Die gesamte SIL-zertifizierte Kette im Blick behalten

Explosionsunterdrückung Die gesamte SIL-zertifizierte Kette im Blick behalten

02.03.2020 Von Sabine Mühlenkamp |

Anbieter zum Thema

Haus der Technik e.V.

HIMA Paul Hildebrandt GmbH

AZO GmbH + Co. KG

IEP Technologies GmbH

Betreibern steht eine ganze Bandbreite an Mitteln zur Verfügung, um das Risiko und die Auswirkungen von Explosionen zu minimieren – von präventiven Maßnahmen wie Funkendetektion über passive Schritte wie Berstscheiben bis hin zu aktiven Systemen wie Explosionsunterdrückung. Entscheidend ist, dass die Lösungen im Rahmen eines maßgeschneiderten Konzepts im Verbund zusammenwirken und als intelligente Systeme miteinander kommunizieren.

Im Combustion Research Center in den USA werden seit über 35 Jahren international anerkannte Prüfungsmethoden zum Explosionsschutz angewandt.
(Bild: IEP Technologies)

In den vergangenen 15 Jahren gab es beim aktiven Explosionsschutz kaum Innovationen. Nun ist dies mit der Entwicklung des E-Suppressors erstmals gelungen, begleitet von einer Vielzahl an Tests in der Entwicklungsphase.

Worum geht's? Die Ausschüttung von Löschmitteln aus den dafür vorgesehenen Behältern wurde bislang mithilfe von Pyrotechnik – wie Gasgeneratoren – ausgelöst. Ein Mechanismus, der sich zunehmend als schwierig im Handling erweist. So lässt sich nicht überprüfen, ob beispielsweise tatsächlich Gas im Gasgenerator vorhanden ist und dieser somit im Ernstfall auslösen würde. Das Szenario ist unwahrscheinlich aber möglich. Nur das Zünden würde die Funktionalität bestätigen – vergleichbar mit einem Streichholz: Es ist erst dann sicher, dass es tatsächlich brennt, sobald es entzündet wird.

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10. Thioaceton: Achtung, Luft anhalten! Thioaceton ist zwar weder explosiv noch giftig für die Umwelt, dafür kann der Stoﬀ aber etwas anderes besonders gut – er stinkt bestialisch. Viele Chemiker bringen die Substanz vor allem mit ihrem durchdringenden Geruch in Verbindung. Bereits ein paar Tropfen von Thioaceton in einem Lösungsmittel würden genügen, um den Stoﬀ mehrere Kilometer riechen zu können. Dabei ist es kein Zufall, dass Menschen Thioaceton nicht besonders gut riechen können. Der Geruchsinn hat sich im Laufe der Evolution als lebensnotwendig erwiesen, um keine ungeeigneten Dinge zu verzehren. Thiolenverbindungen haben sich dabei als Signalgeruch etabliert. Grund dafür ist der Verwesungs- oder Verdauungsprozess, bei dem in die in Proteinen enthaltene Aminosäure Cystein durch Bakterien zu leicht ﬂüchtigen Thiolen abgebaut wird.

9. Botulinumtoxin: Botulinumtoxit verdankt seine Bekanntheit vor allem der Schönheitschirurgie. Besser bekannt ist das Gift auch unter den Präparatenamen Botox. In stark verdünnter Form verwenden Mediziner das Nervengift auch als Medikament z. B. bei Überaktivität von Muskeln. Von allen bisher bekannten Giften ist Botulinumtoxit das giftigste. Bakterien der Gattung Clostridium produzieren das Toxin. Diese Bakterien befanden sich früher vor allem in nicht ausreichend konservierten Lebensmitteln wie z.B. in Bohnen oder Wurst. Beim Verzehr dieser Lebensmittel konnte dies zu einer als Botulismus bezeichneten lebensbedrohlichen Lebensmittelvergiftung führen. Das Nervengift blockiert die Erregungsleitung in den Nervenzellen und lähmt somit die Muskeln. Die Übertragung vom ansteuernden Nerv auf den zugehörigen Muskel oder auf die Speicheldrüse, Schweißdrüse oder Tränendrüse funktioniert dabei nicht mehr. Tierversuche zeigen, dass schon einige billionstel Gramm Gift pro Kilogramm Körpergewicht tödlich sein können. Die geringe tödliche Menge sowie die einfache Produktion sind Gründe warum Botulinumtoxin auch als Biowaffe bei militärischen Einsätzen eingesetzt werden kann.

8. Fluor-Antimonsäure: Die Fluor-Antimonsäure ist eine der stärksten bekanntesten Säuren. Diese entsteht durch die Kombination von zwei unterschiedlichen Typen von starken Säuren. Für Fluor-Antimonsäure wird Lewis-Säure Antimon(V)-ﬂuorid und Brönsted-Säure Fluorwasserstoﬀ in unterschiedlichen Anteilen kombiniert. Die daraus resultierende Säuremischung ist so stark, dass sie nicht mehr direkt gemessen werden kann. Zusätzlich bildet dabei Antimon(V)-fluorid mit dem Fluorid des Fluorwasserstoﬀs das Hexaﬂuoroantimonat(V) und setzt dabei ein Proton (H+) frei. Dieses Hexaﬂuoroantimonat(V) interagiert mit kaum einem anderen Stoﬀ. Die Folge: Es entsteht eine besonders starke Säure – eine Supersäure. Als Supersäure werden in der Chemie Säuren bezeichnet, die stärker als konzentrierte Schwefelsäure sind, also einen pKs-Wert kleiner als -3,0 aufweisen. Diese reagieren sogar auf Kohlenwasserstoﬀen, die durch Säuren sonst nicht angegriﬀen werden.

7. Aﬂatoxin B1: Die Aspergillus Schimmelpilze produzieren Krebsgift aus Schimmel. Aﬂatoxin B1 ist für den Menschen besonders giftig und gehört zu den am stärksten krebsauslösenden Substanzen. Eine tödliche Dosis liegt schätzungsweise bei 1-10 mg/kg Körpergewicht. Aﬂatoxin B1 schwächt das Immunsystem und führt zu Schäden am Erbgut. Die Schimmelpilzsporen greifen vor allem die Leber und die Lunge an und führen dort verstärkt zu Zellkarzinomen. Durch die Doppelbindung des Aﬂatoxins entsteht in der Leber so genanntes Epoxid. Dieses kann mit der menschlichen DNA eine chemische Bindung eingehen und führt bei der nächsten Teilung einer Zelle zu gefährliche Mutationen.

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Permanente Überwachung der Funktionsfähigkeit

Bei der Entwicklung des E-Suppressors geht man nun andere Wege. Damit ist es möglich, die Funktionsfähigkeit des Auslösemechanismus permanent zu überwachen. Die Lösung mit elektromagnetischem Auslöseverfahren kann die elektrische Verbindung überprüfen. Weiterer Vorteil: Die Lösung lässt sich wieder instandsetzen und eignet sich für sämtliche Einsatzbereiche, in denen IEP Technologies bereits erfolgreich Explosionsunterdrückung einsetzt. Beispiele sind die Kohlevermahlung aber auch Industrien mit extrem hohen Hygieneanforderungen. In beiden Bereichen muss das Personal aufgrund von Reinigungsarbeiten regelmäßig in die Behälter steigen.

Der E-Suppressor gewährleistet zudem intelligenten Explosionsschutz in Form eines integrierten Safety Lockouts für den sicheren Zugang zum Prozessbehälter.

Der neue Löschmittelbehälter ist kompatibel mit dem Detektionssystem Smart DS von IEP. Dies sorgt dank komplexer Algorithmen dafür, dass normale Prozessdruckschwankungen von einer Explosion unterschieden werden können. Seine Funktionsweise beruht auf dem charakteristischen zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs im Zusammenhang mit räumlich begrenzten Explosionsereignissen.

Das System besteht aus einem dynamischen Drucksensor mit zwei Keramikzellen und einer Auswerteeinheit. Dynamische Messzellen im Detektor erkennen Druckveränderungen. Sobald die voreingestellten Druckwerte überschritten werden, reagiert der Detektor innerhalb von Millisekunden und löst einen Alarm aus. Dadurch lässt sich der Kreis vom Löschmittelbehälter über die Steuerungseinheit, die Auswerteeinheit und die Detektion auf intelligente Weise schließen.

Explosionsschutzkonzepte ohne Lücken

Die wichtigsten Vorteile des integrierten Sicherheitskonzepts: Deutliche Verbesserungen in puncto Arbeitssicherheit und Total Cost of Ownership sowie die Möglichkeit, die Druckbehälter per Fernsteuerung in Zukunft mechanisch abzusichern und somit den Workflow zu verschlanken. Darüber hinaus lassen sich Arbeitssicherheitsmängel aufgrund menschlichen Fehlverhaltens reduzieren. Mittels durchgehender Vernetzung der Systeme gelingt es, ein lückenloses Explosionsschutzkonzept zu realisieren, dessen einzelne Komponenten punktgenau und in Bruchteilen einer Sekunde ineinandergreifen.

Eine wichtige Basis für diese Entwicklungsarbeiten bildet das Combustion Research Center von IEP Technologies. Dort werden seit mehr als 35 Jahren international anerkannte Prüfungsmethoden zur Bestimmung der Verbrennungseigenschaften sämtlicher Prozessmaterialien der Kunden angewandt.

Die Experten für Explosionsschutz haben bereits tausende Tests durchgeführt, um die naturwissenschaftlichen Hintergründe der Ausbreitung von Flammen besser zu verstehen.

Explosionsschutz über Ländergrenzen hinweg

Nachgefragt bei Markus Häseli, Director of Sales Europe bei IEP Technologies

Eine wichtige Säule in der globalen Strategie von IEP Technologies ist die Safety Academy. Dort finden regelmäßig global ausgerichtete Trainings statt. Diese umfassen sowohl allgemeine Themen, als auch spezifische Bereiche sämtlicher Disziplinen, wie Vertrieb, Service und Engineering. Hierbei wird das komplette Spektrum vom Neueinsteiger bis hin zum Ex- pertenlevel abgedeckt. Besonderes Augenmerk liegt nicht nur auf den „harten“ Fakten sondern auch und gerade auf den Soft-Skills sowie der Kultur des Unternehmens.

Herr Häseli, was soll den Anwendern in der Safety Academy vermittelt werden?

Häseli: Hintergrund ist die Absicht, eine gemeinsame Identität unter dem Stichwort „One Safety“ zu schaffen und gezielt in die Mitarbeiter zu investieren. Dafür haben wir Schulungsräume in Ratingen und den USA, um den Teilnehmern unsere Werte und unseren ethischen Ansatz zu vermitteln. Denn trotz unterschiedlicher gesetzlicher Vorgaben in den einzelnen Ländern kennt eine Explosion und somit auch der Explosionsschutz keine Landesgrenzen. Wir stellen sicher, dass wir die zunehmende Internationalisierung der Kunden mit begleiten.

Was ist Ihnen dabei besonders wichtig?

Häseli: Im Explosionsschutz geht es nicht darum, pauschale Forderungen des Kunden bedenkenlos zu akzeptieren, sondern darum die Einsatzbedingungen exakt zu evaluieren. Man muss wissen, wann eine Technologie an ihre Grenzen stößt und wann eine Anlage auch mit weniger Aufwand geschützt werden kann.

Wie lässt sich Wissen zum Explosionsschutz am besten nachhaltig vermitteln?

Häseli: Aus unserer Erfahrung sind global harmonisierte statt lokale Trainings zielführender. Darin sollten Mitarbeiter aus verschiedenen Abteilungen alle auf einen Stand gebracht werden. In separaten Sessions kann man dann Spezialwissen fördern und den Fokus auf lokale Gesetzen, Kulturen usw. legen. So kann man sich austauschen und, wenn alle an einem Strang ziehen sowie auf dasselbe Ziel hinarbeiten, lassen sich die besten Ergebnisse für Kunden erzielen. Wichtig wäre noch, dass diese Trainingseinheiten kontinuierlich stattfinden, damit der Austausch zwischen den Mitarbeitern nicht versandet sondern weiter gefördert wird.

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