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B i o C h e m T e c E n g i n e e r i n g

Qualität

DIN EN 14214 Ausgabe 2014-06

Eigenschaften

Einheiten

Grenzwert min

Grenzwert max

Prüfverfahren

Dichte bei 15°C

kg/m³

860

900

EN ISO 3675
EN ISO 12185

Viskosität bei 40°C

mm²/s

3,5

5,0

EN ISO 3104

Flammpunkt

°C

101

 

EN ISO 2719
EN ISO 3679

Schwefelgehalt

mg/kg

 

10

EN ISO 20846
EN ISO 20884
EN ISO 13032

Koksrückstand
(von 10% Destillationsrückstand)

% (m/m)

 

0,3

EN ISO 10370

Cetanzahl

 

51

 

EN ISO 5165

Sulfatasche-Gehalt

% (m/m)

 

0,02

ISO 3987

Wassergehalt

% (m/m)

 

500

EN ISO 12937

Gesamtverschmutzung

mg/kg

 

24

EN 12662

Korrosionswirkung auf Kupfer         ( 3h bei 50°C)

Korrosionsgrad

Klasse 1

 

EN ISO 2160

Oxidationsstabilität 110 °C
(Induktionszeit)

h

8

 

prEN 15751
EN 14112

Säurezahl

mg KOH/g

 

0,5

EN 14104

Methanol-Gehalt

% (m/m)

 

0,2

EN 14110

Monoglycerid-Gehalt

% (m/m)

 

0,7

EN 14105

Diglycerid-Gehalt

% (m/m)

 

0,2

EN 14105

Triglycerid-Gehalt

% (m/m)

 

0,2

EN 14105

freies Glycerin-Gehalt

% (m/m)

 

0,02

EN 14105
EN 14106

Gesamtglycerin

% (m/m)

 

0,25

EN 14105

Jodzahl

gJ/100g

 

120

EN 14111
EN 16300

Phosphor-Gehalt

mg/kg

 

4

EN 14107
prEN 16294

Alkali-Gehalt (Na + K)

mg/kg

 

5

EN 14108
EN 14109
EN 14538

Erdalkali-Gehalt (Ca + Mg)

mg/kg

 

5

EN ISO 14538

Ester-Gehalt

% (m/m)

96,5

 

EN 14103

Gehalt an Linoleinsäuremethylester

% (m/m)

 

12

EN 14103

Gehalt an Fettsäuremethylestern mit mehr als 3 Doppelbindungen

% (m/m)
 

 

1

EN 15779

Grenzwert der Filtrierbarkeit (CFPP)
15.04. bis 30.09.
01.10. bis 15.11.
16.11. bis 28.02.
01.03 bis 14.04.

 

°C

 

 


0
-10
-20
-10

EN 116

Trübungspunkt (Cloudpoint)
15.04.-30.09.
01.10.-15.11
16.11.-28.02.
01.03.-14.04.

°C

 


max +5
max 0
max -3
max 0

EN 23015

Erläuterung biodieselrelevanter Qualitätsmerkmale

 Cloud Point = CP =Trübungspunkt

klare Flüssigkeit wird trüb, bei Diesel und Heizöl sind das beginnende Paraffinausfällungen, erste Kristalle bilden sich. Beim Biodiesel sind es die höheren gesättigten Methylester (C18:0, 20:0)

 Pour point = PP = Stockpunkt

Übergang von flüssig auf fest, flüssige Eigenschaften sind gerade noch vorhanden.
fossiler Diesel = CP =-15°C, PP = -33°C, CFPP = -18°C
Rapsmethylester = CP = -2°C, PP = -9°C, CFPP = -15°C

 Cold filter plugging point = CFPP = Filterverstopfungspunkt

gibt an bei welcher Temperatur ein definiertes Filter verstopft
Für den Anstieg des CFPP sind hauptsächlich die höher gesättigten Methylester verantwortlich
z. B. Rapsmethylester = -13 bis -15°C, Palmmethylester = +13 °C

Flash point =Flammpunkt

Biodiesel >101°C, fossiler Diesel > 55°C
Der flash point ist die niedrigste Temperatur bei der eine Flüssigkeit oder ein Feststoff soviel Dampf abgeben, um an der Oberfläche ein entzündliches Luft-Dampf-Gemisch zu bilden
Normal hat der Biodiesel einen Flashpoint von 170°C. Bei diesem Wert ist der Methanolgehalt garantiert < 0,2%

Hoher Anteil ungesättigter höherer Fettsäuren (higher unsaturated fatty acid content)

Polymerisation steigt = Verklebung der Einspritzdüsen + Verschlechterung des Schmieröls durch Anreicherung von Polymeren im Öl
Oxidationsstabilität sinkt

Hoher Anteil ungesättigter Fettsäuren (unsaturated fatty acid content)

Viskosität und Cetanzahl sinken

max. 12 % Linolensäure (linolenic acid content)

Polymerisation des Biodiesel oder Öls bei höheren Temperaturen möglich, Schaden an der Einspritzpumpe als Folge
 Anteil von mehr als drei Doppelbindungen (polyunsaturated fatty acid content) = max 1%
deutet immer auf Fischöl im Rohstoff hin, wenn der Parameter nicht eingehalten wird
Polymerisation des Öl oder Biodiesel wahrscheinlich, Schaden an der Einspritzpumpe als Folge

Säurezahl (acid number) = 0,5 mg KOH /g

Wieviel mg KOH wird benötigt um die in 1g Fett vorhandenen freien Fettsäuren zu neutralisieren.
Säurezahl ist ein Ausdruck, wieviel freie organische Fettsäure und mineralische Säure im Biodiesel /Öl enthalten ist.
Sie ist ein Mass für die Reinheit und Frische des Öls.
Kann auch anzeigen, ob eine oxidative Schädigung durch eine nicht fachgerechte Lagerung der Saat oder des Öls vorliegt.
Korrosion und Ablagerungen im Motor

Phosphor- Gehalt (phosphorus-content) = 4 ppm

Ablagerungen an der Einspritzdüse, Schädigung des Oxikats, Anstieg der Partikelemmission
 Na, K, Ca, Mg (group I and II elements) = 5 ppm
Vom Katalysator und bei Verwendung von hartem Waschwasser (Öl- und Biodieselproduktion)
Ablagerung an der Einspritzpumpe und im Motor

Dichte (density) = 860-900 kg/m³, fossiler Diesel = 820-845 kg/m³ (15°C)

Dichte steigt wenn Kettenlänge sinkt
Dichte steigt mit Anteil der Doppelbindungen
Das hat Einfluss auf den Heizwert und den Verbrauch, weil die Dosierung in den Verbrennungsraum volumetrisch erfolgt.

Kinematische Viskosität (kinematic viskosity)(3,5-5 mm²/s), fossiler Diesel = 2-4,5 mm²/s

Höhere Viskosität verursacht höhere Verweilzeiten in der Einspritzpumpe, das wiederum verursacht höhere Drucke und Volumina und hat tiefere Arbeitstemperaturen
Anstieg der Kettenlänge des Methylesters = Anstieg der Viskosität
Anstieg der Alkoholkette = Anstieg der Viskosität (Grund warum Methanol genommen wird)
Anstieg der ungesättigten Fettsäuren = niedrige Viskosität
Anstieg an Mono-, Di- und Triglyceriden, sowie Polymere= höhere Viskosität

Schwefelgehalt (sulfur content) = 10 ppm

fossiler Diesel = bis 350 ppm möglich, normal 50 ppm und drunter, schwefelfrei ist unter 10 ppm, eines der großen Vorteile von Biodiesel und ein Grund für die Zumischung zum fossilen Diesel.

Kohlenstoffrückstand = 0,3 % bezogen auf 10 % Destillationsrückstand

fossiler Diesel = 0,1 %
Ablagerungen an der Einspritzpumpe und im Motor
Hängt ab vom Gehalt an Triglyceriden, FFA, Seifen, Katalysatorresten, polyungesättigten Methylestern und Polymeren

Cetanzahl (cetan number) = > 51, fossiler Diesel = 47 (ohne Zündbeschleuniger)

Hohe Cetanzahlen sind gut für den Kaltstart und einen ruhigen Lauf des Motors. Hohe Cetanzahlen verursachen nur kurze Verzögerungen zwischen Einspritzung und Zündung. Niedrige Cetanzahlen verursachen Klopfen und erhöhen die Emissionen infolge nicht kompletter Verbrennung
Hohe Cetanzahlen = hohe C-Ketten für Säure und Alkohol
Niedrige Cetanzahl = Anteil ungesättigter Verbindung hoch
Öle mit gesättigten Fettsäuren (Palm, Rind) haben eine hohe Cetanzahl aber auch hohe Viskosität und geringes Kälteverhalten
Öle mit hohem Anteil ungesättigter Fettsäuren (Soja, Sonnenblume) haben ein besseres Kälteverhalten und geringe Viskosität aber geringe Oxidationsstabilität und schlechteres Zündverhalten. Raps ist deshalb das beste Öl, weil ungesättigte und gesättigte Fettsäuren sich im ausgewogenen Verhältnis befinden.
Bei längerer Lagerung steigt die Cetanzahl, weil Peroxide durch Oxidation gebildet werden.

Aschegehalt (ash content) =200 ppm, fossiler Diesel = 100 ppm

Verursacht Ablagerungen im Motor

Wassergehalt (water content) = 500 ppm, fossiler Diesel = 200 ppm

Verursacht biologisches Wachstum, es entsteht Schleim und Schlamm, Dieselfilter und Leitungen werden verstopft. Hydrolytische Reaktionen sind auch möglich, Bildung von Fettsäure

Gesamtverschmutzung (total contamination) = 24 ppm, fossiler Diesel = 24 ppm

unlösliche Substanzen im Biodiesel, Verschmutzung des Kraftstofffilters, Einspritzpumpe

Kupfer Korrosion (copper strip corrosion)= nicht höher als Klasse 1

Soll die korrosive Wirkung auf Kupfer, Zink und Bronze limitieren (Lagerung, Auto)
wird verursacht durch Säuren und Schwefel. Im Biodiesel abhängig von der Säurezahl, wenn Säurezahl in der Norm, wird dieser Wert auch eingehalten.

Oxidationsstabilität (osidation stability) = 8 h

Die 8 h sind ein Kompromiss zwischen Biodieselproduzenten und Herstellern von Einspritzpumpen und Motoren.
Es ist nicht völlig klar, ob ein Biodiesel ausserhalb des Normgrenzwertes Auswirkungen auf den Motor und ESP hat.
Die Oxidationsstabilität von Ölen mit hohem gesättigten Anteil, wie Palm und Kokosnuss ist wesentlich höher als die von Samenölen, wie Raps und Sonnenblume, in denen ein grosser Teil ungesättigter Fettsäuren vorliegen. Hohe Oxidationsstabilität wird erreicht wenn Karotine im Öl sind.
Bei Oxidation entstehen Hydroperoxide
Hydroperoxide greifen Elastomere an = Kraftstoffleitung
Hydroperoxide können polymerisieren = Bildung von gummiartigen Substanzen und Sedimenten, Anstieg der Viskosität = Filterverstopfung, ESP und Motorraum
Hydroxide können weiter oxidieren = Bildung von Aldehyden, Ketonen = Probleme mit Einspritzpumpe
Destillierter Biodiesel hat eine geringere Oxidationsstabilität, weil z. B. Tocopherol entfernt wird.

Estergehalt (ester content) = min 96,5 %

Der Estergehalt drückt aus wie viele andere Stoffe als Ester (Summe Methylester + Glyceride) im Biodiesel enthalten sind
Mass für thermische Schädigung (bei Einsatz von Used Cooking Oil), abhängig von der Ölart

Esterzahl (ester number)

Die Esterzahl gibt an wieviel mg KOH zur Verseifung der in 1g Substanz vorhandenen Ester notwendig ist.
Esterzahl = Verseifungszahl- Säurezahl

Gehalt an Mono-, Di- und Triglyceriden (mono-, di-, triglyceride content)

Ein Mass für die Umsetzung des Pflanzenöl mit dem Methanol zu Biodiesel und für das Unterbinden der Rückreaktion.

Gehalt an freiem Glycerin ( free glycerol content)

Der Grenzwert ist immer wieder kritisch. Insbesondere bei neuen Biodieselherstellern können Probleme auftreten, da der Gehalt an freiem Glycerin sehr von einer gleichmässigen, ausgereiften Prozessführung abhängt Ist der Gehalt an freiem Glycerin zu hoch, kann es zu Sedimentation des Glyzerins in den Tanks kommen.

Gesamtglycerin (total glycerol)

Der Wert des Gesamtglycerins errechnet sich aus dem Anteil gebundenem Glycerin (alle Glyceride) plus dem Anteil freiem Glycerin. Der zulässige Wert des Gesamtglycerin ist kleiner als die Summe der zulässigen einzelnen Grenzwerten für die Glyceride und das freie Glycerin, d.h. werden alle max. Grenzwerte für freies und gebundenes Glycerin erreicht, ist der Biodiesel nicht ENgerecht, weil das Gesamtglycerin überschritten ist.

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