View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.2 Prozess 2: Pervaporation und Adsorption
Bei der Pervaporation muss das Permeat an der Membranoberfläche verdampft werden. Die
dazu aufzubringende Verdampfungsenthalpie wird dem zugeführten Kraftstoff entzogen. Bei
der Prozessauslegung muss daher die Wärmebilanz in Betracht gezogen werden. Die Temperaturdifferenz
T , um die das Permeat und das Retentat gegenüber dem Feedstrom abkühlen,
berechnet sich aus der Verdampfungsenthalpie des Permeats:
m
T
m
Permeat
Feed
c
r
p
T T (5-23)
Mit den Stoffwerten für Jet A-1 (siehe Anhang, Kap. 9.5) ergibt sich die mittlere Temperaturdifferenz
in Abhängigkeit vom Verhältnis m Permeat m
Feed wie in Abb. 5-15 dargestellt.
T / K
15
10
5
0
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
mPermeat / mFeed
Abb. 5-15: Temperaturdifferenz T zwischen zugeführtem Kraftstoff und dem Produkt- und
Retentatstrom für Jet A-1
Die Laborversuche haben gezeigt, dass eine Verminderung der Feedtemperatur von 80°C
auf 70°C mit einer Verringerung des Flusses um 26 % (Masse) und des Anreicherungsfaktors
um 9 % verbunden war. Um größere Abweichungen vom Auslegungspunkt zu vermeiden,
wurde die maximale Temperaturdifferenz für die Modulauslegung auf 10 K begrenzt.
Das Verhältnis m Permeat m
Feed darf damit maximal 0,073 betragen. Auf einen Permeatstrom
von 1 kg / h bezogen ergibt sich dann ein zuzuführender Feedstrom von 13,77 kg / h, der auf
die Betriebstemperatur erwärmt werden muss (Abb. 5-16 a). Der Feedstrom m Feed ist dabei
als der in das Membranmodul eintretende Massenstrom definiert. Dieser ist vom zugeführten
Kraftstoffstrom m zu zu unterscheiden, der dem Modul von außen zugeführt wird. Es gilt damit
m Feed m
zu m
Kreislauf . Um die zuzuführende Kraftstoffmenge zu reduzieren und ähnlich
der destillativen Abtrennung einen Permeatanteil m Permeat m
zu von 33 % (Masse) zu erreichen,
ist eine Kreislaufführung des Kraftstoffs erforderlich, wie in Abb. 5-16 b gezeigt.
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