View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

2 Grundlagen und Technik der Entschwefelung
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Reaktion RH 0 298 / (kJ/mol)
Diethylsulfid + 2 H2 2 Ethan + H2S -69 bis -71
Thiophen + 2 H2 1,3-Butadien + H2S -10 bis -11
Benzothiophen + 2 H2 Styren + H2S -13 bis -18
Dibenzothiophen + 2 H2 Biphenyl + H2S -24 bis -44
Tab. 2-8: Standardreaktionsenthalpien für die hydrierende Entschwefelung [37, S. 9]
Obwohl sich die hydrierende Entschwefelung in der Raffinerietechnik seit über 50 Jahren
bewährt hat, stößt die Technologie aufgrund der immer geringeren Schwefelgrenzwerte für
Benzin und Dieselkraftstoffe heute an ihre Grenzen. Kraftstoffe mit immer niedrigeren
Schwefelgehalten erfordern höhere Temperaturen, Drücke und Verweilzeiten, was in immer
größeren Reaktoren und gesteigerten Kosten resultiert.
Der Anwendung der konventionellen hydrierenden Entschwefelung von Mitteldestillaten in
mobilen Brennstoffzellensystemen stehen folgende Aspekte entgegen:
Gegen die Anwendung der hydrierenden Entschwefelung in der Gasphase spricht die
Einbindung in das Brenngaserzeugungssystem des IEF-3. Der Reformer ATR-8 ist derzeit
für die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff ausgelegt. Da der entschwefelte Kraftstoff hinter
der Gasphasenentschwefelung kondensiert werden müsste, bevor er im Reformer erneut
verdampft wird, ist der Einsatz der Hydrierung in der Gasphase nicht sinnvoll.
Die direkte Verwendung des Produktgasstroms der Hydrierung in der Gasphase ist in
einem autothermen Reformer nicht möglich. Der überschüssige Wasserstoffanteil im
Gasstrom würde im Reformer mit dem zugeführten Luftsauerstoff reagieren und hätte zu
hohe Temperaturen im Reformer zur Folge.
Die Hydrierung im Rieselbettreaktor ist lageabhängig. Die gleichmäßige Verteilung der
Gas- und Flüssigphase wird durch Erschütterungen und die Neigung des Reaktors im
mobilen Einsatz gestört.
In einem mit Kerosin betriebenen Brennstoffzellensystem ist kein reiner Wasserstoffstrom
für die Hydrierung verfügbar. Beim Einsatz der autothermen Refomierung enthält der getrocknete
Reformatstrom nach der Shiftreaktion etwa 42 % (Vol) Wasserstoff. Folglich ist
ein deutlich erhöhter Druck erforderlich, um den erforderlichen Wasserstoffpartialdruck zu
erreichen.
Da der Wasserstoffgehalt im zugeführten Gasstrom durch die Hydrierungsreaktion weiter
abgesenkt wird, kann das überschüssige Reformatgas nicht direkt rezykliert werden. Die
Rezyklierung hätte eine weitere Abreicherung des Wasserstoffgehaltes zur Folge. Daher
ist ein zusätzlicher apparativer Aufwand zur Anreicherung des Wasserstoffgehaltes im
rezyklierten Gas erforderlich.
Die Rückführung des überschüssigen Gases erfordert hohen energetischen und apparativen
Aufwand. Neben der Komprimierung muss in einem zusätzlichen Reinigungsschritt
der Schwefelwasserstoff abgetrennt werden.