View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3 Neue Lösungsansätze zur dezentralen Entschwefelung von Mitteldestillaten
3.4 Selektive Oxidation
Ein weiterer Weg zur Entschwefelung ist die Selektivoxidation. In einem ersten Prozessschritt
werden die Schwefelverbindungen selektiv zu den entsprechenden Sulfoxiden und
Sulfonen oxidiert. Die anschließende Abtrennung der Schwefelverbindungen vom behandelten
Kraftstoff ist durch die höhere Polarität der oxidierten Verbindungen deutlich einfacher.
Dies erfolgt meist durch die Adsorption an einem festen Adsorbens oder mit einer Extraktion,
so dass häufig die Regeneration des Adsorbens, bzw. des Extraktionsmediums als zusätzlicher
Prozessschritt anfällt [11, S. 452ff.]. Es gibt verschiedene Ansätze zur selektiven Oxidation
der Schwefelverbindungen, von denen jedoch keiner über den Labormaßstab hinaus
entwickelt ist. Dazu gehören die Oxidation mit Sauerstoffplasmen, die Photooxidation, die
Oxidation mit Peroxiden sowie biologische Verfahren.
3.4.1 Plasmaentschwefelung
3.4.1.1 Grundlagen
Als Plasma werden ionisierte Gase bezeichnet, die neben neutralen Teilchen auch freie Ionen
und Elektronen enthalten. Bei der selektiven Oxidation der Schwefelverbindungen mit
Sauerstoffplasmen wird an einer Kraftstoffoberfläche durch eine hohe elektrische Ladung ein
Sauerstoff-Niederdruckplasma erzeugt [97].
3.4.1.2 Stand der Technik
Bei einem Betriebsdruck von weniger als 100 mbar (abs) muss die Kraftstofftemperatur auf
-50°C abgesenkt werden, um den Dampfdruck des Kraftstoffs abzusenken, da Reaktionen in
der Gasphase reaktionshemmend wirken. Für die Reaktion sind in dem Plasma nur der atomare-
und der Singulett-Sauerstoff relevant. Während atomarer Sauerstoff keine Selektivität
für Schwefelverbindungen aufweist und hauptsächlich mit Kohlenwasserstoffen zu Alkoholen
reagiert, ist Singulett-Sauerstoff inert gegenüber Kohlenwasserstoffen und oxidiert ausschließlich
Schwefelverbindungen. Die Oxidationsprodukte sind im Ausgangsmaterial nahezu
unlöslich und werden als separate Phase abgeschieden [98].
3.4.1.3 Bewertung
Für die kommerzielle Anwendung ist das Verfahren derzeit nicht geeignet. Vor einer technischen
Umsetzung müssen weitere Grundlagenexperimente durchgeführt werden:
Die Plasmaerzeugung ist so zu optimieren, dass der Anteil an molekularem Sauerstoff
und damit die Teiloxidation des Kraftstoffs minimiert werden.
Für die wirtschaftliche Nutzung des Verfahrens muss die Betriebstemperatur mindestens
20°C betragen, um auf aufwändige Kühlverfahren zu verzichten. Daher muss eine Anwendung
von Normal- oder Hochdruckplasmen entwickelt werden, um für die Reaktion
einen ausreichend geringen Dampfdruck des Kraftstoffs zu gewährleisten.
Laboruntersuchungen mit realen Destillatkraftstoffen sind erforderlich, um die Übertragbarkeit
der Versuchsergebnisse mit Modellkraftstoffen und Rohöl auf reale Mitteldestillate
abzuschätzen.
44