View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.2 Prozess 2: Pervaporation und Adsorption
werden. Zum anderen muss der neu zugeführte Kraftstoff von Umgebungstemperatur auf die
Eintrittstemperatur erhitzt werden.
T
Q
Feed m
Kreislauf c
p T
m
zu c
p
TFeed
TU
(5-26)
, Kerosin
Kerosin
2
Da die Membran im Vergleich zur Umgebung eine erhöhte Temperatur aufweist, müssen die
Wärmverluste ausgeglichen werden. Diese berechnen sich zu:
Q Verlust k A
( Tr
TU
)
(5-27)
Dabei wird das Membranmodul wiederum mit einer Microtherm-Isolierung mit einer Dicke
von 25 mm ummantelt, so dass sich der Wärmedurchgangskoeffizient k und die Oberfläche
analog zur destillativen Abtrennung ergeben (siehe Kap. 5.1.1.2).
5.2.3 Analyse des Gesamtprozesses für Kerosin
Da bisher keine ausreichenden Permeatmengen zur Durchführung von Adsorptionsversuchen
hergestellt werden konnten, ist die Adsorptionskapazität auf Basis der Werte für leichte
Teilfraktionen der destillativen Abtrennung abzuschätzen. Die höchste Kapazität wurde experimentell
für einen Destillatanteil von wD= 0,3 erzielt. Da die enthaltenen Schwefelverbindungen
denen im Permeat der Membran M-4 am ehesten entsprechen, wird für das Permeat
dieselbe Adsorptionskapazität angenommen. Aufgrund des höheren Thiophenanteils im
Permeat ist tendenziell jedoch eher mit einer höheren Kapazität zu rechnen.
Die Wahl des optimalen Betriebspunktes der Adsorption ist analog zum ersten Prozess abhängig
von der Pervaporation. Die beiden Verfahren sind genau wie die destillative Abtrennung
und die Adsorption über die Kraftstoffmenge, die der Adsorption zugeführt werden
muss, verknüpft. Aufgrund dieser identischen Abhängigkeit ergibt sich folglich derselbe Betriebspunkt
der Adsorption (siehe Kap. 5.1.35.1.3.2). Für diesen Betriebspunkt werden die
Zielgrößen für den Prozess aus Pervaporation und Adsorption mit unterschiedlichen Schwefelgehalten
im Folgenden dargestellt. Dabei muss unterschieden werden, ob die erste Stufe
mit oder ohne Kreislaufführung ausgeführt wird.
Die Laborversuche zur Charakterisierung der Entschwefelung durch Pervaporation wurden
wie die Adsorptionsversuche mit dem Kraftstoff Jet A-1 A durchgeführt und anschließend
wurde der Einfluss höherer Schwefelgehalte mit Kerosin C ermittelt. Für Kerosin mit
3000 ppm-S müssen die Entschwefelungsleistung der Pervaporation und die Adsorptionskapazität
wiederum extrapoliert werden. Die abgeschätzten Größen sind schraffiert dargestellt.
5.2.3.1 Ausführung der ersten Membranstufe mit Kreislaufführung
In Abb. 5-18 ist der Verlauf der Zielgrößen für den Fall, dass die erste Pervaporationsstufe
mit Kreislaufführung ausgeführt wird in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt im Kraftstoff für
den optimierten Betriebspunkt dargestellt.
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