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4 Experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab 102 Schwefelgehalt / ppm 10 0 2 4 6 8 Kraftstoffvolumen / (ml / g-Ads) Kraftstoff Kerosin B Jet A-1 A Destillatanteil % (Masse) 0,3 0,5 Zyklen 4 6 cS,0 ppm 932 309 vS,10 ml / g 3,85 6,35 wS,10 mg / g 2,80 1,51 Abb. 4-26: Einfluss des Schwefelgehaltes im Kraftstoff cS,0 auf die kumulierte Durchbruchskurve bei TAds=20°C, LHSV = 1, TReg= 500°C, GHSV = 655 h -1 , tH= 3h Die Versuchsergebnisse zeigten für hochschwefelhaltiges Kerosin erwartungsgemäß ein geringeres Durchbruchsvolumen, während die Adsorptionskapazität aufgrund der höheren Schwefelkonzentration im Kraftstoff ansteigt. Im Gegensatz zu der 50 %(Vol.) Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A ergibt sich eine um 87 % höhere Adsorptionskapazität. Die in Kap. 4.6.4 mit neu konditionierten Reaktoren durchgeführten Vergleichsuntersuchungen mit unterschiedlichen Destillatanteilen ergaben, dass die Adsorptionskapazität für eine 30 %(Vol.) Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A nur um 30 % größer ist als für die 50 %(Vol.) Fraktion. Dieser Effekt wurde darauf zurückgeführt, dass die 30 %(Vol.) Fraktion einen höheren Anteil leichtsiedender Thiophene enthält. Da in den 30 %(Vol.) Fraktionen beider Kraftstoffe die Thiophene 81,1% (Masse) bzw. 81,5 %(Masse) der gesamten Schwefelverbindungen ausmachten, ist die höhere Adsorptionskapazität für Kerosin B auf den höheren absoluten Schwefelgehalt zurückzuführen. Dieser führt zu einer Verschiebung des thermodynamischen Gleichgewichtes und damit zu einer höheren Adsorptionskapazität. 4.6.10 Entschwefelung von Heizöl EL mit dem Adsorbens A-5 Um zu überprüfen, ob die für Jet A-1 ermittelten Auslegungsdaten für den Adsorptionsprozess auf Heizöl EL übertragen werden können, wurden Vergleichsversuche mit schwefelar-
4.6 Adsorption mem Heizöl EL, einer destillativ abgetrennten 30 %(Vol.) Fraktion des Heizöl EL mit Standardqualität und der für die bisherigen Versuche verwendeten 50 %(Vol.) Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A durchgeführt (siehe Abb. 4-27). Die Versuche wurden mit jeweils neuen, unbenutzten Reaktoren untersucht, die vorher mit Luft bei 400°C konditioniert wurden. Schwefelgehalt / ppm 20 10 0 Kraftstoff Heizöl EL schwefelarm 1 2 3 4 Kraftstoffvolumen / (ml / g-Ads) 30 %(Vol.) Heizöl EL standard Jet A-1 A 50 %(Vol.) Jet A-1 A Zyklen 1 1 1 1 cS,0 ppm 79 185 536 303 vS,10 ml / g 1,78 0,61 0,94 2,70 wS,10 mg / g 0,10 0,09 0,40 0,63 Abb. 4-27: Vergleich der kumulierten Durchbruchskurve für Heizöl EL, Standard, Heizöl EL, schwefelarm und Jet A.-1 bei TAds=20°C, LHSV = 1, TReg= 400°C, GHSV = 655 h -1 , tH= 3h Die Versuchsergebnisse zeigten deutlich, dass für Heizöl EL im Vergleich zu Kerosin nur ein Bruchteil der Adsorptionskapazität erreicht wird. Die Kapazität für schwefelarmes Heizöl EL mit 79 ppm Schwefel war mit 0,10 mg/g um 75 % geringer als für Jet A-1 A und um 84 % geringer als für die 50 %(Vol.) Destillatfraktion von Jet A-1 A. Auch für eine 30 %(Vol.) Destillatfraktion von Heizöl EL, Standard ergab sich mit 0,09 mg/g eine noch geringere Adsorptionskapazität als für schwefelarmes Heizöl EL. Bereits die Adsorptionsversuche mit unterschiedlichen Destillatanteilen des Kraftstoffs Jet A-1 A haben gezeigt, dass das Adsorbens A-5 eine höhere Adsorptionskapazität für leichtsiedende Thiophene als für Benzothiophene hat. Im Heizöl EL überwiegen jedoch hochsiedende, wenig reaktive Dibenzothiophene. Der große Unterschied der Adsorptionskapazität zwischen Heizöl EL und Jet A-1 ist daher auf die enthaltenen Schwefelverbindungen zurückzuführen. 103
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Kraftstoff Kerosin B Jet A-1 A<br />
Destillatanteil % (Masse) 0,3 0,5<br />
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vS,10 ml / g 3,85 6,35<br />
wS,10 mg / g 2,80 1,51<br />
Abb. 4-26: Einfluss des Schwefelgehaltes im Kraftstoff cS,0 auf die kumulierte Durchbruchskurve<br />
bei TAds=20°C, LHSV = 1, TReg= 500°C, GHSV = 655 h -1 , tH= 3h<br />
Die Versuchsergebnisse zeigten für hochschwefelhaltiges Kerosin erwartungsgemäß ein<br />
geringeres Durchbruchsvolumen, während die Adsorptionskapazität aufgrund der höheren<br />
Schwefelkonzentration im Kraftstoff ansteigt. Im Gegensatz zu der 50 %(Vol.) Fraktion des<br />
Kraftstoffs Jet A-1 A ergibt sich eine um 87 % höhere Adsorptionskapazität. Die in Kap. 4.6.4<br />
mit neu konditionierten Reaktoren durchgeführten Vergleichsuntersuchungen mit unterschiedlichen<br />
Destillatanteilen ergaben, dass die Adsorptionskapazität für eine 30 %(Vol.)<br />
Fraktion des Kraftstoffs Jet A-1 A nur um 30 % größer ist als für die 50 %(Vol.) Fraktion. Dieser<br />
Effekt wurde darauf zurückgeführt, dass die 30 %(Vol.) Fraktion einen höheren Anteil<br />
leichtsiedender Thiophene enthält.<br />
Da in den 30 %(Vol.) Fraktionen beider Kraftstoffe die Thiophene 81,1% (Masse) bzw.<br />
81,5 %(Masse) der gesamten Schwefelverbindungen ausmachten, ist die höhere Adsorptionskapazität<br />
für Kerosin B auf den höheren absoluten Schwefelgehalt zurückzuführen. Dieser<br />
führt zu einer Verschiebung des thermodynamischen Gleichgewichtes und damit zu einer<br />
höheren Adsorptionskapazität.<br />
4.6.10 Entschwefelung von Heizöl EL mit dem Adsorbens A-5<br />
Um zu überprüfen, ob die für Jet A-1 ermittelten Auslegungsdaten für den Adsorptionsprozess<br />
auf Heizöl EL übertragen werden können, wurden Vergleichsversuche mit schwefelar-
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