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Anlagensicherheit – Update der TRAS 410

Chemische Reaktionen im Fokus
Anlagensicherheit – Update der TRAS 410

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Foto: © Knud Nielsen – stock.adobe.com
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Unkon­trol­liert ver­laufende chemis­che Reak­tio­nen sind immer wieder Ursache für schw­er­wiegende Ereignisse und Unfälle. Hier kann und soll die TRAS 410 unter­stützten und helfen.

Die anlässlich des Vor­falls von 1993 bei der dama­li­gen Hoechst AG in Frank­furt-Griesheim veröf­fentlichte Tech­nis­che Regel für Anla­gen­sicher­heit TRAS 410 „Erken­nen und Beherrschen exother­mer chemis­ch­er Reak­tio­nen“ beschreibt den Stand der Sicher­heit­stech­nik und zeigt entsprechende Regeln auf. Die von der Kom­mis­sion für Anla­gen­sicher­heit (KAS) aktu­al­isierte Fas­sung, die am 23. Feb­ru­ar 2021 im Bun­de­sar­beits­blatt veröf­fentlicht wurde, bein­hal­tet keine großen Änderun­gen, bezieht aber neue Erken­nt­nisse aus jün­geren Ereignis­sen ein. Ein kosten­freier Down­load find­et sich auf der Home­page der KAS unter https://www.kas-bmu.de/tras-entgueltige-version.html

Anwendungsbereich

Die TRAS 410 ist anzuwen­den auf die Her­stel­lung von Stof­fen durch chemis­che Umwand­lung im indus­triellen Umfang. Bei diesen chemis­chen Reak­tio­nen wird häu­fig Energie in Form von Wärme freige­set­zt. Wird diese Wärme kon­trol­liert abge­führt, ist der Prozess sich­er. Bei unzure­ichen­der Küh­lung kann es zu ein­er selb­st­beschle­u­ni­gen­den Reak­tion kom­men, weil der Prozess mit steigen­der Tem­per­atur immer schneller abläuft.

Die Aus­führun­gen der TRAS 410 kön­nen sin­ngemäß auch auf Tech­nikums-Anla­gen sowie auf andere ver­fahren­stech­nis­che Oper­a­tio­nen ange­wandt wer­den, bei denen Stoffe ther­misch belastet wer­den. Denn eine ver­gle­ich­bare Energie wie die Reak­tion­swärme kann auch unbe­ab­sichtigt freige­set­zt wer­den, wenn Chemikalien sich bei ther­mis­ch­er Belas­tung zer­set­zen (zum Beispiel durch Zer­fall­sreak­tio­nen beim Des­til­lieren oder Trock­nen) oder unge­plant reagieren (beispiel­sweise durch Poly­meri­sa­tion bei der Lagerung von Monomeren oder bei ein­er Ver­wech­selung von Chemikalien).

Wenn bei den genan­nten Prozessen der Druck oder die Tem­per­atur über die Ausle­gungs­gren­zen der Anla­gen­teile ansteigen und somit unkon­trol­liert Energie und Stoffe freige­set­zt wer­den, kön­nen Men­schen und Umwelt gefährdet wer­den. Man spricht in diesem Zusam­men­hang von Wärme­ex­plo­sio­nen, ther­mis­chen Explo­sio­nen, durchge­hen­den Reak­tio­nen oder Run­away-Reak­tio­nen.

Wichtig zu wis­sen: Für diese Art der Explo­sio­nen braucht es keinen Luft­sauer­stoff, weil es sich nicht um eine typ­is­che Ver­bren­nungsreak­tion han­delt. Deshalb fall­en Wärme­ex­plo­sio­nen – im Gegen­satz zu Explo­sio­nen in der Gas-/Dampf- oder Staubphase – auch nicht in den Gel­tungs­bere­ich der Tech­nis­chen Regeln für Gefahrstoffe TRGS 720 ff, und die Maß­nah­men zur Ver­hin­derung von Wärme­ex­plo­sio­nen kön­nen nicht durch das Explo­sion­ss­chutz­doku­ment gemäß § 6 Absatz 9 der Gefahrstof­fverord­nung erfasst werden.

Grundle­gend für die Beherrschung chemis­ch­er Reak­tio­nen ist die Ken­nt­nis der Stoff- und Reak­tion­seigen­schaften, beispiel­sweise ob und unter welchen Bedin­gun­gen es zu ein­er Reak­tion kom­men kann. Und natür­lich, welche Energiemenge bei der Reak­tion frei wird. Die TRAS 410 bietet hierzu eine Über­sicht über derzeit gebräuch­liche Unter­suchungsmeth­o­d­en zur Ermit­tlung sicher­heit­stech­nis­ch­er Ken­ngrößen im Labor.

Und sie gibt auch einen wichti­gen Hin­weis: Eine zuver­läs­sige Auswer­tung der Messergeb­nisse, ins­beson­dere im Hin­blick auf deren Über­trag­barkeit auf den tech­nis­chen Maßstab, kann in der Regel nur durch Per­so­n­en oder Stellen mit umfan­gre­ichen technischen/physikalischen/chemischen Ken­nt­nis­sen und Erfahrun­gen erfol­gen. Denn lei­der ist es in der Ver­gan­gen­heit wieder­holt passiert, dass die Dat­en falsch inter­pretiert und falsche Rückschlüsse auf die Sicher­heit von Ver­fahren gezo­gen wurden.

Auch das The­ma „Änderung der Wärmeströme bei Maßstab­sver­größerung“ – im all­ge­meinen als „Scale Up“ beze­ich­net – wird einge­hend beschrieben, und an einem Beispiel wird belegt, dass sich bei der Maßstab­sver­größerung die Ver­hält­nisse der Wärme­bi­lanz umkehren kön­nen: Wenn im Labor zur Aufrechter­hal­tung der Reak­tion­stem­per­atur der Reak­tion­skol­ben noch beheizt wer­den muss, kann im Tech­nikum oder im Betrieb eine Küh­lung des entsprechen­den Reak­tors erforder­lich sein.


Beispiele für Unfälle und Ereignisse

Durch unkon­trol­liert ver­laufene Reak­tio­nen aus­gelöste Ereignisse mit erhe­blichen Auswirkun­gen find­en sich beispiel­sweise im Inter­net unter den Such­be­grif­f­en „Explo­sion Chemiefab­rik Pir­na“, „Explo­sion Tar­rag­o­na Iqoxe“, „Explo­sion Per­ox­id Hous­ton“ und „Schwe­fel­säure Unfall Duis­burg“. Weit­er­führende Hin­weise zur Sicher­heit exother­mer chemis­ch­er Prozesse find­en sich beispiel­sweise in den Schriften der Beruf­sgenossen­schaft Rohstoffe und chemis­che Indus­trie unter

https://downloadcenter.bgrci.de/shop/bgi/rreihe


Foto: privat

Autor: Dr. Joachim Sommer

Mitar­beit­er im Refer­at Anla­gen- und Ver­fahrenssicher­heit bei der Beruf­sgenossen­schaft Rohstoffe und chemis­che Indus­trie (BG RCI) und Mit­glied der Kom­mis­sion für Anla­gen­sicher­heit (KAS)

E‑Mail: Joachim.Sommer@bgrci.de

 

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