Keine unliebsamen Überraschungen bei Extrapolationen
November 2018
Repräsentative Stoff- und Sicherheitsdaten sind der Rohstoff für zuverlässige Risikobeurteilungen und -analysen. Die Modellierung und Simulation von chemischen Verfahren und Ereignisszenarien benötigt ebenfalls eine Vielzahl von Daten bzw. Messungen. Wenn unzureichende Daten vorliegen, können Schätzungen oder Extrapolationen von fehlenden Stoffeigenschaften die Lücken füllen.
Physikalische und chemische Eigenschaften zu verarbeitender Stoffe sind grundlegende Informationen. Wir können folgende Gruppen unterscheiden:
- Thermodynamische Eigenschaften
- Transporteigenschaften
- Sicherheitsinformationen
- Toxikologische Daten
- Ökotoxikologische Daten
Oft müssen Stoffeigenschaften weit ausserhalb des Bereiches extrapoliert werden in dem sie ursprünglich gemessen wurden. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel bei dem Dampfdrücke, die bei höheren Temperaturen gemessen wurden, bis zu Raumtemperatur extrapoliert wurden. Dieses Vorgehen ist notwendig zur Transportklassifizierung (in Übereinstimmung mit GHS/CLP) sowie beim Erstellen von Sicherheitsdatenblättern (SDB).
Die Extrapolation mit einer ungeeigneten Methode oder eine unangemessene Korrelation kann zu Fehlern von mehreren Grössenordnungen führen, wie in Abbildung 1 am Beispiel der Extrapolation des Dampfdrucks von Dicyclohexylmethylphosphonat zeigt.
Abbildung 1: Extrapolationen können problematisch sein.
Die Fehlerfortpflanzung bei der Weiterverwendung solcher Daten führt dann zu Folgeproblemen. Bei Druckentlastungsberechnungen kann z.B. ein Fehler im Dampfdruck zu einer falsch berechneten Ansprechtemperatur des Sicherheitsventils führen. Dies wiederum kann dazu führen, dass zu klein oder zu gross dimensionierte Sicherheitsventile eingesetzt werden, mit der Konsequenz, dass das Sicherheitsventil flattert, dass die nachgelagerten Installationen eine zu geringe Entlastungskapazität aufweisen oder, dass der zu schützende Behälter im schlimmsten Fall zerstört wird.
Zahlreiche Methoden und Konzepte stellen die Extrapolation von Daten in Bereiche sicher, die experimentell nicht zugänglich sind.
Es gibt unzählige Möglichkeiten um Stoffdaten abzuschätzen oder zu ergänzen:
- Empirische Korrelationen/Regeln
- Gruppenbeitragsmethoden
- Übereinstimmende Zustände
- Struktur-Eigenschaft Beziehungen
- Thermodynamische Konsistenz
- Interpolationen und Extrapolationen von ähnlichen/verwandten Stoffen
- Analyse homologer Reihen
- Familiendiagramme oder -trends
- Methode analoger Serien
- Korrelation mehrerer Eigenschaften
- Muster des Eigenschaftsverhaltens
- Kombinationen obiger Methoden
Die bekannte und umfangreiche TÜV SÜD Stoffdatenbanksoftware PPDS kann zur Abfrage von Reinstoff- und Gemischdaten genutzt werden. Sie enthält kritisch bewertete Daten, Gleichungen für temperaturabhängige Stoffeigenschaften sowie Regressionspakete zur Erstellung neuer Korrelationen.
Sowohl experimentelle Messungen als auch extrapolierte oder abgeschätzte Daten müssen vor ihrer Verwendung auf Plausibilität geprüft und gegebenenfalls für ihre Genauigkeit und Präzision validiert werden.
Wir können ausserdem folgende Dienstleistungen anbieten:
- Vorschläge für Stoffdatenmethoden
- Wahl geeigneter Korrelationen
- Regressionsanalyse und Statistik
- Fehlerfortpflanzung und Darstellung
- Interpretation der Ergebnisse
Unsere Laboratorien und Experten können Ihnen helfen fehlende Sicherheitsinformationen zu messen, abzuschätzen oder vorherzusagen. Mit der Beurteilung und Bewertung von Stoffeigenschaften helfen wir Ihnen die Sicherheit Ihrer Prozesse zu verbessern.
Kontakt : TÜV SÜD Process Safety
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