סכנת פיצוץ במאגרי גז בישול ובחוות מכלי דלק
מומחה החומרים המסוכנים, דני קרוננברג, מסביר מהו גז פחמימני מעובה, וכיצד אחסון לא נכון של חומר מסוכן זה עלול לגרום (וכבר גרם) לאבדות רבות בנפש
דני קרוננברג
| 03/12/2020
צילום אילוסטרציה BIGSTOCK/Copyright: Hypervision
גז בישול הוא כינוי מקובל לגפ"מ - גז פחמימני מעובה (מס' או"ם 1075) והוא עשוי לכלול ריכוזים מִשְתנים של הגזים המתלקחים הבאים: בוטאן Butane (מס' או"ם 1011); בוטילן Butylene (מס' או"ם 1012); איזובוטילן Isobutylene (מס' או"ם 1055); פרופילן Propylene (מס' או"ם 1077); איזובוטאן Isobutane (מס' או"ם 1969); פרופן Propane (מס' או"ם 1978). חומרים אלו לרוב מאוחסנים תחת לחץ מתון, ואז מצב הצבירה שלהם משתנה לנוזל, אך כאשר הם משתחררים לסביבה בתנאים רגילים, הם חוזרים למצב צבירה גזי.
זה המקום לתקן טעות נפוצה: "גז טבעי" אינו נחשב גפ"מ. גז טבעי מורכב בעיקר ממתאן, ותכונותיו שונות מהותית מהתכונות של גפ"מ. לדוגמה: מתאן קל יותר מאוויר ולכן הוא נוטה להתרומם כלפי מעלה, בעוד גפ"מ הינו כבד מהאוויר ולכן הוא נוטה לזרום מטה ולהצטבר קרוב לרצפה ובמקומות נמוכים נוספים. בטווח ריכוזים מסוים באוויר, גפ"מ יוצר אווירה נפיצה, ואם הוא מגיע למקור הצתה, ייווצר פיצוץ נפחי רב עוצמה. פיצוצים כאלו כבר החריבו, פעמים רבות, בניינים שלמים בישראל ובעולם.
גפ"מ יוצר תופעה נוספת שעלולה להיות מסוכנת בהרבה: פאמנ"ר - פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח, ובאנגלית: BLEVE–Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion. תופעה זו עלולה להתרחש, לדוגמה, כאשר מיכל גפ"מ אפוף בלהבות. הדבר גורם להעלאת הטמפרטורה של המיכל ותכולתו, ולהגברת הלחץ עקב רתיחת הנוזל בתוך המיכל.
הדופן הפנימית של המיכל נמצאת במגע הדוק עם הנוזל, ולכן הטמפרטורה שלה קרובה לטמפרטורת הנוזל (שמוגבלת לטמפרטורת הרתיחה שלו), דבר שעשוי לסייע לקירור הדופן הפנימית של המיכל. ואולם, רתיחת הנוזל גורמת לירידת המפלס שלו, ולחשיפת אזורי דופן שלא יהיו מקוררים על ידי הנוזל. הדופן הפנימית של המיכל באזור שיש בו אדים (ולא נוזל) תתחמם לטמפרטורה גבוהה יותר ואז תיחלש – וכתוצאה מכך עלול להתרחש כשל שיגרום לפריצת המיכל.
מיד לאחר פריצת המיכל, הגפ"מ פורץ בעוצמה רבה אל מחוצה לו ואדיו מתפשטים במהירות. ירידת הלחץ במיכל, כתוצאה מכך, גורמת לרתיחה אלימה של הנוזל והדבר מגדיל במהירות את כמות הגז. מאחר ומדובר בתהליך אלים ומהיר מאוד, לרוב הגז נפלט עם רסס של טיפות נוזל. לעיתים, לאחר שהגפ"מ נפלט מהמכל, הוא ניצת מהחום, מלהבות או מניצוצות, ויוצר פיצוץ רב עוצמה.
גורמי הסיכון העיקרים שפאמנ"ר גפ"מ יוצר הינם:
דליקה: אם החומר שמשתחרר יוצת, מיד ייווצר כדור אש.
קרינת חום: במרחק של בערך פי 4 מהרדיוס של כדור האש, החום המוקרן מכדור האש מספיק על מנת לגרום כוויות על עור חשוף, תוך 2 שניות. לבישת ביגוד מגן מאש תגביל את רמת קרינת החום שהעור יספוג.
הדף: גל הלם עוצמתי הנגרם על ידי שחרור פתאומי של חומר הנתון תחת לחץ. עבור פאמנ"ר המתרחש בשטח פתוח, עוצמת ההדף במרחק של פי 4 מרדיוס כדור האש עלולה לנפץ חלונות זכוכית ועלולה לגרום נזק מסוים למבנים.
רַגָמוֹת: כשל של המכל עלול לשגר חלקי מתכת למרחק רב. רַגָמוֹת כאלו עלולות להיות קטלניות, וכבר גרמו למקרי מוות במקרים שהתרחשו בעבר.
רמת הסיכון קְטֵנָה ככל שמתרחקים ממוקד הפאמנ"ר. גורם הסיכון שמגיע למרחק הרב ביותר הינו הרַגָמוֹת שעפות במהלך התפוצצות.
מקרה מפורסם שבו פאמנ"ר גרם לאסון כבד במיוחד אירע בחוות הגז סן חואן איקסוואטפק במקסיקו סיטי, בנובמבר 1984. בעקבות שרפה גדולה שפרצה במסוף גפ"מ, התרחשו מספר התפוצצויות פאמנ"ר שהשמידו את המתקן, החריבו חלק ניכר מהעיר הסמוכה, והובילו לבין 500 ל-600 הרוגים, ולמספר פצועים מוערך של בין 5,000 ל-7,000. לשם השוואה, אסון הפיצוץ בנמל ביירות הוביל "רק" לכ-190 הרוגים, ולמעלה מ־6,000 פצועים. האש באסון במקסיקו הייתה כה עזה, עד שניתן היה לזהות רק כ- 2% מהגופות, שברובן הפכו לאפר.
מאגרי גפ"מ, ובמיוחד הגדולים שבהם, מצריכים נקיטת אמצעי בטיחות קפדניים ושמירה על מרחקי ביטחון, בהתאם לנדרש בהנחיות שפורסמו במדינות מתקדמות שונות. כך, במקרה שתתרחש תאונה, האוכלוסייה באזור לא תיפגע.
חשוב לציין כי בנפט גולמי, תזקיקי נפט ונוזלים מתלקחים שונים, קיימות שלוש תופעות הנראות דומות לפאמנ"ר: הִתְבַּקְּעוּת מוּשרת חום (Heat Induced Tear), הגלשת רתיחה (Boil over), והגלשת רתיחה בשכבה דקה (Thin film boil over). גם תופעות אלה יוצרות פיצוץ של כדור אש, שגורם לאסונות קשים וגובה קורבנות בנפש, אך מדובר בתופעות מורכבות, ועקב קוצר היריעה אין זה המקום לפרט את המנגנונים הגורמים לתופעות אלה ולהתייחס בפירוט להבדלים המהותיים בינן לבין פאמנ"ר.
*המחבר הוא מהנדס יועץ בתחום החומרים המסוכנים, חבר ענף בטיחות נפיצים באיגוד הישראלי להנדסת בטיחות, מחבר ומתרגם ספרים ובהם ״מדריך תגובות חירום בתקריות חומרים מסוכנים״.
מומחה החומרים המסוכנים, דני קרוננברג, מסביר מהו גז פחמימני מעובה, וכיצד אחסון לא נכון של חומר מסוכן זה עלול לגרום (וכבר גרם) לאבדות רבות בנפש
צילום אילוסטרציה BIGSTOCK/Copyright: Hypervision
גז בישול הוא כינוי מקובל לגפ"מ - גז פחמימני מעובה (מס' או"ם 1075) והוא עשוי לכלול ריכוזים מִשְתנים של הגזים המתלקחים הבאים: בוטאן Butane (מס' או"ם 1011); בוטילן Butylene (מס' או"ם 1012); איזובוטילן Isobutylene (מס' או"ם 1055); פרופילן Propylene (מס' או"ם 1077); איזובוטאן Isobutane (מס' או"ם 1969); פרופן Propane (מס' או"ם 1978). חומרים אלו לרוב מאוחסנים תחת לחץ מתון, ואז מצב הצבירה שלהם משתנה לנוזל, אך כאשר הם משתחררים לסביבה בתנאים רגילים, הם חוזרים למצב צבירה גזי.
זה המקום לתקן טעות נפוצה: "גז טבעי" אינו נחשב גפ"מ. גז טבעי מורכב בעיקר ממתאן, ותכונותיו שונות מהותית מהתכונות של גפ"מ. לדוגמה: מתאן קל יותר מאוויר ולכן הוא נוטה להתרומם כלפי מעלה, בעוד גפ"מ הינו כבד מהאוויר ולכן הוא נוטה לזרום מטה ולהצטבר קרוב לרצפה ובמקומות נמוכים נוספים. בטווח ריכוזים מסוים באוויר, גפ"מ יוצר אווירה נפיצה, ואם הוא מגיע למקור הצתה, ייווצר פיצוץ נפחי רב עוצמה. פיצוצים כאלו כבר החריבו, פעמים רבות, בניינים שלמים בישראל ובעולם.
גפ"מ יוצר תופעה נוספת שעלולה להיות מסוכנת בהרבה: פאמנ"ר - פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח, ובאנגלית: BLEVE–Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion. תופעה זו עלולה להתרחש, לדוגמה, כאשר מיכל גפ"מ אפוף בלהבות. הדבר גורם להעלאת הטמפרטורה של המיכל ותכולתו, ולהגברת הלחץ עקב רתיחת הנוזל בתוך המיכל.
הדופן הפנימית של המיכל נמצאת במגע הדוק עם הנוזל, ולכן הטמפרטורה שלה קרובה לטמפרטורת הנוזל (שמוגבלת לטמפרטורת הרתיחה שלו), דבר שעשוי לסייע לקירור הדופן הפנימית של המיכל. ואולם, רתיחת הנוזל גורמת לירידת המפלס שלו, ולחשיפת אזורי דופן שלא יהיו מקוררים על ידי הנוזל. הדופן הפנימית של המיכל באזור שיש בו אדים (ולא נוזל) תתחמם לטמפרטורה גבוהה יותר ואז תיחלש – וכתוצאה מכך עלול להתרחש כשל שיגרום לפריצת המיכל.
מיד לאחר פריצת המיכל, הגפ"מ פורץ בעוצמה רבה אל מחוצה לו ואדיו מתפשטים במהירות. ירידת הלחץ במיכל, כתוצאה מכך, גורמת לרתיחה אלימה של הנוזל והדבר מגדיל במהירות את כמות הגז. מאחר ומדובר בתהליך אלים ומהיר מאוד, לרוב הגז נפלט עם רסס של טיפות נוזל. לעיתים, לאחר שהגפ"מ נפלט מהמכל, הוא ניצת מהחום, מלהבות או מניצוצות, ויוצר פיצוץ רב עוצמה.
גורמי הסיכון העיקרים שפאמנ"ר גפ"מ יוצר הינם:
דליקה: אם החומר שמשתחרר יוצת, מיד ייווצר כדור אש.
קרינת חום: במרחק של בערך פי 4 מהרדיוס של כדור האש, החום המוקרן מכדור האש מספיק על מנת לגרום כוויות על עור חשוף, תוך 2 שניות. לבישת ביגוד מגן מאש תגביל את רמת קרינת החום שהעור יספוג.
הדף: גל הלם עוצמתי הנגרם על ידי שחרור פתאומי של חומר הנתון תחת לחץ. עבור פאמנ"ר המתרחש בשטח פתוח, עוצמת ההדף במרחק של פי 4 מרדיוס כדור האש עלולה לנפץ חלונות זכוכית ועלולה לגרום נזק מסוים למבנים.
רַגָמוֹת: כשל של המכל עלול לשגר חלקי מתכת למרחק רב. רַגָמוֹת כאלו עלולות להיות קטלניות, וכבר גרמו למקרי מוות במקרים שהתרחשו בעבר.
רמת הסיכון קְטֵנָה ככל שמתרחקים ממוקד הפאמנ"ר. גורם הסיכון שמגיע למרחק הרב ביותר הינו הרַגָמוֹת שעפות במהלך התפוצצות.
מקרה מפורסם שבו פאמנ"ר גרם לאסון כבד במיוחד אירע בחוות הגז סן חואן איקסוואטפק במקסיקו סיטי, בנובמבר 1984. בעקבות שרפה גדולה שפרצה במסוף גפ"מ, התרחשו מספר התפוצצויות פאמנ"ר שהשמידו את המתקן, החריבו חלק ניכר מהעיר הסמוכה, והובילו לבין 500 ל-600 הרוגים, ולמספר פצועים מוערך של בין 5,000 ל-7,000. לשם השוואה, אסון הפיצוץ בנמל ביירות הוביל "רק" לכ-190 הרוגים, ולמעלה מ־6,000 פצועים. האש באסון במקסיקו הייתה כה עזה, עד שניתן היה לזהות רק כ- 2% מהגופות, שברובן הפכו לאפר.
מאגרי גפ"מ, ובמיוחד הגדולים שבהם, מצריכים נקיטת אמצעי בטיחות קפדניים ושמירה על מרחקי ביטחון, בהתאם לנדרש בהנחיות שפורסמו במדינות מתקדמות שונות. כך, במקרה שתתרחש תאונה, האוכלוסייה באזור לא תיפגע.
חשוב לציין כי בנפט גולמי, תזקיקי נפט ונוזלים מתלקחים שונים, קיימות שלוש תופעות הנראות דומות לפאמנ"ר: הִתְבַּקְּעוּת מוּשרת חום (Heat Induced Tear), הגלשת רתיחה (Boil over), והגלשת רתיחה בשכבה דקה (Thin film boil over). גם תופעות אלה יוצרות פיצוץ של כדור אש, שגורם לאסונות קשים וגובה קורבנות בנפש, אך מדובר בתופעות מורכבות, ועקב קוצר היריעה אין זה המקום לפרט את המנגנונים הגורמים לתופעות אלה ולהתייחס בפירוט להבדלים המהותיים בינן לבין פאמנ"ר.
*המחבר הוא מהנדס יועץ בתחום החומרים המסוכנים, חבר ענף בטיחות נפיצים באיגוד הישראלי להנדסת בטיחות, מחבר ומתרגם ספרים ובהם ״מדריך תגובות חירום בתקריות חומרים מסוכנים״.
