View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4 Experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab
4.5.4.2 Variation der Permeattemperatur
Bei den bisher beschriebenen Versuchen wurde die Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff auf
-196°C gekühlt, um die vollständige Kondensation des Permeatstroms zu gewährleisten. Für
die technische Anwendung ist die Kühlung mit flüssigem Stickstoff jedoch ungeeignet. Daher
wurde untersucht, ob bei Umgebungstemperatur eine ausreichende Kondensation möglich
ist. Bei einem Permeatdruck von 15 mbar wurde dazu ein Versuch mit Wasserkühlung des
Permeats bei 20°C durchgeführt (siehe Abb. 4-9).
78
1,2
0,9
0,6
0,3
0,0
0,97
0,39 0,39
-196 20
Permeat Temmperatur / °C
Anreicherungsfaktor
Permeatfluss [kg / m2 h]
Abb. 4-9: Einfluss der permeatseitigen Kondensationstemperatur auf den transmembranen
Fluss und den Anreicherungsfaktor bei TFeed = 70°C, pPermeat = 15 mbar,
V Feed 460 ml min nach [123]
Während der Effekt der Kondensationstemperatur auf den Anreicherungsfaktor nicht signifikant
war, verringerte sich der transmembrane Fluss bei 20°C gegenüber der Kühlung mit
Stickstoff um 51 %. Für die technische Anwendung folgt daraus, dass die aktive Membranfläche
bei einer Permeattemperatur von 20°C im Vergleich zu den Laborbedingungen etwa
verdoppelt werden muss.
Darüber hinaus wurde beobachtet, dass bei 20°C nicht der vollständige Fluss auskondensiert
werden konnte. Zwischen 3,5 %(Masse) und 4 %(Masse) des Permeats verließen die
Kühlfalle im gasförmigen Zustand und wurden erst in einem nachgelagerten, mit flüssigem
Stickstoff gekühlten Kondensator verflüssigt. Da der Dampfdruck von n-Oktan, der leichtesten
in Kerosin enthaltenen Komponente, bei einer Temperatur von 20°C bei 14 mbar liegt,
folgt daraus, dass ein größerer Abstand zwischen dem Dampfdruck und dem Permeatdruck
erforderlich ist. Daher sollte der Permeatdruck für technische Anwendungen mit einer Kondensationstemperatur
von 20°C mindestens 25 mbar betragen, um Verluste bei der Kondensation
zu vermeiden.
4.5.4.3 Einfluss der Kerosinqualität
Zur Übertragung der Ergebnisse aus der Parametervariation mit Jet A-1 A auf hochschwefelhaltige
Kerosine wurde ein Vergleichsversuch mit Kerosin C, das 1675 ppm Schwefel ent-
0,47