Eingangsanalytik 2 - Institut für wirtschaftliche Oelheizung e.V. IWO

an der
Oel-Waerme-Institut
Langzeitlagerung AP6 –
Untersuchungen zum Einfluss der
Heizölmatrix auf Analysenparameter
Institut für Wärme und Oeltechnik e.V. (IWO)
Expertengruppe Brennstoffe
Simon Eiden, Oliver van Rheinberg
OWI Oel-Waerme-Institut GmbH
An-Institut der RWTH- Aachen
1/19

an der
Brennstoffe
Oel-Waerme-Institut
10 Heizöle
zwei FAME-Qualitäten
100% RME
70% RME / 30% SME
Einlagerung von jeweils
reinem Heizöl EL schwefelarm
10 Vol.% FAME 1
10 Vol.% FAME 2
Heizöle 1, 2, 4, 8 ohne Farbmarker
Brennstoffmatrix
Prüföl
-Nr. Kürzel Beschreibung
11.0 B110 FAME(100%) + 200mg/kg BHT
12.0 B120 FAME(70/30%) + 200 mg/kg BHT
1.0 B10 HEL Sarm 1
1.1 B11 HEL Sarm 1 + 10% FAME(100%)
1.2 B12 HEL Sarm 1 + 10% FAME(70/30%)
2.0 B20 HEL Sarm 2
2.1 B21 HEL Sarm 2 + 10% FAME(100%)
2.2 B22 HEL Sarm 2 + 10% FAME(70/30%)
3.0 B30 HEL Sarm 3
3.1 B31 HEL Sarm 3 + 10% FAME(100%)
3.2 B32 HEL Sarm 3 + 10% FAME(70/30%)
4.0 B40 HEL Sarm 4
4.1 B41 HEL Sarm 4 + 10% FAME(100%)
4.2 B42 HEL Sarm 4 + 10% FAME(70/30%)
5.0 B50 HEL Sarm 5
5.1 B51 HEL Sarm 5 + 10% FAME(100%)
5.2 B52 HEL Sarm 5 + 10% FAME(70/30%)
6.0 B60 HEL Sarm 6
6.1 B61 HEL Sarm 6 + 10% FAME(100%)
6.2 B62 HEL Sarm 6 + 10% FAME(70/30%)
7.0 B70 HEL Sarm 7
7.1 B71 HEL Sarm 7 + 10% FAME(100%)
7.2 B72 HEL Sarm 7 + 10% FAME(70/30%)
8.0 B80 HEL Sarm 8
8.1 B81 HEL Sarm 8 + 10% FAME(100%)
8.2 B82 HEL Sarm 8 + 10% FAME(70/30%)
9.0 B90 HEL Sarm 9
9.1 B91 HEL Sarm 9 + 10% FAME(100%)
9.2 B92 HEL Sarm 9 + 10% FAME(70/30%)
10.0 B100 HEL Sarm 10
10.1 B101 HEL Sarm 10 + 10% FAME(100%)
10.2 B102 HEL Sarm 10 + 10% FAME(70/30%)
2/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Lagerung
Volumen von 1 Ltr.
40°C im Klimaschrank
Reduzierte Luftfeuchte (Trockenmittel ~10% rF)
dunkel
offene Glasflaschen
Cu- Eintrag über definierte Kupferwendel (380±2mm)
Auslagerung
alle 3 Monate analytische Bewertung
alle 1,5 Monate optische Bewertung
Lagerbedingungen
3/19

an der
Oxidationsstabilität nach DIN EN 15751 in [h]
Oel-Waerme-Institut
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
HEL
Versuch wurde nach 100 h abgebrochen
Prüföl 1
Prüföl 2
Starker Abfall der Oxidationsstabilität
Methode nicht für reines HEL ausgelegt
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Oxidationsstabilität
*
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
* Nicht mehr bestimmbar
4/19

an der
Oxidationsstabilität nach DIN EN 15751 in h
Oel-Waerme-Institut
100
80
60
40
20
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Oxidationsstabilität HEL + 10 Vol. % Fame 1 (100 % RME)
*
Prüföl 3
* Nach 3 Monaten nicht mehr bestimmbar
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
*
FAME
(100% RME)
Oxidationsstabilität
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
5/19

an der
Oxidationsstabilität nach DIN EN 15751 in h
Oel-Waerme-Institut
100
80
60
40
20
0
Prüföl 1
Prüföl 2
*
HEL + 10 Vol.% Fame 2 (70% RME / 30 % SME)
Prüföl 3
* Nach 3 Monaten nicht mehr bestimmbar
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
*
FAME
RME/ 30 % SME)
Oxidationsstabilität
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
6/19

an der
meqO/kg
Peroxidzahl nach DIN EN ISO 3960
Oel-Waerme-Institut
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Prüföl 1
Prüföl 2
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 2, 4, 6 und 10 zeigen zum Teil deutlichen Anstieg
Prüföl 5
HEL
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Nachweisgrenze
Peroxidzahl
7/19

an der
meqO/kg
Peroxidzahl nach DIN EN ISO 3960
Oel-Waerme-Institut
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Hel + 10 Vol.% Fame 1 (100% RME)
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
(100% RME)
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Nachweisgrenze
Peroxidzahl
8/19

an der
in meqO/kg
200
Peroxidzahl nach DIN EN ISO 3960
Oel-Waerme-Institut
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
% SME)
Peroxidzahl
9/19

an der
mg/kg
Wassergehalt nach DIN EN ISO 12937
Oel-Waerme-Institut
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Prüföl 1
Prüföl 2
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
HEL
Prüföl 6
Grenzwert max. nach DIN 51603-6
Deutlicher Anstieg des Wassergehalts bei Prüföl 10
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Wassergehalt
10/19

an der
mg / kg
Wassergehalt nach DIN EN ISO 12937
450
400
350
300
250
200
150
100
Oel-Waerme-Institut
50
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
HEL + 10 Vol.% Fame 1 (100% RME)
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Prüföl 4
Prüföl 5
Deutlicher Anstieg des Wassergehalts bei Prüföl 2
Prüföl 6
Grenzwert max. nach DIN 51603-6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
(100% RME)
Wassergehalt
11/19

an der
mg/kg
Wassergehalt nach DIN EN ISO 12937
Oel-Waerme-Institut
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Prüföl 1
Prüföl 2
HEL + 10 Vol.% Fame 2 ( 70% RME / 30% SME )
0 Monate
3 Monate
6 Monate
9 Monate
12 Monate
15 Monate
18 Monate
24 Monate
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Grenzwert max. nach DIN 51603-6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
RME/ 30 % SME)
Wassergehalt
12/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Eingangsanalytik 2
Additivierung von 20 mg/kg BHT zu reinen Prüfölen
Analyse von
Dichte
Oxidationsstabilität (Rancimat/ PetroOxy)
Thermische Stabilität
Lagerstabilität
13/19

an der
Oxidationsstabilität nach DIN EN 15751 in h
Oel-Waerme-Institut
100
80
60
40
20
0
Versuchsabbruch nach 100 h
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Vergleich Eingangsanalytik 1 und 2
Prüföl 4
Prüföl 5
Eingangsanalytik 2
Erfahrungsgemäße Erhöhung der Oxidationsstabilität durch Zugabe von BHT
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
HEL+20 mg BHT
HEL
Prüföl 10
14/19

an der
PetroOxy (140°C) in h
Oel-Waerme-Institut
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
HEL+20 mg BHT
HEL
Prüföl 9
Prüföl 10
Eingangsanalytik 2
Erfahrungsgemäße Erhöhung der Oxidationsstabilität durch Zugabe von BHT
15/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Alterung der Prüföle durch
Ranicmat- Methode (DIN EN 15751)/ nach 20h
Thermische Stabilität (DIN 51371)/ 16h/2,5h Abkühlen
Lagerstabilität (DIN 51471)/ 24h Lichtbox
DGMK 714- Methode/ nach 20h
Mod. UOP 413/ 16h/2,5h Abkühlen
Delta TAN- Methode/ 16h/1h Abkühlen
Zusatzanalytik
Bestimmung des Wassergehalts und der Neutralisationszahl
Vor und nach der Alterung
Peroxidzahl auf Grund geringem Probenvolumens nicht durchgeführt
16/19

an der
Neutralisationszahl in mgKOH/g
Oel-Waerme-Institut
2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
0,25
0,00
Eingangs Oxidationstabilität
HEL Sarm 5
HEL Sarm 5 +10 % Fame(100%)
HEL Sarm 5+10 % FAME(70%/30%)
Rancimatmethode
Thermische Stabilität
B50-52
Grenzwert nach DIN SPEC 51603-6
Lagerstabilität
DGMK 714 Methode/
Oxibomb-Test
Mod. UOP 413
Delta-TAN Methode
Meßbereichsgrenze 0,08
Exemplarischer Einfluss verschiedener Alterungsmechanismen auf die NZ
Zusatzanalytik
17/19

an der
Wassergehalt in mg/kg
Oel-Waerme-Institut
3000
2500
2000
1500
1000
500
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
Eingangs Oxidationstabilität
HEL Sarm 5
HEL Sarm 5 +10 % Fame(100%)
HEL Sarm 5+10 % FAME(70%/30%)
Rancimatmethode
Thermische Stabilität
B50-52
Lagerstabilität
DGMK 714 Methode/
Oxibomb-Test
Mod. UOP 413
Delta-TAN Methode
Exemplarischer Einfluss verschiedener Alterungsmechanismen auf den
Wassergehalt
Zusatzanalytik
18/19

an der
Oel-Waerme-Institut
B20 B21 B22
Optische Bewertung
0 Monate
3 Monate
19/19

an der
Oel-Waerme-Institut
B50 B51 B52
Optische Bewertung
0 Monate
3 Monate
20/19

an der
Oel-Waerme-Institut
B70 B71 B72
Optische Bewertung
0 Monate
1,5 Monate
21/19

an der
B80
Oel-Waerme-Institut
B81
B82
Optische Bewertung
0 Monate
1,5 Monate
22/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Einlagerung bei 40/30/(8)°C:
Zusatzeinlagerung
Zwei Heizöle (7 und 8) und deren Mischungen mit 10 Vol.% FAME
Messung der Oxidationsstabilität alle 4 Wochen für 24 Monate
Bestimmung mittels PetroOxy (und Rancimat)
Probennahme aus einem 1 Liter Glasgefäß
Einlagerung mit definierter Kupferwendel (380±2mm)
Zusätzliche Einlagerung bei 8°C und die Analytik mittels Rancimat
kann durch Mitglieder beauftragt werden
23/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Versuchsdurchführung ATES FAME :
Brennstoffe für ATES FAME
Einsatz von vier Heizöl EL + 10 Vol.% RME/SME (Instabiler als
RME) Mischungen
Einsatz der Prüföle:
B2.2
B5.2
B7.2
B8.2
24/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Versuchsbedingungen:
45 h Dauerlauf / 3 h Stillstand
Pumpendruck 10 bar
Vorheizer-Temperatur 75 °C
Temperatur im Fass 35 °C
Länge der Kupferleitung 12 m
stündlicher Speicherzyklus
Erfassung der Kennwerte:
Druck: Pumpendruck, -unterdruck,
Durchfluss: Düse
Temperatur: Vorheizer, Produkt im
Fass, Düse, Umgebung
Brennstoffanalytik alle 600 h
Fotografische Dokumentation
alle 300 h
ATES FAME Prüfstand
ATES FAME Prüfstand
25/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Start der
Versuchsreihe
Apparatur 1
Brennstoff 2.2: Heizöl EL + 10 Vol.% RME/SME
Nach 290
Betriebsstunden
Prüfapparatur 1
26/19

an der
Oel-Waerme-Institut
Kontaktdaten:
Simon Eiden
OWI Oel-Waerme-Institut GmbH
An-Institut der RWTH Aachen
Kaiserstrasse 100
52134 Herzogenrath
Tel: +49(0)2407/9518-137
Mail: sei@owi-aachen.de
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !
Förderung:
27/19

an der
Oxidationsstabilität nach DIN EN 15751 in [h]
Oel-Waerme-Institut
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
50,8
43
70,3
42,6
38,1
90,3
HEL
HEL+10% Fame(100%)->Oxstab=9,7h
HEL+10% Fame(70/30%)->Oxstab=8,5 h
44,2
38,8
Oxidationsstabilität der Prüföle nach DIN EN 15751
99
43,4
37,1
71
41,3
37,6
55,5
37,1
32,4
54,3
36,6
34,35
100
45,35
43,4
62,65
34
31,6
Oxidationsstabilität
19,5
24,9
23,4
Prüföl 1 Prüföl 2 Prüföl 3 Prüföl 4 Prüföl 5 Prüföl 6 Prüföl 7 Prüföl 8 Prüföl 9 Prüföl 10
28/19

an der
mg/kg
Kupfer nach ICP-Direktmessung
Oel-Waerme-Institut
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
HEL
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Kupfergehalt
0
3
6
9
12
15
18
24
29/19

an der
mg/kg
Kupfer nach ICP-Direktmessung
Oel-Waerme-Institut
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
HEL + 10 Vol% Fame 1( 100 % RME )
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
(100% RME)
Kupfergehalt
0
3
6
9
12
15
18
24
30/19

an der
mg/kg
Kupfer nach ICP-Direktmessung
Oel-Waerme-Institut
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
HEL + 10 Vol. % Fame 2 ( 70% RME / 30 % SME )
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
RME/ 30 % SME)
Kupfergehalt
0
3
6
9
12
15
18
24
31/19

an der
mg KOH/g
Neutralisationszahl nach DIN 51558-1
Oel-Waerme-Institut
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Nachweisgrenze
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
HEL
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Neutralisationszahl
0
3
6
9
12
15
18
24
32/19

an der
Neutralisationszahl nach DIN 51558-1
Oel-Waerme-Institut
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Heizöl + 10 Vol. % Fame 1 ( 100% RME)
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
FAME
00% RME)
Neutralisationszahl
0
3
6
9
12
15
18
24
Nachweisgrenze
33/19

an der
mg KOH/g
Neutralisationszahl nach DIN 51558-1
Oel-Waerme-Institut
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Prüföl 1
Prüföl 2
HEL + 10 Vol. % FAME ( 70 % RME/ 30 % SME)
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Neutralisationszahl
FAME
RME/ 30 % SME)
0
3
6
9
12
15
18
24
Nachweisgrenze
34/19

an der
PetroOxy (110°C) in h
Oel-Waerme-Institut
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
HEL+20 mg BHT
HEL
Prüföl 10
35/19

an der
Lagerstabiltät nach DIN 51471 in mg/kg
Oel-Waerme-Institut
50
40
30
20
10
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Vergleich Eingangsanalytik 1 und 2
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Eingangsanalytik 2
HEL+20 mg BHT
HEL
36/19

an der
Thermische Stabilität nach DIN 51371 in mg/kg
Oel-Waerme-Institut
50
40
30
20
10
0
Prüföl 1
Prüföl 2
Prüföl 3
Vergleich Eingangsanalytik 1 und 2
Prüföl 4
Prüföl 5
Prüföl 6
Prüföl 7
HEL+20 mg BHT
HEL
Prüföl 8
Prüföl 9
Prüföl 10
Eingangsanalytik 2
37/19