⛽ Koksrückstand (Mikro)
Bestimmung des Koksrückstands nach Verdampfung und Pyrolyse von Erdölprodukten in Stickstoffatmosphäre bei 500°C. Indikator für Verkokungsneigung.
Übersicht
Koksrückstand (CR — Carbon Residue) ist ein Maß für die Neigung eines Erdölprodukts zur Bildung von Kohlenstoffablagerungen (Koks) unter Hochtemperatur-Thermodegradationsbedingungen. Dieser Parameter ist entscheidend für die Qualitätsbewertung von Schwerölen, Dieselölen, Schmierölen und Rohöl, da er direkt mit dem Gehalt an Asphaltenen, Harzen und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen korreliert.
Die Mikromethode gemäß ISO 10370 ersetzte die ältere, klassische Conradson-Methode (ISO 6615) und Ramsbottom-Methode (ISO 4262). Vorteile der Mikromethode sind: geringerer Probenverbrauch (ca. 0,15–1 g vs. 10 g), Eliminierung offener Flamme, Möglichkeit gleichzeitiger Prüfung von bis zu 12 Proben, bessere Wiederholbarkeit und Arbeitssicherheit (inerte N₂-Atmosphäre).
Hohe CR-Werte weisen auf das Vorhandensein schwerer Fraktionen hin, die beim Verbrennen in Motoren oder Kesseln Ablagerungen, Sedimente und Verstopfungen bilden. In Schiffskraftstoffspezifikationen (ISO 8217) ist CR einer der limitierenden Parameter. In Rohöl dient CR zur Bewertung der Effizienz des Vakuumdestillationsprozesses und der Tiefe der Umwandlung in Crackingprozessen.
Mikromethod-Ergebnisse im Bereich 0,10–25,0% m/m sind äquivalent zu klassischen Conradson-Methode-Ergebnissen. Für Proben mit erwartetem Rückstand unter 0,10% m/m wird der gemäß ISO 3405 hergestellte 10% (V/V) Destillationsrückstand getestet.
Prinzip der Methode
Eine gewogene Probenportion (0,15–1 g) wird in ein Glasprüfröhrchen innerhalb eines Aluminium-Heizblocks gegeben. Das Röhrchen wird kontrolliert in Stickstoffatmosphäre (Inertgas) auf 500°C ± 2°C erhitzt. Während der Erhitzung erfolgt Verdampfung flüchtiger Fraktionen und Pyrolyse schwerer Komponenten. Stickstoff, der durch das System fließt, entfernt Pyrolysedämpfe und -gase und verhindert Oxidation. Nach Abkühlung wird der Kohlenstoffrückstand im Röhrchen gewogen. Das Ergebnis wird als Massenprozent des Rückstands bezogen auf die Probenmasse ausgedrückt.
Anwendungen
- Schiffskraftstoff-Qualitätsbewertung (ISO 8217 — CR-Grenzwert nach Kategorie)
- Diesel- und Schweröl-Kontrolle
- Rohölcharakterisierung — Destillationsausbeuteprognose
- Basis- und Schmierölprüfung — Neigung zur Ablagerungsbildung
- Raffinerieprozess-Kontrolle (Cracken, verzögertes Verkoken)
- Asphalt- und Erdölbitumen-Qualitätsbewertung
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bestimmungsbereich | 0,10–30,0% m/m |
| Pyrolysetemperatur | 500°C ± 2°C |
| Probenmasse | 0,15–1 g (im Glasröhrchen) |
| Inertgas | Stickstoff, Reinheit ≥99,9% |
| Wiederholbarkeit | 0,03 × Durchschnittsergebnis (für CR >0,10%) |
| Bestimmungszeit | 45–60 min (automatischer Zyklus) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 10370:2014
- Titel (PL)
- Przetwory naftowe — Oznaczanie pozostałości po koksowaniu — Metoda mikro
- Title (EN)
- Petroleum products — Determination of carbon residue — Micro method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Röhrchenvorbereitung
Waschen Sie Glasröhrchen mit Toluol und Aceton. Trocknen Sie im Ofen (110°C, 30 min). Kühlen Sie im Exsikkator ab und wiegen Sie auf 0,01 mg genau.
2. Probenwägung
Wiegen Sie 0,15–1 g Probe in Röhrchen auf 0,01 mg genau. Für Proben mit niedrigem CR verwenden Sie größeres Gewicht (näher an 1 g). Für Schweröle — ca. 0,15 g.
3. Platzierung im Gerät
Setzen Sie Röhrchen in Aluminium-Heizblock-Buchsen des Geräts ein (max. 12 Positionen gleichzeitig). Stellen Sie sicher, dass Röhrchen richtig sitzen.
4. Stickstoffanschluss
Schließen Sie Stickstoffleitung an und stellen Sie Durchfluss auf vom Gerätehersteller empfohlenen Wert ein (typisch 150–600 mL/min). Prüfen Sie Anschlussdichtheit.
5. Heizzyklusprogrammierung
Stellen Sie Temperaturprogramm ein: Heizrampe auf 500°C mit ca. 10°C/min, Halten bei 500°C für 15 min, Abkühlung.
6. Testdurchführung
Starten Sie automatischen Zyklus. Gerät erhitzt Proben in N₂-Atmosphäre, Dämpfe werden durch Gasstrom entfernt. Zyklus dauert ca. 45–60 min.
7. Abkühlung
Warten Sie nach Zyklusabschluss auf Blockabkühlung auf Raumtemperatur. Öffnen Sie Gerät nicht vor Erreichen sicherer Temperatur.
8. Rückstandswägung
Nehmen Sie Röhrchen heraus, platzieren Sie im Exsikkator für 15 min, dann wiegen Sie auf 0,01 mg genau.
9. Ergebnisberechnung
CR [% m/m] = [(Röhrchenmasse mit Rückstand − leere Röhrchenmasse) / Probenmasse] × 100.
10. Qualitätskontrolle
Vergleichen Sie Duplikate mit Wiederholbarkeitsgrenzen. Analysieren Sie CRM jede Serie. Reinigen Sie Gerät und entsorgen Sie gebrauchte Röhrchen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Mikro-Koksrückstandsgerät | PAC Alcor MCRT-160, Tanaka ACR-100M, Normalab NCR M10 | 80 000–180 000 PLN |
| Einweg-Glasröhrchen | Borosilikat-Röhrchen für MCRT, Packung 100 Stk. | 800–1 500 PLN / 100 Stk. |
| Analysenwaage (d=0,01 mg) | Mettler Toledo XPR205, Sartorius Cubis II, Radwag XA 210.5Y | 15 000–40 000 PLN |
| Stickstoffzylinder + Regler | Technischer Stickstoff 5.0, 50 L Zylinder, zweistufiger Regler | 300–800 PLN / Zylinder + 1 500 PLN Regler |
| Exsikkator mit Kieselgel | Glasexsikkator Ø 200 mm, Duran | 400–1 200 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Stickstoffgas (Reinheit ≥99,9%) | 7727-37-9 | Inertgas für Durchfluss durch Gerät, verhindert Probenoxidation |
| Toluol | 108-88-3 | Analysenqualität, zum Waschen von Geräten und Röhrchen |
| Aceton | 67-64-1 | Analysenqualität, zum Reinigen und Entfetten von Röhrchen |
| Referenzmaterial (CRM) | — | Zertifiziertes Referenzmaterial zur Validierung, z.B. Referenzöl NIST / Paragon Scientific |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Temperatur 500°C — ernsthaftes Verbrennungsrisiko, berühren Sie nicht den Heizblock
- Stickstoff — erstickend wirkendes Gas, sorgen Sie für Raumbelüftung (Risiko der Sauerstoffverdrängung)
- Erdölproben — brennbar, fern von Wärme- und Feuerquellen lagern
- Toluol, Aceton — brennbar und reizend, arbeiten Sie unter Abzug
- Verwenden Sie hitzebeständige Handschuhe beim Herausnehmen von Röhrchen