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Verzicht auf verunreinigende Olefine im Benzin

Zur Verringerung der Umweltverschmutzung durch Treibstoffe für Kraftfahrzeuge hat die Europäische Union kürzlich eine Reihe von Richtlinien veröffentlicht, die die Zusammensetzung von Benzin regulieren. Zu diesen Anforderungen gehört die wesentliche Reduzierung von Schadstoffen wie Olefine von derzeit 30 auf 12 Prozent. Das Projekt macht deutlich, dass die Membrantrennung von Olefinen aus mit dem Wirbelschichtverfahren hergestelltem Benzin die geforderte Reduzierung auf umweltfreundlichere und wirtschaftlich machbare Art und Weise bietet.

Klimawandel und Umwelt

Bei Olefinen oder Alkenen handelt es sich um ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen in ihren Molekülen. Ihr Gehalt in mit dem Wirbelschichtverfahren hergestelltem Benzin beträgt mindestens 30 Prozent und bei der Verbrennung von Benzin, das eine derart große Menge an Olefine enthält, werden eine Vielzahl umweltverschmutzender Substanzen frei. Als Konsequenz der in Europa zunehmenden Besorgnis hinsichtlich Umweltproblemen fordern neue Richtlinien zu Benzin eine Reduzierung der Olefine um 18 Prozent. Die zurzeit verfügbaren Technologien zur Erfüllung dieser Aufgabe bauen auf den weitreichenden Einsatz einer anderen jedoch ebenfalls umweltverschmutzenden Kategorie von Werkstoffen – Katalysatoren - auf. Sie haben darüber hinaus nicht nur bedeutende Auswirkungen auf die Umwelt, die Anwendung und der Einbau solcher Technologien in Raffinerien erfordern auch neue Investitionen, einen hohen Energieverbrauch und führen zu hohen Betriebskosten. Im Rahmen des aktuellen Projekts wurde eine eingehende Forschungsarbeit im Bereich der Olefin-Trennung durchgeführt und eine solche Trennung ohne Hilfe von Katalysatoren oder Wasserstoff erreicht. Für die Olefin-Paraffin-Trennung kann ein Polymermembransystem eingesetzt werden, das energieeffizienter und profitabler ist. Der beste Membranwerkstoff wurde nach ausführlichen Qualitätsprüfungen von sieben unterschiedlichen Polymermembranwerkstoffen ausgewählt. Unter Berücksichtigung von Permeabilität, Trennschärfe, Verfügbarkeit und Preis hat sich gezeigt, dass ein Polyamid, Matrimid 5218, am geeignetsten für die Entwicklung von Hohlfasermembranen ist. Danach wurden sechs kommerzielle Prüfungen zur Probenherstellung bei verschiedenen Fließgeschwindigkeiten durchgeführt. Die Proben wurden für die Gastrennung und Pervaporations-Pilotversuche verwendet. Bei Polymermembranen aus thermisch unbehandelten Fasern zeigten die Tests eine mit der Zeit abnehmende Membranleistung. Die Membran verliert möglicherweise ihre plastischen Verformungseigenschaften oder die Werkstoffeigenschaften werden durch Kondensationserscheinungen verändert. Diese Probleme treten nicht auf, wenn thermisch erhitzte Fasern verwendet werden. In diesem Fall verhindern Betriebstemperaturen von 700 °C Kondensationseffekte und gewährleisten hohe Permeationsgeschwindigkeiten. Die experimentellen Tests und Pilotversuche wurden außerdem benutzt, um Softwaremodelle zur Simulation des Membranprozesses und mögliche zukünftige Vergrößerungen zu entwickeln. Das Zusammenbringen der tatsächlichen experimentellen Daten und der Ergebnisse des Softwaremodells bot die Grundlage für eine technisch-wirtschaftliche Bewertung des Membranprozesses im Vergleich zu anderen verfügbaren Technologien. Die Studie zeigt, dass das Membrantrennverfahren mit geringfügiger Verbesserung der Betriebsbedingungen ökonomisch wettbewerbsfähig ist und unsere Bemühungen für eine sauberere und bessere Umwelt erheblich unterstützten kann.

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