Neue Analysemethodik für Chemie-Anlagen

Laut Stör­fall-Ver­ord­nung (12. BIm­SchV) müs­sen Betrei­ber von Che­mie-Anla­gen alle fünf Jah­re die Risi­ken ihrer ver­ar­bei­ten­den Pro­zes­se iden­ti­fi­zie­ren und gege­be­nen­falls Schutz­maß­nah­men ergrei­fen. Eine spe­zi­el­le Prü­fungs­me­tho­de ist hier­bei nicht gefragt, die Unter­neh­men füh­ren jedoch in der Regel umfas­sen­de Ana­ly­sen wie das Stan­dard­ver­fah­ren PAAG durch, die sehr zeit­auf­wän­dig sind. Dabei müs­sen sämt­li­che denk­ba­re Abwei­chun­gen von der Soll­funk­ti­on erst anhand von zahl­rei­chen Para­me­tern erar­bei­tet wer­den. Durch die wie­der­hol­te Rou­ti­ne und das immer glei­che Abfra­gen der Para­me­ter kann es außer­dem zu Feh­lern kom­men. Um die­ser Pro­ble­ma­tik ent­ge­gen zu wir­ken, hat Ver­fah­rens- und Umwelt­tech­nik Kirch­ner (VUT Kirch­ner) den Pro­cess Safe­ty Quick Check (PSQC) ent­wi­ckelt: Auf der Grund­la­ge von Worst-Case-Sze­na­ri­en kann inner­halb kür­zes­ter Zeit ein Über­blick über die wesent­li­chen Risi­ken in einer Anla­ge gewon­nen wer­den. Durch kri­ti­sches Hin­ter­fra­gen des betriebs­in­ter­nen Wis­sens sorgt der ein­ge­setz­te Mode­ra­tor zudem bei bereits geprüf­ten Ein­hei­ten für neue Per­spek­ti­ven und kor­ri­giert frü­he­re Ana­ly­se­feh­ler.

Im Okto­ber 2016 for­der­te ein Unglück auf dem Gelän­de der BASF in Lud­wigs­ha­fen fünf Men­schen­le­ben und hin­ter­ließ neben zahl­rei­chen Schwer­ver­letz­ten noch einen zwei­stel­li­gen Mil­lio­nen­scha­den. Ursäch­lich hier­für war laut eines Berichts der Tages­schau vom 5.2.2019, dass ein exter­ner Mit­ar­bei­ter fälsch­li­cher­wei­se eine gas­füh­ren­de Lei­tung ange­schnit­ten hat­te. Ereig­nis­se wie die­ses bele­gen, wie schwie­rig es ist, sämt­li­che Gefah­ren­quel­len in kom­ple­xen Ver­ar­bei­tungs­pro­zes­sen abzu­de­cken. Selbst gän­gi­ge Ana­ly­sen wie das PAAG-Ver­fah­ren, die Gefah­ren­po­ten­zia­le vor­ab iden­ti­fi­zie­ren und so Unfäl­le ver­hin­dern sol­len, kön­nen auch nach wie­der­hol­ter Anwen­dung noch Lücken auf­wei­sen. „Nie­mand kann sagen, wo das letz­te Risi­ko ver­bor­gen ist, eine hun­dert­pro­zen­ti­ge Sicher­heit gibt es nicht“, erklärt Dr.-Ing. Robert Kirch­ner, Grün­der und Geschäfts­füh­rer der VUT Kirch­ner. Trotz die­ses Rest­ri­si­kos muss der Anla­gen­be­trei­ber jedoch die Betriebs­si­cher­heit gewähr­leis­ten. Die Stör­fall­ver­ord­nung (12. BIm­SchV) schreibt daher wenigs­tens alle fünf Jah­re sys­te­ma­ti­sche Checks vor, die von den Betrie­ben indi­vi­du­ell umge­setzt wer­den kön­nen und doku­men­tiert wer­den müs­sen.

Bei PAAG, einem der Stan­dard­ver­fah­ren in der Risi­ko­ana­ly­se che­mi­scher Ver­ar­bei­tungs­be­trie­be, wer­den nach dem Leit­wort­ver­fah­ren Para­me­ter­ab­wei­chun­gen von der Soll­funk­ti­on einer bestimm­ten Pro­zess­ein­heit anhand von R&I‑Fließbildern hin­ter­fragt. Die­ser Vor­gang nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch, da erst eine aus­führ­li­che Funk­ti­ons­be­schrei­bung der gesam­ten Anla­ge erfolgt und zusätz­lich mög­li­che Ursa­chen, Aus­wir­kun­gen sowie die erfor­der­li­chen Gegen­maß­nah­men für einen nicht ord­nungs­ge­mäß ablau­fen­den Pro­zess ermit­telt wer­den müs­sen. Zudem blei­ben Risi­ken, die aus der Kom­bi­na­ti­on von meh­re­ren Abwei­chun­gen resul­tie­ren, uner­kannt. Auch die häu­fig auf­tre­ten­de Fluk­tua­ti­on in der Beleg­schaft und der damit ein­her­ge­hen­de Know-how-Ver­lust machen lang­fris­ti­ge Ana­ly­sen inef­fi­zi­ent und erfor­dern kurz­fris­tig umsetz­ba­re Akti­ons­kon­zep­te. Nicht zuletzt kann bei wie­der­hol­ter Anwen­dung eine gewis­se rou­ti­ne­mä­ßi­ge Nach­läs­sig­keit ein­tre­ten oder es kön­nen sicher­heits­re­le­van­te Aspek­te bei Ände­run­gen an den Pro­zess­sys­te­men über­se­hen wer­den. Zum Bei­spiel wenn ein leicht ver­än­der­ter Roh­stoff, der unter der Annah­me glei­cher Qua­li­tät bil­li­ger ein­ge­kauft wur­de, doch ver­än­der­te Eigen­schaf­ten auf­weist, die erhöh­te Abla­ge­run­gen ver­ur­sa­chen und damit ver­kürz­te War­tungs­in­ter­val­le not­wen­dig machen.

Neues Verfahren mit provozierenden Worst-Case-Szenarien

Als Alter­na­ti­ve und vor­be­rei­ten­de Maß­nah­me zum PAAG-Ver­fah­ren bie­tet sich nun der PSQC an. Der Quick Check erfor­dert deut­lich weni­ger Arbeits­zeit eines Fach­teams und bie­tet eine soli­de Grund­la­ge für aus­führ­li­che­re Unter­su­chun­gen. Ent­wi­ckelt wur­de das an PAAG und die Lay­er of Pro­tec­tion Ana­ly­sis (LOPA) ange­lehn­te Ver­fah­ren von VUT Kirch­ner in den Jah­ren 2017 und 2018 wäh­rend eines Groß­pro­jekts mit einem inter­na­tio­na­len Che­mie-Kon­zern. Die Her­aus­for­de­rung bestand dar­in, ein Risi­ko­ran­king zu ent­wi­ckeln, um den best­mög­li­chen Ansatz­punkt für eine umfas­sen­de Ana­ly­se zu fin­den. „Der PSQC dien­te dabei als ein Vor­auswahl­ver­fah­ren“, berich­tet Kirch­ner. Durch den Ein­satz des PSQC war es mög­lich, von den 100 unter­such­ten Ein­hei­ten die­je­ni­gen zu iden­ti­fi­zie­ren, bei denen eine tie­fer­ge­hen­de Ana­ly­se über­haupt erfor­der­lich ist. Auf die­se Wei­se konn­te Zeit und damit Geld gespart wer­den.

Der Ablauf des PSQC ori­en­tiert sich am PAAG-Ver­fah­ren: „Der Mode­ra­tor erar­bei­tet gemein­sam mit dem Betriebs­team die nöti­gen Fak­ten und Beur­tei­lun­gen. Er for­mu­liert pro­vo­zie­ren­de Worst-Case-Sze­na­ri­en und fragt gezielt nach Lücken im Wis­sens­stand der Mit­ar­bei­ter. Dabei bil­det sich eine eige­ne zwi­schen­mensch­li­che Dyna­mik mit neu­em Erkennt­nis­po­ten­zi­al“, so Kirch­ner. Das Ver­fah­ren ver­läuft wie folgt: Nach einer Ein­tei­lung der Anla­ge in Check Units, also Ein­hei­ten, wird im ers­ten von sechs Schrit­ten ein erfah­re­nes Betriebs­team auf­ge­stellt, das sich intern mit den rele­van­ten Sicher­heits­fra­gen vor Ort aus­ein­an­der­setzt. Es besteht min­des­tens aus einem Anla­gen­fah­rer, einem Inge­nieur, einem wei­te­ren Inge­nieur für Pro­zess­leit­tech­nik sowie einem Ver­tre­ter des Instand­hal­tungs­per­so­nals. Das Betriebs­team setzt anschlie­ßend in einem zwei­ten Schritt den Mode­ra­tor als Exper­ten auf dem Gebiet der Risi­ko­ana­ly­se über die Funk­ti­ons­wei­se der Ein­heit ins Bild und bespricht mit ihm mög­li­che Gefah­ren. Zur Vor­be­rei­tung einer zwei­ten Sit­zung erstellt der Mode­ra­tor nun vier Worst-Case-Sze­na­ri­en je Ein­heit, so dass die schlimms­ten denk­ba­ren Ereig­nis­se und deren Ver­hin­de­rung dis­ku­tiert wer­den kön­nen. Die­se Sze­na­ri­en wer­den wie­der­um gemein­sam mit dem Betriebs­team betrach­tet, ergänzt und nach der LOPA-Metho­de bewer­tet, sodass der Mode­ra­tor in einem fünf­ten Schritt die wesent­li­chen Risi­ken und Maß­nah­men zur Mini­mie­rung in einem Berichts­ent­wurf zusam­men­fas­sen kann. Für die Schluss­fas­sung des Pro­to­kolls fin­det zuletzt eine erneu­te Über­prü­fung durch das Betriebs­team statt. Somit liegt ein Doku­ment vor, das als Grund­la­ge für even­tu­el­le Pro­jek­te zur Risi­ko­mi­ni­mie­rung und aus­führ­li­che­re Sicher­heits­ana­ly­sen die­nen kann.

Vier statt 40 Stunden Zeitaufwand

Ins­ge­samt fal­len wäh­rend des PSQC damit nur zwei Sit­zun­gen à zwei Stun­den mit dem Mode­ra­tor an, was einen kla­ren Vor­teil gegen­über der umfang­rei­chen PAAG-Ana­ly­se dar­stellt: „Der übli­che Arbeits­auf­wand für eine PAAG-Unter­su­chung liegt bei cir­ca 40 Stun­den bezo­gen auf eine Ein­heit. Mit dem PSQC genügt eine rei­ne Team­zeit mit Mode­ra­tor von gera­de ein­mal 4 Stun­den“, rech­net Kirch­ner vor. Gleich­zei­tig ver­rin­gert sich der Auf­wand im Rah­men einer anschlie­ßen­den Unter­su­chung erheb­lich, da die ein­ge­setz­ten Mit­ar­bei­ter nun bes­ser mit der The­ma­tik ver­traut sind. Hier ergibt sich wie­der­um eine Zeit­er­spar­nis von bis zu 50 Pro­zent. Zusätz­lich erzeugt der Mode­ra­tor in sei­nen Gesprä­chen mit dem Betriebs­team eine pro­duk­ti­ve Kon­flik­t­at­mo­sphä­re, indem er Wis­sens­lü­cken aus­lo­tet, mit eige­nem Know-how ergänzt und das Team kon­struk­tiv unter­stützt. Durch die Ver­tei­di­gungs­po­si­ti­on der Betriebs­mit­ar­bei­ter erge­ben sich dyna­mi­sche Situa­tio­nen, in denen neue Per­spek­ti­ven ent­ste­hen kön­nen. „Ein Fra­gen­ka­ta­log ist leicht abzu­ar­bei­ten. Die Schwie­rig­keit besteht aber dar­in, das Team vor Ort so zu befra­gen, dass auch tat­säch­lich alle rele­van­ten Risi­ken ent­deckt wer­den“, erklärt Kirch­ner. Denn anders als beim PAAG-Ver­fah­ren beschränkt sich der PSQC auf weni­ge Para­me­ter. Durch das Auf­stel­len von Worst-Case-Sze­na­ri­en für jeweils eine bestimm­te Ein­heit im Betrieb wer­den jedoch die wesent­li­chen Risi­ken erfasst und gleich­zei­tig das Fun­da­ment für wei­ter­ge­hen­de Unter­su­chun­gen gelegt.

Damit kann bei guter Vor­be­rei­tung von Team und Mode­ra­tor durch den PSQC das Gesamt­ri­si­ko einer Ein­heit bezif­fert und mit den ande­ren Ein­hei­ten in einer Rei­hen­fol­ge sor­tiert wer­den. Folg­lich wer­den weder Risi­ken über­be­wer­tet noch wesent­li­che Gefah­ren ver­nach­läs­sigt, im Gegen­teil: „Das Team fin­det eher Feh­ler in frü­he­ren Sicher­heits­ana­ly­sen und kon­zen­triert sich auf neue Erkennt­nis­se. Ande­re Ana­ly­sen zu ergän­zen, siche­rer zu machen, ist Auf­ga­be des PSQC“, fährt Kirch­ner fort. So eig­net sich das Ver­fah­ren nicht nur bei Erst­un­ter­su­chun­gen, son­dern auch für die wie­der­hol­te Ana­ly­se, um unbe­kann­te Risi­ken auf­zu­de­cken und den Auf­wand für Sicher­heits­ana­ly­sen und ‑inves­ti­tio­nen klar zu prio­ri­sie­ren.