Additive auf dem Prüfstand

Einfluss der Alterung von Mitteldestillaten mit alternativen Komponenten auf die Funktionalität und die Bewertung von Additiven nach No-Harm Kriterien

Kurzbeschreibung

Aus ökologischen, wirtschaftlichen und versorgungstechnischen Gründen stehen im Markt alternative Brenn-, Kraft-, und Treibstoffe wie Fettsäuremethylester (FAME), Hydrierte Pflanzenöle (HVO) und synthetische Komponenten (XtL) als Ergänzung konventioneller Fuels zur Verfügung. Zur Beimischung werden in der Industrie drop-in fähige Komponenten bevorzugt, die auf die jeweiligen technischen Anwendungen zugeschnitten sind. Daraus resultieren erhöhte Qualitätsanforderungen an die Mischungen. Auch die Rohölherkunft variiert, daher werden unter anderem im Raffinerieprozess die technisch erforderlichen Eigenschaften, wie Lager-, Kälte- und thermische Stabilität, Korrosionsbeständigkeit, Produktkompatibilität, Schmierfähigkeit und Bauteilbeständigkeit durch produktspezifische Additivierung eingestellt, so dass die Brenn- und Kraftstoffe bei der Inverkehrbringung genormte Eigenschaften erfüllen.

In der Anwendungstechnik unterliegen die Brenn- und Kraftstoffe dann einer Belastung, die zu einer Alterung und Änderung ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften führt. Werden dadurch die genormten Eigenschaften nicht mehr eingehalten, kann es unter Umständen zu unvorhersehbaren Betriebsstörungen im Feld kommen. Dies liegt daran, dass Additive während des Betriebes verbraucht oder durch Nachbetankungen verschiedene Brenn- bzw. Kraftstoffe und Additive gemischt werden. Daraus können negative Wechselwirkungen entstehen, da die Additive hinsichtlich bestimmter Zusammensetzungen optimiert sind. Bislang sind in den Brenn- und Kraftstoffnormen nur Analysen verankert die den Ist-Zustand widerspiegeln, so dass nicht beurteilt werden kann, wie sich die Additive und die Brenn- und Kraftstoffe während des Betriebs verhalten.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Wirkfähigkeit und die Erfüllung von Mindestanforderungen (No-Harm-Kriterien) insbesondere von Stabilisierungs- und Schmierfähigkeits-Sicherungsadditiven sowie Fließverbesserern hinsichtlich der komplexer werdenden technischen Randbedingungen aufgeklärt werden. Es soll untersucht werden, inwieweit die zunehmende Diversifikation (Brenn-, Kraft- und Treibstoffe) und eine thermooxidative Degradation der Betriebsstoffe zur Verschlechterung der Wirkfähigkeit der Additive beitragen oder womöglich negative Effekte durch Fehl-Additivierungen verursacht werden können. Anhand der Untersuchungen können Maßnahmen abgeleitet werden, um Additivpakete maßgeblich zu verbessern und damit die Betriebssicherheit in der technischen Anwendung zu erhöhen. Zusätzlich können neue Additiv-Testverfahren entwickelt werden.

Arbeitsziele des Projekts

Das Projekt kann wesentlich dazu beitragen, die im Feld ablaufenden Reaktionen zwischen Alterungsprodukten und frischen Additiven zu identifizieren und nachzuvollziehen. Der Fokus liegt hierbei auf den Additivklassen:

Stabilisierungsadditive (primäre und sekundäre Antioxidantien),
Fließverbesserer,
Schmierfähigkeitssicherungsadditiven.

Zu diesem Zweck sollen die Alterungsprodukte, die in Bioheizölen entstehen, analysiert werden. So können die für potentiell negative Wechselwirkungen mit den Additiven verantwortlichen Alterungsprodukte identifiziert werden. Durch das Projekt wird die Voraussetzung geschaffen, Additive bei Bedarf so zu entwickeln, dass sie entweder unerwünschte Wechselwirkungen unterbinden oder diese nicht eingehen können. Weitere Untersuchungen sollen den Effekt einer Vermischung von verschiedenen Additiven als auch den unterschiedlich degradierten Brennstoffen analysieren. So kann die Betriebssicherheit von technischen Systemen wie Heizölbrennersystemen und Kraftstoffeinspritzsystemen weiter erhöht werden.Â

Durchführende Forschungsstelle

OWI Oel-Waerme-Institut GmbH, Herzogenrath

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 17139 N 1 der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektlaufzeit

Mai 2015 bis April 2017

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Sebastian Feldhoff
Tel.: +49 (0)2407/ 9518-117
S.Feldhoff@owi-aachen.de