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Chem-Org\PS-DE-2000

Polystyrol-Polymerisation: GPPS (und HIPS) werden heute hauptsächlich über kontinuierliche Polymerisationsprozesse hergestellt. Bei dem Polymerisationsverfahren in Lösung werden in geringen Mengen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylbenzol hinzugegeben. Das Masseverfahren unterscheidet sich dadurch, dass hierbei kein Lösungsmittel zugesetzt wird. Vielmehr dient Styrol sowohl als Edukt als auch als Lösungsmittel. In der Reaktorsektion wird das monomere Styrol zu Polystyrol umgesetzt. Das Produktgemisch, das die Reaktorsektion verläßt hat eine Polystyrolkonzentration von 70-90 %. Nicht umgesetztes monomeres Styrol und Lösungsmittel werden abgetrennt und wieder dem Reaktionsprozeß zugeführt. An den eigentlichen Polymerisationsschritt schließt sich die Zugabe von Additiven (Farbstoffe, Stabilisatoren) zur Produktschmelze, die Extrusion, die Kühlung des Monomers und die Granulation an. Prozess-Situierung: Bei dem Thermoplast Polystyrol (PS) werden verschiedene Arten an PS unterschieden. GP(general-purpose)PS oder auch Standard- PS ist ein hartes, schmelzbares und transparentes Material. HI(high-impact)PS enthält ca. 3 - 10 % Polybutadien als Gummizusatz. Expandable PS (EPS) ist Ausgangsmaterial für PS-Hartschäume. Die Herstellung geht von PS unter Zugabe von ca. 6 % eines Schäumungsmittels (z.B. Pentan) aus. EPS (Handelsname: Styropor) wird sowohl für die Geräusch- als auch die Kälteisolierung eingesetzt. Es werden aber auch Werbe- und Sportartike (z.B. Schwimmwesten)l aus EPS hergestellt. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) werden aus PS und halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel hergestellt. XPS findelt vor allem als thermisches Isoliermittel Anwendung. Weitere Produkte können durch den Zusatz von Copolymeren bei der Polymerisation von Styrol erhalten werden. In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Styrol zu GPPS bilanziert. Nicht alle betrachteten Literaturquellen geben explizit an welches Polystyrol dort bilanziert wird. Es wird jedoch angenommen, daß das Standard-PS betrachtet wird bzw. die entsprechenden Angaben sich nicht wesentlich von denen für GPPS unterscheiden. Der jährliche Verbrauch an PS betrug 1990 weltweit ca. 6,7 Mio. Tonnen. Davon entfielen ca. 2 Mio. t auf Westeuropa (Ullmann 1992). In (APME 1994) wird für Westeuropa, 1994, eine Produktionsmenge von 1,998 Mio. t PS aufgeführt. In #3 werden Anlagen bilanziert, die ca. 0,70 Mio. t GPPS bzw. ca 0,63. Mio. t HIPS produzieren. Die Bilanzierung der PS-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (APME 1994), #1, #2, #3, (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Aufgrund der unterschiedlichen Datenherkunft kann der Gesamtprozeß weder einem bestimmten Zeitraum noch einer bestimmten Region zugeordnet werden. Die Massenbilanz bezieht sich auf die Produktion in Deutschland Ende der 80er Jahre (#1). Die Energiebilanz gibt Daten Anfang der 80er Jahre aus den USA wieder (#2). Die Emissionswerte beziehen sich sowohl auf die USA (Tellus 1992) als auch auf Westeuropa (OEKO 1992c, #1). Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die Herstellung einer Tonne Polystyrol (es ist anzunehmen, daß bei BUWAL GPPS bilanziert wird) 974,8 kg monomeres Styrol eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze" werden weitere 31,2 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Diese Menge wird hier vernachlässigt. Bei der Polymerisation fällt eine Menge von 5,75 kg an nicht weiter spezifizierten „Nebenausbeuten" sowie 0,09 kg feste Abfälle an. Der Einsatz an Styrol stimmt gut mit den Angaben aus (Tellus 1992) bzw. #3 für die Herstellung von GPPS überein. Dort werden jeweils Werte von 980 kg Styrol und 30 bzw. 33 kg an Kohlenwasserstoffen genannt. Da bei BUWAL die ausführlichsten Angaben vorliegen, werden diese Daten für GEMIS verwendet. Energiebedarf: Die Prozessenergie zur Herstellung einer Tonne PS (Masseverfahren) wird in #2 mit insgesamt ca. 3,7 GJ/t PS beziffert (0,6 GJ elektrische Energie, 1,8 GJ Energieträger und 1,3 GJ Energieinhalt des eingesetzten Dampfs). Bei GEMIS wurde für den Einsatz des Energieträger ein Wirkungsgrad von 85 % zugundegelegt. Die entsprechende Energie wird (wie auch der eingesetzte Dampf) als Prozeaawärme (Industriemix, Summe aus Energieträger und Dampf: 2,8 GJ) bereitgestellt. Bei (Tellus 1992) wird ein fast identischer Energiebedarf von 3,8 GJ/t GPPS bilanziert (Masseverfahren: 2,8 GJ elektrische Energie, 1,0 GJ Energieinhalt des Dampfs). Im Vergleich dazu wird bei (PWMI 1993a) ein wesentlicher geringer Energiebedarf von 1,08 GJ/t GPPS genannt, der sich aus 0,80 GJ elektrischer Energie und 0,28 GJ an Energieträgern zusammensetzt. [Für die Herstellung von HIPS ist nach #3 ein vergleichbarer Energiebedarf, 0,60 GJ elektrische Energie und 0,33 GJ Energieträger, erforderlich]. Da bei #2 die weitaus detailliertesten Angaben vorliegen, wurden diese Werte als Kennziffern verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der Herstellung von Polystyrol sind prinzipiell Emissionen des monomeren Styrols in Betracht zu ziehen. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polystyrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1 kg VOC/t PS. Wasser: In #3 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne GPPS mit 1850 kg beziffert, hinzu kommen weitere 169 kg an Dampf.Im Hinblick auf Wasserverunreinigungen ist das Suspensionsverfahren (hauptsächlich für die Herstellung von EPS) relevant, bei dem die Polymerisation in wässrigem Medium durchgeführt wird. Beim Masseverfahren kommt das Produkt nur bei der Extrusion (Kühlung) in Kontakt mit Wasser. Angaben zu Abwasserwerten für das Masseverfahren sind in (Tellus 1992) enthalten. Im behandelten Abwasser wird dort für Benzol ein Wert von 0,048 g/t GPPS und für Phenol ein Wert von 0,56 g/t GPPS angegeben. Aus #1 kann entnommen werden, dass der BSB5-Wert gleich null ist. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PS-DE-2020

Polystyrol-Polymerisation: GPPS (und HIPS) werden heute hauptsächlich über kontinuierliche Polymerisationsprozesse hergestellt. Bei dem Polymerisationsverfahren in Lösung werden in geringen Mengen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylbenzol hinzugegeben. Das Masseverfahren unterscheidet sich dadurch, dass hierbei kein Lösungsmittel zugesetzt wird. Vielmehr dient Styrol sowohl als Edukt als auch als Lösungsmittel. In der Reaktorsektion wird das monomere Styrol zu Polystyrol umgesetzt. Das Produktgemisch, das die Reaktorsektion verläßt hat eine Polystyrolkonzentration von 70-90 %. Nicht umgesetztes monomeres Styrol und Lösungsmittel werden abgetrennt und wieder dem Reaktionsprozeß zugeführt. An den eigentlichen Polymerisationsschritt schließt sich die Zugabe von Additiven (Farbstoffe, Stabilisatoren) zur Produktschmelze, die Extrusion, die Kühlung des Monomers und die Granulation an. Prozess-Situierung: Bei dem Thermoplast Polystyrol (PS) werden verschiedene Arten an PS unterschieden. GP(general-purpose)PS oder auch Standard- PS ist ein hartes, schmelzbares und transparentes Material. HI(high-impact)PS enthält ca. 3 - 10 % Polybutadien als Gummizusatz. Expandable PS (EPS) ist Ausgangsmaterial für PS-Hartschäume. Die Herstellung geht von PS unter Zugabe von ca. 6 % eines Schäumungsmittels (z.B. Pentan) aus. EPS (Handelsname: Styropor) wird sowohl für die Geräusch- als auch die Kälteisolierung eingesetzt. Es werden aber auch Werbe- und Sportartike (z.B. Schwimmwesten)l aus EPS hergestellt. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) werden aus PS und halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel hergestellt. XPS findelt vor allem als thermisches Isoliermittel Anwendung. Weitere Produkte können durch den Zusatz von Copolymeren bei der Polymerisation von Styrol erhalten werden. In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Styrol zu GPPS bilanziert. Nicht alle betrachteten Literaturquellen geben explizit an welches Polystyrol dort bilanziert wird. Es wird jedoch angenommen, daß das Standard-PS betrachtet wird bzw. die entsprechenden Angaben sich nicht wesentlich von denen für GPPS unterscheiden. Der jährliche Verbrauch an PS betrug 1990 weltweit ca. 6,7 Mio. Tonnen. Davon entfielen ca. 2 Mio. t auf Westeuropa (Ullmann 1992). In (APME 1994) wird für Westeuropa, 1994, eine Produktionsmenge von 1,998 Mio. t PS aufgeführt. In #3 werden Anlagen bilanziert, die ca. 0,70 Mio. t GPPS bzw. ca 0,63. Mio. t HIPS produzieren. Die Bilanzierung der PS-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (APME 1994), #1, #2, #3, (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Aufgrund der unterschiedlichen Datenherkunft kann der Gesamtprozeß weder einem bestimmten Zeitraum noch einer bestimmten Region zugeordnet werden. Die Massenbilanz bezieht sich auf die Produktion in Deutschland Ende der 80er Jahre (#1). Die Energiebilanz gibt Daten Anfang der 80er Jahre aus den USA wieder (#2). Die Emissionswerte beziehen sich sowohl auf die USA (Tellus 1992) als auch auf Westeuropa (OEKO 1992c, #1). Allokation: hier keine, aber in Vorketten (energetisch) Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die Herstellung einer Tonne Polystyrol (es ist anzunehmen, daß bei BUWAL GPPS bilanziert wird) 974,8 kg monomeres Styrol eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze" werden weitere 31,2 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Diese Menge wird hier vernachlässigt. Bei der Polymerisation fällt eine Menge von 5,75 kg an nicht weiter spezifizierten „Nebenausbeuten" sowie 0,09 kg feste Abfälle an. Der Einsatz an Styrol stimmt gut mit den Angaben aus (Tellus 1992) bzw. #3 für die Herstellung von GPPS überein. Dort werden jeweils Werte von 980 kg Styrol und 30 bzw. 33 kg an Kohlenwasserstoffen genannt. Da bei BUWAL die ausführlichsten Angaben vorliegen, werden diese Daten für GEMIS verwendet. Energiebedarf: Die Prozessenergie zur Herstellung einer Tonne PS (Masseverfahren) wird in #2 mit insgesamt ca. 3,7 GJ/t PS beziffert (0,6 GJ elektrische Energie, 1,8 GJ Energieträger und 1,3 GJ Energieinhalt des eingesetzten Dampfs). Bei GEMIS wurde für den Einsatz des Energieträger ein Wirkungsgrad von 85 % zugundegelegt. Die entsprechende Energie wird (wie auch der eingesetzte Dampf) als Prozeaawärme (Industriemix, Summe aus Energieträger und Dampf: 2,8 GJ) bereitgestellt. Bei (Tellus 1992) wird ein fast identischer Energiebedarf von 3,8 GJ/t GPPS bilanziert (Masseverfahren: 2,8 GJ elektrische Energie, 1,0 GJ Energieinhalt des Dampfs). Im Vergleich dazu wird bei (PWMI 1993a) ein wesentlicher geringer Energiebedarf von 1,08 GJ/t GPPS genannt, der sich aus 0,80 GJ elektrischer Energie und 0,28 GJ an Energieträgern zusammensetzt. [Für die Herstellung von HIPS ist nach #3 ein vergleichbarer Energiebedarf, 0,60 GJ elektrische Energie und 0,33 GJ Energieträger, erforderlich]. Da bei #2 die weitaus detailliertesten Angaben vorliegen, wurden diese Werte als Kennziffern verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der Herstellung von Polystyrol sind prinzipiell Emissionen des monomeren Styrols in Betracht zu ziehen. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polystyrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1 kg VOC/t PS. Wasser: In #3 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne GPPS mit 1850 kg beziffert, hinzu kommen weitere 169 kg an Dampf.Im Hinblick auf Wasserverunreinigungen ist das Suspensionsverfahren (hauptsächlich für die Herstellung von EPS) relevant, bei dem die Polymerisation in wässrigem Medium durchgeführt wird. Beim Masseverfahren kommt das Produkt nur bei der Extrusion (Kühlung) in Kontakt mit Wasser. Angaben zu Abwasserwerten für das Masseverfahren sind in (Tellus 1992) enthalten. Im behandelten Abwasser wird dort für Benzol ein Wert von 0,048 g/t GPPS und für Phenol ein Wert von 0,56 g/t GPPS angegeben. Aus #1 kann entnommen werden, dass der BSB5-Wert gleich null ist. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PS-DE-2005

Polystyrol-Polymerisation: GPPS (und HIPS) werden heute hauptsächlich über kontinuierliche Polymerisationsprozesse hergestellt. Bei dem Polymerisationsverfahren in Lösung werden in geringen Mengen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylbenzol hinzugegeben. Das Masseverfahren unterscheidet sich dadurch, dass hierbei kein Lösungsmittel zugesetzt wird. Vielmehr dient Styrol sowohl als Edukt als auch als Lösungsmittel. In der Reaktorsektion wird das monomere Styrol zu Polystyrol umgesetzt. Das Produktgemisch, das die Reaktorsektion verläßt hat eine Polystyrolkonzentration von 70-90 %. Nicht umgesetztes monomeres Styrol und Lösungsmittel werden abgetrennt und wieder dem Reaktionsprozeß zugeführt. An den eigentlichen Polymerisationsschritt schließt sich die Zugabe von Additiven (Farbstoffe, Stabilisatoren) zur Produktschmelze, die Extrusion, die Kühlung des Monomers und die Granulation an. Prozess-Situierung: Bei dem Thermoplast Polystyrol (PS) werden verschiedene Arten an PS unterschieden. GP(general-purpose)PS oder auch Standard- PS ist ein hartes, schmelzbares und transparentes Material. HI(high-impact)PS enthält ca. 3 - 10 % Polybutadien als Gummizusatz. Expandable PS (EPS) ist Ausgangsmaterial für PS-Hartschäume. Die Herstellung geht von PS unter Zugabe von ca. 6 % eines Schäumungsmittels (z.B. Pentan) aus. EPS (Handelsname: Styropor) wird sowohl für die Geräusch- als auch die Kälteisolierung eingesetzt. Es werden aber auch Werbe- und Sportartike (z.B. Schwimmwesten)l aus EPS hergestellt. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) werden aus PS und halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel hergestellt. XPS findelt vor allem als thermisches Isoliermittel Anwendung. Weitere Produkte können durch den Zusatz von Copolymeren bei der Polymerisation von Styrol erhalten werden. In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Styrol zu GPPS bilanziert. Nicht alle betrachteten Literaturquellen geben explizit an welches Polystyrol dort bilanziert wird. Es wird jedoch angenommen, daß das Standard-PS betrachtet wird bzw. die entsprechenden Angaben sich nicht wesentlich von denen für GPPS unterscheiden. Der jährliche Verbrauch an PS betrug 1990 weltweit ca. 6,7 Mio. Tonnen. Davon entfielen ca. 2 Mio. t auf Westeuropa (Ullmann 1992). In (APME 1994) wird für Westeuropa, 1994, eine Produktionsmenge von 1,998 Mio. t PS aufgeführt. In #3 werden Anlagen bilanziert, die ca. 0,70 Mio. t GPPS bzw. ca 0,63. Mio. t HIPS produzieren. Die Bilanzierung der PS-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (APME 1994), #1, #2, #3, (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Aufgrund der unterschiedlichen Datenherkunft kann der Gesamtprozeß weder einem bestimmten Zeitraum noch einer bestimmten Region zugeordnet werden. Die Massenbilanz bezieht sich auf die Produktion in Deutschland Ende der 80er Jahre (#1). Die Energiebilanz gibt Daten Anfang der 80er Jahre aus den USA wieder (#2). Die Emissionswerte beziehen sich sowohl auf die USA (Tellus 1992) als auch auf Westeuropa (OEKO 1992c, #1). Allokation: hier keine, aber in Vorketten (energetisch) Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die Herstellung einer Tonne Polystyrol (es ist anzunehmen, daß bei BUWAL GPPS bilanziert wird) 974,8 kg monomeres Styrol eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze" werden weitere 31,2 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Diese Menge wird hier vernachlässigt. Bei der Polymerisation fällt eine Menge von 5,75 kg an nicht weiter spezifizierten „Nebenausbeuten" sowie 0,09 kg feste Abfälle an. Der Einsatz an Styrol stimmt gut mit den Angaben aus (Tellus 1992) bzw. #3 für die Herstellung von GPPS überein. Dort werden jeweils Werte von 980 kg Styrol und 30 bzw. 33 kg an Kohlenwasserstoffen genannt. Da bei BUWAL die ausführlichsten Angaben vorliegen, werden diese Daten für GEMIS verwendet. Energiebedarf: Die Prozessenergie zur Herstellung einer Tonne PS (Masseverfahren) wird in #2 mit insgesamt ca. 3,7 GJ/t PS beziffert (0,6 GJ elektrische Energie, 1,8 GJ Energieträger und 1,3 GJ Energieinhalt des eingesetzten Dampfs). Bei GEMIS wurde für den Einsatz des Energieträger ein Wirkungsgrad von 85 % zugundegelegt. Die entsprechende Energie wird (wie auch der eingesetzte Dampf) als Prozeaawärme (Industriemix, Summe aus Energieträger und Dampf: 2,8 GJ) bereitgestellt. Bei (Tellus 1992) wird ein fast identischer Energiebedarf von 3,8 GJ/t GPPS bilanziert (Masseverfahren: 2,8 GJ elektrische Energie, 1,0 GJ Energieinhalt des Dampfs). Im Vergleich dazu wird bei (PWMI 1993a) ein wesentlicher geringer Energiebedarf von 1,08 GJ/t GPPS genannt, der sich aus 0,80 GJ elektrischer Energie und 0,28 GJ an Energieträgern zusammensetzt. [Für die Herstellung von HIPS ist nach #3 ein vergleichbarer Energiebedarf, 0,60 GJ elektrische Energie und 0,33 GJ Energieträger, erforderlich]. Da bei #2 die weitaus detailliertesten Angaben vorliegen, wurden diese Werte als Kennziffern verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der Herstellung von Polystyrol sind prinzipiell Emissionen des monomeren Styrols in Betracht zu ziehen. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polystyrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1 kg VOC/t PS. Wasser: In #3 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne GPPS mit 1850 kg beziffert, hinzu kommen weitere 169 kg an Dampf.Im Hinblick auf Wasserverunreinigungen ist das Suspensionsverfahren (hauptsächlich für die Herstellung von EPS) relevant, bei dem die Polymerisation in wässrigem Medium durchgeführt wird. Beim Masseverfahren kommt das Produkt nur bei der Extrusion (Kühlung) in Kontakt mit Wasser. Angaben zu Abwasserwerten für das Masseverfahren sind in (Tellus 1992) enthalten. Im behandelten Abwasser wird dort für Benzol ein Wert von 0,048 g/t GPPS und für Phenol ein Wert von 0,56 g/t GPPS angegeben. Aus #1 kann entnommen werden, dass der BSB5-Wert gleich null ist. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PS-DE-2010

Polystyrol-Polymerisation: GPPS (und HIPS) werden heute hauptsächlich über kontinuierliche Polymerisationsprozesse hergestellt. Bei dem Polymerisationsverfahren in Lösung werden in geringen Mengen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylbenzol hinzugegeben. Das Masseverfahren unterscheidet sich dadurch, dass hierbei kein Lösungsmittel zugesetzt wird. Vielmehr dient Styrol sowohl als Edukt als auch als Lösungsmittel. In der Reaktorsektion wird das monomere Styrol zu Polystyrol umgesetzt. Das Produktgemisch, das die Reaktorsektion verläßt hat eine Polystyrolkonzentration von 70-90 %. Nicht umgesetztes monomeres Styrol und Lösungsmittel werden abgetrennt und wieder dem Reaktionsprozeß zugeführt. An den eigentlichen Polymerisationsschritt schließt sich die Zugabe von Additiven (Farbstoffe, Stabilisatoren) zur Produktschmelze, die Extrusion, die Kühlung des Monomers und die Granulation an. Prozess-Situierung: Bei dem Thermoplast Polystyrol (PS) werden verschiedene Arten an PS unterschieden. GP(general-purpose)PS oder auch Standard- PS ist ein hartes, schmelzbares und transparentes Material. HI(high-impact)PS enthält ca. 3 - 10 % Polybutadien als Gummizusatz. Expandable PS (EPS) ist Ausgangsmaterial für PS-Hartschäume. Die Herstellung geht von PS unter Zugabe von ca. 6 % eines Schäumungsmittels (z.B. Pentan) aus. EPS (Handelsname: Styropor) wird sowohl für die Geräusch- als auch die Kälteisolierung eingesetzt. Es werden aber auch Werbe- und Sportartike (z.B. Schwimmwesten)l aus EPS hergestellt. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) werden aus PS und halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel hergestellt. XPS findelt vor allem als thermisches Isoliermittel Anwendung. Weitere Produkte können durch den Zusatz von Copolymeren bei der Polymerisation von Styrol erhalten werden. In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Styrol zu GPPS bilanziert. Nicht alle betrachteten Literaturquellen geben explizit an welches Polystyrol dort bilanziert wird. Es wird jedoch angenommen, daß das Standard-PS betrachtet wird bzw. die entsprechenden Angaben sich nicht wesentlich von denen für GPPS unterscheiden. Der jährliche Verbrauch an PS betrug 1990 weltweit ca. 6,7 Mio. Tonnen. Davon entfielen ca. 2 Mio. t auf Westeuropa (Ullmann 1992). In (APME 1994) wird für Westeuropa, 1994, eine Produktionsmenge von 1,998 Mio. t PS aufgeführt. In #3 werden Anlagen bilanziert, die ca. 0,70 Mio. t GPPS bzw. ca 0,63. Mio. t HIPS produzieren. Die Bilanzierung der PS-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (APME 1994), #1, #2, #3, (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Aufgrund der unterschiedlichen Datenherkunft kann der Gesamtprozeß weder einem bestimmten Zeitraum noch einer bestimmten Region zugeordnet werden. Die Massenbilanz bezieht sich auf die Produktion in Deutschland Ende der 80er Jahre (#1). Die Energiebilanz gibt Daten Anfang der 80er Jahre aus den USA wieder (#2). Die Emissionswerte beziehen sich sowohl auf die USA (Tellus 1992) als auch auf Westeuropa (OEKO 1992c, #1). Allokation: hier keine, aber in Vorketten (energetisch) Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die Herstellung einer Tonne Polystyrol (es ist anzunehmen, daß bei BUWAL GPPS bilanziert wird) 974,8 kg monomeres Styrol eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze" werden weitere 31,2 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Diese Menge wird hier vernachlässigt. Bei der Polymerisation fällt eine Menge von 5,75 kg an nicht weiter spezifizierten „Nebenausbeuten" sowie 0,09 kg feste Abfälle an. Der Einsatz an Styrol stimmt gut mit den Angaben aus (Tellus 1992) bzw. #3 für die Herstellung von GPPS überein. Dort werden jeweils Werte von 980 kg Styrol und 30 bzw. 33 kg an Kohlenwasserstoffen genannt. Da bei BUWAL die ausführlichsten Angaben vorliegen, werden diese Daten für GEMIS verwendet. Energiebedarf: Die Prozessenergie zur Herstellung einer Tonne PS (Masseverfahren) wird in #2 mit insgesamt ca. 3,7 GJ/t PS beziffert (0,6 GJ elektrische Energie, 1,8 GJ Energieträger und 1,3 GJ Energieinhalt des eingesetzten Dampfs). Bei GEMIS wurde für den Einsatz des Energieträger ein Wirkungsgrad von 85 % zugundegelegt. Die entsprechende Energie wird (wie auch der eingesetzte Dampf) als Prozeaawärme (Industriemix, Summe aus Energieträger und Dampf: 2,8 GJ) bereitgestellt. Bei (Tellus 1992) wird ein fast identischer Energiebedarf von 3,8 GJ/t GPPS bilanziert (Masseverfahren: 2,8 GJ elektrische Energie, 1,0 GJ Energieinhalt des Dampfs). Im Vergleich dazu wird bei (PWMI 1993a) ein wesentlicher geringer Energiebedarf von 1,08 GJ/t GPPS genannt, der sich aus 0,80 GJ elektrischer Energie und 0,28 GJ an Energieträgern zusammensetzt. [Für die Herstellung von HIPS ist nach #3 ein vergleichbarer Energiebedarf, 0,60 GJ elektrische Energie und 0,33 GJ Energieträger, erforderlich]. Da bei #2 die weitaus detailliertesten Angaben vorliegen, wurden diese Werte als Kennziffern verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der Herstellung von Polystyrol sind prinzipiell Emissionen des monomeren Styrols in Betracht zu ziehen. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polystyrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1 kg VOC/t PS. Wasser: In #3 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne GPPS mit 1850 kg beziffert, hinzu kommen weitere 169 kg an Dampf.Im Hinblick auf Wasserverunreinigungen ist das Suspensionsverfahren (hauptsächlich für die Herstellung von EPS) relevant, bei dem die Polymerisation in wässrigem Medium durchgeführt wird. Beim Masseverfahren kommt das Produkt nur bei der Extrusion (Kühlung) in Kontakt mit Wasser. Angaben zu Abwasserwerten für das Masseverfahren sind in (Tellus 1992) enthalten. Im behandelten Abwasser wird dort für Benzol ein Wert von 0,048 g/t GPPS und für Phenol ein Wert von 0,56 g/t GPPS angegeben. Aus #1 kann entnommen werden, dass der BSB5-Wert gleich null ist. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PS-DE-2030

Polystyrol-Polymerisation: GPPS (und HIPS) werden heute hauptsächlich über kontinuierliche Polymerisationsprozesse hergestellt. Bei dem Polymerisationsverfahren in Lösung werden in geringen Mengen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylbenzol hinzugegeben. Das Masseverfahren unterscheidet sich dadurch, dass hierbei kein Lösungsmittel zugesetzt wird. Vielmehr dient Styrol sowohl als Edukt als auch als Lösungsmittel. In der Reaktorsektion wird das monomere Styrol zu Polystyrol umgesetzt. Das Produktgemisch, das die Reaktorsektion verläßt hat eine Polystyrolkonzentration von 70-90 %. Nicht umgesetztes monomeres Styrol und Lösungsmittel werden abgetrennt und wieder dem Reaktionsprozeß zugeführt. An den eigentlichen Polymerisationsschritt schließt sich die Zugabe von Additiven (Farbstoffe, Stabilisatoren) zur Produktschmelze, die Extrusion, die Kühlung des Monomers und die Granulation an. Prozess-Situierung: Bei dem Thermoplast Polystyrol (PS) werden verschiedene Arten an PS unterschieden. GP(general-purpose)PS oder auch Standard- PS ist ein hartes, schmelzbares und transparentes Material. HI(high-impact)PS enthält ca. 3 - 10 % Polybutadien als Gummizusatz. Expandable PS (EPS) ist Ausgangsmaterial für PS-Hartschäume. Die Herstellung geht von PS unter Zugabe von ca. 6 % eines Schäumungsmittels (z.B. Pentan) aus. EPS (Handelsname: Styropor) wird sowohl für die Geräusch- als auch die Kälteisolierung eingesetzt. Es werden aber auch Werbe- und Sportartike (z.B. Schwimmwesten)l aus EPS hergestellt. Extrudierte Polystyrolschäume (XPS) werden aus PS und halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel hergestellt. XPS findelt vor allem als thermisches Isoliermittel Anwendung. Weitere Produkte können durch den Zusatz von Copolymeren bei der Polymerisation von Styrol erhalten werden. In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Styrol zu GPPS bilanziert. Nicht alle betrachteten Literaturquellen geben explizit an welches Polystyrol dort bilanziert wird. Es wird jedoch angenommen, daß das Standard-PS betrachtet wird bzw. die entsprechenden Angaben sich nicht wesentlich von denen für GPPS unterscheiden. Der jährliche Verbrauch an PS betrug 1990 weltweit ca. 6,7 Mio. Tonnen. Davon entfielen ca. 2 Mio. t auf Westeuropa (Ullmann 1992). In (APME 1994) wird für Westeuropa, 1994, eine Produktionsmenge von 1,998 Mio. t PS aufgeführt. In #3 werden Anlagen bilanziert, die ca. 0,70 Mio. t GPPS bzw. ca 0,63. Mio. t HIPS produzieren. Die Bilanzierung der PS-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (APME 1994), #1, #2, #3, (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Aufgrund der unterschiedlichen Datenherkunft kann der Gesamtprozeß weder einem bestimmten Zeitraum noch einer bestimmten Region zugeordnet werden. Die Massenbilanz bezieht sich auf die Produktion in Deutschland Ende der 80er Jahre (#1). Die Energiebilanz gibt Daten Anfang der 80er Jahre aus den USA wieder (#2). Die Emissionswerte beziehen sich sowohl auf die USA (Tellus 1992) als auch auf Westeuropa (OEKO 1992c, #1). Allokation: hier keine, aber in Vorketten (energetisch) Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die Herstellung einer Tonne Polystyrol (es ist anzunehmen, daß bei BUWAL GPPS bilanziert wird) 974,8 kg monomeres Styrol eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze" werden weitere 31,2 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Diese Menge wird hier vernachlässigt. Bei der Polymerisation fällt eine Menge von 5,75 kg an nicht weiter spezifizierten „Nebenausbeuten" sowie 0,09 kg feste Abfälle an. Der Einsatz an Styrol stimmt gut mit den Angaben aus (Tellus 1992) bzw. #3 für die Herstellung von GPPS überein. Dort werden jeweils Werte von 980 kg Styrol und 30 bzw. 33 kg an Kohlenwasserstoffen genannt. Da bei BUWAL die ausführlichsten Angaben vorliegen, werden diese Daten für GEMIS verwendet. Energiebedarf: Die Prozessenergie zur Herstellung einer Tonne PS (Masseverfahren) wird in #2 mit insgesamt ca. 3,7 GJ/t PS beziffert (0,6 GJ elektrische Energie, 1,8 GJ Energieträger und 1,3 GJ Energieinhalt des eingesetzten Dampfs). Bei GEMIS wurde für den Einsatz des Energieträger ein Wirkungsgrad von 85 % zugundegelegt. Die entsprechende Energie wird (wie auch der eingesetzte Dampf) als Prozeaawärme (Industriemix, Summe aus Energieträger und Dampf: 2,8 GJ) bereitgestellt. Bei (Tellus 1992) wird ein fast identischer Energiebedarf von 3,8 GJ/t GPPS bilanziert (Masseverfahren: 2,8 GJ elektrische Energie, 1,0 GJ Energieinhalt des Dampfs). Im Vergleich dazu wird bei (PWMI 1993a) ein wesentlicher geringer Energiebedarf von 1,08 GJ/t GPPS genannt, der sich aus 0,80 GJ elektrischer Energie und 0,28 GJ an Energieträgern zusammensetzt. [Für die Herstellung von HIPS ist nach #3 ein vergleichbarer Energiebedarf, 0,60 GJ elektrische Energie und 0,33 GJ Energieträger, erforderlich]. Da bei #2 die weitaus detailliertesten Angaben vorliegen, wurden diese Werte als Kennziffern verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der Herstellung von Polystyrol sind prinzipiell Emissionen des monomeren Styrols in Betracht zu ziehen. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polystyrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1 kg VOC/t PS. Wasser: In #3 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne GPPS mit 1850 kg beziffert, hinzu kommen weitere 169 kg an Dampf.Im Hinblick auf Wasserverunreinigungen ist das Suspensionsverfahren (hauptsächlich für die Herstellung von EPS) relevant, bei dem die Polymerisation in wässrigem Medium durchgeführt wird. Beim Masseverfahren kommt das Produkt nur bei der Extrusion (Kühlung) in Kontakt mit Wasser. Angaben zu Abwasserwerten für das Masseverfahren sind in (Tellus 1992) enthalten. Im behandelten Abwasser wird dort für Benzol ein Wert von 0,048 g/t GPPS und für Phenol ein Wert von 0,56 g/t GPPS angegeben. Aus #1 kann entnommen werden, dass der BSB5-Wert gleich null ist. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2030

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2010

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2005

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2000

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2020

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

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