View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5 Verfahrensanalyse und Bewertung
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onsfrequenz. Zusätzlich ist die LHSV in dem überdimensionierten Reaktor deutlich niedriger,
was eine höhere Adsorptionskapazität zur Folge hat.
Wird der für 3000 ppm-S ausgelegte Adsorber beispielsweise mit Jet A-1 A betrieben,
ergibt sich ein Energieaufwand von nur 502 W, der sogar 13,5 % niedriger ist als der Wert
eines für Jet A-1 A ausgelegten Adsorbers. In diesem Fall ergibt sich durch die Entschwefelung
nur eine Wirkungsgradeinbuße der APU um 3,1 Prozentpunkte. Die Auslegung des
Adsorbers für hohe Schwefelgehalte wirkt sich also lediglich negativ auf die Reaktorgröße
aus. Nur in dem seltenen Fall, dass hochschwefelhaltiger Kraftstoff eingesetzt wird,
kommt es zu einer zusätzlichen Verringerung des Systemwirkungsgrades.
Die Langzeitstabilität wurde bisher für bis zu 31 Adsorptionszyklen untersucht. Dabei wurden
keinerlei signifikante Degradationseffekte sichtbar, so dass von einer deutlich höheren
Zyklenzahl ausgegangen werden kann. Für den Betrieb mit Kerosin mit 3000 ppm-S
entsprechen 31 Adsorptionszyklen einer Lebensdauer von 228 h. Bei der Entschwefelung
von Jet A-1 A entspricht dies aufgrund der längeren Durchbruchszeit einer Lebensdauer
von 1428 h.
Die zuzuführende Kraftstoffmenge hängt nur geringfügig vom Schwefelgehalt ab. Der
Produktstrom beträgt in jedem Fall mehr als 19,5 % des zugeführten Kraftstoffs.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Prozess zwar grundsätzlich zum Einsatz in Brennstoffzellen-APUs
geeignet ist, die Leistungsfähigkeit des Systems jedoch durch den hohen Energieaufwand
und das große Bauvolumen deutlich beeinträchtigt wird.
Es deutet sich jedoch an, dass die Leistungsdichte und die Energieeffizienz durch weiteren
Entwicklungsaufwand verbessert werden könnten:
Neue Adsorbentien zur Entschwefelung flüssiger Kraftstoffe mit Kapazitäten von mehr als
5 mg-S/g, die im Rahmen des „Advanced Fuel Cell Program“ des U.S. Office of Naval
Research entwickelt werden, sollen in den kommenden Jahren kommerzialisiert werden.
Vorversuche haben gezeigt, dass die Reihenschaltung von Adsorbensschüttungen eine
deutlich höhere Ausnutzung des Adsorbens erlaubt. Dies erfordert den Einsatz eines Rotoradsorbers,
womit eine anspruchsvolle Konstruktion zum Verschalten mehrerer Reaktoren
bei bis zu 500°C verbunden ist.
5.1.5 Bewertung der destillativen Abtrennung mit Adsorption für Heizöl EL
Es wurden Laborversuche zur adsorptiven Entschwefelung von Heizöl EL mit schwefelarmem
Heizöl mit 86 ppm-S und mit Heizöl EL Standard mit 1000 ppm Schwefel durchgeführt.
Das schwefelarme Heizöl EL wurde ohne vorgeschaltete destillative Abtrennung adsorptiv
entschwefelt. Von dem Heizöl EL mit 1000 ppm-S wurde mit dem Verfahren der destillativen
Abtrennung vor der Adsorption eine leichte Teilfraktion mit einem Destillatanteil von 0,3 und
einem Schwefelgehalt von 185 ppm abgetrennt. Die Ergebnisse für die Auslegung des Entschwefelungsprozesses
sind in Abb. 5-12 dargestellt.