У меня была похожая проблема с файлом .ashx.Решение состояло в том, что обработчик должен реализовать IReadOnlySessionState (для доступа только для чтения) или IRequiresSessionState (для доступа для чтения и записи).Например:
public class myModule: IHttpHandler, IRequiresSessionState { ... }
Этим интерфейсам не требуется никакого дополнительного кода, но они служат маркерами для платформы.
Надеюсь, что это поможет.
Джонатан