View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5 Verfahrensanalyse und Bewertung
Pumpen und Verdichter nur 15 % beträgt. Bei einer geringeren Regenerationstemperatur
steigt der Energieaufwand an. Der Gesamtaufwand ist bei 450°C um 5 % und bei 400°C um
17% größer als bei 500°C. Die Ursache ist, dass geringere Regenerationstemperaturen zu
reduzierten Adsorptionskapazitäten führen. Dieser Effekt wird nur zum Teil durch die aufgeführten
Sekundäreffekte kompensiert werden. Gegenüber einer Regenerationstemperatur
von 500°C ist die Adsorptionskapazität bei einer Regenerationstemperatur von 400°C um
32 % reduziert. Dies hat weiterhin zur Folge, dass die erforderliche Adsorbensmasse und der
zuzuführende Kraftstoffmassenstrom um 41 % bzw. 5 % ansteigen. Der Entschwefelung
muss je nach Betriebstemperatur ein Kraftstoffstrom zwischen 3,09 und 3,25 kg/h zugeführt
werden. Davon werden 1,35 kg/h als entschwefeltes Produkt an die Brennstoffzelle geleitet,
während der Rest als Rückstand zurückgeleitet werden muss oder während der Regeneration
verloren geht. Der Kraftstoffverlust beträgt 0,05 – 0,08 kg/h.
Mit Blick auf die Baugröße, den Energiebedarf sowie die Minimierung des Rückstandsstroms
wird als Optimum eine Regenerationstemperatur von 500°C gewählt. Allerdings muss für
jeden speziellen technischen Anwendungsfall abgewogen werden, ob der Aufwand wirtschaftlich
ist, die Anlage aus hochtemperaturfesten Komponenten zu bauen. Daher kann es
durchaus sinnvoll sein, eine Temperatur von 450°C als Kompromiss zu wählen.
Für die Variation der GHSV während der Regeneration ergibt sich für den Standardzustand
mit einer Regenerationstemperatur von 400°C der in Abb. 5-7 abgebildete Verlauf der Zielgrößen.
Da für eine GHSV von 200 h -1 nur ein Versuch durchgeführt wurde, werden die Konfidenzintervalle
nur für eine GHSV von 655 h -1 und 100 h -1 dargestgellt.
Energieaufwand / W x
132
1000
800
600
400
200
0
Therm. Abtrennung Adsorption
Hilfsenergie Kraftstoffverlust
655 200 100
GHSV / h -1
mAds / g
5
4
3
2
1
0
655 200 100
GHSV / h -1
Abb. 5-7: Einfluss der Raumgeschwindigkeit des Luftstroms zur Regeneration auf den Energieaufwand,
die benötigte Adsorbensmenge sowie den Feedstrom bei der
Entschwefelung durch destillative Abtrennung und Adsorption
Der Energieaufwand, die Adsorbensmasse und die zuzuführende Kraftstoffmenge steigen
mit sinkender GHSV leicht an. Die Parametervariation zeigt, dass der Effekt der verringerten
Adsorptionskapazität gegenüber dem verminderten Energieaufwand zur Erwärmung und
m
Ads
m
Feed
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3
mFeed / (kg / h)