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Gefahren bei der Umfüllung von entzündlichen Flüssigkeiten
Januar 2019
Am 20. November 2017 ereignete sich bei einem Kosmetikhersteller in den USA eine Lösungsmittelexplosion mit Todesfolge sowie erheblichen Sachschaden in Folge eines nachfolgenden Brandes. In einem Überwachungsvideo ist zu sehen wie eine brennbare Flüssigkeit (Hexamethyldisiloxan, Flammpunkt -8°C) aus einem 200 Liter Fass offen und ohne lokale Absaugung in einen RIBC[1] abgefüllt wird. Als der Mitarbeiter eine Lache im Bereich der Einfüllöffnung des RIBC mit einem Tuch abwischt kommt es zu einer Explosion.
Abbildung 1: Bilder eines Überwachungsvideos schildern den Unfallhergang
Was ist passiert
Bei genauerer Betrachtung der technischen Gegebenheiten und des Handelns des Mitarbeiters wird schnell klar, dass die Voraussetzungen für eine Explosion – gleichzeitige Anwesenheit von Brennstoff, Sauerstoff als Oxidationsmittel und einer wirksamen Zündquelle - vorhanden waren.
Wichtige Regeln des Explosionsschutzes, wie z.B. die Vermeidung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre (g.e.A.), oder die Vermeidung von Zündquellen sind in diesem konkreten Fall nicht beachtet worden.
Durch offene Handhabung von brennbaren Flüssigkeiten mit Flammpunkten deutlich unterhalb der Handhabungstemperatur, können, wie im obigen Beispiel erkennbar, austretende Dämpfe bereits nach kurzer Zeit eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden. Massnahmen zur Vermeidung einer g.e.A. wären z.B. eine wirksame technische Lüftung, ausgeführt als lokal installierte Absaugung (Quellenabluft), so dass die austretenden Dämpfe am Entstehungsort hinreichend verdünnt bzw. abgesaugt werden. Besser wäre eine geschlossene Abfüllung mit Gaspendelung.
Kann das Auftreten einer g.e.A. nicht verhindert werden so muss bei Auftreten einer der in EN 1127-1[2] genannten Zündquellen mit einer Entzündung der g.e.A. gerechnet werden. Im oben genannten Beispiel ereignete sich die Zündung der explosionsfähigen Atmosphäre als ein Mitarbeiter mit einem Tuch auf der Oberfläche des RIBC hantierte. Da sich keine offensichtlichen anderen Zündquellen, wie offene Flammen, elektrische Betriebsmittel oder heisse Oberflächen erkennen lassen, führte vermutlich eine elektrostatische Entladung ausgehend von aufgeladenen Gegenständen zur Zündung.
Elektrostatische Aufladungen treten bei Ladungstrennungsprozessen auf, dazu gehören z.B. das Strömung von Flüssigkeiten in Rohrleitungen oder die Reibung von isolierenden Oberflächen zueinander. Im oben genannten Ereignis sind aufgrund der Informationen im Video unter anderem folgende Szenarien, , für das Auslösen der Explosion denkbar:
Funkenentladung zwischen dem aufgeladenen und nicht geerdeten Mitarbeiter und dem leitfähigen Metallgitter des RIBC.
Funkenentladung zwischen dem durch die Befüllung aufgeladenen und nicht geerdeten RIBC zum Mitarbeiter
Funkenentladung zwischen dem durch die Entleerung aufgeladenen und nicht geerdeten Fass zum Metallgitter des RIBC
Büschelentladung von der durch Reibung des Putzlappens aufgeladenen Oberfläche des RIBC, als der Mitarbeiter mit diesem zu reinigen versuchte, zu einem Gegenstand (Metallgitter oder Mitarbeiter)
Aus diesem Grund möchten wir auf einen wichtigen, jedoch häufig unterschätzten, Aspekt hinweisen: die Anforderungen an Gebinde welche für Handhabung von (entzündbaren) Stoffen in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Technische Regelwerke wie die IEC/TS 60079-32-1[3] und die TRGS 727[4] beschreiben im Detail u.a. die notwendigen technischen und organisatorischen Anforderungen zur Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladung. So dürfen z.B. Gebinde aus isolierenden Materialen in Ex-Zone 1 & 2 nur unter einschränkten Bedingungen eingesetzt werden. In Ex-Zone 0 sind isolierende Gebinde grundsätzlich nicht erlaubt. Müssen isolierende Gebinde verwendet werden, so wird als Obergrenze ein maximales Fassungsvermögen von 5 Litern gefordert, um sicherzustellen, dass die umgebende, isolierende Oberfläche noch hinreichend klein ist, um zündwirksame Aufladung zu vermeiden. 5 Liter-Gebinde sind jedoch für einen Stoffumschlag in grösserem Massstab oft nicht praktikabel. Oftmals werden daher Gebinde mit einem Nennvolumen ≤1m3 und isolierendem Flüssigkeitsbehälter wie z.B. RIBC (siehe Abbildung 2) eingesetzt. Um diese sicher verwenden zu können gelten gemäss TRGS 727 die folgenden technischen Anforderungen und organisatorischen Massnahmen.
Abbildung 2: Darstellung eines RIBC und der sicheren Verwendung bei Einsatz mit entzündbaren Gefahrstoffen (Quelle: TRGS 727)
1. Deckel leitfähig und geerdet oder ableitfähig und mit Erde verbunden oder isolierend aber nicht gefährlich aufgeladen
2. Flüssigkeitsbehälter isolierend
3. Nichtbrennbare oder brennbare Flüssigkeit, ausgenommen Flüssigkeiten der Gruppe IIC und IIB mit MZE <0.2 mJ
4. Leitfähiges Gitter, geerdet, allseitig am Flüssigkeitsbehälter anliegend, Gitterform so, dass die umschlossenen Teilflächen A ≤100 cm2, oder
5. Leitfähige oder ableitfähige vollflächige Beschichtung mit Erdkontakt
6. Auslaufarmatur leitfähig und geerdet
7. Flüssigkeit in Kontakt mit Erde, hier z.B. über die Auslaufarmatur
8. Metallpalette
9. Leitfähiger oder ableitfähiger Boden
10.Erdungsklemme
Zusätzlich ist in der TRGS 727 beschrieben, dass die erwähnten Mindestanforderungen an isolierende Gebinde mit leitfähiger Umhüllung für andere als die folgenden Arbeitsschritte Befüllen, Transportieren, Lagern, Bereithalten vor Ort und Entleeren von entzündbaren Flüssigkeiten nicht ausreichend sind und bei Verwendung des Behälters als Reaktionsgefäss, Absetz- oder Sammelbehälter oder zum Mischen, Rühren oder Reinigen zusätzliche Massnahmen ergriffen werden müssen. Zudem müssen die Behälter bei Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen (Ex-Zonen) wiederkehrend geprüft werden, um nachzuweisen, dass die genannten elektrostatischen Anforderungen des gebrauchten RIBC erfüllt sind. Auch bei der Verwendung von RIBC mit ableitfähiger Kunststoffblase muss die Ableitfähigkeit ebenfalls wiederkehrend messtechnisch nachgewiesen werden.
Wie der beschriebene Unfall eindrücklich vermittelt, ist das Risikopotential beim offenen Handling eines leicht entzündbaren Stoffes als hoch anzusehen. Primär müssen daher Massnahmen ergriffen werden, die die Bildung einer gefährlichen explosionsfähgen Atmosphäre zuverlässig verhinden. Die Verwendung von geeigneten Arbeitsmitteln und das Einhalten geltender Mindestanforderungen bieten einen wirksamen Schutz vor Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen. Mitarbeiter müssen im Umgang mit entzündbaren Stoffen entsprechend geschult werden.
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[1] Rigid Intermediate Bulk Container (RIBC)
[2] EN 1127-1:2011 „Explosive atmospheres - Explosion prevention and protection – Part 1: Basic concepts and methodology“