Auch scheinbar normale Anlagenzustände können zu Unfällen führen. Die Steuerung verfahrenstechnischer Anlagen basiert in der Regel auf der Messung von Prozessgrößen wie Temperatur, Druck, Menge bzw. Füllstand oder bestimmten Stoffeigenschaften. Wie wichtig die korrekte Bestimmung der Messgrößen ist, zeigen die nachfolgenden Unfallberichte. Zwei wichtige Punkte sind dafür vorab anzumerken. Zum ersten: Die Fallbeispiele pointieren aus Platzgründen die Ursachen und lassen manche Aspekte außer Acht, die bei der Erstellung des Sicherheitskonzepts sehr wohl bedacht wurden bzw. die zu einer falschen Einschätzung der Situation beigetragen haben. Zum zweiten: Hinterher ist man immer schlauer und die Fehler anderer hätte man in der gleichen Situation möglicherweise selbst auch gemacht. Der „hindsight bias“, die Verzerrung der Einschätzung aus der Blickrichtung des Ereignisses zurück, wird einfachen Schuldzuweisungen nicht gerecht.
Fall 1: Fehlerhafte Temperaturmessung I
In einem Reaktionsbehälter betrug trotz voller Heizleistung die Innentemperatur laut Anzeige nur 100 °C. Dennoch beobachtete das Bedienpersonal vor Ort, dass das vorgelegte Lösemittel Toluol heftig siedete, weshalb die Temperatur 110,6 °C betragen musste. Der Reaktionsansatz wurde abgekühlt und nach der Ursache für die Falschanzeige gesucht.
Es stellte sich heraus, dass die Temperaturmesssonde unmittelbar zuvor gewartet worden war. Der Messfühler befand sich aus Korrosionsschutzgründen in einem Schutzrohr, das mit einem Wärmeübertragungsmedium gefüllt werden musste. Aus unbekannten Gründen war hierfür jedoch nicht wie vorgeschrieben Thermalöl – mit einem hohen Siedepunkt – verwendet worden, sondern Wasser. Weil das Schutzrohr nicht hermetisch dicht verschlossen war, begann das Wasser während des Aufheizvorgangs bei 100 °C zu sieden, was zu der konstanten (Fehl-)Anzeige führte.
Fall 2: Fehlerhafte Temperaturmessung II
Bei der Dichtheitsprüfung einer Anlage wurde eine Leckage festgestellt. Die Undichtigkeit wurde in einer langen Rohrleitung vermutet, die mittels zweier getrennter Begleitheizungen beheizt wurde. Um die Stelle mit dem Loch zu finden, wurde eine der beiden Begleitheizungen ausgeschaltet und die Isolierung des Rohrleitungsstücks entfernt.
Die Begleitheizung war jedoch nicht komplett stromlos geschaltet worden und bei der Lecksuche wurden versehentlich auch einige Thermoelemente an der noch in Betrieb befindlichen Begleitheizung abisoliert. Da durch die Entfernung der Wärmeisolierung eine niedrigere Temperatur gemessen wurde, erhöhte die Regelung die Heizleistung auf 100 %. Hierdurch wurden die Rohrleitung und die Isolierung auf über 300 °C erhitzt und die Isolierung geriet durch die Selbstentzündung von Verunreinigungen in Brand. Das Feuer konnte sofort gelöscht werden, es entstand kein weiterer Schaden.
Fall 3: Fehlerhafte Druckmessung
Fig. 1. Manometer for pressure monitoring. // Bild 1. Manometer zur Drucküberwachung. Photo/Foto: ©Sergey Ryzhow – stock.adobe.com
Nach der Befüllung eines Tanks mit einer Fehlcharge musste dieser gereinigt werden. Als Wartungspersonal den Tank öffnete, flog durch den Restdruck im Tank plötzlich die schwere Klappe weg, drei Mitarbeiter kamen dabei ums Leben. Durch die Befüllung mit einem Off-Spec-Produkt war es zu einer Verstopfung der Entlüftungsleitung gekommen, dadurch erhöhte sich der Druck im Tank. Das vorhandene Manometer registrierte den Druckanstieg nicht, weil die Zuleitung ebenfalls verstopft war (Bild 1).
Fall 4: Fehlerhafte Standmessung
Am Hybridverdampfer einer Ammoniak-Kälteanlage wurden Wartungsarbeiten ausgeführt. Dabei wurde eine Füllstandsmessung ausgewechselt, die als Überfüllsicherung diente.
Bei Wiederinbetriebnahme der Anlage blieb aus Unachtsamkeit die Absperrarmatur in der Leitung zwischen Hybridverdampfer und Füllstandsmessung geschlossen, wodurch die Abschaltfunktion außer Kraft gesetzt wurde. So kam es bei der Befüllung der Anlage zu einer Überfüllung des Hybridwärmeaustauschers mit flüssigem Kältemittel und in der Folge zu einem Gewaltbruch am Verdichter. Dadurch trat Ammoniak aus, wodurch 15 Personen verletzt wurden.
Fall 5: Fehlerhafte Mengenmessung
Zur Synthese eines Zwischenprodukts sollten in einem Reaktionsbehälter bei Raumtemperatur mehrere Komponenten vorgelegt und bei laufendem Rührer zunächst über einen begrenzten Zeitraum gasförmiges CO2 mit einem Durchfluss von rd. 100 l/min durch das Gemisch geperlt werden. Die gewünschte Reaktion, die anschließend durch Zugabe von Wasserstoffperoxid gestartet wurde, erforderte eine ausreichende Konzentration an gelöstem CO2, das als sogenannter Phasen-Transfer-Katalysator wirkt.
Am Ereignistag musste der CO2-Durchflussmesser ausgetauscht werden. Dabei unterlief dem Wartungspersonal ein Fehler. Der neue Durchflussmesser wies andere Messeinheiten auf als der vorherige. Daher betrug der reale Durchfluss nur 8 l/min und es kam nicht zur gewünschten Reaktion, da die CO2-Konzentration zu gering war. Dies führte wiederum dazu, dass sich das Wasserstoffperoxid im Reaktionsgemisch anreicherte.
Als das Bedienpersonal am Ende der Dosierung des Wasserstoffperoxids bemerkte, dass die Temperatur nicht wie erwartet anstieg, erhitzte es den Reaktor über die Heizschlangen. Dadurch wurde die Zersetzung des Wasserstoffperoxids initiiert und es kam zu einer durchgehenden Reaktion. Temperatur und Druck stiegen stark an und 3 t des Reaktionsgemischs traten über die Belüftungsleitung aus. Das Gemisch konnte im Abwassersammelbecken aufgefangen und ordnungsgemäß entsorgt werden. Es wurde niemand diesem Gemisch ausgesetzt und es erfolgte auch keine werksexterne Verschmutzung.
Fall 6: Fehlerhafte pH-Messung
Fig. 2. Analyzer for pH value monitoring. // Bild 2. Messeinrichtung für die pH-Wert-Analyse. Photo/Foto: ©chinnawat – stock.adobe.com
In einem Rührbehälter wurde eine saure Suspension bestimmungsgemäß mit Natronlauge neutralisiert, um metallische Verunreinigungen im basischen Milieu als Hydroxide auszufällen. Die Zugabe der Natronlauge erfolgte über ein betriebliches Leitungsnetz und wurde bei Erreichen des voreingestellten pH-Werts automatisch beendet (Bild 2). Zum Schutz der empfindlichen pH-Sonden und zur Gewährleistung einer korrekten pH-Wert-Erfassung, wurden die Sonden bei einem Behälterfüllstand unter 25 % automatisch in Service-Stellung gefahren, wo sie mit Spülflüssigkeit feucht gehalten wurden.
Am Ereignistag wurde das Aktivieren der pH-Sonden vergessen und sie verblieben in der Service-Stellung. Das Prozessleitsystem (PLS) konnte nicht unterscheiden, ob der Messwert der pH-Sonden dem realen Prozesswert oder dem der Spülflüssigkeit entsprach. Der inaktive Zustand der pH-Sonden war nicht als Störung definiert, sodass diese Stellung nicht im Alarmbereich des PLS angezeigt wurde. Die Strichfahrweise der Messsonden wurde so nicht bemerkt. Dies führte zu einer deutlichen Überdosierung an Natronlauge, was zu einer chemischen Reaktion mit Bildung von Wasserstoff führte.
Durch den resultierenden Druckanstieg platzte bei etwa 25 bar Druck der Behälter auf und der Inhalt strömte wie durch eine Düse aus. Der dadurch hervorgerufene Impuls riss den ganzen Behälter aus seiner Verankerung, er durchschlug eine massive Betonwand und Teile flogen weit verstreut über das Werksgelände. Zugleich entzündete sich der austretende Wasserstoff und es kam zu einer heftigen Explosion. Da die Beschäftigten, die sich im Gefahrenbereich aufgehalten hatten, die Gefahr rechtzeitig bemerkten, konnten sie sich in Sicherheit bringen, sodass niemand ernsthaft verletzt wurde.
Fazit
Die korrekte Bestimmung von Messgrößen hat einen enormen Einfluss auf die Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen. Mögliche Ursachen für Fehlmessungen sollten im Sicherheitskonzept hinterfragt werden. Insbesondere bei Wartungsarbeiten ist darauf zu achten, dass die Funktion der Messwertaufnehmer nicht beeinträchtigt wird. Das Anlagenpersonal sollte sensibilisiert werden, unplausible Anzeigen unverzüglich zu melden.
