RisikoAnalyse

No Effect Level for Man                 So kann aus LOAEL/NOAEL (für z.B.: Ratten) auf NEL extrapoliert werden

NEL_man = LOAEL (or NOAEL) / AF

LOAEL: Lowest observed adverse effect level; NOAEL: No observed adverse effect level; AF: Assessement Factor

Maximale Arbeitsplatz Konzentration (permissible exposure limit)

Maximal erlaubte Konzentration (in der Luft) der man während der Arbeit (täglich 8 h, für längeren Zeitraum) ausgesetzt werden darf, ohne gesundheitliche Schäden.

Predicted No Efect Concentration

PNEC = LOEC (oder NOEC)/AF    (NOECS, LOECS von z.B.: Fischen)

LOEC: Lowest observed effect concentration; NOEC: No observed effect concentration; AF: Assessement Factor

Maximale Immission Concentration

Konzentrationslimits von Schadstoffen in der Luft, Wasser, Boden unter welchen kein Schaden an Tier, Pflanze, Mensch bekannt ist (Long-Term Effekt)

Risk Quotient (EcoTox)

RQ_j = PEC_j/PNEC_j

PEC: Predicted environmental concentration; PNEC: Predicted no effect concentration; j = Wasser, Luft, Boden

RQ <= 1: Kein Handlungsbedarf

RQ > 1 : Handlungsbedarf

Risiko Koeffizient bei Mischungen

a) Konzentrationsaddition:

RQ_mix = c_mix/EC_mix = sum(c_i/EC_i)      ; EC: effect coefficient (i.e. MAK)

MAK_mix = c_mix/sum(c_i/MAK_i) = c_mix/RQ_mix       ; c_mix = c_tot

b) Effektaddition:

E = 1 - Prod(1-E(c_i))      ; E: normalized effect (0,1)

Gefahrenpotentiale identifizieren, die Risiken dazu analysieren (Wahrscheinlichkeit und Tragweite) und diese zu bewerten und angepasste Sicherheitsaktionen vorzunehmen.

Kritische Bereiche: Chemikalien, Verfahren (Scale-up), Lagerung/Transport, Anlage (Komplexität), Steuerung, äussere Einflüsse

Bewertungskriterien: Technische Sicherheitsnormen, Interne/Externe Schutzziele

1) Ermittlung von Basisdaten( Phys.-chem., Tox., Reakt.)

2) Definition von sicheren Prozessbedingungen

3) Systematische Gefahrensuche

4) Risikobeschreibung (Tragweite und Wahrscheinlichkeit)

5) Risikobewertung und Massnahmenplanung

6) Bewertung des Restrisikos

A) Chemikalien: Edukte, Produkte, Hilfsstoffe, LSM, Abfälle, etc / Zusammensetzungen, Verunreinigungen / Generelle Daten (phys.chem, Sicherheit) / (Öko-) Toxische Daten

B) Reaktionsdaten (erwünschte und unerwünschte): Chemische Matrix zwischen allen Chemikalien und ihren Verunreinigungen, Verhalten zu anderen Stoffen (z.B.: Stahl), Reactionsenhalpien, Gasenthwicklung etc.

C) Physikalische Vorgänge (Elektrostatik, Phasenübergänge)

D) Prozessbedingungen (T,P)

E) Anlage/Equipment: Grösse, Heiz-, Kühlkapazitäten, Sicherheitsgeräte, Typ, etc.

F) Betriebliches Umfeld: Personal, Technik, Umwelt

Kritische Schwellen von Chemikalien (human-, öko-tox), Temp, Druck, pH, heizen, kühlen

Batch: Chronologisch (welcher Prozessschritt); Cont.: Ortsanhängige (wo?) Gefahren

Key-issue: Wo und wie können gefährliche Situationen entstehen?  (Auch menschliche Fehler)

Methoden: - Checklists / - Induktiv: Was passiert wenn...? (event Tree, bottom up approach) (-> sind alle Möglichkeiten erfasst?) / -deduktiv: Wie würde ... passieren? (fault Tree, top down approach) (-> sind alle Top-events erkannt?)

Hazardous Operability Study

induktive methode zur Gefahrensuche bei der Prozess Risikoanalyse mit Hilfe von Leitwörtern wie: zu viel, wenig von ...

Failure mode and effect analysis

Induktive methode in der Prozessrisikoanalyse um Gefharen zu erkennen (Cause --> accident) Was passiert wenn ...?

Induktive Methode in der Prozessrisikoanalyse um Gefharen zu erkennen. Erstellung eines Event-Baumes, startend von möglichen Unfällen zu Effekten (Human und property damage)

- wurden alle möglichen Unfälle betrachtet?

- Events müssen unabhängig sein

Deduktive Methode zur Gefahrenerkennung bei der Prozessrisikoanalyse: (Top-Down approach). Von gewähltem Top event werden Ursachen gesucht, wie es zu diesem Event kommen kann. (meist Human-causes)

- Ist der Top event der richtige?

- Alle Fehler müssen unabhängig sein!

Klassifizierung: Erstellen einer propability/impact-Matrix (Qualitativ: hoch, mittel, tief) und Wahrscheinlichkeitsmodellierung (Quantitativ)

oft mit Hilfe von Event- oder Fault-trees mit AND und OR Verknüpfungen

R(t) = exp(-int(z(t),dt,0,t)

z(t): Momentane Ausfallrate, wenn konstant = lamda --> R(t) = exp(-lamda*t) = 1-lamda*t (für kleine t)

F(t) = 1-R(t) = 1-exp(-lamda*t) = lamda*t (für kleine t)

lamda_tot = sum(lamda_i) für OR connected events

lamda_tot = prod(lamda_i) für AND connected events

Mean Time Between Failures

MTBF = int(t*f(t),dt,0,inf) = 1/lamda

f(t) = dF(t)/dt = lamda*exp(-lamda*t) (Ausfalldichtefunktion)

f(t) = dF(t)/dt = lamda*exp(-lamda*t) (für Ausfallrate z(t) = lamda = konst)

Probability of Failure on Demand (= Versagenswahrscheinlichkeit im Notfall)

PFD = t_{unentdecktedFehler} / t_{BetweenInspections} = 1/t_{BetweenInspections}*int(F(t),dt,0,t_{BetweenInspections})

für kleine lamda*t: PFD = 0.5*lamda*t_{BetweenInspections} 

Human Reliability Analysis

1) Versäumungsfehler (Aufgabe, Schritt vergessen)

2) Ausführungsfehler (falsche Ausführung, Position, zu früh/zu spät, falsche Information ...)

3) Wahrnehumungsfehler (ignorieren von kritischen/wichtigen Abweichungen/Signalen, Entscheidungsfehler, Verwechslung)

für kalte (dichte) Gase, Halogene; Gilt bis ca 100 m von Quelle weg

u = sqrt(2*deltaRho*g*H/rho_luft)

u: horizontale Gas-Geschwindigkeit; H: Dicke von Gas-Wolke; deltaRho: Dichteunterschied zw. Gas und Luft

Ab ca 200 m weg von der Quelle

c_max(x) = M/(2*pi*x*sqrt(K_y*K_x))

K_y, K_x: turbulente Diffusionskoeffizienten; M: Massenfluss

In selber Hemisphäre: ca 1-2 Monate vertikal (zu Nordpol oder Äquator England aus) und 2 Wochen von Amerika bis Asien.

Ca 1 Jahr bis auf andere Hemisphäre

Von Anfangs Event (irgendein Fehler) nach ausser über Protection Layers. Jeder Layer hat ein PFD (probability of failure on demand), dass dieser Layer durch auslösen eines Alarms und Sicherheitsmassname(n) den Fehler beheben kann. (Von Process Design, basic controls, automatische Schleusen etc bis hin zur Feuer/Chemiewehr der Gemeinde etc)

Risiken die:

- bekannt und bewusst eingegangen werden

- bekannt sind, aber inkorrekt beurteilt wurden (zb Unterschätzung)

- unbekannt sind

Auflagen:

- gründliche Risikoanalyse muss durchgeführt worden sein

- Sicherheitsmassnahmen decken ab: Ergebnisse der Risikoanalse, nach aktuellem Stand der Technik, gesetzlichen Ansprüchen genügen

- Sicherheitsmassnahmen müssen kontrolliert und implementiert werden.

Maximum Temperature of the Synthesis Reaction (nur die gewollte reaktion beinhaltend)

MTSR = deltaT_ad + T_reaction

_{Vorsicht wenn z.B. Siedepunkte überschrittenwerden}

Adiabatischer Temperaturanstieg (= entstehende Wärme / Wärmkapazität)

Impact-Indikator bei Therm. Runaway

deltaT_ad = Q_dec/C_p = -deltaH_r*c₀/(rho*C_p)

 Q_dec (J/kg), C_p (J/(kgK); deltaH_r (J/mol), c₀ (mol/m3), rho (kg/m3)

deltaH_r = sum(v_i*deltaH⁰_i,formation)

Kühlungsausfall-Szenario --> Adiabatische zersetzungsreaktion

Risiko: R = f(i,p) = f(deltaT_ad, TMR_ad)

Time to Maximum (reaction) Rate  (unter adiabatischen Bedingungen: Kühlungsverlust) --> bei T --> inf

(Zeit zwischen Ende deltaT_ad,1 und Ende deltaT_ad,2 ; deltaT_ad,1: Anstieg durch Reaktionswärme von gewollter Reaktion; deltaT_ad,2: Anstieg durch Reaktionswärme von Dekompositionsreaktion)

TMR_ad = 2*t_To+T10K (1. Approximation (10 °C Regel)) ; T₀ = T_process + int(q_r(t),dt,t_coolingFail,inf)/C_p

TMR_ad = Cp*R*T₀²/(q(T=T₀)*E_A) (2. Approximation (adiabatische Wärmebilanz für Zersetzungsreaktion), q Messbar in DSC)