API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๑๗) MO Memoir : Tuesday 3 June 2568

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

ห่างหายเรื่องนี้ไป ๕ เดือน ก็ได้เวลามาเขียนต่อสักที คราวนี้เป็นการเริ่มส่วนของภาคผนวก (Annex)

เริ่มจาก Annex A ซึ่งเป็นวิธีการคำนวณทางเลือกสำหรับความต้องการในการระบายความดันในสภาวะปรกติ

ห้วข้อ A.1 เป็นเรื่องทั่วไป โดยข้อ A1.1.1 กล่าวว่าภาคผนวกนี้ให้แนวทางการคำนวณที่อาจนำไปใช้เพื่อหาปริมาณความต้องการในการระบายความดันในสภาวะปรกติของถังเก็บ

รูปที่ ๑ ภาคผนวก A เป็นวิธีการทางเลือกในการคำนวณความสามารถในการระบายในสภาวะปรกติ

หัวช้อ A.1.2 กล่าวว่า ความสามารถในการระบายที่ต้องมีในที่นี้ ประยุกต์ใช้ได้กับถังเก็บที่มีเงื่อนไขการทำงานดังต่อไปนี้

- ปริมาตรถังต่ำกว่า 30,000 m³ (หรือ 180,000 บาร์เรล)

- อุณหภูมิการทำงานสูงสุดของส่วนที่ว่างที่เป็นไอของถังมีค่าประมาณ 48.9 ºC (120 ºF)

- เป็นถังที่ไม่หุ้มฉนวน

- อุณหภูมิของสารที่บรรจุอยู่ในถังและที่ป้อนเข้าถัง มีค่าต่ำกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของสารนั้นที่ความดันการทำงานสูงสุดของถัง

หมายเหตุ : ผลของการเย็นตัวลงของที่ว่างที่เป็นไอคือการหดตัวของปริมาตรไอที่อยู่ในที่ว่างที่เป็นไอนั้น สำหรับถังที่มีไอที่สามารถควบแน่นเป็นของเหลวได้เมื่อเย็นตัวลง และถ้าอุณหภูมิของชองเหลวที่อยู่ในถังไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นความดันไอของของเหลวจะยังคงอยู่ได้ด้วยการระเหยของของเหลวนั้น ผลการควบแน่นของไอจะมีนัยสำคัญเมื่อมีของเหลวปริมาณน้อยอยู่ในถัง (เช่นในระหว่างการใช้ไอน้ำเป่าไล่) และวิธีการคำนวณที่ให้ในภาคผนวกนี้ไม่สามารถใช้ได้สำหรับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เพิ่มเติมเข้าเนื่องจากการควบแน่นของไอ

(คือที่อุณหภูมิหนึ่งนั้น ความดันไอของของเหลวจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลวนั้น ไม่ขึ้นกับปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลว ส่วนอัตราการระเหยขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวบนของของเหลวนั้น ถ้าของเหลวในถังมีมาก ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวก็จะน้อย ปริมาณไอที่ควบแน่นได้ก็จะน้อยลงไปด้วย แต่ถ้าของเหลวในถังมีน้อย ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวก็จะมาก ปริมาณไอที่ควบแน่นได้ก็จะมาก ความดันก็จะลดลงได้มาก แต่พื้นที่ผิวบนที่ของเหลวนั้นสามารถระเหยออกมาชดเชยได้ยังคงเท่าเดิม ดังนั้นโอกาสที่ความดันในถังจะลดต่ำลงจนทำให้ถังถูกความกดอากาศภายนอกบีบอัดให้เสียหายได้จึงมีมากกว่า)

หัวข้อ A.1.3 กล่าวว่าสำหรับถังที่สภาพการทำงานไม่เป็นไปตามเงื่อนไขต่าง ๆ ที่กล่าวมาข้างต้น (หัวข้อ A.1.2) ให้ใช้วิธีการคำนวณความสามารถในการระบายที่ต้องมีที่บรรยายไว้ในหัวข้อ 3.3.2 (หัวข้อนี้อยู่ในตอนที่ ๗ วันศุกร์ที่ ๑๑ สิงหาคม พ.ศ. ๒๕๖๖)

หัวข้อ A.1.4 กล่าวว่าเป็นความรับผิดขอบของผู้ใช้ที่ต้องระบุว่าจะใช้วิธีการนี้ในการหาขนาดของช่องระบายความดันสำหรับถังใหม่หรือถังที่มีอยู่เดิม

หัวข้อ A.2 กล่าวสั้น ๆ ว่า "ประสบการณ์" (รูปที่ ๒)

หัวข้อ A.2.1 กล่าวว่าวิธีการหาปริมาตรการระบายที่ต้องมีที่บรรยายไว้ในภาคผนวกนี้ได้ถูกใช้ในประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ ตั้งแต่ราว ๆ ค.ศ. ๑๙๔๐ (พ.ศ. ๒๔๘๓) การประยุกต์ใช้ครอบคลุมทั้งช่วงของปริมาตรถังเก็บที่พบในการสำรวจขุดเจาะและการผลิตและโรงงานปิโตรเคมี การใช้วิธีการนี้ให้ค่าอัตราไหลที่ต้องการในกรณีการป้องกันการเกิดสุญญากาศ "ต่ำกว่า" วิธีการที่บรรยายไว้ในหัวข้อ 3.3.2 อยู่เล็กน้อย

หัวข้อ A2.2 กล่าวว่าถังเก็บปิโตรเลียมบางถังที่ได้รับความเสียหายหรือถูกทำลายเนื่องจากสุญญากาศ มีสาเหตุพื้นฐานจากสาเหตุที่เกี่ยวข้องต่อไปนี้อย่างน้อยหนึ่งสาเหตุหรือมากกว่า (ดูเอกสารอ้างอิง {20})

- การเย็นตัวของที่ว่างส่วนที่เป็นไอที่อุณหภูมิสูง (กล่าวคืออุณหภูมิสูงกว่า 48.9 ºC หรือ 120 ºF อย่างมีนัยสำคัญ

- การควบแน่นของไอในถังเนื่องจากการเย็นตัวลงของสารที่ให้ความร้อน เช่นการควบแน่นของไอน้ำหลังการใช้ไอน้ำเป่าไล่ (การใช้ไอน้ำเป่าไล่อาจทำเพื่อการไล่อากาศออกจากถังก่อนป้อนของเหลวเข้าเก็บในถัง หรือการไล่ไอระเหยของเชื้อเพลิงที่ตกค้างอยู่ในถังก่อนที่จะทำการซ่อมบำรุงถัง)

- ช่องทางการไหลถูกลดขนาดหรือถูกปิดกั้น เช่นช่องระบายถูกปิดกั้นด้วยถุงพลาสติก (มีกรณีที่มีการเอาถุงพลาสติกไปครอบช่องระบาย เพื่อไม่ให้ไอระเหยนั้นออกมารบกวนการทำงานบริเวณนั้น แต่ลืมเอาถุงออกเมื่อเสร็จงาน)

รูปที่ ๒ หัวข้อ A.2.1 - A.2.3

หัวช้อ A.2.3 กล่าวว่าประสบการณ์การทำงานกับถังเก็บที่ใช้กันทั่วไปในวงการปิโตรเคมี พบว่า ความเสียหายหรือถูกทำลายเนื่องจากสุญญากาศ ไม่ได้เกิดจากความสามารถในการระบายที่ไม่เพียงพอเมื่อทำการออกแบบระบบระบายความดันด้วยการใช้แนวปฏิบัติที่ให้ไว้ในภาคผนวกนี้

หัวข้อ A.2.4 (รูปที่ ๓) กล่าวว่า การนำเอาวิธีการที่ถูกต้องแม่นยำมากขึ้นในการหาปริมาตรอัตราการไหลในการระบายในสภาวะปรกติ (ในหัวข้อ 3.3.2) ไม่จำเป็นต้องทำการประเมินขนาดช่องระบายของถังเก็บ (ที่ได้รับการระบุด้วยวิธีการในภาคผนวกนี้) ใหม่ ถังดังกล่าวที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการใช้งานยังคงสามารถใช้วิธีการที่ได้ให้ไว้ในภาคผนวกนี้ โดยมีข้อแม้ว่าสภาวะการทำงานนั้นเป็นไปตามที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อ A.1 เหตุผลที่ว่าทำไมช่องระบายของถังเก็บดังกล่าวไม่จำเป็นต้องได้รับการประเมินใหม่ด้วยวิธีการที่ให้ไว้ในหัวข้อ 3.3.2 มีดังนี้

- วิธีการที่ให้ไว้ในหัวข้อ 3.3.2 มีข้อสมมุติฐานที่ระมัดระวังที่อาจไม่สะท้อนถึงสภาวะทั่วไป กล่าวคือ

    - ไอที่อยู่ในช่องว่างภายในถังนั้น ไม่มีความเป็นเนื้อเดียวกันดังข้อสมมุติ

    - ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่เป็นจริงนั้นอาจมีค่าน้อยกว่าค่าที่สมมุติไว้ ทั้งนี้เนื่องจากมันไม่เป็นฟังก์ชันกับอุณหภูมิและตำแหน่งภายในถัง ปริมาตรปิดล้อมที่มีขนาดเล็กกว่าสามารถมีค่าอัตราการถ่ายเทความร้อนที่ต่ำกว่าที่ได้สมมุติไว้ในแบบจำลอง

    - แบบจำลองไม่ได้พิจารณาว่าอัตราการหดตัวของไอจะลดลงเมื่อมีอากาศไหลเข้าไปในถังผ่านทางวาล์วสุญญากาศ

ความหมายของหัวข้อนี้คือ วิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวกนี้เป็นวิธีการเก่า ส่วนวิธีการที่ให้ไว้ในหัวข้อ 3.3.2 เป็นวิธีการที่ใหม่กว่าและให้ค่าที่ถูกต้องมากกว่า (และให้ขนาดช่องระบายที่ใหญ่กว่า) แต่สำหรับถังเก่าที่ใช้วิธีการในภาคผนวกนี้คำนวณหาขนาดช่องระบาย และรูปแบบการทำงานก็เป็นไปตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อ A.1 ก็ไม่จำเป็นต้องทำการคำนวณหาขนาดใหม่ด้วยวิธีการในหัวข้อ 3.3.2

- ความเป็นไปได้ที่ความต้องการในการระบายความดันสุญญากาศในสถานการณ์จริงนั้นจะมีค่าสูงเกินกว่าค่าที่วิธีการในภาคผนวกนี้ให้ไว้ มีความเป็นไปได้ต่ำเนื่องจาก

- การทำงานตามปรกติของถังจะไม่ใช้งานจนไม่มีของเหลวเหลือในถัง ในกรณีเหล่านี้สมมุติฐานที่เผื่อไว้อย่างรอบคอบในวิธีการทั้งสองคือให้ถังนั้นเป็นถังเปล่า และเต็มไปด้วยอากาศก่อนที่จะเย็นตัวลง ในทางปฏิบัติถังเก็บในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีมักจะมีของเหลวค้างอยู่ในถังที่ค่าต่ำสุดค่าหนึ่ง ของเหลวที่ค้างอยู่ในถังเป็นแหล่งให้ความร้อนเพื่อช่วยชดเชยการหดตัวของปริมาตรไอ ทำให้ลดความต้องการในการระบายความดันในระหว่างการเย็นตัวลง (ของเหลวเย็นตัวช้ากว่าไอ ถังที่มีของเหลวอยู่ เมื่อไอเย็นตัวลงของเหลวที่ค้างอยู่ในถังก็จะระเหยขึ้นมาขดเชยได้บางส่วน ทำให้ความดันในถังไม่ลดลงเร็วเหมือนกรณีถังเปล่าที่ไม่มีของเหลวค้างอยู่)

- ความต้องการในการระบายทั้งหมดรวมเอาการมีอัตราการเคลื่อนตัวของของเหลวเข้าออกถังสูงสุด (ซึ่ง

อาจเป็นสิ่งที่มีนัยสำคัญสำหรับถังเก็บที่ใช้ในงานปิโตรเคมี) และสิ่งเหล่านี้มักจะไม่เกิดในเวลาเดียวกัน

กับการเกิดเหตุการณ์เย็นตัวลงเร็วสูงสุด

- ความเป็นไปได้ที่ถังที่มีวาล์วระบายความดัน/สุญญากาศ ที่กำหนดขนาดด้วยวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวกนี้ จะเกิดความเสียหายเนื่องจากความสามารถในการระบายความดันสุญญากาศนั้นไม่เพียงพอ มีค่าต่ำเนื่องด้วยเหตุผลต่อไปนี้

    - ความสามารถในการรับความดันสุญญากาศที่แท้จริงของถังเก็บ อาจมีค่าสูงกว่าค่าที่ระบุไว้บนตัวถัง อันเนื่องจากการสร้างถัง

    - ความสามารถในการรับความดันสุญญากาศของถังอาจสูงขึ้นเนื่องจากผลของการเกิดความแข็งแกร่งขึ้นจากของเหลวที่บรรจุอยู่ในถัง (คือถังเปล่าจะรับแรงกดได้น้อยกว่าถังที่มีของเหลวบรรจุ)

    - สำหรับถังที่มีค่าความดันออกแบบที่ต่ำ ขนาดของวาล์วระบายความดัน/สุญญากาศจะถูกควบคุมด้วยความต้องการในการระบายความดันออก ซึ่งส่งผลให้วาล์วระบายความดันสุญญากาศมีขนาดเท่ากัน(เนื่องจากตัววาล์วที่ใช้ระบายความดันเกินหรือสุญญากาศมักจะรวมอยู่ด้วยกัน)

 

รูปที่ ๓ หัวข้อ A.2.4

สำหรับตอนที่ ๑๗ ก็ขอจบเพียงแค่นี้ก่อน

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๑๕) MO Memoir : Saturday 16 November 2567

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

ต่อไปจะเป็นหัวข้อ 5.3 ที่เป็นเรื่องของวิธีการทดสอบความสามารถของอุปกรณ์ในการระบายความดัน โดยเริ่มจากหัวข้อ 5.3.1 (รูปที่ ๑) ที่เป็นกรณีของช่องเปิด เริ่มจากที่อัตราการไหลเป็นศูนย์ จากนั้นให้ทำการวัดความดัน/สุญญากาศในถัง โดยให้ปรับความดันเป็นขั้น 5 ครั้งเท่า ๆ กัน โดยมีค่าการปรับสูงสุดอยู่ที่ 5 kPa (0.725 psi)

รูปที่ ๑ หัวข้อ 5.3 การทดสอบความสามารถของอุปกรณ์ระบายความดัน

ตรงนี้ถ้าย้อนกลับไปดูรูปอุปกรณ์ทดสอบในบทความตอนที่ ๑๔ (รูปที่ ๗ ของบทความ) ในกรณีการทดสอบการระบายความดัน การทดสอบตรงนี้ก็น่าจะเป็นการเพิ่มอัตราการของอากาศ (ถ้าใช้อากาศเป็นตัวทดสอบ) ที่ป้อนเข้า test tank จนความดันภายใน test tank สูงถึงระดับที่กำหนดของแต่ละขั้น เมื่อความดันใน test tank คงที่ อัตราการไหลเข้าก็จะเท่ากับอัตราการไหลออก จากนั้นก็ค่อย ๆ เพิ่มความดัน (ด้วยการปรับอัตราการไหลเข้า) จนความดันภายใน test tank เพิ่มสูงถึงระดับทดสอบระดับถัดไป ในกรณีของการทดสอบการป้องกันการเกิดสุญญากาศ ก็จะเป็นการดูดอากาศออกจาก test tank จนความดันลดต่ำลงถึงระดับที่กำหนดของแต่ละขั้น ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนครบ 5 ขั้น

หัวข้อ 5.3.2 เป็นการทดสอบวาล์วระบายความดันสูงเกินหรือป้องกันการเกิดสุญญากาศ

ย่อหน้าแรกกล่าวว่าให้สร้างเส้นกราฟค่าอัตราการไหล (flow-capacity curves) สำหรับอุปกรณ์แต่ละชนิดและสำหรับทุกขนาด (norminal size)

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าให้ทำการทดสอบอุปกรณ์ระบายความดันแต่ละตัว (ก) ที่ค่าที่กำหนดไว้ (set point) ของค่าความดันออกแบบ (design pressure) และความดันสุญญากาศ (vacuum) ที่ต่ำสุด และ (ข) ที่ค่าที่กำหนดไว้ (set point) ของค่าความดันออกแบบ (design pressure) และความดันสุญญากาศ (vacuum) ที่สูงที่สุด หรือ (ค) ที่ค่าขีดจำกัดของชุดอุปกรณ์ทดสอบอัตราการไหล ขึ้นอยู่กับว่าค่าไหนมีค่ามากกว่า ทำการทดสอบช่วงค่าตอนกลางอย่างน้อย 3 ค่า (คือทดสอบรวมทั้งสิ้นอย่างน้อย 5 ค่า คือค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด และค่าระหว่างสองค่านี้อีกอย่างน้อย 3 ค่า) โดยให้รวมค่าที่ให้ไว้ในย่อหน้าที่ 4 ของหัวข้อย่อยนี้ (หัวข้อ 5.3.2) ทั้งการวัดสุญญากาศและการระบายความดันสูงเกิน เพิ่มการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลให้มากเพียงพอที่ทำให้สามารถสร้างเส้นกราฟความสามารถในการระบายสำหรับค่าความดันหรือสุญญากาศที่ตั้งเอาไว้ ข้อมูลเหล่านี้อาจถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเส้นกราฟอัตราการไหลสำหรับค่าความดันหรือสุญญากาศที่ตั้งเอาไว้ ที่สูงเกินกว่าค่าที่ทำการทดสอบ (คือใช้ประมาณค่าสำหรับช่วงความดันที่อยู่นอกเหนือช่วงที่ทำการทดสอบ) ถ้าสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าการประมาณค่านอกช่วงของข้อมูลที่มีนั้นมีความถูกต้อง สิ่งนี้เป็นกรณีที่ว่าถ้าได้ทำการวัดค่าอย่างน้อย 3 จุดหลังจากที่วาล์วได้เปิดเต็มที่แล้ว ความเร็วในการไหลนั้นยังต่ำกว่าความเร็วเสียง

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่าเริ่มทำการวัดความดันหรือสุญญากาศจากจุดที่ให้ค่าอัตราการไหลเป็นศูนย์ และค่อย ๆ เพิ่มเป็นลำดับขั้นที่เหมาะสมจนกระทั่งถึงค่าสูงสุดหรือวาล์วเปิดเต็มที่

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าการวัดอัตราการไหลโดยปริมาตรควรกระทำที่ค่าความดันหรือสุญญากาสในถังมีค่าเท่ากับ 1.1, 1.2, 1.5 และ 2 เท่าของค่าความดันหรือสุญญากาศที่ตั้งเอาไว้ ถ้าวาล์วยังไม่เปิดเต็มที่ที่ค่า 2 เท่าของค่าความดันที่ตั้งเอาไว้ ให้ทำการเพิ่มจุดวัดเพิ่มเติมจนกระทั่งวาล์วเปิดเต็มที่

(หมายเหตุ : เมื่อความดันในถังสูงถึงค่าที่ทำให้วาล์วเปิด วาล์วจะเริ่มเปิดเพื่อลดความดันในถัง แต่ความดันในถังไม่จำเป็นต้องลดต่ำลงถ้าหากมีสาเหตุที่ทำให้ความดันในถังเพิ่มสูงขึ้นนั้นยังคงอยู่ และยังคงสามารถเพิ่มความดันได้สูงเกินกว่าความสามารถในการระบายความดัน แต่ในขณะที่ความดันในถังเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ อัตราการระบายก็จะเพิ่มขึ้น จนกระทั่งถึงจุดสมดุลที่ความดันในถังจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป)

ย่อหน้าที่ห้ากล่าวว่าให้เขียนกราฟระหว่างอัตราการไหลกับความดันหรือสุญญากาศภายในถัง (เส้นกราฟอัตราการไหล/ความดัน หรืออัตราการไหล/สุญญากาศ) หรือแสดงข้อมูลในรูปของตารางที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลกับความดัน แสดงค่าความดันด้วยหน่วย กิโลปาสคาล (บาร์, มิลลิบาร์, มิลลิเมตรน้ำ, ออนซ์ต่อตารางนิ้ว, ปอนด์ต่อตารางนิ้ว หรือนิ้วน้ำ)

ย่อหน้าที่หกกล่าวว่าให้ทำการระบุค่าความดันสูงเกิดหรือค่าความดันที่ตั้งเอาไว้

ย่อหน้าที่เจ็ดเป็นหมายเหตุที่กล่าวว่า เส้นกราฟความสามารถในการระบายความดันนี้ใช้กับอุปกรณ์ที่สะอาด โดยไม่รวมสภาวะที่อุปกรณ์มีความสกปรก เช่นมีสิ่งเกาะติดพื้นผิวภายในเส้นทางการไหลที่สามารถลดความสามารถในการระบายความดัน

ในขณะที่วิธีการในหัวข้อ 5.3.2.1 Flow-curve Method เป็นการทดสอบอุปกรณ์ระบายความดันแต่ละตัวที่จะใช้งาน วิธีการที่สอง Coefficient of Discharge ในหัวข้อ 5.3.2.2 (รูปที่ ๒ ข้างล่าง) เป็นการทดสอบอุปกรณ์ที่มีรูปแบบเส้นทางการไหลที่มีรูปทรงเรขาคณิตแบบเดียวกัน ดังนั้นจึงสามารถนำเอาผลที่ได้ไปใช้กับอุปกรณ์อื่นที่มีรูปแบบเส้นทางการไหลแบบเดียวกันหรืออุปกรณ์รูปแบบเดียวกันที่มีขนาดต่างกันได้รับการกำหนดมาตราส่วน

รูปที่ ๒ หัวข้อ 5.3.2.2 วิธีการที่สองคือ Coefficient of Discharge

หัวข้อ 5.3.2.2.1 เป็นวิธีการสำหรับอุปกรณ์ที่มีการออกแบบจำเพาะเจาะจง (คือมีรูปแบบเดียวกัน) โดยทำการทดสอบจำนวน 3 ขนาดหรือมากกว่า

ย่อหน้าแรกกล่าวว่าสำหรับอุปกรณ์ที่มีรูปแบบจำเพาะเดียวกัน มีรูปร่างเรขาคณิตของเส้นทางการไหลคล้ายคลึงกัน สามารถสร้างค่า "Coefficient of Discharge" สำหรับอุปกรณ์ระบายความดันในช่วงขนาดดังกล่าวได้ด้วยการใช้ขั้นตอนการทำงานดังต่อไปนี้ และผลการทดสอบที่ได้สามารถนำไปทำการประมาณค่านอกช่วงเพื่อใช้กับอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กกว่าหรือใหญ่กว่าขนาดอุปกรณ์ที่นำมาทดสอบได้ โดยมีเงื่อนไขว่าทั้งตัวอุปกรณ์ทดสอบและอุปกรณ์ที่ต้องการทำนายค่าความสามารถในการระบายนั้น ต้องมีรูปทรงทางเรขาคณิต (ของเส้นทางการไหล) ที่คล้ายคลึงกัน

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่า สามารถกล่าวได้ว่าความคล้ายคลึงทางเรขาคณิตจะเกิดขึ้นเมื่อ อัตราส่วนของเส้นทางการไหลและมิติต่าง ๆ ของชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่สามารถส่งผลกระทบต่อแรงผลักดันรวมที่ของไหลนั้นกระทำบนชิ้นส่วนเคลื่อนที่ที่อยู่ภายในอุปกรณ์ระบายความดัน ได้รับการกำหนดมาตราส่วนให้สอดคล้องกับมิติต่าง ๆ ของวาล์วที่ใช้ในการทดสอบหาความสามารถในการระบาย

ถ้าให้เทียบกับการไหลในท่อ วิธีการตรงนี้มันเหมือนกับว่า ไม่ว่าของไหลนั้นจะเป็นของเหลวหรือแก๊ส แต่ถ้าไหลด้วยค่า Reynolds number (Re) พฤติกรรมการไหลจะเหมือนกัน

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่าให้ทำการทดสอบอุปกรณ์อย่างน้อย 3 ขนิด โดยแต่ละชนิดให้ทำการทดสอบ 3 ขนาด (รวมจำนวนอุปกรณ์ที่ต้องทดสอบทั้งหมดอย่างน้อย 9 ตัว) ทำการทดสอบอุปกรณ์แต่ละตัวที่ความดันต่างกัน โดยความดันที่ทำการทดอย่างน้อยหนึ่งค่าเป็นค่าความดัน/สุญญากาศที่ค่าความดันออกแบบที่ต่ำที่สุด และอีกค่าหนึ่งเป็นค่าความดัน/สุญญากาศที่ค่าความดันออกแบบที่สูงที่สุด โดยความดันที่ต้องทดสอบส่วนที่เหลือให้มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในช่วงระหว่างค่าความดันออกแบบต่ำสุดและสูงสุด ความดันที่ทำการทดสอบทั้งหมดควรเป็นค่าความดันอยู่ในตำแหน่งเปิดเต็มที่

วาล์วระบายความดันที่ใช้กับของเหลวจะเปิดเมื่อความดันเพิ่มสูงถึงระดับหนึ่ง ถ้าความดันยังเพิ่มขึ้นต่อ วาล์วก็จะเปิดมากขึ้น จนความดันสูงถึงระดับหนึ่ง วาล์วก็จะเปิดเต็มที่ ตามย่อหน้าที่สามนี้ ความดันที่ต่ำที่สุดในการทดสอบก็ควรต้องเป็นความดันที่ต่ำที่สุดที่ทำให้วาล์วเปิดเต็มที่ ไม่ใช่ความดันที่ทำให้วาล์วเริ่มเปิด ในกรณีของวาล์วระบายความดันที่ใช้กับแก๊สนั้น เมื่อความดันสูงถึงระดับที่ทำให้วาล์วเปิด วาล์วจะเปิดเต็มที่ทันที ดังนั้นความดันที่ทำให้วาล์วเริ่มเปิดกับความดันที่ทำให้วาล์วเปิดเต็มที่ก็จะเป็นความดันเดียวกัน

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าสามารถคำนวณค่า Coefficient of Discharge (ค่า K) สำหรับอุปกรณ์แต่ละตัวได้จากสมการที่ (24) คือ K = q_a/q_th เมื่อ q_a คืออัตราการไหลที่ได้จากการทดลอง ส่วน q_th คือค่าอัตราการไหลทางทฤษฎี ในกรณีของหน่วย SI ค่านี้จะมีหน่วยเป็น m³/hr ของตัวกลางที่นำมาทดสอบ (ปรกติจะเป็นอากาศ) โดยคำนวณได้จากสมการที่ (25) (ดูรูปที่ ๒) หรือในหน่วย USC ที่คำนวณได้จากสมการที่ (26) (ดูรูปที่ ๓) โดยที่ตัวแปรต่าง ๆ ในสมการคือ

A_m คือ พื้นที่การไหลที่มีค่าต่ำที่สุดของอุปกรณ์

p_i คือ ค่าความดันสมบูรณ์ที่ทางเข้าของตัวอุปกรณ์

p_o คือ ค่าความดันสมบูรณ์ที่ทางออกของตัวอุปกรณ์

k คือ ค่าอัตราส่วนของค่าความจุความร้อน (คือค่า C_p/C_v โดย C_p คือค่าความจุดความร้อนของแก๊สที่วัดที่ความดันคงที่ ส่วน C_v คือค่าความจุดความร้อนของแก๊สที่วัดที่ปริมรตรคงที่)

T_i คือ อุณหภูมิสัมบูรณ์ที่ทางเข้าของตัวอุปกรณ์

M คือ ค่ามวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของแก๊สที่ใช้ในการทดสอบ

Z_i คือ ค่า compressibility ของแก๊ส (ค่า PV/RT เมื่อ P คือความดัน, V คือปริมาตรจำเพาะ, R คือค่าคงที่ของแก๊ส และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์) ที่ทางเข้าของตัวอุปกรณ์ (ในกรณีที่ไม่ทราบค่านี้ให้ใช้ Z = 1.0)

ส่วนตัวแปรต่าง ๆ ต้องมีหน่วยอะไรนั้น ให้ดูรูปที่ ๒ และ ๓

รูปที่ ๓ หัวข้อ 5.3.2.2 วิธีการที่สองคือ Coefficient of Discharge (ต่อ) รูปนี้เป็นสมการในหน่วย USC

รูปที่ ๔ การเขียนกราฟระหว่างค่า K (แกน y) กับค่าอัตราส่วนความดันสัมบูรณ์ (แกน x)

รูปที่ ๔ ยังคงอยู่ในหัวข้อ 5.3.2.2 หลังจากที่ได้ค่า K ที่ความดันต่าง ๆ แล้ว ให้ทำการเขียนกราฟที่มีการปรับใกล้เคียงที่ดีที่สุด (best fit) ระหว่างค่า K หรือ coefficient of discharge (แกน y) กับค่าอัตราส่วนความดันสัมบูรณ์ (แกน x) ค่าสัมประสิทธิ์ที่วัดได้ทุกค่าควรอยู่ในช่วง ±5% จากค่าเฉลี่ย (เส้นทึบหมายเลข 1 ใน Figure 2 - ดูรูปที่ ๔) การคำนวณค่าความสามารถในการระบายที่ความดันใด ๆ ที่อยู่ในช่วงความดันที่ทดสอบ ทำได้โดยคูณค่าอัตราการไหลทางทฤษฎึ (ที่ค่าอัตราส่วนความดันนั้น) ด้วย 0.95 (คือให้คิดเพียงแค่ 95%) กล่าวคือถ้าพิจารณา Figure 2 ในรูปที่ ๔ เส้นทึบหมายเลข 1 คือเส้นเฉลี่ยที่เข้ากับชุดข้อมูลของการทดลองดีที่สุด แต่ในการใช้งานให้ใช้ค่าที่อ่านได้จากเส้นประหมายเลข 3 ที่ให้ค่า K เพียงแค่ 95% ของค่าที่อ่านได้จากเส้นทึบหมายเลข 1

หัวข้อ 5.3.2.2.2 (รูปที่ ๕) เกี่ยวกับการหาค่า K หรือ coefficient of discharge สำหรับวาล์วแต่ละตัว โดยย่อหน้าแรกกล่าวว่าสามารถหาค่า coefficient of discharge ของอุปกรณ์สำหรับแต่ละขนาดได้ด้วยวิธีการต่อไปนี้

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าทำการทดสอบอุปกรณ์จำนวน 4 ตัว โดยใช้การรวมกันของขนาดท่อและขนาด orifice ขนาดต่าง ๆ โดยความดันทดสอบอย่างน้อยหนึ่งความดันต้องเป็นค่าความดันออกแบบที่เป็นค่าต่ำสุดของความดัน/สุญญากาศของอุปกรณ์ และอีกค่าหนึ่งต้องเป็นค่าความดันออกแบบที่เป็นค่าสูงสุดของความดัน/สุญญากาศของอุปกรณ์ ความดันทดสอบส่วนที่เหลือให้กระจายค่าอยู่ระหว่างค่าความดันสองค่านี้อย่างสม่ำเสมอ และค่าความดันทดสอบทุกความดันควรเป็นค่าที่ทำให้วาล์วมีการยกตัวจนกระทั่งอัตราการไหลถูกควบคุมด้วยขนาดของ nozzle หรือจนกระทั่งวาล์วมีการยกตัวจนสุด

หมายเหตุ : อัตราการไหลผ่านวาล์วถูกควบคุมด้วยขนาดของช่องระบายและระดับการยกตัวของวาล์ว ถ้าช่องระบายมีขนาดเล็ก อัตราการไหลผ่านจะถูกควบคุมด้วยขนาดของช่องเปิด (คือแม้ว่าวาล์วจะยกตัวเพิ่มขึ้นไปอีก อัตราการไหลก็จะไม่เพิ่มขึ้น) แต่ถ้าช่องระบายมีขนาดใหญ่พอ อัตราการไหลผ่านจะถูกควบคุมด้วยระดับการยกตัวของวาล์ว ที่จะมากที่สุดเมื่อวาล์วยกตัวเต็มที่

รูปที่ ๕ หัวข้อ 5.3.2.2.2 และ 5.3.3

หัวข้อ 5.3.3 (รูปที่ ๔) เป็นเรื่องของวิธีการคำนวณการะบายผ่านฝาครอบช่องสำหรับให้คนเข้าไปตรวจสอบ (Manhole cover) ห้วข้อนี้กล่าวว่า ความสามารถในการระบายที่ความดันใด ๆ เมื่อฝาครอบช่องสำหรับให้คนเข้าไปตรวจสอบนั้นเปิดเต็มที่สามารถคำนวณได้ด้วยการเอาค่าอัตราการไหลทางทฤษฎีที่บรรยายไว้ในหัวข้อ 5.3.2.2.0 ด้วย 0.5

ถ้าฝาครอบนี้อยู่บนหลังคาถังเก็บ มันก็อาจจะวางปิดไว้เฉย ๆ เผื่อว่าถ้าความดันในถังเก็บเพิ่มสูงขึ้นรวดเร็ว มันก็จะถูกดันให้เปิดออกเพื่อช่วยระบายความดัน (ทำหน้าที่เสมือน explosion relief panel)

หรือในกรณีที่ไม่ใช่การเดินเครื่องปรกติ เช่นระหว่างการซ่อมบำรุง ที่ต้องมีการระบายอากาศในถังเก็บ ก็จะเปิดฝาครอบนี้เอาไว้ นอกจาก Manhole ก็ยังมี Handhole ที่เป็นช่องขนาดเล็กสำหรับสอดมือเข้าไปภายในได้

เนื้อหาในตอนนี้มีการกล่าวถึงค่าความดัน (หรือสุญญากาศ) ออกแบบค่าต่ำสุด และค่าความดัน (หรือสุญญากาศ) ออกแบบค่าสูงสุด เพื่อที่จะทำความเข้าใจตรงนี้เราลองมาทำความรู้จักกับค่าความดันต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบถังความดันและการตั้งค่าการเปิดของวาล์วระบายความดัน รูปที่ ๖ นำมาจาก Figure 4 ของเอกสาร API RP 521 ฉบับปีค.ศ. ๑๙๙๗ (ฉบับปีค.ศ. ๒๐๐๗ ไม่มีรูปนี้แล้ว) ตัวเลขในคอลัมน์กลางของรูปที่ค่าความดันภายในภาชนะรับความดัน หน่วยเป็นเปอร์เซนต์ของค่าความดันออกแบบ (Desing pressure) หรือความดันใช้งานสูงสุดที่ยอมได้ (Maximum allowable working pressure) โดยให้ค่าความดันนี้เท่ากับ 100% (การทดสอบ hydrostatic test หรือความสามารถในการรับความดันด้วยการใช้การอัดน้ำ กระทำที่ 150% ของค่าความดันนี้) เราจะลองไล่ดูตั้งแต่ล่างขึ้นบน

ที่ 90% คือค่าความดันสูงสุดของการทำงานปรกติ (usual maximum operating pressure) คือต้องดูว่าการใช้งานตามปรกตินั้นมีรูปแบบการทำงานแบบใดบ้าง และรูปแบบใดที่มีค่าความดันใช้งานปรกติสูงสุด ความดันนี้จะเป็นค่าความดันมาตรฐานในการทดสอบการรั่วซึมของระบบ

ที่ 98% คือค่าความดันที่วาล์วระบายความดันเริ่มทำการขยับตัวก่อนเปิดเต็มที่ที่ 100% (ช่วงที่เขียนว่า Simmer) แต่เมื่อความดันลดลงเหลือ 100% แล้ววาล์วจะยังไม่ปิด จะปิดก็ต่อเมื่อความดันลดลงเหลือ 92.5% (รูปแบบการเปิด-ปิดของวาล์วระบายความดันแก๊สเป็นอย่างนี้) ช่วงความดันระหว่าง 92.5-100% คือช่วง blowdown period หรือระบายทิ้ง

ถ้าภาชนะรับความดันได้รับการป้องกันด้วยวาล์วระบายความดันเพียงตัวเดียว ก็จะตั้งให้วาล์วนั้นเปิดที่ค่าความดัน 100% แต่ถ้ามีการติดตั้งมากกว่า 1 ตัว จะตั้งให้วาล์วตัวที่สองเปิดที่ 105% (Maxium allowable set pressure for supplemental valve) ถ้ายังมีวาล์วระบายความดันตัวอื่นเพิ่มอีก ก็จะตั้งให้เปิดที่ความดันสูงขึ้นไปทีละขั้น

เมื่อวาล์วระบายความดันเริ่มเปิด ความดันในถังก็ยังอาจเพิ่มสูงขึ้นได้อีกถ้าหากอัตราการเพิ่มความดันนั้นสูงกว่าอัตราการระบายออก สำหรับการทำงานทั่วไปนั้นความดันที่เพิ่มสูงขึ้นไม่ควรเกิน 109% (Overpressure - typical) และค่า 110% ถือว่าเป็นค่าความดันสะสมสูงสุดที่ยอมรับได้ (Maxium allowable accumulation pressure) ได้ในการที่มีการติดตั้งวาล์วเพียงตัวเดียวและไม่ใช่กรณีถูกไฟคลอก และยังเป็นค่าความดันสะสมสูงสุดที่ยอมรับได้ในการที่มีการติดตั้งวาล์วมากกว่า 1 ตัวและเป็นกรณีที่ถูกไฟคลอก

ค่า 110% ยังเป็นค่าความดันสูงสุดสำหรับการออกแบบกระบวนการในกรณีที่มีการติดตั้งวาล์วระบายความดัน

ค่า 116% คือค่าความดันสะสมสูงสุดที่ยอมรับได้ในกรณีที่มีการติดตั้งวาล์วระบายความดันมากกว่า 1 ตัว (ถ้ามีตัวเดียวยอมให้เพิ่มได้เพียงแค่ 110%) และค่านี้ยังเป็นค่าความดันสูงสุดสำหรับการออกแบบกระบวนการในกรณีที่มีการติดตั้งวาล์วระบายความดันมากกว่า 1 ตัว

ค่า 121% คือค่าความดันสะสมสูงสุดที่ยอมรับได้เฉพาะกรณีที่ภาชนะถูกไฟครอกเท่านั้น และเป็นค่าความดันในการระบายสูงสุดสำหรับการหาขนาดในกรณีที่ภาชนะถูกไฟครอก

รูปที่ ๖ ระดับความดันสำหรับปรับตั้งการทำงานให้กับวาล์วระบายความดัน รูปนี้นำมาจาก API RP 521 Guide for pressure-relieving and depressuring systems ฉบับปีค.ศ. ๑๙๙๗ (พ.ศ. ๒๕๔๐) แต่พอเป็นฉบับปีค.ศ. ๒๐๐๗ (พ.ศ. ๒๕๕๐) ก็ไม่มีแล้ว (RP ย่อมาจาก Recommended Practice) ตัวเลขตรงแถวกลางคือเปอร์เซนต์ความดันใช้งานสูงสุดที่ยอมได้ (ความดันเกจ) ฝั่งด้านซ้ายคือสิ่งที่ต้องพึงคำนึงในการทำงานของภาชนะความดัน ฝั่งด้านขวาคือลักษณะการทำงานของวาล์วระบายความดัน

ภาพสุดท้ายนี้ไม่เกี่ยวอะไรกับบทความนี้เลย เพียงแค่ขอเอารูปตัวที่มานอนที่เท้าเป็นประจำเวลานั่งเขียน Memoir มาลงไว้เป็นที่ระลึกแค่นั้นเอง

 

ถังเก็บ gas oil ระเบิดจากไฟฟ้าสถิตขณะเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Wednesday 22 May 2567

ในเหตุการณ์นี้เรียกว่าเสียชีวิตเพราะทำตามมาตรฐานการทำงานที่เชียนเอาไว้อย่างเคร่งครัดก็ได้ 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

ถังระเบิดจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) MO Memoir : Tuesday 23 January 2567

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Hydrogen sulphide H₂S) หรือที่บ้านเราเรียกว่าแก๊สไข่เน่า เป็นแก๊สที่มีความเป็นพิษสูงและติดไฟได้ ผลิตผลที่ได้จากการเผาไหม้คือน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulphur dioxide SO₂) อันตรายจากการระเบิดของแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ไม่ค่อยมีให้เห็น ที่เกิดขึ้นบ่อยกว่าและทำให้มีผู้เสียชีวิตเห็นจะได้แก่ความเป็นพิษของมัน ซึ่งบ้านเราก็เคยเกิดขึ้นกับโรงงานผลิตเส้นใหญ่แห่งหนึ่งตอนปลายปีพ.ศ. ๒๕๕๒ และเกิดขึ้นอีกหลายครั้งกับหน่วยผลิตแก๊สเชื้อเพลิงชีวภาพที่มักจะมีไฮโดรเจนซัลไฟด์เกิดร่วมด้วยเสมอ ในโรงกลั่นน้ำมันเองก็มีไฮโดรเจนซัลไฟด์เกิดขึ้นจากกระบวนการกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมัน (ดึงอะตอม S ในน้ำมันออกมาในรูปแก๊ส H₂S ก่อนที่จะเปลี่ยนมันเป็นธาตุกำมะถันอีกที)

เรื่องสองเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดของ H₂S ในถังเก็บที่ความดันบรรยากาศ (Atmospheric tank) เรื่องแรกนำมาจากเอกสาร European Process Safety Centre (EPSC) Learning Sheets "เรื่องที่ 49 Hydrogen sulphide explosion" ส่วนเรื่องที่สองนำมาจากเว็บของ JICOSH ของประเทศญี่ปุ่น (เว็บนี้ปิดตัวลงไปแล้วแต่ยังมีข้อมูลสืบค้นได้ทางอินเทอร์เน็ต) "เรื่องที่ 43 Explosion inside a tank during wastewater system repair work"

เรื่องที่ ๑ Hydrogen sulphide explosion

Vacuum breaker คืออุปกรณ์หรือระบบที่ป้องกันการเกิดสุญญากาศ ในบางกรณีอาจเป็นเพียงแค่วาล์วกันการไหลย้อนกลับ (check valve) ที่ไม่ยอมให้แก๊สในระบบรั่วออกสู่ภายนอก แต่ยอมให้อากาศภายนอกไหลเข้าไปในระบบได้ถ้าหากความดันในระบบนั้นต่ำกว่าความดันบรรยากาศ (ดูตัวอย่างได้ในบทความวันอังคารที่ ๖ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๘ เรื่อง "Vacuum breaker - การป้องกันการเกิดสุญญากาศในระบบ")

เอกสารไม่ได้บอกว่าเหตุการณ์เกิดที่ไหน (รูปที่ ๑) แต่ดูแล้วอาจเป็นไปได้ที่เกิดที่ระบบเปลี่ยนแก๊ส H₂S (จากหน่วยกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมัน) ให้กลายธาตุกำมะถัน (เห็นจากการมี H₂S ละลายปนอยู่ในกำมะถัน) เนื่องจากกำมะถันเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องแต่หลอมเหลวได้ง่าย ดังนั้นจึงต้องมีการให้ความร้อนเพื่อให้กำมะถันกลายเป็นของเหลวเพื่อความสะดวกในการส่งผ่านระบบท่อ แต่ไอระเหยของกำมะถันเมื่อเย็นตัวลงก็จะกลายเป็นของแข็ง และถ้าไปเกาะที่ตัววาล์ว ก็จะทำให้วาล์วมีปัญหาในการทำงาน อย่างเช่นในเหตุการณ์นี้ที่ไปสะสมที่ตัว vacuum breaker และยังไปปิดกั้นการไหลของอากาศที่ป้อนเข้าถังเก็บ (อากาศตัวนี้ดูแล้วไม่น่าใช่อากาศจากบรรยากาศภายนอก แต่น่าจะเป็นอากาศที่ป้อนเข้ามาทางระบบท่อเพื่อระบายเอาแก๊ส H₂S ที่ระเหยออกมาจากกำมะถันออกไป ไม่ให้มันสะสมจนถึงระดับที่อันตราย) ทำให้เกิดการสะสม H₂S จนมีความเข้มข้นสูงพอที่จะเกิดระเบิดได้ (บทความบอกว่า ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถระเบิดได้คือ 3.3% ในขณะที่สภาวะปรกติความเข้มข้นต่ำสุดจะอยู่ที่ประมาณ 4.3%)

การจุดระเบิดคาดว่าน่าจะเกิดจากการสะสมไฟฟ้าสถิต เนื่องจากในช่วงเวลาดังกล่าวมีการขนถ่ายกำมะถันระหว่างถังเก็บกับรถบรรทุก

โมเลกุลที่ไม่มีขั้ว (เช่นไฮโดรคาร์บอน กำมะถันเหลว) ที่ไหลไปตามพื้นผิวจะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตสะสม ในกรณีที่พื้นผิวนั้นเป็นพื้นผิวโลหะก็ต้องมีการต่อสายดิน (ที่บทความใช้คำว่า grounding) และการเชื่อมต่อชิ้นส่วนโลหะต่าง ๆ ให้มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างกัน (ที่บทความใช้คำว่า bonding)

รูปที่ ๑ ถังเก็บกำมะถันระเบิดจาก H₂S ที่สะสม

เรื่องที่ ๒ Explosion inside a tank during wastewater system repair work

การระเบิดเกิดที่ถังเก็บน้ำเสียขนาดความจุ 250m³ ในระหว่างการใช้งานปรกติถังนี้จะมีที่ว่างเหนือผิวของเหลว (ส่วนที่เป็นแก๊ส) อยู่ประมาณ 60% โดยส่วนที่เหลือเป็นน้ำเสียที่มาจากการแยกน้ำมันและตะกอนที่สะสมอยู่ก้นถัง (รูปที่ ๒) แก๊สส่วนใหญ่ในถังจะเป็น H₂S โดยอาจมีแอมโมเนีย (NH3) และเฮกเซนร่วมด้วย

การระเบิดเกิดขึ้นระหว่างการเตรียมการซ่อมแซม โดยเริ่มจากการระบายน้ำเสียในถังออก (จะเหลือตะกอนที่ค้างอยู่ก้นถัง) จากนั้นทำการยกฝา manhole ด้านบนขึ้น 15 cm เพื่อระบายแก๊ส และหลังจากเสร็จสิ้นการตรวจสอบตะกอนก้นถังก็ทำการปิดฝา manhole กลับ เมื่อทำการปิดฝา manhole กลับก็เกิดเปลวไฟและควันออกมาทาง manhole ตามด้วยเสียงดังสนั่น ส่งผลให้มีผู้บาดเจ็บจากเปลวไปจำนวน ๕ ราย

ที่มาของแก๊สที่ลุกติดไฟได้เชื่อว่ามาจาก

- H₂S ที่ยังคงค้างอยู่ในถัง เนื่องจากทำการไล่แก๊สตกค้างไม่เพียงพอ

- แก๊สที่ลุกติดไฟได้ที่ละลายอยู่ในตะกอนนั้นระเหยออกมาเมื่อเวลาผ่านไป

- น้ำมันที่ละลายอยู่ในปริมาณเล็กน้อยในน้ำเสียที่ตกค้างในถัง (ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวเช่นเฮกเซน ละลายได้ในน้ำในระดับ mg/l ในขณะที่พวกอะโรมาติกเช่นเบนซีน โทลูอีน ละลายได้ในระดับ g/l)

ต้นตอชองการจุดระเบิดเชื่อว่าน่าจะเกิดจาก FeS (Iron sulfide) ที่เกิดจาก H₂S ทำปฏิกิริยากับ FeO (เหล็กออกไซด์หรือสนิมเหล็ก) ซึ่ง FeS นี้สามารถลุกติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศ

ในกรณีแบบนี้คงต้องไล่แก๊สตกค้างภายในถังเก็บด้วยแก๊สเฉื่อยก่อน จากนั้นจึงค่อย ๆ นำอากาศเข้าทีละน้อย เพื่อให้ออกซิเจนในอากาศที่ป้อนเข้าไปเข้าไปทำลาย FeS อย่างช้า ๆ (จะได้ไม่เกิดความร้อนมากพอที่จะจุดระเบิดเชื้อเพลิงที่ยังอาจตกค้างบนพื้นผิวถังเก็บได้)

รูปที่ ๒ ถังบำบัดน้ำเสียระเบิดเนื่องจาก H₂S ที่สะสมอยู่ภายใน

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๖) MO Memoir : Saturday 8 July 256

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

ตอนนี้จะเป็นส่วนของข้อย่อย 3.2.5.4 ถึง 3.2.5.16 ซึ่งจะเป็นการจบหัวข้อ 3.2.5

หัวข้อ 3.2.5.4 เป็นเรื่องของการถ่ายเทความร้อนที่ผิดปรกติ จะว่าไปกันที่ละย่อหน้า (รูปที่ ๑)

ย่อหน้าแรกกล่าวว่า ไอน้ำ, น้ำร้อน, และน้ำมันร้อน เป็นสื่อกลางส่งผ่านความร้อนให้กับถังที่บรรจุสารที่ต้องคงอุณหภูมิให้สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ในบางกรณีจะใช้อุปกรณ์ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า ความเสียหายของ วาล์วควบคุมการป้อนสื่อกลางให้ความร้อนแก่ถังเก็บ, อุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมิ หรือระบบควบคุม สามารถทำให้ความดันในถังสูงเกินได้เนื่องจากความร้อนที่ป้อนเข้าไปเพิ่มขึ้นและการระเหยของของเหลวที่เพิ่มสูงขึ้น

ถ้าใช้การให้ความร้อนด้วย ไอน้ำ, น้ำร้อน, และน้ำมันร้อน อุณหภูมิสูงสุดของของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังจะไม่มีทางเกินอุณหภูมิของ ไอน้ำ, น้ำร้อน, และน้ำมันร้อน ที่ใช้เป็นตัวให้ความร้อน (เพราะความร้อนต้องถ่ายเทจากแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงไปยังแหล่งที่มีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า) แต่ในกรณีของอุปกรณ์ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้านั้นต่างกัน เพราะตัวชิ้นส่วนที่เป็นแหล่งกำเนิดความร้อน (อาจเป็นขดลวดหรือแท่งโลหะ) มันจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของ ไอน้ำ, น้ำร้อน, และน้ำมันร้อน ที่ใช้กันอยู่ในโรงงานมาก ส่วนจะสูงแค่ไหนขึ้นอยู่กับว่ามันสามารถระบายความร้อนให้กับแหล่งรับความร้อนได้ดีแค่ไหน ถ้ามันถ่ายเทความร้อนออกไปไม่ได้ มันอาจร้อนจนชิ้นส่วนให้ความร้อนหลอมขาดได้

รูปที่ ๑ หัวข้อ 3.2.5.4

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่า ถ้าถังที่ได้รับความร้อนนั้นมีเฟสของเหลวอยู่สองเฟสที่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการระเหยอย่างรวดเร็วถ้าหากเฟสที่อยู่ต่ำกว่านั้นได้รับความร้อนจนถึงจุดที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าความหนาแน่นของเฟสของเหลวที่อยู่เหนือขึ้นไป ดังนั้นจึงควรแนะนำให้ต้องกำหนดวิธีการออกแบบและขั้นตอนการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงสภาวะเหล่านี้

ตัวอย่างหนึ่งของกรณีนี้คือน้ำกับน้ำมัน น้ำมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำมันและมีจุดเดือดต่ำกว่า (ไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C7 ขึ้นไปมีจุดเดือดอยู่ที่ประมาณ 100ºC และสูงกว่า) และไม่ละลายเข้ากับน้ำมัน ถ้าชั้นน้ำด้านล่างได้รับความร้อนจนอุณหภูมิสูงขึ้น (สามารถสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดปรกติได้เพราะมีความดันเนื่องจากชั้นน้ำมันที่อยู่เหนือขึ้นไปกดทับ) ความหนาแน่นของน้ำก็จะลดต่ำลง ทำให้น้ำที่มีอุณหภูมิสูงลอยขึ้นผิวบนและเดือดกลายเป็นไออย่างรวดเร็ว

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่า ถ้าถังที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องนั้นถูกระบายของเหลวออกจนหมด เมื่อทำการป้อนของเหลวเข้ามาใหม่จะเกิดการระเหยกลายเป็นไอในปริมาณมากเกินได้ และถ้าระบบควบคุมอุณหภูมินั้นทำงานโดยตัวตรวจวัดอุณหภูมิอยู่ในส่วนที่เป็นไอ (คือไม่จมอยู่ใต้ผิวของเหลว) ก็จะเกิดการป้อนตัวกลางให้ความร้อนด้วยอัตราการป้อนสูงสุดโดยที่อุณหภูมิผนังถังจะมีค่ามากที่สุด การเติมของเหลวเข้าถังในสภาวะดังกล่าวสามารถทำให้สารที่ป้อนเข้ามาระเหยกลายเป็นไอมากผิดปรกติ การระเหยกลายเป็นไอมากผิดปรกติจะหยุดเมื่อผนังของถังเย็นลงและของเหลวนั้นท่วมตัวตรวจวัดอุณหภูมิ

การออกแบบระบบให้ความร้อนเพื่อให้ของเหลวที่อยู่ในถังนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าสภาพแวดล้อมจะใช้ปริมาตรของเหลวที่ถังนั้นบรรจุได้เต็มถังในการออกแบบ (มิฉะนั้นจะป้อนความร้อนได้ไม่เพียงพอที่จะชดเชยการสูญเสีย) เมื่อตัวตรวจวัดอุณหภูมิอยู่ที่บริเวณผนังถัง และอุปกรณ์ให้ความร้อน (เช่นท่อไอน้ำ ท่อน้ำมันถ่ายเทความร้อน) ไม่จมอยู่ใต้ผิวของเหลว ความร้อนจากตัวอุปกรณ์ให้ความร้อนจะระบายให้แก่เฟสแก๊สที่อยู่เหนือมัน ซึ่งเมื่อแก๊สดังกล่าวร้อนก็จะลอยตัวขึ้น (ไม่ได้เคลื่อนไปข้าง ๆ ไปหาตัวตรวจวัดอุณหภูมิ) ตัวตรวจวัดอุณหภูมิจะเห็นอุณหภูมิในถังต่ำกว่า set point (อุณหภูมิที่ต้องการให้เป็น) ก็จะทำให้อุปกรณ์ควบคุมเพิ่มอัตราการป้อนตัวกลางให้ความร้อนให้สูงขึ้นเรื่อย ๆ จนสูงสุด แต่เมื่อของเหลวท่วมตัวตรวจวัดอุณหภูมิ การไหลเวียนของของเหลวจะทำให้ตัวตรวจวัดอุณหภูมิเห็นอุณหภูมิเพิ่มมากขึ้น ก็จะลดการป้อนตัวกลางให้ความร้อน

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าถ้าหากถังมีขดท่อหรือผนังหุ้มที่ทำหน้าที่หล่อเย็น ควรคำนึงการระเหยของของเหลวเมื่อเกิดการสูญเสียสารหล่อเย็นด้วย

รูปที่ ๒ หัวข้อ 3.2..5.5 และ 3.2.5.6

หัวข้อ 3.2.5.5 กล่าวถึงกรณีที่อุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนที่ติดตั้งอยู่ในถังนั้นเกิดความเสียหายทางกล ที่อาจทำให้ตัวกลางที่ทำหน้าที่ให้ความร้อนหรือหล่อเย็นนั้นรั่วไหลเข้าไปในถัง ควรพิจารณาถึงความเข้ากันได้ของสารเคมีในถังและตัวกลางที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนด้วย อาจจำเป็นต้องติดตั้งระบบระบายความดันที่เกิดจากตัวกลางถ่ายเทความร้อน

ขดท่อของตัวกลางที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนจะอยู่ทางด้านล่างของถัง ความดันสูงสุดทางด้านนอกของขดท่อคือความดันที่เกิดจากความสูงของของเหลวที่อยู่เหนือมันเมื่อบรรจุของเหลวเต็มถัง ถ้าความดันภายในขดท่อแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นสูงพอ ถ้าท่อเกิดการรั่ว ตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะรั่วออกจากท่อและเข้าไปในถัง นั่นเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมจึงต้องพิจารณาด้วยว่าสารที่เป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนและสารที่บรรจุอยู่ในถังนั้นทำปฏิกิริยากันได้หรือไม่ และถ้าทำปฏิกิริยากันจะเกิดผลอย่างไร (เช่นเกิดแก๊สมากขึ้นและ/หรือความร้อนด้วยหรือไม่) ในกรณีถ้าตัวกลางนั้นเป็นไอน้ำ ความดันในถังอาจเพิ่มขึ้นได้อย่างรวดเร็วจากไอน้ำที่รั่วออกมา ทำให้อาจต้องติดตั้งระบบระบายความดันถ้าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น

ประเด็นที่น่าจะพิจารณาเพิ่มก็คือ สมมุติว่าพบว่าเกิดการรั่วไหลของท่อตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อน และทำการปิดการป้อนตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนเข้าไปในท่อดังกล่าว ความดันในท่อก็จะลดลง ทำให้ของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังสามารถรั่วไหลเข้ามาในท่อตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นได้ (เช่นถ้าตัวกลางที่ใช้คือไอน้ำ เมื่อไอน้ำในท่อเย็นลงก็จะเกิดสุญญากาศในท่อ) และจะป้องกันหรือแก้ไขปัญหานี้อย่างไร เพื่อที่จะไม่ให้ของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังที่รั่วเข้ามานั้น ไหลเวียนไปยังต้นทางของแหล่งที่ป้อนตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนนั้น (ถ้าเป็นไอน้ำ ก็คงออกไปทางกับดักไอน้ำ (steam trap) ซึ่งก็ขึ้นอยู่ว่านำเอาไอน้ำที่ควบแน่นนั้นไปทำอะไรต่อ ถ้าเป็นน้ำหล่อเย็นก็คงไหลไปยังหอทำน้ำหล่อเย็น (cooling tower))

หัวข้อ 3.2.5.6 กล่าวถึงระบบบำบัดไอที่ระบายออก กล่าวคือในกรณีที่ไม่ได้ทำการระบายไอระเหยของของเหลวที่ออกมาจากถังนั้นออกสู่บรรยากาศโดยตรง แต่ต้องผ่านระบบดักจับเพื่อป้องกันไม่ให้ไอระเหยของสารที่บรรจุอยู่ในถังรั่วไหลออกสู่ภายนอก ให้พิจารณาถ้าเกิดเหตุที่ระบบดักจับนี้ไม่ทำงานด้วย ความเสียหายที่ส่งผลต่อคีวามปลอดภัยถังประกอบด้วย การเพิ่มขึ้นของความดันต้านทางการไหล (back pressure) ที่เกิดขึ้นจากปัญหาที่เกิดขึ้นใน ท่อ (เช่นเกิดการอุดตันเนื่องจากมีของเหลวท่วมท่อส่วนที่เป็นกระเปาะหรือมีการสะสมของแข็ง), อุปกรณ์ระบายความดันตัวอื่น, การระบายความดันเข้าไปในระบบท่อร่วม (header), หรือการอุดตันเนื่องจากอุปกรณ์ชำรุด ในกรณีเช่นนี้อาจติดตั้งระบบระบายความดันฉุกเฉิน (ติดตั้งไว้ระหว่างถังกับระบบบำบัดไอ) ถ้าจำเป็น โดยให้ความดันทำงานของระบบระบายความดันฉุกเฉินนี้สูงกว่าความดันของระบบบำบัดไอ (แต่ต้องไม่สูงกว่าความดันที่ถังรับได้นะ)

รูปที่ ๓ หัวข้อ 3.2.5.7 และ 3.2.5.8

หัวข้อ 3.2.5.7 การสูญเสียระบบสาธารณูปโภค กล่าวคือควรนำเอาการสูญเสียระบบพลังงานไฟฟ้า (ไม่ว่าจะเป็นเฉพาะท้องที่หรือกินบริเวณกว้าง) มาพิจาณาว่าส่งผลต่อการทำให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศ การสูญเสียพลังงานไฟฟ้าส่งผลต่อการทำงานของวาล์วที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือระบบควบคุม และหยุดการทำงานของแหล่งจ่ายอากาศสำหรับอุปกรณ์วัดคุม (instrument air) นอกจากนี้การที่ไฟฟ้าดับยังอาจทำให้สูญเสียตัวกลางรับความร้อนหรือให้ความร้อน

ในโรงงาน อากาศอัดความดันที่ได้จากเครื่องอัดอากาศเรียกว่า plant air อากาศตัวนี้จะยังมีความชื้นหลงเหลืออยู่ ถ้านำเอาอากาศนี้ผ่านระบบกำจัดความชื้นให้หมดไป ก็จะได้อากาศสำหรับอุปกรณ์วัดคุมที่เรียกว่า instrument air

ปรกติแล้วโรงงานจะมีถังเก็บอากาศอัดความดันเพื่อให้มีอากาศอัดความดันสำหรับใช้งานฉุกเฉินถ้าหากไฟฟ้าดับ และในกรณีฉุกเฉินเช่นนี้ก็อาจนำเอา plant air ไปใช้แทน instrument air ได้

หัวช้อ 3.2.5.8 กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของไอน้ำที่ป้อนเข้าถัง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดจากการสูญเสียระบบระบายความร้อน หรือการป้อนความร้อนที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิของไอน้ำที่ป้อนเข้ามาที่ต่ำเกินไปทำให้เกิดการควบแน่นของไอ ทำให้เกิดสุญญากาศในถังได้

ไอน้ำที่ใช้ให้ความร้อนคือไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) แต่ไอน้ำนี้เมื่อเกิดการสูญเสียความร้อน (เช่นผ่านผนังท่อที่แม้ว่าจะมีการหุ้มฉนวนก็ตาม) จะควบแน่นเป็นของเหลวทันที ในกรณีที่แหล่งผลิตไอน้ำและแหล่งที่ต้องการใช้นั้นอยู่ไกลกัน ก็สามารถทำการส่งไอน้ำในรูปของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) แล้วใช้การฉีดน้ำ (ที่ได้จากไอน้ำควบแน่น) เข้าไปผสมโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า desuperheater ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของไอน้ำร้อนยวดยิ่งลดต่ำลงกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัว ส่วนที่ว่าจะได้ไอน้ำอิ่มตัวที่มีอุณหภูมิเท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าไอน้ำร้อนยวดยิ่งที่ส่งไปนั้นมีอุณหภูมิและความดันเท่าใด

รูปที่ ๔ หัวข้อ 3.2.5.9-3.2.5.11

หัวข้อ 3.2.5.9 เป็นเรื่องของการเกิดปฏิกิริยาเคมี ย่อหน้าแรกกล่าวว่าสารที่บรรจุอยู่ในถังอาจเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดความร้อนและ/หรือไอระเหย ตัวอย่างของการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้แก่ การเติมน้ำเข้าไปในถังบรรจุกรดหรือกรดใช้แล้วโดยไม่ตั้งใจ ทำให้เกิดไอน้ำและ/หรือการระเหยของไฮโดรคาร์บอนเบา, ปฏิกิริยาเร่งตนเองจนไม่สามารถควบคุมได้ (runaway reaction) ในถังที่บรรจุ cumene hydroperoxide ฯลฯ ในบางกรณีสารที่บรรจุอยู่ในถังอาจทำให้เกิดโฟม ก่อให้เกิดการระบายสารที่เป็นสองเฟส

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่ามีเทคโนโลยีของสถาบัน Desing Institute for Emergency Relief Systems (DIERS) Users Group ของ American Institute of Chemical Engineers (AICHE) หรือจากกลุ่ม DIERS ของยุโรป ที่สามารถนำมาใช้ประเมินสาเหตุเหล่านี้ได้

ในย่อหน้าแรกอาจทำให้หลายคนสงสัย ว่าทำไมการมีน้ำรั่วไหลเข้าไปในถังบรรจุกรด/กรดใช้แล้วจึงทำให้มี "ไฮโดรคาร์บอนเบา" ระเหยออกมาได้ ตรงนี้ขอยกตัวอย่าง alkylation process ที่เป็นกระบวนการต่อไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็กเข้าด้วยกันเพื่อให้กลายเป็นโมเลกุลรูปร่างโซ่กิ่งที่ใหญ่ขึ้น เพื่อเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันเบนซิน

รูปที่ ๕ ตัวอย่างแผนผัง alkylation process ที่ใช้กรดกำมะถัน (H₂SO₄) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

คือในกระบวนการ alkylation นี้มีการใช้กรดไฮโดรฟลูออริก (Hydrofluoric HF) หรือกรดกำมะถัน (Sulphuric acid H₂SO₄) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (รูปที่ ๕) ในกระบวนการนี้มีการสัมผัสกันโดยตรงระหว่างน้ำกรดที่ใช้กับไฮโดรคาร์บอนที่ทำปฏิกิริยา ทำให้มีไฮโดรคาร์บอนบางส่วนละลายเข้ามาในน้ำกรดที่ผ่านการใช้งานแล้ว ดังนั้นถังเก็บน้ำกรดที่ผ่านการใช้งานแล้วจะมีไฮโดรคาร์บอนเบาละลายปนอยู่ ถ้าหากมีน้ำรั่วเข้าไป ความร้อนที่เกิดจากการผสมกันระหว่างน้ำและน้ำกรดจะทำให้ไฮโดรคาร์บอนเบาระเหยออกมา

Cumene hydroperoxide ที่ยกมาเป็นตัวอย่างนั้นเป็นสารตัวกลางในการผลิตฟีนอล (phenol) และอะซีโตน (acetone) ที่เมื่อสลายตัวแล้วจะคายความร้อนสูง

หัวข้อ 3.2.5.10 กล่าวถึงการเติมจนล้นถัง ระบบที่ออกแบบมาเพื่อระบายความดันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในถังนั้นไม่ได้ออกแบบมาให้ระบายของเหลวที่ไหลจนเต็มถัง ที่สภาวะนี้ถ้าอัตราการไหลเข้าของของเหลวสูงกว่าอัตราการไหลออกผ่านรูระบายความดันที่ออกแบบมาสำหรับไอ ความดันในถังก็จะสูงเกินกว่าที่ถังจะรับได้ สำหรับการป้องกันเหตุการณ์นี้ให้ดูที่มาตรฐาน API 2510, API 2350 และ EN 13616

หัวข้อ 3.2.5.11 เป็นเรื่องของการเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศ ในหลายประเทศนั้นจะดูลมฟ้าอากาศจากความกดอากาศ เช่นถ้าหากความกดอากาศลดต่ำลง ก็จะมีพายุแรง (ดูรูปที่ ๖ ประกอบ)

ต่อไปเป็นหัวข้อ 3.2.5.12 การชำรุดของวาล์วควบคุม (รูปที่ ๗) ผลของการที่วาล์วควบคุมค้างที่ตำแหน่งเปิดหรือปิดควรนำมาพิจารณาว่าจะก่อให้เกิดความดันสูงเกินหรือสุญญากาศ อันเป็นผลจากความไม่สมดุลของมวลสารและพลังงานที่ไหลเข้า-ออกถัง ตัวอย่างเช่นความชำรุดของวาล์วควบคุมสายป้อนของเหลวเข้าถังก่อให้เกิดการป้อนความร้อนเข้าถังเพิ่มขึ้นหรือลดการระบายความร้อนออกจากถังหรือไม่ที่เป็นผลจากการป้อนสารที่ร้อนเข้าไปในถัง วาล์วควบคุมอาจทำให้ระดับของเหลวในถังความดันลดต่ำลงกว่าช่องทางออก ทำให้แก๊สความดันสูงไหลเข้าไปในถังได้ (ดูหัวข้อ 3.2.5.2 ประกอบ)

รูปที่ ๖ ตัวอย่าง Barometer ที่ใช้ทำนายสภาพอากาศ ความดันปรกติอยู่ที่ประมาณ 1000 hPa (hecto Pascal หรือ 100

Pascal) หรือ 100000 Pascal ถ้าความดันลดต่ำลงก็มีแนวโน้มจะเกิดฝนตก ยิ่งต่ำลงก็จะยิ่งกลายเป็นพายุที่แรงขึ้น ในขณะที่ความดันที่สูงมีแนวโน้มที่จะทำให้ท้องฟ้าแจ่มใส เข็มเล็กด้านล่างซ้ายเป็นตัวบอกอุณหภูมิ ส่วนตัวขวาเป็นบอกความชื้น

หัวข้อ 3.2.5.13 การควบแน่นของไอน้ำ ถ้าหากถังที่ไม่มีการหุ้มฉนวนนั้นถูกเติมด้วยไอน้ำ (เช่นในการใช้ไอน้ำไล่สิ่งปนเปื้อนที่อยู่ในถัง เช่นของเหลวที่ตกค้างอยู่ในถัง หรือการไล่ไอน้ำมันออกจากถังเพื่อเตรียมการเข้าไปตรวจสอบ/ซ่อมแซมภายใน) อัตราการควบแน่นเนื่องจากการระบายความร้อนให้กับสภาพแวดล้อมสามารถสูงกว่าอัตราการระบายแก๊สเข้าไปในถังที่กำหนดโดยสภาวะการทำงานมาตรฐานได้ บ่อยครั้งที่จำเป็นที่ต้องมีขั้นตอนการทำงานเช่น การเปิดช่องทางเข้าออกสำหรับคน การควบคุมอัตราการเย็นตัวลงของถัง หรือการเติมแก๊สที่ไม่ควบแน่นเข้าไปในถัง (เช่นไนโตรเจนหรืออากาศ) เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสุญญากาศในถังมากเกินไป

รูปที่ ๗ หัวข้อ 3.2.5.12-3.2.5.14

หัวข้อ 3.2.5.14 ถังร้อนที่ไม่มีการหุ้มฉนวน ถังชนิดนี้ที่มีไอสารที่ร้อนอยู่ในที่ว่างด้านบนอาจต้องการการระบายอากาศภายนอกเข้าในถังด้วยอัตราที่สูงกว่าปรกติในช่วงที่เกิดพายุฝน (เพราะเกิดการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว) การหดตัวและ/หรือการควบแน่นของไอสามารถทำให้เกิดสุญญากาศมากเกินไปในถังได้ ควรมีการทบวนกรณีของถังให้ความร้อนที่ไม่มีการหุ้มฉนวนถ้าหากอุณหภูมิของส่วนที่ว่างสำหรับไอเหนือผิวของเหลวมีอุณหภูมิสูงเกิน 48.9ºC (120ºF)

รูปที่ ๘ หัวข้อ 3.2.5.15 และ 3.2.5.16

ต่อไปเป็นสองหัวข้อสุดท้ายของหัวข้อ 3.5 นี้ (รูปที่ ๘)

หัวข้อ 3.2.5.15 การเกิดการระเบิด/เปลวไฟลุกไหม้ภายในถัง ถ้าหากไอในที่ว่างเหนือผิวของเหลวนั้นกลายเป็นส่วนผสมที่ลุกติดไฟได้และเกิดการลุกติดไฟ การขยายตัวของแก๊สจะทำให้ความดันในถังเพิ่มสูงเกินกว่าที่ระบายระบายความดันจะระบายได้ทัน มาตรฐาน API 937 ยอมให้ใช้แนวรอยเชื่อมที่ฉีกขาดได้ตรงระหว่างฝาถังกับตัวถังเพื่อระบายความดันที่เกิดจากการลุกไหม้ภายใน (ยอมให้ฝาถังเปิดออก) ดูมาตรฐาน API 650 สำหรับรายละเอียดที่ต้องมีในการออกแบบถังที่การยึดระหว่างฝาถังกับส่วนลำตัวนั้นเป็นส่วนที่แยกออกจากกันได้ มาตรฐาน NFPA 68 และ EN 13237 เป็นทางเลือกเพิ่มเติมในการลดความเสียหายจากการลุกไหมภายในถัง การป้องกันการระเบิด/เปลวไฟลุกไหม้ภายในถังทำได้ด้วยการใช้แก๊สเฉื่อยที่เหมาะสมปกคลุม (ดูภาคผนวก F สำหรับคำแนะนำในการใช้แก๊สเฉื่อยปิดคลุมถัง)

ปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาที่เร่งตนเอง (เพราะความร้อนที่คายออกมาทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น) ถ้าความเร็วของเปลวไฟที่เกิดนั้นต่ำกว่าความเร็วเสียง จะเรียกว่า deflagration แต่ถ้าขึ้นไปถึงความเร็วเสียงเมื่อใดจะเรียกว่า detonation หรือการระเบิด ที่จะมีอำนาจทำลายล้างสูงกว่ามาก

หัวข้อสุดท้าย 3.2.5.16 การผสมกันของผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบต่างกัน การป้อนสารที่ระเหยได้ง่ายกว่าเดิมเข้าไปในถังเก็บอาจเกิดได้จากความผิดปรกติของกระบวนการผลิตหรือความผิดพลาดของผู้ทำงาน สิ่งนี้สามารถทำให้ความดันในถังเพิ่มสูงเกินได้