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Langzeitverhalten von Kraftstoffdampfrückhaltesystemen (KDRS) bei der Verwendung von Bioethanol als Kraftstoffadditiv, Teilvorhaben 2: Raman-Messungen im Langzeitbetrieb und experimentelle Charakterisierung der Aktivkohleproben

Untersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird dann ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.

Forschungsschwerpunkt Trenn- und Umwelttechnik, Projektfeld: Angewandte Membrantechnik

Umsetzung von Forschungsergebnissen der Grundlagenforschung und der Entwicklung und Herstellung von Membranen in verfahrenstechnische Systemloesungen fuer die Produktionstechnik (prozessintegrierter Umweltschutz) und Techniken zur Reinigung von Abluft und Abwasser sowie die Erschliessung neuer Verfahren zur Behandlung von Gasstroemen; - Benzindampfrueckgewinnung an Tankstellen und Tanklagern; - Entfernung chlorierter Kohlenwasserstoffe aus Abgasen.

Massnahmen zur Reduzierung von Emissionen auf Tankstellen - Phase 2

Ermittlung von Verdunstungsemissionen von KFZ waehrend der Fahrt (Phase I Literaturstudie)

Bisher wurden die Verdunstungsemissionen waehrend der Fahrt mit Aktivkohlebehaeltern ermittelt. Diese Methode unterschaetzt nach neueren Erkenntnissen die Verdunstungsemissionen erheblich. Es sollen deshalb die Verdunstungsemissionen waehrend der Fahrt in einer geschlossenen Kammer (SHED-Kammer) ermittelt werden. Dazu ist es notwendig, die SHED-Kammer um einen Abgasrollenpruefstand herum zu bauen. Erste Ergebnisse aus den USA mit einer solchen Messeinrichtung deuten auf deutlich hoehere Emissionen als bisher angenommen wurden hin. Nach Fertigstellung der Messeinrichtung sollen 25 Fahrzeuge vermessen werden. Phase 1: Literaturrecherche, Phase 2: Messprogramm.

Massnahmen zur Reduzierung von Emissionen auf Tankstellen

Mit den vorgeschlagenen Vorhaben soll der Nachweis der Wirkungsgradverbesserung von Gasrueckfuehrsystemen auf Tankstellen erbracht werden und damit auch die Markteinfuehrung des neu entwickelten Systems unterstuetzt werden. Hierzu ist es notwendig, dass aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen an Installationen auf Tankstellen der Konzentrationsverlauf der Benzindaempfe (bei erhoehten Absaugraten) im Tankzulaufstutzen untersucht wird. Wesentlich fuer die Akzeptanz der neuen Tehnik ist, dass neben der verbesserten Funktion gegenueber konventionellen Systemen auch die Investitionskosten niedrig gehalten werden. Hierfuer ist die Entwicklung eines Niedrigpreis-Membranmoduls und einer Vakuumpumpe notwendig. Bereits erprobte Komponenten muessen neuen Bedingungen angepasst werden. Eine installierte Anlage muss einer Typenpruefung nach international akzeptierten Standards unterzogen werden, um die Zulassung als Gasrueckfuehrsystem zu erhalten.

Rueckgewinnung von Benzindaempfen aus Umfuellvorgaengen in einer Raffinerie durch ein kombiniertes Absorptions-/Adsorptionsverfahren

Zur Verminderung der Kohlenwasserstoff-Emissionen bei Umfuellvorgaengen wird in einem zweistufigen Verfahren das verdraengte Kohlenwasserstoff-Luftgemisch zunaechst ueber Gaspendelleitungen der Absorption zugefuehrt. Hierbei wird es von unten in eine Kolonne eingeleitet und beim Aufwaertsstroemen durch das kalte im Gegenstrom vom Kolnnnenkopf herabrieselnde Waschmedium gekuehlt und gereinigt. Das zugleich auskondensierte Wasser wird von der organischen Phase abgetrennt und aufbereitet. Das Absorptionsmittel laeuft mit den ausgewaschenen Kohlenwasserstoffen in einen Waschfluessigkeitsbehaelter. Von dort wird es durch einen Kuehler zurueck zum Kolonnenkopf gepumpt, waehrend das vorgereinigte Gas in der zweiten Verfahrensstufe den Aktivkohleadsorber durchstroemt. Angestrebt wird ein Reingaswert von 120 mg Kohlenwasserstoff/m3.

Entwicklung eines Systems Zapfventil - Einfuellstutzen zur emissionsfreien Betankung von Kraftfahrzeugen unter Gasaustausch

Bei der Betankung von Fahrzeugen mit Ottokraftstoffen werden in der Bundesrepublik Deutschland etwa 45.000 t/a Kohlenwasserstoffe ermittiert. Bei Anwendung des Gasaustausches wuerden diese Emissionen praktisch vollstaendig entfallen. Um den Tank eines Kraftfahrzeuges mit Kraftstoff unter Gasaustausch zu befuellen, bedarf es einer gasdichten Verbindung zwischen Zapfpistole (Zapfventil) und Tankeinfuellstutzen. Zusaetzlich muss eine parallel zur Kraftstoffleitung gefuehrte zweite Rohr-/Schlauchverbindung fuer den Gasaustausch mit dem Tankstellen-Vorratstank geschaffen werden.

Textilien als Sensoren fuer Umwelteinfluesse

Ziel der Arbeit soll es sein, Sensoren im Sinne einfacher, aber empfindlicher und selektiver chemischer Reaktionen zu finden, die auf textile Traeger aufgebracht werden koennen und auf Umwelteinfluesse und Gefahrenpotentiale hinweisen. Im Rahmen dieses Projektes werden Moeglichkeiten der Indikation von UV-Strahlung, Ozon und Benzindaempfen untersucht. Neben grundlegenden analytischen Untersuchungen muessen Verfahren entwickelt werden, den textilen Sensor auf in der Faerberei und Veredelung ueblichen Aggregaten herzustellen.

Auswirkungen einer veraenderten Benzinzusammensetzung

Eine Senkung des Dampfdruckes von Ottokraftstoff vermindert unmittelbar die Verdunstungsemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs. Die Kostenauswirkung einer solchen Massnahme ist bisher noch nicht durchgefuehrt worden. Es kann daher keine Kosten-Nutzen-Analyse mit unabhaengigen Daten vorgenommen werden. Sie ist notwendig, um Massnahmen vorschlagen zu koennen. Im Rahmen des Programms 'reformated Gasoline' sind weiterhin die Auswirkungen der Verminderung von Aromaten ( insbesondre Benzol) und Olefinen, sowie die Erhoehung sauerstoffhaltiger Komponenten zu untersuchen.

Rueckgewinnung von Benzindaempfen durch Gaspermeation

Zur Verminderung der Kohlenwasserstoff-Emission bei Umfuellvorgaengen in raffineriefernen Tanklagern wird das beim Umschlag von Benzin verdraengte Kohlenwasserstoff-Luftgemisch ueber Gaspendelleitungen einem Gasspeicher zugefuehrt, der als Pufferbehaelter fuer Spitzenbelastungen dient und einen konstanten Gasstrom zur nachgeschalteten Rueckgewinnungsanlage gewaehrleistet. Das Kohlenwasserstoffgemisch wird verdichtet, in einem Waermetauscher auf etwa 40 Grad Celsius abgekuehlt und in einer Membrantrennanlage in zwei Gasstroeme getrennt. Der kohlenwasserstoffreiche Permeatstrom wird verdichtet, die verfluessigten Kohlenwasserstoffe werden in einen Tank abgezogen. Der kohlenwasserstoffarme Retentatstrom wird einer katalytischen Oxidation zugefuehrt. Angestrebt wird ein Reingaswert von 100 mgC/m3.

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