Reactions of hydroxyl group (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Sunday 14 November 2553

ผมเคยเล่าเรื่องเกี่ยวกับปฏิกิริยาของหมู่ไฮดรอกซิล (hydroxyl หรือ -OH) เอาไว้ใน memoir ฉบับวันเสาร์ที่ ๑๔ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "Esterification of hydroxyl group" และฉบับวันศุกร์ที่ ๒๐ พฤศจิกายน ๒๕๕๒ เรื่อง "Reactions of hydroxyl group" ตอนนี้เวลาก็ผ่านมาร่วมครบปีแล้วและเห็นว่ามีตัวอย่างเพิ่มเติมที่น่าสนใจ ก็เลยเขียนมาเล่าสู่กันฟัง

๑. ปฏิกิริยาระหว่างมีเทนกับกำมะถัน

สำหรับผู้ที่เรียนเคมีนั้นก็จะทราบกันอยู่แล้วว่ามีเทน (CH₄) สามารถทำปฏิกิริยาการเผาไหม้กับออกซิเจนได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำดังสมการที่ (1)

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (1)

กำมะถัน (S) ซึ่งเป็นธาตุในหมู่เดียวกันกับออกซิเจนก็สามารถทำปฏิกิริยากับมีเทนได้คาร์บอนไดซัลไฟด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ดังสมการที่ (2) ข้างล่างโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาพวก silica gel หรือ alumina ร่วม

CH₄ + 0.5S₈ → CS₂ + 2H₂S (2)

ปฏิกิริยาที่ (2) เป็นปฏิกิริยาหลักที่ใช้ในการผลิตคาร์บอนไดซัลไฟด์ในปัจจุบัน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างปฏิกิริยาที่ (1) และ (2) อยู่ตรงที่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) ไม่สามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปได้ แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยากับกำมะถัน (คาร์บอนไดซัลไฟด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์) ยังสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อได้ด้วยออกซิเจนกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และน้ำ ดังสมการ

CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂ (3)

H₂S + 1.5O₂ → SO₂ + H₂O (4)

ปฏิกิริยาตั้งแต่ (1) ถึง (4) ต่างก็เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน

๒. คาร์บอนไดซัลไฟด์

ที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนไดซัลไฟด์มีสถานะเป็นของเหลว (จุดเดือด 46.3 องศาเซลเซียส) ละลายน้ำได้น้อย (2.9 กรัมต่อกิโลกรัมที่ 20 องศาเซลเซียส) มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำ (ความถ่วงจำเพาะ 1.261) เป็นสารที่มีจุดวาบไฟต่ำ (flash point -30 องศาเซลเซียส) และอุณหภูมิจุดติดไฟด้วยตัวเองก็ต่ำด้วย (autoignition temperature 90 องศาเซลเซียส) โดยอาศัยคุณลักษณะดังกล่าววิธีการหนึ่งในการเก็บคาร์บอนไดซัลไฟล์เหลวให้ปลอดภัยคือการบรรจุถังที่มีน้ำลอยอยู่บนผิวหน้า เพราะน้ำที่ลอยอยู่บนผิวหน้าจะป้องกันการระเหยของคาร์บอนไดซัลไฟด์

และถึงแม้ว่าจะมีโครงสร้างแบบเดียวกันกับคาร์บอนไดออกไซด์ แต่คาร์บอนไดซัลไฟด์จัดเป็นสารที่มีความไวไฟสูง และเนื่องจากพันธะ C=S ไม่ได้แข็งแรงเหมือนพันธะ C=O ในคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดซัลไฟด์จึงทำปฏิกิริยาได้ง่ายกว่าโดยตัวอะตอม C เองจะมีประจุเป็นบวก (เนื่องจาก S ดึงเอาอิเล็กตรอนออกไป) และจะจับเข้ากับตำแหน่งที่มีประจุลบของโมเลกุลอื่นได้ (แม้ว่าความเป็นขั้วบวกที่อะตอม C ของคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่าอะตอม C ของคาร์บอนได้ซัลไฟด์ แต่พันธะ C=O แข็งแรงมาก จึงทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยากว่ามาก)

คาร์บอนไดซัลไฟด์ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเส้นใย viscose rayon ในอดีตยังเคยถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตคาร์บอนเททระคลอไรด์ (carbon tetrachloride - CCl₄)

๓. Viscose rayon

เส้นใยฝ้ายที่ได้จากธรรมชาตินั้นเป็นสารประกอบเซลลูโลส (cellulose) ซึ่งเซลลูโลสนั้นเป็นพอลิเมอร์ของน้ำตาลกลูโคส (glucose) เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาวด้วยพันธะ beta glycosidic linkage (glycosidic linkage เป็นยังไงนั้นให้ไปดูในอินทรีย์เคมีเรื่องคาร์โบไฮเดรต เอาเป็นว่าถ้าโมเลกุลกลูโคสเชื่อมต่อแบบ beta จะได้เซลลูโลสที่ร่ายกายคนย่อยไม่ได้ แต่ถ้าเชื่อมต่อแบบ alpha glycosidic linkage จะได้โมเลกุลแป้งที่ร่างกายคนย่อยและดูดซึมได้)

การที่โมเลกุลเซลลูโลสมีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เหลืออยู่มาก (3 หมู่ต่อ 1 หน่วยกลูโคส) จึงทำให้เส้นใยเซลลูโลสซึมซับน้ำได้ดี ทำให้ผู้สวมใส่รู้สึกสบายตัวเมื่อเหงื่อออก แต่การที่ซึมซับน้ำได้ดีนั้นทำให้ความแข็งแรงของเส้นใยลดลงเมื่อเปียกน้ำ ทำให้เส้นใยเมื่อเปียกน้ำนั้นขาดง่ายขึ้น (เมื่อเส้นใยแห้ง เส้นใยแต่ละเส้นจะยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่เกิดจากหมู่ -OH แต่เมื่อเปียกน้ำ น้ำจะเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างสายเส้นใย ซึ่งเป็นการทำลายพันธะไฮโดรเจนที่ยึดระหว่างเส้นใยเข้าด้วยกัน ความแข็งแรงจึงลดลง)

การปรับสภาพโครงสร้างโมเลกุลเซลลูโลสอาศัยการทำปฏิกิริยากับหมู่ -OH ที่อยู่ในโมเลกุล ด้วยวิธีการเช่นนี้จึงทำให้สามารถผลิตเส้นใยกึ่งสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเส้นใยฝ้ายตามธรรมชาติได้ เส้นใยกึ่งสังเคราะห์ตระกูลเรยอน (rayon) ได้จากการทำเอาเซลลูโลส (จากฝ้ายหรือไม้) มาทำปฏิกิริยากับสารเคมีต่าง ๆ เช่นถ้าทำปฏิกิริยากับอะซีติกแอนไฮดราย (acetic anhydride) ก็จะได้เส้นใยอะซีเทต (acetate fibre) ถ้าทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกก็จะได้เซลลูโลสไนเทรต และถ้าทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดซัลไฟด์ก็จะได้เส้นใยที่เรียกว่า "viscose rayon" ดังรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ ปฏิกิริยาระหว่างหมู่ -OH ในโมเลกุลเซลลูโลสกับคาร์บอนไดซัลไฟด์ โดยมี NaOH ร่วมทำปฏิกิริยาด้วย (ภาพจาก http://www.en.wikipedia.org ในหัวข้อ viscose rayon)

เส้นใย rayon ที่ได้จะมีลักษณะมันวาวคล้ายเส้นใยไหม นอกจากนี้ยังสามารถย้อมสีได้สดกว่าเส้นใยฝ้าย จึงนิยมนำไปใช้ทำเครื่องแต่งกายต่าง ๆ ที่จัดว่าเส้นใยกลุ่มนี้เป็นเส้นใยกึ่งสังเคราะห์ก็เพราะมีการใช้เซลลูโลสที่ได้จากธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ ส่วนเส้นใยสังเคราะห์เช่นพอลิเอสเทอร์หรือไนลอนนั้นวัตถุดิบที่ใช้เป็นสารตั้งต้นได้มาจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีทั้งหมด

เมื่อตอนปลายปี ๒๕๕๒ ที่ผ่านมา ผมได้รับชวนให้ไปร่วมงานในโครงการหนึ่งช่วงยวันหยุดปีใหม่ ผมก็เลยปฏิเสธไป แต่ก็ได้พบปะและพูดคุยกับผู้ที่เข้าร่วมงานดังกล่าวก่อนที่เขาจะลงไปดูสถานที่จริง (ดู MO Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๙๖ วันศุกร์ที่ ๑ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การเสียชีวิตเนื่องจากแก๊ส" ประกอบด้วย ในขณะที่เขียนบันทึกฉบับนั้นทางผู้เข้าร่วมงานดังกล่าวยังไม่ได้ไปยังสถานที่จริง เป็นเพียงรับฟังคำบอกเล่าต่อมาเท่านั้น)

หลังจากที่พวกเขากลับมาแล้ว ผมก็ได้รับทราบเรื่องราวคร่าว ๆ ว่าในวันที่เกิดเหตุนั้นมีเหตุผิดปรกติเกิดขึ้นในกระบวนการ จึงต้องมีการระบายคาร์บอนไดซัลไฟด์จากหน่วยผลิตลงถังเก็บ แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นทำให้มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ระบายลงไปถังเก็บคาร์บอนไดซัลไฟด์ด้วย แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นแก๊สที่ละลายน้ำได้น้อย ผลที่เกิดขึ้นตามมาคือชั้นน้ำที่ปิดคลุมผิวคาร์บอนไดซัลไฟด์นั้นไม่สามารถกักเก็บไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ ทำให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์รั่วไหลออกมาเหนือผิวน้ำและออกมาข้างนอกถังและทำให้มีผู้เสียชีวิตเกิดขึ้น

ผู้ที่เล่าให้ฟังนั้นเล่าว่า เมื่อเกิดสัญญาณเตือนภัยดังขึ้น เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานก็รีบเดินทางไปตรวจ พอเข้าไปในกลุ่มแก๊สที่รั่วไหลอยู่ก็ล้มลงหมดสติทันที (เป็นกันหลายราย) ส่วนประเด็นที่ว่าการหมดสตินั้นเกิดจาก (ก) ความเป็นพิษของแก๊สนั้นเอง หรือ (ข) การที่แก๊สนั้นเข้าไปแทนที่อากาศจนทำให้อากาศนั้นขาดออกซิเจน นั้นไม่มีความชัดเจน

รูปที่ ๒ รายงานข่าวจาก matichon online หน้าเว็บนี้ได้จากการค้นข้อมูลย้อนหลังในวันที่ ๑๓ พฤศจิกายน ๒๕๕๓ (ค้นด้วย google โดยใช้คำค้นหา "แก๊สรั่ว สระบุรี")

รูปที่ ๓ รายงานข่าวจาก thairath.co.th ข่าวนี้เขียนสูตรโมเลกุลคาร์บอนไดซัลไฟด์ผิดคือเขียนเป็น CH₂ แทนที่จะเป็น CS₂ หน้าเว็บนี้ไม่ได้บันทึกไว้ในวันที่นำเสนอข่าว แต่เป็นการค้นข้อมูลย้อนหลังจึงทำให้เห็นวันที่บนหัวข้อข้างบน (ใต้ชื่อไทยรัฐสีเขียว) เป็นวันที่ ๗ พฤศจิกายน ๒๕๕๓ (ค้นด้วย google โดยใช้คำค้นหา "แก๊สรั่ว สระบุรี")

Acetylene hydrogenation (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Thursday 11 November 2553

เหตุการณ์ต่อไปนี้นำมาจากเว็บของประเทศญี่ปุ่น http://shippai.jst.go.jp/en/ ซึ่งเป็นเว็บของ Japan Science and Technology Agency ในส่วนที่เป็น Failure Knowledge Database จากบทความเรื่อง "Explosion of an acetylene hydrogenation section in ethylene plant" เรียบเรียงโดย Hiroshi Koseki และคณะ

เว็บนี้ได้รวบรวมเหตุการณ์อุบัติเหตุและความผิดพลาดทางด้านวิศวกรรมที่สำคัญต่าง ๆ เอาไว้ โดยได้เล่าถึงความเป็นมาของเหตุการณ์ และผลการสอบสวน สิ่งที่น่าสนใจในการสอบสวนเหตุการณ์อุบัติเหตุคือไม่ได้ต้องการหาผู้กระทำผิดเพียงอย่างเดียว แต่ยังมองลึกไปถึงระดับที่ว่าทำไปจึงเปิดโอกาสให้ทำผิดพลาดเช่นนั้นได้ และจะป้องกันได้อย่างไร

Memoir ฉบับนี้เป็นเพียงแค่การสรุปเนื้อหาเหตุการณ์และให้คำอธิบายเพิ่มเติมของคำศัพท์บางคำ (ส่วนที่เป็นสีน้ำตาล) เพื่อให้ผู้ที่ยังไม่มีประสบการณ์กับโรงงานจริง (ทั้งนิสิตปี ๒ และบัณฑิตศึกษา) ได้ทราบว่าสิ่งที่บทความกล่าวถึงนั้นคืออะไร เนื้อหาฉบับเต็มโปรดไปอ่านที่บทความที่ส่งมาพร้อมกับไฟล์แนบ สำหรับผู้ที่พึ่งจะมาเห็น memoir ฉบับนี้ควรไปอ่าน memoir ฉบับก่อนหน้า "MO Memoir : Tuesday 9 November 2553 เรื่อง Acetylene hydrogenation (ตอนที่ ๑)" ก่อน

เวลาประมาณ ๒๒.๑๓ ของคืนวันที่ ๗ กรกฎาคม ปีค.ศ. ๑๙๗๗ (ปีพ.ศ. ๒๕๒๐) ได้เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานผลิตเอทิลีนของบริษัท Idemitsu Petrochemicals Co., Ltd. ในย่อหน้าสุดท้ายของหน้าที่ ๑ ได้สรุปเหตุการณ์ก่อนที่จะเกิดการระเบิดเอาไว้ดังนี้

๑. มีการเริ่มเดินเครื่องเครื่องปฏิกรณ์ acetylene hydrogenation หลังเกิดเหตุ emergency shutdown และเกิดการป้อนไฮโดรเจนมากเกินไปเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์

[shut down คือการหยุดการเดินเครื่องโรงงาน ถ้าเป็น annual shutdown ก็เป็นการหยุดเดินเครื่องเพื่อทำการซ่อมบำรุงหรือทำการปรับปรุงโรงงาน กรณีนี้ถือว่าเป็นการหยุดเดินเครื่องที่มีการวางแผนไว้ล่วงหน้า ส่วน emergency shutdown เป็นการหยุดเดินเครื่องในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟฟ้าดับ ระบบสาธารณูปโภคหยุดการทำงาน (น้ำ ไฟฟ้า อากาศความดันสูง ฯลฯ) เกิดไฟไหม้ เกิดการระเบิด]

๒. เอทิลีนที่สะสมอยู่ในเครื่องปฏิกิริยาเกิดปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนกลายเป็นอีเทน (ในความเป็นจริงนั้นควรเกิดเฉพาะกับอะเซทิลีนที่มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น)

๓. การเติมไฮโดรเจนให้กับเอทิลีนทำให้เกิดการคายพลังงานความร้อนออกมามากเกินไป จนนำไปสู่การสลายตัวของเอทิลีนซึ่งเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเช่นเดียวกัน

กระบวนการผลิตของโรงงาน (ดูรูปที่ ๑) เริ่มจากการนำเอาแนฟทา (ไฮโดรคาร์บอนในช่วงน้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด) ผสมกับไอน้ำและให้ความร้อนจนโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง การแยกพาราฟิน (อีเทนและโพรเพน) ออกจากผลิตภัณฑ์นั้นทำโดยใช้การกลั่นแยก ส่วนการกำจัดอะเซทิลีน โพรพาไดอีน (H₂C=C=CH₂) และเมทิลอะเซทิลีน (หรือโพรพาย) กระทำโดยการเติมไฮโดรเจนเพื่อเปลี่ยนสารเหล่านี้ให้กลายเป็นโมโนโอเลฟินส์ (โอเลฟินส์ที่มีเพียงแค่พันธะคู่พันธะเดียว) โดยตัวระบบเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ 3 ตัวต่อเข้าด้วยกัน (ดูรูปที่ ๒) คือตัวบน A ตัวกลาง B และตัวล่าง C อุณหภูมิทำงานปรกติอยู่ในช่วง 55-60 องศาเซลเซียส ภายในเครื่องปฏิกรณ์บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลโลหะพัลลาเดียม (Pd) เอาไว้

รูปที่ ๑ แผนผังกระบวนการผลิตของโรงงาน [cracking - หน่วยให้ความร้อนจนโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนแตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ; quenching - หน่วยลดอุณหภูมิแก๊สร้อนที่มาจากหน่วย cracking กระทำโดยการให้แก๊สร้อนสัมผัสกับน้ำเย็นโดยตรง; หน่วยถัดจาก quenching เป็นหน่วยแยกสารต่าง ๆ ออกจากกัน คำว่า de- ถ้าไปนำหน้าชื่อสารใดก็หมายความว่าเป็นหน่วยที่แยกสารนั้นออกมา เช่นหน่วย de-ethane ในภาพเป็นหน่วยที่แยกอีเทนออกมา]

รูปที่ ๒ หน่วย Acetylene hydrogenation แสดงความดันและอุณหภูมิการทำงานปรกติของหน่วยนี้

ในคืนวันที่ ๗ กรกฎาคมเวลาประมาณ ๑๘.๕๐ น Instrument air (IA) เกิดหยุดไหลกระทันหัน ทำให้อุปกรณ์วัดคุมทุกตัวหยุดทำงานกระทำหัน ทำให้เกิดเหตุการณ์ emergency shutdown ตามด้วยการที่วาล์วควบคุมการไหล (control valve) ต่าง ๆ ปรับตัวไปอยู่ที่ failure position ตามด้วยการระบายแก๊สทิ้งจำนวนมากออกทาง flare stack

[ในโรงงานมักมีการใช้อากาศอัดความดัน (compressed air) เพื่อใช้งานต่าง ๆ เช่น ใช้ในการระบายอากาศในภาชนะปิดหรือบริเวณคับแคบต่าง ๆ ใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ (เช่นประแจขันนอตหรือสว่าน) เป็นต้น บางทีอาจเรียกอากาศอัดความดันนี้ว่า plant air (PA) แต่ในบทความนี้เข้าใจว่าใช้ชื่อ work air (YA) แต่ PA นี้ยังมีความชื้นปนปนอยู่ การนำ PA ไปใช้ในระบบส่งสัญญาณหรือควบคุมการทำงานของอุปกรณ์จึงไม่เหมาะ เพราะไอน้ำที่ปะปนอยู่นั้นอาจเกิดการควบแน่นเป็นน้ำ และถ้าอยู่ในบริเวณที่อากาศหนาวก็อาจเกิดการแข็งตัวและทำให้ระบบท่ออุดตันได้ ดังนั้นถ้าต้องการนำเอาอากาศไปใช้เพื่องานดังกล่าวจึงต้องนำไปกำจัดความชื้นออกก่อน PA ที่ผ่านการกำจัดความชื้นแล้วเรียกว่า instrument air (IA)

วาล์วควบคุม (control valve - CV) เป็นวาล์วที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลว่าจะให้ไหลมากหรือไหลน้อย โดยทั่วไปวาล์วควบคุมจะต่อเข้ากับระบบควบคุมอัตโนมัติ วาล์วควบคุมการไหลส่วนใหญ่นั้นจะทำงานโดยการใช้แรงกดอากาศ (IA) กดต้านแรงสปริง ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA วาล์วก็จะไปอยู่ที่ตำแหน่งที่สปริงจะดันไปซึ่งอาจเป็นตำแหน่งเปิดหรือตำแหน่งปิดซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบ ตำแหน่งวาล์วเมื่อไม่มีแรงกดจาก IA เรียกว่า failure position ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA แล้วทำให้สปริงดันวาล์วตัวนั้นไปอยู่ที่ตำแหน่งเปิดก็จะเรียกว่า failure open แต่ถ้าไม่มีแรงกดจาก IA แล้วตัวสปริงดันวาล์วไปอยู่ที่ตำแหน่งปิดก็จะเรียกว่า failure close

Flare stack เป็นระบบเผาแก๊สทิ้งของโรงงานในกรณีฉุกเฉินหรือเมื่อต้องหยุดเดินเครื่องโรงงาน สารเคมีต่าง ๆ ที่เผาไหม้ได้จะถูกส่งออกมาเผาที่ flare stack นี้]

เวลาประมาณ ๑๘.๕๘ น IA กลับมาใช้งานได้ใหม่ จึงได้เริ่มทำการเดินเครื่องระบบใหม่ รายละเอียดเหตุการณ์ตรงนี้อ่านได้ในหัวข้อ "2. Course" ในหน้าที่ ๔ และ ๕ กล่าวโดยสรุปคือพนักงานปฏิบัติการ (หรือที่เรามักเรียกว่า - operator) เริ่มเดินเครื่องระบบใหม่โดยการเปิดวาล์วให้เอทิลีนและไฮโดรเจนไหลเข้าเครื่องปฏิกรณ์ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นคือไม่มีเอทิลีนไหลเข้าไหลเครื่องปฏิกรณ์ มีเพียงแต่ไฮโดรเจนเท่านั้น ทำให้เอทิลีนที่ค้างอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์เกิดปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนและคายความร้อนออกมา อุณหภูมิการทำงานปรกติอยู่ที่ 60 องศาเซลเซียส แต่เมื่อเวลา ๒๑.๓๐ น operator สังเกตว่าอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มสูงถึง 120 องศาเซลเซียส operator จึงได้ตัดสินใจเปิดวาล์วป้อนแก๊สเอทิลีนจากแหล่งอื่นเข้าระบบเพื่อระบายความร้อน แต่เมื่อถึงเวลา ๒๑.๓๘ น operator ยังพบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงได้ตัดสินใจปิดวาล์วป้อนไฮโดรเจน

[สำหรับ fixed-bed ที่ไม่มีการระบายความร้อนผ่านทางผนังนั้น การระบายความร้อนออกจาก fixed-bed จะอาศัยการไหลของแก๊สผ่าน fixed-bed ในกรณีนี้แม้ว่าจะมีไฮโดรเจนไหลเข้าระบบ แต่ปริมาณการไหลของไฮโดรเจนไม่มากพอที่จะดึงเอาความร้อนออกจากเบด จึงทำให้อุณหภูมิภายในเบดเพิ่มสูงขึ้น ดังนั้นเมื่อ operator สังเกตพบอุณหภูมิภายใน fixed-bed เพิ่มสูงขึ้น จึงเปิดเอทิลีนเข้าเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มการไหลของแก๊สผ่านเครื่องปฏิกรณ์ แต่พอพบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มขึ้น จึงตัดสินใจหยุดการป้อนไฮโดรเจนเพื่อหยุดปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนซึ่งเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน]

แต่เมื่อเอทิลีนเริ่มไหลเข้าระบบ operator พบว่าอุณหภูมิยังคงเพิ่มสูงขึ้น โดยเมื่อเวลา ๒๑.๔๕ น พบว่าอุณหภูมิในส่วนกลาง (เครื่องปฏิกรณ์ B) สูงถึง 970 องศาเซลเซียส และเมื่อถึงเวลา ๒๒.๐๐ น ก็พบว่าอุณหภูมิที่ส่วนล่างของเครื่องปฏิกรณ์ B เพิ่มขึ้นเกินกว่า 1000 องศาเซลเซียส ทำให้ท่อทางออกจากเครื่องปฏิกรณ์ร้อนแดง และเมื่อถึงเวลา ๒๒.๑๕ น ท่อดังกล่าวก็แตกหัก ทำให้เกิดแก๊สรั่วออกมาและเกิดการระเบิด ทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ ราย

[แม้ว่า operator จะหยุดการป้อนไฮโดรเจนทำให้ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation) หยุดแล้วก็ตาม แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาพัลลาเดียม (Pd) ที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนได้เมื่ออุณหภูมิสูงของระบบสูงกว่า 400 องศาเซลเซียส ดังนั้นเอทิลีนที่ป้อนเข้าไปในขณะที่อุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์นั้นมีค่าสูงจึงไม่ได้เข้าไประบายความร้อนออกจากเครื่องปฏิกรณ์ แต่เป็นการป้อนสารตั้งต้นสำหรับปฏิกิริยาการสลายตัวของเอทิลีนเข้าไปในระบบ ทำให้ไม่สามารถหยุดการเพิ่มอุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์ได้]

สาเหตุที่ทำให้เกิดการระเบิดได้รับการพิจารณาว่าเป็นผลรวมของความผิดพลาดหลายอย่าง เริ่มตั้งแต่การออกแบบตำแหน่งติดตั้งวาล์ว การออกแบบระบบการทำงาน การทำงานและการตัดสินใจของ operator ซึ่งเกี่ยวพันไปถึงการฝึกอบรม operator ด้วย แต่ตัวที่เป็นจุดเริ่มต้นคือตำแหน่งติดตั้งวาล์ว PA และ IA ที่อยู่สูงจากพื้น (ดูรูปที่ ๓ ประกอบ) ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เข้าถึงได้ยาก ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถทำผิดพลาดได้ง่าย ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงแล้วในแต่ละปีจะมีการเปิด-ปิดวาล์ว PA บ่อยครั้งกว่า ดังนั้นจะเป็นการดีกว่าถ้าจะออกแบบการวางท่อให้วาล์ว PA อยู่ในระดับที่ operator ที่ยืนอยู่บนพื้นสามารถปิด-เปิดได้ง่าย

[ท่อในโรงงานนั้นมักวางอยู่บน pipe rack ซึ่งเป็นที่สำหรับวางท่อต่าง ๆ ซ้อนกันเป็นชั้น ๆ อยู่เหนือศีรษะ (อยู่ที่ระดับประมาณ ๕ เมตรสูงจากพื้น) ทั้งนี้เพื่อให้สามารถใช้พื้นที่ด้านล่างในการเดินทางของคนและยานพาหนะต่าง ๆ ได้ วาล์วที่นาน ๆ ครั้งจึงจะมีการใช้งานและใช้เมื่อจำเป็นเท่านั้นก็อาจติดตั้งอยู่ที่ระดับ pipe rack ได้ ส่วนวาล์วที่ต้องมีการใช้งานเปิด-ปิดบ่อย ๆ ก็จะมีการเดินท่อให้ลดระดับลงมาข้างล่างที่ระดับพื้นเพื่อติดตั้งวาล์วไว้ที่ระดับพื้น และค่อยเดินท่อด้านขาออกจากวาล์วนั้นกลับไปที่ระดับ pipe rack ใหม่อีกครั้ง (ดูรูปที่ ๔ ประกอบ)]

รูปที่ ๓ ตำแหน่งที่ตั้งของวาล์วท่อ IA ที่ operator ปิดผิดตัว วาล์วที่ควรจะถูกปิดคือวาล์วของท่อ plant air (วงกลมเขียว) แต่วาล์วที่ถูกปิดคือวาล์วของท่อ instrument air (วงกลมแดง)

รูปที่ ๔ ตัวอย่างตำแหน่งการติดตั้งวาล์วที่ใช้งานเป็นประจำ

สำหรับวาล์วที่ไม่มีการปิด-เปิดบ่อยครั้ง (เช่นใช้เมื่อเริ่มเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่องโรงงานเท่านั้น) ก็สามารถติดตั้งไว้ให้อยู่เหนือศีรษะได้ แต่สำหรับวาล์วที่ถ้าหากเผลอไปปิดหรือเปิดเข้าโดยไม่ตั้งใจจะทำให้เกิดความเสียหายได้ ก็ต้องมีการป้องกันการไปปิด-เปิดโดยไม่ตั้งใจ เช่นโดยการใช้โซ่พันและคล้องกุญแจเอาไว้ ทาสีให้เห็นเด่นชัดเจน หรือทำการติดป้ายให้เห็นชัดเจนว่าต้องได้รับอนุญาตก่อนจึงจะทำการปิดหรือเปิดได้

บทความนี้ยังได้ให้ข้อสังเกตด้วยว่าทำไม operator จึงรีบพยายามเดินเครื่องระบบกลับคืนสู่สภาพเดิมทันทีที่มี IA กลับมาใช้งานอีกครั้ง ทั้ง ๆ ที่เมื่อระบบเริ่มต้นกระบวนการ emergency shutdown แล้วก็ควรให้กระบวนการนี้ดำเนินไปจนสิ้นสุดก่อน จากนั้นจึงค่อยเริ่มต้นเดินเครื่องระบบใหม่ เพราะในระหว่างระบบดำเนินการ emergency shutdown นั้นมีการระบายความดันออกจากหน่วยต่าง ๆ ในระบบ ทำให้เกิดปัญหาความดันไม่สมดุลและทำให้เกิดการไม่ไหลของแก๊สในระบบได้ ในกรณีนี้คือแก๊สเอทิลีนไม่ไหลเข้า hydrogenation reactor มีแต่แก๊สไฮโดรเจนเท่านั้นที่ไหลเข้า

ทางผู้เขียนบทความได้บันทึกไว้ว่าสาเหตุที่ทางผู้จัดการโรงงานและ operator รีบเดินเครื่องระบบกลับคืนสภาพเดิมทันทีก็เพราะไม่ต้องการสูญเสียเวลา เพราะถ้าปล่อยให้กระบวนการ emergency shutdown ดำเนินการอย่างเสร็จสมบูรณ์และเริ่มต้นเดินเครื่องใหม่นั้นจะต้องใช้เวลาหลายวัน ซึ่งจะมีการสูญเสียถึงหลายสิบล้านเยนต่อวัน (ตรงนี้ดูเหมือนว่าผลกำไรของบริษัทสำคัญกว่าความปลอดภัยในการทำงาน)