Prozessdetails: Chem-AnorgAmmoniak-DE-2020

1.1 Beschreibung

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.

1.2 Referenzen

  1. Ullmann 1985: Ullmann`s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Completely Revised Edition, Vol. A 3, Weinheim
  2. ESU (Gruppe Energie-Stoffe-Umwelt ETH Zürich)/PSI (Paul-Scherrer-Institut)/BEW (Bundesamt für Energiewirtschaft) 1996: Ökoinventare von Energiesystemen, R. Frischknecht u.a., /PSE/BEW, Zürich (3. Auflage mit CDROM)
  3. Originaldokumentation von 'Chem-AnorgAmmoniak-DE-2020'

1.3 ProBas-Anmerkungen

Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. Werte des Prozesses in Spalte ‚Prozess direkt’, Werte des Prozesses einschließlich Vorkette in Spalte ‚Prozess inkl. Vorkette’. Weiter…

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 (s.a. Bild 1):

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.

Bild 1: Beispiel zur GEMIS-Methode der Gutschriftsrechnung / Systemerweiterung

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, siehe Glossar #link#.

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 (#link auf Systemerweiterung oben) 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

Website: http://www.gemis.de

1.4 Weitere Metadaten

Quelle Öko-Institut
Projekte -
Bearbeitet durch Öko-Institut
Datensatzprüfung nein
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2020

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 kg NH3
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-fossil-Gase
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2020
Lebensdauer 20 a
Leistung 1 t/h
Nutzungsgrad 225 %
Produkt Grundstoffe-Chemie

Funktionelle Einheit ist »1 kg NH3«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Erdgas-DE-IN-2020 PipelineGas-DE-2020-mix 20,8*10-6 TJ
Prozesswärme Gas-Kessel-DE-2020 9*10-6 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 0,5 kg

Outputs

Output Menge Einheit
NH3 1 kg
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Funktionelle Einheit ist »1 kg NH3«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Atomkraft 31,1*10-9 TJ
Biomasse-Anbau 733*10-12 TJ
Biomasse-Anbau 187*10-9 kg
Biomasse-Reststoffe 436*10-9 kg
Biomasse-Reststoffe 5,73*10-9 TJ
Braunkohle 13,3*10-9 TJ
Eisen-Schrott 0,00243 kg
Erdgas 12,5*10-6 TJ
Erdgas 0,466 kg
Erdöl 23,3*10-9 TJ
Erdöl 1,36*10-6 kg
Erze 0,00703 kg
Geothermie 542*10-12 TJ
Luft 0,000422 kg
Mineralien 0,0151 kg
Müll 7*10-9 TJ
NE-Schrott 161*10-9 kg
Sekundärrohstoffe 290*10-9 kg
Sekundärrohstoffe 19,3*10-9 TJ
Sonne 1,12*10-9 TJ
Steinkohle 141*10-9 TJ
Wasser 0,61 kg
Wasserkraft 19,1*10-9 TJ
Wind 5,99*10-9 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 26,3*10-9 TJ
KEA-erneuerbar 33,2*10-9 TJ
KEA-nichterneuerbar 34,1*10-6 TJ
KEV-andere 26,3*10-9 TJ
KEV-erneuerbar 33,2*10-9 TJ
KEV-nichterneuerbar 12,7*10-6 TJ

Luftemissionen

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) k.A. 507*10-12 kg
Cd (Luft) k.A. 312*10-12 kg
CH4 0 0,00344 kg
CO 0 0,000773 kg
CO2 1,24 1,94 kg
Cr (Luft) k.A. 2,42*10-9 kg
H2S 0 22,8*10-9 kg
HCl 0 263*10-9 kg
HF 0 19,6*10-9 kg
HFC-125 0 0 kg
HFC-134 0 0 kg
HFC-134a 0 0 kg
HFC-143 0 0 kg
HFC-143a 0 0 kg
HFC-152a 0 0 kg
HFC-227 0 0 kg
HFC-23 0 0 kg
HFC-236 0 0 kg
HFC-245 0 0 kg
HFC-32 0 0 kg
HFC-43-10mee 0 0 kg
Hg (Luft) k.A. 690*10-12 kg
N2O 0 15,9*10-6 kg
NH3 0 171*10-9 kg
Ni (Luft) k.A. 2,22*10-9 kg
NMVOC 0 0,000105 kg
NOx 0 0,0013 kg
PAH (Luft) k.A. 21,8*10-15 kg
Pb (Luft) k.A. 15,5*10-9 kg
PCDD/F (Luft) k.A. 24,2*10-15 kg
Perfluoraethan 0 37,8*10-12 kg
Perfluorbutan 0 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 0 kg
Perfluorhexan 0 0 kg
Perfluormethan 0 298*10-12 kg
Perfluorpentan 0 0 kg
Perfluorpropan 0 0 kg
SF6 0 0 kg
SO2 0 24,8*10-6 kg
Staub 0 31,3*10-6 kg

Luftemissionen (Aggregierte Werte, TOPP-Äquivalent, SO2-Äquivalent, , direkt, inkl. Vorkette)

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 1,24 2,03 kg
SO2-Äquivalent 0 0,000927 kg
TOPP-Äquivalent 0 0,00182 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 2,21*10-6 kg
AOX 57,1*10-12 kg
As (Abwasser) 717*10-18 kg
BSB5 5,57*10-6 kg
Cd (Abwasser) 1,75*10-15 kg
Cr (Abwasser) 1,73*10-15 kg
CSB 0,000199 kg
Hg (Abwasser) 876*10-18 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 13,5*10-9 kg
N 1,85*10-9 kg
P 57,5*10-12 kg
Pb (Abwasser) 11,4*10-15 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Klärschlamm 0 329*10-9 kg
REA-Reststoff 0 97,6*10-6 kg
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