⛽ Oxidationsstabilität von FAME und von Dieselkraftstoff mit FAME — Verfahren der beschleunigten Oxidation (Rancimat)
Kurz gefasst
Ein Strom gereinigter Luft (10 ± 1 l/h) durch die Probe bei 110 °C; die flüchtigen Säuren gelangen in Wasser mit einer Leitfähigkeitselektrode — ein sprunghafter Anstieg der Leitfähigkeit bestimmt die Induktionszeit (bis 48 h). Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 15751:2014-05; Bereich: Eine Induktionszeit bis 48 h; FAME und Mischungen mit ≥ 2 % (V/V) FAME; nicht für reine Dieselkraftstoffe aus Erdöl. Das Verfahren umfasst 6 Schritte; eingesetzt wird sie unter anderem für: Qualitätskontrolle von FAME als Komponente und als eigenständiger Kraftstoff (PN-EN 14214: ≥ 8 h), Kontrolle von Dieselkraftstoff mit FAME ≥ 2 % (V/V) nach PN-EN 590 (≥ 20 h), Beurteilung der Wirksamkeit von Antioxidantien und Additivpaketen (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts an B10-Kraftstoffen).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 15751:2014-05
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 6
- Temperatur: 110 °C in der üblichen Anwendung; der Heizblock regelbar bis (150 ± 0,1) °C
- Luftdurchfluss: (10 ± 1,0) l/h, Luft durch ein 0,3-nm-Molekularsieb gereinigt
- Bereich: Eine Induktionszeit bis 48 h; FAME und Mischungen mit ≥ 2 % (V/V) FAME; nicht für reine Dieselkraftstoffe aus Erdöl
Übersicht
Die Norm legt ein Verfahren zur Prüfung der Oxidationsstabilität von Kraftstoffen für Dieselmotoren durch die Messung der Induktionszeit des Kraftstoffs bis 48 h fest; es gilt für Fettsäuremethylester (FAME), die als eigenständiger Biokraftstoff oder als Komponente von Dieselkraftstoff bestimmt sind, sowie für Mischungen von FAME mit Dieselkraftstoff, die mindestens 2 % (V/V) FAME enthalten. Das Verfahren beruht auf EN 14112, die für reine FAME entwickelt wurde; Änderungen erlaubten es, auch Mischungen zu erfassen, doch zeigte eine neue Validierung, dass das Verfahren für reine Dieselkraftstoffe aus Erdöl nicht geeignet ist. Die vorliegende Beschreibung stützt sich auf die Ausgabe 2014 (PN-EN 15751:2014-05), die das Polnische Komitee für Normung zurückgezogen und durch PN-EN 15751:2025-10 ersetzt hat — vor der Einführung sind die Änderungen zu prüfen.
Die Ausgabe 2014 beschränkte den Anwendungsbereich auf eine Induktionszeit von 48 h (entsprechend dem Präzisionsbereich), wies auf eine mögliche Änderung der Induktionszeit in Gegenwart von Cetanzahlverbesserern hin (begrenzte Versuche mit EHN — 2-Ethylhexylnitrat — zeigten eine Abnahme innerhalb der Vergleichbarkeitsgrenzen) und gab das Ergebnis einer Prüfung an paraffinischen Dieselkraftstoffen aus der Fischer-Tropsch-Synthese und aus der Hydrierung an (keine andere Wechselwirkung; ihre Stabilität übersteigt gewöhnlich den Bereich des Verfahrens). Die Induktionszeit ist die Zeit vom Beginn der Messung bis zu dem Augenblick, in dem die Bildung der Oxidationsprodukte sprunghaft zu steigen beginnt; die Oxidationsstabilität ist die Induktionszeit in Stunden.
Die Anforderungen: nach PN-EN 590 soll die Oxidationsstabilität von Dieselkraftstoff mit FAME mindestens 20 h betragen und die von FAME nach PN-EN 14214 mindestens 8 h. Dieselkraftstoff mit FAME altert während der Lagerung im Kontakt mit Sauerstoff (Oxidation und Autoxidation) und zersetzt sich bei höheren Temperaturen thermooxidativ; das Erdöl- und Erdgasinstitut wendet das Rancimat-Verfahren neben PetroOXY (PN-EN 16091) für die Beurteilung von B10-Kraftstoffen mit Additivpaketen an.
Prinzip der Methode
Durch die auf die Zieltemperatur (in der üblichen Anwendung 110 °C) erwärmte Probe wird ein Strom gereinigter Luft geleitet. Die bei der Oxidation entstehenden flüchtigen Verbindungen gehen mit der Luft in ein Gefäß mit entmineralisiertem oder destilliertem Wasser über, das mit einer Leitfähigkeitselektrode ausgerüstet ist, die mit einem Mess- und Aufzeichnungsgerät verbunden ist; das Ende der Induktionszeit zeigt ein sprunghafter Anstieg der Leitfähigkeit an, der von der Dissoziation der bei der Oxidation gebildeten und im Wasser absorbierten flüchtigen Carbonsäuren herrührt. Das Gerät (handelsüblich z. B. als Rancimat, Modell 743 oder höher, oder OSI Instrument) umfasst einen Luftfilter mit Molekularsieb, eine Membranpumpe mit einem einstellbaren Durchfluss von (10 ± 1,0) l/h, Reaktionsgefäße aus Borosilicatglas mit einem Verschluss und Gasein- und -auslassrohren (die mindestens 130 mm über den Heizblock hinausragen, damit die flüchtigen Kraftstoffbestandteile kondensieren; eine schaumbrechende Verengung), geschlossene Messzellen von etwa 150 ml, Elektroden für 0–300 µS/cm, einen Verstärker mit Schreiber sowie einen Heizblock aus Aluminiumguss, regelbar bis (150 ± 0,1) °C (ersatzweise ein Ölbad).
Anwendungen
- Qualitätskontrolle von FAME als Komponente und als eigenständiger Kraftstoff (PN-EN 14214: ≥ 8 h)
- Kontrolle von Dieselkraftstoff mit FAME ≥ 2 % (V/V) nach PN-EN 590 (≥ 20 h)
- Beurteilung der Wirksamkeit von Antioxidantien und Additivpaketen (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts an B10-Kraftstoffen)
- Untersuchungen der Stabilität von Kraftstoffen während der Lagerung (neben PetroOXY und der Peroxidzahl)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Temperatur | 110 °C in der üblichen Anwendung; der Heizblock regelbar bis (150 ± 0,1) °C |
| Luftdurchfluss | (10 ± 1,0) l/h, Luft durch ein 0,3-nm-Molekularsieb gereinigt |
| Bereich | Eine Induktionszeit bis 48 h; FAME und Mischungen mit ≥ 2 % (V/V) FAME; nicht für reine Dieselkraftstoffe aus Erdöl |
| Messung | Die Leitfähigkeit des Wassers in einer Messzelle von etwa 150 ml, Elektroden für 0–300 µS/cm |
| Reaktionsgefäß | Borosilicatglas, ≥ 130 mm über dem Block; z. B. 250 mm lang (Rancimat 743), 300 mm (OSI) |
| Anforderungen | Dieselkraftstoff mit FAME: ≥ 20 h (PN-EN 590); FAME: ≥ 8 h (PN-EN 14214) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 15751:2014-05
- Titel (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
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Probenahme
Die Probe nach EN ISO 3170 oder EN ISO 3171 oder nach den nationalen Vorschriften über die Probenahme von Kraftstoffen entnehmen.
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Vorbereitung des Geräts
Die Reaktionsgefäße mit dem Methanol/Toluol/Aceton-Gemisch, mit der alkalischen Lösung und mit 2-Propanol reinigen; das Molekularsieb trocknen (150 °C) und den Luftfilter füllen; die Temperatur des Blocks mit dem kalibrierten Thermometer prüfen.
-
Abmessen und Aufbau
Eine Portion der Probe in das Reaktionsgefäß abmessen (Pipetten oder Messzylinder), die Messzelle mit destilliertem oder entmineralisiertem Wasser füllen, die Elektrode einsetzen und die Gasrohre mit PTFE- oder Silikonschläuchen verbinden.
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Messung
Das Gefäß bei der Zieltemperatur von 110 °C in den Heizblock stellen, den Luftdurchfluss von (10 ± 1,0) l/h und die Aufzeichnung der Leitfähigkeit einschalten.
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Bestimmung der Induktionszeit
Aus der Leitfähigkeitskurve die Zeit vom Beginn der Messung bis zum sprunghaften Anstieg der Leitfähigkeit ablesen (das Ende der Induktionszeit); das Ergebnis in Stunden als Oxidationsstabilität angeben.
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Beurteilung
Mit den Anforderungen vergleichen: Dieselkraftstoff mit FAME ≥ 20 h (PN-EN 590), FAME ≥ 8 h (PN-EN 14214); Induktionszeiten über 48 h liegen außerhalb des Präzisionsbereichs des Verfahrens.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Gerät zur Bestimmung der Oxidationsstabilität | Z. B. Metrohm Rancimat 743 oder höher, Omnion OSI Instrument (Beispiele der Norm, ohne Empfehlung) | — |
| Luftfilter mit Molekularsieb | Ein Rohr mit Filterpapier an den Enden, gefüllt mit einem 0,3-nm-Molekularsieb mit Feuchteindikator, bei 150 °C getrocknet | — |
| Membranpumpe | Einstellbarer Durchfluss von (10 ± 1,0) l/h | — |
| Reaktionsgefäße und Messzellen | Borosilicatgefäße mit Verschluss, Gasrohren und einer schaumbrechenden Verengung; Zellen von etwa 150 ml mit einem bis zum Boden reichenden Rohr und Entlüftungsöffnungen | — |
| Leitfähigkeitselektroden und Schreiber | Bereich 0–300 µS/cm; ein Verstärker und ein Schreiber für das Signal jeder Elektrode | — |
| Heizblock oder Ölbad, Thermometer | Ein Aluminiumblock, regelbar bis (150 ± 0,1) °C, mit Thyristor und einem Kontaktthermometer mit 0,1 °C oder einem Pt100; ein von 0 bis 150 °C in Schritten von 0,1 °C kalibriertes Thermometer; ein Trockenschrank für (150 ± 3) °C; PTFE- oder Silikonschläuche | — |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Destilliertes oder entmineralisiertes Wasser | — | Für die Messzellen (die Absorption der flüchtigen Säuren) |
| Ein Lösungsmittelgemisch aus Methanol/Toluol/Aceton 1:1:1 (V/V/V) | — | Zum Reinigen der Glasgeräte |
| Alkalische Lösung zum Reinigen von Laborglas | — | Reinigung der Reaktionsgefäße |
| 2-Propanol | 67-63-0 | Zum Spülen der Glasgeräte |
| 0,3-nm-Molekularsieb mit Feuchteindikator | — | Vor Gebrauch bei 150 °C getrocknet und im Exsikkator abgekühlt |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Heizblock bei 110–150 °C und heiße Glasgefäße — Thermohandschuhe
- Die Reinigungslösungsmittel (Methanol, Toluol, Aceton, 2-Propanol) sind leicht entzündlich und giftig — Arbeit unter dem Abzug
- Flüchtige Oxidationsprodukte (Carbonsäuren) — den Auslass der Messzellen in den Abzug führen
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 15751:2014-05 — „Automotive fuels — Fatty acid methyl ester (FAME) fuel and blends with diesel fuel — Determination of oxidation stability by accelerated oxidation method“.
Wie funktioniert diese Methode?
Durch die auf die Zieltemperatur (in der üblichen Anwendung 110 °C) erwärmte Probe wird ein Strom gereinigter Luft geleitet. Die bei der Oxidation entstehenden flüchtigen Verbindungen gehen mit der Luft in ein Gefäß mit entmineralisiertem oder destilliertem Wasser über, das mit einer Leitfähigkeitselektrode ausgerüstet ist, die mit einem Mess- und Aufzeichnungsgerät verbunden ist; das Ende der Induktionszeit zeigt ein sprunghafter Anstieg der Leitfähigkeit an, der von der Dissoziation der bei der Oxidation gebildeten und im Wasser absorbierten flüchtigen Carbonsäuren herrührt.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Temperatur: 110 °C in der üblichen Anwendung; der Heizblock regelbar bis (150 ± 0,1) °C; Luftdurchfluss: (10 ± 1,0) l/h, Luft durch ein 0,3-nm-Molekularsieb gereinigt; Bereich: Eine Induktionszeit bis 48 h; FAME und Mischungen mit ≥ 2 % (V/V) FAME; nicht für reine Dieselkraftstoffe aus Erdöl; Messung: Die Leitfähigkeit des Wassers in einer Messzelle von etwa 150 ml, Elektroden für 0–300 µS/cm.
Wie lange dauert die Prüfung?
Das Verfahren umfasst 6 Schritte. Die Norm gibt nicht für jeden Schritt eine Dauer an — maßgeblich ist das Verfahren des Labors.
Welche Geräte werden benötigt?
Gerät zur Bestimmung der Oxidationsstabilität, Luftfilter mit Molekularsieb, Membranpumpe, Reaktionsgefäße und Messzellen, Leitfähigkeitselektroden und Schreiber, Heizblock oder Ölbad, Thermometer.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Qualitätskontrolle von FAME als Komponente und als eigenständiger Kraftstoff (PN-EN 14214: ≥ 8 h); Kontrolle von Dieselkraftstoff mit FAME ≥ 2 % (V/V) nach PN-EN 590 (≥ 20 h); Beurteilung der Wirksamkeit von Antioxidantien und Additivpaketen (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts an B10-Kraftstoffen); Untersuchungen der Stabilität von Kraftstoffen während der Lagerung (neben PetroOXY und der Peroxidzahl).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Heizblock bei 110–150 °C und heiße Glasgefäße — Thermohandschuhe; Die Reinigungslösungsmittel (Methanol, Toluol, Aceton, 2-Propanol) sind leicht entzündlich und giftig — Arbeit unter dem Abzug; Flüchtige Oxidationsprodukte (Carbonsäuren) — den Auslass der Messzellen in den Abzug führen.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 15751.