B r i g h t I d e a s

Transkript

1 Ölabbau [Verharzungen] CJC Feinfilter und CJC Filter Separatoren filtrieren nicht nur Partikel und Wasser aus Ölen - sie entfernen auch Ölabbauprodukte. Abbauprodukte, auch als weiche Verunreinigungen bekannt, sind die Vorboten von harzähnlichen Ablagerungen auf metallischen Oberflächen von Maschinen und Anlagenkomponenten. C l e a n O i l - B r i g h t I d e a s

2 Einführung [Verharzungen] Ein dünner, unlöslicher, nicht abwischbarer Schichtfilm auf inneren Komponenten, der aus dem Zerfall und der Polymerisation von Öl entsteht. (Quelle: Noria) Mit der Zeit zerfallen alle Schmierstoffe, ganz gleich, ob sie nur gelagert oder genutzt werden. Dieser Zerfall ist abhängig vom Öltyp, den Betriebsbedingungen und der Umgebung. Beim Zerfall des Öls ändern sich seine Zusammensetzung und seine funktionalen Eigenschaften. Während des Zerfallprozesses bilden sich eine Reihe von unerwünschten Produkten, die zur Bildung von harzähnlichen Ablagerungen führen können. All das hat kostspielige Folgen für die Anlage, wie zum Beispiel Korrosion, klemmende Ventile, Verharzungen etc. Dieser Prospekt informiert sowohl über die schädlichen Folgen des Ölzerfalls als auch über mögliche Lösungen, um die Zerfallsprodukte zu überwachen und zu beseitigen. HDU 15/25 PV HDU 27/27 P PTU 15/25 PV PTU PV C l e a n O i l - CJC Feinfilter und CJC Filter Separatoren B r i g h t I d e a s

3 Entfernen von Abbauprodukten aus dem Öl Ölzerfall ist ein weit verbreitetes Problem in Schmieröl- und Hydrauliksystemen.

4 1 Das Problem Ölzerfall ist ein weit verbreitetes Problem in Schmieröl- und Hydrauliksystemen, hauptsächlich verursacht durch Oxidation (Sauerstoff), Hydrolyse (Wasser) und thermischen Abbau (hohe Temperaturen). Vielfach liegt eine Kombination aller drei Ursachen vor. Prozess Oxidation Hydrolyse Thermischer Zerfall Auslöser Sauerstoff Wasser Hitze Katalytisch für diesen Prozess Temperatur / Wasser Sauerstoff / Temperatur Wasser / Sauerstoff Metallische Katalysatoren (Abriebpartikel, Cu, Fe, Si) Verunreinigungen (Oxidationsprodukte und andere Verunreinigungen) Druck Katalytisch auf den Zerfallsprozess wirken: Sauerstoff, O 2 Wasser, H 2 O Hohe Temperaturen, C Oxidation Oxidation Bei Oxidation löst Sauerstoff die chemische Reaktion des Ölzerfalls aus. Hierbei bilden sich saure und polymerisierte Bestandteile. Oxidation führt zu unlöslichen Produkten (Schlamm), die sich als dünner Film ablagern und Schichten oder Verharzungen auf heißen oder kalten metallischen Oberflächen bilden. Hydrolyse Hydrolyse Bei Hydrolyse zerfällt das Öl durch den Einfluss von Wasser. Wie die Oxidation kann auch Hydrolyse zu sauren Bestandteilen und Verharzungen führen. Leicht in Wasser lösliche Oxidationsprodukte wie z.b. Hydroperoxide, Carboxylsäuren, Ketone, Aldehyde beschleunigen oft den Prozess der Hydrolyse. Themischer Themischer Zerfall Beim thermischen Zerfall lösen hohe Temperaturen den Ölzerfall aus. Typischerweise tritt thermischer Zerfall an Hot Spots des Systems auf. Er kann ebenfalls Polymere und unlösliche Bestandteile verursachen, die wiederum zur Bildung von Verharzungen führen, wie sie auch beim Oxidationsprozess auftreten. Zerfall Abriebpartikel, Cu, Fe, Al Beispiel von Verharzungen an einem Steuergetriebe Verunreinigungen

5 Ölzerfall und seine schädlichen Folgen Folgen des Ölzerfalls: Bildung saurer Bestandteile: Säuren begünstigen Korrosion, z.b. Pitting. Dies führt zu verstärktem Abrieb an den inneren Oberflächen der Anlage. Anstieg der Viskosität Zäheres Öl verstärkt Reibung und Abrieb und verringert die Effizienz der Anlagenkomponenten. Abnehmende Wirkung der Additive: Additive (Antioxidantien und Lösungsmittel) reagieren ebenfalls mit den Oxidationsprodukten. Dadurch verlieren die Additive ihre Wirkung - und beschleunigen stattdessen den Zerfallsprozess. Bildung von Verharzungen: Harzähnliche Ablagerungen sind klebrig und fangen feste Verunreinigungen ein, wodurch eine Schmirgelfläche entsteht. Dieses Sandpapier beschleunigt den Abrieb in Anlagenkomponenten. Verharzungen können außerdem dazu führen, dass Filter und Ventile blockieren und Öffnungen verstopfen. In Wärmetauschern hemmen Verharzungen den Wärmeübergang, was zu höheren Temperaturen und damit einem noch schnelleren Zerfallsprozess führt. Beispiele für Verharzungen: Wenn harzähnliche Ablagerungen sich erst auf den metallischen Oberflächen abgesetzt haben, ist es sehr schwer, sie wieder zu entfernen. Konsequenzen des Ölzerfalls: Kürzere Standzeit Beschleunigung des weiteren Ölzerfalls Zerfallsprodukte wirken katalytisch Geringere Wirksamkeit der Additive Öltank (Spritzgießmaschine) Maschinenkomponenten Steuergetriebe Verringerung der Performance des Öls Schmierfähigkeit sinkt Ventile setzen aus Ölviskosität verschlechtert sich Sinkende Produktivität Montagmorgen-Problem: Störungen in der Anlaufphase Häufigere Ausfallzeiten Funktionalität der Anlagenkomponenten sinkt Höherer Energieverbrauch Reibung und Abrieb Ansteigen der Wartungskosten Stärkerer Abrieb der Komponenten Ausfall von Komponenten Ausfallzeiten, weil Oxidationsablagerungen entfernt werden müssen Säurekorrosion an metallischen Komponenten Häufigere Wechsel der Hauptstromfilter Höhere Entsorgungskosten Montag- morgen- Problem Stärkere Umweltbelastung Höhere Entsorgungskosten für Öl- und Filterwechsel Leckagen

6 2 Die Lösung Zerfallsprodukte entfernen, bevor sie weiter reagieren und sich unlöslich als Schlamm und Verharzungen ablagern können. Ölzerfallsprodukte lassen sich nicht durch herkömmliche mechanische Filter entfernen, weil es sich um Partikel im Submikron-Bereich handelt. Sie verhalten sich wie eine Flüssigkeit in einer anderen als ob Zucker in Kaffee gelöst ist. Diese Zerfallsprodukte können mit CJC Feinfiltern und CJC Filter Separatoren entfernt werden, durch eine Kombination aus Adsorptionsund Absorptionsprozessen. Adsorption ist die physikalische oder chemische Bindung von Molekülen an eine Oberfläche (wie eine Torte, die man ins Gesicht bekommt). Ganz im Gegensatz zur Absorption, bei der Moleküle ins Innere eines Mediums aufgenommen werden (siehe Illustrationen). CJC Filterpatronen bestehen aus Zellulosefasern und haben eine große Oberfläche. Sie können sowohl adsorbierend als auch absorbierend wirken. Bedingt durch ihre chemische Struktur eignen sie sich außerdem bestens, um oxidierte organische Moleküle wie z. B. Ölzerfallsprodukte aufzunehmen. Absorption veranschaulicht diese Illustration. Die chemischen Substanzen (die Torte) werden von dem Medium (dem Mann) aufgenommen. Absorption Adsorption veranschaulicht diese Illustration: Die chemischen Substanzen (die Torte) binden sich an die Oberfläche des Mediums (des Mannes). Adsorption Die CJC Lösung Filterpatrone aus Zellulosefasern zur Ölpflege Diese Illustration zeigt Ölzerfallsprodukte, die sich an den Zellulosefasern einer fast neuen Filterpatrone anlagern. Annähernd gesättigte Filterpatrone Diese Illustration zeigt,dass die Feinfilterpatrone das Öl reinigt, bis die Zellulosefasern vollständig zugesetzt sind. Zufluss Ölzerfallspartikel Fasern Gereinigtes Öl

7 Absorption und Adsorption mit CJC Filterpatronen Querschnitt einer Zellulosefaser Jede Kette von Zellulosemolekülen hat einen Durchmesser von 10-6 cm (0, cm). Zerfallsprodukte werden in der Zellulose absorbiert und adsorbiert. Schichtdiffusion: Übergang vom Öl in die Grenzschicht des Adsorbens (Faser). Der Widerstand ist als fiktive Schicht dargestellt. Makro-Diffusion: Übergang innerhalb des Adsorbens (Faser) zwischen den Molekülketten. Mikro-Diffusion: Übergang vom Fluid in der Faser an die Adsorptionspunkte der Oberfläche des Adsorbens (den Molekülen). Zufluss Ölzerfallspartikel Fasern Gereinigtes Öl CJC Feinfilterpatronen entfernen Verunreinigungen aller Art und Größe. Feste Verunreinigungen: Abriebpartikel, Späne, Schmutz Weiche Verunreinigungen: Harze / Oxidation Wasser Vorher Millipore Membran Probenahme vor Beginn der Nebenstromfiltration Nachher Millipore Membran Probenahme nach der Nebenstromfiltration CJC Feinfilterpatronevor Gebrauch CJC Feinfilterpatrone nach Gebrauch

8 Er 3 Das Ergebnis CJC Ölfiltration für dauerhafte Reinheit von Öl und Komponenten. Längere Ölstandzeit Verbesserte Öleigenschaften und geringerer Energieverbrauch Gesteigerte Produktivität Weniger Wartungsaufwand Umweltfreundlich Ölsystem ohne abgelagerte Harze Problem Lösung

9 Entfernung harzähnlicher Ablagerungen von metallischen Oberflächen Entfernung harzähnlicher Ablagerungen von metallischen Oberflächen. Durch den Einsatz von CJC Nebenstromfiltern kann die Menge harzähnlicher Ablagerungen an metallischen Oberflächen verringert werden. Das erklärt sich aus dem Adsorptions-Gleichgewichtsverhalten. Es herrscht ein Gleichgewicht zwischen den beiden Phasen, in diesem Fall dem Fluid (Öl) und den Verharzungen auf den Oberflächen. Wird das Öl gereinigt, verlieren die Ablagerungen ihre Stabilität, weil die Konzentration der Ölzerfallsprodukte im Öl abgenommen hat. Um das Gleichgewicht wieder herzustellen, muss auch die Menge der abgelagerten Verharzungen abnehmen: Die Ölzerfallsprodukte werden von den metallischen Oberflächen gelöst - das Öl fungiert als Reiniger für das System. Zusammenfassung Problem: Das Öl ist neben festen Verunreinigungen und Wasser auch mit weichen Verunreinigungen belastet, die zu harzähnlichen Ablagerungen führen. Lösung: Entfernung der Verunreinigungen mit einer CJC Nebenstrom- Filteranlage, bevor sich Schlamm und Harzablagerungen bilden. Ergebnis: Höherer Reinheitsgrad, wodurch das Entstehen von Ablagerungen vermieden wird. Außerdem werden die bereits entstandenen Ablagerungen durch den Einsatz einer CJC Ölfiltration verringert. gebnis Wartung Wartung: Mit einer CJC Ölfiltration lässt sich eine dauerhafte Reinheit des Öls und des Systems erzielen.

10 Wie lässt sich Ölzerfall feststellen? Weiche Verunreinigungen sind Zusammensetzungen in molekularer Größe, die sich nicht mit herkömmlichen Partikelzählmethoden erfassen lassen. Mit einigen Methoden lassen sich unterschiedliche Aspekte des zerfallenden Öls bestimmen. Normalerweise messen diese Methoden die Menge bestimmter Zerfallsprodukte im Öl oder die Menge der Additive. Anzeichen für Ölzerfall: Dunkle Färbung Saurer und stechender Geruch Anstieg der Ölviskosität Anstieg der Ölviskosität Saurer und stechender Geruch ist ein Anzeichen für Ölzerfall. Anzeichen für Ölzerfall Dunkle Färbung

11 Methoden zur Bestimmung von Ölzerfall Methoden, um das Ausmaß von Ölzerfall zu bestimmen: Viskositäts- Test Viskositäts-Test: Dieser Test misst den Fließwiderstand des Öls. Er dient als Indikator für Ölzerfall. Ultrazentrifugen-Test: Hierbei werden die Verunreinigungen durch die Schwerkraft aus dem Öl entfernt. Sie lagern sich ab, und diese Ablagerungen werden mit einer Richtskala verglichen, um das Ausmaß des Ölzerfalls zu bestimmen. Ultra- zentrifugen- Test TAN Analyse TAN Analyse (Total Acid Number): Mit dieser Analyse wird die Menge saurer Bestandteile gemessen. Auch dieses Verfahren kann als Indikator für Ölzerfall dienen. Gravimetrische Analyse: Bei dieser Analyse wird der Ölzerfall durch Gewichtsmessung der Rückstände aus dem Öl bestimmt. Gravimetrische Analyse Colormetrische Analyse Millipore Membran Analyse Colormetrische Analyse: Mit dieser Analyse lässt sich über die Farbe der Verunreinigungen das Ausmaß des Ölzerfalls bestimmen. Millipore Membran Analyse: Diese Analyse zeigt, ob das Öl Zerfallsprodukte enthält. Die Verharzungen werden in der weißen Millipore-Membran (0,45 μm Zellulosemembran) festgehalten und und zeigen sich dort als gelbliche, bräunliche oder dunkle Verfärbung im Öl. Durch mikroskopische Vergrößerung lässt sich bestimmen, ob die dunkle Verfärbung von Verharzungen oder Partikeln herrührt. Infrarot-Spektroskopie: (FTIR-Analyse - Fourier Transformation Infrarot Spektroskopie) Dieser Analyse liegt das Prinzip der Molekular-Spektroskopie zugrunde. Das Ausmaß des Ölzerfalls wird durch Bestimmung der aktiven Gruppen (z.b. Ketone, Carboxyl- Säuren) der Moleküle ermittelt. Infrarot- Spektroskopie Methoden zur Bestimmung des Verbrauchs der Additive: FTIR Analyse (Fourier Transformation Infrared Spectroscopy) Zur Bestimmung des Verbrauchs der Additive RULER Test (Remaining Useful Life Evaluation Routine = Restlebensdauerbestimmung) Zur Bestimmung der noch verbleibenden Antioxidantien durch Messung der elektrischen Spannung RBOT Test (Rotating Bomb Oxidation Test = Rotationskammer-Oxidationstest) Messung des Widerstands des Öls gegen Oxidation unter vorgegebenen Bedingungen

12 C.C.JENSEN weltweit CJC Nebenstromfilteranlagen sind weltweit durch unsere Handelspartner und Handelsvertretungen erhältlich. CJC steht für weltweite Verfügbarkeit unserer Produkte Dänemark Deutschland C.C.JENSEN A/S Løvholmen 13 DK-5700 Svendborg Dänemark Tel.: Fax: KARBERG & HENNEMANN GmbH & Co. KG Marlowring Hamburg Deutschland Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) kontakt@cjc.de C Großbritannien USA Spanien Polen Niederlande Irland Chile Griechenland Frankreich China United Arab Emirates Dänemark Italien l e a n C.C.JENSEN LTD. Tel.: filtration@cjcuk.co.uk C.C.JENSEN INC. Tel.: ccjensen@ccjensen.com C.C.JENSEN Ibérica, S. L. Tel.: ccjensen.es@cjc.dk C.C.JENSEN Polska Sp. z o.o. Tel.: ccjensen@ccjensen.com.pl C.C.JENSEN Benelux B.V. Tel.: ccjensen.nl@cjc.dk C.C.JENSEN Ireland Tel.: ccjensen.ie@cjc.dk C.C.JENSEN S.L. Limitada Tel.: ccjensen.ch@cjc.dk C.C.JENSEN Greece LTD. Tel.: ccjensen.gr@cjc.dk C.C.JENSEN France Tel: cjc.fr@cjc.dk C.C.JENSEN A/S China Tel: ccjensen.cn@cjc.dk C.C.JENSEN Middle East Tel: +971 (0) , ccjensen.uae@cjc.dk C.C.JENSEN Denmark Tel: ccjensen.dk@cjc.dk KARBERG & HENNEMANN srl Tel: info@cjc.it O i Ihr CJC Partner vor Ort l - Weltweit sind wir durch unsere Handelsvertretungen präsent. Den CJC Partner in Ihrer Nähe finden Sie auf unserer Website: - oder rufen Sie uns an. B r i g h t I d e a s Karberg & Hennemann GmbH & Co. KG Marlowring Hamburg Deutschland Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) kontakt@cjc.de Baltzer Grafik OD D