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s/11270/R1270/gi

Nachhaltige Kälteerzeugung – Untersuchung der Energieeffizienz natürlicher Kältemittel in Transportkälteanlagen

Energieeffizienz und jährliche ⁠ Treibhausgas ⁠-Gesamtemissionen von zweistufig ausgelegten Transportkälteanlagen mit verschiedenen Kältemitteln wurden simulativ ermittelt. Betrachtet wurden Ein- und Zweikammerfahrzeuge für den Einsatz im Verteilerverkehr in unterschiedlichen Klimazonen. Die Simulationen beruhen u.a. auf Daten umfangreicher Prüfstandsmessungen an einer praxisnahen zweistufigen Laboranlage für Kohlendioxid (R744), die mit ein- oder zweistufigen Kompressoren betrieben wurde. Der Vergleich zeigt, dass natürliche Kältemittel wie R744 (Kohlendioxid) und R1270 (Propen) umweltverträgliche Alternativen sind, um treibhauswirksame fluorierte Kältemittel in Kühlfahrzeugen zu ersetzen. Veröffentlicht in Climate Change | 09/2017.

Chem-Org\PP-DE-2010

Polypropylen-Polymerisation: In diesem Prozeß wird die Polymerisation von Propylen (=Propen) zu Polypropylen (PP) betrachtet. Dabei kommen drei verschiedene Polymerisationsverfahren in Frage: das Verfahren in Lösung, das Suspensionsverfahren und das Verfahren in der Gasphase. Das Verfahren in Lösung wird selten durchgeführt. Bei den Verfahren hat die kontinuierliche Prozeßführung die diskontinuierliche in großem Umfang ersetzt. Die Polymerisation von Propylen wird in Reaktoren mit Hilfe von Zusatzstoffen [Katalysator (Ziegler-Natta auf Ti/Al/Mg-Basis), evtl. Lösungsmittel, Wasserstoff für den Polymerisationsabbruch] durchgeführt. Nach der Reaktion wird das Produkt Polypropylen, nicht umgesetztes Propylen und der Katalysator abgetrennt. PP kann in Form von zwei verschiedenen Isomeren, ataktisch und isotaktisch, entstehen. Das eigentliche Produkt stellt das hochkristalline, isotaktische PP dar, das zum Granulat weiterverarbeitet wird. Unterschiede in der Reaktionsführung treten beim Suspensionsverfahren (das Reaktionsgemisch stellt im wesentlichen einen Schlamm aus flüssigem Propylen oder einem inerten Kohlenwasserstoff und dem Polymer dar) durch die Wahl des Katalysators auf. Während beim Vefahren in der Gasphase (gasförmiges Propylen wird mit dem festen Katalysator kontaktiert, der in pulvrigem Polymer dispergiert ist) kein Abwasser produziert wird. Prozeßsituierung Die weltweite Produktionskapazität für PP betrug 1989 13,3 Mio. Tonnen (Nordamerika und Westeuropa jeweils 3,9 Mio. t) (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden 1994 in Westeuropa 5,470 Mio. t PP produziert. Die Bilanzierung der PP-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (PWMI 1993), (BUWAL 1991), (Brown 1985), (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Für die Synthese von PP wird bei Tellus davon ausgegangen, daß 75 % des Polymers über das Suspension- und 25 % über das Gasphaseverfahren hergestellt werden. Die Daten von (Tellus 1992) beziehen sich auf die Herstellung von PP in den USA und repräsentieren den Stand der Technik der 80er Jahre. Da in der Tellus-Studie keine Angaben zu den Betriebsstoffen und dem Abfall vorliegen, wurden für die Massenbilanz und den Abfall Daten der BUWAL-Studie (BUWAL 1991) übernommen. Die BUWAL-Studie betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (BUWAL 1991) werden für die Herstellung einer Tonne Polypropylen 1015 kg Propylen eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze“ werden weitere 1,3 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Es wird angenommen, daß Wasserstoff (zum Abbruch der Polymerisation), Lösungsmittel und Katalysatoren dieser Sparte zugerechnet werden. Weiterhin wird eine Menge von 1,5 kg an nicht weiter spezifizierten Nebenprodukten sowie 7,15 kg an festen Abfällen angegeben. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PP (12,1 GJ) setzt sich aus der elektrischen Energie (6,3 GJ) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (5,8 GJ) zusammen (Tellus 1992). Im Vergleich dazu ergibt sich aus (DOE 1985) ein Energiebedarf von insgesamt 17,9 GJ/t PP (elektrische Energie 2,7 GJ, Energieinhalt des Prozeßdampfes 11,1 GJ und Energieträger 4,1 GJ). Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Propylen zu PP nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten aus der PP-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Propylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in Größenordnung von 9 GJ abgeschätzt werden. Da die Werte bei (Tellus 1992) am plausibelsten erscheinen, werden diese zur Bildung der Kennziffern bei GEMIS verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: Während der einzelnen Verfahrensschritte der Polymerisation (Reaktor, Trocknung, Granulatherstellung etc.) werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittiert. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polypropylenherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 8 kg VOC/t PP. Abwasser: Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. An Parametern nach Abwasserbehandlungsmaßnahmen werden bei Tellus eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Benzol 0,0015 kg/tP und 1,1,1-Trichlorethan 0,0058 kg/t PP als nutzerdefinierte Emissionen genannt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,5% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PP-DE-2020

Polypropylen-Polymerisation: In diesem Prozeß wird die Polymerisation von Propylen (=Propen) zu Polypropylen (PP) betrachtet. Dabei kommen drei verschiedene Polymerisationsverfahren in Frage: das Verfahren in Lösung, das Suspensionsverfahren und das Verfahren in der Gasphase. Das Verfahren in Lösung wird selten durchgeführt. Bei den Verfahren hat die kontinuierliche Prozeßführung die diskontinuierliche in großem Umfang ersetzt. Die Polymerisation von Propylen wird in Reaktoren mit Hilfe von Zusatzstoffen [Katalysator (Ziegler-Natta auf Ti/Al/Mg-Basis), evtl. Lösungsmittel, Wasserstoff für den Polymerisationsabbruch] durchgeführt. Nach der Reaktion wird das Produkt Polypropylen, nicht umgesetztes Propylen und der Katalysator abgetrennt. PP kann in Form von zwei verschiedenen Isomeren, ataktisch und isotaktisch, entstehen. Das eigentliche Produkt stellt das hochkristalline, isotaktische PP dar, das zum Granulat weiterverarbeitet wird. Unterschiede in der Reaktionsführung treten beim Suspensionsverfahren (das Reaktionsgemisch stellt im wesentlichen einen Schlamm aus flüssigem Propylen oder einem inerten Kohlenwasserstoff und dem Polymer dar) durch die Wahl des Katalysators auf. Während beim Vefahren in der Gasphase (gasförmiges Propylen wird mit dem festen Katalysator kontaktiert, der in pulvrigem Polymer dispergiert ist) kein Abwasser produziert wird. Prozeßsituierung Die weltweite Produktionskapazität für PP betrug 1989 13,3 Mio. Tonnen (Nordamerika und Westeuropa jeweils 3,9 Mio. t) (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden 1994 in Westeuropa 5,470 Mio. t PP produziert. Die Bilanzierung der PP-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (PWMI 1993), (BUWAL 1991), (Brown 1985), (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Für die Synthese von PP wird bei Tellus davon ausgegangen, daß 75 % des Polymers über das Suspension- und 25 % über das Gasphaseverfahren hergestellt werden. Die Daten von (Tellus 1992) beziehen sich auf die Herstellung von PP in den USA und repräsentieren den Stand der Technik der 80er Jahre. Da in der Tellus-Studie keine Angaben zu den Betriebsstoffen und dem Abfall vorliegen, wurden für die Massenbilanz und den Abfall Daten der BUWAL-Studie (BUWAL 1991) übernommen. Die BUWAL-Studie betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (BUWAL 1991) werden für die Herstellung einer Tonne Polypropylen 1015 kg Propylen eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze“ werden weitere 1,3 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Es wird angenommen, daß Wasserstoff (zum Abbruch der Polymerisation), Lösungsmittel und Katalysatoren dieser Sparte zugerechnet werden. Weiterhin wird eine Menge von 1,5 kg an nicht weiter spezifizierten Nebenprodukten sowie 7,15 kg an festen Abfällen angegeben. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PP (12,1 GJ) setzt sich aus der elektrischen Energie (6,3 GJ) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (5,8 GJ) zusammen (Tellus 1992). Im Vergleich dazu ergibt sich aus (DOE 1985) ein Energiebedarf von insgesamt 17,9 GJ/t PP (elektrische Energie 2,7 GJ, Energieinhalt des Prozeßdampfes 11,1 GJ und Energieträger 4,1 GJ). Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Propylen zu PP nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten aus der PP-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Propylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in Größenordnung von 9 GJ abgeschätzt werden. Da die Werte bei (Tellus 1992) am plausibelsten erscheinen, werden diese zur Bildung der Kennziffern bei GEMIS verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: Während der einzelnen Verfahrensschritte der Polymerisation (Reaktor, Trocknung, Granulatherstellung etc.) werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittiert. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polypropylenherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 8 kg VOC/t PP. Abwasser: Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. An Parametern nach Abwasserbehandlungsmaßnahmen werden bei Tellus eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Benzol 0,0015 kg/tP und 1,1,1-Trichlorethan 0,0058 kg/t PP als nutzerdefinierte Emissionen genannt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,5% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PP-DE-2005

Polypropylen-Polymerisation: In diesem Prozeß wird die Polymerisation von Propylen (=Propen) zu Polypropylen (PP) betrachtet. Dabei kommen drei verschiedene Polymerisationsverfahren in Frage: das Verfahren in Lösung, das Suspensionsverfahren und das Verfahren in der Gasphase. Das Verfahren in Lösung wird selten durchgeführt. Bei den Verfahren hat die kontinuierliche Prozeßführung die diskontinuierliche in großem Umfang ersetzt. Die Polymerisation von Propylen wird in Reaktoren mit Hilfe von Zusatzstoffen [Katalysator (Ziegler-Natta auf Ti/Al/Mg-Basis), evtl. Lösungsmittel, Wasserstoff für den Polymerisationsabbruch] durchgeführt. Nach der Reaktion wird das Produkt Polypropylen, nicht umgesetztes Propylen und der Katalysator abgetrennt. PP kann in Form von zwei verschiedenen Isomeren, ataktisch und isotaktisch, entstehen. Das eigentliche Produkt stellt das hochkristalline, isotaktische PP dar, das zum Granulat weiterverarbeitet wird. Unterschiede in der Reaktionsführung treten beim Suspensionsverfahren (das Reaktionsgemisch stellt im wesentlichen einen Schlamm aus flüssigem Propylen oder einem inerten Kohlenwasserstoff und dem Polymer dar) durch die Wahl des Katalysators auf. Während beim Vefahren in der Gasphase (gasförmiges Propylen wird mit dem festen Katalysator kontaktiert, der in pulvrigem Polymer dispergiert ist) kein Abwasser produziert wird. Prozeßsituierung Die weltweite Produktionskapazität für PP betrug 1989 13,3 Mio. Tonnen (Nordamerika und Westeuropa jeweils 3,9 Mio. t) (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden 1994 in Westeuropa 5,470 Mio. t PP produziert. Die Bilanzierung der PP-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (PWMI 1993), (BUWAL 1991), (Brown 1985), (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Für die Synthese von PP wird bei Tellus davon ausgegangen, daß 75 % des Polymers über das Suspension- und 25 % über das Gasphaseverfahren hergestellt werden. Die Daten von (Tellus 1992) beziehen sich auf die Herstellung von PP in den USA und repräsentieren den Stand der Technik der 80er Jahre. Da in der Tellus-Studie keine Angaben zu den Betriebsstoffen und dem Abfall vorliegen, wurden für die Massenbilanz und den Abfall Daten der BUWAL-Studie (BUWAL 1991) übernommen. Die BUWAL-Studie betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (BUWAL 1991) werden für die Herstellung einer Tonne Polypropylen 1015 kg Propylen eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze“ werden weitere 1,3 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Es wird angenommen, daß Wasserstoff (zum Abbruch der Polymerisation), Lösungsmittel und Katalysatoren dieser Sparte zugerechnet werden. Weiterhin wird eine Menge von 1,5 kg an nicht weiter spezifizierten Nebenprodukten sowie 7,15 kg an festen Abfällen angegeben. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PP (12,1 GJ) setzt sich aus der elektrischen Energie (6,3 GJ) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (5,8 GJ) zusammen (Tellus 1992). Im Vergleich dazu ergibt sich aus (DOE 1985) ein Energiebedarf von insgesamt 17,9 GJ/t PP (elektrische Energie 2,7 GJ, Energieinhalt des Prozeßdampfes 11,1 GJ und Energieträger 4,1 GJ). Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Propylen zu PP nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten aus der PP-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Propylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in Größenordnung von 9 GJ abgeschätzt werden. Da die Werte bei (Tellus 1992) am plausibelsten erscheinen, werden diese zur Bildung der Kennziffern bei GEMIS verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: Während der einzelnen Verfahrensschritte der Polymerisation (Reaktor, Trocknung, Granulatherstellung etc.) werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittiert. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polypropylenherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 8 kg VOC/t PP. Abwasser: Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. An Parametern nach Abwasserbehandlungsmaßnahmen werden bei Tellus eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Benzol 0,0015 kg/tP und 1,1,1-Trichlorethan 0,0058 kg/t PP als nutzerdefinierte Emissionen genannt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,5% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PP-DE-2030

Polypropylen-Polymerisation: In diesem Prozeß wird die Polymerisation von Propylen (=Propen) zu Polypropylen (PP) betrachtet. Dabei kommen drei verschiedene Polymerisationsverfahren in Frage: das Verfahren in Lösung, das Suspensionsverfahren und das Verfahren in der Gasphase. Das Verfahren in Lösung wird selten durchgeführt. Bei den Verfahren hat die kontinuierliche Prozeßführung die diskontinuierliche in großem Umfang ersetzt. Die Polymerisation von Propylen wird in Reaktoren mit Hilfe von Zusatzstoffen [Katalysator (Ziegler-Natta auf Ti/Al/Mg-Basis), evtl. Lösungsmittel, Wasserstoff für den Polymerisationsabbruch] durchgeführt. Nach der Reaktion wird das Produkt Polypropylen, nicht umgesetztes Propylen und der Katalysator abgetrennt. PP kann in Form von zwei verschiedenen Isomeren, ataktisch und isotaktisch, entstehen. Das eigentliche Produkt stellt das hochkristalline, isotaktische PP dar, das zum Granulat weiterverarbeitet wird. Unterschiede in der Reaktionsführung treten beim Suspensionsverfahren (das Reaktionsgemisch stellt im wesentlichen einen Schlamm aus flüssigem Propylen oder einem inerten Kohlenwasserstoff und dem Polymer dar) durch die Wahl des Katalysators auf. Während beim Vefahren in der Gasphase (gasförmiges Propylen wird mit dem festen Katalysator kontaktiert, der in pulvrigem Polymer dispergiert ist) kein Abwasser produziert wird. Prozeßsituierung Die weltweite Produktionskapazität für PP betrug 1989 13,3 Mio. Tonnen (Nordamerika und Westeuropa jeweils 3,9 Mio. t) (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden 1994 in Westeuropa 5,470 Mio. t PP produziert. Die Bilanzierung der PP-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (PWMI 1993), (BUWAL 1991), (Brown 1985), (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Für die Synthese von PP wird bei Tellus davon ausgegangen, daß 75 % des Polymers über das Suspension- und 25 % über das Gasphaseverfahren hergestellt werden. Die Daten von (Tellus 1992) beziehen sich auf die Herstellung von PP in den USA und repräsentieren den Stand der Technik der 80er Jahre. Da in der Tellus-Studie keine Angaben zu den Betriebsstoffen und dem Abfall vorliegen, wurden für die Massenbilanz und den Abfall Daten der BUWAL-Studie (BUWAL 1991) übernommen. Die BUWAL-Studie betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (BUWAL 1991) werden für die Herstellung einer Tonne Polypropylen 1015 kg Propylen eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze“ werden weitere 1,3 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Es wird angenommen, daß Wasserstoff (zum Abbruch der Polymerisation), Lösungsmittel und Katalysatoren dieser Sparte zugerechnet werden. Weiterhin wird eine Menge von 1,5 kg an nicht weiter spezifizierten Nebenprodukten sowie 7,15 kg an festen Abfällen angegeben. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PP (12,1 GJ) setzt sich aus der elektrischen Energie (6,3 GJ) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (5,8 GJ) zusammen (Tellus 1992). Im Vergleich dazu ergibt sich aus (DOE 1985) ein Energiebedarf von insgesamt 17,9 GJ/t PP (elektrische Energie 2,7 GJ, Energieinhalt des Prozeßdampfes 11,1 GJ und Energieträger 4,1 GJ). Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Propylen zu PP nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten aus der PP-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Propylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in Größenordnung von 9 GJ abgeschätzt werden. Da die Werte bei (Tellus 1992) am plausibelsten erscheinen, werden diese zur Bildung der Kennziffern bei GEMIS verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: Während der einzelnen Verfahrensschritte der Polymerisation (Reaktor, Trocknung, Granulatherstellung etc.) werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittiert. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polypropylenherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 8 kg VOC/t PP. Abwasser: Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. An Parametern nach Abwasserbehandlungsmaßnahmen werden bei Tellus eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Benzol 0,0015 kg/tP und 1,1,1-Trichlorethan 0,0058 kg/t PP als nutzerdefinierte Emissionen genannt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,5% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\PP-DE-2000

Polypropylen-Polymerisation: In diesem Prozeß wird die Polymerisation von Propylen (=Propen) zu Polypropylen (PP) betrachtet. Dabei kommen drei verschiedene Polymerisationsverfahren in Frage: das Verfahren in Lösung, das Suspensionsverfahren und das Verfahren in der Gasphase. Das Verfahren in Lösung wird selten durchgeführt. Bei den Verfahren hat die kontinuierliche Prozeßführung die diskontinuierliche in großem Umfang ersetzt. Die Polymerisation von Propylen wird in Reaktoren mit Hilfe von Zusatzstoffen [Katalysator (Ziegler-Natta auf Ti/Al/Mg-Basis), evtl. Lösungsmittel, Wasserstoff für den Polymerisationsabbruch] durchgeführt. Nach der Reaktion wird das Produkt Polypropylen, nicht umgesetztes Propylen und der Katalysator abgetrennt. PP kann in Form von zwei verschiedenen Isomeren, ataktisch und isotaktisch, entstehen. Das eigentliche Produkt stellt das hochkristalline, isotaktische PP dar, das zum Granulat weiterverarbeitet wird. Unterschiede in der Reaktionsführung treten beim Suspensionsverfahren (das Reaktionsgemisch stellt im wesentlichen einen Schlamm aus flüssigem Propylen oder einem inerten Kohlenwasserstoff und dem Polymer dar) durch die Wahl des Katalysators auf. Während beim Vefahren in der Gasphase (gasförmiges Propylen wird mit dem festen Katalysator kontaktiert, der in pulvrigem Polymer dispergiert ist) kein Abwasser produziert wird. Prozeßsituierung Die weltweite Produktionskapazität für PP betrug 1989 13,3 Mio. Tonnen (Nordamerika und Westeuropa jeweils 3,9 Mio. t) (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden 1994 in Westeuropa 5,470 Mio. t PP produziert. Die Bilanzierung der PP-Polymerisation beruht auf den Literaturquellen (Ullmann 1992), (PWMI 1993), (BUWAL 1991), (Brown 1985), (OEKO 1992c) und (Tellus 1992). Für die Synthese von PP wird bei Tellus davon ausgegangen, daß 75 % des Polymers über das Suspension- und 25 % über das Gasphaseverfahren hergestellt werden. Die Daten von (Tellus 1992) beziehen sich auf die Herstellung von PP in den USA und repräsentieren den Stand der Technik der 80er Jahre. Da in der Tellus-Studie keine Angaben zu den Betriebsstoffen und dem Abfall vorliegen, wurden für die Massenbilanz und den Abfall Daten der BUWAL-Studie (BUWAL 1991) übernommen. Die BUWAL-Studie betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Kennziffern Massenbilanz: Nach (BUWAL 1991) werden für die Herstellung einer Tonne Polypropylen 1015 kg Propylen eingesetzt. Unter „Hilfsstoffe, Zusätze“ werden weitere 1,3 kg aufgeführt, die nicht weiter spezifiziert sind. Es wird angenommen, daß Wasserstoff (zum Abbruch der Polymerisation), Lösungsmittel und Katalysatoren dieser Sparte zugerechnet werden. Weiterhin wird eine Menge von 1,5 kg an nicht weiter spezifizierten Nebenprodukten sowie 7,15 kg an festen Abfällen angegeben. Energiebedarf: Die Prozeßenergie zur Herstellung einer Tonne PP (12,1 GJ) setzt sich aus der elektrischen Energie (6,3 GJ) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (5,8 GJ) zusammen (Tellus 1992). Im Vergleich dazu ergibt sich aus (DOE 1985) ein Energiebedarf von insgesamt 17,9 GJ/t PP (elektrische Energie 2,7 GJ, Energieinhalt des Prozeßdampfes 11,1 GJ und Energieträger 4,1 GJ). Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Propylen zu PP nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten aus der PP-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Propylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in Größenordnung von 9 GJ abgeschätzt werden. Da die Werte bei (Tellus 1992) am plausibelsten erscheinen, werden diese zur Bildung der Kennziffern bei GEMIS verwendet. Prozeßbedingte Luftemissionen: Während der einzelnen Verfahrensschritte der Polymerisation (Reaktor, Trocknung, Granulatherstellung etc.) werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) emittiert. In (OEKO 1992c) werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Polypropylenherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 8 kg VOC/t PP. Abwasser: Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. An Parametern nach Abwasserbehandlungsmaßnahmen werden bei Tellus eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Benzol 0,0015 kg/tP und 1,1,1-Trichlorethan 0,0058 kg/t PP als nutzerdefinierte Emissionen genannt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,5% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\Ethylen-DE-2000

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: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 67,5% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften

Chem-Org\Ethylen-DE-2015

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: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 67,5% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften

Chem-Org\Ethylen-DE-2005

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: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 67,5% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften

Chem-Org\Ethylen-DE-2030

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

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