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HAZOP Plus für sichere Produktionsprozesse in der chemischen Industrie

Umfassende Risikoanalyse

von Dipl.-Ing. Rainer Semmler

Das klassische HAZOP-Verfahren hat sich seit Jahrzehnten bewährt, um die Sicherheit von chemischen Produktionsprozessen zu verbessern. Doch das Verfahren hat Grenzen. Zum einen basiert es auf Erfahrungswerten. Sind diese nicht vorhanden, lassen sich Prognosen nur schwer erstellen. Zum anderen werden hauptsächlich qualitative Aspekte untersucht. Um quantitative und probabilistische Aussagen treffen zu können, empfehlen TÜV SÜD-Experten, das Verfahren mit Methoden der modernen Risikoanalyse zu erweitern.

Welche Risiken können bei dem Betrieb und der Instandhaltung von chemischen Produktionsanlagen auftreten? Wie lassen sich diese frühzeitig erkennen und wirksam minimieren? Zur Beantwortung dieser Fragen werden in der chemischen und Prozessindustrie Verfahren eingesetzt, die auf der in den 70er-Jahren entwickelten HAZOP-Analyse basieren. Interne und externe ­Experten unterschiedlicher Fachbereiche betra­chten dabei unter der Leitung eines erfahrenen Moderators alle sicherheitstechnischen Aspekte und entwickeln Konzepte zur Verbesserung der Sicherheit. Dazu werden in Diskussionsrunden alle denkbaren Szenarien durchgespielt, bei denen durch Abweichungen von den normalen Betriebsparametern wie Druck, Temperatur etc. kritische Situationen auftreten können. Die Bewertung, ob diese potenziellen Störungen als gefährlich einzustufen sind, erfolgt auf Grundlage der langjährigen Erfahrung und des technischen Wissens der Teilnehmer sowie der vorhandenen Standards, Normen und Gesetze. Teil der HAZOP-Analyse ist ebenfalls die Abschätzung der möglichen Auswirkungen und die Analyse geeigneter Gegenmaßnahmen.

Grenzen der klassischen HAZOP-Analyse

Die HAZOP-Analyse hat entscheidend dazu beigetragen, das Sicherheitsniveau in der chemischen Industrie während der vergangenen Jahrzehnte kontinuierlich zu erhöhen. Dennoch diskutieren Sicherheitsexperten heute neue Ansätze zur Optimierung des Verfahrens. Dies hat vor allem zwei Gründe. Zum einen liefert das Verfahren in erster Linie qualitative Informationen zur Risikobewertung. Aussagen dazu, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Störung auftritt und wie diese quantitativ zu bewerten ist, können nicht getroffen werden. Zum anderen führt die rasante technologische Entwicklung in der Produktionstechnik ­dazu, dass in vielen Fällen keine historischen Erfahrungswerte als Grundlage für die Analyse vorhanden sind. Hier sei nur der Trend zur Automatisierung und Digitalisierung der Prozessleittechnik genannt, bei der komplexe Anlagenstrukturen und eine Vielzahl zum Teil neuer Betriebsstoffe anforderungsgerecht abzubilden sind.

Methoden des Risikomanagements integrieren

Zur quantitativen Bewertung auch neuer Risiken kann das Verfahren jedoch mit Methoden des modernen Risikomanagements ergänzt werden. Diese erlauben es, auf ­Basis von definierten Parametern und analytischen Modellen sicherheitskritische Auswirkungen auch quantitativ zu prognostizieren und Aussagen zur Eintrittswahrscheinlichkeit von Störungen zu treffen. Dazu wird ein mathematisches Modell der Anlage erstellt und berechnet, wie hoch die Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlage ist, indem die unterschiedlichen Versagenshäufigkeiten der Einzelkomponenten miteinander in Beziehung gesetzt werden. Auch wenn keine Erfahrungswerte vorliegen, können mit statistischen Verfahren in erster Näherung Ausfallwahrscheinlichkeiten ermittelt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Fehler aufgrund menschlichen Versagens mit einer Häufigkeit von 10-1 bis 10-2 pro Jahr auftreten. Für mechanische und elektrische Komponenten sind Fehlerraten von 10-3 bzw. 10-3 bis 10-4 pro Jahr zu erwarten. Wie hoch das Risikopotenzial ist, beschreibt die so genannte Risikokennzahl, die sich aus der mathematischen Verknüpfung des Schadensausmaßes und der Eintrittswahrscheinlichkeit berechnen lässt. Eine Einordnung in die unternehmensspezifische Risikomatrix gibt Auskunft darüber, ob das ermittelte Risiko im definierten Toleranzbereich liegt.

Ein Klassiker wird modernisiert

Die probabilistischen und quantitativen Analysemethoden aus dem Risikomanagement sind relativ komplex und mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden. Eine Vereinfachung und Anpassung der Methoden scheint deshalb aus Sicht von TÜV SÜD empfehlenswert. Denn bereits heute zeigen die Erfahrungen der TÜV SÜD-Experten, dass die Methoden des Risikomanagements das HAZOP-Verfahren sinnvoll ergänzen. Durch den Einsatz der neuen Analyseansätze lassen sich belastbare Risiko­prognosen auch für neue, komplexe chemische Produktionsanlagen treffen. Eine wesentliche Entscheidungshilfe für das HAZOP-Team sind dabei die ermittelten ­Risikokennzahlen. Diese ergänzen die ­qualitativen Ergebnisse des Verfahrens um quantitative Aussagen darüber, welche ­Gegenmaßnahmen unter wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gesichtspunkten zielführend sind.