Get in Touch
Phuangphet V.

Phuangphet V.

  • Joined: April 30, 2024
  • Articles: 8

กรณีถังเก็บสารสไตรีนระเบิด – อันตรายจากปฏิกิริยาที่มีการคายความร้อนสูง (Thermal Runaway)

กรณีถังเก็บสารสไตรีนระเบิด แม้ว่ากรณีไฟไหม้ที่โรงงานหมิงตี้ยังไม่มีข้อสรุปถึงสาเหตุของการเกิดระเบิด แต่สำหรับกรณีเหตุระเบิดบริเวณถังเก็บสารสไตรีนโมโนเมอร์ (หรือสไตรีน) บนเรือ Stolt Groenland (2019) ได้มีรายงานสอบสวนอุบัติเหตุออกมาเมื่อเร็วๆนี้ โดยระบุสาเหตุของการเกิดระเบิดมาจากการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่นของสารสไตรีน (self-polymerization) ในถังเก็บ [1] ซึ่งปฏิกิริยานี้มีการคายความร้อนสูง (71 kJ/mol หรือ 681 kJ/kg) เมื่อสารสไตรีนที่เหลือได้รับความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงขึ้น จะยิ่งเร่งปฏิกิริยาให้เกิดเร็วขึ้นเรื่อยๆจนนำไปสู่การเกิดระเบิด (auto-accelerate thermal runaway) ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของสารสไตรีนเป็นแบบเติม (addition polymerization) คือการที่สไตรีนโมโนเมอร์มาเรียงต่อกันแบบในรูปที่ 2 ในการผลิตพอลิเมอร์ของสไตรีนในเชิงอุตสาหกรรมนิยมใช้กลไกในการเกิดปฏิกิริยาแบบ free radicals โดยมีสาร benzoyl peroxide เป็นสารเริ่มปฏิกิริยา (initiator) [3] แต่ในสภาวะที่ไม่มีสารเริ่มปฏิกิริยา (เช่นในถังเก็บ)…

ปรากฏการณ์ Temperature Inversion

ทำไม PM 2.5 จึงมักจะมาพร้อมกับฤดูหนาว?? ต้นกำเนิดของฝุ่น PM 2.5 ในเขตเมืองรวมถึงกรุงเทพฯนั้นมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงของรถเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นปริมาณ PM 2.5 ที่เกิดขึ้นในช่วงหน้าร้อนและหน้าหนาวนั้นจึงไม่น่าที่จะแตกต่างกันนัก แต่เรามักจะเห็นความเข้มข้นของฝุ่น PM 2.5 สูงในระดับที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพบ่อยๆในช่วงปลายปี ทั้งนี้เนื่องมาจากสภาพอากาศในช่วงนี้นั้นเอื้อให้เกิดสภาวะ Temperature Inversion สภาวะ Temperature Inversion คือการที่อุณหภูมิของอากาศ (ในชั้นที่เราอยู่อาศัย หรือ Troposphere) เพิ่มขึ้นเมื่อความสูงจากผิวโลกเพิ่มขึ้น ที่เราเรียกว่า Inversion หรือ ผกผัน ก็เนื่องจากว่าโดยปกติแล้วอากาศใกล้ผิวโลกจะร้อน (เพราะได้รับความร้อนจากผิวโลกที่ดูดซับพลังงานจากแสงอาทิตย์) และลอยขึ้นเพราะเบากว่า เมื่ออากาศลอยขึ้นและขยายตัวจะทำให้อุณหภูมิลดลงประมาณ 6 องศาเซลเซียสต่อ 1 กิโลเมตร (อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ เสถียรภาพของชั้นบรรยากาศ)…

View Factor กับการวิเคราะห์อันตรายจากเพลิงไหม้ (ตอนจบ)

View Factor กับการวิเคราะห์อันตรายจากเพลิงไหม้ (ตอนจบ) จากบทความตอนที่ 1 เราพูดถึงเรื่องการแผ่ความร้อนจากดวงอาทิตย์มายังคน ซึ่งเรามองทั้งดวงอาทิตย์และคนเป็นจุด และแสงเดินทางเป็นเส้นตรง ดังนั้นค่า View Factor ของกรณีนี้จะขึ้นกับระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ ตำแหน่งของคนบนผิวโลก และความหนาของชั้นบรรยากาศที่ตำแหน่งสังเกตการณ์เท่านั้น แต่หากวัตถุต้นกำเนิดความร้อนไม่อาจสมมุติเป็นจุดได้ ค่า View Factor จะขึ้นกับรูปทรงเรขาคณิตของวัตถุต้นกำเนิดด้วย ในกรณีของการเกิดเพลิงไหม้แบบ Pool Fire รูปทรงของแหล่งกำเนิดความร้อนมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไปขึ้นกับรูปทรงที่กักเก็บสารเชื้อเพลิงในช่วงการรั่วไหล หาก Bund หรือ Curb ที่กักสารรั่วไหลมีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยม เปลวไฟที่เกิดขึ้นจะมองเห็นก็จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม (รูปที่ 1-ซ้าย) หากเป็นกรณีไฟไหม้บนถังทรงกระบอก (รูปที่ 1-ขวา) หรือการรั่วไหลแบบไม่มีการจำกัดขอบเขต เปลวไฟที่มองเห็นก็อาจสมมุติเป็นรูปทรงกระบอก ซึ่งรูปทรงของเปลวไฟนี้มีผลต่อการคำนวณค่า View Factor…

View Factor กับการวิเคราะห์อันตรายจากเพลิงไหม้

View Factor กับการวิเคราะห์อันตรายจากเพลิงไหม้ อันตรายจากการเกิดเพลิงไหม้ หลักๆแล้วเกิดจากการแผ่รังสีความร้อน (Radiation) ซึ่งเป็นการถ่ายเทพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง ความยาวคลื่นจากการแผ่รังสีความร้อนนี้จะอยู่ในช่วงอินฟราเรด (Infrared) วัตถุที่เป็นจุดกำเนิดรังสีความร้อนมักถูกสมมติเป็นวัตถุดำ (Black Body) ซึ่งถือเป็นวัตถุในอุดมคติ (วัตถุดำจะดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบทั้งหมด ทำให้การแผ่รังสีจากผิวของวัตถุดำมาจากพลังงานที่ปลดปล่อยจากตัวของมันเองเท่านั้น) เพื่อความสะดวกในการคำนวณ อัตราการแผ่ความร้อนของ Black Body ต่อหน่วยพื้นที่ผิว (Heat Flux) จาก Stefan-Boltzmann Law สามารถคำนวณจากสมการ ตัวอย่างการแผ่รังสีความร้อนที่เราเจอในชีวิตประจำวันคือพลังงานแสงอาทิตย์ ที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิประมาณ 5,800 K (ราวๆ 5,527 องศาเซลเซียส) ดังนั้น พลังงานที่ปลดปล่อยจากผิวดวงอาทิตย์จะมีค่า 64,200 kW/m2 แต่พลังงานจาก Solar Radiation ที่วัดได้เหนือชั้นบรรยากาศของโลกนั้นเฉลี่ยอยู่ที่ 1.3 kW/m2 เท่านั้น [1] และเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศลงมาพลังงานจากรังสีดวงอาทิตย์จะเหลือเพียง 0.34 kW/m2 (รูปที่ 3)…

10/13 (Ten-Thirteen) Rule ในการประเมินอันตรายถังบรรจุความดัน

10/13 (Ten-Thirteen) Rule กฎที่ใช้ในการพิจารณา Overpressure Scenario ในบริบทของการประเมินความเสี่ยงถังบรรจุความดัน (Pressure Vessel) ในห้องประชุมที่กำลังประเมินความเสี่ยงของถังบรรจุความดัน (Pressure Vessel) ใบหนึ่ง ทุกคนลงความเห็นตรงกันว่า โอกาสที่มันจะเสียหายมีความเป็นไปได้สูง จากการรับความดันที่สูงเกินกว่าค่าออกแบบ (Design Pressure) ทุกอย่างเหมือนจะได้ข้อสรุป แต่แล้วก็มีการนำเสนอแนวคิด 10/13 Rule ขึ้นมาจากที่ปรึกษาชาวต่างชาติ โดยมีใจความสรุปว่า ไม่ควรพิจารณาว่าถังใบนี้จะเสียหาย เนื่องจากความดันที่เข้ามาไม่เกินกว่าค่าที่ได้ทำการทดสอบไว้ ตัวอย่างเช่น ถ้าถังใบนี้ถูกออกแบบให้รับความดันที่ 10 barg แล้วนั้น ตามมาตรฐาน (ASME) ในขั้นตอนการทดสอบจะถูกกำหนดให้รับความดันที่สูงขึ้น 30% หรือ 13 barg ดังนั้น แม้ว่าถังจะรับความดันมากกว่า…

Overfill Protection การป้องกันเพลิงไหม้ถังเก็บสารเคมี

อันตรายในพื้นที่คลังเก็บผลิตภัณฑ์สารเคมี (ในบริบทของการจัดเก็บสารไวไฟ, Flammable Liquid) สารเคมีบางประเภทนั้นติดไฟได้ง่ายที่อุณหภูมิปกติ และเมื่อติดไฟแล้วจะเกิดการเผาไหม้อย่างได้ต่อเนื่อง ลุกลามได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เอทานอล ไซโคลเฮกเซน อะซีโตน น้ำมันเบนซีน ความอันตรายของคลังเก็บผลิตภัณฑ์สารเคมีประเภทนี้ สร้างความเสียหายรุนแรง และควบคุมได้ยาก ในบางกรณีทำได้เพียงรอให้เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้จนหมดไปเอง ในปี 2009 ที่ San Juan ประเทศเปอร์โตริโก เกิดเหตุการณ์เพลิงไหม้จากการล้นของน้ำมันออกจากถังเก็บปริมาณกว่า 800,000 ลิตร ลงสู่บ่อบำบัดน้ำเสีย เหตุการณ์ลุกลามไปยังถังน้ำมันจำนวนมาก การควบคุมเพลิงกินเวลาถึง 2 วัน สาเหตุเพียงเพราะวาล์วระบายน้ำภายในบริเวณบ่อล้อมรอบถังถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ความรุนแรง หากจะให้เห็นภาพที่ชัดเจนของอันตรายจากเหตุการณ์ไฟไหม้ในถังเก็บสารเคมี จะขอยกตัวอย่างกรณีไฟไหม้เหนือถังเก็บน้ำมัน (Tank Fire) อันตรายที่เกิดขึ้นจะอยู่ในลักษณะการแผ่รังสีความร้อน (Heat Radiation) ซึ่งรุนแรงตามขนาดของเปลวไฟ ยิ่งถ้าถังเก็บขนาดใหญ่ ทั้งความกว้างและความสูงของเปลวไฟก็จะใหญ่ขึ้นตามไปด้วย เมื่อทดลองคำนวณการแผ่รังสีความร้อนที่ระยะ 50 เมตรจากเหตุการณ์ Tank Fire ในกรณีเพลิงไหม้ถังเก็บน้ำมันเบนซีน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10, 20, 40 และ 80 เมตร ตามลำดับ ผลที่ได้ของการแผ่รังสีความร้อนสัมพันธ์กับขนาด Tank Fire แสดงดังรูปต่อไปนี้ ระดับรังสีความร้อนที่อันตรายพอจะทำให้เสียชีวิตอยู่ที่ 10 kW/m2 (ดวงอาทิตย์แผ่รังสีมายังโลกที่ 1kW/m2) สำหรับกรณีเพลิงไหม้บนถังขนาด 20 เมตร ระยะนี้อยู่ที่ประมาณ 50 เมตร จากถังที่เกิดเพลิงไหม้ ด้วยระยะอันตรายที่กว้างนี้ ทำให้การควบคุมเพลิงทำได้ยาก ดังนั้นการป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลหรือล้นออกจากถังเก็บ…

เสถียรภาพของอากาศ กับการทำ Consequence Modelling

แบบจำลองการแพร่กระจายของสารอันตราย – เสถียรภาพของชั้นบรรยากาศ (ตอนที่ 1) หนึ่งในอุบัติเหตุที่พบบ่อยในกระบวนการผลิต คือ การรั่วไหลของสารอันตรายเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การประเมินผลกระทบจากการรั่วไหลโดยอาศัยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จึงมักถูกศึกษา เพื่อประเมินระยะปลอดภัยจากผลกระทบของเหตุอันตราย และ การจัดทำแผนปฏิบัติการฉุกเฉิน เช่น การออกแบบพื้นที่สำหรับการอพยพ หลังจากสารอันตรายรั่วไหลออกจากอุปกรณ์ในกระบวนการหรือระบบท่อ ความดันเริ่มต้น ณ จุดรั่วไหลจะมีผลต่อการเคลื่อนที่ของสาร แต่การแพร่กระจายของสารในอากาศจะเริ่มส่งผลหลักต่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสาร และ ความเข้มข้นของสารอันตราย ที่ระยะห่างจากจุดรั่วไหลตั้งแต่ 100 เมตรถึง 10 กิโลเมตรโดยประมาณ ในบทนี้เราจะพูดถึงเรื่องเสถียรภาพในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญที่มีผลต่อการกระจายตัวของสารอันตรายหลังการรั่วไหล การรั่วไหลของสารไวไฟจุดเดือดต่ำมีโอกาสนำไปสู่การเกิด vapor cloud explosion ได้มากขึ้นเมื่อเกิดในช่วงที่อากาศมีเสถียรภาพสูง เช่นเหตุระเบิดที่ถังเก็บน้ำมันในเมือง Buncefield ซึ่งเกิดเหตุในวันที่อากาศมีเสถียรภาพสูง อุณหภูมิใกล้ 0°C [1] การรั่วไหลของไอน้ำมันชนิดระเหยง่ายสำหรับใช้ในฤดูหนาวประมาณ 300 ตัน สามารถสร้าง vapor cloud ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างถึง 400 เมตรในเวลา 40นาที ผลของอุบัติเหตุส่งผลกระทบต่อพื้นที่บริเวณกว้างซึ่งสามารถมองเห็นได้จากภาพถ่ายทางดาวเทียม ดังรูปที่1 รูปที่ 1 (ซ้าย) กลุ่มหมอกควันหลังการระเบิดที่ Buncefield กลุ่มหมอกควันแนวราบแสดงแนวเส้น temperature inversion ซึ่งเป็นสภาพอากาศที่มีเสถียรภาพสูง [1], (ขวา) ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงบริเวณที่ได้รับผลจากการระเบิดที่เมือง Buncefield [2] ชั้นบรรยากาศของโลกแบ่งออกได้เป็นชั้นต่างๆตามความสัมพันธ์ของอุณหภูมิกับความสูงดังรูปที่ 2 เราจะสนใจการเคลื่อนตัวของบรรยากาศในชั้นที่เราอาศัยอยู่คือชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposhere) ซึ่งมีความหนาประมาณ 10 กิโลเมตร เพื่อการประเมินผลกระทบจากการรั่วไหลของสารอันตราย อุณหภูมิของอากาศในชั้นโทรโพสเฟียร์จะลดต่ำลงเมื่อความสูงจากพื้นโลกเพิ่มสูงขึ้น เนื่องจากผิวโลกเป็นแหล่งให้พลังงานความร้อนสำคัญของบรรยากาศในชั้นนี้ ที่ระยะห่างจากพื้นโลกมากขึ้นอุณหภูมิจึงยิ่งลดลง…

Safety Case #1

SAFETY CASE คืออะไร? อุบัติเหตุในอุตสาหกรรมในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เช่นเหตุการณ์ Deepwater Horizon ในปี 2010 ได้สะท้อนให้เห็นจุดอ่อนของการบังคับใช้กฎหมายแบบ Prescriptive (ออกแบบตาม Checklist) ซึ่งไม่ได้สะท้อนถึงความเสี่ยงที่มีอยู่ในกระบวนการผลิตในสภาวะหรือบริบทที่แตกต่างกัน หลายๆประเทศจึงเริ่มให้ความสำคัญกับ Risk-Based Performance Approach หรือการบริหารจัดการอันตรายในกระบวนการผลิต โดยให้น้ำหนักกับโอกาสในการเกิดเหตุการณ์อันเนื่องมาจากความแตกต่างของการ ออกแบบกระบวนการผลิต พื้นที่ตั้งของโรงงาน และระบบบริหารจัดการของสถานประกอบการนั้นๆ อีกด้วย Safety Case เป็นเอกสารที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการจัดการความเสี่ยงอย่างเป็นระบบ เพื่อให้พนักงานหรือผู้รับความเสี่ยงในกระบวนการผลิตรับรู้ถึงความเสี่ยงที่มีอยู่ และเข้าใจถึงวิธีการจัดการเพื่อควบคุมความเสี่ยงนั้นๆ ในบางประเทศเช่นในกลุ่มสหราชอาณาจักร เอกสาร Safety Case ได้ถูกใช้เป็นหนึ่งในเอกสารสำคัญเพื่อยื่นขอต่อใบอนุญาติในการดำเนินงานต่อภาครัฐฯ และต้องมีการตรวจประเมินตามรอบเวลา เพื่อเป็นการให้ความเชื่อมั่นต่อทั้งพนักงานในองค์กร ชุมชนใกล้เคียง ผู้มีส่วนได้รับผลกระทบจากความเสี่ยง รวมถึงตัวแทนภาครัฐฯในฐานะผู้บังคับใช้กฎหมาย ในการตรวจประเมินการจัดทำเอกสาร…