Get in Touch

Category Article

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…

Reliability Budgetary ในการออกแบบ SIF

Reliability Budgetary for SIF Designs มีคนเคยถามผมว่า ถ้าเราเลือกซื้อ Sensor ที่เป็น Certified SIL-2 มาใช้กับระบบ PLC SIL-2 และไปสั่งให้ Valve ที่ก็เป็นอุปกรณ์ Certified SIL-2 เช่นเดียวกัน ทำงาน อย่างนี้แล้วจะพูดได้หรือไม่ว่า Safety Function นั้นเป็น SIL-2 ??? อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้ว ระดับ SIL Level นั้น ถูกแบ่งออกเป็น 4 ระดับ โดยแต่ละระดับจะถูกแบ่งตามความสามารถในการลดความเสี่ยง ซึ่งต่างกันระดับละ 10 เท่า ยกตัวอย่าง…

SIS ยิ่ง Test บ่อยๆ ยิ่งดี ???

SIS ยิ่ง Test บ่อยๆ ยิ่งดี ??? จริงหรือไม่? ที่ว่าระบบ SIS นั้น หากเราอยากให้มี Reliability หรือ Safety Integrity เพิ่มมากขึ้น เราก็แค่ทำ Proof test ให้มากขึ้น บ่อยขึ้น ถ้ายังไม่ดีอีก (บังเอิญอุปกรณ์ที่เลือกมาใช้ มีค่า Failure rate แย่มาก) ก็เพิ่มความถี่ของการ test ขึ้นไปอีกเพิ่มไปเรื่อยๆจนกว่าจะได้ค่า Reliability เป็นที่พอใจ เรียกได้ว่ามีแรงก็ทำกันไป …… คำตอบของคำถามนี้ คือ ……… ไม่จริง หากเรามองโดยผิวเผินจะพบว่า Reliability…