Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN Technologie II- 1 - 1)INLEIDING a ...

1)INLEIDING
a)Het brandbare gasmengsel
0 %
Te weinig
brandstof
brandstof
LEL
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
warmte
Brandbaar mengsel
brandstof
zuurstof
Technologie II- 1 -
UEL
Te weinig
zuurstof
100 %
100 % zuurstof
0 %
De branddriehoek
stelt dat er naast
energie (warmte)
ook zuurstof nodig
is voordat de
brandstof kan
branden.
Het brandstof –
lucht mengsel is
slechts brandbaar
tussen twee uiterste
grenzen. Buiten
deze grenzen is er
ofwel te weinig
zuurstof ofwel te
weinig brandstof.
UEL: Upper Explosion Limit
LEL: Lower Explosion Limit
De dampspanning is dus een belangrijk gegeven voor de brandveiligheid of studie van
ontbranding.
De dampspanning en de partiële druk:
In een gasballon wordt de druk geleverd door de gasmoleculen die tegen de wand botsen. Elk
gas levert zijn bijdrage, de druk veroorzaakt door een afzonderlijk gas is de partiële druk pi
van dit gas. De partiële druk is dus een maat voor de hoeveelheid moleculen aanwezig in de
gasfase van deze stof. De dampspanning is de partiële druk gemeten in een aangepast apparaat
en onder genormaliseerde omstandigheden.
De wet van Dalton voor ideale gassen: p = ∑ pi
De totale druk is dus de som van de partiële druk van de lucht plus de partiële druk van de
brandstof.
Bijgevolg moet de dampspanning van de brandstof hoog genoeg zijn om tot een brandbaar
mengsel te komen.
Opmerking: Tegenwoordig spreekt men ook van de brandvijfhoek waarbij men dan rekening
houdt met twee extra factoren die een verbranding beïnvloeden namelijk aanwezigheid van
katalysator en vorm van de brandstof.

)De chemisch reactie
De exotherme reacties
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Bij chemische reacties wordt er energie uitgewisseld. De energie-inhoud van de moleculen
voor en na de reacties is verschillend. Bij de exotherme reacties wordt er energie afgestaan bij
de endotherme reacties wordt er energie opgenomen door de reagerende moleculen.
Som energie-inhoud
van de moleculen
Voor de reactie
Na de reactie
Afgestane
energie
Exotherme reactie
De verbranding is een exotherme reactie:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O ∆H = -890 kJ/mol (H2 – H1 < 0)
tijd
De activeringsenergie: (evenredig met exp(-Ea/RT)
Bij een chemische reactie moeten er verbindingen gebroken worden om er nieuwe te vormen.
Hiervoor is energie nodig, de activeringsenergie. Eenmaal de reactie opgang gebracht, komt
er energie vrij (bij de exotherme reactie). Bij de verbranding is deze vrijgekomen energie
voldoende om de activeringsenergie te leveren voor de volgende moleculen. De reactie houdt
zich zelf in stand.
Bij de benzinemotor wordt de activeringsenergie geleverd door de vonk.
Invloed van de druk en de temperatuur op de activeringsenergie:
Opdat twee moleculen met elkaar zouden reageren, moeten ze eerst botsen. Hoe meer kans op
botsingen hoe sneller de reactie verloopt. De reactie zal dus sneller verlopen en de
activeringsenergie zal dalen als de temperatuur stijgt (meer kans op botsingen omdat de
kinetische energie van de moleculen stijgt) en / of als de druk stijgt (moleculen dichter bij
elkaar).
Technologie II- 2 -
Som energie-inhoud
van de moleculen
na
voor
Endotherme reactie
Opgenomen
energie
tijd

c)Zelfontsteking versus verbranding
De zelfontsteking
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Bij hoge druk zal de temperatuur voldoende zijn om de reactie op gang te brengen
(activeringsenergie daalt bij drukverhoging). Dit is de zelfontsteking. Alle moleculen reageren
zo goed als tegelijkertijd. Deze reactie is dus explosief en gaat gepaard met een plotse
drukopbouw in de motor. De motor is ondervindt gecontroleerde drukstoten.
Bij de dieselmotor wordt de activeringsenergie geleverd door de zelfontsteking van de eerste
ingespoten brandstof.
De verbranding
Bij de verbranding is er externe activeringsenergie nodig. Bij de benzine motor wordt deze
externe activeringsenergie geleverd door de vonk. De vrijgekomen energie van de verbrande
brandstof dient op zijn beurt om de overige brandstof te doen branden. De verbranding is een
véél trager verlopende reactie dan de zelfontsteking.
vlamfront
Bij de motoren, zowel de benzine als de dieselmotoren, wensen we steeds een verbranding te
bekomen. De piston wordt dan gelijkmatig teruggeduwd gedurende de expansieslag.
Drukstoten (kloppen, detoneren, pingelen een lichte vorm van kloppen) als gevolg van de
ongewenste zelfontsteking moeten worden vermeden. De piston wordt dan teruggeslingerd
(weggeslagen i.p.v. weggeduwd) en wordt beschadigd.
Technologie II- 3 -
Snelheid vlamfront:
- verbranding: 1 tot 10 m/sec
- zelfontsteking: 1000 m/sec
( snelheid van het geluid)

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
2)HET VERBRANDEN BIJ VERBRANDINGSMOTOREN
a)De verbranding bij de benzinemotor:
• Principe
Bij de benzinemotor wordt het mengsel extern ontstoken om tot ontbranding te komen. De
vonk leidt de verbranding in. Bij de benzine motor gebeurt deze verbranding snel, er is een
snel vlamfront. De benzinemotor wordt een explosiemotor genoemd.
De temperatuur en druk kunnen echter zo hoog oplopen dat de brandstof tussen het vlamfront
en de piston tot zelfontsteking komt (explosie). De daardoor plotseling vrijgekomen energie
veroorzaakt een hoge drukstoot.Als dit gebeurt gebeurt de verbranding ongecontroleerd en zal
de piston tegen het vlamfront geduwd worden wat tot schede van de motor kan leiden. De
motor wordt hierdoor mechanisch en thermisch zwaar belast. De zuiger wordt als het ware
weggeslagen in plaats van weggeduwd.
vlamfront Zelfontsteking
Opmerkingen:
- Door het toevoegen van anti-klop “dopes” of organische loodverbindingen wordt de
klopvastheid verbeterd.
verbranding
• De verbranding in de benzinemotor gebeurt na volledige injectie. Na deze injectie wordt
het mengsel ontstoken.
Technologie II- 4 -

Het octaangetal
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Bij de bepaling van het octaan getal van een benzine is een specifieke compressieverhouding
belangrijk: deze waarbij zelfontsteking plaats grijpt bij het bovenste dode punt van de zuigerslag.
Een bepaalde koolwaterstof nl. Iso-octaan (C8H18) in zuivere toestand gebruikt zal de motor bij
de gebruikelijke compressies zeker niet doen kloppen. Men noemt bij definitie deze brandstof
"100 octaan benzine". Normaal heptaan (C7 H16) daarentegen klopt bij een veel lagere compressie.
Men noemt dit "nul octaan benzine". Men kan dus een mengsel maken van deze twee
koolwaterstoffen dat dezelfde klopkarakteristieken zal hebben als een te onderzoeken willekeurige
benzine.
Het octaan gehalte in de benzine aan de pomp is het percentage iso-octaan in het
vergelijkingsmengsel dat net klopt bij het bereiken van het bovenste dode punt bij dezelfde
compressieverhouding.
Het bepalen van het octaangetal
Men gebruikt een testmotor waarvan de compressie regelbaar is. De benzine waarvan het
octaangetal moet bepaald worden wordt in de motor gelaten. De compressie wordt geleidelijk
verhoogd. Op zeker ogenblik zal de motor op het bovenste dode punt kloppen. Men noteert deze
compressie. Vervolgens bereidt men twee verschillende mengsels iso-octaan en normaal
heptaan, bijvoorbeeld één met 88% iso-octaan en één met 96% iso-octaan.
Men laat de motor achtereenvolgens met die mengsels lopen en men registreert wanneer de
motor respectievelijk juist klopt.
Men zet de waarden uit in grafiek en men verbindt de twee punten. Vanaf deze rechte kan men
het octaangetal van de te onderzoeken benzine bepalen vermits men de "klop" kompressie kent.
Technologie II- 5 -

• Antiklopmiddelen
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Product dat, in zeer kleine hoeveelheden aan de brandstoffen voor motoren met vonkontsteking
toegevoegd,er de klopvastheid van verbetert. In de praktijk worden organische
metaalverbindingen als antiklopmiddel gebruikt, voornamelijk tetraëthyllood of tetramethyllood,
samen met halogeenderivaten die na verbranding het verwijderen van lood vergemakkelijken.
Omwille van de giftigheid wil men geleidelijk van lood afstappen. Daarom worden er andere
octaanverhogers gebruikt “dopes” zoals: methanol (CH3OH), ethanol (C2H5OH), TBA
(Tertiary butyl alcohol), MTBE (Methyl tertiary butyl ether).
Opmerking:De RON (research octane number) is het octaangetal voor een testmotor met een lager toerental. De
MON (motor octane number) is het octaangetal voor een testmotor met hoger toerental. De Anti knock index AKI is
Amerikaans en is het gemiddelde van de RON en de MON. AKI wordt soms ook het Road Octane number (RdON)
genoemd.
• De dampspanning (RVP)
Naast het octaangetal is de RVP ook belangrijk voor de verbranding van benzine.
De dampspanning moet hoog genoeg zijn om een koude start mogelijk te maken: immers het gas
moet voor +- 10% verdampt zijn om een ontsteekbaar mengsel te vormen. Eens dat die damp
ontstoken is zal de rest mee ontbranden. Langs de andere kant mag de dampspanning niet te
hoog zijn want dit zou verhinderen dat er lucht mee aangezogen wordt.
De maat voor de dampspanning is de zgn. "RVP" (Reid Vapor Pressure).
De ideale RVP varieert uiteraard met het seizoen .In de koudste streken bedraagt die 13 psi in de
warmste 8.5 psi. (1 psi = 0.07 bar)
De RVP wordt gemeten bij 15.6° (60°F)
De "vapor lock":
Bij een hoge temperatuur op grote hoogte kan er verdamping ontstaan in de benzineleidingen
zodat de brandstofpomp afslaat. De motor kan maar gestart worden nadat hij gekoeld is.
Butaanmenging:
De RVP van de meeste onbehandelde benzines is veel te laag zijn. Het zal nodig zijn een
bepaalde koolwaterstof te mengen om de RVP omhoog te brengen. Men kan isobutaan
gebruiken dat een RVP heeft van 71 psi.
Isobutaan komt echter in onvoldoende hoeveelheden uit de raffinageprocessen. Men gebruikt
daarom normaal butaan dat veel meer voorkomt en dus goedkoper is, alhoewel de RVP van
butaan 52 psi bedraagt.
Technologie II- 6 -

)De verbranding bij de dieselmotor:
• Het principe
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Bij de dieselmotor wordt alleen in het begin van de brandstofinspuiting zelfontsteking
toegestaan, nadien moet de brandstof verbranden. De verbranding bij de dieselmotor gebeurt
traag, er is een traag vlamfront (zie figuur). De dieselmotor is een verbrandingsmotor.
Het grote rendement en vermogen van de dieselmotor wordt gerealiseerd door de hoge
drukopbouw in de motor. Bij hoge druk kunnen er veel brandstofmoleculen verbranden in één
slag.
Belangrijk: de brandgewilligheid (ontsteking door zelfontbranding) van dieselbrandstof moet
hoog zijn, deze is hoger dan bij de benzine (zie tabel). Eenmaal ontstoken moet de volgende
ingespoten brandstof verbranden en niet zelfontsteken.
Bij de verbranding kan men twee fasen onderscheiden:
1) zelfontsteking
2) de verbrandingsfase (gecontroleerde verbranding)
Inspuiting Begin verbranding Einde inspuiting
ontstekingsuitstel verbrandingsfase
Zodra er brandstof als een fijne nevel in de verbrandingskamer komt, zal deze brandstof eerst
moeten verdampen en in temperatuur stijgen voor ze tot zelfontbranding komt. Op het
moment dat de zelfontbranding begint zal er zich een drukstoot voordoen. De mate van de
drukverhoging hangt af van de hoeveelheid brandstof die op dat moment inmiddels is
ingespoten. Dit uitstel wordt bepaald door het cetaangetal. De injectie van de diesel gebeurt
deels in het begin en de resterende hoeveelheid wordt dan verder geinjecteerd na de
zelfontsteking.
•
Verbranding
Technologie II- 7 -
brandstof kooktemperatuur ontstekingstemperatuur
benzine 25°C …210°C 300 à 400°C
diesel 150°C…360°C 250 °C
propaan - 43°C 470°C

Het cetaangetal
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
De belangrijkste karakteristiek van dieselolie is de ontstekingskwaliteit weergegeven door het
cetaan getal. Dit is het volumeprocent cetaan (C16H34) in een referentiemengsel dat dezelfde
ontbrandingsvertraging heeft als de te onderzoeken brandstof. Hoe hoger het cetaangetal, hoe
korter de ontbrandingsvertraging. De ontstekingsvertraging is namelijk het kleinst voor cetaan.
Wanneer dieselolie dezelfde ontstekingskarakteristiek heeft als een bepaald testmengsel met
cetaan, dan heeft de dieselolie een cetaangetal gelijk aan dat percentage in het testmengsel. Men
laat een testmotor met regelbare compressie draaien met verschillende mengsels van n-cetaan en
heptamethylnonane totdat men dezelfde ontstekingscondities heeft gevonden als deze met het
monster.
Zoals bij benzine zijn er verschillende graden van dieselolie.
Het cetaangetal van rechtstreeks geraffineerde gasoil: 50 – 55
Gekraakte gasoil: 32 - 35
Kerosene: 55
Met deze componenten kan men mengsels bekomen met een cetaangetal naar keuze.
Aanbevolen cetaangetallen:
Snelle motoren: 1500 t/min < n : 55
Halfsnelle motoren: 600 t/min < n < 1500 t/min: 40
Langzame motoren: n < 600 t/min: 25
• Invloed van het cetaangetal
Het ontstekingsuitstel of ook ontbrandingsvertraging heeft een grote invloed op het klopgedrag
van de motor. Want de hoeveelheid brandstof ontbrandt bij het einde van de klopfase praktisch
onmiddellijk, dus bij constant volume en dus met drukopbouw.
Een verlaging van het cetaangetal verlengt het ontstekingsuitstel. Dit geeft aanleiding tot een
verhoging van de verbrandingsdruk (zie figuur) wat mechanische spanningen veroorzaakt in de
cilinder en de koppelingen.
Bovendien brengt een verlenging van het ontstekingsuitstel in extreme gevallen een onvolledige
verbranding met zich mee. Daardoor verhoogt de hoeveelheid onverbrande brandstof en
veroorzaakt aldus versnelde bevuiling van de verbrandingskamers, van de turboblazers, de
uitlaatpijpen en het oliereservoir.
Dus een verlenging van het ontstekingsuitstel geeft aanleiding tot kloppen en vandaar meer
mechanische vermoeidheid en minder geleverde arbeid.
Technologie II- 8 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Invloed van het cetaangetal op verbrandingsdruk en ontstekingsuitstel.
Technologie II- 9 -

• Het dieselgetal
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Jammer genoeg is de motor voor de bepaling van het cetaangetal niet geschikt voor het testen
van zware brandstoffen.
Het dieselgetal is een variante op het cetaangetal, met dit verschil dat het mits een eenvoudige
test kan bepaald worden. Men maakt gebruik van de volgende vergelijking:
Het dieselgetal = °API x anilinepunt / 100
De achtergrond van deze, en van de volgende methodes is dat aromaten in de brandstof minder goede
ontstekingseigenschappen heeft dan de andere componenten. Men tracht nu het gehalte aan aromaten te bepalen en
hieruit een index te bepalen.
Het anilinepunt (ASTM D 611) is de laagste temperatuur bij dewelke gelijke volumes van
zuivere aniline en de olie nog juist volledig mengbaar zijn.
De betrekking tussen het cetaangetal en het dieselgetal:
Het cetaangetal = 13 + 0,65 x het dieselgetal.
• Het aromatisch koolstof getal
Sinds begin '80 bestaat er een nieuwe index: CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) dat
steunt op het feit dat de aromaten een hogere densiteit en viscositeit hebben. (De aromaten zijn
niet gewenst in de brandstof).
800 is het getal voor een goede fuel, 950 voor een slechte.
CCAI = d - 81 - 141.log log(v + 0.85)
waarin: d = de densiteit in kg/m3 bij 15°C
v = de kinematische viscositeit in mm²/s bij 50°C
Er bestaat ook “ het berekende cetaangetal”. Dit cijfer wordt berekend met de densiteit uitgedrukt
in API en met de temperatuur in F waarbij 50% destilleert is. Deze methode is niet altijd
toepasbaar.
Technologie II- 10 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
3)DE EIGENSCHAPPEN VAN BRANDSTOFFEN
a)Mogelijke problemen bij de opslag van stookolie
• Inleiding
De zware stookoliën bestaan uit vaste en vloeibare bestanddelen. De asfaltenen zijn de vaste
zwarte bestanddelen die onder normale omstandigheden neerslaan (maltenen zijn de vloeibare
bestanddelen van het product). De stookolie kan niet beschouwd worden als een zuivere
oplossing, maar als een zeer fijne verdeling (dispersie) van de vaste en de vloeibare bestanddelen
dus een suspensie. Fuel oil wordt daarom beschouwd als een “colloidaal systeem” (een gelei),
waarin de asfaltenen in evenwicht zijn met de maltenen.
Asfaltenen hebben de eigenschap uit te zakken (uitvlokken) en daardoor sludge te vormen. Deze
neerslag kan zich vormen in de opslagtanks of in de pijperijen. De weerstand tegen de vorming
van sludge heet STABILITEIT. In een fuel oil moet minder dan 0,15 gew.% sludge aanwezig
zijn.
Asfaltenen zijn dus vaste deeltjes, zwevend in de brandstof. Om de vorming van sludge te
vermijden moeten deze deeltjes in suspensie worden gehouden. Zoals u kunt constateren hebben
de harsen analoge structuurdelen met zowel de asfaltenen als met de paraffines (belangrijke
componenten in de ruwe aardolie). De harsen kunnen dus de asfaltenen in suspensie houden
(verklaar). Tevens kunnen er additieven worden toegevoegd om de werking van de harsen te
bevorderen.
Technologie II- 11 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
1)Incompatibiliteit (compatibiliteit of mengbaarheid)
Bij menging van twee residuale brandstoffen of een residuale brandstof met een destillaat kan er
zich quasi onmiddellijk een neerslag vormen. Dit fenomeen gaat samen met de aanwezigheid
van asfaltenen. De neerslag ontstaat omdat de hoeveelheid harsen onvoldoende zijn om alle
asfaltenen in suspensie te houden.
De compatibiliteit van twee brandstoffen hangt natuurlijk samen met de natuur van de aardolie,
de graad van kraken, de gebruikte verdunningsmiddelen (destillaten) en de concentratie van de
verschillende componenten (asfaltenen, paraffines, harsen …)
Er bestaat een test om de mengstabiliteit te meten, dit is een vlekkentest. Deze test kan
gemakkelijk aan boord uitgevoerd worden alvorens twee petroleumproducten te mengen.Men
gaat een staal oplossen in een product (testkoffer) en men laat een druppel vallen op een
gecalibreerd papiertje. Men kijkt naar de vlek en men vergelijkt deze met een stel gegeven foto’s.
Blijkt de gevormde vlek quasi van dezelfde vorm als deze op de foto’s mag men mengen anders
zijn deze brandstoffen niet compatibel.
Het is duidelijk dat twee zware oliën, of een distillaat en een residuele brandstof beiden van zeer
goede kwaliteit kunnen zijn, maar dat niet meer zijn bij menging. Menging van brandstoffen is
dus te vermijden, ook is het preventieve gebruik van additieven aan te bevelen. Verhoging van
de temperatuur vermindert het incompatibiliteitsgevaar.
2)Instabiliteit
Dit fenomeen hangt af van de tijd en niet van een menging. Het is het gevolg van chemische
reacties van de verschillende componenten, polymerisatie en flocculatie (uitvlokking) treedt op.
De instabiliteit hangt af van de natuur van de mengsels en van de productiemethode (kraken).
In geval van instabiliteit verandert de viscositeit samen met de vlokvorming na verloop van tijd.
Om het risico op instabiliteit te verminderen kan men de temperatuur verminderen, preventief
roeren en additieven toevoegen.
3)Neerslag
Soms vormen er zich ook een brandstof lagen die meer of minder dik zijn als gevolg van een
natuurlijke ontmenging van de mengsels. Dit fenomeen heeft geen verband met neerslagvorming
als gevolg van incompatibiliteit of instabiliteit. Het is het neerslaan van de zwaarste delen, de
asfaltenen.
4)Decantatie
Waterachtige onzuiverheden hebben de natuurlijke neiging om zich af te scheiden. Men
constateert dat de ontmenging versnelt als de viscositeit vermindert.
De stookolie wordt reeds in de bunkerstanks verwarmd om de olie verpompbaar te houden. In de
settlingtanks wordt deze brandstof verder verwarmd tot b.v. 40°C . Door verhoging van de
temperatuur wordt een verdere verlaging van de viscositeit verkregen, waardoor de afscheiding
van water (en sediment) versneld wordt. Het afgescheiden water en sediment zakken uit en
zullen zich op de bodem van de tank verzamelen.
Technologie II- 12 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Om de afscheiding van dit water te verzekeren moeten de opslagbakken voorzien zijn van laag
geplaatste aftapkraan, meteen kan er best ook een aftap mogelijk voorzien worden bovenaan
voor het geval dat de densiteit van de brandstof meer is dan 1.
De eigenschappen van stookoliën
Inleiding
Zware stookolie:
Het gebruik impliceert investeringen in verwarmingsinstallaties om de olie te verpompen.
De belangrijkste specificatie is de viscositeit. Om de viscositeit te verbeteren is men soms
verplicht een lichtere component te mengen.
Een andere eigenschap is het zwavelgehalte: 0.5 tot zelfs 5 % . De eliminatie van zwavel is een
zeer dure investering; vandaar het prijsverschil tussen zwavelarme - en andere stookolie.
Samenstelling:
De meeste stookoliën zijn een mengsel van koolwaterstoffen, voorgesteld door de formules C nH 2n+2 (alkanen of
paraffinen) en C nH 2n (naftenen). Een zeker percentage asfaltenen – dit zijn hoog moleculaire aromatische
verbindingen C nH n – komt voor. Deze laatste zijn ongewenst wegens o.a. hun verhoogde roetvorming.
Opmerking: De densiteit (uitgedrukt in API) en het cetaangetal werden reeds behandeld, de stookwaarde wordt
besproken tijdens het hoofdstuk verbranding
1)Het "Flash point".
Het vlampunt is de laagste temperatuur waarbij voldoende gas ontstaat om met de lucht
een brandbaar mengsel te vormen.
Het vlampunt is dus de laagste temperatuur waartoe men een product moet verwarmen om de
ontwikkelde dampen in aanwezigheid van een vlam even te doen ontvlammen onder
genormaliseerde omstandigheden.
Dit punt is belangrijk omwille van de veiligheid. Bij een open opslag mag het vlampunt niet
lager zijn dan 60°C. Bovendien moet men er rekening mee houden dat tijdens de opslag het
vlampunt kan verlagen door chemische reacties die voortgaan zelfs na de raffinage. Ook voor
zware stookoliën is het vlampunt belangrijk daar deze brandstof moet opgewarmd worden
vooraleer ze getransporteerd of ingespoten wordt. Het kan een begrenzende factor zijn voor
allerlei componenten die men in deze olie wenst onder te brengen. Bespreek “N2 blanketting”
Technologie II- 13 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
2)Het "pourpoint" (vloeibaarheidspunt of schenkpunt).
Het vloeibaarheidspunt is de temperatuur waarbij de brandstof nog juist vloeibaar is. Bij
bepaling ligt dit punt 5°C boven de temperatuur bij de welke de olie niet meer vloeit.
Het is nodig dit punt te kennen als men wil verpompen.
Bepaling:
In een proefbuis koelt men langzaam een monster en bij elke daling van 3°C houdt men de buis
horizontaal. Indien binnen de 5 seconden de olie niet vloeit heeft men na bijtelling van 5°C het
stollingspunt.
Enkele waarden:
Marine dieselolie: maximum -6°
Zware oliën: tot maximum 30°.
Noot: Men kent ook het "cloudpoint" of troebelpunt voor de heldere brandstoffen.
3)Het Conradson getal of het Ramsbottom getal.
Het roetgetal is wat er overblijft na een onvolledige verbranding. Een gedeelte van de olie
verbrandt niet maar blijft achter onder de vorm van roet. Het spreekt vanzelf dat roet het
rendement nadelig beïnvloedt.
Onvolledige verbranding van methaan met roetvorming: CH4 + O2 → C + 2H2O
Bepaling:
Een monster wordt verbrand in een gedeeltelijk afgesloten recipiënt, derwijze dat er een
minimaal luchtverbruik is. Men zorgt er voor dat de verbrandingsgassen kunnen ontsnappen. Het
Conradson of het Ramsbottom getal is het massa quotiënt tussen de hoeveelheid roet en de
hoeveelheid initiële brandstof.
Enkele gebruikelijke waarden:
Lichte stookoliën: 0.2 tot 2.5 %
Residuale stookoliën: 10 tot 22 %
Technologie II- 14 -

4)Het asgehalte.
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Dit is het massapercentage van wat overblijft na een zo volledig mogelijke verbranding.
Zij bevat metaalelementen zoals Va, Na, Ni, Fe, Si en verhoogt de slijtage, de deeltjes zijn
abrasief, evenals de bevuiling. Samen met de zwavel en de koolstof in de brandstof vormen deze
metalen sulfaten en carbonaten. Deze producten vormen afzettingen op de motorkleppen die
aanleiding kunnen geven tot ongewenste ontstekingsbronnen.
Volledige verbranding van methaan: CH4 +2 O2 → CO2 + 2H2O
Bepaling:
Het monster wordt langzaam en zo volledig mogelijk met een overmaat aan lucht verbrand. Wat
overblijft wordt in een oven op 775°C gebracht om de laatste resten aan koolstof te verbranden.
Enkele gebruikelijke waarden:
Lichte stookolie: tot 0.05 %
Zware stookolie: tot 0.2 %
5)Het zwavelgehalte
Zwavel is een niet-metaal aanwezig in de zware stookoliën voornamelijk in de vorm van
organische verbindingen, soms ook in de vorm van oxides. Het zwavelgehalte in de huidige
zware stookolie ligt in de orde tussen 3,5 à 5%.
De zwavelverbindingen gevormd in de dieselmotor en in de ketels bestaan voornamelijk uit SO2.
Deze SO2 is verantwoordelijk voor de vorming van uiterst corrosieve zuren bij lage temperaturen
dus bij condensatie.
Dus een verhoogd gehalte aan zwavel bevordert de corrosie van de cilinders, het is te zeggen op
de koudere plaatsen, en bevordert de corrosie in de schouw van de ketel (de koude
temperatuurscorrosie).
Het zwavelgehalte is belangrijk in verband met het milieu, de koude temperatuurscorrosie en het
calorische vermogen. De bepaling van het zwavelgehalte is zeer omslachtig. De hoeveelheid
zwavel in de brandstof wordt uitgedrukt in percentage van de totale massa.
Technologie II- 15 -

6)Het gehalte aan metalen.
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Men wil vooral het gehalte kennen aan vanadium, natrium, nikkel… gezien deze metalen
de corrosie bevorderen. Het gehalte aan metalen is sterk afhankelijk van de herkomst van de
ruwe aardolie en van de bewerkingen hiervan. Het gehalte aan metaal wordt uitgedrukt in ppm
(partikels per miljoen; 1mg/kg komt overéén met 1 ppm)
De aanwezigheid van natrium is meestal te wijten aan contaminatie met zeewater.
Uit natrium en vanadium ontstaan bij verbranding zouten, die heel corrosief zijn bij hun
smeltpunt (350°C en 680°C). De geproduceerde zouten lost het ijzeroxide Fe2O3 op en bevordert
de oxidatie - corrosie van het ijzer.
Bepaling:
Men maakt gebruik van de spectrograaf. Het monster wordt verstoven en doorheen een vlam
gejaagd. De hitte is zodanig dat de atomen "geëxciteerd" worden, d.w.z. dat enkele elektronen
een baan volgen op een schil van hogere orde. De atomen zijn dus energetisch geladen. Eens de
vlam verlaten keren de elektronen terug naar hun oorspronkelijke schil en geven daarbij energie
terug onder de vorm van licht. De golflengte van dit licht is karakteristiek voor elk element. Deze
golflengten van het uitgestraalde licht worden elektronisch vergeleken waardoor men het metaal
kan bepalen. De intensiteit van het licht geeft een aanduiding van de concentratie.
7)Het watergehalte.
Het watergehalte drukt de stookwaarde, dit water moet namelijk verdampt worden. Door
spectroscopisch het natriumgehalte na te gaan kan zien of het hier gaat om zeewater of om zoet
water.
Daar de oplosbaarheid van water beperkt is kan het aanwezige water enkel van buitenaf komen. Het kan condensaat
zijn van ingespoten stoom, ergens in een proces gebruikt, of het condensaat kan duiden op een lek in de
verwarmingspijpen of het kan condensaat zijn gecondenseerd in de opslagtanks.
8)De sedimenten.
Het gaat hier om deeltjes vreemd aan de brandstof zoals verfresten, roest, zand, stukjes
van dichtingsringen enz. Het is duidelijk dat deze tot verstoppingen kunnen leiden en meer
slijtage veroorzaken.
9)Katalysator resten(catalityc fines)
Deze bestaan in de vorm van aluminium silicaten (zeolieten, een soort klei) in de brandstof,
gemaakt met het residu van de katalytische kraakeenheid. Deze deeltjes zijn heel abrasief.
Technologie II- 16 -

10)De asfaltenen
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
De asfaltenen kunnen zowel goed als slecht verbranden naargelang de samenstelling van de
moleculen.
Het zijn koolwaterstofmoleculen met een hoog moleculair gewicht (1000 gr), die zich verzameld
hebben in het residu van de destillatietorens. Ze zijn in de brandstof fijn verdeeld in colloïdale
vorm (in suspensie gehouden dank zij de harsen).
Indien deze asphaltenen neerslaan hebben we een stabiliteitsprobleem.
Het is duidelijk dat zulks filters, afscheiders en pompen kan blokkeren. Bovendien is de kwaliteit
van uitgezakte olie niet constant.
Bepaling.
Ofwel door het filteren van een monster.
Ofwel door de vlekproef.
Men bereidt een mengsel van 50 % van de te onderzoeken brandstof en 50 % van een bepaald
distillaat. Men laat en druppel vallen op een gekalibreerd papier. Men vergelijkt de vorm met een
reeks referentiefoto's.
Niveau 1: zeer stabiel: geen centrale ring.
Niveau 2: een nauwelijks te onderscheiden ring.
Niveau 3: een fijne maar duidelijk zichtbare ring.
Niveau 4: Een zeer dikke en donker gekleurde ring.
Niveau 5: Een centrale zone waarin de vaste particules zelfs te onderscheiden zijn.
Opm.: In het geval van zware olie gebruikt men als "distillaat" white spirit.
11)De viscositeit (viscositeit wordt ook behandeld in het hoofdstuk smeermiddelen)
De viscositeit is een maat voor de inwendige wrijving in de vloeistof (bepaling zie
smeermiddelen).
De viscositeit neemt af als de temperatuur toeneemt (opmerking ook de densiteit vermindert bij
toename van de temperatuur).
Het verband tussen de temperatuur en de viscositeit kan grafisch voorgesteld worden. Door
gebruik te maken van de gepaste (logaritmische) schalen kan dit verband gegeven worden door
een rechte. Bij brandstoffen zijn deze rechten nagenoeg evenwijdig (zie figuur). Kent men de
viscositeit van de brandstof bij een enkele temperatuur, dan kan men de rechte trekken en de
viscositeit bepalen bij elke temperatuur. Hieruit volgt dat men de viscositeit van de brandstof kan
beschrijven enkel door de viscositeit bij een standaardtemperatuur te geven, bijvoorbeeld de
viscositeit in centistokes cSt bij 40°C.
De meeste brandstoffen zijn mengsels van residuen en destillaten uit het raffinageproces.
Met het “blending” diagram bekomt men de viscositeit van een mengsel van twee brandstoffen
indien de viscositeit van de afzonderlijke oliën gekend is.
Hoe kunt u een brandstof maken met een viscositeit van 30 cSt?
Technologie II- 17 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Technologie II- 18 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Technologie II- 19 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Bestudeer het analyse verslag “marine diesel oil”
Nog enkele verbrandingswaarden: (in MJ/kg)
Steenkool: 27 - 32
Benzine: 43 - 47
Diesel: 42
Petroleum: 41 - 43
Stookolie: 40 - 41
Aardgas: 30
Acetyleen: 57
Technologie II- 20 -

c)Specificaties van brandstoffen.
Benamingen
Gasoil: straight-run produkten
Marine destillate oil: straight-run produkten
Marine diesel oil: geblend met 1500”R I stookolie
1500”R I stookolie: Residuale stookoliën
3500”R I stookolie: Residuale stookoliën
Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
De aanduiding in “Redwood I seconden” is een aanduiding voor viscositeit. Er is een rechtstreeks verband tussen de
verschillende viscositeiteenheden.
• De verschillende standaards
Het is duidelijk dat deze benamingen onvoldoende zijn om de verschillende brandstoffen te
specificeren. Verschillende instanties hebben vanaf 1970 gepoogd om een internationale
standaard op te stellen. Er zijn dus meerdere standaards in omloop, tussen deze standaards is er
uiteraard een verband. In 1990 zijn de aanbevelingen van CIMAC internationaal van kracht
geworden. Deze standaard moet dus gebruikt worden bij bestelling en levering van de
scheepsbrandstof.
De “Britisch Standard Specifacation” werd in 1970 van kracht. Deze geeft een indeling volgens:
A1, A2, B1, B2, E ,F ,G , H
In 1977 werden de viscositeiten uitgedrukt in centistokes bij 40°C en 50°C, de brandstoffen
werden IF grades genoemd (IF grades betekend interfuels en duidt op “blended”)
In 1982 werd een andere standaard ingevoerd met een classificering van M1 tot M12
In 1989 werd de “Britisch Standard Specification BS MA 100 :1989 ” van kracht die ook de
viscositeit laat bepalen bij hogere temperaturen. Dit is de ISO 8217 norm.
Vanaf 1990 is dus de CIMAC standaard geldig
Technologie II- 21 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
• Het verband tussen de verschillende standaards
Volgende tabel geeft het verband tussen de standaard voor 1990 namelijk “ISO 8217” en de
huidige standaard CIMAC.
CIMAC DX DA DB DC
ISO DMX DMA DMB DMC
DMX, DMA, DMB zijn straight-run produkten. De brandstof DMC is hoofdzakelijk een destillaat maar reeds een
weinig gemengd met residuele brandstof.
CIMAC A10 B10 C10 D15 E25 F25 G35 H35 K35 H45 K45 H55 K55
ISO RMA10 RMB10 RMC10 RMD15 RME25 RMF25 RMG35 RMH35 RMK35 RMH45 RMK45 RMH55 -
Bij de ISO standaard staat:
M staat voor marine kwaliteit
D staat voor destillaat
R staat voor residuale brandstof en is in meer of minder mate gemengd met destillaat.
Het cijfer duidt op de viscositeit
De letter geeft een andere kwaliteit aan.
Technologie II- 22 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
D staat voor destillaat, M voor marine, X, A, B, C, zijn kwaliteiten
Technologie II- 23 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
R staat voor residu, M voor marine, A, B, C …. voor kwaliteiten
10, 15, 25 …. voor de viscositeit.
Technologie II- 24 -

Hoofdstuk 2 DE BRANDSTOFFEN
Technologie II- 25 -