View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.8 Zusammenfassung
4.8 Zusammenfassung
Um nachzuweisen, ob Kerosin und Heizöl mit den in Kapitel 3 ausgewählten Verfahren auf
den Zielwert von 10 ppm entschwefelt werden können, und um Daten zur Auslegung von
Pilotanlagen zu erhalten, wurden die Verfahren experimentell im Labormaßstab untersucht.
Zur Bestimmung der Entschwefelungsleistung der destillativen Abtrennung wurden fünf Kerosine
und 2 Heizöle destillativ fraktioniert. Anschließend wurden in jeder Fraktion die
Schwefelverbindungen identifiziert und ihre Konzentration bestimmt, so dass damit der Gehalt
der relevanten Schwefelverbindungen in Abhängigkeit vom Destillatanteil und von der
Kraftstoffqualität angegeben werden kann. Die Versuche ergaben für einen Destillatanteil
von 0,3 in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt im Kerosin eine Verringerung des Schwefelgehaltes
um 33 – 66 %. Für das untersuchte Heizöl EL ergab sich eine Verringerung des
Schwefelgehaltes um 88 %. Da insbesondere hochsiedende Schwefelverbindungen im
Rückstand verbleiben, ergibt sich für Kraftstoffe mit einem hohen Anteil leichtsiedender
Schwefelkomponenten eine geringere Abreicherung des Schwefelgehaltes im Destillat.
Bei der Untersuchung verschiedener Pervaporationsmembranen wurden zunächst Versuche
mit Jet A-1 durchgeführt. Versuche zum Einsatz von aromatenselektiven Membranen mit
dem Ziel den Schwefelgehalt im Permeat anzureichern, führten nicht zum Erfolg. Alle untersuchten
Membranen führten zu einem schwefelreduzierten Permeat. Mit einer Polyurethan
Membran konnte der Schwefelgehalt im Permeat jedoch je nach eingesetzter Kerosinqualität
um 40 % – 64 % abgesenkt werden, so dass der Prozess als Alternative zur destillativen
Abtrennung genutzt werden könnte. Für Heizöl EL konnte der Schwefelgehalt im Permeat
nur um 19 % reduziert werden. Da die Lebensdauer des Membranmaterials bei Betriebstemperatur
zwischen 60°C und 85°C weniger als 150 h betrug, ist weitere Forschungsarbeit erforderlich,
um die Dauerhaltbarkeit des Membranmaterials auf die geforderte Betriebszeit zu
steigern.
Pervaporationsversuche mit einer durch destillative Abtrennung hergestellten leichten Kerosinfraktion
erfüllten dagegen die Erwartung, ein hochschwefelhaltiges Permeat zu erzielen.
Mit einer vernetzten Polyimidmembran konnte ein mit Schwefelverbindungen angereicherter
Permeatstrom abgetrennt werden, dessen Schwefelgehalt dreimal höher lag, als der der
zugeführten Kraftstofffraktion. Dies kann damit begründet werden, dass die leichte Destillatfraktion
einen höheren Anteil an alkylierten Thiophenen enthält als der Ausgangskraftstoff Jet
A-1, die aufgrund des größeren Dampfdrucks bevorzugt durch die Membran permeieren. Mit
Heizöl EL wurden keine Versuche mit dieser Membran durchgeführt, da der Dampfdruck der
enthaltenen Dibenzothiophene noch geringer ist als der der im Jet A-1 vorkommenden Benzothiophene.
Zur Analyse der adsorptiven Entschwefelung wurden zehn unterschiedliche Adsorbentien
experimentell auf Ihre Kapazität zur Entschwefelung von Jet A-1 untersucht. Mit sieben davon
wurde keine nennenswerte Kapazität erreicht. Zwei der übrigen Adsorbentien waren
nicht bzw. nur mit reinem Wasserstoff regenerierbar, so dass sie nicht zum Einsatz in Brennstoffzellen-APUs
geeignet sind. Ein weiteres Adsorbens, das mit einem heißen Luftstrom
regeneriert werden kann, zeigte eine Kapazität, die zu gering für technische Anwendungen
ist. Eine ausreichende Kapazität konnte mit diesem Adsorbens jedoch zur Entschwefelung
von einer durch destillative Abtrennung erzeugten Kerosinfraktion nachgewiesen werden.
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