้น คีโตนเป็นสารที่ทนต่อการถูกออกซิไดซ์เว้นแต่ว่าสภาวะการทำปฏิกิริยาหรือสารออกซิไดซ์มีฤทธิ์ที่แรงพอ โดยจะเกิดการตัดสายโซ่ตรงหมู่คาร์บอนิล (carbonyl C=O) เกิดหมู่คาร์บอกซิล (carboxyl -COOH) ที่มีฤทธิ์เป็นกรด (ถ้าละลายน้ำ)

รูปที่ ๒ ย่อหน้าที่ 28 และ 29 ของรายงานการสอบสวน

ย่อหน้าที่ 29 ของรายงานการสอบสวน (รูปที่ ๒) กล่าวไว้ว่า ไซโคลเฮกเซนที่ป้อนเข้าไปนั้นทำปฏิกิริยาไปแค่ประมาณ 6% (คือขาออกยังเหลืออยู่อีก 94%) และผลิตภัณฑ์ที่ได้ส่วนใหญ่คือ cyclohexznol และ cyclohexanone โดยมีผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการร่วมอยู่ด้วย

ในส่วนของคำบรรยายกระบวนการผลิตที่ปรากฏในรายงานการสอบสวนนั้น ไม่ได้ระบุว่าผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้นนั้นคืออะไร แต่จากข้อมูลที่ให้มาแสดงให้เห็นว่าไม่ได้เกิดขึ้นมาก (ดังที่รูปที่ ๑ พยายามกล่าวอ้าง) แต่ในย่อหน้า 42 ของรายงานการสอบสวนกล่าวว่าสารที่ออกมาจากถังปฏิกรณ์นั้นจะเข้าสู่กระบวนการกำจัดกรด แสดงว่าผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่เกิดขึ้นนั้นส่วนหนึ่งคือสารที่มีฤทธิ์เป็นกรด (รูปที่ ๓)

ที่สำคัญคือทั้งรายงานการสอบส่วนมีคำว่า "acid" ปรากฏอยู่ ๒ ที่ ที่แรกคือย่อหน้า 42 ที่เป็นคำบรรยายกระบวนการผลิต (รูปที่ ๓) ที่ที่สองคือเป็นตำแหน่งหน้าที่ของพยานที่มาให้ปากคำ แสดงให้เห็นว่าบทบาทของ "กรด" ที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียงนั้นไม่ได้มีความเกี่ยวข้องอะไรเลยกับเหตุการณ์ที่เกิด ดังเช่น infographic ในรูปที่ ๑ พยายามเน้น

รูปที่ ๓ ย่อหน้า 42 ของรายงานการสอบสวนที่เป็นจุดเดียวในเนื้อหารายงานที่ปรากฏคำ "acid"

เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดช้า ดังนั้นเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ในปริมาณที่เหมาะสมก่อนส่งเข้าหน่วยแยกจึงต้องให้การสัมผัสกันระหว่างไฮโดรคาร์บอนและอากาศนั้นมีเวลานานพอ ซึ่งตรงนี้ทำได้สองแบบคือใช้ถังปฏิกรณ์ที่สูง (อากาศใช้เวลานานมากขึ้นก่อนจะลอยพ้นผิวของเหลว) หรือใช้ถังปฏิืกรณ์ที่ไม่สูงหลายตัวต่ออนุกรมกัน ที่ Flixborough ใช้แบบหลังนี้ (รูปที่ ๔)

ที่ Flixborough นั้นใช้ถังปฏิกรณ์ 6 ตัวต่ออนุกรมกัน (ดูรูปที่ ๔ ประกอบ) โดย cyclohexane จะถูกป้อนเข้าทางด้านล่างของถังที่ 1 และไหลล้นออกทางด้านบนไปยังถังที่ 2 ที่อยู่ที่ระดับต่ำกว่าเล็กน้อย การถ่ายของเหลวจากถังใบหนึ่งไปยังถังอีกใบหนึ่งนั้นใช้การไหลล้นไปยังถังที่อยู่ที่ระดับที่ต่ำกว่าเล็กน้อย โดยอากาศจะถูกฉีดเข้าทางด้านล่างของแต่ละถัง นอกจากนี้แต่ละถังจะมีการติดตั้งใบพัดกวนเพื่อช่วยในการผสมของเหลวและตีฟองอากาศให้แตกเป็นฟองเล็ก ๆ (เป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างฟองอากาศกับของเหลว) อากาศและ cyclohexane ที่ระเหยออกมาจะเข้าสู่ off gas line ที่เป็นท่อร่วมเดียวกัน (ทำให้ความดันในทุกถังเท่ากัน) โดย cyclohexane จะถูกควบแน่นเป็นของเหลวและป้อนกลับมาใช้งานใหม่ ส่วนอากาศจะถูกระบายทิ้งออกไป

รูปที่ ๔ ระบบถังปฏิกิริยาที่ Flixborough นำมาจาก Fig. 2 ของรายงานการสอบสวน

รายงานการสอบสวนไม่ได้มีการให้รายละเอียดใด ๆ เกี่ยวกับโครงสร้างภายในถังที่บังคับทิศทางการไหลของของเหลวจากถังหนึ่งมายังอีกถังหนึ่งดังเช่น Infographic ภาพที่ ๒ ในรูปที่ ๕ แสดงเอาไว้ กล่าวคือ Infographic ภาพที่ ๒ ในรูปที่ ๕ แสดงว่ามีผนังกั้นบริเวณท่อทางเข้าของถังใบถัดไป โดยผนังกั้นนี้จะบังคับให้ของเหลวที่ไหลล้นมาจากถังใบก่อนหน้านั้นไหลลงด้านล่างก่อนที่จะวกขึ้นด้านบน รายละเอียดตรงนี้ไม่เคยเห็นมีปรากฏในหนังสือหรือบทความใด ๆ ที่มีการเผยแพร่ในช่วงหลังการเกิดอุบัติเหตุ

ถังปฏิกรณ์แต่ละใบนั้นทำจากเหล็กกล้า (mild steel plate) หน้า 1/2 นิ้ว โดยผนังด้านในเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม (stainless steel) หน้า 1/8 นิ้ว (ย่อหน้า 53 ในรูปที่ ๖) บทบาทของเหล็กกล้าที่เป็นผิวนอกคือทำหน้าที่รับความดัน ส่วนบทบาทของเหล็กกล้าไร้สนิมที่เป็นผิวในคือป้องกันการกัดกร่อนจากกรดที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียง และมันก็ทำงานได้ดีโดยไม่มีปัญหาอะไรมาตั้ง ๑๐ ปี แสดงว่าการกัดกร่อนไม่ได้สูงมากอะไร เห็นได้จากความหนาของแผ่นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้

ตรงนี้ขอเพิ่มเติมรายละเอียดนิดนึง การออกแบบอุปกรณ์ให้ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีที่มันสัมผัส สิ่งสำคัญคือพื้นผิวด้านที่สัมผัสกับสารเคมีต้องทนต่อการกัดก่อน (ด้านที่สัมผัสสภาพแวดล้อมภายนอกไม่จำเป็น) ซึ่งตรงนี้ทำได้ด้วยการเลือกวัสดุที่ทนต่อสารเคมีนั้นได้มาสร้างอุปกรณ์ แต่ตรงนี้ก็จะเกิดปัญหาคือถ้าเป็นโลหะก็จะมีราคาแพง ถ้าเป็นพอลิเมอร์ก็จะมีปัญหาเรื่องความแข็งแรงของโครงสร้าง ในกรณีเช่นนี้ก็จะใช้วัสดุที่มีราคาต่ำกว่าทำหน้าที่เป็นตัวรับแรง โดยบุหรือเคลือบผิวด้านในที่ต้องสัมผัสกับสารเคมีนั้นด้วยวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ดังเช่นที่ Flixborough นี้

Infographic ภาพที่ 2 และคำบรรยายภาพ (รูปที่ ๕) มีความผิดพลาดหลายจุด ดังนี้

จุดแรก ในภาพมีการระบุว่ามี Formic acid ไหลเข้า-ออกระบบ แต่ในรายงานการสอบสวนไม่มีการกล่าวถึงสารนี้เลย แม้แต่คำว่า "acid" ก็ปรากฏเพียงแค่ครั้งเดียวในส่วนของเนื้อหารายงาน (ย่อหน้า 42 ในรูปที่ ๓) โดยเขียนว่า "fluid corrosive acids formed" และกรดที่เกิดขึ้นก็ถูกกำจัดออกก่อนจะทำการแยก cyclohexane ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยากลับไปใช้งานใหม่

รูปที่ ๕ Infographic ภาพที่ ๒ ที่มีการเผยแพร่

จุดที่สอง ย่อหน้าที่สองของคำบรรยายในรูปที่ ๕ นั้นไม่ตรงกับข้อเท็จจริง จริงอยู่ที่ว่ามีการตรวจพบแตกรอยร้าวบนผิวด้านนอกของถังปฏิกรณ์ใบที่ 5 และมี cyclohexane รั่วซึมออกมาจากรอยแตกร้าวนี้ (ดูรูปที่ ๖ ย่อหน้า 53 ของรายงานการสอบสวน) ตรงนี้แสดงให้เห็นว่าผนังเหล็กกล้าไร้สนิมด้านในมีรอยรั่ว การตรวจพบนี้ตรวจพบในตอนเย็นของวันที่ ๒๗ มีนาคม ซึ่งเมื่อตรวจพบก็ได้ทำการหยุดเดินเครื่องโรงงานทันที และจากการตรวจอย่างละเอียดในเช้าวันรุ่งขึ้น (วันที่ ๒๘ มีนาคม) ก็พบว่ารอยแตกร้าวนี้มีความยาวประมาณ 6 ฟุต

จะเห็นว่าข้อเท็จจริงมันไม่ตรงกับย่อหน้าที่สองของคำบรรยาย Infographic ในรูปที่ ๕ เลยที่ว่าเมื่อพบรอยร้าวแล้ว พนักงานก็พยายามเดินเครื่องต่อด้วยการฉีดน้ำเพื่อทำให้ไอ cyclohexane ควบแน่นเป็นของเหลว

รูปที่ ๖ ย่อหน้า 52-54 ของรายงานการสอบสวน

คำบรรยายของ Infographic ภาพที่ 2 (รูปที่ ๕) นั้นไม่ตรงกับข้อเท็จจริงที่ปรากฏในรายงาน ถ้าอ่านตามคำบรรยายของ Infographic จะเข้าใจว่ากรดนั้นกัดกร่อนเหล็กกล้าไร้สนิมจนทะลุ จากนั้นจึงตามด้วยการกัดกร่อนเหล็กกล้าคาร์บอนที่เป็นผิวนอกจากเกิดรอยร้าวจนทำให้มี cyclohexane รั่วออกมา โอเปอร์เรเตอร์จึงพยายามเดินเครื่องต่อด้วยการฉีดน้ำเพื่อควบแน่นไอ cyclohexane ด้วยการใช้ "น้ำเสียที่ผ่านการบำบัด" ทำให้รอยแตกร้าวมีขนาดใหญ่ขึ้นจนทำให้ต้องหยุดเดินเครื่อง

ข้อเท็จจริงคือเกิดรอยแตกร้าวที่ผิวนอกที่เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนก่อน จากนั้นจึงเกิดความเสียหายที่ผนังเหล็กกล้าไร้สนิมที่บุอยู่ภายในตามมา (รู้ได้จากมีไอ cyclohexane รั่วออกมา) และเมื่อตรวจพบจึงรีบหยุดเดินเครื่องโรงงานทันที ไม่ได้มีความพยายามยื้อเดินเครื่องต่อด้วยการฉีดน้ำ

ส่วนเรื่องการฉีดน้ำนั้นมีการฉีดน้ำเพื่อควบแน่นไอ cyclohexane ที่รั่วออกมาจริง แต่เป็นสิ่งที่ทำก่อนที่จะตรวจพบรอยร้าวที่ผนังถังปฏิกรณ์ และน้ำที่นำมาฉีดก็คือน้ำหล่อเย็นหรือ cooling water

รูปที่ ๗ คำอธิบายเรื่องตำแหน่งที่เกิดการรั่วที่ถังปฏิกรณ์ใบที่ 5 ที่ Flixborough คำอธิบายนี้ปรากฏในหลายบทความที่มีการเผยแพร่หลังเกิดอุบัติเหตุ ที่นำมาแสดงนี้นำมาจากหนังสือ "What Went Wrong?" ที่เขียนโดย Prof. T.A. Kletz

ตำแหน่งที่เกิดการรั่วของ cyclohexane คือ stirrer gland ของใบพัดกวนของถังปฏิกรณ์ใบที่ 5 จุดนี้เป็นรูสำหรับสอดเพลาหมุนเข้าไปในตัวอุปกรณฺ์ (ที่อาจเป็นถังหรือปั๊ม) ขนาดของรูต้องใหญ่กว่าขนาดของเพลา ทำให้มันมีช่องว่างทำให้สารที่อยู่ในระบบรั่วออกมาข้างนอกได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์อุดรูรั่วนี้โดยที่ยังยอมให้เพลานั้นหมุนได้อย่างอิสระ ที่ใช้กันทั่วไปก็จะเป็นพวก gland packing (บ้านเราเรียกปะเก็นเชือก) และ mechanical seal แต่ชิ้นส่วนพวกนี้มันมีการสึกหรอจากการเสียดสี ดังนั้นเมื่อใช้งานไปนาน ๆ มันก็จะเกิดการรั่วซึมได้ ต้องมีการเปลี่ยนใหม่เป็นระยะ

รายงานการสอบสวนไม่ได้กล่าวว่า cyclohexane มีการรั่วซึมครั้งที่ไหน แต่ในหนังสือ "What Went Wrong?" ที่เขียนโดย Prof. T.A. Kletz กล่าวว่าเกิดที่ stirrer gland (รูปที่ ๗) ในกรณีที่การรั่วซึมเกิดไม่มาก แนวปฏิบัติที่ทำกันในสมัยนั้นก็คือการฉีดพ่นน้ำลงไปตรงตำแหน่งที่รั่วซึม เพื่อควบแน่นไอระเหยนั้นให้กลายเป็นของเหลว และในเหตุการณ์ที่ Flixborough นั้น น้ำที่นำมาใช้ฉีดพ่นคือน้ำหล่อเย็นหรือ Cooling water

รูปที่ ๘ ย่อหน้า 212 ของรายงานการสอบสวนที่กล่าวถึง Nitrate stress corrosion

น้ำหล่อเย็นที่ใช้กันในโรงงานนั้นจะมีการเติมสารเคมีหลายชนิดเข้าไปเพื่อปรับสภาพน้ำ เช่นปรับค่าพีเอช ป้องกันการกัดกร่อนโลหะ กำจัดเชื้อจุลชีพที่ทำให้เกิดเมือกคราบต่าง ๆ ฯลฯ และสารประกอบไนเทรต (nitrate) ก็เป็นสารตัวหนึ่งที่ใช้เพื่อยับยั้งการกัดกร่อนของโลหะที่น้ำหล่อเย็นไปสัมผัส

ไนเทรตที่ก่อเรื่องเป็นไนเทรตที่จงใจเติมลงไปในน้ำหล่อเย็น ไม่ใช่ไนเทรตที่มากจากหน่วยบำบัดน้ำเสียดังที่กล่าวไว้ใน Infographic (รูปที่ ๕)

Stress Corrosion Cracking (ในวงการมักเรียกย่อว่า SCC) เป็นปรากฏการณ์ที่โลหะนั้นถูกกัดกร่อนโดยสารเคมีได้ง่ายขึ้นเวลาที่มันมีความเค้นในเนื้อโลหะ ตัวอย่างเช่นเรานำโลหะชิ้นหนึ่งไปแช่ในสารเคมีตัวหนึ่ง (ชิ้นโลหะไม่ได้รับแรงใด ๆ) เราจะเห็นว่าโลหะนั้นไม่เป็นอะไร แต่ถ้าโลหะนั้นเป็นชิ้นส่วนที่รับแรง (เช่นเป็นท่อหรือภาชนะรับความดัน) เราจะพบว่าที่อุณหภูมิเดียวกัน ที่ความเข้มข้นเดียวกัน สารเคมีตัวนั้นทำให้โลหะนั้นเสียหายได้ ไม่ใช่สารเคมีทุกตัวจะทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ได้ แต่ก็มีสารเคมีจำนวนไม่น้อยที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ได้

ในเหตุการณ์นี้ไนเทรตที่อยู่ในน้ำหล่อเย็นที่ฉีดพ่นลงไปที่ gland stirrer ที่อยู่ทางด้านบนของถังปฏิกรณ์ใบที่ 5 เมื่อไหลลงมาตามผิวของถังปฏิกรณ์ก็ทำให้เหล็กกล้าคาร์บอนที่เป็นผิวนอกเกิดการแตกร้าว (มันมีอุณหภูมิสูงและรับความดันที่อยู่ในระบบ) ย่อหน้า 212 ของรายงานการสอบสวน (รูปที่ ๘) กล่าวว่า ในเวลานั้นปรากฏการณ์ Nitrate corrosion cracking เป็นที่รู้จักกันในหมู่ผู้เชี่ยวชาญทางด้านโลหะวิทยา แต่อาจแทบไม่เป็นที่รู้กันในหมู่ผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรมเคมี

การสอบสวนของอังกฤษนั้นจะมีการพิจารณาว่าองค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องในการป้องกันอุบัติเหตุนั้นมีอยู่หรือไม่ ถ้ามีอยู่แล้ว ณ เวลานั้น องค์ความรู้นั้นรู้กันในวงกว้างแค่ไหนและเข้าถึงได้ง่ายหรือไม่ ซึ่งจะมีการนำเอาประเด็นนี้มาร่วมพิจารณาว่าการตัดสินใจของผู้ที่เกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุนั้นเป็นการกระทำอย่างสมเหตุสมผลหรือไม่ กล่าวคือถ้ารู้แล้วว่าต้องพิจารณา แต่ไม่สนใจที่จะนำมาพิจารณา ก็จะผิดหนักหน่อย

รูปที่ ๙ Infographic ภาพที่ 3

ประเด็นที่น่าสนใจคือทำไมผนังเหล็กกล้าไร้สนิมชั้นในจึงเกิดความเสียหายได้ ซึ่งตรงนี้รายงานการสอบสวนไม่ได้มีการกล่าวถึง และไม่น่าจะเกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนด้วย ดังนั้นตรงนี้จะขออนุมานจากข้อมูลที่ปรากฏและความรู้ที่มีอยู่ โดยจะขออ้างอิงไปยังกระสุนปืน

ปลอกกระสุนปืน (ที่ไม่ใช่ปืนลูกซอง) ส่วนใหญ่จะทำจากทองเหลือง ความหนาของปลอกกระสุนปืนไม่มากพอที่จะรับความดันจากการระเบิดของดินปืนที่บรรจุอยู่ภายในได้ แต่ที่พอเรายิงปืนออกไปแล้วเห็นปลอกกระสุนเป็นปรกตินั่นก็เพราะความดันจากการระเบิดของดินปืนไปทำให้ปลอกกระสุนขยายตัวไปแนบกับผนังรังเพลิง (ที่เป็นเหล็กหน้าพอที่จะรับแรงระเบิดได้) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรังเพลิงจะใหญ่กว่าขนาดปลอกกระสุนเพียงเล็กน้อย กล่าวคือถ้าใหญ่ไม่มากไปจะทำให้การป้อนกระสุนทำได้ลำบาก และปลอกกระสุนอาจบวมติดแน่นอยู่ในรังเพลิง แต่ถ้าใหญ่เกินไปจะทำให้ปลอกกระสุนขยายตัวมากเกินไปจนเกิดการฉีกขาดได้ (เขาถึงไม่แนะนำให้เอากระสุน .22 LR มายึงในปีน .22 Magnum เพราะปลอกกระสุน .22 Magnum มันใหญกว่าของ .22 LR เล็กน้อย มีความเสี่ยงที่จะปลอกกระสุนจะฉีกขาดสูง)

ในเหตุการณ์ที่ Flixborough นี้คาดว่า รอยร้าวที่ผนังเหล็กกล้าคาร์บอนด้านนอกทำให้ทำให้ตัวถังปฏิกรณ์นั้นบวมขึ้น ส่งผลให้ผนังเหล็กกล้าไร้สนิมด้านในขยายตัวออกตามมาจนก่อให้เกิดรอยฉีกขาดของผนังเหล็กกล้าไร้สนิมด้านใน ทำให้ cyclohexane ที่อยู่ภายในรั่วไหลออกมาภายนอกได้

เพื่อจะให้โรงงานสามารถเดินเครื่องต่อไปได้ด้วยถังปฏิกรณ์อีก 5 ตัวที่เหลือ ทางโรงงานจึงยกเอาถังปฏิกรณ์ใบที่ 5 ออก แล้วเดินท่อเชื่อมต่อจากทางออกของถังใบที่ 4 เข้าสู่ทางเข้าของถังใบที่ 6 แต่เนื่องจากถังทั้งสองอยู่ที่ระดับต่างกัน จึงทำให้ท่อเชื่อมนั้นมีการหักงอสองครั้งแบบที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า "dog leg" (Infographic ภาพที่ 3 ในรูปที่ ๙) การออกแบบท่อนี้เป็นเพียงแค่ภาพวาดด้วยซอล์คขนาดเท่าของจริงบนพื้น shop ของโรงงาน (ย่อหน้า 62 ที่แสดงในรูปที่ ๑๐) และเพื่อให้ท่อนี้สามารถยืดหยุ่นได้ตามการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจึงได้มีการติดตั้ง Bellow ที่ปลายทั้งสองข้างของท่อ (ในที่นี้ขอเรียก bellow ว่าข้อต่อยืดหยุ่นเพราะมันออกแบบมาเมื่อรับการเคลื่อนที่ในแนวแกนเท่านั้น ไม่ใช่ข้อต่ออ่อนที่แนวแกนด้านขาเข้าและด้านขาออกต่างทิศทางกันได้) การออกแบบท่อนี้ทำโดยไม่มีการคำนวณใด ๆ เพราะไม่มีใครรู้ว่ามันควรต้องทำ คงเป็นเพราะคิดว่าถ้าทำขึ้นมาแล้วแล้วมันสามารถรับความดันได้ก็ถือว่ามันใช้งานได้

รูปที่ ๑๐ ย่อหน้า 62 ของรายงานการสอบสวน

ท่อที่สร้างเสร็จไม่ได้รับการทดสอบความสามารถในการรับความดันก่อนนำไปประกอบ แต่นำไปประกอบก่อนที่จะทำการตรวจสอบรอยรั่ว (leak test) เมื่อผ่านการทดสอบรอยรั่วแล้วจึงทำการทดสอบความสามารถในการรับความดันด้วยวิธี pnuematic test ที่ความดัน 9 kg/cm² ซึ่งสูงกว่าความดันเดินเครื่องปรกติทึ่ 8.8 kg/cm² เล็กน้อย แต่ก็ต่ำกว่าความดันที่ตั้งให้วาล์วระบายความดันเปิดที่ 11 kg/cm² (ย่อหน้า 72 (b) รูปที่ ๑๑)

คำบรรยาย Infographic ภาพที่ 3 ในรูปที่ ๙ ที่บอกว่าไม่มีการทำ pressure test ก่อนเริ่มการผลิตนั้นจึงไม่ตรงกับข้อเท็จจริงที่ปรากฏในรายงาน ส่วนประเด็นที่ว่าไม่มีการทำ stress/vibration analysis นั้นก็ต้องไปดูตรงที่ว่าความรู้เรื่องนี้ในเวลานั้นมีอยู่หรือไม่ และเป็นที่รู้จักกันแพร่หลายออกไปกว้างแค่ไหน

ท่อตรงที่รับความดันนั้น ความดันภายในท่อจะทำให้ท่อยืดตัวและบวมออก คือมีเฉพาะความเค้นดึงในแนวแกนยาวและเส้นรอบวง แต่ถ้าเป็นท่อที่ไม่ได้อยู่ในแนวตรงอย่างเช่นรูปร่าง dog leg ในเหตุการณ์นี้ มันจะมีโมเมนต์บิดเข้ามาเกี่ยวข้องเนื่องจากแรงกระทำที่ปลายทั้งสองข้างไม่ได้อยู่ในแนวแกนเดียวกัน และตำแหน่งที่เป็นจุดอ่อนของท่อนี้คือตัวข้อต่อยืดหยุ่นหรือ bellow ที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับแรงบิด

ประเด็นหนึ่งที่มีการตั้งขึ้นมาก็คือถ้าหากมีการทำ hydraulic test ก่อนติดตั้ง ก็อาจเห็นปัญหาก็ได้ hydraulic test จะมีการเติมน้ำเข้าไปในระบบจนเต็มก่อนอัดความดัน ดังนั้นตัวท่อ (โดยเฉพาะ bellow) นอกจากจะต้องรับความดันแล้วยังต้องรับน้ำหนักของน้ำที่บรรจุอยู่ภายในด้วย ซึ่งจะเป็นสถานการณ์ที่ใกล้เคียงกับการใช้งานจริงมากกว่าการทำ pnuematic test เพราะในการใช้งานจริงจะมีของเหลวไหลอยู่ในท่อ

รูปที่ ๑๑ ย่อหน้า 69-72 ของรายงานการสอบสวน

ย่อหน้า 72 (b) (รูปที่ ๑๑) ของรายงานการสอบสวนกล่าวว่าไม่ได้มีการทดสอบที่ความดันที่วาล์วระบายความดันเปิด ซึ่งในการสอบสวนพบว่าท่อที่สร้างเลียนแบบนั้น ถ้าทำการทดสอบที่ความดันสูงกว่าความดันทำงานปรกติไม่มาก (9.8 kg/cm²) ตัว bellow ก็จะเกิดความเสียหายแล้ว (Test no. 7 ในรูปที่ ๑๒)

รูปที่ ๑๒ ผลการทดสอบท่อที่สร้างขึ้นเลียนแบบที่รายงานไว้ในรายงานการสอบสวน

ท่อชั่วคราวที่สร้างขึ้นมานั้นประกอบเสร็จตั้งแต่วันที่ ๑ เมษายน และมันก็ทำงานได้ดีจนกระทั่งระบบมีปัญหาในวันที่ ๒๙ พฤษภาคม (ก็ร่วมสองเดือน) ดังนั้นการพังของท่อนี้ไม่ได้เกิดทันทีหลังการ start up (คำบรรยาย Infographic ภาพที่ ๔ ในรูปที่ ๑๓ ทำให้เข้าใจเช่นนั้นได้ ข้อมูลที่มีการบันทึกไว้ก่อนการระเบิดแสดงความดันที่มีการแกว่งไปถึง 9.5 kg/cm² (ย่อหน้าที่ 81 ในรายงานการสอบสวน) และข้อมูลอุณหภูมิของถังปฏิกรณ์ใบที่ 3 ที่บันทึกไว้ก่อนการระเบิดคืออุณหภูมิระบบขึ้นไปสูงถึง 168ºC (ย่อหน้าที่ 88 (d) ในรายงานการสอบสวน)

รูปที่ ๑๓ Infographic ภาพที่ 4

รายงานการสอบสวนนั้นไม่ได้มีการกล่าวถึงการเลือกใช้วัสดุที่ไม่เหมาะสมกับกระบวนการผลิต Infographic ภาพที่ 5 ในรูปที่ ๑๔ ข้อความภาษาอังกฤษเขียนว่ากระบวนการที่ใช้ไม่เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้ก่อสร้าง ซึ่งมันไม่ใช่ เพราะในการออกแบบนั้นเราจะกำหนดสารเคมีที่เกี่ยวข้องก่อน จากนั้นจึงเลือกวัสดุที่ใช้กับสารเคมีเหล่านั้นได้ ไม่ใช่กำหนดวัสดุที่จะนำมาสร้างโรงงาน แล้วค่อยดูว่าสารเคมีตัวไหนใช้กับวัสดุที่นำมาก่อสร้างได้ แต่ข้อความภาษาไทยข้อ (1) กล่าวว่าวัสดุที่ใช้ทำ ถังปฏิกรณ์ไม่ได้เลือกใข้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ซึ่งไม่ตรงกับความเป็นจริง เพราะตัวเหล็กกล้าไร้สนิมที่นำมาใช้ นั้นทนต่อกรดที่เกิดในระบบ และการรั่วไหลจนทำให้ต้องยกถังปฏิกรณ์ตัวที่ 5 ออกนั้นไม่ได้เกิดจากการกัดกร่อนจากภายใน แต่เกิดจากความเสียหายของผนังเหล็กกล้าคาร์บอนด้านนอกที่นำไปสู่ความเสียหายของผนังเหล็กกล้าไร้สนิมด้านใน

รูปที่ ๑๔ Infographic ภาพที่ 5

ส่วนที่ว่าไม่มีการวิเคราะห์อันตรายต่าง ๆ นั้นก็ต้องเข้าใจว่า ในเวลานั้นเองแม้แต่เทคนิค HAZOP ก็ยังอยู่ในขั้นพัฒนาและทำกันอยู่ภายในบริษัทที่พัฒนาเทคนิคนี้ (ICI ที่ T.A. Kletz ทำงานอยู่ตอนนั้น) เริ่มมีการเผยแพร่นำออกมาใช้งานหลังเหตุการณ์การระเบิดที่ Flixborough ตอนที่ไปเรียนที่อังกฤษปีค.ศ. ๑๙๘๙ คำนี้ก็ยังจัดว่าเป็นคำใหม่ ดังนั้นการที่ตอนที่เกิดเรื่องนั้นทำไมเขาจึงไม่มีการวิเคราะห์อันตรายด้วยเทคนิคต่าง ๆ ที่ปัจจุบันทำกัน ก็ต้องไปดูว่า ณ เวลานั้นเทคนิคต่าง่ ๆ เหล่านั้นเกิดขึ้นแล้วหรือยัง เราไม่ควรเอาความรู้ที่มีอยู่ในปัจจุบันไปตัดสินความผิดพลาดของอดีต เพราะความผิดพลาดในอดีตนั้นทำให้ทราบว่ายังมีความเข้าใจอะไรผิดอยู่ หรือยังมีความไม่รู้ในเรื่องใดที่ควรต้องศึกษาเพิ่มเติมเข้ามา ดังเช่นในกรณีของการเลือกตำแหน่งที่ตั้งห้องควบคุมหรือ control room (รูปที่ ๑๕)

ก่อนกลางทศวรรษ ๑๙๗๐ (ก็ก่อนการระเบิดที่ Flixborough) ยังไม่มีหลักการที่ยอมรับกันทั่วไปในการก่อสร้างและเลือกที่ตั้งห้องควบคุม ห้องควบคุมควรอยู่ใกล้ process area ไหม เพื่อที่ว่าถ้าเกิดปัญหาอะไรจะได้ทำการแก้ไขได้รวดเร็ว (เพราะห้องพักโอเปอร์เรเตอร์อยู่ใกล้) ห้องควบคุมควรมีกระจกหน้าต่างไหม เพื่อที่จะได้มองเห็นว่าเกิดอะไรขึ้นภายนอก หน่วยงานไหนบ้างควรอยู่ใกล้กับ process area (แลปวิเคราะห์ควรอยู่ใกล้กับห้องควบคุมไหม) ฯลฯ

รูปที่ ๑๕ จากหนังสือ "Loss Prevention in the Process Industries" Vol. 1

ในกรณีของ Flixborough นั้น ห้องควบคุมอยู่ชั้นล่างโดยมีห้องแลปวิเคราะห์อยู่ชั้นบน หลังการระเบิดนอกจากจะทำให้อาคารห้องควบคุมพังถล่มลงมา ยังทำให้อาคารสำนักงานพังราบไปด้วย หลังเหตุการณ์นี้จึงได้มีการเปลี่ยนแปลงแนวคิดในการวางตำแหน่งและการออกแบบอาคารห้องควบคุม กล่าวคือให้สามารถรับแรงระเบิดได้ในระดับหนึ่ง ไม่ควรมีหน้าต่าง ไม่ควรอยู่ใกล้กับ process area มากเกินไป มีเฉพาะผู้ที่เกี่ยวข้องกับการเดินเครื่องเท่านั้น (พวกแลปวิเคราะห์หรือหน่วยงานอื่นเอาไปไว้ห่าง ๆ) ฯลฯ และอาจรวมทั้งการเลือกวางตำแหน่งอาคารโดยให้อาคารที่มีผู้คนอยู่เยอะ (เช่นอาคารสำนักงาน) ถูกบังไว้ด้วยอาคารอื่นที่มีคนอยู่น้อยกว่า (เช่นคลังสินค้า) จาก process area

ตอนที่ผมจบมาทำงานก่อสร้างโรงงานเมื่อปีพ.ศ. ๒๕๓๑ (ค.ศ. ๑๙๘๘ นั้น) โรงงานที่ผมไปสร้างก็สร้าง control room 2 ชั้น ชั้นล่างเป็นห้องรับแรงระเบิด ส่วนชั้นบนเป็นห้องแลป แถมอยู่ใกล้ process area อีก คือมีการมองทำนองว่าโอเปอร์เรเตอร์เมื่อเก็บตัวอย่างแล้วจะได้ไม่เสียเวลาเดินเอาตัวอย่างไปส่งห้องแลปที่อยู่ไกลออกไป และเมื่อแลปวิเคราะห์เสร็จก็จะได้ส่งผลการวิเคราะห์ให้โอเปอร์เรเตอร์รับทราบได้เร็ว จะได้ทำการแก้ปัญหาทัน แต่จะว่าไปสมัยที่ผมเรียนวิศวกรรมเคมีนั้นยังไม่มีการสอนวิชาเกี่ยวกับความปลอดภัยด้วยซ้ำ กรณีของ Flixborough นี่มารู้จักตอนที่ไปเรียนต่อที่อังกฤษในปีพ.ศ. ๒๕๓๒ (ค.ศ. ๑๙๘๙) ซึ่งตอนนั้นที่นั่นกำลังสอบสวนเรื่อง การตกของเครื่องบินสายการบิน British Midland, การระเบิดของแท่นขุดเจาะน้ำมัน Piper Alpha, รถไฟชนท้ายที่ชุมทาง Clapham Junction และไฟไหม้บันไดเลื่อนที่สถานีรถไฟใต้ดิน King's Cross Fire กันอยู่

อุบัติเหตุต่าง ๆ ที่ขึ้นในอดีตนั้นบอกให้เรารู้ว่า กฎ ระเบียบ ข้อบังคับ ความรู้ หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในยุคสมัยนั้น ยังมีความเข้าใจไม่ถูกต้อง มีความบกพร่อง หรือมีช่องว่างตรงไหน ที่ทำให้เกิดความผิดพลาดได้ ดังนั้นจึงไม่ควรนำเอาความรู้ที่เกิดขึ้นจากอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในอดีตไปตัดสินการกระทำของผู้คนที่เกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุนั้น เว้นแต่ว่าความรู้นั้นจะมีอยู่แล้ว แพร่หลายทั่วไป และเข้าถึงได้ง่าย

เมื่อหมูระเบิด (Pork scratchings explosion) MO Memoir : Monday 13 July 2563

อุตสาหกรรมแปรรูปเนื้อสัตว์ได้พยายามที่จะเอาส่วนต่าง ๆ สัตว์นั้นมาใช้ประโยชน์เป็นอาหารให้เต็มที่ ส่วนไหนที่คนไม่ค่อยกิน (เช่นเครื่องในหรืออวัยวะต่าง ๆ) ก็นำไปผลิตเป็นอาหารสัตว์ หรือไม่ก็นำมาแปรรูปให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเสถียรภาพในการเก็บและคนรับประทานได้ และหนึ่งในนั้นก็คือหนังหมูที่คนไทยนำมาทำเป็นแคปหมู (Pork rinds) โดยในต่างประเทศนั้นจะนำเอาหนังหมูที่ผ่านการแยกเอาไขมันออกไปทำผลิตภัณฑ์อื่นแล้ว (หนังหมูตรงนี้ภาษาอังกฤษแบบอังกฤษเรียกว่า scratchings หรือ cracklings (US) ในแบบอเมริกัน) มาทำการบดให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ

  

ในเดือนมิถุนายนปีค.ศ. ๑๙๗๙ (พ.ศ. ๒๕๒๒ หรือเมื่อ ๕๑ ปีที่แล้ว) เกิดการระเบิดที่เครื่องจักรผลิตบด cracklings ของโรงงานแห่งหนึ่งในประเทศอังกฤษ ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต ๒ รายและบาดเจ็บ ๑ ราย (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ ข่าวการระเบิดที่โรงงานทำหมูป่นเพื่อนำไปผลิตเป็นแคปหมู ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๒ รายและบาดเจ็บ ๑ ราย

ของแข็งที่มีความเปราะ เราสามารถป่นเป็นผงหรือบดให้ละเอียดได้ง่าย ส่วนของแข็งที่มีความเหนียวนั้นมันทำให้เป็นผงหรือชิ้นเล็ก ๆ ไม่ได้เพราะมันจะยืดตัวออกจากกัน เราทำได้เพียงแค่การตัดหรือสับให้เป็นชิ้นเล็กลง แต่เราก็สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการทำให้มันเย็นจัด แล้วจึงค่อยจัดการป่นให้มันแตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ในขณะที่มันเย็นจัดอยู่นั้น การทำให้ชิ้นงานพลาสติกกลายเป็นผงเล็ก ๆ ก่อนทำการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือบางชนิด (เช่นพวกในกลุ่ม thermal analysis) ก็ใช้วิธีการนี้คือ ใช้ไนโตรเจนเหลวเทลงไปบนชิ้นพลาสติก แล้วก็ทำการบดในขณะที่มันเย็นจัดนั้น การจะบดให้เนื้อสัตว์แตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ที่ละเอียดก็ทำได้ด้วยวิธีการเดียวกัน

  

การทำความเย็นในอุตสาหกรรมอาหาร มีทั้งการใช้เครื่องทำความเย็น หรือไม่ก็น้ำแข็งแห้งหรือไนโตรเจนเหลว ตรงนี้ขึ้นอยู่กับระดับความเย็นที่ต้องการ ถ้าไม่ต้องการระดับความเย็นที่ต่ำมากก็สามารถใช้เครื่องทำความเย็นได้ เพราะจะใช้ขั้นอตอนทำความเย็นเพียงขั้นตอนเดียว แต่ถ้าต้องการระดับความเย็นที่ต่ำมาก ระบบทำความเย็นจะเริ่มซับซ้อนขึ้น เพราะมันต้องมีระบบทำความเย็นเพื่อการระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำเพิ่มเข้ามาอีก 

  

ดังนั้นในกรณีของโรงงานที่ไม่ได้มีความต้องการการทำความเย็นที่ระดับต่ำในปริมาณมาก ก็สามารถใช้น้ำแข็งแห้ง (หรือ dry ice ซึ่งก็คือแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เย็นจนเป็นของแข็ง จะมีอุณหภูมิประมาณ -78ºC) หรือไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen ที่มีอุณหภูมิประมาณ -196ºC) น้ำแข็งแห้งมันเป็นของแข็ง ใช้รักษาความเย็นในห้องเก็บผลิตภัณฑ์ได้ (เช่นในรถไอติมที่ตระเวณขายตามชุมชนต่าง ๆ) แต่ถ้าต้องการทำให้ผลิตภัณฑ์นั้นเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว การใช้ไนโตรเจนเหลวจะดีกว่าเพราะมันสามารถราดลงไปบนผลิตภัณฑ์นั้นได้เลย

ไนโตรเจนเป็นแก๊สที่ไม่ติดไฟและไม่ช่วยให้ไฟติด ไนโตรเจนเหลวก็ไม่ติดไฟและไม่ช่วยให้ไฟติด แต่มันสามารถทำให้วัสดุที่ปรกติยากจะติดไฟนั้นติดไฟได้ง่ายขึ้นหรือระเบิดได้ง่ายขึ้น ด้วยการที่มันไปควบแน่นออกซิเจนจากอากาศ

รูปที่ ๒ เหตุการณ์โรงงานทำหมูป่นระเบิด จาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนมีนาคม ๑๙๘๑ (พ.ศ. ๒๕๒๔) ซึ่งน่าจะเป็นเหตุการณ์เดียวกันกับที่เป็นข่าว

อุณหภูมิจุดควบแน่นเป็นของเหลวของแก๊สออกซิเจนนั้นอยู่ที่ประมาณ -183ºC ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว ดังนั้นบริเวณรอบ ๆ พื้นผิวที่เย็นจัดอันเป็นผลจากไนโตรเจนเหลว เช่นท่อลำเลียงไนโตรเจนเหลวที่ไม่ได้มีการหุ้มฉนวน บริเวณรอบ ๆ ผิวนอกท่อจะเกิดการควบแน่นของแก๊สออกซิเจนจากอากาศ ทำให้บริเวณนั้นมีความเข้มข้นออกซิเจนสูงกว่าปรกติมาก ดังนั้นถ้าบริเวณด้านนอกท่อนั้นมีเชื้อเพลิงอยู่ เชื้อเพลิงดังกล่าวก็จะติดไฟหรือระเบิดได้ง่ายขึ้น แม้ว่ามันจะมีอุณหภูมิที่ต่ำก็ตาม หรือในกรณีของการใช้ไนโตรเจนเหลวเพื่อทำให้วัตถุนั้นเย็นจัดจนมีอุณหภูมิต่ำพอทำให้ออกซิเจนควบแน่นจากอากาศได้ บริเวณรอบ ๆ วัตถุนั้นก็มีโอกาสที่จะมีความเข้มข้นออกซิเจนสูง วัตถุที่ในสภาพปรกติมันไม่ได้มีอันตรายใด ๆ เลยจากเพลิงไหม้หรือการระเบิด ก็จะกลายเป็นเชื้อเพลิงไวไฟหรือวัตถุระเบิดได้ด้วยการมีออกซิเจนความเข้มข้นสูงล้อมรอบอยู่

 

จริงอยู่ที่ว่าเมื่อเราราดไนโตรเจนเหลวลงไปบนวัตถุนั้น การระเหยของไนโตรเจนก็จะไล่อากาศออกไปนอกบริเวณนั้น ถ้าบริเวณรอบ ๆ นั้นยังมีแก๊สไนโตรเจนที่เกิดจากการระเหยของไนโตรเจนเหลวคงค้างอยู่ มันก็ไม่เป็นไร แต่ถ้าหากแก๊สไนโตรเจนนั้นระบายออกไปแล้วอากาศเข้ามาแทนที่ โดยที่ตัววัตถุนั้นยังคงมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของออกซิเจน อันตรายก็จะเกิดขึ้นได้ อย่างเช่นในกรณีที่ยกมาเล่าให้ฟังนี้ ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนนั้นเพิ่มจาก 21% เป็น 70%

โดยทั่วไปเมื่อใดก็ตามที่ต้องทำงานกับแก๊สออกซิเจนความเข้มข้นสูงตั้งแต่ 23.5% ขึ้นไป ต้องถือว่ามีอันตรายเทียบเท่ากับการทำงานกับออกซิเจนบริสุทธิ์แล้ว หรือความเข้มข้นออกซิเจนจะต่ำเพียง 5% แต่ถ้าความดันสูงตั้งแต่ 30 bar ขึ้นไป ก็ต้องระวังเหมือนกัน (http://www.airproducts.com/~/media/Files/PDF/company/safetygram-33.pdf)

  

เรื่องนี้บางคนอาจสงสัยว่ามันจัดเป็นกรณีของ dust explosion หรือไม่ แต่จะว่าไปมันก็มีความแตกต่างกันอยู่ ในกรณีของ dust explosion นั้นจะเป็นกรณีของอนุภาคขนาดเล็ก (ที่ติดไฟได้ เช่นแป้งมัน แป้งข้าวต่าง ๆ เส้นใยฝ้าย ผงโลหะบางชนิด) เกิดการฟุ้งกระจายในอากาศที่มีออกซิเจนเข้มข้น 21% แต่ในกรณีของออกซิเจนความเข้มข้นสูงนี้ มันไม่จำเป็นที่เชื้อเพลิงนั้นต้องเป็นผง จะเป็นคนหรือเสื้อผ้าก็ยังได้ (ดูตัวอย่างได้ใน Memoir ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๘๐ วันจันทร์ที่ ๗ ตุลาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ข้อควรระวังเมื่อใช้ออกซิเจนความเข้มข้นสูง (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๕๓)")

รูปที่ ๓ ข่าวจากวารสาร New Scientist ฉบับเดือนสิงหาคมปีพ.ศ. ๒๕๒๖ ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์เดียวกัน

เรื่องการที่ไนโตรเจนเหลวทำให้ออกซิเจนในอากาศควบแน่นได้นั้น บางทีก็ส่งผลกระทบต่อการวิเคราะห์บางอย่างได้ เช่นการวัดพื้นที่ผิววัสดุมีรูพรุนด้วยเทคนิค BET ที่วัดความสามารถในการดูดซับแก๊สไนโตรเจนของตัวอย่างที่อุณหภูมิจุดเดือดของไนโตรเจนเหลว ถ้าไนโตรเจนเหลวนั้นมีออกซิเจนปนเปื้อน (อันเป็นผลจากการควบแน่นของออกซิเจนในอากาศ) ในระหว่างการวิเคราะห์ จะทำให้อุณหภูมิจุดเดือดของไนโตรเจนเหลวนั้นเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ ส่งผลให้ผลการวิเคราะห์นั้นผิดเพี้ยนไปได้ ดังจะเห็นได้จากเส้น desoption นั้นต่ำกว่าเส้น adsorption (ดูเรื่องนี้เพิ่มเติมได้ใน Memoir ปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๒๑๘ วันศุกร์ที่ ๑๒ สิงหาคม ๒๕๕๙ เรื่อง "เมื่อเส้น Desorption isotherm ต่ำกว่าเส้น Adsorption isotherm")

บางปัญหาเกี่ยวกับท่อที่ต่อเข้าด้านบนของ Fixed-roof tank MO Memoir : Wednesday 27 May 2563

สิ่งที่ทำงานได้ดี ที่ผ่านมาก็ไม่เคยมีปัญหาอะไร แต่เมื่ออะไรต่อมิอะไรมันมาประจวบเหมาะในเวลาที่เหมาะสม มันก็เกิดเรื่องได้เช่นกัน ดังเช่นกรณีตัวอย่างที่นำมาจาก ICI Safety Newsletter สองกรณีนี้

เรื่องที่ ๑ น้ำมันควบแน่นในท่อไนโตรเจน

เรื่องนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๒๑ เรื่องที่ ๔ เดือนสิงหาคม ๑๙๗๐ (พ.ศ. ๒๕๑๓)

 

ถัง (Tank) ชนิด fixed roof tank นั้นจะต้องมีรูระบายอากาศอยู่ที่ฝาถังด้านบน เพื่อให้อากาศเหนือผิวของเหลวนั้นไหลออกได้เวลาที่เติมของเหลวเข้าถังหรือเมื่ออากาศร้อน และให้อากาศภายนอกไหลเข้าไปในถังได้เวลาที่สูบของเหลวออกจากถังหรือเมื่ออากาศเย็น ทั้งนี้เพื่อรักษาความดันภายในถังไม่ให้สูงหรือต่ำเกินไป

 

แต่ถ้าของเหลวที่เก็บในถังนั้นเป็นของสารไวไฟที่มีจุดวาบไฟต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง การให้อากาศไหลเข้า-ออกก็อาจทำให้ส่วนที่เป็นไอเหนือผิวของเหลวภายในถัง มีความเข้มข้นอยู่ในช่วง explosive mixture ได้ ดังนั้นถ้าไอที่มีความเข้มข้นในช่วง explosive mixture นี้ระบายออกมาจากรูระบายและพบกับแหล่งพลังงาน (เช่นความร้อน เปลวไฟ ประกายไฟ) ก็จะเกิดไฟลุกไหม้ย้อนกลับเข้าไปในถังและทำให้เกิดการระเบิดขึ้นในถังได้ การป้องกันการเกิดเหตุเช่นนี้ทำได้ด้วยการติดตั้ง flame arrestor เพิ่มเข้าไปที่ช่องระบายไอ (ที่อาจเป็นเพียงแค่ vent หรือ breather valve) แต่การติดตั้ง flame arrestor นี้ไม่สามารถป้องกันการระเบิดภายในถังที่เกิดจากการจุดระเบิดภายในถังได้ (เช่นจากไฟฟ้าสถิตย์) ในกรณีเช่นนี้การใช้แก๊สเฉื่อย (ปรกติก็ไนโตรเจน) ช่วยในการรักษาความดันภายในถังแทนการปล่อยให้อากาศไหลเข้าออกก็สามารถช่วยได้

 

อีกวิธีหนึ่งก็คือการไปใช้ถังเก็บแบบ floating roof tank ที่ฝาบนนั้นลอยอยู่บนผิวของเหลว ในกรณีนี้ถ้าเป็นบ้านเรามันก็ไม่มีปัญหา เพราะมันมีแค่ฝนตก แต่สำหรับประเทศอากาศหนาวที่มีหิมะตก แม้แต่ถัง floating roof ก็ยังต้องมี fixed roof ครอบทับอีกที เพื่อป้องกันไม่ให้หิมะสะสมบน floating roof จนมีน้ำหนักมากเกินกว่าตัว roof จะลอยได้ ทำให้มีที่ว่างระหว่างตัว floating roof และ fixed roof ที่ไอเชื้อเพลิงที่ระเหยรอดออกมาตรงรอยต่อต่าง ๆ สามารถสะสมได้

  

รูปที่ ๑ ไอน้ำมันควบแน่นทางท่อด้านขาออกของท่อไนโตรเจน ทำให้ไนโตรเจนไม่สามารถไหลเข้าถังได้

รูปที่ ๑ เป็นกรณีของการใช้แก๊สไนโตรเจนเข้าไปแทนที่อากาศ กล่าวคือเวลาที่ความดันภายในถังลดลง แก๊สไนโตรเจนก็จะไหลเข้าไป ป้องกันไม่ให้อากาศไหลเข้า และเวลาที่ความดันในถังสูงขึ้น ไอผสมของเชื้อเพลิงกับไนโตรเจนก็จะไหลออกผ่านทางช่องระบาย

  

แก๊สไนโตรเจนความดันสูงจะต้องผ่านวาล์วลดความดันก่อนจะไหลเข้าถัง ตำแหน่งที่ติดตั้งวาล์ว (ไม่ว่าแบบไหนก็ตาม) ก็เป็นประเด็นหนึ่งที่น่าพิจารณา คือต้องพิจารณาถึงเรื่อง ความถี่ในการใช้ การซ่อมบำรุง และการป้องกันไม่ให้ใครไปยุ่งเกี่ยวโดยไม่ได้รับอนุญาต กล่าวคือถ้าวาล์วตัวไหนต้องใช้งานบ่อยก็ควรให้เข้าถึงได้ง่าย (เช่นอยู่ระดับพื้นดินหรือมีทางเดินถาวรเข้าถึง) หรือถ้าจำเป็นก็อาจต้องใช้ระบบรอกโซ่ช่วยดึงในการหมุนเปิด-ปิด ตัวไหนที่นาน ๆ ต้องเข้าไปยุ่งทีก็อาจใช้การก่อนั่งร้านแทนเมื่อต้องเข้าไปยุ่ง และตัวไหนที่ไม่อยากให้ใครเข้าไปยุ่งปรับเปลี่ยนเล่น ก็อาจต้องติดตั้งในตำแหน่งที่เข้าถึงได้ยาก (เช่นต้องสร้างนั่งร้านถึงจะเข้าถึงได้) หรือติดตั้งระบบล็อกเอาไว้ไม่ให้ปรับเปลี่ยนได้ง่าย

ในเหตุการณ์นี้วาล์วลดความดันอยู่ที่ระดับต่ำ โดยท่อด้านขาออกถูกยกสูงขึ้นไปและต่อเข้า tank ณ ตำแหน่งที่สูงกว่าระดับสูงสุดของของเหลวใน tank

  

สิ่งที่เกิดขึ้นคือ เมื่ออากาศร้อน ความดันไอของน้ำมันจะสูงขึ้น ไนโตรเจนจะหยุดไหล ไอน้ำมันบางส่วนจะไหลย้อนเข้ามาในท่อไนโตรเจนได้ และเมื่อกาศเย็นลง ไอน้ำมันที่แพร่เข้ามาในท่อไนโตรเจนจะควบแน่นกลายเป็นของเหลวลงมาสะสมอยู่ทางด้านขาออกของวาล์วลดความดัน และถ้าปริมาณของเหลวที่สะสมนั้นมากพอ ความดันที่เกิดจากความสูงของของเหลวด้านขาออกของวาล์วลดความดันก็จะปิดกั้นไม่ให้ไนโตรเจนไหลเข้าถังได้ ดังนั้นเพื่อแก้ไขปัญหานี้ วาล์วลดความดันจึงควรติดตั้งที่ตำแหน่งระดับความสูงของหลังคาถัง และไม่ควรเปิดโอกาสให้มีของเหลวสะสมในท่อด้านขาออกได้ (เช่นด้วยการวางท่อลาดเอียงลงไปในถัง)

เรื่องที่ ๒ ไฮโดนเจนจากถังเก็บกรด

 

เรื่องนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๕๙ เรื่องที่ ๖ เดือนธันวาคม ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖)

  

โปรตอน (H⁺) ที่เกิดจากการแตกตัวของกรด สามารถดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมเหล็กได้ โดยตัวมันเองจะเปลี่ยนเป็นแก๊สไฮโดรเจน (H₂) ในขณะที่อะตอมเหล็กจะกลายเป็นไอออน (Fe²⁺) เข้ามาอยู่ในสารละลายกรดแทนโปรตอน แต่การแตกตัวของกรดให้โปรตอนได้นี้ จำเป็นต้องมีสารอื่นมารับโปรตอนจากโมเลกุลกรดก่อน เช่นน้ำ (H₂O) ที่เมื่อรับโปรตอนแล้วก็จะกลายเป็นไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) แล้วเจ้าตัวไฮโดรเนียมไอออนนี้จึงไปดึงอิเล็กตรอนจากเหล็กอีกที

  

แต่สำหรับกรดที่เข้มข้นมาก ๆ มันจะไม่มีการแตกตัว (หรือมีการแตกตัวน้อยมาก) เพราะไม่มีตัวรับโปรตอน ดังนั้นกรดที่เข้มข้นมาก ๆ จึงสามารถเก็บในถังเหล็กได้ แต่ตรงนี้ใช่ว่าเหล็กจะไม่สึกกร่อนนะ เอาเป็นว่าเรียกว่าอัตราการสึกกร่อนนั้นต่ำมากจนอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ (กล่าวคือไม่กระทบต่อความแข็งแรงของถังเก็บแม้ว่าจะใช้งานผ่านไปหลายปี)

  

ด้วยเหตุนี้เมื่อใช้ถังเหล็กเก็บสารละลายกรดเข้มข้น ก็ยังควรต้องคำนึงถึงการระบายแก๊สไฮโดรเจนที่อาจเกิดขึ้นจากการที่กรดนั้นไปกัดถังเหล็กเอาไว้ด้วย

รูปที่ ๒ (ซ้าย) เมื่อท่อ vent อยู่ต่ำกว่าระดับความสูงสูงสุดของ tank แก๊สไฮโดรเจนจะสามารถสะสมใช้ roof ได้ (ขวา) แต่ถ้าติดตั้ง vent ที่ตำแหน่งสูงสุดของ roof แก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจะระบายออกและฟุ้งกระจายออกไปได้ง่าย

  

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นกับถังเหล็กที่ใช้เก็บกรดฟอสฟอริก (H₃PO₄) ของโรงงานผลิตปุ๋ยแห่งหนึ่ง (กรดนี้เป็นตัวให้ธาตฟอสฟอรัส) ท่อระบายแก๊สไฮโดรเจนที่ฝาถังนั้นไม่ได้อยู่ที่ตำแหน่งสูงสุดของฝาถัง แต่อยู่ต่ำลงมาและยื่นออกมาทางด้านข้าง และเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนไหลเข้าไปในท่อได้ จึงออกแบบปลายท่อให้หันลงล่าง (รูปที่ ๒)

  

วันหนึ่ง มีคนงานไปทำงานเชื่อมโลหะในบริเวณดังกล่าว เปลวไฟจากการเชื่อมโลหะไปจุดระเบิดแก๊สไฮโดรเจนที่ไหลออกมาทางปลายท่อระบายแก๊สไฮโดรเจน เปลวไฟเดินทางย้อนเข้าไปในท่อและไปจุดระเบิดแก๊สไฮโดรเจนที่สะสมอยู่ใต้หลังคา ทำให้ฝาถังปลิวออกมา (จดหมายข่าวไม่ได้บอกว่าการเชื่อมเกิดขึ้นที่ไหน อาจจะเกิดจากบริเวณที่สูงกว่าแล้วมีสะเก็ดไฟที่กระเด็นตกลงล่างก็ได้ หรือเกิดจากบริเวณข้างเคียงที่อยู่ใกล้กับท่อระบายแก๊สไฮโดรเจนก็ได้) 

  

วิธีการที่ดีกว่าคือการย้ายท่อระบายแก๊สมาอยู่ ณ ตำแหน่งสูงสุดของฝาถัง และถ้ากลัวน้ำฝนเข้าไปก็อาจใช้การติดตั้งข้องอที่ปลายท่อให้โค้งเป็นตัว U ลงมาข้างล่าง หรือไม่ก็ติดตั้งข้อต่อรูปตัว T ให้แก๊สระบายออกทางซ้ายและขวา

  

ตรงนี้ก็อาจมีคนมองว่า ถ้าเขาติด flame arrestor ตั้งแต่แรก เหตุการณ์นี้ก็คงไม่เกิด แต่ถ้าเรามองย้อนกลับไปตอนที่เขาออกแบบถังเก็บ ว่าไว้สำหรับเก็บกรดฟอสฟอริก ซึ่งไม่ติดไฟ คนออกแบบก็คงจะมองไม่เห็นความจำเป็นที่ต้องติดตั้ง flame arrestor ไว้ที่ท่อระบายแก๊ส (กรดอนินทรีย์มันไม่ติดไฟ แต่หลายตัวเป็นตัวจ่ายออกซิเจน (เช่นกรดไนตริก HNO₃) ทำให้สารอินทรีย์เกิดปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ได้ดีขึ้น แต่พวกกรดอินทรีย์มันติดไฟได้นะ โดยเฉพาะพวกกรดไขมัน)

  

และที่ต้องคำนึงก็คือ คนออกแบบมักจะเป็นผู้เชี่ยวชาญงานทางด้านการก่อสร้างไม่ก็เครื่องกล การออกแบบของเขาก็จะเน้นไปที่ความสามารถในการรับแรงเป็นหลัก ข้อกำหนดเพิ่มเติมที่ต้องมีเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างการใช้งานนั้น จำเป็นที่นักเคมี (หรือผู้ที่มีความรู้ทางด้านเคมี) แจ้งให้ผู้ออกแบบทราบก่อนเริ่มการออกแบบ เพื่อที่เขาจะได้รู้เงื่อนไขเฉพาะที่สำคัญบางข้อก่อนเริ่มงาน

ชี้และกล่าวขาน (Pointing and Calling) เทคนิคลดความผิดพลาดในการทำงานของรถไฟญี่ปุ่น MO Memoir : Thursday 25 April 2562

ในการสอนวิชา Safe Process Operation and Design ครั้งหนึ่ง ผมเปิดคลิปพนักงานขับรถไฟญี่ปุ่นขณะกำลังขับรถไฟให้นิสิตได้ชมกัน (รูปที่ ๑ - ๓) ในคลิปนั้นจะเห็นพนักงานขับรถไฟมีการชี้นิ้วไปข้างหน้าเป็นระยะ หรือชี้ไปที่แผ่นกระดาษ (ที่คงเป็นรายชื่อสถานี) พร้อมทั้งกล่าวขานออกมาด้วย (ผมฟังภาษาญี่ปุ่นไม่รู้เรื่อง ก็เลยไม่รู้ว่าเขากล่าวขานอะไรออกมา) แล้วก็ถามนิสิตว่ารู้ไหมว่าเขาทำอย่างนั้นทำไม ก็ไม่มีใครตอบผมสักคน (ทั้งนิสิตภาคปรกติและภาคนอกเวลาราชการ ไม่รู้ว่าเป็นเพราะไม่รู้หรือไม่อยากแสดงออก)

รูปที่ ๑ พนักงานขับรถไฟ JR ชี้ไปยังสัญญาณข้างหน้า (จาก https://www.youtube.com/watch?v=JLfzuANWPmg) ในคลิปนี้ดูเหมือนจะเป็นพนักงานฝึกหัด เพราะมีอีกคนหนึ่งยืนกำกับอยู่ทางด้านขวา

รูปแบบการทำงานแบบนี้ดูเหมือนจะจำกัดเฉพาะกับประเทศญี่ปุ่น แต่มันก็เป็นวิธีการที่ได้ผลดีมาก เพราะเป็นการย้ำเตือนให้รู้ว่ามีคำเตือนอะไร และกำลังจะทำอะไร และสิ่งที่จะลงมือทำนั้นมันถูกต้องหรือไม่ ตอนผมไปอบรมที่ญี่ปุ่นเมื่อ ๓๐ ปีที่แล้วก็เคยได้เรียนรู้วิธีการแบบนี้ เช่นถ้าต้องการไปเปิดวาล์วที่ปั๊มตัวหนึ่ง เราก็ต้องเดินไปที่ปั๊มพร้อมทั้งชี้ไปที่ตัวปั๊มและป้ายและกล่าวขานชื่อปั๊ม เพื่อเป็นการยืนยันว่าเรามาที่ปั๊มถูกตัวแล้ว จากนั้นก็ไล่จากตัวปั๊มไปยังวาล์วที่ต้องการเปิด ชี้และกล่าวว่าวาล์วตัวนั้นปิดอยู่ จากนั้นก็ทำการเปิดวาล์ว เมื่อเปิดวาล์วแล้วก็กระทำแบบเดียวกัน

รูปที่ ๒ พนักงานขับรถไฟ JR ชี้ไปยังสัญญาณข้างหน้า (จาก https://www.youtube.com/watch?v=lk-92gZglYo)

รูปที่ ๓ พนักงานประจำท้ายขบวน (conductor) (จาก https://www.youtube.com/watch?v=kGpg54B258M) ชี้นิ้วเพื่อยืนยันว่าผู้โดยสารเข้าไปในตู้รถและประตูปิดเรียบร้อยแล้ว ก่อนจะให้สัญญาณออกรถได้

การกระทำเช่นนี้มีส่วนช่วยในการลดความผิดพลาดในการทำงาน อย่างเช่นคำอธิบายที่ยกมาให้ดูในรูปที่ ๔ ที่เล่าไว้ว่าในการทดลองหนึ่งนั้น เมื่อให้พนักงานทำงานง่าย ๆ โดยไม่มีการชี้และกล่าวขาน ปรากฏว่ามีความผิดพลาดในการทำงานร้อยละ ๒.๓๘ แต่พอให้มีการชี้และกล่าวขานปรากฏว่าความผิดพลาดลดเหลือร้อยละ ๐.๓๘ หรือลดลงร้อยละ ๘๕

รูปที่ ๔ เมื่อมีชาวต่างชาติสงสัยเรื่องการชี้และกล่าวขานของพนักงานประจำขบวนรถไฟญี่ปุ่น ก็เลยมีคนอธิบายไว้ชัดเจน (จาก https://www.japantimes.co.jp/news/2008/10/21/reference/jr-gestures/#.XMDkrtjgqic)

ณ เวลาประมาณ ๒๒.๓๐ น. ของวันศุกร์ที่ ๒๓ เมษายน ปีค.ศ. ๒๐๐๔ (พ.ศ. ๒๕๔๗) ได้เกิดการระเบิดที่โรงงาน Formosa Plastic Corp. ประเทศสหรัฐอเมริกา ผู้ที่สนใจรายงานการสอบสวนฉบับเต็มหรือชมคลิปวิดิทัศน์สรุปเหตุการณ์สามารถเข้าไปดูได้ที่ https://www.csb.gov/formosa-plastics-vinyl-chloride-explosion/ ซึ่งเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็นำมาจากรายงานการสอบสวนที่มีเผยแพร่ในเว็บดังกล่าว สิ่งที่น่าสนใจของเหตุการณ์ดังกล่าวคือโอเปอร์เรเตอร์ไปเปิดวาล์วผิดถัง คือแทนที่จะไปเปิดวาล์วระบายน้ำทิ้งจากถังที่กำลังล้าง แต่กลับไปเปิดวาล์วที่ก้นถังที่กำลังทำปฏิกิริยาอยู่ ทำให้เกิดการรั่วไปของ vinyl chloride ตามด้วยการระเบิดตามมา ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๕ รายและบาดเจ็บอีก ๓ ราย

รูปที่ ๕ โครงสร้างอาคารที่ติดตั้งถังปฏิกรณ์ เป็นอาคารสองชั้น โอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งจะทำงานประจำอยู่บนชั้นบน และอีกคนหนึ่งจะคอยเดิมขึ้นลงเวลาที่ต้องมีการมาเปิดวาล์วที่ก้นถังด้านล่าง

โรงงานดังกล่าวผลิตพอลิไวนิลคลอไรด์ (PVC) ในถังปฏิกรณ์แบบกะ (batch reacotr) จำนวน ๒๔ ตัวที่จัดไว้เป็นชุด ชุดละ ๔ ตัว ตั้งอยู่ในอาคาร ๒ ชั้น (รูปที่ ๕) โดยชั้นบนจะเป็นที่ติดตั้งแผงควบคุมและมีฝาเปิดสำหรับการฉีดล้างทำความสะอาดภายในถังหลังเสร็จสิ้นการผลิตแต่ละ batch เมื่อเสร็จสิ้นการผลิตแต่ละ batch และระบายความดันตกค้างในถังเรียบร้อยแล้ว ก็จะมีโอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งเดินมาเปิดวาล์วเพื่อถ่ายสารในถังไปยังหน่วยแยก จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการล้างที่ต้องมีการเปิด manhole ทางด้านบนเพื่อให้โอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งทำการฉีดล้างภายใน และโอเปอร์เรเตอร์อีกคนหนึ่งจะเดินลงมาข้างล่างเพื่อเปิด drain valve เพื่อระบายน้ำล้างในถังทิ้ง ในรูปที่ ๔ และ ๔ ตัว drain valve คือวาล์วที่อยู่ล่างสุดของแต่ละถัง วาล์วตัวที่ติดอยู่กับก้นถังจะมีระบบป้องกันกล่าวคือ ถ้าในถังมีความดันอยู่จะไม่สามารถเปิดวาล์วตัวนี้ได้ (แต่ยังสามารถเปิด drain valve ได้)
 

ในคืนที่เกิดเหตุนั้นอยู่ระหว่างขั้นตอนการล้างถัง D306 (รูปที่ ๕) ในขณะที่โอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งกำลังฉีดน้ำเพื่อล้างภายในถังจาก manhole ทางด้านบน โอเปอร์เรเตอร์อีกรายหนึ่งก็ต้องเดินลงทางข้างล่างเพื่อเปิดวาล์วเพื่อระบายน้ำทิ้งออกจาก D306 แต่เมื่อเดินลงมาถึงชั้นล่างแล้วปรากฏว่าเขาเลี้ยวผิดด้าน คือแทนที่จะเลี้ยวไปทางด้าน D306 เขากลับเลี้ยวไปทางด้าน D310 แทน (ขณะนั้น D310 อยู่ในขั้นตอนการทำปฏิกิริยาอยู่) หลังจากที่เปิด drain valve ที่ก้นถัง D310 แล้วเขาก็พยายามเปิดวาล์วที่ตัวที่ติดอยู่ใกล้ก้นถัง แต่ไม่สามารถเปิดวาล์วดังกล่าวได้เนื่องจากภายในถังมีความดันอยู่ (คือระบบ safety ทำการป้องกันเอาไว้) ตรงจุดนี้ก็น่าสนใจก็คือทำไมโอเปอร์เรเตอร์จึงไม่เฉลียวใจว่าที่วาล์วมันเปิดไม่ได้เพราะในถังมันมีความดัน ระบบ safety เลยป้องกันไม่ให้เปิดวาล์วได้ แต่กลับไปคิดว่าระบบ safety มันทำงานผิดพลาด (คือระบบ safety มันมีปัญหาประจำหรือเปล่า จนคนทำงานไม่เชื่อใจมัน) โอเปอร์เรเตอร์คนดังกล่าวจึงตัดสิน bypass ระบบ safety ด้วยการปลดท่ออากาศระบบ safety ที่สั่งให้วาล์วปิด และต่อท่ออากาศท่อใหม่เพื่อทำการเปิดวาล์ว และเมื่อวาล์วตัวดังกล่าวเปิดออก ของเหลวภายในถัง (ที่มีแก๊ส vinyl chloride ละลายอยู่) ก็ไหลพุ่งออกมาอย่างแรงและแพร่กระจายไปอย่างรวดเร็ว ก่อนจะเกิดการระเบิด

รูปที่ ๖ ในวันที่เกิดเหตุนั้นโอเปอร์เรเตอร์ควรต้องมาเปิดวาล์วที่ก้นถัง D306 ที่กำลังล้างอยู่ แต่ปรากฏว่าตอนลงมาจากอาคารเขากลับเลี้ยวผิดไปยัง D310 ที่กำลังทำปฏิกิริยาอยู่ และไปเปิดวาล์วที่ก้นถัง D310 แทน ทำให้เกิดการรั่วไหลและตามมาด้วยการระเบิดจนมีผู้เสียชีวิตและบาดเจ็บหลายราย แม้ว่าระบบวาล์วระบายที่ก้นถังจะมีการป้องกันไม่ให้เปิดวาล์วได้ถ้าหากในถังมีความดัน แต่ระบบดังกล่าวก็ถูก bypass ได้ง่าย

การออกแบบเดิมนั้นไม่มีระบบ manual bypass แต่ต่อมามีการคิดว่าในกรณีฉุกเฉินที่ความดันในถังสูงเกินไปนั้นสามารถลดความดันด้วยการเปิดให้ของเหลวในถังไหลเข้าถังใบอื่นที่ว่างอยู่ แต่ระบบป้องกันเดิมนั้นจะไม่ยอมให้เปิดวาล์วก้นถังเมื่อความดันในถังยังสูงอยู่ ทางบริษัทจึงได้ทำการติดตั้งระบบ manual bypass ด้วยการติดตั้งข้อต่อแบบสวมเร็ว (quick-connect fitting) เข้ากับท่ออากาศที่ต่อเข้ากับตัวควบคุมการปิดวาล์ว เพื่อให้สามารถปลดท่ออากาศดังกล่าวได้ง่าย และสามารถต่อเข้ากับท่ออากาศท่อใหม่เพื่อป้อนอากาศสำหรับเปิดวาล์วได้ง่าย แต่นี้เป็นขั้นตอนที่ทำได้ก็ต่อเมื่อ drain valve นั้นปิดอยู่
 

ในมุมมองทางด้านยุโรปหรือสหรัฐอเมริกานั้น เหตุการณ์นี้สามารถป้องกันได้ด้วยการออกแบบ เช่นติดตั้งอุปกรณ์แสดงค่าความดันในถังเพื่อให้ผู้ที่อยู่ข้างล่างนั้นตรวจสอบได้ว่าในถังนั้นมีความดันหรือไม่ หรือการป้องกันไม่ให้การ bypass ระบบ safety นั้นทำได้ง่าย หรือการใช้ drain valve ที่มีสปริงดันให้ปิดตลอดเวลาและต้องใช้มือดันเอาไว้ตลอดเพื่อเปิดวาล์ว
 

แต่ถ้ามองในอีกแง่หนึ่ง การนำเอาเทคนิคการ "ชี้และกล่าวขาน" (pointing and calling) มาใช้ก็สามารถช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความผิดพลาดได้ เพราะโอเปอร์เรเตอร์ผู้ที่ลงมาข้างล่างจำเป็นต้องไปชี้ที่ชื่อถังที่จะเปิดวาล์วและขานชื่อนั้นออกมา ซึ่งก็จะทำให้เห็นได้ว่าเดินเลี้ยวมาผิดถัง แต่ก็คงไม่เป็นการง่ายนั้นในการนำเอารูปแบบนี้มาปรับใช้กับองค์กรที่ไม่เคยมีรูปแบบการทำงานเช่นนี้มาก่อน
 

อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจก็คือเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในช่วง "ค่ำวันศุกร์" สำหรับคนที่ทำงานกลางวันและมีวันหยุดสุดสัปดาห์ คงนึกภาพออกว่าอารมณ์การทำงานในช่วงบ่ายวันศุกร์นั้นเป็นอย่างไร ไม่เช่นนั้นคงไม่มีคนกล่าวว่าอย่างคาดหวังว่างานที่ต้องการความละเอียดในการทำงานจะไม่มีความผิดพลาดถ้าให้ทำในบ่ายวันศุกร์ แต่กรณีนี้เป็นกรณีของการทำงานเป็นกะที่เวลาทำงานและวันหยุดงานก็ไม่ตรงกับคนทั่วไปอยู่แล้ว ผมเองก็ไม่ทราบเหมือนกันว่าเขาจะมีความรู้สึกอย่างไรกับการทำงานในช่วงหลังเที่ยงของวันศุกร์