Sicurezza Intrinseca e Reazioni Intrinsecamente più Sicure. Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Course 096125 (095857 Introduction to Green and Sustainable Chemistry Prof. Attilio Citterio Dipartimento CMIC “Giulio Natta” https://iscamapweb.chem.polimi.it/citterio/it/education/course-topics/
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Sicurezza Intrinseca e Reazioni ... - Politecnico di Milano · Attilio Citterio Concetto di Sicurezza. L’eliminazione di infortuni (e seri incidenti) non è di fatto raggiungibile.
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Transcript
Sicurezza Intrinseca e
Reazioni Intrinsecamente più Sicure.
Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione
• Coordinamento del piano di risposta all'emergenza
• Documentazione SMS
Gestione del Rischio Sicurezza
• Identificazione del pericolo
• Valutazione del rischio & mitigazione
Garanzia di Sicurezza
• Monitoraggio & misura delle prestazioni di sicurezza
• Gestione del cambiamento
• Miglioramenti Continui del SMS
Promozione della Sicurezza
• Formazione e Istruzione
• Comunicazione sulla sicurezza
Attilio Citterio
Il Dilemma della Gestione.
ProduzioneProtezione
RisorseRisorse
Livelli di Gestione
Attilio Citterio
Conflitti e Compromessi.
Le proprietà di una tecnologia che la fanno pericolosa possono essere le
stesse che la rendono utile:
Gli aerei viaggiano a 960 km·h-1
La benzina è infiammabile (il sostituto deve essere in grado di
immagazzinare una grande quantità d’energia in forma compatta)
Il controllo del pericolo è un problema critico nell’ottenere in sicurezza i
benefici della tecnologia.
Ogni cosa presenta pericoli multipli:
Viaggiare in auto
• velocità (energia), combustibile infiammabile, tossicità dei gas di
scarico, superfici calde, sistemi di raffreddamento pressurizzati,
elettricità ......
Prodotti e processi chimici
• Tossicità acuta, infiammabilità, corrosività, tossicità cronica , vari
impatti ambientali, reattività .......
Attilio Citterio
Cosa si Intende per Progetto
Intrinsecamente più Sicuro?
• Intrinseco - “esistente in qualcosa come un elemento permanente ed inseparabile...”
“costruito” sicuro, non “aggiuntivo”
• Eliminare/minimizzare il pericolo piuttosto che controllarlo
• I tre stadi:
• Identificazione del pericolo,
• Valutazione del pericolo e
• Evoluzione della Sicurezza Intrinseca
• Più una filosofia ed un modo di pensare che uno specifico insieme di strumenti e metodi (ma... Norme ISO) Applicabile a tutti i livelli di progettazione e azione dal progetto
concettuale alle operazioni di impianto
• “Più Sicuro,” non “Sicuro”
Attilio Citterio
Progettazione Intrinsecamente più Sicura,
Chimica Verde, e Ingegneria Verde.
Chimicae Ingegneria Verde
Progettazione intrinsecamente
più Sicura
Attilio Citterio
Entità del Rischio in Vari Ambiti.
Rischio
Fatale
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2
Sistemi Amatoriali Sistemi sicuri Sistemi Ultra-sicuri
Aviazione Civile
Ferrovie (Francia)
Industria Nucleare
Voli charterRischio medico
(totale)
Sicurezza stradale
Industria Chimica
di Processoscalate sull’Imalaia
(da R. Amalberti)
Attilio Citterio
Sistemi di Controllo nell’Industria Aereonautica.
Operatività dell’aereo
Manutenzione dell’aereo
Servizi del traffico in aria
Aeroporti
Due gruppi d’ascolto
Stati
Fornitori di servizi
Tre distinti requisiti
Programma di Sicurezza
SMS
Verifiche di gestione
Attilio Citterio
Strategie – Livelli di Intervento e Strumenti.
Prestazioni di base
“Practical
drift”
organization
Predittivo Proattivo Reattivo
Estrem. efficiente Molto efficiente Efficiente
Livelli di Gestione della Sicurezza
Reattivo
Livello di gestione
auspicabile
Insufficiente
ASRSorveglianza
Audits
ASR
MOR
Relazioni su pericolo
e incidenti
Pericolo
FDAsistemi di
osservazione diretta
Attilio Citterio
Panoramica sulla Mitigazione del Rischio.
La mitigazione
affronta il pericolo?
Affronta anche il rischio(i)?
E’ appropriata?
E’ efficace?
Valutazione delle difese all’internosistema sicurezza
R RR R
Accettazione della mitigazione del
rischio
H H H H
Identificazione del pericolo e
gestione del rischio
Controllo e mitigazionedel rischio (i)
E’ addizionale o
altre mitigazioni?si richiedono
OGNI PERICOLO
Regolamenti
Addestramento
Tecnologia
Le strategie dimitigazione generanoulteriori rischio(i)
OGNI RISCHIO
Ritorno (Assicurazione Sicurezza)
ALARP
Regione
intollerabile
accettabile
Regione
Regione
tollerabile
Attilio Citterio
Pericolo e Rischio.
• Pericolo: Una caratteristica intrinseca fisica o chimica che
potenzialmente può causare danni a persone, all’ambiente, o ai beni
(CCPS, 1992).
• I pericoli sono caratteristiche dei materiali e della chimica
• I pericoli sono caratteristiche delle variabili di processo.
• Gli impianti chimici di processo hanno un rischio intrinseco. I gestori
di ogni insediamento devono decidere quale rischio è tollerabile. Si
può ridurre il Rischio riducendo le conseguenze e/o riducendo la
probabilità che l’evento si verifichi.
Esempi
Fosgene – tossico per inalazione; Acetone - infiammabile
Vapore ad alta pressione - energia potenziale dovuta alla
pressione, e all’alta temperatura
Rischio di un Evento = Conseguenza * Probabilità
Attilio Citterio
Sicurezza e Salute
Occupazionale
• Regole del posto di lavoro
• Addestramento lavoratori
• Supervisione
• Comportamenti individuali
• Dispositivi di Sicurezza, DPI
• Fuoco sul benessere individuale
Obiettivo: eliminare ferite e malattie
al personale e proteggere le attività
commerciali, la produzione e
l'ambiente.
Sicurezza di Processo
• Impegno collettivo
• Si rivolge agli eventi sui quali il
singolo lavoratore spesso ha
poco o nessun controllo
• E' centrato sui sistemi
• Ampio impatto – eventi che
possono coinvolgere gruppi di
lavoratori o il pubblico
Obiettivo: eliminare, prevenire,
evitare gli incidenti dei processi.
La Sicurezza di Processo è l'uso delle competenze
'ingegneristiche e gestionali focalizzate a prevenire incidenti
catastrofici, in particolare esplosioni, incendi e rilascio di
tossici, associati all'uso di composti chimici e prodotti
petroliferi.
Occupational Safety vs. Process Safety.
Attilio Citterio
Pericoli per Composti Chimici e Rischi Correlati.
Le attività industriali e i prodotti di consumo hanno portato alla creazione
di > 70,000 composti chimici. La velocità di formulazione di nuovi prodotti
chimici supera la velocità a cui si può valutare la loror sicurezza.
Non c’è sempre una soglia sotto la quale non ci sono effetti negative
sulla salute. Per esempio, i cancerogeni causano sempre un rischio
indipendentemente dalla dose. Perciò si richiede un livello di esposizione
Rischio = f (pericolo, esposizione)
Quanto pericolosa è una sostanza Quanto se ne accumula
Questioni Primarie: quanto pulito è pulito? Quanto sicuro è sicuro?
Attilio Citterio
Sicurezza di Processo Basata sul Rischio.
ISBN: 978-0-470-16569-0
Impegnarsi per la Sicurezza di Processo
Cultura della Sicurezza di Processo
Rispetto degli Standard
Competenza nella Sicurezza di Processo
Coinvolgimento dei lavoratori
Parti Interessate
Comprendere Pericoli e Rischi
Gestione della Conoscenza sul Processo
Identificazione del pericolo e Analisi del Rischio
Gestire il Rischio
Procedure Operative
Pratiche di Lavoro Sicuro
Integrità patrimoniale e Affidabilità
Gestione appalti
Addestramento e and Garanzia di Affidabilità
Gestione del Cambiamento
Prontezza Operativa
Conduzione delle Operazioni
Gestione dell'Emergenza
Imparare dall'Esperienza
Indagini sugli Incidenti
Misure e Metriche
Auditing
Riesame della Direzione e Miglioramento Continuo
Attilio Citterio
ISO 9001:2015
Requisiti dei Sistemi di Gestione della Qualità.
Pensare in Base al Rischio
Supporto
(7)Operazioni
(8)
(5)
Pianifica-zione
(4) (9)
Valutazione
prestazioni
(10)
Miglioramenti
Pianif. Fare
Agire Verificare
Requisiti
Cliente
Necessità e
attese delle
parti rilevanti
interessate (4)
Prodotti e
servizi
Soddisfazione
cliente
Risultati
della QMS
Sistema di Gestione della Qualità (4)
Organizzazione
e suo contesto
(4)
Leadership
Attilio Citterio
Struttura QMS Ri-organizzata.
4. Contesto dell'Organizzazione – orientato ai bisogni e alle attese delle
parti interessate, scopo del QMS
5. Leadership – orientato al mandato di gestione, politica, ruoli,
responsabilità e autorità
6. Pianificazione – include i rischi, opportunità, obiettivi w piani per
raggiungerli, pianificazione dei cambiamenti
7. Supporto – include le risorse, competenze, consapevolezza,
comunicazione, informazione documentata
8. Operatività – include la pianificazione e il controllo, determina i bisogni
del mercato, interazione w/clienti, processo di pianificazione, controllo
delle forniture esterne di ben/servizi, produzioni di beni, fornitura di
servizi, rilascio di beni/servizi, non-conformità beni/servizi
9. Valutazione prestazioni – include il monitoraggio, misura, analisi e
valutazione, audit interno, revisione gestione
10. Miglioramento – affronta le non-conformità e le azioni correttive,
propone soluzioni migliorative.
Attilio Citterio
Evoluzione della Norma ISO 9001 e
Tempistiche Transizione per ISO 9001:2015.
2015 2016 2017 2018
Settembre 2015Pubblicato lo Standard
Internazionale
Settembre 2015 parte il periodo di 3 anni di transizione
per Settembre 2018
Le organizzazioni
certificate avranno un
periodo di transizione di
tre anni a partire dal
Settembre 2015 per
aggiornare il loro
sistema di gestione della
qualità ai nuovi requisiti.
7 anni
ISO 9001:1987
6 anni
ISO 9001:1994
8 anni
ISO 9001:2000
7 anni
ISO 9001:2008 ISO 9001:2015
Attilio Citterio
Quattro Fasi del Rischio.
Analisi del Rischi Valutazione del Rischio Identificazione USO FINALE
Identificazione PERICOLO
Stima del RISCHIO DEFINIZIONE RISCHIO
Decisioni accertabilità Rischio
Controllo Rischio analisi OPZIONI
Implementazione delle misure valutazione RISCHIO RESIDUO accettazione RISCHIO totale
InformazionePost Produzione
Esperienza post-produzione Riesame della GESTIONE RISCHIO Esperienza – uso dei clienti Presa di azioni appropriate
Attilio Citterio
Analisi della Sicurezza.
Analizzare il processo
in base alla ESARR 4 e
agli standard per la
gestione del rischio.
Documentazione:
FHA
PSSA
SSA
Safety Case
Definizione contesto
Trattare i Rischi
Identificazione Rischio
Analisi dei Rischi
Valutazione dei
Rischi
Accettare
i rischi
Si
No
Frequenza Conseguenze
Livello di rischioC
om
unic
are
e C
onsultare
Monitora
re e
riv
edere
Attilio Citterio
Valutazione del Rischio.
Metodi (SAM):
Hazop
FMECA
FTA
ETA
Affidabilità
Rischio-informato
approccio MTO
Ispettorato
dello Staff
Selezione Educazione e addestramentoprocedure
Interfacce
Super -visione
Manutenzione
Hazards
RisksRisultato
Relazioni
Principi e
-Obiettivi, standard e
risorse della
organizzazione
Processo
Attori in
prima linea
Progett. Sistema
Valutazione
Req. di SicurezzaSpecifiche
Pericoli
Rischi
Attilio Citterio
Acronimi dei Vari Metodi.
SAM = Safety Assessment Methodologies
HAZOP = HAZard and OPerability analysis
FTA = Fault tree analysis, o analisi dell'albero dei guasti
ETA = Event Tree Analysis
FMEA = Failure Mode and Effect Analysis
FMECA = Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis
risposte all’emergenza, e altri approcci di conduzione
per prevenire incidenti, o per minimizzare le conseguenze
(controlli amministrativi)
In ordine di affidabilità !
Attilio Citterio
Strategie per la Sicurezza di un Processo
Chimico – Intrinseche.
• Eliminare o ridurre il pericolo passando ad un processo o a
materiali che non sono pericolosi o lo sono meno
• Parte integrante del prodotto, processo, o impianto – non si deve
facilmente rompere o cambiare senza cambiare radicalmente il
progetto del processo o dell’impianto
ESEMPI
Sostituire con acqua un solvente infiammabile (vernici in
emulsione rispetto a vernici a solventi organici)
Una reazione a pressione atmosferica che usa solventi non
volatili. (Nessuna potenzialità di sovrappressione).
Attilio Citterio
Strategie per la Sicurezza di un Processo
Chimico – Passive.
Minimizzare il pericolo utilizzando aspetti progettuali di processo o
apparecchiature che riducono la frequenza o le conseguenze senza
richiedere il funzionamento attivo di alcun dispositivo.
ESEMPI
Argine di contenimento attorno ad un serbatoio di stoccaggio di
un materiale pericoloso
Una reazione capace di generare una pressione di 10 atm nel
caso che sfugga al controllo in un recipiente progettato per 20
atm. (Il reattore può contenere l’incidente senza p.es. danni).
Predisporre una camera di espansione in cui accumulare i gas o i
liquidi provenienti da possibili perdite.
Attilio Citterio
Strategie per Ridurre il Rischio di un
Processo Chimico – Attive.
• Controlli, intercette di sicurezza, sistemi d'interruzione automatici
• Elementi multipli attivi Sensori - rivelano le condizioni pericolose Dispositivi logici – decidono cosa si deve fare Elementi di controllo – implementano l’azione
• Prevenire gli incidenti, o mitigarne le conseguenze
ESEMPIO
L’alto livello di allarme in un serbatoio attiva in automatico una valvola
Una reazione capace di genere 150 atm di pressione nel caso di reazione fuggitiva in un reattore da 15 atm con una valvola da 5 atm che blocca l’alimentazione e un disco di rottura per ridurre la pressione convogliando il contenuto al trattamento effluenti.(cosa può succedere?)
Attenzione: Anche i sistemi protettivi possono causare degli incidenti!
Attilio Citterio
Strategie per la Sicurezza di un Processo
Chimico – Procedurali.
Standardizzare le procedure operative, le regole di sicurezza e le
procedure standard, le risposte all’emergenza, addestramento e
altri approcci d gestione per prevenire incidenti, o minimizzare le
conseguenze (controlli amministrativi).
ESEMPI
Procedure di accesso in spazi confinati
Lo stesso reattore dell’esempio precedente ma senza la valvola
di bloccaggio. L’operatore è istruito a monitorare la pressione e
intercettare l’alimentazione. (Errore umano)
Attilio Citterio
Esempio: Reattore Chimico Batch.
Pericolo interessato:
Reazione fuggitiva che provoca innalzamento di temperatura e pressione e la potenziale rottura del reattore.
Passiva
La pressione adiabatica massima per la reazione è determinata essere 10 atm
Condurre la reazione in un reattore progettato per 20 atm
Il pericolo (pressione) esiste ancora, ma è contenuto passivamente dall’autoclave.
Attilio Citterio
Esempio: Reattore Chimico Batch (2).
Attiva
La pressione adiabatica massima per la reazione al 100% è 8 atm,
la pressione di progetto del reattore è 3 atm
Aggiungere gradualmente il reagente limitante controllando la
temperatura per limitare l’energia potenziale dalla reazione
Usare intercette per le alte temperature e pressioni per fermare
l’alimentazione e applicare raffreddamenti di emergenza
Predisporre sistemi di soccorso per l’emergenza
Procedurale
La pressione adiabatica massima per la reazione al 100% è 8 atm,
la pressione di progetto del reattore è 3 atm
Aggiungere gradualmente il reagente limitante controllando la
temperatura per limitare l’energia potenziale dalla reazione
Istruire l’operatore ad osservare la temperatura, bloccare
l’alimentazione e attivare il raffreddamento sopra i limiti critici di T.
Attilio Citterio
Esempio: Reattore Chimico Batch (3).
Intrinseca
Sviluppare una chimica che non è esotermica, o
debolmente esotermica e senza svolgimento di gas
• temperatura adiabatica massima dell’esotermia minore del
punto di ebollizione di tutti gli ingredienti e temperatura iniziale
di qualsiasi decomposizione o altre reazioni
Siccome Intrinsecamente più Sicuro costituisce la strategia
più affidabile.
[Quali sono le potenziali opzioni da applicare per sistemi
intrinsecamente più sicuri?]
Attilio Citterio
Strategie Progettuali Intrinsecamente più Sicure.
MINIMIZZARE Usare quantità inferiori di sostanze pericolose quando l'uso di tali materiali non si può evitare. Ricorrere alla procedura pericolosa il meno possibile quando si può evitare la procedura (Intensificazione)
SOSTITUIRE Sostituire un materiale/sostanza con un altro meno pericoloso o una via produttiva con una che non implica materiali/ composti pericolosi. Sostituire una procedura pericolosa con una che lo è meno.
MODERARE Usare condizioni meno pericolose, una forma meno pericolosa di un materiale, o situazioni che minimizzano l’impatto diun rilascio di materiale pericoloso o energia. Identificare le opzioni di processo che implicano condizioni meno severe.(Attenuazione o Limitazione)
SEMPLIFICARE Progettare soluzioni che eliminano complessità non necessarie e rendono meno probabili gli errori operativi e che sono precursori di errori già verificati.(Tolleranza all’errore)
Attilio Citterio
Limiti di Sicurezza nella Progettazione di Processo.
SettaggioStretti, Limiti
Operativi Sicuri
No Conseguenze
Ampi, Limiti
Operativi Sicuri
No Conseguenze
Ampi Limiti Operativi
sono Intrinsecamente
più Sicuri
Siccome i limiti operativi
sono più ampi, c’è maggiore
opportunità per ripristinare
prima di aver conseguenze –
intrinsecamente più sicuro.
Nello sviluppare un progetto di processo, ci si deve preoccupare della
robustezza nelle specifiche di progetto e delle dimensione dei componenti.
Si deve incorporare le problematiche di sicurezza nelle decisioni.
Attilio Citterio
Intervalli e Limiti Operativi.
Settaggio
Limiti
Operativi di
Qualità o Normali
Limits Operativi
Sicuri
No conseguenze
Punto di Azione Obbligatoria
NON VARIARE MAI
per Evitare Conseguenze
Limiti da NON SUPERARE MAI
Intervallo
Strumentazione
Limiti di
Contenimento
dei Componenti
Attilio Citterio
Strategie di Gestione del Rischio di Processo.
Strategie di Gestione
del Rischio di
Processo
Intrinseche Passive Attive Procedurali
Sostituire
Minimizzare
Semplificare
Moderare
Str
ate
gie
di pro
getto
Intr
insecam
ente
più
Sic
uro
Attilio Citterio
Sicurezza Intrinseca nella Sintesi di
Processo (Progettazione Concettuale di Processo).
La struttura che si usa nello sviluppo della sintesi di processo è :
(Ricordare che questa non è una procedura, si tratta di una decisione
gerarchica che si segue nello sviluppo del progetto. Poiché è una
struttura, la sicurezza intrinseca permea l’intera evoluzione del progetto).
Informazioni sul Processo
Struttura del Processo
Struttura Alimentazione, Prodotto,
Sottoprodotti e Reflui
Struttura Intrinsecamente più Sicura
Struttura del Riciclo
Struttura della Separazione
Integrazione del Calore
Struttura del Controllo di Processo
Attilio Citterio
Requisiti di Progettazione Intrinsecamente
più Sicura.
Punti Decisionali Domande Chiave Informazioni Usate
Specifiche Iniziali Quale Prodotto? Ricerca di Mercato
Quale Capacità? R&D Nuove Idee Prodotto
Via di Sintesi Come? R&D Ricerca Chimica
Quale strada? Vie Sintetiche note
Quali Reazioni, Materiali?
Schema a flusso Chimico Base Scelta Operazioni Unitarie Via di Sintesi
Temperature, Pressioni Test di Laboratorio/Pilota
Solventi, Catalizzatori Conoscenze Esistenti di Processo
Flussi, Conversioni
Schema a flusso Processo Batch vs. Continuo Ingegneria di Processo
Operazioni Unitarie Dettagliate Principi
Filosofia di Controlli e gestione
Progettazione Concettuale Componenti, Inventario, Servizi Dati di fornitori Componenti
Processo Vie di fuga, Facilità Controlli Esperienza
Semplificare le Attività Pericolose
Attilio Citterio
Minimizzare.
‘minimizzare è ridurre la quantità di materiali o energia contenuta in un
processo produttivo o impianto.’
Sistemi di Reattori
Capire le cinetiche di reazione
Usare reattori in continuo ove possibile
Produrre e consumare in-situ i materiali pericolosi
Aggiungere con continuità i reagenti ai reattori batch
Sistemi di Separazione
Rimuovere materiali pericolosi prima possibile in fase di distillazione
Usare componenti interni delle linee produttive che minimizzano
ostruzioni e connessioni
Valutare altri sistemi di separazione che siano più sicuri (, inventari)
Usare scambiatori di calore con area minima per ridurre manutenzioni
Attilio Citterio
Minimizzare.
‘minimizzare è ridurre la quantità di materiali o energia contenuta in un processo produttivo o impianto.’
Sistemi di Stoccaggio
Minimizzare lo stoccaggio di materie prime e intermedi pericolosi
Considerare forniture ‘just-in-time’
Ridurre la spinta della pressione (liquidi, refrigerazione, diluzione) per
minimizzare le perdite
Usare particelle di grandi dimensioni, sospensioni, paste per minimizzare pericoli di esplosioni da polveri
Serbatoi più piccoli fanno poco per ridurre il pericolo quando :
• Il Pericolo deriva primariamente dalle connessioni e disconnessioni del serbatoio ad autobotti o carri ferroviari
• L’Esposizione deriva dal numero di aperture, e dal numero e dimensione dei fori, valvole e linee di connessione al serbatoio.
Attilio Citterio
Minimizzare.
‘Minimizzare è ridurre la quantità di materiali o energia contenuta in un processo produttivo o impianto.’
Tubazioni, ecc.
Progettare bacini di contenimento e drenaggio in modo che materiali infiammabili e combustibili non si accumulino attorno al serbatoio
Minimizzare l’area della fuoriuscita dei materiali tossici con alta pressione di vapore per minimizzare il vapore rilasciato
Ottimizzare la lunghezza delle tubazioni con attenzione al layout
La dimensione dei tubi deve esseresufficiente a convogliare la quantità richiesta e non di più
Fornire adeguato supporto specie per piccole tubazioni
Trasferire mediante gas, se possibile, anziché via liquidi.
Attilio Citterio
Minimizzare: Ampliamento di Scala
(Scale-up)?
• Minimizzare
• Usare piccole quantità di
sostanze pericolose o energia
• Stoccaggi
• Stoccaggi di intermedi
• Tubazioni
• Apparecchiature di processo
“Intensificazione Processo”
(processi in continuo)
Attilio Citterio
Scale out.
• Ridotte conseguenze di incidenti
(esplosioni, incendi, rilascio di
materiali tossici) e non
interruzione produzione.
• Efficacia e impiego migliorati di
altri sistemi di protezione
per esempio:
• Contenimento secondario
• Scarica reattore o sistemi di
spegnimento.
Attilio Citterio
Lista di Controllo per la Minimizzazione.
E’ stato redatto un inventario dei materiali pericolosi nei serbatoi di stoccaggio
che sono da smaltire?
Sono proprio necessari tutti i serbatoi di stoccaggio proposti nel processo?
Tutte le apparecchiature di processo che trattano materiali pericolosi sono
state progettate per minimizzarne il contenuto?
Le apparecchiature di processo sono localizzate per minimizzare la
lunghezza delle tubazioni di trasporto dei materiali pericolosi?
Si può ridurre la dimensione dei tubi per minimizzarne il contenuto?
Altri tipi di operazioni unitarie o attrezzature possono ridurre le quantità di
materiale?
E’ possibile alimentare materiali pericolosi come gas anziché come liquidi, per
ridurne le quantità?
E’ possibile produrre ‘in-situ’ reagenti pericolosi da materie prime meno
pericolose?
E’ possibile produrre reagenti pericolosi in fabbrica da materiali meno
pericolosi, minimizzando la necessità di stoccare o trasportare grandi quantità
di materiali pericolosi?
Attilio Citterio
Sostituire.
‘Sostituzione significa rimpiazzare un materiale o processo pericoloso con una alternativa che riduce o eliminata il pericolo.’
Chimica Alternativa
Polimerizzare quindi alogenare per evitare l’uso di monomeri pericolosi
Generare e immediatamente consumare le sostanze pericolose – vedi sintesi di insetticidi carbammati
Catalizzatori a trasferimento di fase, biocatalisi
Solventi Alternativi
Usare solventi a base acqua anziché a base organica
Usare formulazioni di composti chimici a base acqua o fluidi secchi
Minimizzare l’uso di clorofluorocarburi nelle pulizie
Usare solventi meno tossici nella distillazione estrattiva
Sistemi di Servizi
Usare acqua o vapore per trasferire calore
Usare oli ad alto punto di infiammabilità o sali fusi quando non si può usare acqua o vapore.
Attilio Citterio
Miglioramenti nel Processo di Produzione
del ViagraTM (Pfizer).
1300 L/kgMedicinal Chemistry
1990
100 L/kgMC-ottimizzata
1994
22 L/kgVia Commerciale
(1997)
7 L/kgVia Commerciale
dopo recupero
solventi
4 L/kgObiettivo
futuro
Cloruro di
Metilene
t-Butanolo
Butanone
Etile acetate
Toluene
Attilio Citterio
Inventari per una Progettazione
Inerentemente più Sicura. Basta?
Attilio Citterio
Lista di Controllo per le Sostituzioni.
E’ possibile eliminare completamente le materie prime, intermedi di processo, o sotto-prodotti pericolosi usando alternative di processo o diversa chimica?
E’ possibile eliminare completamente solventi nel processo variando la chimica o le condizioni di processo?
E’ possibile sostituire le materie prime più pericolose? Solventi non combustibili anziché infiammabili
Materie prime meno volatili
Materie prime meno tossiche
Materie prime più stabili
E’ possibile sostituire i solventi nelle separazioni finali con altri meno pericolosi?
Per apparecchiature contenenti materiali che diventano instabili a temperature elevate o cristallizzano a basse temperature, è possibile usare riscaldamenti e raffreddamenti che limitano le temperature massima e minima raggiungibile?
Attilio Citterio
Moderare.
‘Moderare significa usare materiali in condizioni meno pericolose.’
Diluzione
Diluire per abbassare la tensione di vapore
Diluire per ridurre la concentrazione iniziale del rilascio
Refrigerazione
Refrigerare per ridurre la pressione di stoccaggio
Refrigerare per ridurre lo spruzzo iniziale in caso di rottura
Refrigerare per eliminare la formazione di aerosol in caso di rottura
Selezionare l’Architettura SISDeter. la Frequenza di Test
Progettazione SIS Dettagliata
Istallazione SIS
Emissione Commisse SIS
Validazione SIS Iniziale
Proget. Processo Concettuale
Identificare Potenziali Rischi
Analisi delle Conseguenze
Analisi Strati di Protezione
Sviluppo Strati Non-SISDeterminare SIF SIL obiettivo
Requisiti di Documentazione
Si
Avvio
Operatività
Manutenzione
Prove Periodiche
Modifiche
Smantellamento
No
Analisi Realizzazione Operazione
Modificare?Si No
Di quanta
sicurezza
ho bisogno?
Quanta sicurezza
comporta
il mio progetto?Come posso
mantenerlo
sicuro?
Fonte: Hal Thomas
Attilio Citterio
Ciclo di Vita della Sicurezza.
Avvio
Progettazione
Concettuale di Processo
Attuazione Processo
Analisi del Pericolo &
Valutazione del Rischio
Applicare strati di protezioni
non-SIF per prevenire
i pericoli identificati o ridurre
il rischio
SIF Richiesto?
Definire il target SIL
Sviluppare le specifiche
dei requisiti
di sicurezza
Fare la progettazione
concettuale SIF, e
verifica rispetto del SRS
Eseguire i progetto
dettagliato dei SIF
installazione SIF,
Ordinazione e test
accettazione Pre-avvio
Eseguire l’Analisi di
Tolleranza di Sicurezza
Hardware
Rispetta
Tolleranza danni
Hardware
Definire Procedure
Operative e
Manutenzione
Revisione Sicurezza
Pre-avvio (valutazione)
Smantellamento SIF
Avvio SIF, operativo,
Manutenzione, test
funzionale periodico
Modificare o
Smantellare SIS?
No
Modificare
Smantellamento
No
Si
Si
Attilio Citterio
Probabilità Media di Guasto su Richiesta (PFDavg).
SIL 1
SIL 2
SIL 3
SIL 4
>0.01 to < 0.1
>0.001 to < 0.01
>0.0001 to < 0.001
>0.00001 to < 0.0001
Attilio Citterio
100
Esempio Basato su Prestazione.
Recipiente
Ingresso Uscita Gas
Uscita Liquido
Guasto PIC/PCV –
1x10-1 (eventi/anno)
Risultato – Il rischio intrinseco di sovra pressurizzare il
recipiente è la somma delle cause che è 1.0 × 10-1
eventi/anno o 10% probabilità o un evento ogni 10 anni.
Attilio Citterio
101
Prestazione – Analisi Basata sul Rischio.
Esistono vari modi di condurre l'analisi (Grafico del Rischio, Matrice del Rischio,
Strati di Protezione, Analisi Quantitativa del Rischio).
Rischio Intrinseco all'interno del Processo
Basso AltoProbabilità dell'Evento
Soglia di rischio accettabile
Progettazione dell'impiantoPSVPSH
Rischio Finale
Attilio Citterio
102
Esempio Basato sulla Prestazione.
PSV
Recipiente
Ingresso Uscita Gas
Uscita Liquido
PSH
Rischio Base di 1.0×10-1 /anno o 10%
Fissare una Soglia di Rischio di 1×10-5 /anno o probabilità 0.001%
L'aggiunta di PSV (PFD 1×10-3) porta a un rischio residuo di 1.0×10-4
/anno o probabilità 0.01%.
Il PFD richiesto del PSH è uguale alla soglia di rischio divisa per il
rischio residuo = (1×10-5/1.0×10-4) = 1.0×10-1
Questo è un SIL 1 PSH
Attilio Citterio
Standard di Sistemi Strumentati Sicuri.
IEC 61508 - “Functional Safety: Safety Related Systems”
Versione attuale emessa nel 1999
Revisione emessa nel 2005
ISA 84.01-2003 - “Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector”Identica alla IEC 61511 con l’inclusione dell’articolo originarioPubblicata nell’Ottobre del 2003
IEC 61511 - “Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector”Pubblicata nel 2003
Attilio Citterio
Norma IEC 61511 –
Obiettivi del Ciclo di Vita della Sicurezza.
Analisi
Analisi del
Pericolo / Rischio -
Definire Progetto e
Obiettivi
Documentazione
Esecuz. HW &
SW Progetto
Valutare il Progetto:
Analisi di affidabilità
dell’Integrità di
Sicurezza
Operare e
Mantenere
Ok
Documentazione
Documentazione
Documentazione
Progetto
Verifica
Modifica
Attilio Citterio
Fase di Realizzazione – Processo di Progettazione
«Safety Instrumented Function» (SIF).
Dati di Rottura
del Produttore
7b. Scelta della
Architettura
10. Istallazione SIS,
Emis. commesse
E test di accettaz.
Pre-avvio
Specifiche dei requisiti di Sicurezza -
Descrizione Funzionale di ogni Sicurezza,
Funzione strumentalizzata, SIL Obiettivo,
Pericoli Mitigati, Parametri di Processo,
Logica, requisiti Bypass/Manutenzione,
Logica, requisiti Bypass/Manutenzione.
7. Progettazione
SIS Concettuale
7a. Scelta della
Tecnologia
Ridondanza: 1oo1,1oo2, 2oo3,
1oo2D
7c. Determin.
Filosofia Test
7d. Affidabilità,
Valut. Sicurezza SIL Raggiunti
SIL
Raggiunto?
No
Yes
8. Progettazione
SIS di Dettaglio
Banca dati
delle rotture
Istallazione e
Istruzioni del
produttore
9. Pianificazione
Istallazione e
commesse
Documentazione Dettagliata Progetto
Diagrammi a Loop, a Wiring, e Logici
Stesura progetto, PLC Programmazione,
Istallazione Requisiti, Emissione
Commesse Requisiti, ecc.
-
Manuale di
Sicurezza
del Produttore
Scelta sensori, computer e
tecnologia elementi finali
Fonte: IEC 61511,
Attilio Citterio
Riferimenti e Siti sulle Reazioni Chimiche
Inerentemente più Sicure
• A Checklist for Inherently Safer Chemical Reaction Process Design and