Chem-Org\Styrol-DE-2010

Referenzen

# 1 BUWAL 1991
# 2 PWMI 1993b
# 3 ÖKO 1992c

Metadaten

Datenqualität mittel (sekundäre/abgeleitete Daten)
Dateneingabe durch Uwe R. Fritsche
Quelle Öko-Institut
Review Status Review in Arbeit
Review durch Wolfgang Jenseit
Letzte Änderung 12.01.2011 15:10:18
Sprache Deutsch
Ortsbezug Deutschland
Technologie Chemie - Prozesse
Technik-Status Bestand
Zeitbezug 2010
Produktionsbereich 24.16 Herstellung von Kunststoffen in Primärformen
SNAP Code 4.5.10 Styrol
GUID {D3E76001-E505-490B-A125-1CFE8829E64A}

Verknüpfungen

Produkt liefernder Prozess Bedarf   Transport mit Länge
Hauptinput
Benzol Chem-Org\Benzol-DE-2010    
Hilfsmaterial
Ethylen Chem-Org\Ethylen-DE-2010 300,00*10-3 kg/kg
Wasser (Stoff) Xtra-generisch\Wasser 2,0900000 kg/kg
Hilfsenergie
Prozesswärme Wärme-Prozess-mix-DE-Industrie-2010 1,1503*10-3 MWh/kg
Elektrizität El-KW-Park-DE-2010 92,778*10-6 MWh/kg
Hauptoutput
Styrol

Kenndaten

Leistung 1,0000000 t/h
Auslastung 5,00000*103 h/a
Lebensdauer 20,000000 a
Flächeninanspruchnahme 0,0000000 m²
Beschäftigte 0,0000000 Personen
Nutzungsgrad 122,70000 %
Leistung von 10,000*10-6 bis 1,00000*109 t/h
Benutzung von 1,0000000 bis 8,76000*103 h/a

Direkte Emissionen

Produktionsabfall 430,00*10-6 kg/kg

Kosten

Brennstoff-/Inputkosten (Benzol) 2,79493*106 €/a 558,99*10-3 €/kg
Summe 2,79493*106 €/a 558,99*10-3 €/kg

Kommentar

Herstellung von Styrol aus den Produktionsschritten "Synthese von Ethylbenzol durch Alkylierung von Benzol mit Ethylen" und "direkte Dehydrogenierung von Ethylbenzol zu Styrol". Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass beide Produktionsschritte in demselben Werk stattfinden. Die Ethylbenzolsynthese kann nach zwei verschiedenen Verfahrensrouten durchgeführt werden: die bevorzugte Lewis-Säuren-katalysierte (meist AlCl3) Flüssigphasen-Ethylierung und daneben die heterogene mit sauren Trägerkatalysatoren oder auch Lewis-Säuren durchgeführte Gasphasen-Ethylierung. An die katalytische Umsetzung von Benzol mit Ethylen schließt sich eine destillative Aufarbeitung des Produktgemisches an. Dabei wird einerseits nicht umgesetztes Benzol abgetrennt, das wieder als Edukt eingesetzt wird, andererseits erfolgt die Reinigung von Ethylbenzol. Bei der anschließenden direkten Dehydrogenierung wird Styrol durch katalytische Wasserstoffabspaltung von Ethylbenzol erzeugt. Es wird zwischen zwei verschiedenen Verfahren, deren Unterschied in der Art der Wärmezufuhr liegt unterschieden. Bei der adiabatischen Variante wird die Wärme direkt mittels überhitztem Wasserdampf zugeführt. Hingegen wird bei einer isothermen Reaktionsführung die erforderliche Wärme indirekt durch ein Brenngas zur Verfügung gestellt. Auf die Dehydrogenierung in einem Reaktor folgt eine aufwendige Reinigung des Rohstyrols, wobei auch nicht umgesetztes Ethylbenzol zurückgewonnen wird. Die Herstellungskapazität an Ethylbenzol belief sich 1986 weltweit auf ca. 14,2 Mio. Tonnen (Nordamerika 5,9 Mio. t, Westeuropa 3,8 Mio. t). Über 99 % der Ethylbenzolproduktion wird für die Herstellung von Styrol eingesetzt. Die Synthese von Ethylbenzol beruht zu über 96 % auf der Akylierung von Benzol mit Ethylen (Ullmann 1987). Dabei werden wiederum 47 % der Weltproduktion an Benzol für die Synthese von Ethylbenzol verwendet (Weissermel 1994). Die weltweite Produktionskapazität an Styrol betrug 1993 ca. 17 Mio. Tonnnen. Die Verteilung auf die wichtigsten Erzeugermärkte kann der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1994). Styrol wird fast ausschließlich zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt. Dabei entfallen ungefähr 65 % der Styrolproduktion auf die Synthese von Polystyrol. Rohstoff für den zweiten Produktionsschritt der Styrolerzeugung ist Ethylbenzol, wobei 85 % der Produktion über die direkte Dehydrogenierung von Ethylbenzol verläuft. Bei der Dehydrogenierung unterscheidet man zwischen der adiabatischen Dehydrogenierung (über 75 % aller Styrol-Produktionsanlagen) und der isothermen Dehydrogenierung (z. B. BASF mit ca. 7 % der Weltkapazität) (Ullmann 1994). Bei der Bildung der Kennziffern für GEMIS wird allgemein die Herstellung von Styrol bilanziert. Spezielle Daten zu einzelnen Verfahren liegen nicht vor. Die gebildeten Kennziffern beziehen sich auf die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre (#1) bzw. Anfang der 90er Jahre (#2). Die Emissionsangaben aus (Tellus 1992) beziehen sich auf die Produktion in den USA in den 80er Jahren. Tabelle 1 Anteil der Erzeugermärkte an der weltweiten Produktionskapazität an Styrol, 1993. Region Anteil in % Nordamerika 35 Westeuropa 27 Japan 16 Korea 7 Fernost 5 Osteuropa 5 Südamerika 4 Mittlerer Osten 1 Allokation: hier keine, aber in Vorketten (energetisch) Genese der Daten: Massenbilanz - Für die Herstellung einer Tonne Styrol werden als Rohstoffe 815 kg Benzol und 300 kg Ethylen benötigt. Dabei fallen an Nebenausbeuten (u. a. Toluol) ca. 65 kg an, die in GEMIS nicht weiter bilanziert werden. Weiterhin entstehen 0,43 kg feste Produktionsabfälle [nach #1, die Werte wurden von 974,8 kg auf 1000 kg Styrol umgerechnet]. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von 1 t Styrol 0,334 GJ an elektrischer Energie und 4,872 GJ an Energieträgern benötigt. Als Gesamtsumme ergibt sich ein Wert von ca. 5,2 GJ. Prozessbedingte Luftemissionen: In (#3 werden die prozeßbedingten VOC-Emissionen bei der Ethylbenzol- und der Styrolherstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich für den Gesamtprozeß (Ethylbenzolherstellung und Weiterverarbeitung zu Styrol) der Styrolherstellung ein Wert von ca. 0,90 kg VOC/t Styrol [dieser Angabe wurde ein Einsatz von 1,077 t Ethylbenzol für die Herstellung einer Tonne Styrol zugrundegelegt (Tellus 1992)]. Aus den Angaben bei (Tellus 1992) wurde für Benzol ein Emissionswert von 0,96 kg/t Styrol berechnet. In (Tellus 1992) werden Daten aus der Primärquelle „U.S. EPA, Toxic Air Pollutant Emission Factors, 1988“ verwendet. Wasser: In #2 wird der Wasserbedarf zur Herstellung einer Tonne Styrol mit 166 kg beziffert, hinzu kommen weitere 1922 kg an Dampf. Für die Abwasserkennziffern BSB5, CSB und TOC stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Aus #1 kann entnommen werden, daß der BSB5-Wert gleich null ist. An Parametern nach Maßnahmen zur Abwasserbehandlung werden bei (Tellus 1992) eine Reihe von organischen und anorganischen Stoffen aufgeführt. Stellvertretend werden hier Phenol 0,00087 kg/t Styrol und Zink 0,000010 kg/t Styrol als nutzerdefinierte Emissionen genannt. In (Tellus 1992) werden dabei Werte aus „U.S. EPA, Contractors Engineering Report, 1981“ verwendet.