Neue Technische Regeln für Gase Bedeutung für die betriebliche Praxis

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1 Neue Technische Regeln für Gase Bedeutung für die betriebliche Praxis und Cordula Wilrich, BAM Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung, Abteilung Chemische Sicherheitstechnik Unter den Eichen 87, Berlin Tel.: Brandprüfstand für Flüssiggasbehälter auf dem Prüffeld der BAM Energieversorgung, September 2014 Seite 1

2 Inhalt 1. Fachbereich Gase, Gasanlagen in der BAM 2. Altes Regelwerk für Druckgase 3. Neues Regelwerk im Rahmen der GefStoffV /BetrSichV 4. Anwendungsbeispiele für die TRGS 407 Energieversorgung, September 2014 Seite 2

3 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Bundesbehörde, etwa 1700 Mitarbeiter, davon etwa 250 in den Bereichen Gefahrgut / Chemische Sicherheitstechnik 9 Fachabteilungen, darunter Abt. 2 Chemische Sicherheitstechnik Abt. 3 Gefahrgutumschließungen Zweiggelände Fabeckstraße Unter den Eichen Stammgelände Lichterfelde Unter den Eichen 87 Zweiggelände Adlershof Richard-Willstätter-Straße 11 Freiversuchsgelände Horstwalde Energieversorgung, September 2014 Seite 3

4 Struktur des Fachbereichs Gase, Gasanlagen Fachbereich Gase, Gasanlagen ( Dir. u. Prof. Dr. V. Schröder) AG Explosionsschutz und Störfallsimulation AG Sicherheitstechnische Eigenschaften von Gasen AG Sicherer Umgang mit Sauerstoff AG Druckgeräte, Ausrüstungsteile AG Prüfung von Gaswarngeräten Energieversorgung, September 2014 Seite 4

5 Altes Regelwerk für Druckgase in Deutschland Druckbehälterverordnung und Acetylenverordnung sind außer Kraft gesetzt worden Zum sind ein Reihe wichtiger Technischer Regeln ausgelaufen. Dies betrifft insbesondere Stoffeigenschaften, Betreiben, Bereitstellen, Lagerung und innerbetriebliche Beförderung. Für Druckgase betrifft dies u.a.: Technische Regeln für Druckgase (TRG) Technische Regeln Druckbehälter (TRB) Technische Regeln Rohrleitungen (TRR) Technische Regeln Acetylen (TRAC) Ziel: Kleineres, einheitliches Regelwerk zur GefStoffV und BetrSichV (TRGS, TRBS) und Stärkung der Eigenverantwortung. Energieversorgung, September 2014 Seite 5

6 Europäisches Regelwerk für Gase Stoffeigenschaften Klassifizierung und Kennzeichnung Verordnung (EG) Nr. 1272/2008, (CLP-Verordnung, EU- GHS), ersetzt alte Stoff- und Zubereitungsrichtlinien 67/548/EWG und 1999/45/EG Neue Gefahrenklasse 2.5 Gase unter Druck Druckgeräte Bau und Ausrüstung, Betrieb Gefahrgutvorschriften (z. B. ADR/RID) mit genannten, harmonisierten Normen (Tanks, Flaschen, Ventile) und Richtlinie 2010/35/EU (TPED) für ortsbewegliche Druckgeräte Richtlinie 97/23/EG (Druckgeräterichtlinie) für ortsfeste Druckgeräte Energieversorgung, September 2014 Seite 6

7 Neue Technische Regeln für Gase zur BetrSichV und GefstoffV Lücken im nationalen Regelwerk nach Wegfall der TR sollen geschlossen werden Neue Projektgruppe "Gase" wurde vom BMAS ins Leben gerufen, die unter der Leitung der BAM arbeitet. Sie berichtet dem AGS und dem ABS. 3 neue TRGS/TRBS zu Gefährdungsbeurteilung/Stoffeigenschaften und Tätigkeiten mit ortsfesten und ortsbeweglichen Druckgasbehältern* TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung TRBS 3145 / TRGS 725 Ortsbewegliche Druckgasbehälter Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren TRBS 3146 / TRGS 726 Ortsfeste Druckanlagen für Gase * Der Begriff Druckgasbehälter umfasst - anders als im früheren Regelwerk - sowohl ortsbewegliche als auch ortsfeste Behälter. Er ist für diese Regeln bewusst definiert worden, um Abgrenzungen zu anderen Rechtsbereichen, z.b. Druckgeräte der PED, Druckgefäße des ADR usw., zu haben. Energieversorgung, September 2014 Seite 7

8 TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung Die TGS 407 gilt für alle Tätigkeiten mit Gasen. Auch Flüssiggas und Gase zu Brennzwecken sind explizit im Anwendungsbereich mit aufgeführt. Sie hat die Stoffeigenschaften von Gasen und Gasgemischen zum Schwerpunkt und beschreibt die Gefährdungen von Beschäftigten durch Gase unter Berücksichtigung ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften, wie z. B. hohe Volatilität, Verpackung unter Druck etc. und die sich daraus ergebenden Besonderheiten bei der Gefährdungsbeurteilung für Tätigkeiten mit Gasen. Die TRGS 407 geht insbesondere auf nicht von der Einstufung nach der CLP- Verordnung erfasste Eigenschaften ein. Hier sind zu nennen: pyrophore Eigenschaften, Korrosivität gegenüber Konstruktionswerkstoffen, mögliche erstickende Wirkung, Sauerstoffgrenzkonzentration, Kondensation und mögliche Entstehung von Unterdruck, adiabatische Verdichtung und damit mögliche Erreichung von Zündtemperaturen, Eigenschaftsänderungen unter nicht atmosphärischen Bedingungen etc. Energieversorgung, September 2014 Seite 8

9 TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung Weiterhin geht die TRGS 407 für die Gefährdungsbeurteilung vertiefend auf Gefährdungen durch: den Druck, die Freisetzung von Gasen, Tätigkeiten mit Acetylen, Tätigkeiten mit Sauerstoff und auf Gasgemische sowie die Gefährdungen beim Mischen von Gasen ein. Die Einteilung von Gasen in Gruppen, wie sie auch schon in den Anlagen zur TRG 101 "Gase" und in Anlage 1 zur TRG 102 "Gasgemische" enthalten war, wurde als hilfreiches Instrument für die Gefährdungsbeurteilung übernommen, da aus ihr grundlegende gemeinsame sicherheitstechnische Eigenschaften und Anforderungen abgeleitet werden können. Die Tabellen aus der TRG 101 und 102 wurden aktualisiert und überabeitet. Energieversorgung, September 2014 Seite 9

10 TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung Auszug aus Anlage 1 der TRGS 407: Beispiel Sauerstoff Gruppe 1: Permanentgase mit einer kritischen Temperatur Tk -50 C: Diese Gase lassen sich unter Druck nicht verflüssigen. Innerhalb der Tabelle sind die Gase nach ihrer Entzündbarkeit in die Gruppen 1.1 und 1.2 unterteilt. Die Füllmenge wird üblicherweise manometrisch bestimmt. Permanentgase, Gruppe 1.1: nicht entzündbar Gas Tk in C Sdp. in C Rel. Dichte Korrosiv UN-Nr. KC Sauerstoff O 2-118,4-183,0 1,10 Stark oxidierendes Gas, kann mit oxidierbaren Materialien gefährlich reagieren. Besondere Maßgaben: Völlig entleerte Flaschen für Tauch- und Atemschutzgeräte sind vor dem Füllen (mit Sauerstoff oder mit einem sauerstoffhaltigen Gemisch) einer Besichtigung des Flascheninnern zu unterziehen. Die Flasche darf nur gefüllt werden, wenn sich das Innere der Flasche in einem einwandfreien Zustand befindet oder der einwandfreie Zustand wieder hergestellt worden ist. Dies gilt auch, wenn dem Sauerstoff noch andere Stoffe beigemischt sind. 2. Gasberührte Ausrüstungsteile (Armaturen und Rohrleitungen) müssen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur ausgewählt werden. Hinweise hierzu gibt es in den entsprechenden Tabellen zur BGI Gasberührte Ausrüstungsteile, die mit organischen Verunreinigungen wie Fett oder Öl verunreinigt sind, müssen vor dem Füllen gereinigt werden. 1O 3O Energieversorgung, September 2014 Seite 10

11 TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung Auszug aus dem Gasgemische-Diagramm gemäß Anlage 3 der TRGS 407 Die Kreuztabelle ist bei der Beurteilung, ob die einzelnen Gase eines Gemisches in gefährlicher Weise reagieren können, heranzuziehen Legende: X Die Gase können in beliebigen Konzentrationen gemischt werden, gefährliche Reaktionen sind nicht möglich Die Gase können in bestimmten Konzentrationen gemischt werden, aber gefährliche Konzentrationen sind möglich Die Gase dürfen nicht gemischt werden (Ausnahmen sind möglich, erfordern jedoch besondere Kenntnisse und Fachkunde und sind in einem schriftlichen Bericht festzulegen. Über die erforderlichen Kenntnisse und die Fachkunde zur Beurteilung der Herstellbarkeit solcher Gasgemische verfügt die BAM Leer Keine Informationen vorhanden Gas Ethylen Ethylenoxid Fluor Germaniumwasserstoff Helium Kohlendioxid Kohlenmonoxid Krypton Luft Methan Methanthiol Methylamin Methylsilan Monosilan Neon Ozon Phosphan Propan Propylen R12 (CCl2F2) R12B1 (CBrClF2) R13 (CClF3) R13B1 (CBrF3) R14 (CF4) R21 (CCl2F) R22 (CHClF2) R23 (CHF3) R40 (CH3Cl) R40B1 (CH3Br) R114 (C2Cl2F4) Propan X X X X X X O X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Propylen (Propen) X X X X X X O X X X X X X X X X X X X X X X X R12 (CCl 2 F 2 ) X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X R12B1 (CBrClF 2 ) X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X R13 (CClF 3 ) X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X R13B1 (CBrF 3 ) X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Energieversorgung, September 2014 Seite 11

12 TRBS 3145 / TRGS 725 Ortsbewegliche Druckgasbehälter Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren" Die TRBS 3145 / TRGS 725 beschreibt Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten mit Gasen in ortsbeweglichen Behältern. Sie überführt Teile des vor Inkrafttreten der BetrSichV geltenden Regelwerks in das neue Regelwerk zur BetrSichV und zur GefStoffV. Zu nennen sind u.a.: Maßnahmen allgemeiner und grundsätzlicher Natur, wie z. B. zur Erforderlichkeit von Absperreinrichtungen und Schutzeinrichtungen, die sichere Aufstellung, regelmäßige Wartung, Beseitigung geringfügiger Mängel, Festlegungen für Instandsetzungsarbeiten sowie einen Hinweis auf besondere Verfahren bei der Feststellung von Undichtigkeiten etc. Das Füllen von ortsbeweglichen Druckgasbehältern (Überführen der Regelungen der TRG 402 "Betreiben von Füllanlagen. Prüfungen der Füllanlagen sind nicht enthalten, sondern in TRBS 1201 geregelt). Bereithalten, Entleeren und zur innerbetrieblichen Beförderung Beispiele für Mindestabstände für das Füllen von Tanks auf Straßen- und Schienenfahrzeuge Das Lagern (früher TRG 280) wird in der TRGS 510 geregelt Für den Explosionsschutz wird auf die entsprechenden technischen Regeln (TRBS 2152 ff., TRGS 720 ff.) verwiesen. Energieversorgung, September 2014 Seite 12

13 TRBS 3146 / TRGS 726 "Ortsfeste Druckanlagen für Gase" Die TRBS 3146 / TRGS 726 beschreibt Schutzmaßnahmen für ortsfeste Druckanlagen zur Lagerung von Gasen. Wie die beiden oben vorgestellten Technischen Regeln ist sie auch auf Flüssiggas anwendbar. Vom Anwendungsbereich nicht erfasst ist der sichere Betrieb von chemischen Prozessanlagen, auch wenn diese als Anlagenkomponenten Druckgasbehälter beinhalten können. Damit wird den Besonderheiten von Chemieanlagen Rechnung getragen, deren Betrieb oftmals spezielle Sicherheitsmaßnahmen erfordert. Zu nennen sind: Schutzmaßnahmen bei Aufstellung und Ausrüstung (früher TRB 600 und 610) Funktions- und Wirksamkeitsüberprüfungen Inbetriebsetzung, die Einhaltung der zulässigen Füllgrade, die Bedienung, einschließlich Schließen und Öffnen und die Instandhaltung Betrieb von ortsfesten Druckanlagen (frühertrb 700) Ein spezieller Fall sind dabei die erdgedeckten ortsfesten Druckgasbehälter. Die auch bisher schon gemäß TRB 610 erforderliche Berechnung der Sicherheitsabstände für ortsfeste Druckanlagen für entzündbare Gase bzw. für akut toxische Gase ist klarer formuliert und verweist für die akut toxischen Gase nun auf den AEGL-2-Wert, der spezifischere Berechnungen ermöglicht als der bisher in Bezug genommene ERPG-2-Wert. Energieversorgung, September 2014 Seite 13

14 Beispiele zur Anwendung der TRGS 407 Gasgemische mit kondensierbaren Komponenten Vermeiden von Kondensation Ein Biogas der Zusammensetzung 70 Vol.-% Methan, 29 Vol.-% CO2, 1 Vol.-% H2O soll bei 20 C auf 5 bar verdichtet werden. Ist Kondensation im Behälter zu erwarten? TRGS 407, Abschnitt 4.2 Schutzmaßnahmen beim Mischen von Gasen pvi = Dampfdruck der kondensierbaren Komponente xi = Stoffmengenanteil pvi, H2O (20 C) = 2,34E-2 bar pvi, CO2 (20 C) = 5,74E1 bar pfüll (zulässig) = 1/(0,01/0,0234+0,29/57,4) -1 = 1,31 bar(ü) Eine Verdichtung auf 5 bar(ü) führt zur Kondensation im Behälter. Energieversorgung, September 2014 Seite 14

15 Beispiele zur Anwendung der TRGS 407 Herstellbarkeit und Klassifizierung von Gasgemischen Darf ein Gasgemisch aus 7 Vol.-% Wasserstoff und 93 Vol.-% Kohlendioxid innerbetrieblich hergestellt werden und wenn ja ist dieses Gemisch entzündbar (früher: brennbar)? TRGS 407, Abschnitt Besondere Gefährdung beim Mischen von Gasen (Anlage 3 - Gasgemischdiagramm) X Komponenten des Gasgemisches (H2 und CO2) können in beliebigen Konzentrationen gemischt werden, gefährliche Reaktionen sind nicht möglich. Energieversorgung, September 2014 Seite 15

16 Beispiele zur Anwendung der TRGS 407 Herstellbarkeit und Klassifizierung von Gasgemischen (Klassifizierung des Gemisches aus H2 und CO2) TRGS 407, Anlage A.1.1 Physikalische-chemische Gefahren Ist die Ungleichung erfüllt, so ist das Gemisch bei 101, hpa und 20 C nicht entzündbar. Stoffdaten in DIN EN ISO verfügbar Ai = Stoffmengenanteil des entzündbaren Gases oder Dampfes i in mol% Tci = Maximaler Anteil des entzündbaren Gases oder Dampfes i in Stickstoff, bei dem das Gemisch in Luft gerade noch nicht entzündbar ist (Grenzwert der Entzündbarkeit) in mol% Bk = Stoffmengenanteil des inerten Gases k Kk = Stickstoffäquivalenzkoeffizient des inerten Gases k Tci (H2) = 5,5, Kk (CO2) = 1,5 7 Mol-% (100/5,5-1) 93 Mol-% (1,5) 120,3 139,5 Ungleichung ist erfüllt. Gemisch ist nicht entzündbar Energieversorgung, September 2014 Seite 16

17 Explosionsdiagramm Darstellung des Explosionsbereiches in Dreieckskoordinaten System: Wasserstoff/Kohlendioxid/Luft Anfangsbedingungen: 20 C, 1 bar Messverfahren: DIN H2 CO2 Ex-Bereich MXC (Maximaler Brenngasanteil) 8,1 Mol-% Luft Energieversorgung, September 2014 Seite 17

18 Zusammenfassung Für Industriegase und Flüssiggas sind viele technische Anforderungen inzwischen europäisch geregelt (TPED, ADR für ortsbewegliche Druckgeräte, PED für ortsfeste Anlagen, CLP-Verordnung für die Stoffeigenschaften) Das Technische Regelwerk ist in großen Teilen zum außer Kraft gesetzt worden (TRG, TRB, TRR, TRAC). Die verbliebenen Lücken sollten durch 3 neue TRBS/TRGS geschlossen werden. Dafür hat das BMAS eine Projektgruppe unter Leitung der BAM eingesetzt. Inzwischen sind die Regeln veröffentlicht worden: TRGS 407 Tätigkeiten mit Gasen Gefährdungsbeurteilung TRBS 3145 / TRGS 725 Ortsbewegliche Druckgasbehälter Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren TRBS 3146 / TRGS 726 Ortsfeste Druckanlagen für Gase Energieversorgung, September 2014 Seite 18

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Energieversorgung, September 2014 Seite 19