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Prozess-Datensatz: Chem-Org\Vinylchlorid-DE-2020 (de) de

Kerninformationen des Datensatzes
Ort DE
Referenzjahr 2020
Name
Chem-Org\Vinylchlorid-DE-2020
Klassifizierung
Klassenname : Hierarchieebene
  • NACE 1.1: Herstellung von chemischen Erzeugnissen / Herstellung von chemischen Grundstoffen
Allgemeine Anmerkungen zum Datensatz Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. GEMIS steht für “Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt. Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden. Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs: Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als “Brutto“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’. Beispiel: Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der “Netto“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der “Netto“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet. Transport: Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben. Abschneidekriterien: Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser. Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben. Besondere Nomenklatur: Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien. Besonderheiten auf Datensatzebene: Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens “direkt“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch “mit Vorkette“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen. Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen. Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben. Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen Weiterführende Hinweise und Literatur: #1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004. #2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003. #3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht. #4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995
Copyright Ja
Eigentümer des Datensatzes
Hintergrundbericht / Ökobilanzbericht
Quantitative Referenz
Referenzfluss(flüsse)
Funktionelle Einheit 1 kg Vinylchlorid (VCM)
Technologische Repräsentativität
Technische Beschreibung inklusive der Hintergrundsysteme Herstellung von Monomerem Vinylchlorid (VCM) - entweder durch das thermische Cracken von Dichlorethan (EDC) oder durch die Anlagerung von HCl an Acetylen. Dichlorethan wiederum wird durch direkte Chlorierung oder Oxychlorierung von Ethylen produziert. Da die Herstellung von VCM über die Acetylenroute heute nur noch von untergeordneter Bedeutung ist (siehe unten), wird in dieser Prozeßeinheit lediglich die Verfahrenslinie über die Ethylenroute (Ethylen stellt den Ausgangsstoff des Prozesses dar) betrachtet. Der größte Teil des VCM wird heute in bilanztechnisch geschlossenen Anlagen produziert, die auf folgenden drei Verfahrensstufen beruht: 1. Chlorierung von Ethylen mit Chlor in flüssiger Phase bei niedriger Temperatur zu 1,2-Dichlorethan (EDC), als Katalysator dient FeCl3 2. Oxychlorierung von Ethylen mit HCl und Sauerstoff (oder Luft) zu EDC bei Temperaturen von 230-315 §C und Drücken von 3-13 bar, als Katalysatoren dienen Metallchloride 3. Pyrolyse von EDC zu VCM unter Abspaltung von HCl bei Temperaturen von 500-600 §C und Drücken von 10-35 bar. Die Kombination der Verfahrensstufen 1 und 2 erlaubt es, die bei der Pyrolyse entstehende HCl vollständig als Rohstoff für die EDC-Herstellung in Stufe 2 zu verwenden. Die Oxychlorierung kann mit Luft oder mit Sauerstoff durchgeführt werden, wobei heute etwas mehr als ein Drittel der Produktion unter Verwendung von Sauerstoff stattfindet. Das EDC, das in der Chlorierung und Oxychlorierung entsteht, muß vor dem Einsatz in der Pyrolyse durch Destillation gereinigt werden. Als Nebenprodukte der Synthese treten Acetylen, Benzol, verschiedene Chlorkohlenwasserstoffe und Teere auf. Das gebildete VCM wird einer destillativen Reinigung unterworfen. Die Weltproduktionsmenge an VCM betrug 1985 ca. 13,6 Mio. t (davon Nordamerika ca. 4 Mio. t, Westeuropa ca. 5 Mio. t). Ungefähr 95 % der Weltproduktion wurden zur Herstellung von PVC verwendet. Die jährliche Zuwachsrate der VCM-Produktion wird auf 1 bis 5 % geschätzt. Neue Anlagen sind in Osteuropa, Entwicklungs- und Erdölproduzierenden Ländern geplant oder im Bau (Ullmann 1986). Weltweit wird mehr als 90 % des VCM über die Dichlorethanroute hergestellt (Ethylen ist deutlich preisgünstiger). In der Bundesrepublik arbeitet aber noch eine Anlage mit rund 25 % der Gesamtkapazität (Gesamtproduktion 1987 ca. 1,43 Mio. t VCM), in der die Chlorierung von Ethylen mit dem Acetylenverfahren kombiniert wird (#1). Weitere 25 % der VCM-Produktion werden über Ethylen/Oxychlorierung mit reinem Sauerstoff und die restlichen 50 % über Ethylen/Oxychlorierung mit Luft hergestellt. Bei GEMIS wird nur die VCM-Herstellung über die Ethylenroute mit Sauerstoff bilanziert. Für die Genese der Kennziffern wurden bei GEMIS Daten aus #1 bzw. #2 verwendet. Die dort enthaltenen Werten geben den Stand der Technik Ende der 80er bzw. Anfang der 90er Jahre in der BRD bzw. bei Standorten der Fa. Norsk Hydro wieder. Allokation: keine Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Erzeugung von 1 t VCM werden 470 kg Ethylen, 580 kg Chlor und 128 kg Sauerstoff eingesetzt. Bei der chemischen Reaktion werden 144 kg Wasser gebildet. Es fallen 34 kg an Nebenprodukten bzw. Reststoffen (Leichtsieder: Chloroform, EDC etc.; Schwersieder: Trichlorethan, Tetrachlorethan, etc.; teerige Rückstände) an. Die destillierbaren Nebenprodukte werden chlorolysiert (ca. 19 kg), der Rest (ca. 15 kg, diese werden bei GEMIS als Produktionsabfälle eingestuft) wird verbrannt (#1). Energiebedarf: Der Energiebedarf zur Herstellung einer Tonne VCM beträgt nach #1 4,98 GJ ( 0,78 GJ elektrische Energie und 4,20 GJ Energieträger). Emissionen: Die Oxychlorierung ist bezüglich der PCDD/PCDF-Emissionen (Abgasverbrennung und Reststoffe) die relevanteste Prozeßstufe. Die PCDD/PCDF werden im wesentlichen am Katalysator adsorbiert und entweder über Stäube in die Luft, nach nasser Abscheidung über Katalysatorschlamm als Abfall oder über das Wasser ausgetragen. Zu erwarten sind PCDD/PCDF auch in der Leicht- und Schwersiederfraktion der Nebenprodukte der integrierten Oxychlorierung. In #2 werden Dioxinemissionen der Vinylchloridproduktion nach einer Studie von Norsk Hydro aufgeführt. Die Dioxinemissionen in die Luft (vermutlich aus der Abgasverbrennung und Nebenproduktverbrennung) werden mit 0,7 TE (ng/kg VCM), Emissionen ins Wasser mit 0,09 TE (ng/kg VCM) und die Emissionen mit dem Produkt mit 0,07 TE (ng/kg VCM) angegeben. Die in der Literatur diskutierten Daten zu PCDD/PCDF-Emissionen aus der PVC- bzw. VCM-Produktion schwanken um mehrere Größenordnungen (Spannbreite für Gesamtemissionen ca. 0,2 - 100 ng/kg PVC bzw. VCM). Die oben aufgeführten Daten liegen im unteren Bereich der diskutierten Spannbreite. An prozessspezifischen Luftemissionen bei der VCM-Herstellung sind Vinylchlorid und 1,2-Dichlorethan relevant. In #1 werden diese Emissionen berechnet. Es werden für beide Chemikalien Werte von jeweils 2 g/t VCM angegeben. Dabei wurden alle Emissionen aus diffusen Quellen nicht berücksichtigt. Die Emissionen aus diffusen Quellen dürften bei VCM bedeutender sein. Sie werden nach #1 von Herstellern auf 20 bis 30 t/Jahr geschätzt. Auf der Grundlage des Mittelwertes von 25 t/Jahr und einer Jahresproduktion von 1,43 Mio. t VCM errechnet sich ein Wert von ca. 17 g/t VCM für die diffusen Emissionen. Als Kennziffer für die VCM-Emissionen wurden die Summe aus der diffusen Emission (17 g) und der in #1 berechneten Emission (Vinylchlorid 2 g und 1,2-Dichlorethan 2 g) verwendet. Vinylchlorid und 1,2-Dichlorethan werden bei GEMIS unter NMVOC zusammengefaßt (21 g/t VCM). Wasser: Für die Herstellung von VCM werden nach #1 insgesamt 293,54 t Wasser/t VCM benötigt. 290 t werden davon als Kühlwasser, 1,0 t als Kesselspeisewasser, 1,64 t als Hochdruckdampf und 0,90 t als Niederdruckdampf verwendet. Bei der Oxychlorierung entsteht Abwasser als Reaktionswasser, als EDC Waschwasser, aus dem mit der Verbrennungsluft eingebrachten Wasser und als Strippdampfkondensat. Die spezifische Abwassermenge wird mit 0,4 m3/t VCM angegeben (#1). In #2 werden aus einer Studie von Norsk Hydro eine Vielzahl an Luft-, Wasseremissionen und Abfällen aufgeführt. Beispielhaft werden hier die folgenden Abwasserwerte wiedergegeben: CSB5 0,59 kg/t VCM, 0,4 g EDC/t VCM und 0,14 g Cu/t VCM. Es fallen weiterhin ca. 1 kg chemische und biologische Schlämme an. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 172% Produkt: Grundstoffe-Chemie
LCIA-Methoden-Datensatz Mittelwert Einheit Comment
0.0
MJ
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MJ
0.0
MJ
0.0
MJ
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MJ
0.0
MJ
0.0
kg CO2-Äq.
0.0
kg SO2-Äq.

Inputs

Flusstyp Klassifizierung Fluss Ort Mittelwert Ergebnis
Product flow Systems / Other systems 294.0 kg294.0 kg
Verknüpfter Prozess-Datensatz:
Product flow Systems / Other systems 3.5700000000000003 MJ3.5700000000000003 MJ
Verknüpfter Prozess-Datensatz:
Product flow Systems / Other systems 0.128 kg0.128 kg
Verknüpfter Prozess-Datensatz:
Product flow Systems / Other systems 0.47 kg0.47 kg
Verknüpfter Prozess-Datensatz:
Product flow Systems / Other systems 0.78 MJ0.78 MJ
Verknüpfter Prozess-Datensatz:
Product flow Systems / Other systems 0.58 kg0.58 kg
Verknüpfter Prozess-Datensatz:

Outputs

Flusstyp Klassifizierung Fluss Ort Mittelwert Ergebnis
Product flow Systems / Other systems 1.0 kg1.0 kg
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.001 kg0.001 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.1E-5 kg2.1E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 5.9E-4 kg5.9E-4 kg