View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.4 Selektive Oxidation
Abb. 3-11: 4-stufiger Umwandlungsprozess zur Entfernung des Schwefels aus Dibenzothiophen
mit Bakterien [107]
Die Schwefelverbindungen werden dabei zunächst selektiv oxidiert, bevor die Kohlenstoff-
Schwefel-Bindung aufgebrochen und der Kohlenwasserstoff in das entsprechende
Hydroxyphenylbenzolsulfonat umgewandelt wird. Die dabei entstehenden anorganischen
Schwefelverbindungen sind in Wasser löslich und können aus dem Produkt herausgefiltert
werden. Somit ist eine einfache verfahrenstechnische Abtrennung des Schwefels möglich.
3.4.4.2 Stand der Technik
Im Rahmen von Forschungsarbeiten wurde eine große Zahl von Bakterien untersucht, die
nach diesem Prinzip Schwefelverbindungen aufspalten [107; 108; 109]. Bei einstufigen Versuchen
zur Entschwefelung von Dieselkraftstoff konnte der Schwefelgehalt zwischen 28%
und 86% abgetrennt werden. Die Reaktionszeit liegt in einem Bereich zwischen 10 und mehr
als 24 Stunden.
Zur Realisierung eines kontinuierlichen Prozesses werden der zu entschwefelnde Kraftstoff
sowie die wässrige Lösung mit den Bakterien mit einem konstanten Volumenstrom in den
mehrstufigen Reaktor mit Mischer gegeben. Als Energiezufuhr wird zusätzlich Glukose zugegeben.
Ein Teil der Emulsion wird kontinuierlich in ein Settler System geführt, wo das entschwefelte
Öl von der wässrigen, mit Schwefelverbindungen beladenen Bakterienlösung
getrennt wird. Die Bakterienlösung muss in einem Regenerationsschritt aufgearbeitet werden,
um die Entsorgung der verwendeten Lösung sowie die ständige Zufuhr neuer Lösung
zu vermeiden [107]. Eine Vereinfachung des Prozesses kann in Zukunft durch die Fixierung
der Bakterien auf Nylonfasern möglich sein, so dass die Abtrennung der Bakterien aus dem
Öl entfällt [110].
3.4.4.3 Bewertung
Für die Anwendung biologischer Verfahren zur Entschwefelung von Mitteldestillaten sprechen
die einfach zu beherrschenden Betriebsbedingungen. Einem Verfahren mit Rückgewinnung
der Bakterienlösung müssen weder Wasserstoff noch andere Betriebsstoffe zugefügt
werden. Die folgenden Punkte stehen der Anwendung in Brennstoffzellen-APUs jedoch
entgegen:
Da der Schwefelgehalt nicht in einem Schritt auf die geforderten 10 ppm abgesenkt werden
kann, ist ein mehrstufiges Reaktionskonzept erforderlich. Daraus ergibt sich eine sehr
aufwändige Verfahrenstechnik, da für jede Stufe eine Phasentrennung und die Regeneration
der Bakterienlösung erforderlich sind. Eine Lösung könnte in Zukunft die Bindung der
Bakterien auf Nylonfasern bieten. Fixierte Bakterien sind jedoch derzeit nicht verfügbar.
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