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4 Experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab 90 Schwefelgehalt / ppm 20 10 0 1 2 3 4 Kraftstoffvolumen / (ml / g-Ads) Fraktion % (Vol.) 100 70 50 30 cS,0 ppm 536 369 303 264 vS,10 ml / g 0,94 2,21 2,70 4,07 wS,10 mg / g 0,40 0,63 0,63 0,82 Abb. 4-15: Vergleich der kumulierten Durchbruchskurve von Jet A1-A mit denen für niedrigsiedende Teilfraktionen des Kraftstoffs. TAds = TU, LHSV = 0,8 h -1 nach [139] Wie bereits in Kap. 4.4 erläutert, sinkt der Schwefelgehalt in der Teilfraktion mit dem Destillatanteil ab. Erwartungsgemäß führte der geringere Schwefelgehalt im Destillat zu höheren Durchbruchsvolumen bei der Adsorption. Wurde für die Adsorption eine Destillatfraktion eingesetzt, die 30 % (Vol.) des ursprünglichen Kraftstoffs entspricht, stieg das Durchbruchsvolumen um den Faktor 4,3. Aber auch die Durchbruchskapazität stieg an. Für die 30 % (Vol.)- Fraktion ergab sich im Vergleich zu Jet A-1 die doppelte Adsorptionskapazität, während die Kapazität für die 50 % (Vol.)- und die 70 % (Vol.)-Fraktionen um 58% höher lag als für Jet A-1. Die Zunahme der Adsorptionskapazität mit sinkendem Schwefelgehalt im zugeführten Kraftstoff steht im Widerspruch zu einfachen Adsorptionsmodellen, die eine mit der Konzentration des Adsorpt sinkende Kapazität beschreiben. Die Erklärung hierfür liegt in der Zusammensetzung der unterschiedlichen Fraktionen. Die Untersuchungen zur destillativen Abtrennung zeigten, dass der Gehalt an alkylierten Benzothiophenen in den niedrigsiedenden Fraktionen deutlich geringer ist, während der Gehalt an Thiophen nicht reduziert ist. Mit einem Adsorbens, das für Thiophene eine deutlich höhere Adsorptionskapazität hat als für Benzothiophene, ergibt sich folglich mit niedrigsiedenden Fraktionen eine höhere Adsorptionskapazität. Somit ist der Einsatz einer Vorentschwefelung sinnvoll, da die Halbierung des Schwefelgehaltes im Kraftstoff zu einer überproportionalen Reduzierung der benötigten Adsorbensmasse um 77 % führt.
4.6 Adsorption Die weiteren Versuche zur Entwicklung des adsorptiven Entschwefelungsprozesses wurden mit einer 50 % (Vol.) Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A durchgeführt. Die Wahl des optimalen Destillatanteils wird im Rahmen der Verfahrensanalyse in Kapitel 5.1.3 festgelegt. 4.6.5 Screening von Entschwefelungsadsorbentien für eine leichte 50% Jet A-1 A Teilfraktion Die Versuche zur adsorptiven Entschwefelung der Destillatfraktionen haben gezeigt, dass die destillative Vorentschwefelung eine geeignete Maßnahme ist, um die adsorptive Entschwefelung auf ein Niveau von 10 ppm technisch zu realisieren. Um zu überprüfen, ob das Adsorbens A-5 auch für die Entschwefelung der Destillatfraktion das optimale Adsorbens ist, wurde in der nächsten Messreihe die Adsorptionskapazität verschiedener Adsorbentien zur Entschwefelung einer 50% (Vol.)-Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A verglichen. Dazu wurden die Adsorbentien untersucht, die für Jet A-1 A eine nennenswerte Adsorptionskapazität zeigten, und zusätzlich die Adsorbentien A-4 und A-10, für die noch keine Versuche zur Durchbruchskapazität durchgeführt wurden. Die genauen Versuchsbedingungen für die einzelnen Adsorbentien sind dem Anhang (Kap. 9.3.3) zu entnehmen. Der Verlauf der kumulierten Durchbruchskurven ist in Abb. 4-16 dargestellt. Schwefelgehalt / ppm 40 20 0 2 4 6 Kraftstoffvolumen / (ml / g-Ads) Adsorbens A-3 A-4 A-5 A-8 A-10 Zyklen 3 2 5 3 4 cS,0 ppm 285 290 314 283 288 vS,10 ml / g 1,05 1,65 6,3 0,95 < 0,14 wS,10 mg / g 0,23 0,37 1,52 0,21 < 0,05 Abb. 4-16: Verlauf des kumulierten Schwefelgehaltes im Produkt der sechs untersuchten Adsorbentien für eine destillativ abgetrennte 50 % (Vol.) Destillatfraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A; Aufgrund der geringen Adsorptionkapazität ist die Durchbruchskurve für A-10 nicht abgebildet. - 91
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4.6 Adsorption<br />
Die weiteren Versuche zur Entwicklung des adsorptiven Entschwefelungsprozesses wurden<br />
mit einer 50 % (Vol.) Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A durchgeführt. Die Wahl des optimalen<br />
Destillatanteils wird im Rahmen der Verfahrensanalyse in Kapitel 5.1.3 festgelegt.<br />
4.6.5 Screening von Entschwefelungsadsorbentien für eine leichte 50% Jet A-1 A<br />
Teilfraktion<br />
Die Versuche zur adsorptiven Entschwefelung der Destillatfraktionen haben gezeigt, dass<br />
die destillative Vorentschwefelung eine geeignete Maßnahme ist, um die adsorptive Entschwefelung<br />
auf ein Niveau von 10 ppm technisch zu realisieren. Um zu überprüfen, ob das<br />
Adsorbens A-5 auch für die Entschwefelung der Destillatfraktion das optimale Adsorbens ist,<br />
wurde in der nächsten Messreihe die Adsorptionskapazität verschiedener Adsorbentien zur<br />
Entschwefelung einer 50% (Vol.)-Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A verglichen. Dazu wurden<br />
die Adsorbentien untersucht, die für Jet A-1 A eine nennenswerte Adsorptionskapazität zeigten,<br />
und zusätzlich die Adsorbentien A-4 und A-10, für die noch keine Versuche zur Durchbruchskapazität<br />
durchgeführt wurden. Die genauen Versuchsbedingungen für die einzelnen<br />
Adsorbentien sind dem Anhang (Kap. 9.3.3) zu entnehmen. Der Verlauf der kumulierten<br />
Durchbruchskurven ist in Abb. 4-16 dargestellt.<br />
Schwefelgehalt / ppm<br />
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Kraftstoffvolumen / (ml / g-Ads)<br />
Adsorbens A-3 A-4 A-5 A-8 A-10<br />
Zyklen 3 2 5 3 4<br />
cS,0 ppm 285 290 314 283 288<br />
vS,10 ml / g 1,05 1,65 6,3 0,95 < 0,14<br />
wS,10 mg / g 0,23 0,37 1,52 0,21 < 0,05<br />
Abb. 4-16: Verlauf des kumulierten Schwefelgehaltes im Produkt der sechs untersuchten<br />
Adsorbentien für eine destillativ abgetrennte 50 % (Vol.) Destillatfraktion des<br />
Kraftstoffs Jet A-1 A; Aufgrund der geringen Adsorptionkapazität ist die Durchbruchskurve<br />
für A-10 nicht abgebildet.<br />
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