View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5 Verfahrensanalyse und Bewertung
150
Volumen Bauvolumen
Hohlfasermodul
Volumen
Adsorbens
Volumen
Gesamt
Einheit l l l
Einstufig mit Kreislaufführung 1,26 10,00 33,78
Zweistufig, mit Kreislaufführung 4,38 23,28
Stufe 1 2,09
Stufe 2 1,29
Einstufig ohne Kreislaufführung 1,21 8,36 28,71
Zweistufig ohne Kreislaufführung 3,75 21,09
Stufe 1 2,03
Stufe 2 1,25
Tab. 5-6: Bauvolumen der Entschwefelung durch Pervaporation und Adsorption, ausgelegt
für Kerosin mit 3000 ppm-S
Die Abschätzung der Baugröße für die unterschiedlichen Verfahrenkonzepte zeigt, dass
die zweistufige Pervaporation gegenüber dem einstufigen Verfahren aufgrund der Reduzierung
der benötigten Adsorbensmenge und trotz des zusätzlichen Hohlfasermoduls vorteilhaft
ist. Auch die Ausführung ohne Kreislaufführung erfordert ein geringeres Bauvolumen,
weil eine geringere Adsorbensmenge nötig ist.
Je nach Ausführung ist für die Pervaporation ein Wärmestrom zwischen 256 W und
1909 W aufzubringen. Die Wärmezufuhr erfolgt bei einer Temperatur von 75°C für die erste
Membranstufe und bei 135°C für die zweite Membranstufe. Daher kann die aufzubringende
Energie durch die Abwärme der APU gedeckt werden, so dass nur der übrige Aufwand
- die Hilfsenergie und der Aufwand zur Adsorption - wirkungsgradrelevant sind.
Wird nur der wirkungsgradrelevante Energieaufwand bewertet, ergibt sich durch die zweistufige
Ausführung ein um 48 % (mit Kreislaufführung) bzw. um 47% (ohne Kreislaufführung)
reduzierter Energieaufwand. Durch die Ausführung ohne Kreislaufführung kann der
relevante Energieaufwand um 13 % (1-stufig) bzw. 12 % (2-stufig) gesenkt werden.
Die Ausführung der Pervaporation ohne Kreislaufführung in der ersten Membranstufe hat
zur Folge, dass der Entschwefelung 27 kg (1-stufig) bzw. 46 kg (2-stufig) Kraftstoff pro
Stunde zugeführt werden müssen, um einen Produktstrom von 1,35 kg/h zu erzeugen.
Durch die Kreislaufführung kann die Kraftstoffzuführ auf 6,3 kg/h bzw. 10,4 kg/h reduziert
werden.
Auch der Einsatz des zweistufigen Prozesses hat zur Folge, dass ein höherer Kraftstoffstrom
zugeführt werden muss, da in der zweiten Stufe ein zusätzlicher Rückstandsstrom
anfällt. Der Anstieg beträgt 65 % für den Prozess mit Kreislaufführung und 68 % ohne
Kreislaufführung.
Die Laborversuche haben gezeigt, dass die Membran M-4 nach weniger als 150 Betriebsstunden
unbrauchbar ist. Die Dauerhaltbarkeit ist daher unzureichend und steht der technischen
Anwendung derzeit noch entgegen. Aus diesem Grund ist weitere Entwicklungsarbeit
mit dem Ziel einer ausreichenden Dauerhaltbarkeit erforderlich.