View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.1 Hydrierende Entschwefelung mit Vorsättiger
werden [53]. Für die Lösung von Wasserstoff und Stickstoff in Gasöl, Naphtha und Kerosin
wurde dies durch Messungen für Drücke von bis zu 100 bar bestätigt [54; 14, S. 75]. Zur
Berechnung der gelösten Gasmenge im Vorsättiger wird auf Literaturangaben zur Henry
Konstante für die Gaskomponenten im Reformat zurückgegriffen [55; 14, S. 75; 54; 56]
Weiterhin muss für die Summe der Mol-Anteile in der Flüssig- und der Gasphase gelten:
i
i
y 1
(3-3)
x 1.
(3-4)
Weiterhin muss für den stationären Betrieb gelten, dass der Molanteil einer im Kraftstoff gelösten
Gaskomponente bezogen auf die Summe der gelösten Gase, dem Molanteil der Gaskomponente
im zugeführten Reformat entspricht. Da sich die einzelnen Gase im Reformat
unterschiedlich gut im Kraftstoff lösen, muss folglich der Partialdruck der Gaskomponenten
mit großer Henry-Konstante, d.h. geringer Löslichkeit, im Vorsättiger ansteigen, bis sich ein
Gleichgewicht einstellt. Andernfalls würde sich eine Gaskomponente mit der geringsten Gaslöslichkeit
im Vorsättiger anreichern, bis die Reformatzufuhr zum erliegen kommt. Der Stoffmengenanteil
einer gelösten Gaskomponente entspricht bezogen auf den der übrigen gelösten
Gaskomponenten also dem bekannten Stoffmengenanteil der Komponente im
zugeführten Reformat x i,
Reformat :
xi
x
i
x
i,
Reformat
. ( 3-5)
Mit der Lösung dieses Gleichungssystems kann der Stoffmengenanteil des Wasserstoffs in
Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck im Vorsättiger bestimmt werden. In Abb.
3-2 a ist die Abhängigkeit des H2-Stoffmengenanteils von der Temperatur bei Zufuhr von
Reformat und reinem Wasserstoff mit einem Gesamtdruck im Vorsättiger von 30 bar dargestellt.
Da Wasserstoff im Vergleich zu den übrigen Gaskomponenten im Reformatgas vergleichsweise
schlecht im Kraftstoff löslich ist, steigt der Wasserstoffpartialdruck im Vorsättiger auf
einen höheren Wert als den Wasserstoffpartialdruck im Reformatgas an. Dadurch wird die
geringe Löslichkeit teilweise ausgeglichen. Daher liegt die Wasserstoffkonzentration im
Kraftstoff im Reformatbetrieb bei 202°C beispielsweise nur 40 % unter dem Wert für den
Betrieb mit reinem Wasserstoff, obwohl der Wasserstoffpartialdruck in der Gaszufuhr um
59 % verringert ist. Aufgrund der mit der Temperatur stetig steigenden Wasserstoffkonzentration
kann bei einer höheren Vorsättigertemperatur zur Bereitstellung der erforderlichen
Gasmenge ein geringerer Druck im System eingestellt werden.
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