D G M K INFORMATION. Filtrationstest 663. Bestimmung des Filtrationsverhaltens von Dieselkraftstoffen. Stand: Hamburg, Oktober /08

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1 INFORMATION Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.v. Hamburg, Oktober /08 D G M K Filtrationstest 663 Bestimmung des Filtrationsverhaltens von Dieselkraftstoffen Die Erarbeitung erfolgte innerhalb des DGMK-Projektes 663 durch: Dr. J. Baumgarten, ESSO Deutschland GmbH Dr. J. Fischer, Vorsitzender der AGQM e.v. Dr. J. C. Fröhling, BP Aktiengesellschaft Global Fuels Technology Bochum M. Ghysel, Chimec S.p.A. W. Gorek, Total Raffinerie Mitteldeutschland GmbH Dr. B. Grunert, MiRO GmbH & Co. KG (Oberrhein) Dr. J. Haupt, AGQM Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.v. Dr. R. Hensel, Shell Global Solutions (Deutschland) GmbH P. Hirsch, Deutsche Infineum GmbH Dr. A. Ingendoh, Lanxess Deutschland GmbH Dr. D. Karner, OMV Refining & Marketing GmbH O. Loest, Agip Deutschland GmbH Abt. AQC Dr. F.O. Mähling, BASF SE Dr. U. Mayer, Total Deutschland GmbH Dr. K. Müller, Clariant Produkte (Deutschland) GmbH U. Nowak, GMA-Gesellschaft für Mineralöl-Analytik und Qualitätsmanagement mbh + Co. KG M. Schmidt, Shell Global Solutions (Deutschland) GmbH Dr. J. Schübel, OMV Deutschland GmbH Dr. F. Schürmann, Deutsche BP Aktiengesellschaft Global Fuels Technology Bochum N. Schuster, Chimec GmbH R. Terschek, Deutsche BP Aktiengesellschaft Global Fuels Technology Bochum H. Zellner, Petroplus Raffinerie Ingolstadt GmbH Koordination: J. Ludzay, DGMK e.v. Stand:

2 1 Einleitung In Dieselkraftstoffen und in FAME werden zur Qualitätsverbesserung Additive (MDFI, WASA, Performance-Additive, Lubricity-Additive, Stabilitäts-Additive) eingesetzt. Diese können bei nicht einwandfreier Beschaffenheit und/oder nicht ausreichender Einarbeitung in Dieselkraftstoff, in FAME bzw. in Mischungen aus beiden oder durch unerwünschte Wechselwirkungen untereinander Verstopfungen in Fahrzeug- und Tankstellenfiltern hervorrufen. Mit der vorliegenden Methode können Dieselkraftstoffe mit und ohne FAME- Bestandteil geprüft werden. Grundlage für die Entwicklung der Methode war der SEDAB-Filtrationstest [1], der in den Punkten Probenvorbehandlung, Filtermaterial und Absenkung der Filtrationstemperatur verändert wurde. Mit dem nachfolgend beschriebenen Filtrationstest soll die Filtrierbarkeit von additivierten Dieselkraftstoffen überprüft werden, um hieraus Rückschlüsse auf eine Neigung zu Filterverstopfung zu ziehen. Bei der Durchführung des Filtrationstestes sind alle sicherheitsrelevanten Bestimmungen zu berücksichtigen. Hinweis: Die Methode reagiert - wie alle auf Filterdurchgang beruhenden Prüfverfahren - sehr empfindlich auf scheinbar geringfügige Modifikationen. Die in der Prüfvorschrift enthaltenen Details müssen exakt eingehalten werden, das gilt insbesondere für die Probenvorbehandlung, die Art und Montageweise des Filters, den einzuhaltenden Filtrationsdruck und die Vermeidung von Wärmeeinwirkung während der Filtration (z. B. durch Lichtquellen). Wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung des Prüfergebnisses ist die Überprüfung der Filtrationseinheit mit Wasser. 2 Kurzbeschreibung 500 ml eines vorbereiteten Dieselkraftstoffs werden über einen Glasfaserfilter gesaugt. Die Zeit in Sekunden, die gebraucht werden, um dieses Volumen bei 7 C Probentemperatur und 200 mbar Absolutdruck zu filtrieren, wird bestimmt. 3 Geräte / Materialien - Filter für Dieselkraftstoff-Filtration: Glasfaserfilter Glasfibre GF/F, Size 47 mm, Pore Size 0,7 µm, Order No Whatman Filter für Überprüfung der Filtrationseinheit mit Wasser: Membranfilter aus Cellulosenitrat Durchmesser 50 mm, Porenweite 0,45 µm, Whatmann Best No

3 - Vakuumfiltrationsgerät aus Edelstahl, Sartorius 500 ml, für Filter 50 mm, Typ CS, Sinterscheibe Durchmesser 4 cm - Dichtringe PTFE, Sartorius Best No Saugflasche mit Fassungsvermögen 1000 ml - Vakuumkonstanthalter z. B. TOM-VA1 Automatic Zerosystem mit einem Mindestdruck von 200 mbar - Druckmessgerät zur Überprüfung des Vakuums (z. B. Quecksilbermanometer) - Trockenschrank zum Temperieren bei 90 C - Temperierschrank oder Kühlschrank zum Temperieren bei 7 C - Wasserbad zum Temperieren bei + 40 C - Pinzette flach und ungezähnt, nicht spitz zulaufend - Petrischale aus Glas, ca. 125 mm Durchmesser mit Deckel - Stoppuhr - Messzylinder zum Abmessen von 500 ml - Glasflasche 500 ml - Exsikkator - für die Reinigung: Toluol und Tetrahydrofuran (THF, p.a.-qualität, stabilisiert, z.b. VWR International, Best.-Nr ) sowie Aceton 4 Überprüfung des Vakuums Das mit dem Vakuumkonstanthalter eingestellte Vakuum ist mit einem separaten Messgerät z. B. Quecksilbermanometer zu überprüfen. Dieses Manometer ist parallel zum Konstanthalter einzubauen. Wenn notwendig, ist der Sollwert des Vakuumkonstanthalters anzupassen. 5 Einbau der Sinterscheibe und Dichtringe Die Sinterscheiben können vom Hersteller aus konisch geliefert werden. Der maximale Unterschied im Durchmesser zwischen Ober- und Unterseite darf 3 mm nicht überschreiten. Die Seite mit dem größeren Durchmesser ist nach oben einzubauen, d. h. in Richtung des Filters. Entgegen der Herstellerangabe sind 2 Dichtringe zu verwenden. Einer ist zwischen Sinterscheibe und Untergestell, der andere zwischen Filter und Aufsatz anzubringen. 6 Vorbereitung der Filter Die Filter werden bei 90 C für 30 Minuten im Trockenschrank konditioniert und anschließend bis zur Verwendung in einem Exsikkator aufbewahrt.

4 7 Reinigung der Filtrationseinheit Nach einer Filtration sind der Filteraufsatz und die Sinterscheibe in einem ersten Schritt mit zweimal 25 ml Toluol und danach mit zweimal 25 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Wasser im Verhältnis 95% (V/V) zu 5% (V/V) zu reinigen und dann zu trocknen. Reste des Gemisches THF/Wasser sind durch Nachspülen mit Aceton zu entfernen, wodurch auch die Trocknung erleichtert wird. Es ist sicherzustellen, dass die Apparatur vor der Messung Raumtemperatur angenommen hat. 8 Probenvorbereitung Vor Beginn der Messungen muss jede Probe von sog. "Memoryeffekten" befreit werden. Dazu wird die gesamte Probe 1 Stunde in ein Wasserbad oder in einen Wärmeschrank bei 40 C gestellt und anschließend durch Schwenken (5 Hübe) homogenisiert. Mit einem Meßzylinder werden 500 ml abgemessen und in eine 500 ml Glasflasche überführt. Die in die 500 ml Glasflaschen abgefüllten Proben werden 24 Stunden bei 7 C im Temperierschrank oder Kühlschrank gelagert. 9 Durchführung 9.1 Bedingungen der Filtration Das Ventil der Filtrationseinheit ist zu Beginn der Messung geschlossen. In der Vakuumeinheit ist ein Druck von 200 mbar Absolutdruck eingestellt (ausschließlich Vakuumkonstanthalter verwenden, keine Fremdluftregelung). Die Filtrationseinheit selbst hat Raumtemperatur. Es ist darauf zu achten, dass die Proben während der Filtration keiner intensiven Wärmestrahlung (z. B. Lichtquelle) ausgesetzt sind 9.2 Filtration Die Probe (500 ml in Glasflasche) wird nach der Probenvorbereitung (24 Stunden bei 7 C) dem Temperierschrank oder Kühlschrank entnommen, zur Homogenisierung geschwenkt (5 Hübe) und dann sofort komplett in den Trichter der Filtrationseinheit überführt. Nachdem die Probe komplett eingefüllt ist, wird das Ventil geöffnet. Die Zeit vom Öffnen des Ventils bis zum Verschwinden des Flüssigkeitsspiegels auf dem Filter (Filtrationsende) ist zu messen.

5 10 Angabe der Ergebnisse Die Filtrationszeit wird in Sekunden ganzzahlig angegeben. Ist die Probe nach 1200 s nicht komplett filtriert, wird die Filtration abgebrochen und der Rest in einem Messzylinder abgemessen. Als Ergebnis wird in diesem Fall ">1200 s, Rest x ml" angegeben. 1 Bei allen Messungen ist die Raumtemperatur festzuhalten und in das Ergebnisprotokoll mit aufzunehmen. 11 Überprüfung der Filtrationseinheit mit Wasser Die gesamte Filtrationseinheit wird mit Wasser überprüft. Dazu werden 600 ml destilliertes Wasser bei Raumtemperatur über ein 0,45µm Cellulosenitratfilter bei 200 mbar Absolutdruck gesaugt und die Filtrationszeit gemessen. Die Filtrationszeit sollte in einem Intervall zwischen 60 und 70 Sekunden liegen. Bei Filtrationszeiten außerhalb dieses Intervalls muss die Apparatur geprüft werden. 12 Schematische Darstellung der Filtrationseinheit 13 Literatur [1] DGMK-Forschungsbericht Aufstellung eines Kriterienkataloges zur Testung von Lubricity-Additiven in Dieselkraftstoff für den Raffinerieeinsatz Fortschreibung, Margret Schmidt, Hamburg, Bewertungskriterien für die ermittelten Ergebnisse sind nicht Bestandteil dieser DGMK-Information.