View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3 Neue Lösungsansätze zur dezentralen Entschwefelung von Mitteldestillaten
3.7.3 Bewertung
Die Pervaporation kann wie die destillative Abtrennung zur Auftrennung des zugeführten
Kraftstoffs in eine schwefelarme Fraktion und einen hochschwefelhaltigen Rückstand eingesetzt
werden. Voraussetzung ist wiederum, dass das Brennstoffzellenaggregat zusätzlich zu
einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird, die den Rückstand als Kraftstoff nutzen
kann.
Mit der Nutzung der Pervaporation ist im Vergleich zur destillativen Abtrennung eine Reihe
von Vorteilen verbunden:
Die Betriebstemperatur der Pervaporation liegt stets unterhalb der Siedetemperatur des
zugeführten Kraftstoffs und beträgt je nach der thermischen Stabilität der eingesetzten
Polymermembranen nicht mehr als 80 – 150°C. Aufgrund der geringen Betriebstemperatur
kann die Abwärme des Brennstoffzellensystems als Wärmezufuhr genutzt werden. Da
keine zusätzliche Energie bereitgestellt werden muss, steigt die Energieeffizienz.
Bei industrieller Herstellung können hochkompakte Membranmodule hergestellt werden.
Wickelmodule enthalten etwa 0,4 – 0,8 m 2 aktive Membranfläche pro Liter [122, S. 145],
Hohlfasermodule, wie sie bereits für die Gaspermeation eingesetzt werden, zwischen 2
und 5 m 2 /l [122, S. 149]. Aufgrund der kompakten und leichten Bauweise ergibt sich eine
höhere Leistungsdichte des Brennstoffzellensystems.
Im Gegensatz zu einem Verdampfer, wie er bei der destillativen Abtrennung eingesetzt
wird, kann die Pervaporation problemlos lageunabhängig betrieben werden.
Der technischen Anwendung des Verfahrens steht derzeit entgegen, dass keine Membranen
zur Entschwefelung von flüssigen Kraftstoffen verfügbar sind. Die einzige über den Labormaßstab
hinaus erprobte Membran von Grace Davison war aufgrund der Partnerschaft zwischen
Grace und Intelligent Energy für Untersuchungen in der hier vorgestellten Arbeit nicht
verfügbar.
Zur Bewertung des Verfahrens ist es daher erforderlich, verfügbare Membranen auf ihre Eignung
für die Entschwefelung zu untersuchen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Membranen
zur Aromaten/Aliphaten Trennung, da in Mitteldestillaten fast ausschließlich aromatische
Schwefelverbindungen enthalten sind. Die Zielkriterien für die Auswahl der Materialien sind
eine hohe Permeabilität, eine gute Selektivität und eine gute Langzeitstabilität bei möglichst
hohen Betriebstemperaturen. Anhand der Versuchsergebnisse kann anschließend beurteilt
werden, ob die verfügbaren Membranen für eine technische Umsetzung ausreichen oder die
Entwicklung neuer Membranen erforderlich ist.
3.8 Zusammenfassung
Da die industriell eingesetzten Entschwefelungsprozesse sehr energieintensiv und aufwändig
sind, wurde in den vergangenen Jahren eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze zur Entschwefelung
von Mittedestillaten im Labormaßstab untersucht. Bisher konnte jedoch keines
der Verfahren bis zu einer technischen Anwendung entwickelt werden. In dem vorliegenden
Kapitel wurden die in der Literatur diskutierten Ansätze erläutert und im Hinblick auf die An-
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