Approccio alla Valutazione del Rischio.

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/

Probabilità

Portata Pericolo

Rischio

Approccio alla Valutazione del Rischio.

Scegliere l'obiettivo

Condizioni di Processo Funzioni di Vulnerabilità

Letteratura

Scegliere il centro dell'analisi:

Umano;

Produttività;

Danni al patrimonio;

Ambientale;

Albero eventi

Assolvere i requisiti ontrattuali Definire

Priorità rischio

Da frequenza di rilascio a frequenza di risultati

(interazione con valutazione conseguenze);

Gli effetti fisici dipendono dal Pericolo e dalle condizioni di processo;

da effetti fisici a impatto sugli obiettivi;

Il Rischio è una funzione della

Cause di Perdite in Grossi Incidenti di Impianti.

44

22

12 11

5 5

1

Meccanico Errore Operatore

Sconosciuto Modifiche Processo

Pericoli Naturali

Progettazione Sabotaggio e Incendio

Process

Progetta- zione

Incidenti (%)

Concetto di Sicurezza.



L’eliminazione di infortuni (e seri incidenti) non è di fatto raggiungibile.



Danni si verificheranno sempre, nonostante gli sforzi di prevenzione.



Nessuna attività umana o sistema fatto dall’uomo può essere privo di rischi ed errori.



Un rischio o errore controllato è accettabile in un sistema intrinsecamente sicuro.

Sicurezza è lo stato in cui il rischio di causare danno a

persone o cose è ridotto a, e mantenuto a o sotto, un

livello accettabile tramite un continuo processo di

identificazione del pericolo e gestione del rischio.

L’Evoluzione del Pensare Sicurezza.

FATTORI TECNICI

FATTORI UMANI

FATTORI

ORGANIZZATIVI

1950 1970 1990 2010

OGGI

Meccanica, miglioramenti, tecnologia

CRM, MRM, Prestazione umana

SMS

Identificare i pericoli sulla Sicurezza

Migliorare le azioni correttive

per mantenere le prestazioni di

Sicurezza

Controllo continuo per

garantire le prestazioni di

Sicurezza performance

della organizzazione

Ricerca di miglioramenti continui nelle prestazioni complessive del

SMS

Sicurezza Intrinseca (Strategie Precedenti e Attuali).

Pre-1930’s Identificare chi causa la perdita e punire i colpevoli Pre-1970’s Trovare i difetti, e definire l'interfaccia uomo-macchina 1970’s, 80’s Sviluppo di tecniche di valutazione del rischio

1980’s Standard basati sul rischio; normative legislative;

2000’s Progettazione ‘verde’ e ‘sicurezza intrinseca’

2000's Sistema di Gestione della Sicurezza (SMS-C)

Impegno Direzione

& Responsabilità

• Responsabilità sicurezza

• Nomina del Personale per la sicurezza

• Coordinamento del piano di risposta all'emergenza

• Documentazione

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

Il Dilemma della Gestione.

Produzione Protezione

Risorse Risorse

Livelli di Gestione

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



La benzina è infiammabile (il

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

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”

Progettazione Intrinsecamente più Sicura, Chimica Verde, e Ingegneria Verde.

Chimica

e Ingegneria Verde Progettazione intrinsecamente

più Sicura

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 charter

Rischio medico (totale)

Sicurezza stradale

Industria Chimica di Processo scalate sull’Imalaia

(da R. Amalberti)

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

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 ASR

Sorveglianza Audits

ASR MOR

Relazioni su pericolo e incidenti Pericolo

FDA sistemi di osservazione

diretta

Panoramica sulla Mitigazione del Rischio.

 La mitigazione affronta il pericolo?

 Affronta anche il rischio(i)?

 E’ appropriata?

 E’ efficace?

Valutazione delle difese all’interno sistema sicurezza

R R

R R

Accettazione della mitigazione del

rischio

H H H H

Identificazione del pericolo e

gestione del rischio

Controllo e mitigazione del rischio (i)

 E’ addizionale o altre mitigazioni?

si richiedono OGNI PERICOLO

Regolamenti Addestramento Tecnologia

 Le strategie di

mitigazione generano ulteriori rischio(i) OGNI RISCHIO

A L A R P

Regione intollerabile

accettabile Regione

Regione tollerabile

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

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

Occupational Safety vs. Process Safety.

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?

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

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

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

Evoluzione della Norma ISO 9001 e

Tempistiche Transizione per ISO 9001:2015.

2015 2016 2017 2018

Settembre 2015 Pubblicato 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

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

Informazione Post Produzione

 Esperienza post-produzione

 Riesame della GESTIONE RISCHIO

 Esperienza – uso dei clienti

 Presa di azioni appropriate

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 rischio

Co municare e Consu ltare Monitorare e r ive dere

Valutazione del Rischio.

Metodi (SAM):



Hazop



FMECA



FTA



ETA



Affidabilità

Rischio-informato approccio MTO

Ispettorato

dello Staff

Selezione Educazione e

addestramento procedure

Interfacce Super -

visione

Manutenzione

Hazards

Risks Risultato

Relazioni Principi e

Obiettivi, standard e - risorse della organizzazione

Processo Attori in prima linea

Progett. Sistema

Valutazione

Req. di Sicurezza Specifiche

Pericoli

Rischi

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 MTO = Man-Technique-Organisation

FHA = Functional Hazard Assessment

PSSA = Preliminary System Safety Assessment SSA = System Safety Assessment

ESARR 4 = EUROCONTROL Safety Regulatory Requirement CPPs = Critical Control Points

QMS = Quality Management Systems

Identificazione del Pericolo.

Pericoli rilevanti per l'impianto/sito

• Interazione con parti terze

• Eventi naturali

Pericoli rilevanti per la configurazione del processo

• Deviazioni del processo

Pericoli rilevanti a pezzi di apparecchiature

• Corrosione e defetti di Materiali,

• Errori di fabbricazione, ecc.

HAZID MSDS

Prima

identificazione del progetto di Pericolo

Linee guida e principi per l'HAZOP

Miglioramento Progetto

Analisi dettagliata e quantitativa per

migliorare la sicurezza del

progetto HAZOP

FMECA

Analisi Statistiche

Identificazione del Pericolo (2).

Rilascio

Pressurizzato Non-

pressurizzato Altro

Gas 2-fasi /

Liquido

Flash / Spray

Rainout

Evaporazione Pool

Fuoco

esterno Fase

cond.

Palla di

fuoco Fuoco

Jet Fuoco

flash VCE Fuoco

Pool Bleve RPT

Jet

Rilascio Continuo

Accensione anticipata

dispersione Gas

Accensione riradata

Congestione Accensione ritardata

Accensione anticipata

disper.

tossici

FMEA.

PROCESSO FMEA

 Elencare TUTTI i possibili guasti

 Classificazione e quantificazione (da 1 a 10) dei guasti in base a:

 Frequenza (F) / probabilità che si verifichi il guasto

 Severità (S) dell'effetto

 Individuazione (D) del guasto (capacità di rivelarlo)

 Ordinare per priorità in base al calcolo del

Numero di Priorità di Rischio: RPN = F × S × D

Definizione del team

Contesto Scopo del

team

Identificazione guasti valutazione

rischio

Definizione di azioni correttive / preventive

Nuova Valutazione

del rischio

Documento analisi del

rischio

Azioni di Miglioramento

Valutazione finale delle conseguenze

1 2 3 4 5 6

Metrica FMEA.

• Diagramma a spina di pesce per unità di operazione per strutturare i parametri di processo

• Si usa una scala a 5 livelli per graduare i parametri e calcolare il

Numero di Priorità di Rischio

RPN = I × D × P

• Si stabilisce una soglia

• Ogni valore sopra la soglia viene studiato con un DoE

• Si aggiungono soglie di severità/Impatto come requisiti addizionali

• Dipende criticamente dal rischio: P×I

Impatto Rilevabilità Probabilità

1 trascurabile molto alta molto improbabile

2 marginale alta remota

3 moderato moderata occasionale

4 maggiore bassa probabile

5 critico (sconosciuto) molto bassa frequente

Accettabilità del Rischio.

• Decisione nazionale/internazionale – livello di perdita accettabile (etico, politico e economico).

Valutazione dell’Analisi di Rischio :

ALARP – abbastanza basso da essere ragionevolmente pratico (UK, USA)

“Si deve esaminare il rischio per la Società quando c’è una possibilità di una catastrofe che provoca un gran numero di vittime”.

GAMAB – «Globalement Au Moins Aussi Bon» = non superiore a prima (France)

“Tutti i nuovi sistemi devono offrire un livello di rischio globalmente almeno pari a quello offerto da qualsiasi sistema equivalente esistente”.

MEM – «minimum endogenous mortality»

“Il pericolo dovuto a un nuovo sistema non dovrebbe aumentare significativa- mente i valori della minima mortalità endogena per individuo”.

Accettabilità del Rischio (2).

Tolerable hazard rate (THR) – Un valore di pericolo che garantisce che i rischi derivanti non superano un obiettivo di singolo rischio.

SIL PFD

Riduzione del

Rischio Affidabilità (%) 4

3

2

1

PDF_media = probabilità media di guasto su richiesta.

Potential Loss of Life (PLL) = numero atteso di morti all’anno.

Valutazione del Rischio.

 Identificare i Rischi Potenziali

 Iniziare con un HAZOP

 Valutare la probabilità di Rischi Potenziali

 Rotture alle attrezzature

 Errore umano

 Valutare le Conseguenze dei Rischi Potenziali

 Impatto di un evento

Pericoli sulla Salute.

 Categoria A – Agenti Biologici

 Categoria B – Agenti Fisici

 Categoria C – Agenti Chimici

(solo quest'ultima sezione viene analizzata)

Pericolo Chimico.

Pericolo Chimico

Pericolo fisico

Chimici reattivi

Reattivi

all'acqua Instabile

Esplosivo

Pericolo fuoco

Piroforico Ossidante

Infiammabil

Pericolo salute Chimici per

organi- bersaglio

Corrosivi

Sensibiliz-

zanti Irritanti

Pericolo riproduzione

Mutageni Teratogeni

Cancerogeni

Effetto di Composti Chimici sulla Salute.

• Irritanti: Infiammano i tessuti cutanei per contatto.

• Corrosivi: Distruggono il tessuto cutaneo nel punto di contatto.

• Sensibilizzanti: Causano reazioni allergiche.

• Composti ad Organo-Bersaglio: Danneggiano specifici organi e sistemi corporei.

• Pericoli per la Riproduzione: Modificano l'informazione genetica sulle cellule uovo o sperma e/o danneggiano il feto dopo concepimento.

• Cancerogeni: Provocano il cancro.

Esempi di Pericolo.

Tossicità Acuta Tossicità Cronica Infiammabilità Instabilità Condizioni Estreme Inquinamento dell’aria Inquinamento dell’acqua Contaminazione acque sotterranee Smaltimento reflui Esempi

Il Cloro è tossico per inalazione

L’acido solforico è estremamente corrosivo per la pelle L’etilene è infiammabile

Il vapore confinato ad alta pressione contiene energia PV Lo stirene può polimerizzare rilasciando calore

Il materiale nucleare contiene materiali a tossicità cronica Grandi masse ad alta temperatura sono fonti di energia.

Elenco Rappresentativo di Tipi di Pericoli.

Incendi

incendi improvvisi incendi in massa incendi a getto

Esplosioni

Nubi di vapori

Deflagrazioni confinate Detonazioni

Rotture di Recipienti a Pressione Reazioni fuggitive

Sovrappressione Frattura fragile Polimerizzazione Decomposizione

Reazioni di Contaminazione

Liquidi Bollenti, vapore in espansione

Tossicità

Ambientalmente Cronico Acuto

Individualmente tossico Ampiamente tossico Pesticidi

Fungicidi Erbicidi Insetticidi Fumiganti

Prodotto

Incidente del consumatore Discariche di rifiuti

Raggruppamenti di Molecole Rappresentative Pericolose.

Ammoniaca

Idrocarburi Clorurati Ciano composti

Idrocarburi a legami multipli Epossidi

Idruri e Idrogeno Acetiluri Metallici Composti Azotati

Composti ossigenati di alogeni

Composti ossigenati del manganese Perossidi

Difenili policlorurati

Tossicità e Fuoco Tossicità Tossicità Fuoco e Esplosione Esplosione Esplosione Esplosione Esplosione Esplosione Esplosione Fuoco e Esplosione Ambientale

Combinazioni Reattive di Composti Chimici.

A + B

Acidi Clorati

Cloriti Ipocloriti Cianuri Fluoruri Epossidi Combustibili Ossidanti

Acido Cromico Anidro

Permanganato di Potassio Perossido di Sodio

Alcali Nitro Composti Nitroso Composti

Evento Pericoloso Accensione Spontanea Accensione Spontanea Accensione Spontanea Gas Tossico/Fiamma Gas Tossico Calore/Polimerizzazione Esplosione Accensione Spontanea Accensione Spontanea Accensione Spontanea Facile ad Incendiarsi Facile ad Incendiarsi

Combinazioni Reattive di Composti Chimici (2).

A + B

Ammonio Clorati

Sali Nitrati

Metalli Alcalini Alcoli Glicoli Ammidi Ammine

Azo Composti Diazo Composti Solfuro Inorganico Acqua

Metalli Esplosivi

Composti Polimerizzabili

Evento Pericoloso Sali Esplosivi Sali Esplosivi Gas Infiammabile Gas Infiammabile Gas Infiammabile Gas Infiammabile Gas Infiammabile Gas Infiammabile Gas Tossico/Fiamma Calore/Esplosione

Incidenti Chimici o Esplosioni Rilevanti.

LOCALITA’ DATA COMPOSTO QUANT. STIMATA DECESSI

Oppau/Ludwigshafen 21 Settembre, 1921 Solfato di ammonio, nitrato di ammonio

4,500 t esplosi ca. 550 + 50 morti, 1,500 feriti

Flixborough 1 Giugno, 1974 cicloesano 400 ton coinvolti, 40 ton rilasciati

28 morti, 36 + 53 feriti

Beek 7 Novembre, 1975 (preval.) propilene > 10,000 m³coinvolti, 5.5 ton rilasciati

14 morti, 104 + 3 feriti

Seveso 10 Luglio, 1976 2,4,5-triclorofenolo, diossina

7 ton coinvolti, 3 ton rilasciati

Nessuna morte diretta, ca.

37,000 persone esposte San Juan, Mexico

City

19 Novembre, 1984 LPG > 10,000 m³coinvolti 5 + ca. 500 morti, 2 + 7000 feriti (soprattutto all’esterno dell’impianto) Bhopal 3 Dicembre, 1984 metil isocianato 41 ton rilasciati 3,800 morti, 2,720

permanentemente disabili

Pasadena 23 Ottobre, 1989 etilene, isobutano, esene, idrogeno

33 ton emessi 23 morti, 130-300 feriti

Toulouse 21 Settembre, 2001 Nitrato di ammonio 200-300 ton eslosi 31 morti, 2442 feriti Tianjin 12 Agosto 2015 Cianuro di sodio e

nitrato di ammonio

300 (? NaCN) and 800 ton (NH₄NO₃) esplosi

114 morti, 720 feriti

Sequenza Incidentale.

Iniziazione L’evento che innesca l’incidente

Propagazione Gli eventi che mantengono/espandono l’incidente Terminazione Gli eventi che bloccano o riducono l’incidente

L’obiettivo della Prevenzione è:

Minimizzare la probabilità che l’incidente inizi.

Massimizzare la probabilità che la sequenza termini senza danni se si innesca.

Minimizzare le conseguenze se termina in danni a persone.

Ridurre i Pericoli Intrinseci e Migliorare gli Strati di Protezione.

Migliora la capacità di protezione

intrinseca



Materiali o energia - intrinseco in materiali o chimica Variabile di processo - come funziona la chimica nel

processo



Passivo Attivo

Procedurale



Processo

Vicinanze del processo Lavoratori

Lavoratori limitrofi Pubblico

Ambiente

Riduce o elimina Il pericolo intrinseco

Determina un rischio

ridotto

RISPOSTA DELLA COMUNITA’ ALL’EMERGENZA

RISPOSTA ALL’EMERGENZA DI IMPIANTO

PROTEZIONE FISICA (BARRIERE)

PROTEZIONE FISICA (DISPOSITIVI DI SOCCORSO)

AZIONI AUTOMATICHE SIS ALLARMI CRITICI,

OPERATORE SUPERVISIONE & INTERVENTI CONTROLLI DI BASE, ALLARMI DI PROCESSO,

OPERATORE AZIONI

Progettazione Di Processo

CHIMICA

5 Livelli di Prevenzione4 Livelli di Mitigazione

Prevenzione/Mitigazione e Sicurezza Intrinseca

(Tipici Strati di Protezione – Modello a Cipolla).

Gestione dei Pericoli di Processo.

Informazione sulla Sicurezza del Processo Procedure Operative

Integrità Meccanica

Analisi dei Pericoli di Processo Pratiche di Lavoro Sicuro Istruzioni e Addestramento Gestione del Cambiamento

Riesame Pre-Avvio Risposta all’Emergenza

Indagini sugli Incidenti Audit

Quanto sopra è l’insieme dei titoli degli undici aspetti delle “API 750 Recommended Practice”. Esse richiedono significativi investimenti in tempo, attrezzature e sforzi.

L’obiettivo è di ridurre il Rischio connesso ad un determinato Pericolo. L’interesse è centrato sulla riduzione di tali requisiti ricorrendo a Processi Intrinsecamente più Sicuri.

Conduzione Tradizionale del Rischio.

Prende in esame i seguenti fattori:

 Costi di investimento per strumentazione di sicurezza e ambiente

 Costi di investimento per barriere passive

 Costi operativi e di manutenzione

 Costi per migliore la manutenzione delle strumentazioni di sicurezza

 Aumento della manutenzione per strumentazioni di processo per rispettare le norme di sicurezza

 Costi di addestramento alla sicurezza degli operatori per materiali e processi pericolosi

 Costi regolatori

 Costi di assicurazione

 Potenziali danni patrimoniali, perdita di prodotto, e interruzione delle attività in caso di incidente

 Potenziali implicazioni penali.

Strati di Protezione.

Gli strati di protezione sono costosi da costruire e mantenere:

Capitale, Operativo, Addestramento, Manutenzione, Diversione.

Il pericolo rimane:

Alcune combinazioni di danni degli strati di protezione porteranno ad un incidente.

Gli incidenti si possono verificare per meccanismi che non erano stati anticipati:

Il pericolo rimane. Situazioni non previste possono non proteggere.

Progettazione di processo

Processi Intrinsecamente Più Sicuri.

‘Un processo di produzione di un composto chimico è INTRINSECAMENTE PIU’ SICURO

se riduce o elimina i pericoli associati ai

materiali e operazioni usate nel processo, e questa riduzione o eliminazione è permanente ed

inseparabile.’

Progettazione di processo

Strategie per Ridurre il Rischio.

INTRINSECHE Eliminano il pericolo utilizzando materiali e condizioni di processo che non sono pericolose

PASSIVE Minimizzano il pericolo mediante specifiche di progettazione delle apparecchiature di processo che riducono sia la

probabilità o le conseguenze del pericolo senza diventare attive

ATTIVE Usano controlli, intercette di sicurezza, e sistemi di blocco di emergenza per monitorare e correggere le variazioni di

processo (controlli ingegneristici)

PROCEDURALI Usano procedure operative, controlli amministrativi, risposte all’emergenza, e altri approcci di conduzione

per prevenire incidenti, o per minimizzare le conseguenze (controlli amministrativi)

In ordine di affidabilità !

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).

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.

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?)

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)

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.

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.

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?]

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 di

un 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)

Limiti di Sicurezza nella Progettazione di Processo.

Settaggio

Stretti, 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.

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

Strategie di Gestione del Rischio di Processo.

Strategie di Gestione del Rischio di

Processo

Intrinseche Passive Attive Procedurali

Sostituire Minimizzare

Moderare Strategie di progetto Intrinsecamente più Sicuro

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

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 Flessibilità, Overprogettazione, Ricicli

Insediam., Controlli, Strumentazione disegni, Materiali di Costruzione

Progettazione Dettagliata Specifiche Componenti Standard/Procedure

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

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.

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 essere sufficiente a convogliare la quantità richiesta e non di più

 Fornire adeguato supporto specie per piccole tubazioni

 Trasferire mediante gas, se possibile, anziché via liquidi.

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”

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.

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

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.

Miglioramenti nel Processo di Produzione del Viagra

(Pfizer).

1300 L/kg ^{100 L/kg 22 L/kg 7 L/kg} 4 L/kg

Cloruro di Metilene

t-Butanolo Butanone Etile acetate Toluene

Inventari per una Progettazione

Inerentemente più Sicura. Basta?

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

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 (ridotta spinta, ridotto surriscaldamento, ridotto getto bifasico)

Dimensioni Particelle

 Usare particelle di grandi dimensioni per ridurre l’esposizione

 Usare sospensioni o paste (per additivi di polimeri usare mescole).

Moderare (2).

‘Moderare significa usare materiali in condizioni meno pericolose.’

Condizioni Operative



Usare condizioni che riducono la temperatura



Usare condizioni che riducono la pressione Isolamento per Compartimentazione/Localizzazione



Progettare per ridurre la potenzialità che un incidente ad un sito operativo inizi un incidente in un altro sito



Considerare l’opportunità di eliminare il trasporto di materiali

pericolosi all’interno dell’impianto.

Moderare (3).

‘Moderare significa usare materiali in condizioni meno pericolose.’

Deviazioni di Processo

 Limitare la velocità d’aggiunta di materiali dimensionando pompe e linee

 Usare serbatoi di carico/alimentazione per prevenire il sovraccarico di reagenti

 Progettare tubazioni/valvolame per prevenire il carico diretto dai serbatoi di stoccaggio al reattore

 Selezionare mezzi di trasferimento del calore per limitare la temperatura massima o minima raggiungibile nel reattore.

Serbatoi di Stoccaggio

 Predisporre adatte vasche di contenimento per ridurre le conseguenze di fuoriuscite.

Costruzioni di Contenimento

 Limitano l’impatto della perdita di contenimento dei materiali tossici.

Moderare – Esempio.

La costruzione di contenimento e la dimensione delle tubazioni

24 m

36 m

Moderare – Esempio: Diluizione.

• Ammoniaca acquosa al posto di quella

anidra.

• HCl acquoso anziché HCl anidro.

• Acido solforico anziché oleum.

• Benzoil perossido

umido anziché anidro.

• Dinamite anziché nitroglicerina liquida.

0 1.5

0 10,000 20,000

NH3Concentrazione, mole ppm

Ammoniaca Acquosa 28%

Ammoniaca anidra

(B) - Scenario di rilascio : Rottura di tubazione di alimentazione da 2 pollici

Distanze, km

Lista di Controllo per la Moderazione.

 Si può limitare la pressione di alimentazione delle materie prime a meno della pressione di lavoro del recipiente da cui sono prelevati?

 Si possono rendere meno severe le condizioni di reazione (temperatura, pressione) mediante l’uso di catalizzatori o di un miglior catalizzatore?

 Si può condurre il processo in condizioni meno severe? Se ciò provoca minori rese o conversioni, il riciclo delle materie prime può compensare tali perdite?

 E’ possibile diluire la materia prima pericolosa per ridurre il pericolo potenziale?

 Si può localizzare l’unità di processo per ridurre o eliminare gli impatti negativi su altre installazioni adiacenti pericolose?

 Si può scegliere il sito dell’impianto per minimizzare il trasporto di materiali pericolosi e per usare metodi e vie di trasporto più sicure?

 Si può ripartire diversamente un processo multi-stadio, in cui gli stadi sono effettuati in siti separati, per eliminare la necessità di trasportare materiali