Prozessdetails: Chem-AnorgFlußsäure-DE-2000

1.1 Beschreibung

Flußsäureherstellung; Flußsäure wird fast ausschließlich durch Aufschluß von Flußspat (CaF2) mit Schwefelsäure nach folgender Gleichung gewonnen: CaF2 + H2SO4 => CaSO4 + 2 HF
Die endotherme Reaktion wird in einem von außen beheizten Drehrohrofen durchgeführt.
Die Daten gelten für EU-Länder Anfang der 90er Jahre.

Allokation: keine

Genese der Kennziffern
Die Kennziffern pro Tonne Flußsäure für den Einsatz von Flußspat (1950 kg) und Schwefelsäure (2500 kg), sowie für die Emissionen an Schwefeldioxid (0,3 kg) und Fluorwasserstoff (0,25 kg) basieren alle auf #2 . Die Werte für Flußspat (CaF2) und Schwefelsäure sind aufgrund eines systematischen Fehlers (Fehler in der stöchiometrischen Bilanz) in der Orginalquelle gegenüber #2 halbiert. Die Angabe für den Produktionsabfall (Calciumsulfat) stammt von #1. In #2 finden sich keine Angaben zum Energieeinsatz für die eigentliche Flußsäureherstellung im Drehrohrofen. Die Autoren betonen jedoch, daß dieser relevant ist. In #1 ist der Wärmebedarf der endothermen Reaktion mit 100 kJ pro 2 mol HF (40g) angegeben. Für GEMIS wird daher ein Energieeinsatz (Heizöl S) von 2500 MJ/t Flußsäure für den Drehrohrofen angesetzt.

1.2 Referenzen

  1. Ullmann 1988: Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Completely Revised Edition, Vol. A 11, 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-AnorgFlußsäure-DE-2000'

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 2000

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 kg Flußsäure
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Rohstoffe
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2000
Lebensdauer 20 a
Leistung 1 t/h
Nutzungsgrad 51,3 %
Produkt Grundstoffe-Chemie

Funktionelle Einheit ist »1 kg Flußsäure«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Flußspat Xtra-AbbauFlußspat-DE-2000 1,95 kg
Prozesswärme Öl-schwer-Kessel-DE-2000 2,5*10-6 TJ
Schwefelsäure Chem-AnorgSchwefelsäure-2000 2,5 kg

Outputs

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

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Atomkraft 806*10-9 TJ
Biomasse-Anbau 35,9*10-12 TJ
Biomasse-Anbau 1,79*10-9 kg
Biomasse-Reststoffe 10,9*10-9 TJ
Biomasse-Reststoffe 20,9*10-9 kg
Braunkohle 615*10-9 TJ
Eisen-Schrott -0,000555 kg
Erdgas -3,22*10-6 TJ
Erdgas -3,33*10-6 kg
Erdöl 1,87*10-6 kg
Erdöl 4,59*10-6 TJ
Erze 1,95 kg
Geothermie 4,66*10-12 TJ
Luft -75*10-6 kg
Mineralien -0,0186 kg
Müll 47,2*10-9 TJ
NE-Schrott 1,64*10-6 kg
Sekundärrohstoffe 0,825 kg
Sekundärrohstoffe -3,73*10-9 TJ
Sonne 11,2*10-12 TJ
Steinkohle -7,55*10-6 TJ
Wasser 101 kg
Wasserkraft 56,2*10-9 TJ
Wind 13,9*10-9 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 43,5*10-9 TJ
KEA-erneuerbar 80,9*10-9 TJ
KEA-nichterneuerbar -4,76*10-6 TJ
KEV-andere 43,5*10-9 TJ
KEV-erneuerbar 80,9*10-9 TJ
KEV-nichterneuerbar -4,76*10-6 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) -8,23*10-9 kg
Cd (Luft) 3,19*10-9 kg
CH4 -0,00323 kg
CO -0,000527 kg
CO2 -0,455 kg
Cr (Luft) 13,8*10-9 kg
H2S -1,95*10-9 kg
HCl -80,1*10-6 kg
HF 0,000247 kg
HFC-125 0 kg
HFC-134 0 kg
HFC-134a 0 kg
HFC-143 0 kg
HFC-143a 0 kg
HFC-152a 0 kg
HFC-227 0 kg
HFC-23 0 kg
HFC-236 0 kg
HFC-245 0 kg
HFC-32 0 kg
HFC-43-10mee 0 kg
Hg (Luft) -7,69*10-9 kg
N2O -20,8*10-6 kg
NH3 139*10-9 kg
Ni (Luft) 1,43*10-6 kg
NMVOC 53,7*10-6 kg
NOx -0,000478 kg
PAH (Luft) 3,14*10-12 kg
Pb (Luft) 18,1*10-9 kg
PCDD/F (Luft) -21,3*10-15 kg
Perfluoraethan 187*10-12 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 1,49*10-9 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 0,0117 kg
Staub 0,137 kg

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

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 0 -0,542 kg
SO2-Äquivalent 0,0007 0,0117 kg
TOPP-Äquivalent 0 -0,000632 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 18,5*10-6 kg
AOX 996*10-12 kg
As (Abwasser) 475*10-18 kg
BSB5 -903*10-9 kg
Cd (Abwasser) 1,16*10-15 kg
Cr (Abwasser) 1,15*10-15 kg
CSB -37*10-6 kg
Hg (Abwasser) 580*10-18 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 295*10-9 kg
N 806*10-9 kg
P 13,7*10-9 kg
Pb (Abwasser) 7,57*10-15 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Klärschlamm 0 65,8*10-6 kg
Produktionsabfall 3,7 3,7 kg
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