Herstellung von Ethylen (=Ethen) durch Dampfpyrolyse von Naphtha nach dem Steamcracking-Verfahren. Zum Cracken (Spalten) wird der Kohlenwasserstoff mit Dampf gemischt und auf 500 bis 650 C vorgeheizt. Im eigentlichen Reaktor wird dann das Gemisch bei Temperaturen zwischen 700 und 900 C gecrackt. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt weniger als eine Sekunde. Nach dem Reaktor wird das heiße Gasgemisch schockartig abgekühlt, um die Zersetzung der gebildeten Produkte (außer Ethylen entstehen weitere wertvolle Produkte: Propylen, C4-Fraktion, Benzol) zu vermeiden. Schließlich wird der Produktstrom gewaschen, getrocknet und fraktioniert. Zur Trennung der Produkte in verschiedene Fraktionen wird das Gasgemisch komprimiert und auf tiefe Temperaturen abgekühlt. Zur Reingewinnung der Produkte (Ethylen, Propylen und Benzol) aus den unterschiedlichen Fraktionen sind jeweils weitere spezielle Aufarbeitungsschritte notwendig. Weltweit werden 97 % der Ethylenproduktion durch die Dampfpyrolyse (Steamcracking) von Kohlenwasserstoffen hergestellt. Als wichtigster Rohstoff dient in den USA Ethan aus Erdgas (ca. 50 %), in Westeuropa und Japan wird überwiegend (über 80 %) von Naphtha ausgegangen. Der Weltjahresverbrauch an Ethylen betrug 1983 33,7 Mio. t (USA 13,1 Mio. t, Westeuropa 11,9 Mio. t). In der BRD wurden 1987 ca. 2,8 Mio. t Ethylen produziert (siehe #2). Für die Betrachtung der Herstellung von Ethylen wurden die Literaturquellen #1-3 ausgewertet. Bei der hier betrachteten Ethylenherstellung wird nur das Steamcracking von Naphtha bilanziert. Die Daten geben den Stand der Technik der 80er Jahre in Westeuropa bzw. den USA (Emissionen) wieder. Da die Kennziffern vom eingesetzten Rohstoff und der Produktverteilung abhängig sind, ist eine Übertragung der Daten auf andere Herstellungsländer nur bedingt möglich. Allokation: Beim Cracken von Naphtha entsteht eine Vielzahl an Stoffen. Dieser Output des Crackers wurde nach den Angaben von #1 berechnet und ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Als Produkte werden Ethylen, Propylen, 60 % der C4-Fraktion und Benzol betrachtet. Im Unterschied zu den Angaben aus #1 wurde Acetylen durch Benzol als Produkt ersetzt. Als Reststoffe werden 40 % der C4-Fraktion, Wasserstoff, Benzine, Rückstände und Acetylen gewertet. Während nach #1 (siehe Tabelle 1, Spalten 1 und 2) das Heizgas (Methan) mitbilanziert wird, entfällt dieses bei der Bilanzierung für GEMIS (siehe Tabelle 1, Spalten 3 bis 5). Das Heizgas wird bei GEMIS nicht stofflich berücksichtigt (wird bei Input und Output des Crackers herausgerechnet), da es wieder direkt im Prozeß zur Energieerzeugung (Erzeugung von Prozeßwärme durch Verbrennung) eingesetzt wird. Der Rohstoffbedarf an Naphtha, der Energie- und Wasserbedarf sowie die anfallenden Emissionen und Abfälle werden unter den Produkten (Ethylen, Propylen, 60 % der C4- Fraktion und Benzol) aufgeteilt. Die Allokation erfolgt nach Massen. So entfällt auf Ethylen ein Anteil von 53,6 %, auf Propylen 26,8 %, auf die 60 % C4 10,7 % und auf Benzol die restlichen 8,9 % (vgl. Produktmengen in Tabelle 1). Für die Reststoffe wird eine Gutschrift für den Ersatz von Rohöl gegeben. In #1 wird der beim Cracken anfallende 3-bar-Dampf mit einer Energiegutschrift von 3150 MJ (Heizwert) pro Tonne Dampf bedacht. Dies entspricht einer Dampfgutschrift von 10,37 GJ/t Ethylen. Im Unterschied dazu werden bei #2 die Einsparungsmöglichkeiten nur mit ca. 2 GJ beziffert. In GEMIS werden die Bilanzdaten aus #1 übernommen. Tabelle 1 Stoffbilanzen beim Steamcracking in kg (Gesamtprozeß und nach Allokation für die Ethylenherstellung) BUWAL gesamt [kg] GEMIS gesamt [kg] allokiert für gesamt Ethylen [kg] Edukt Naphtha 1000 Edukt Naphtha 2766,7 1482,2 Produkte Produkt Ethylen 300 Ethylen 1000 1000 Propylen 150 Propylen 500 60 % C4-Frakt. 60 60 % C4 200 Benzol 50 Benzol 166,7 Reststoffe 268 Reststoffe 893,3 478,6 Heizgas 170 Verluste 2 Verluste 6,7 3,6 Genese der Kennziffern Massenbilanz: Die Massenbilanz des Crackers kann der Tabelle 1 entnommen werden. Ausgehend von den Angaben aus #1 (Spalten 2 der Tabelle 1) ergibt sich der Stoffstrom des Crackers bezogen auf die Herstellung von 1 Tonne Ethylen nach GEMIS (Spalte 4) durch das Herausrechnen des Heizgases und anschließendes Umrechnen der Werte von 300 kg auf 1000 kg Ethylen. Die sich aus dem Gesamtcrackingprozeß (Spalte 4) nach der Allokationsregel (53,6 %) ergebenden Anteile für die Ethylenherstellung sind in der Spalte 5 wiedergegeben. Energiebedarf: Der Energiebedarf beim Steamcracking wird in #1 mit ca. 7,78 GJ (inkl. Dampfgutschrift) pro Tonne Input angegeben. Umgerechnet auf einen Output von 1 t Ethylen ergibt sich entsprechend der o.g. Allokationsregel ein Energiebedarf von 13,89 GJ (inkl. Dampfgutschirft von 10,37 GJ/t). In GEMIS ergibt sich daraus für den Energiebedarf ein Wert von 24,26 GJ/t Ethylen (53,6 % der Energie des Gesamtcrackingprozesses) und eine Dampfgutschrift von 10,37 GJ/t . In #3 wird der Energiebedarf zur Herstellung von Ethylen (Input Naphtha) mit 5,415 btu/lb (Anteil für Ethylen, Tellus wertet den gesamten Output, 100 %, als Produkt) angegeben. Nach der hier angewandten Allokationsregel ergibt sich daraus ein Wert von 22,5 GJ/t Ethylen. Im Vergleich dazu wird bei #2 ein Wert von 20,9 GJ/t Ethylen angegeben. (Über Produktdefinition und Allokation liegen keine Angaben vor, die Werte werden jedoch als repräsentativ bezeichnet. Durch Nutzung der Abwärme sind Einsparungen von ca. 2 GJ/t Ethylen möglich). Für GEMIS werden entsprechend der Massenbilanz die Daten von #1 verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: An prozeßbedingten Luftemissionen sind beim Steamcracking-Prozeß vor allem flüchtige organische Verbindungen (VOC) von Bedeutung. Aus der Literatur konnte nur für Benzol ein Wert ermittelt werden. Mit Hilfe der Angaben aus #3 - dort wird aus US EPA, Locating and Estimating Air Emissions from Sources of Benzene,1988 ein Wert von 0,169 lbs/ton Ethylen aufgeführt - wurde für Benzol ein Emissionswert von 0,151 kg/t Ethylen berechnet. Wasser: Der Kühlwasserbedarf zur Herstellung von 1 t Ethylen wurde aus den Angaben aus #2 berechnet. Er beträgt 1,26 m3 Wasser. Weiter Angaben zum Wasserbedarf bei der Ethylenherstellung liegen nicht vor. Abwasser entsteht beim Steamcracken beim Ausschleusen des kondensierten Prozeßdampfes und der verbrauchten Lauge mit der die Spaltgase schwefelfrei gewaschen werden. Abwasserinhaltsstoffe sind hauptsächlich Kohlenwasserstoffe, begleitet von Phenolen und Schwefelverbindungen (UBA 1995a). Für Phenol wurde mit den Angaben aus #3 - dort wird ein Wert von 0,00238 lbs/ton Ethylen aus US EPA, Contractors Engineering Report: Analysis of Organic Chemicals and Plastics/Synthetic Fibers Industries, Appendix S: Production Processes, 1981 aufgeführt - ein Wert von 0,00213 kg/t Ethylen berechnet. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Öl gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 67,5% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften
Die Herstellung von Polyurethan-Hartschaum (PUR-MDI) erfolgt über 1. Polyole - Polyetherpolyole aus Propylenoxid (hier nach dem Chlorhydrinverfahren) und Polyetherpolyole aus Propylenoxid und 2. Polyisocyanate (Methylendiaminisocyanat). Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (ISI 1999) werden für die Herstellung von einer Tonne PUR-Hartschaum 326,6 kg Propen, 406,5 kg Benzol und 101,8 kg Ammoniak eingesetzt. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PUR-Weichschaum setzt sich aus Gasöl (0,1 GJ/Mg), Erdgas (0,52 GJ/Mg), Strom (4,43 GJ/Mg), Dampf (8,6 GJ/Mg) und Kohle (0,14 GJ/Mg) zusammen. In (ISI 1999) werden keine Angaben zu prozeßbedingten Luftemissionen, Abwasser und anderen Reststoffen gemacht. PUR-Hartschaum wird als Isolationsmittel für Kühlschränke und in der Gebäudedämmung eingesetzt. Hartschäume werden auch in der Möbelindustrie verarbeitet. PUR-Hartschaum kann Mineralwolle ersetzen. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 306% Produkt: Kunststoffe
Herstellung von Silan (SiH4) gemäß #1, S. 287, dort angegebene Reaktionsgleichung jedoch abgeändert zu: SiCl4 + 4 H2 -> Silan + 4 HCl; nähere Daten zur Erzielung der hohen Reinheit zur Zeit nicht verfügbar und daher bis jetzt nicht berücksichtigt; Datensatz muss daher vervollständigt werden. hier angenommene Ausbeute für obige Reaktion: 50%. Hilfsstrombedarf für Pumpen: 10kWh/t output. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 9,4% Produkt: Grundstoffe-Chemie
Ammoniaksynthese: In integrierten Ammoniakanlagen wird zuerst aus Erdgas im Steam-Reformer unter Zusatz von Dampf, Luft und Wärme ein Synthesegas erzeugt. Das gereinigte Synthesegas wird im Haber-Bosch-Prozeß bei 300 bar zu Ammoniak umgesetzt. Ammoniak wird in Westeuropa zu 90 % aus Erdgas nach dem Haber-Bosch-Verfahren gewonnen. Geringe Anteile an Ammoniak werden als Nebenprodukt in Raffinerien und Kokereien gewonnen. Der hier zugrunde gelegte Anlagentyp stellt eine konventionelle integrierte Ammoniakanlage dar, die bis 1980 gebaut wurde. Allokation: Einziges Nebenprodukt ist Niederdruckdampf. Die Abgabe von Dampf ist nicht berücksichtigt worden. Genese der Daten: Die Bilanz wurde aus (Ullmann 1985) Vol A2, S. 205 entnommen. 22,1 MJ Erdgas /kg NH3 werden als brutto-Feed eingesetzt und mit netto 0,5 kg Dampf im Reformer umgesetzt. Die notwendige Prozeßwärme wird aus 10,6 MJ Erdgas /kg und 2,7 MJ Purgegas / kg gewonnen. Als Prozeßemissionen sind 1,17 kg CO2 /kg NH3 für den netto-Feed und 0,07 kg CO2 /kg NH3 für das Purgegas berechnet worden. Zusätzliche Angaben zu prozeßbedingten Emissionen sind in (Öko-Inventar 1995) enthalten, konnten aber nicht verifiziert werden. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 225% Produkt: Grundstoffe-Chemie
grosse BtL-Anlage mit druckaufgeladenem zirkulierendem Wirbelschicht (DZSW)-Vergaser für Holz und Fischer-Tropsch-Synthese-Anlage, erzeugt FT-Diesel, Eigenbedarf wird durch Verbrennung von Restgas in internem GuD-HKW, Überschuss-Strom/Wärme fallen als Koppelprodukt an. Hier energiebezogene Allokation nach Energiegehalt der Produkte. Auslastung: 8000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-Bio-fest Flächeninanspruchnahme: 306m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 40a Leistung: 153MW Nutzungsgrad: 55% Produkt: Brennstoffe-Bio-flüssig Verwendete Allokation: Allokation nach Energieäquivalenten
Argon-Bereitstellung, es fällt als Ab-Produkt bei der Luftzerlegung nach dem Lindeverfahren an. Da der Hilfsenergiebedarf pro Masseeinheit Luft auf die (3) Hauptprodukte anteilig verteilt wird, entspricht der spezifische Hilfsenergiebedarf den Werten bei der Sauerstoff- und Stickstoffgewinnung (vgl. Prozesse Xtra-generisch\O2 (gasförmig) und Xtra-generisch\N2 (gasförmig)) Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Grundstoffe-Chemie
PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe
PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe
PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe
PVC-Polymerisation von monomerem Vinylchlorid (VCM) zu Polyvinylchorid (PVC) nach dem Suspensionsverfahren. Drei Verfahren zur Herstellung von PVC werden industriell durchgeführt, das Suspensionsverfahren, das Masseverfahren und das Emulsionsverfahren. Das Herstellungsverfahren beeinflußt die Eigenschaften des PVC und damit dessen Anwendungsgebiete. [PVC wird nie in Reinform verarbeitet. Hilfsstoffe (Farbmittel, Weichmacher etc.) ermöglichen die reibungslose Verarbeitung und bestimmen die Eigenschaften des Produkts. Die Weiterverarbeitung von PVC wird in diesem Prozess nicht berücksichtigt.]. Ein wesentlicher Teil des technischen Aufwandes zur PVC-Herstellung gilt der Verhinderung von VCM-Emissionen und der Entmonomerisierung (Entfernen von VCM aus dem Polymerisationsprodukt). Bei der Suspensionspolymerisation des VCM wird dieses durch starkes Rühren in Wasser fein verteilt. Die Polymerisation wird durch die Zugabe von Initiatoren (meist ein organisches Peroxid) in Gang gesetzt, die sich im Monomeren lösen. Suspendierungsmittel verhindern ein Zusammenbacken der sich bildenden Partikel. Die Polymerisation (Dauer 6 bis 8 Stunden) erfolgt diskontinuierlich in Rührkesseln. Wenn 90 % des VCM polymerisiert sind, wird die Reaktion abgebrochen. Nicht polymerisiertes VCM wird wiedergewonnen. Die Suspension (etwa 32 % Feststoff) wird in Zentrifugen weitgehend vom Wasser befreit. Anschließend erfolgt die Trocknung und Lagerung des PVC. Ortsbezug: Weltweit wurden 1990 18,3 Mio. t PVC produziert (Nordamerika 4,7 Mio. t, Westeuropa 4,8 Mio. t, Japan 2,1 Mio. t) (Ullmann 1992). In (APME 1994) werden für Westeuropa 1994 PVC-Produktionsmengen von 5,243 Mio. t angegeben. Nach (Ullmann 1992) entfallen 80 % der Weltprodukion auf das Suspensionsverfahren, 12 % auf das Emulsionsverfahren (1989: weltweit 1,6 Mio. t; davon 41 % Westeuropa, 17 % USA, 10 % Japan) und 8 % auf das Masseverfahren. Nach (OEKO 1989) entfallen in der Bundesrepublik Deutschland 60 % der PVC-Produktion auf das Suspensionsverfahren, 28 % auf das Emulsionsverfahren und 12 % auf das Masseverfahren. In der BRD wurden 1987 1,32 Mio PVC hergestellt (Tötsch 1990). Für die Genese der Kennziffern in GEMIS wurden Daten aus #1 und #2 bzw. #3 verwendet (siehe unten). Die dort enthaltenen Werte geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. von Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t PVC werden 1010 kg an monomerem Vinylchlorid eingesetzt. Weiterhin werden und Initiatoren (organische Peroxide 0,87 kg) zum Starten der Polymerisation und Stabilisatoren (Methylzellulose 0,5 kg) von zusammen 1,37 kg benötigt. Die Verluste bei der Massenbilanz werden in #1 mit "Verluste im Abwasser" 3 kg, "Verluste als PVC Staub" 1 kg und "sonstige Verluste" ca. 7,4 kg beziffert. Energiebedarf - Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne PVC beträgt nach #1 rund 0,72 GJ an elektrische Energie. Emissionen - An prozessspezifischen Luftemissionen bei der PVC-Polymerisation ist vor allem VCM von Bedeutung. Es wird in #1 mit einem Umwelteintrag von 300 t VCM für 1988 gerechnet. Legt man die PVC-Produktionszahlen von 1987 (1,32 Mio. t) zugrunde, so ergibt sich für die VCM-Emission ein Wert von ca. 0,23 kg/tP. Verfahrensunterschiede (Suspensions-, Masse- oder Emulsionsverfahren) bleiben bei dieser Berechnung unberücksichtigt. In #2 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der PVC-Herstellung (Suspensionsverfahren) abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 kg VOC/t PVC. Dieser Wert wird bei GEMIS unter NMVOC aufgeführt. In #3 werden Emissionen der PVC-Produktion nach einer Studie von Norsk Hydro (Grundlagen sind Daten von vier Standorten der Fa. Norsk Hydro) aufgeführt. Es werden folgende Emissionen genannt: 0,675 kg VCM/t PVC (Luft), 0,185 kg PVC-Staub/t PVC (Luft), 0,059 kg PVC/t PVC (Wasser) und 3,9 kg verunreinigtes PVC/t PVC (Abfall). Eine Zuordnung der Emissionen zu einem bestimmten Herstellungsverfahren ist dabei nicht möglich. Wasser - Für die Herstellung von einer Tonne PVC werden insgesamt 104 t Wasser benötigt. 100 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Mitteldruckdampf verwendet. Bei den restlichen 3 t handelt es sich um entmineralisiertes Wasser (#1). Beim Suspensions- und Emulsionsverfahren entstehen VCM-belastete Abwässer (quantitative Angaben zu Abwasserfrachten liegen nicht vor). Im Ablauf von zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlagen ist VCM in der Regel nicht nachweisbar. Wegen der Flüchtigkeit geben VCM-haltige Abwässer das Vinylchlorid relativ schnell an die Atmosphäre ab (UBA 1991). Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 99% Produkt: Kunststoffe