View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.1 Prozess 1: Destillative Abtrennung und Adsorption
Im Folgenden werden zunächst die Auslegung der destillativen Abtrennung und der Adsorption
unabhängig voneinander diskutiert. Die Optimierung der Betriebsparameter und die Bewertung
hinsichtlich der Zielgrößen erfolgt anschließend für den Gesamtprozess.
Die Laborversuche zur Charakterisierung der beiden Verfahren wurden mit dem Kraftstoff
Jet A-1 A mit 563 ppm-S durchgeführt. Hochschwefelhaltige Kerosinfraktionen mit Schwefelgehalten
zwischen 1412 ppm und 1675 ppm lagen nur in geringen Mengen vor, so dass damit
anschließend nur eine geringe Anzahl von Versuchen zur Übertragung der Ergebnisse
auf die Entschwefelung von hochschwefelhaltigem Kerosin durchgeführt werden konnte.
Daher wird der Prozess zunächst für Jet A-1 A mit 563 ppm-S ausgelegt. Darauf aufbauend
wird die Auslegung anhand der Versuche mit hochschwefelhaltigem Kerosin auf Schwefelgehalte
bis 1675 übertragen, bevor abschließend theoretische Betrachtungen für einen
Kraftstoff mit 3000 ppm Schwefel durchgeführt werden.
5.1.1 Destillative Abtrennung
5.1.1.1 Prozessauslegung
Für den Betrieb in mobilen Brennstoffzellensystemen muss die destillative Abtrennung auch
bei Neigung der Anlage möglich sein. Daher erfolgt die Verdampfung in einem Durchlaufverdampfer
mit einem Zyklon zur Trennung der flüssigen und der gasförmigen Phase. Als
Durchlaufverdampfer wird eine Rohrwendel mit einem Volumen von 0,8 l eingesetzt. Um
eine homogene Temperaturverteilung zu erreichen, ist die Rohrwendel in Aluminium eingegossen.
Der von der Firma AP Miniplant GmbH für eine Pilotanlage ausgelegte Verdampfer
hat einen Durchmesser von 240 mm und eine Länge von 500 mm.
5.1.1.2 Energetische Betrachtung
Der erforderliche Energieaufwand zur Abtrennung der leichtsiedenden Teilfraktion des zugeführten
Kraftstoffs hängt vom Anteil des Destillats am zugeführten Kraftstoff ab. Der optimale
Destillatanteil kann nur in einer gemeinsamen Betrachtung mit dem Adsorptionsprozess im
nächsten Abschnitt festgelegt werden. Daher wird der Energiebedarf zunächst in Abhängigkeit
vom Destillatanteil ermittelt.
Zur Verdampfung des Destillatanteils muss der zugeführte Kraftstoff zunächst erhitzt werden.
Das dampfförmige Produkt, sowie der flüssige Rückstand müssen anschließend zur weiteren
Entschwefelung wieder auskondensiert und abgekühlt werden. Es bietet sich daher an, den
zugeführten Kraftstoff mit den Produktströmen vorzuwärmen. Die daraus entstehenden
energetischen Vorteile sind gegenüber dem zusätzlichen apparativen Aufwand abzuwägen.
Die möglichen Anordnungen der Wärmetauscher sind in Abb. 5-2 dargestellt.
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