View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.5 Entschwefelung durch Pervaporation
Fluss der Membranen M-4 und M-5 auf eine für Kompositmembranen typische Schichtdicke
von 1,5 m umgerechnet und in den Abbildungen dargestellt.
Für die Vergleichsversuche wurden zunächst die Membranen M-1 bis M-4 mit dem Kraftstoff
Jet A-1 A untersucht. Die Versuche wurden in Anlehnung an Hersteller- und Literaturangaben
bei unterschiedlichen Temperaturen, Permeatdrücken und Überströmgeschwindigkeiten
durchgeführt. Die detaillierten Versuchsparameter und Ergebnisse der einzelnen Experimente
sind dem Anhang (Kap. 9.2.1) zu entnehmen. Zur Übersicht der Entschwefelungsleistungen
sind in Abb. 4-5 die Anreicherungsfaktoren in Abhängigkeit vom transmembranen Fluss
für die verschiedenen Membranen dargestellt.
Anreicherungsfaktor
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
M-1
M-2
M-3
M-4
1 2 3 4 5 6
Fluss / (kg / h m 2 )
Abb. 4-5: Leistungsdaten der untersuchten Membranen mit dem Kraftstoff Jet A-1 A (bzw.
Jet A-1 B für M-4) bei TPermeat = -196°C; Die detaillierten Versuchsparameter sind
dem Anhang (Kap. 9.2.1) zu entnehmen [136; 154; 123]
Mit der Membran M-1, die industriell zur Pervaporation eingesetzt wird, ergab sich eine
Schwefelabreicherung im Permeat gegenüber dem zugeführten Kraftstoff um 16 bis 23%.
Die Reduktion des Schwefelgehaltes war damit deutlich geringer als bei der destillativen Abtrennung,
die für Jet A-1 A eine Abreicherung um 61 % für einen Destillatanteil von wD=0,3
ermöglichte.
Auch mit der aromatenselektiven Membran M-2 wurde der Schwefelgehalt im Permeat abgereichert.
Aufgrund des eingesetzten Polymers darf die Betriebstemperatur der Membran einen
Grenzwert von 110°C nicht überschreiten. Da aber die Schwefelverbindungen überproportional
im hochsiedenden Bereich des Kerosins enthalten waren, reichte diese Temperatur
offensichtlich nicht aus, um eine Anreicherung des Schwefelgehalts im Permeat zu erreichen.
Die Versuche zeigten eine maximale Abreicherung des Schwefelgehalts im Permeat
um 37 %. In diesem Fall betrug der transmembrane Fluss jedoch nur 0,16 kg/m 2 h. Für eine
technische Anwendung der Membran ist die damit erforderliche große Membranfläche
nachteilig.
Die Ergebnisse mit der ebenso zur Aromatenanreicherung konzipierten Membran M-4 bestätigen
den Effekt, dass der geringe Dampfdruck der hochsiedenden Schwefelverbindungen
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