Development and validation of the HarsMeth NP methodology for the assessment of chemical reaction hazards.

Abstract

L'objectiu d'aquest treball es centra en el desenvolupament, comprovació i millora d'una metodologia per l'assessorament del perill tèrmic de les reaccions químiques, orientada especialment a les petites i mitjanes empreses. La metodologia està basada en un sistema de llistes de comprovació per identificar els perills, així com en altres eines senzilles d'entendre per a personal no expert en seguretat. Els orígens del desenvolupament de la metodologia es basen en dos eines existents, HarsMeth i Check Cards for Runaway. S'han pres diferents enfocaments per tal d'aconseguir una metodologia d'assessorament fiable. En primer lloc s'ha verificat l'eficàcia d'ambdues metodologies en diferents empreses dedicades al desenvolupament de productes de química fina, per determinar els punts forts i els punts febles de cada una de elles, i per aprofitar els avantatges identificats per tal de crear una unica metodologia anomenada HarsMeth version 2. A continuació, s'ha provat aquesta versió exhaustivament en dos empreses químiques per tal de millorarla, detectant fallades i allargant les llistes de comprovació amb la finalitat de cobrir el màxim número possible de qüestions per l'assessorament. Altres activitats s'han centrat en el desenvolupament d'eines per a la determinació teòrica de entalpies de reacció i per la identificació de perills tèrmics en equips de procés. La versió final de la metodologia que s'ha desenvolupat, anomenada HarsMeth New Process, està estructurada per tal de realitzar l'assessorament seguint els passos lògics en el desenvolupament d'un procés químic, començant per el disseny de la reacció química en el laboratori, seguit per l'anàlisi de la estabilitat i compatibilitat dels reactius, l'anàlisi de la perillositat de la reacció, l'escalat del procés, i la determinació de les mesures de seguretat necessàries per implementar el procés a escala industrial en funció dels perills identificats anteriorment. Un altre estratègia seguida per millorar la metodologia ha estat analitzar els accidents químics inclosos en la base de dades MARS amb la finalitat de determinar lliçons per aprendre dels accidents, així com per identificar quins aspectes de la metodologia haurien ajudat a prevenir els accidents, i a posar de relleu quins aspectes de la seguretat quimica s'han de tenir especialment en compte a les indústries de procés.

El objetivo de este trabajo se centra en el desarrollo, comprobación y mejora de una metodología para el asesoramiento del peligro térmico de las reacciones químicas, orientada especialmente a las pequeñas y medianas empresas. La metodología está basada en un sistema de listas de comprobación para identificar los peligros, así como en otras herramientas fáciles de entender para personal no experto en seguridad. Los orígenes del desarrollo de la metodología se basan en dos herramientas existentes, HarsMeth y Check Cards for Runaway. Se han seguido diferentes enfoques para llegar a una metodología de asesoramiento fiable. En primer lugar se ha verificado la eficacia de ambas metodologías en diferentes empresas dedicadas al desarrollo de productos de química fina, para determinar las fuerzas y debilidades de cada una de ellas, y para aprovechar las ventajas identificadas para crear una única metodología llamada HarsMeth version 2. A continuación, se ha probado esta versión exhaustivamente en dos empresas químicas para mejorarla, detectando fallos y expandiendo las listas de comprobación con el fin de cubrir el máximo número de cuestiones posibles en el asesoramiento. Otras actividades se han centrado en el desarrollo de herramientas para la determinación teórica de entalpías de reacción y para la identificación de peligros térmicos en equipos de proceso. La versión final de la metodología que se ha desarrollado, llamada HarsMeth New Process, está estructurada para realizar el asesoramiento siguiendo los pasos lógicos del desarrollo de un proceso químico, empezando por el diseño de la reacción química en el laboratorio, siguiendo con el análisis de la estabilidad y compatibilidad de los reactivos, el análisis de la peligrosidad de la reacción, el escalado del proceso y la determinación de medidas de seguridad necesarias para implementar el proceso a escala industrial en función de los peligros identificados anteriormente. Otra estrategia seguida para mejorar la metodología ha sido analizar los accidentes químicos incluidos en la base de datos MARS con el fin de determinar lecciones a aprender de los accidentes, así como identificar qué aspectos cubiertos por la metodología podrían haber ayudado a prevenir los accidentes, y a enfatizar qué aspectos de la seguridad química deben tener especialmente presentes las industrias de proceso.

The aim of this work is focused on the development, testing and improvement of a methodology for the assessment of thermal hazards of chemical reactions, mainly oriented to be used at small and medium enterprises. The methodology consists on a checklist based system to identify thermal hazards, including tools easy to be followed by non experts in the field of safety. The origins of the development are two already existing tools known as HarsMeth and Check Cards for Runaway. Different approaches have been followed in order to come up with a reliable assessment tool. In the first place, the two mentioned methodologies were tested at different companies working on fine chemical production, which gave the possibility to determine strengths and weaknesses for both methodologies, and to profit from the identified strengths to combine them to create one single tool called HarsMeth version 2. Later, this version was thoroughly tested at two different companies to improve it, by detecting flaws and expanding the checklists in order to cover as many issues as possible in the assessment. Further work performed aimed at the development of tools for the theoretical estimation of reaction enthalpies and for the identification of thermal hazards in process equipment. A final version of the methodology was produced, called HarsMeth New Process, structured to perform the hazard assessment at every step followed in the development of a chemical process, starting from the design of the chemical reaction at the laboratory, followed by the study of stability and compatibility of the reactants involved, the bench scale analysis of the synthesis path chosen, the scale up of the process and the determination of the necessary safety measures for the implementation of the process at industrial scale in accordance with the hazards identified. Another strategy followed in order to improve the methodology has been to analyse the chemical accidents reported to the MARS database in order to establish lessons learned from such accidents, and to identify what topics of the methodology could have helped to prevent the accidents and to emphasize what aspects of chemical safety need to be taken into account by the process industries.