View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Energieaufwand / W x
2000
1500
1000
500
0
Therm. Abtrennung Adsorption
Hilfsenergie Kraftstoffverlust
Jet A-1 Kerosin B Jet A-1
3000
TRegeneration / °C
5.1 Prozess 1: Destillative Abtrennung und Adsorption
mAds / g
9
6
3
0
Jet A-1 Kerosin B Jet A-1
3000
TRegeneration / °C
Abb. 5-11: Energieaufwand, benötigte Adsorbensmenge sowie zuzuführender Feedstrom
bei der Entschwefelung durch destillative Abtrennung und Adsorption im optimalen
Betriebspunkt bei Betrieb mit unterschiedlichen Kerosinqualitäten
Während für den Kraftstoff Jet A-1 A mit 563 ppm-S nur 1,51 kg Adsorbens ausreichen, sind
zur Entschwefelung von Kerosin B mit 1412 ppm-S bereits 3,44 kg erforderlich. Für den
maximalen Schwefelgehalt von 3000 ppm sind mehr als 8,3 kg Adsorbens nötig. Der
Energieaufwand steigt zur Entschwefelung von Kerosin mit 3000 ppm-S gegenüber
Jet A-1 A um 142 % an. Außerdem müssen 6,9 kg Kraftstoff pro Stunde zugeführt werden,
um einen entschwefelten Produktstrom von 1,35 kg/h zu erzeugen.
5.1.4 Bewertung der destillativen Abtrennung mit Adsorption für Kerosin
Da es nicht absehbar ist, dass der Grenzwert für den Schwefelgehalt in Kerosin in absehbarer
Zeit unter 3000 ppm abgesenkt wird, muss der Entschwefelungsprozess für diesen
Grenzwert ausgelegt werden. Daraus ergeben sich für die Entschwefelung durch destillative
Abtrennung und Adsorption die folgenden Schlussfolgerungen:
Mit der Schüttdichte des Adsorbens von 832 kg/m 3 ergibt sich ein Gesamtschüttungsvolumen
von 9,98 l. Zusammen mit dem Verdampfer zur destillativen Abtrennung (22,4 l)
beträgt das Volumen 32,38 l. Unter Berücksichtigung zusätzlicher notwendiger Systemkomponenten
und der Isolierung wird das Volumen der gesamten Entschwefelung auf den
dreifachen Wert von 97,14 l abgeschätzt.
Unter der Annahme, dass der Energieaufwand zur Entschwefelung mit elektrischer Energie
der Brennstoffzellen APU gedeckt wird, sinkt der Systemwirkungsgrad der APU um
8,8 Prozentpunkte, wenn ein Kerosin mit 3000 ppm-S entschwefelt wird.
Kerosin enthält nur in Ausnahmefällen mehr als 1000 ppm Schwefel [16]. Daher ist die
Entschwefelung zwar für 3000 ppm-S auszulegen, während in der Regel jedoch Kerosin
mit deutlich weniger Schwefel eingesetzt wird. In diesem Fall ist der Adsorber überdimensioniert
und es ergibt sich eine längere Durchbruchszeit und eine geringere Regenerati-
m
Ads
m
Feed
7
6
5
4
mFeed / (kg / h)
137