PPS am CSE
PPS Studium – Uni und Inhalt
Ingenieure, denen wir vertrauen
PPS – Process and Plant Safety (Prozess- und Anlagensicherheit) wird am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Technsichen Universität Kaiserslautern im Masterstudiengang gelehrt. Es ist eine Querschnittsdisziplin für Ingenieure, Chemiker und andere.
Zielgruppe
Die Vorlesung PPS richtet sich an Studierende der Studiengänge:
- Maschinenbau und Verfahrenstechnik
- Bio- und Chemieingenieurwissenschaften
- Wirtschaftsingenieurwesen
- Chemie
- Energiewirtschaft
- Technische Volkswirtschaftslehre
sowie Interessenten anderer technisch orientierter Fachrichtungen, die ihre Kenntnisse in dem Bereich Prozess- und Anlagensicherheit erweitern möchten.
Voraussetzungen
Es werden keine speziellen Kenntnisse für die Vorlesung vorausgesetzt. Grundlagen der Strömungstechnik, Thermodynamik und Technischen Chemie vereinfachen jedoch das Verständnis.
PPS ist stark interdisziplinär – viele Fächer unterschiedlicher Studiengänge können wichtig sein für den PPS-Experten. Nachfolgend sind die Themen dargestellt, die im Fach Prozess- und Anlagensicherheit gelehrt werden:
Inhalte der Vorlesung
Die Vorlesungsinhalte stimmen überein mit den Anforderungen des Dechema Lehrprofils Prozess- und Anlagensicherheit.
Einführung in die Sicherheitstechnik
- Störfälle – Ursachen und Auswirkungen
- Prinzipielle Möglichkeiten zur Absicherung von Anlagen
- Sicherheitstechnik als interdisziplinäres Arbeitsgebiet
Risikomanagement
- Begriffe/Definitionen: Gefahr, Risiko, Grenzrisiko
- Einschätzen und Bewerten von Risiken
- Gesetzliche Anforderungen (z. B. Störfallverordnung)
- Anlagensicherheitskonzept
- Operability: Chemie/Verfahren/Standort/Apparate
- Primäre und sekundäre Absicherungsmaßnahmen
- Sicherheitsanalysen (z. B. HAZOP)
- Methoden der Gefahrenidentifikation
- Technische Risikoanalyse (Risikograph und Reliability Study)
- Möglichkeiten der Gefahrenabwehr / Risikominimierung
Sicherheitstechnische Beurteilung von Gefahr-/Stoffen
- Begriffe: Gefahrstoff, gefährlicher Stoff, Aufnahmewege
- Regelwerke: Gefahrstoff- / Gefahrgutrecht
- Einstufung / Kennzeichnung / Verpackung von Gefahrstoffen
- Einführung in die Arbeitssicherheit
- Gefährdungsbeurteilungen
- Arbeitsplatz-Grenzwert, biologischer Toleranzwert
- Sicherheitsdatenblätter / REACH Verordnung
- Prüfverfahren zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen von Gefahrstoffen (Gefahrstoffklassifizierung)
- Lagerung / Zusammenlagerung von Stoffen
Sicherheitstechnische Beurteilung von chemischen Prozessen
- Ursachen für durchgehende Reaktionen
- Konzepte und Leitfäden (z.B. TAA, TRAS 410)
- Vorgehen zur Ermittlung und Bewertung von Gefahren durch exotherme Reaktionen
- Sicherheitstechnische Kenngrößen (z. B. adiabate Temperaturerhöhung, adiabate Induktionszeit)
- Einführung in die adiabate Reaktionskalorimetrie
- Beurteilung von Gefahren durch exotherme chemische Reaktionen (Bewertung von DSC, Druckwärmestau Versuchsergebnissen)
- Theorie der Wärmeexplosion
Anlagensicherheitskonzept
- Auswahl eines geeigneten Sicherheitskonzeptes
- Inhärente Sicherheit / Layer-of-protection concept / human factors
Grundlagen der Zwei-Phasen-Strömung
- Grundlagen (Strömungsformen / Bilanzgleichungen / Kennzahlen)
- Strömungskonzepte
- Quasi-Einphasenströmung, homogene Strömung
- Zwei-Fluid-Modelle, Frozen Flow, HEM, HNE
Notentlastung von Chemiereaktoren
- Phänomenologische Beschreibung der Vorgänge bei Wärmeexplosionen und Zersetzungsreaktionen
- Berechnung des abzuführenden Massenstroms / Dampfanteils (DIERS – Methodology)
Sicherheitseinrichtungen
- Aufbau und Funktion von Flammendurchschlagsicherungen, Berstscheiben und Sicherheitsventilen
- Ventilcharakteristik, Hysterese
Absicherung von Reaktoren I
- Verfahrenstechnische Optimierung des Prozesses
- Inhärent sichere Anlagen
- Auslegung von Sicherheitsventilen und Berstscheiben (ISO 4126)
- Strömungszustand am Ventileintritt
- Einphasenströmung, Gas/Flüssigkeits-Strömung
- Bewertung der sicheren Funktion eines Sicherheitsventils
- Bemessung von Rohrleitungssystemen
Einführung in die Absicherung anderer Apparate
- Kolonnen
- Wärmetauscher
Rückhaltesysteme
- Konzepte und Leitfäden: Rückhaltung gefährlicher Flüssigkeiten / Dämpfe
- Abscheider für Notentlastungssysteme (Auslegung von Schwerkraft- und Zyklonabscheidern)
- Direktkondensation: Quenche / Tauchungen / Strahlapparate
- Betriebliche Entsorgung / Safe Bag
- Reaktionsstopper / Notkühlsysteme
Absicherung von Reaktoren II
- PLT-Schutzkonzepte
- Aufbau von PLT-Einrichtungen
- Klassifizierung von PLT-Einrichtungen (Überwachung / Absicherung)
- Anforderungen an PLT-Schutzeinrichtungen
- Risikominderung nach IEC 61511
- Zuverlässigkeit / Verfügbarkeit von PLT-Schutzeinrichtungen
- Klassische PLT-Schutzkonzepte
Neue Methoden zur Absicherung von Reaktoren
- „Intelligente hochverfügbare PLT-Schutzeinrichtungen“
- Absicherung von Reaktoren ohne Sicherheitseinrichtungen
- Ausführung komplexer softwarebasierter PLT-Schutzeinrichtungen
- Sicherheitsgerichtete Steuerungen
- Validierung / Verifizierung von PLT-Schutzkonzepten
Gefahrloses Ableiten von Gasen und Dämpfen
- Ausbreitungsrechnung
- Grundlagen zur Ausbreitung von Gefahrstoffen (Inversion, atmosphärische Temperaturschichtung, Turbulenz)
- Gesetzliche Anforderungen (Störfallverordnung, VDI 3783)
- Freistrahlausbreitung / Atmosphärische Ausbreitung nach VDI 3783
- Abdunstung aus Flüssigkeitslachen
- Störfallbeurteilungswerte: z.B. ERPG, AEGL, IDLH, TEEL
- Bewertung von Explosionsgefahren / toxischen Gefahren