🧪 Olefingehalt in Kraftstoffen

Petrochemie ASTM D 1159

Übersicht

Olefine (Alkene) sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit C=C-Doppelbindungen. In Motorkraftstoffen stammen sie hauptsächlich aus katalytischen (FCC) und thermischen Crackprozessen. Olefine im Ottokraftstoff wirken sich günstig auf die Oktanzahl aus (erhöhen die ROZ), aber ungünstig auf die Oxidationsstabilität — Olefine polymerisieren leicht und bilden Harze, die Filter verstopfen und Ablagerungen an Einlassventilen und Einspritzdüsen verursachen.

Die Kraftstoffrichtlinie 2009/30/EG begrenzt den Olefingehalt im Ottokraftstoff auf höchstens 18 % v/v. Der Olefingehalt wird mit indirekten Verfahren bestimmt: über die Bromzahl (ASTM D1159) oder die FIA-Analyse — Fluorescent Indicator Adsorption (ASTM D1319). Die Bromzahl gibt die Masse an Brom (in Gramm) an, die mit 100 g Probe reagiert, und ist ein Maß für den Grad der Ungesättigtheit. Das FIA-Verfahren trennt die Kohlenwasserstoffe durch Adsorption an Kieselgel mit Fluoreszenzindikatoren in eine gesättigte, eine olefinische und eine aromatische Fraktion.

ASTM D1159 ist wegen der höheren Genauigkeit, des einfacheren Ablaufs und der geringeren Anfälligkeit für systematische Fehler im Vergleich zu FIA das bevorzugte Verfahren. Es ist anwendbar auf Ottokraftstoffe (einschließlich unverbleiter und sauerstoffhaltiger), Kerosin, Dieselkraftstoff sowie Erdöldestillate mit einer Siedetemperatur bis ~315 °C.

SUCHSCHLÜSSEL KORRIGIERT (23.09.2026). Das Schlüsselfeld enthielt zwei Dokumente zugleich („ASTM D1159 / FIA“), die Akkreditierungsumfänge schreiben jedoch nur die ASTM-Nummer mit Leerzeichen. Nach der Änderung zeigt der Reiter „Laboratoria“ (Labore) 1 Position bei 1 Labor.

Prinzip der Methode

Eine eingewogene Kraftstoffprobe wird in einem Lösemittelgemisch (1,1,1-Trichlorethan oder Dichlormethan + Essigsäure) gelöst. Zur Lösung wird tropfenweise eine Brom-Bromid-Standardlösung in Essigsäure gegeben. Das Brom reagiert mit den C=C-Doppelbindungen der Olefine in einer elektrophilen Addition (Br₂ + R-CH=CH-R → R-CHBr-CHBr-R). Der Endpunkt der Titration wird elektrometrisch erfasst — mit zwei Platinelektroden mit angelegter Spannung. Wenn das gesamte Brom mit den Olefinen reagiert hat, verursacht der Überschuss an freiem Brom einen Stromsprung zwischen den Elektroden (Wendepunkt der Titrationskurve). Bromzahl = (g Br₂ / 100 g Probe). Die Umrechnung in % Olefine erfordert die Kenntnis der mittleren Molmasse der Olefine in der Probe (Anhang A2 der Norm).

Anwendungen

• Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen (Olefingrenzwert ≤18 % v/v)
• Bewertung der Oxidationsstabilität von Kraftstoffen
• Kontrolle katalytischer Crackprozesse (FCC) in Raffinerien
• Prüfung von Erdöldestillaten — Kerosin, Dieselkraftstoff
• Analyse handelsüblicher aliphatischer Olefine (chemische Rohstoffe)
• Bewertung der Neigung von Kraftstoffen zur Harzbildung (Korrelation mit ASTM D525)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

ASTM D1159-07(2017)

Titel (PL)

Liczba bromowa destylatów naftowych i handlowych olefin alifatycznych metodą miareczkowania elektrometrycznego

Title (EN)

Standard Test Method for Bromine Numbers of Petroleum Distillates and Commercial Aliphatic Olefins by Electrometric Titration

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Einstellung der Bromlösung

   25 mL Brom-Bromid-Lösung abmessen, KI im Überschuss zugeben, freigesetztes Iod mit Natriumthiosulfat 0,1 mol/L titrieren (Indikator: Stärke). Genaue Br₂-Konzentration berechnen.

   ⏱ Zeit: 15 min

2. Einwaage der Probe

   2–20 g Kraftstoffprobe einwiegen (Masse abhängig von der erwarteten Bromzahl — je höher die BZ, desto kleiner die Einwaage). Genauigkeit ±0,1 mg.

   ⏱ Zeit: 3 min

3. Lösen der Probe

   Probe in den Becher überführen, 50 mL Gemisch Dichlormethan/Essigsäure (1:1 v/v) zugeben. Auf dem Magnetrührer mischen.

   ⏱ Zeit: 3 min

4. Vorbereitung der Elektrode

   Doppel-Pt-Elektrode in die Probenlösung tauchen. An Bürette/Titrator anschließen. Polarisationsspannung 150–200 mV DC einstellen.

   ⏱ Zeit: 3 min

5. Titration

   Brom-Bromid-Lösung tropfenweise zugeben. Strom zwischen den Elektroden überwachen. Brom reagiert mit den Olefinen — Strom nahe null. Nach Absättigung der Olefine verursacht überschüssiges Brom einen Stromsprung.

   ⏱ Zeit: 10–20 min

6. Endpunkt

   Endpunkt erfassen — Stromsprung >50 µA, der 30 s anhält. Verbrauchtes Volumen der Bromlösung aufzeichnen (V [mL]).

   ⏱ Zeit: 2 min

7. Berechnung der Bromzahl

   BZ = (V × C_Br₂ × 159,8) / (10 × m), wobei V = Titrationsvolumen [mL], C = Br₂-Konzentration [mol/L], 159,8 = M(Br₂), m = Probenmasse [g]. Ergebnis in g Br₂ / 100 g.

   ⏱ Zeit: 5 min

8. Umrechnung in % Olefine

   Nach Anhang A2 der ASTM D1159: % Olefine ≈ BZ × (M_Olefin / 159,8) × 100/ρ. Für Ottokraftstoffe wird typisch M_Olefin ~84 g/mol (Hexen) verwendet.

   ⏱ Zeit: 5 min

9. Blindversuch und QC

   Blindversuch durchführen (nur Lösemittel) — Verbrauch an Bromlösung ≤0,05 mL. Alle 10 Proben eine Kontrollprobe analysieren.

   ⏱ Zeit: 15 min

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Brom — stark ätzend und giftig (H314, H330), Arbeit ausschließlich unter dem Abzug, bromresistente Handschuhe
• Dichlormethan — Verdacht auf krebserzeugende Wirkung (H351), narkotisch, Arbeit in gut belüftetem Raum
• Eisessig — ätzend (H314), Hautverätzungen, Schutzbrille und Handschuhe Pflicht
• Kraftstoffe — leicht entzündlich, offenes Feuer in der Nähe verboten
• Bromhaltige Abfälle — getrennt sammeln, als gefährliche Abfälle entsorgen

Häufige Fragen