Analyse von Druckaufbauszenarien

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Analyse von Druckaufbauszenarien

Ein Druckanstieg über den maximal zulässigen Betriebsdruck eines Apparates hinaus muss jederzeit sicher verhindert werden.

Auch Apparate, die nicht unter die Druckgeräterichtlinie fallen, weil der zulässige Betriebsdruck unter 0,5 barü liegt, sollten abgesichert werden, um zu verhindern, dass dieser überschritten wird und die Integrität des Apparates verloren geht.

Idealerweise sollte die Analyse von Druckaufbauszenarien von einem Team, bestehend aus einem Chemiker, der die jeweiligen Medien und Reaktionen kennt, einem Mitarbeiter, der die jeweilige Anlage gut kennt und einem Fachexperten für Sicherheit durchgeführt werden. Dabei sollte anhand einer Verfahrensbeschreibung und eines R&I-Fließbilds alle möglichen Abweichungen vom Normalbetrieb besprochen werden und deren mögliche Auswirkung auf Druck, Temperatur oder Änderung der Reaktion in Betracht gezogen werden.

Es kann zwischen mechanischen, thermischen und chemischen Ursachen für einen Druckanstieg unterschieden werden.

Mechanische Ursachen für einen unzulässigen Druckanstieg sind z.B. das Versagen eines Durchflussreglers, falsch eingestellte Pumpe oder auch die Endschwallproblematik. Aus diesen mechanischen Ursachen werden Auslegungsfälle wie Gaseintrag oder Flüssigkeitseintrag aus einem höheren Druckniveau abgeleitet.

Als thermische Ursache gilt beispielsweise das Versagen der Heizdampfregelung, die zur maximalen Beheizung über den Behältermantel führt oder Sonneneinstrahlung, die besonders bei Lagertanks, die im Freien aufgestellt sind, zur Erwärmung des Behälterinhalts führt. Auch der Brandfall (auch Feuerfall nach ISO 23251 bzw. API 520/ 521) ist eine thermische Ursache für einen unzulässigen Druckanstieg. Der Druckanstieg in den Apparaten entsteht dabei entweder durch Dampfdruckanstieg oder durch thermische Expansion des eingesperrten Mediums.

Chemische Ursachen für einen Druckanstieg im Behälter sind meistens Abweichungen vom Normalbetrieb während einer Reaktion, wie Fehldosierung, blockierten Abgaswegen oder Ausfall der Kühlung, was zum Durchgehen einer Reaktion (Runaway) führen kann. Dabei wird unterschieden zwischen gasproduzierenden Reaktionen und exothermen Reaktionen. Bei gasproduzierenden Systemen entsteht der Druck vorwiegend durch Gasentwicklung und ist weitestgehend temperaturunabhängig. Bei exothermen Reaktionen entsteht der Druck i.d.R. durch Dampfdruckanstieg infolge des schnellen Temperaturanstiegs im Reaktionssystem. Im Fall von hybriden Systemen resultiert der Druckanstieg sowohl aus der Gasproduktion als auch aus dem Dampfdruckanstieg durch die Exothermie.

Wir helfen Ihnen gerne dabei, alle möglichen Auslegungsszenarien zu finden und die kritischen Fälle zu identifizieren.