⛽ Stabilność oksydacyjna FAME i oleju napędowego z FAME — metoda przyspieszonego utleniania (Rancimat)
Krótko: o co chodzi
Strumień oczyszczonego powietrza (10 ± 1 l/h) przez próbkę w 110 °C; lotne kwasy trafiają do wody z elektrodą konduktometryczną — gwałtowny wzrost przewodności wyznacza okres indukcji (do 48 h). Badanie wykonuje się według normy PN-EN 15751:2014-05; Zakres: Okres indukcji do 48 h; FAME i mieszaniny z ≥ 2 % (V/V) FAME; nie dla czystych olejów napędowych z ropy. Procedura obejmuje 6 kroków; stosuje się je m.in. do: Kontrola jakości FAME jako komponentu i samoistnego paliwa (PN-EN 14214: ≥ 8 h), Kontrola oleju napędowego z FAME ≥ 2 % (V/V) wg PN-EN 590 (≥ 20 h), Ocena skuteczności przeciwutleniaczy i pakietów dodatków (badania INiG olejów B10).
W skrócie
- Norma: PN-EN 15751:2014-05
- Kategoria: Petrochemia
- Kroków procedury: 6
- Temperatura: 110 °C w zwykłym zastosowaniu; blok grzejny regulowany do (150 ± 0,1) °C
- Przepływ powietrza: (10 ± 1,0) l/h, powietrze oczyszczone przez sito molekularne 0,3 nm
- Zakres: Okres indukcji do 48 h; FAME i mieszaniny z ≥ 2 % (V/V) FAME; nie dla czystych olejów napędowych z ropy
Przegląd
Norma określa metodę badania stabilności oksydacyjnej paliw do silników Diesla przez pomiar okresu indukcji paliwa do 48 h; ma zastosowanie do estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME) przeznaczonych jako samoistne biopaliwo lub komponent oleju napędowego oraz do mieszanin FAME z olejem napędowym zawierających co najmniej 2 % (V/V) FAME. Metoda opiera się na EN 14112, opracowanej dla czystych FAME; modyfikacje pozwoliły objąć mieszaniny, ale nowa walidacja wykazała, że metoda nie nadaje się do czystych olejów napędowych z ropy naftowej. Niniejszy opis oparto na wydaniu 2014 (PN-EN 15751:2014-05), które PKN wycofał i zastąpił przez PN-EN 15751:2025-10 — przed wdrożeniem sprawdzić zmiany.
Wydanie 2014 ograniczyło zakres do okresu indukcji 48 h (odpowiadającego zakresowi precyzji), wskazało możliwą zmianę okresu indukcji w obecności dodatków podwyższających liczbę cetanową (ograniczone badania z EHN — 2-etyloheksyloazotanem — wykazały obniżenie w granicach odtwarzalności) i podało wynik sprawdzenia na parafinowych olejach napędowych z syntezy Fischera-Tropscha i hydrorafinacji (brak innej interakcji; ich stabilność zwykle przekracza zakres metody). Okres indukcji to czas od rozpoczęcia pomiaru do chwili, gdy tworzenie produktów utleniania zaczyna gwałtownie rosnąć; stabilność oksydacyjna to okres indukcji w godzinach.
Wymagania: zgodnie z PN-EN 590 stabilność oksydacyjna oleju napędowego z FAME powinna wynosić co najmniej 20 h, a FAME wg PN-EN 14214 — co najmniej 8 h. Olej napędowy z FAME ulega podczas magazynowania degradacji w kontakcie z tlenem (utlenianie i autooksydacja) oraz rozkładowi termooksydacyjnemu w wyższych temperaturach; INiG stosuje metodę Rancimat obok PetroOXY (PN-EN 16091) do oceny olejów B10 z pakietami dodatków.
Zasada metody
Przez próbkę ogrzaną do temperatury docelowej (w zwykłym zastosowaniu 110 °C) przepuszcza się strumień oczyszczonego powietrza. Lotne związki tworzące się w procesie utleniania przechodzą z powietrzem do naczynia z wodą demineralizowaną lub destylowaną wyposażonego w elektrodę konduktometryczną połączoną z urządzeniem pomiarowo-rejestrującym; koniec okresu indukcji wskazuje gwałtowny wzrost przewodności spowodowany dysocjacją lotnych kwasów karboksylowych powstających w utlenianiu i absorbowanych w wodzie. Aparat (dostępny handlowo np. jako Rancimat, model 743 lub wyższy, albo OSI Instrument) obejmuje filtr powietrza z sitem molekularnym, pompę membranową o regulowanym przepływie (10 ± 1,0) l/h, naczynia reakcyjne z borokrzemianu z zamknięciem i rurkami wlotu i wylotu gazu (wystające co najmniej 130 mm ponad blok grzejny, aby skraplać lotne składniki paliwa; zwężenie łamiące pianę), zamknięte cele pomiarowe ok. 150 ml, elektrody 0–300 µS/cm, wzmacniacz z rejestratorem oraz blok grzejny z odlewanego aluminium regulowany do (150 ± 0,1) °C (alternatywnie łaźnia olejowa).
Zastosowania
- Kontrola jakości FAME jako komponentu i samoistnego paliwa (PN-EN 14214: ≥ 8 h)
- Kontrola oleju napędowego z FAME ≥ 2 % (V/V) wg PN-EN 590 (≥ 20 h)
- Ocena skuteczności przeciwutleniaczy i pakietów dodatków (badania INiG olejów B10)
- Badania stabilności paliw podczas magazynowania (obok PetroOXY i liczby nadtlenkowej)
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Temperatura | 110 °C w zwykłym zastosowaniu; blok grzejny regulowany do (150 ± 0,1) °C |
| Przepływ powietrza | (10 ± 1,0) l/h, powietrze oczyszczone przez sito molekularne 0,3 nm |
| Zakres | Okres indukcji do 48 h; FAME i mieszaniny z ≥ 2 % (V/V) FAME; nie dla czystych olejów napędowych z ropy |
| Pomiar | Przewodność wody w celi pomiarowej ok. 150 ml, elektrody 0–300 µS/cm |
| Naczynie reakcyjne | Szkło borokrzemianowe, ≥ 130 mm ponad blok; np. długość 250 mm (Rancimat 743), 300 mm (OSI) |
| Wymagania | ON z FAME: ≥ 20 h (PN-EN 590); FAME: ≥ 8 h (PN-EN 14214) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 15751:2014-05
- Tytuł (PL)
- Paliwa do pojazdów samochodowych — Estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) jako samoistne paliwo i ich mieszaniny z olejem napędowym — Oznaczanie stabilności oksydacyjnej metodą przyspieszonego utleniania
- Title (EN)
- Automotive fuels — Fatty acid methyl ester (FAME) fuel and blends with diesel fuel — Determination of oxidation stability by accelerated oxidation method
Procedura krok po kroku
-
Pobranie próbki
Pobrać próbkę wg EN ISO 3170 lub EN ISO 3171 albo wg krajowych przepisów o pobieraniu próbek paliw.
-
Przygotowanie aparatu
Umyć naczynia reakcyjne mieszaniną metanol/toluen/aceton, roztworem alkalicznym i 2-propanolem; wysuszyć sito molekularne (150 °C) i napełnić filtr powietrza; sprawdzić temperaturę bloku termometrem wzorcowanym.
-
Odważenie i montaż
Odmierzyć porcję próbki do naczynia reakcyjnego (pipety lub cylindry miarowe), napełnić celę pomiarową wodą destylowaną lub demineralizowaną, zamontować elektrodę i połączyć rurki gazu wężami PTFE lub silikonowymi.
-
Pomiar
Umieścić naczynie w bloku grzejnym w temperaturze docelowej 110 °C, włączyć przepływ powietrza (10 ± 1,0) l/h i rejestrację przewodności.
-
Wyznaczenie okresu indukcji
Odczytać z krzywej przewodności czas od rozpoczęcia pomiaru do gwałtownego wzrostu przewodności (koniec okresu indukcji); wynik podać w godzinach jako stabilność oksydacyjną.
-
Ocena
Porównać z wymaganiami: ON z FAME ≥ 20 h (PN-EN 590), FAME ≥ 8 h (PN-EN 14214); okresy indukcji powyżej 48 h leżą poza zakresem precyzji metody.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Aparat do oznaczania stabilności oksydacyjnej | Np. Metrohm Rancimat 743 lub wyższy, Omnion OSI Instrument (przykłady wg normy, bez rekomendacji) | — |
| Filtr powietrza z sitem molekularnym | Rurka z bibułą filtracyjną na końcach, wypełniona sitem molekularnym 0,3 nm z wskaźnikiem wilgoci, wysuszonym w 150 °C | — |
| Pompa membranowa | Regulowany przepływ (10 ± 1,0) l/h | — |
| Naczynia reakcyjne i cele pomiarowe | Naczynia borokrzemianowe z zamknięciem, rurkami gazu i zwężeniem przeciwpianowym; cele ok. 150 ml z rurką do dna i otworami wentylacyjnymi | — |
| Elektrody konduktometryczne i rejestrator | Zakres 0–300 µS/cm; wzmacniacz i rejestrator sygnału każdej elektrody | — |
| Blok grzejny lub łaźnia olejowa, termometr | Blok aluminiowy do (150 ± 0,1) °C z tyrystorem i termometrem kontaktowym 0,1 °C lub Pt100; termometr wzorcowany 0–150 °C co 0,1 °C; suszarka do (150 ± 3) °C; węże PTFE lub silikonowe | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Woda destylowana lub demineralizowana | — | Do cel pomiarowych (absorpcja lotnych kwasów) |
| Mieszanina rozpuszczalników metanol/toluen/aceton 1:1:1 (V/V/V) | — | Do mycia szkła |
| Alkaliczny roztwór do mycia szkła laboratoryjnego | — | Czyszczenie naczyń reakcyjnych |
| 2-propanol | 67-63-0 | Do płukania szkła |
| Sito molekularne 0,3 nm z wskaźnikiem wilgoci | — | Suszone w 150 °C i studzone w eksykatorze przed użyciem |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Blok grzejny 110–150 °C i gorące naczynia szklane — rękawice termiczne
- Rozpuszczalniki do mycia (metanol, toluen, aceton, 2-propanol) są łatwopalne i toksyczne — praca pod wyciągiem
- Lotne produkty utleniania (kwasy karboksylowe) — odprowadzać wylot cel pomiarowych do wyciągu
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN 15751:2014-05 — „Paliwa do pojazdów samochodowych — Estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) jako samoistne paliwo i ich mieszaniny z olejem napędowym — Oznaczanie stabilności oksydacyjnej metodą przyspieszonego utleniania”. Tytuł angielski: „Automotive fuels — Fatty acid methyl ester (FAME) fuel and blends with diesel fuel — Determination of oxidation stability by accelerated oxidation method”.
Na czym polega ta metoda?
Przez próbkę ogrzaną do temperatury docelowej (w zwykłym zastosowaniu 110 °C) przepuszcza się strumień oczyszczonego powietrza. Lotne związki tworzące się w procesie utleniania przechodzą z powietrzem do naczynia z wodą demineralizowaną lub destylowaną wyposażonego w elektrodę konduktometryczną połączoną z urządzeniem pomiarowo-rejestrującym; koniec okresu indukcji wskazuje gwałtowny wzrost przewodności spowodowany dysocjacją lotnych kwasów karboksylowych powstających w utlenianiu i absorbowanych w wodzie.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Temperatura: 110 °C w zwykłym zastosowaniu; blok grzejny regulowany do (150 ± 0,1) °C; Przepływ powietrza: (10 ± 1,0) l/h, powietrze oczyszczone przez sito molekularne 0,3 nm; Zakres: Okres indukcji do 48 h; FAME i mieszaniny z ≥ 2 % (V/V) FAME; nie dla czystych olejów napędowych z ropy; Pomiar: Przewodność wody w celi pomiarowej ok. 150 ml, elektrody 0–300 µS/cm.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 6 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Aparat do oznaczania stabilności oksydacyjnej, Filtr powietrza z sitem molekularnym, Pompa membranowa, Naczynia reakcyjne i cele pomiarowe, Elektrody konduktometryczne i rejestrator, Blok grzejny lub łaźnia olejowa, termometr.
Gdzie stosuje się to badanie?
Kontrola jakości FAME jako komponentu i samoistnego paliwa (PN-EN 14214: ≥ 8 h); Kontrola oleju napędowego z FAME ≥ 2 % (V/V) wg PN-EN 590 (≥ 20 h); Ocena skuteczności przeciwutleniaczy i pakietów dodatków (badania INiG olejów B10); Badania stabilności paliw podczas magazynowania (obok PetroOXY i liczby nadtlenkowej).
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Blok grzejny 110–150 °C i gorące naczynia szklane — rękawice termiczne; Rozpuszczalniki do mycia (metanol, toluen, aceton, 2-propanol) są łatwopalne i toksyczne — praca pod wyciągiem; Lotne produkty utleniania (kwasy karboksylowe) — odprowadzać wylot cel pomiarowych do wyciągu.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN 15751.