Chem-Org\LDPE-DE-2010

Referenzen

# 1 BUWAL 1991
# 2 DOE 1985
# 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 Kunststoffe - Herstellung und Verarbeitung
Technik-Status Bestand
Zeitbezug 2010
Produktionsbereich 24.16 Herstellung von Kunststoffen in Primärformen
SNAP Code 4.5.6 Polyethylen LD (geringe Dichte)
GUID {F517BCF4-9763-4573-80BE-A41EABE27BCC}

Verknüpfungen

Produkt liefernder Prozess Bedarf   Transport mit Länge
Hauptinput
Ethylen Chem-Org\Ethylen-DE-2010    
Hilfsenergie
Prozesswärme Wärme-Prozess-mix-DE-Industrie-2010 694,44*10-6 MWh/kg
Elektrizität El-KW-Park-DE-2010 833,33*10-6 MWh/kg
Hauptoutput
LDPE-Granulat

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 98,410000 %
Leistung von 10,000*10-6 bis 1,00000*109 t/h
Benutzung von 1,0000000 bis 8,76000*103 h/a

Direkte Emissionen

NMVOC 5,8000*10-3 kg/kg
Produktionsabfall 240,00*10-6 kg/kg

Kosten

Brennstoff-/Inputkosten (Ethylen) 3,48478*106 €/a 696,96*10-3 €/kg
Summe 3,48478*106 €/a 696,96*10-3 €/kg

Kommentar

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