View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3 Neue Lösungsansätze zur dezentralen Entschwefelung von Mitteldestillaten
x / (mol/mol)
28
0,080
0,060
0,040
0,020
0,000
Reformat
Wasserstoff im Reformat
Wasserstoff
100 200 300 400
a)
T / (°C)
b)
cs,max / ppm
3000
2000
1000
0
Wasserstoff
Reformat
10 20 30 40 50
pH2 / (bar)
Abb. 3-2: a) Stoffmengenanteile für in Kerosin gelöstes Reformat und gelösten reinen
Wasserstoff in Abhängigkeit von der Temperatur bei einem Gesamtdruck im Vorsättiger
von 30 bar;
b) Abhängigkeit der maximalen umsetzbaren Schwefelkonzentration in Jet A-1
vom Wasserstoffpartialdruck im Vorsättiger für reinen Wasserstoff und für Reformat
bei einer Temperatur im Vorsättiger von 202°C
Daraus kann die Abhängigkeit zwischen dem maximal umsetzbaren Schwefelgehalt im
Kraftstoff c s,
max und dem Wasserstoffpartialdruck im Vorsättiger bestimmt werden (siehe
Abb. 3-2 b). Es wird angenommen, dass der Wasserstoffpartialdruck im Hinblick auf die Kinetik
der hydrierenden Entschwefelung am Reaktoraustritt einem Wert von 10 bar nicht unterschreiten
darf [37, S. 33f.]. Der Wasserstoffumsatz wird entsprechend der Reaktionsgleichung
zur Hydrierung von Thiophen, Benzothiophen und Dibenzothiophen mit 2 Mol
Wasserstoff pro Mol der Schwefelverbindungen angesetzt (siehe Tab. 2-8).
Zur vollständigen Entschwefelung von Kerosin mit einem maximalen Schwefelgehalt von
3000 ppm muss der Systemdruck unter diesen Voraussetzungen bei Reformatzufuhr 47 bar
betragen, damit der Wasserstoffpartialdruck am Reaktorausgang nicht unter 10 bar absinkt.
Wird dem Vorsättiger ausschließlich Wasserstoff zugeführt, reicht dazu bereits ein Wasserstoffpartialdruck
von 22 bar aus. Dies sind 53 % weniger als bei Betrieb mit Reformat. Wird
ein typisches Kerosin mit ca. 500 ppm Schwefel eingesetzt, kann der Systemdruck bei Reformatzufuhr
auf 23 bar reduziert werden, während mit reinem Wasserstoff bereits ein Druck
von 12 bar ausreicht, um eine ausreichende Wasserstoffmenge im Kraftstoff zu lösen.
3.1.2 Stand der Technik
Das Prinzip der hydrierenden Entschwefelung von Mitteldestillaten mit Vorsättigung wurde
bereits 1963 von Esso patentiert [57]. Das Patent umfasst vor der Hydrierung die externe
Sättigung des Kraftstoffs mit einem Gas, das mindestens 70% Wasserstoff enthält. Weitere
Patente aus den Jahren 1959 und 1969 beschreiben ähnliche Prozesse, die jedoch auf die
Entschwefelung von Rohöl bzw. die Entschwefelung in radial durchströmten Reaktoren bezogen
sind. Die technische Anwendung der patentierten Verfahren ist jedoch nicht bekannt
und es liegen keine veröffentlichten Versuchsergebnisse vor. Näher beschrieben wird die