View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.5 Entschwefelung durch Pervaporation
einem Permeatdruck von 50 mbar wurde der Fluss um weitere 80 % reduziert und betrug nur
noch 0,19 kg/h m 2 . Der Anreicherungsfaktor wurde dagegen nur um weitere 10 % veringert.
Um den technischen Aufwand zur Vakuumerzeugung gering zu halten, sollte der Permeatdruck
mindestens 25 mbar, besser jedoch 50 mbar betragen. Ebenso sollte die Kondensatortemperatur
nicht unter der Umgebungstemperatur liegen. Diese Rahmenbedingungen
haben tendenziell geringe transmembrane Flüsse zur Folge. Daher ist die
Betriebstemperatur zu maximieren, um einen für die technische Anwendung ausreichenden
transmembranen Fluss zu gewährleisten. Da die Temperatur des eingesetzten Polymers auf
maximal 85°C begrenzt ist, kann der relevante Temperaturbereich auf 74 - 86°C festgelegt
werden.
Für diesen Temperaturbereich wurde ein 2-stufiger, faktorieller Versuchsplan durchgeführt.
Als Druckstufen wurden 2 mbar und 51 mbar ausgewählt. Vom Grundniveau aus, das bei
einer Feedtemperatur von 74°C und einem Permeatdruck von 2 mbar festgelegt wurde, ergaben
sich gemäß den Vorversuchen ein positiver Haupteffekt für die Feedtemperatur und
ein negativer für den Permeatdruck (Tab. 4-8). Die Versuchsergebnisse, die Berechnung der
Haupteffekte, der Wechselwirkungen und der Regressionspolynome sowie die Konfidenzintervalle
sind im Anhang (Kap.9.2.3) erläutert.
Effekt Fluss / (kg/h m 2 ) Anreicherungsfaktor
Haupteffekt TFeed 1,425 0,073
Haupteffekt pPermeat -6,215 -0,257
Wechselwirkung -0,765 -0,013
Tab. 4-8: Haupteffekte und Wechselwirkungen der Feedtemperatur und des Permeatdruckes
in Bezug auf den Anreicherungsfaktor und den transmembranen Fluss bei
V Feed 460 ml min .
Der Haupteffekt des Permeatdruckes war in Bezug auf den transmembranen Fluss 4,4-mal
und in Bezug auf den Anreicherungsfaktor 3,5-mal größer als der Haupteffekt der Feedtemperatur.
Aus den 95 %-Konfidenzintervallen folgt, dass nur der Haupteffekt der Feedtemperatur
auf den Anreicherungfaktor nicht signifikant ist. Für die Wechselwirkungen des Permeatdruckes
und der Feedtemperatur ergab sich in Bezug auf den transmembranen Fluss
eine Signifikanz, während die Wechselwirkung in Bezug auf den Anreicherungsfaktor nicht
signifikant war. Daraus folgt, dass der Einfluss der Feedtemperatur und des Permeatdruckes
auf den transmembranen Fluss bei der Auslegung des Membranmoduls nicht unabhängig
voneinander betrachtet werden dürfen. Für den untersuchten Parameterbereich ergeben sich
aus den signifikanten Effekten die folgenden Regressionspolynome für den transmembranen
Fluss n und den Anreicherungsfaktor (siehe Anhang Kap. 9.2.3):
T800, 127 p26, 5
T80p26, 5
Feed
Permeat
n
3,
63 0,
119 Feed
Permeat
(4-4)
384,
3
pPerm
26,
5
0,
518
(4-5)
190,
7
77