SICHERHEIT IN DER CHEMIE
Um mit thermischen Gefahren sicher umzugehen, ist es notwendig, diese zu kennen und die Wahrscheinlichkeit der Schadeneintritte sowie die Dimensionen ihrer Auswirkungen abzuschätzen. Nur bei genauer Kenntnis der Gefahren kann eine für die betreffende Anlage sichere Fahrweise definiert werden.
Nichts dem Zufall überlassen SCHNYDER Sicherheit in der Chemie AG
Chemische Prozesssicherheit Umweltsicherheit Wirtschaftlichkeit
Wissenschaftliches Labor und Consulting für die Sichtbarmachung der gefahrenpotentiale bei chemi schen, thermischen und physikalischen Prozessen
Problemstellung für den Chemischen Prozess
Seit der Gründung im Jahr 1991 dreht sich bei uns alles um die Sicherheit von chemischen Prozessen. Für viele unserer Kunden bilden wir ein festes Glied in deren Wertschöpfungskette und tragen dazu bei, ganzheitlich den Ablauf von der Produktidee über die chemische Entwicklung in den Pro‐ duktionsbetrieb zu beschleunigen. Aufgrund der Problemstellung erar‐ beiten wir ein Modell des Sollzustan‐ des mit schrittweiser Annäherung von der Analyse zur Synthese. So funktioniert die Zusammenarbeit mit SCHNYDER: y Umschreibung der zu lösenden Aufgabe z.B. Teilprobleme, Planung und Durchführung neuer Prozesse usw. durch den Kunden.
y Offerte von SCHNYDER mit Um‐ schreibung des Auftrages und des Projektablaufs unter Berücksichtigung des Umfeldes beim Auftraggeber.
Sicherheitsuntersuchung des Chemischen Prozesses
y
Der Projektablauf wird in Teil‐ schritte eingeteilt und jeweils in Be‐ richtform als Entscheidungsgrundlage abgegeben.
Prozessbearbeitung?
ja
Verfahrensbearbeitung kinetische Untersuchungen Prozesssimulationen / Experimente nein Analyse des veränderten Verfahrens
y
Geheimhaltungsabkommen zwi‐ schen Kunde und SCHNYDER bevor sensible Daten ausgetauscht werden.
nein
Prozessänderung erfolgreich?
ja
MEHRPRODUKTANLAGEN SICHER FAHREN – DIE GROSSE HERAUSFORDERUNG DER MEHRPRODUKTCHEMIE
Die Mehrproduktchemie ist wahrscheinlich der Industriezweig mit dem breitesten Gefahrenspektrum. Sie verarbeitet feste, flüssige und gasförmige Stoffe, zum Teil unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen. Diese Stoffe können giftig sein, brennbar, zersetzlich und explosionsgefährlich. Ein grosser Teil der Produktion wird in Mehrproduktanlagen (MPA) realisiert. Mit relativ einfachen apparativen Einrichtungen werden in MPA komplizierte, mehrstufige Prozesse gefahren. Die Prozessführung wird durch Merkmale der jeweiligen chemischen Reaktion und durch die Möglichkeiten der vorhandenen MPA bestimmt. Bei der MPA bestehen nicht für alle in der Anlage gefahrenen Prozesse massgeschneiderte Sicherheitseinrichtungen, da sonst ihre Flexibilität und ihr gewünschter Charakter verloren gehen. Die MPA ist so ausgelegt, dass eine grosse Anzahl von Verfahrensparametern in einem weiten Bereich variiert werden kann. Die gewünschte Variationsbreite überschreitet meist die für einen spezifischen Prozess zulässigen sicherheitstechnischen Grenzwerte. Mit Abschalteinrichtungen, die von Fall zu Fall verschieden
D I E U R S A C H E N F Ü R T H E R M I S C H E E X P L O S I O N E N I N M PA S I N D :
_ UNGENÜGENDE KENNTNISSE DER THERMO- UND PROZESSCHEMIE _ FA L S C H A U S G E L E G T E K Ü H L S Y S T E M E _ FA L S C H A U S G E L E G T E KO N T R O L L - U N D S I C H E R H E I T S S Y S T E M E _ FA L S C H E P R O Z E S S F Ü H R U N G _ UNGENÜGEND AUSGEBILDETES PERSONAL
eingestellt werden können, wird versucht, die Betriebsbedingungen für eine bestimmte Fahrweise auf einen sicherheitstechnisch unbedenklichen Bereich zu begrenzen. Mit der Möglichkeit der individuellen Anpassung der Grenzwerte steigt aber auch die Gefahr von menschlichen und organisatorischen Fehlhandlungen. Ein grosses Risiko der MPA liegt in den thermischen Potenzialen der Stoffe und der Reaktionsmassen. Das Anforderungsprofil des Prozesses stimmt in der Regel nicht mit dem Leistungsprofil der MPA überein. Aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen werden Mängel durch entsprechende Ergänzungen behoben. Mängel, die aus wirtschaftlichen Gründen nicht behoben werden kön-
nen, werden durch organisatorische Massnahmen überbrückt. Um mit thermischen Gefahren sicher umzugehen, ist es notwendig, diese zu kennen, die Wahrscheinlichkeit der Schadeneintritte sowie die Dimensionen ihrer Auswirkungen abzuschätzen. Nur bei genauer Kenntnis der Gefahren kann eine für die betreffende Anlage sichere Fahrweise definiert werden. Die sicherheitstechnische Untersuchung von chemischen und thermischen Prozessen und die Unfallabklärung nach Reaktorunfällen haben gezeigt, dass bei den Verantwortlichen hinsichtlich der in MPA gefahrenen Prozessstufen oft nur ein ungenügendes Prozessverständnis vorhanden ist.
Für die sicherheitstechnische Beurteilung von MPA muss für jeden in der Anlage gefahrenen Prozess mit der Systematik «Gefahrensuche, Gefahrenminimierung und Risikoanalyse» aufgezeigt werden, ob die bestehende Anlage und die bestehende Organisation in der Lage sind, die Gefahren des Prozesses zu beherrschen. Das systematische Vorgehen besteht aus mehreren Stufen: 01 Mit sicherheitstechnischen Untersuchungen werden die inhärenten Gefahren des chemischen Systems in jeder Prozessstufe aufgezeigt. Die Gefahren der Prozessstufen werden sichtbar. 02 Mit der Kenntnis der Gefahren können sichere Prozessbedingungen definiert werden, ebenso wie das Anforderungsprofil für die bestehende MPA, das notwendig ist, um die inhärenten Gefahren der Prozessstufe abzudecken. Auch die Anforderungen an die Organisation werden erkennbar, die die Mängel der Anlage überbrücken müssen und bei der MPA notwendig sind, um die der Prozessstufe inhärenten Gefahren zu kontrollieren. 03 Es wird sichtbar, welcher Teil der Gefahren durch die Anlage abgedeckt wird, aber auch, welcher Teil der Gefahren organisatorisch abgedeckt werden muss. 04 Durch Überlagern der Gefahren des Prozesses mit den Möglichkeiten der Anlage und den Anforderungen an die Organisation wird überprüft, ob diese den Anforderungen der Prozessstufe genügen. Das verbleibende Risiko wird sichtbar und die Frage kann beantwortet werden: Ist das Risiko tragbar? Die Kenntnis des Risikos erlaubt es nun, die für den sicheren Betrieb der Anlage richtigen technischen und organisatorischen Massnahmen zu realisieren. Ist das Risi-
ko zu gross, darf die Prozessstufe nach dem bestehenden Verfahren nicht gefahren werden. Das Verfahren muss den Möglichkeiten der Anlage angepasst werden. WIR sind ein kleines unabhängiges, international tätiges Unternehmen und verfügen über – nach neuestem Stand der Technik ausgerüstete – Sicherheitslaboratorien und das Knowhow, die Gefahren aller Stufen von chemischen und thermischen Prozessen aufzuzeigen. WIR haben uns darauf spezialisiert, thermische Gefahren und Explosionsgefahren aller Stufen von chemischen und thermischen Prozessen sichtbar zu machen. WIR entwickeln – auf den Kenntnissen der thermischen Gefahren – auf Ihre Mehrproduktanlage massgeschneiderte neue wirtschaftliche Verfahren. Unsere Dienstleistung beschränkt sich nicht auf die Durchführung von
GEFAHRENMENGE PROZESSE
MÖGLICHKEITEN DER ANLAGE
MÖGLICHKEITEN DER ORGANISATION
CHEMIKALIENVORBEREITUNG BELADUNGSVORGANG CHEMISCHE REAKTION S E PA R AT I O N THERMISCHE UND MECHANISCHE PROZESSE L A G E R U N G U N D T R A N S P O RT
Einzelanalysen. Mit unserem modular aufgebauten Angebot erarbeiten wir die ganzheitliche Beurteilung der Fahrbarkeit von chemischen und thermischen Prozessstufen in bestehenden Anlagen. Auf der Kenntnis der Gefahren bauen wir neue Fahrweisen, damit diese in der gegebenen MPA trotzdem gefahren werden können.
RISIKO
MÖGLICHKEITEN DER ANLAGE
MÖGLICHKEITEN DER ORGANISATION
DER SICHERE CHEMISCHE PROZESS VERLANGT DAS VERSTÄNDNIS D E S KO M P L E X E N Z U S A M M E N S P I E L S V O N M E H R P R O D U K TA N L A G E , P R O Z E S S S T U F E U N D O R G A N I S AT I O N
Die den Reaktionsstufen inhärenten Gefahren beurteilen wir auf der Basis von reaktionskalorimetrischen, thermoanalytischen und stoffanalytischen Experimenten einerseits und Simulationsmethoden anderseits. Chemische Reaktionen untersuchen wir betriebsnah in Reaktionskalorimetern (RC1) in Kombination mit Fourier-Transformation-Infrarot-OnLine-Messungen (Reakt-IR). Die thermischen Gefahren der Stoffe und der Reaktionsmassen beurteilen wir auf der Basis von Mikrothermoanalyse (DSC, TGA), Makrothermoanalyse (RADEX-, SEDEX- und SIKAREX- Thermoanalysesystem), adiabatischer Kalorimetrie sowie Gasentwicklungs- und Druckentwicklungsexperimenten. Die gefährlichen Eigenschaften der Stoffe beschreiben wir mit sicherheitstechnischen Kenngrössen. Auf der Basis von sicheren Prozesskenntnissen bauen wir Prozessmodelle, beschreiben die Prozessstufen mathematisch und optimieren diese in Bezug auf die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Dabei gehen wir von folgenden Erkenntnissen aus:
F Ü R DA S H A N D L I N G D E R S TO F F E U N D S TO F F G E M I S C H E I N D E N EINZELNEN PROZESSSCHRITTEN UNTERSUCHEN WIR DIE
_ G E FA H R E N _ G E FA H R E N _ G E FA H R E N _ G E FA H R E N
VON FLÜSSIGKEITEN, DÄMPFEN UND GASEN V O N A B G E L A G E RT E M S TA U B V O N A U F G E W I R B E LT E M S TA U B BEIM SCHÜTTGUT
In chemischen Prozessen sind meist verborgene Potenziale vorhanden, deren Nutzung eine enorme Produktivitätssteigerung zur Folge hat.
Fahrweise kann von Anfang an so gestaltet werden, dass die Eintretenswahrscheinlichkeit eines Ereignisses mit hoher Tragweite möglichst klein wird.
Ein chemischer Prozess ist mehr als die Summe der einzelnen Prozessschritte. Einen chemischen Prozess sicher auszulegen, ist nur möglich, wenn die Wechselwirkungen von MPA, Prozessstufe und Organisation bei der Prozessentwicklung mit berücksichtigt werden.
Die Simulation von chemischen und thermischen Prozessen mit dem Computer verkürzt die Zeitdauer für den Scale-up wesentlich. Teure und zeitaufwändige Laborarbeit und Testansätze im Betrieb können minimiert werden. In der Regel genügen wenige Versuche, um die Resultate der Simulation zu verifizieren und die gesteckten Ziele in Bezug auf Sicherheit, Qualität und Wirtschaftlichkeit zu kontrollieren.
Chemische Prozesse für die MPA können so ausgelegt werden, dass hohe Tragweiten von möglichen Ereignissen reduziert werden. Ihre
U N S E R S E R V I C E U M FA S S T _ Sichtbarmachung der Gefahren in allen Prozessstufen von chemischen Prozessen wie sicherheitstechnische Analysen und Bewertung chemischer Prozesse _ Festlegung sicherer Prozessbedingungen _ thermische Stabilität von Stoffen und Stoffgemischen _ Explosionsgefahren von Gasen und Stäuben _ Brennbarkeit _ elektrostatische Gefahren _ Transport gefährlicher Güter _ Prozessentwicklung und Prozessoptimierung sind unsere Stärken
ZUSÄTZLICH GEBEN WIR TECHNISCHEN SUPPORT FÜR ... _ Outsourcing von chemischen Prozessen auf MPA in anderen Organisationen _ Projekt-Teams als Verfahrensgeber für die Planung und Realisierung von Chemieanlagen _ Engineering-Firmen und Anlagenbauer mit der chemischphysikalischen Beschreibung und der Simulation der chemischen Prozesse
... UND WISSENSCHAFTLICHE UNTERSTÜTZUNG NACH REAKTORUNFÄLLEN FÜR _ _ _ _
SICHERHEIT IN DER CHEMIE AG
Untersuchung der Ursache nach einem Reaktorunfall Simulation des Unfallhergangs Erstellen von Expertisen Entwicklung eines neuen, sicheren und wirtschaftlichen Verfahrens
Hauptsitz Gewerbehaus Oederlin Landstrasse 2B CH-5415 Rieden-Nussbaumen Switzerland Tel. +41 (0)56 282 29 39 Fax +41 (0)56 282 28 52 info@schnydersicherheit.ch www.schnydersicherheit.ch
Laboratorien Muttenz Rothausstrasse 61 CH-4132 Muttenz Switzerland