IP 501 Bestimmung von Aluminium, Silicium, Vanadium, Nickel, Eisen, Natrium, Calcium, Zink und Phosphor in Heizöl durch Veraschung, Schmelzen und induktiv gekoppelte Plasma-Emissionsspektrometrie

Die vom Energy Institute als Teil der IP-Prüfmethoden veröffentlichte Norm „IP 501 Bestimmung von Aluminium, Silicium, Vanadium, Nickel, Eisen, Natrium, Calcium, Zink und Phosphor in Heizöl mittels Veraschung, Schmelzpunktanalyse und induktiv gekoppelter Plasma-Emissionsspektrometrie“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung dieser Elemente in Heizölen in den in dieser Norm festgelegten Konzentrationen mittels induktiv gekoppelter Plasma-Emissionsspektrometrie. Die in der Tabelle aufgeführten elementbezogenen Bereiche lauten wie folgt:

• Aluminium: 5 bis 150 mg/kg
• Silizium: 10 bis 250 mg/kg
• Natrium: 1 bis 100 mg/kg
• Vanadium: 1 bis 400 mg/kg
• Nickel: 1 bis 100 mg/kg
• Eisen: 2 bis 60 mg/kg
• Kalzium: 3 bis 100 mg/kg
• Zink: 1 bis 70 mg/kg
• Phosphor: 1 bis 60 mg/kg

Heizöle mit einem Schwefelgehalt von über 0,3 % m/m benötigen kein Ascheentfernungsmittel. Die Genauigkeitsdaten basieren auf Heizölen mit einem Schwefelgehalt von über 0,3 % m/m.

Aluminium und Silizium kommen häufig gemeinsam in Restbrennstoffen vor, und ihr Gehalt in Katalysatorpulvern kann getrennt oder zusammen abgeschätzt werden.

Der IP 501-Standard ist für die Kraftstoffqualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Schiffs- und Schwerlastkraftstoffe.

Hauptzweck dieser Norm ist die quantitative Bestimmung der in Restbrennstoffen enthaltenen Metallelemente. Die spezifizierten Elemente kommen typischerweise in Spurenmengen (im mg/kg-Bereich) vor.

Das beschriebene Prüfverfahren besteht aus mehreren analytischen Schritten:

• Schritt 1 Veraschung: Die Brennstoffprobe wird erhitzt, um organische Bestandteile zu entfernen. Es bleiben nur anorganische Rückstände (Metalle) zurück.
• Schritt 2 Schmelzen: Der Rückstand wird mit einem Flussmittel (z. B. Lithiumborat) geschmolzen. Dadurch wird der feste Rückstand in eine lösliche Form umgewandelt.
• Schritt 3 Säureaufschluss: Das geschmolzene Material wird mit Säuren aufgelöst.
• Schritt 4: Analyse mittels optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES): Die Lösung wird in ein ICP-Gerät (induktiv gekoppeltes Plasma) eingespeist. Jedes Element emittiert charakteristische Strahlung. Die Konzentrationen werden anhand von Kalibrierkurven bestimmt.

Die ICP-OES ist eine der heute am häufigsten verwendeten Techniken zur simultanen Analyse von Spurenelementen und Komponenten in vielen Probenarten. Dabei werden die Emissionen von Atomen gemessen, die beim Übergang in die Gasphase angeregt werden, nachdem die Probe in ein Hochtemperaturplasma eingesprüht wurde.

Der IP 501-Standard wird üblicherweise in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Schiffstreibstoffe: Die Norm ISO 8217 dient als Referenz für die Qualitätskontrolle von Bunkertreibstoff. Sie hilft, Verunreinigungen zu erkennen und die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.
• Raffinerien und Kraftstoffprüflaboratorien:
• Überwachung von Katalysatorpulvern (Aluminium und Silizium)
• Bewertung der Kraftstoffreinheit.
• Erkennung von Schmierstoffverunreinigungen: Nachweis von gebrauchtem Schmieröl (über den Gehalt an Kalzium, Zink und Blei).

Die gemessenen Elemente sind aus folgenden Gründen wichtig:

• Aluminium und Silizium:
• Zeigt Katalysatorpulver.
• Es kann zu abrasivem Verschleiß in Motoren führen.
• Vanadium und Natrium:
• Es verursacht Korrosion und Ablagerungsbildung in Turbinen und Motoren.
• Kalzium, Zink, Phosphor:
• Anzeichen für Verunreinigungen durch gebrauchtes Schmieröl.

Die Vorteile des in der IP-501-Norm definierten Verfahrens sind folgende:

• Hohe Präzision und Genauigkeit (ICP-OES)
• Analyse mehrerer Elemente in einer einzigen Sitzung
• Es ist in internationalen Standards weithin anerkannt.

Dieser Standard weist jedoch einige Einschränkungen auf:

• Erfordert spezielle Laborausrüstung (ICP-Spektrometer)
• Die Probenvorbereitung ist relativ zeitaufwändig.
• Qualifizierte Bediener werden benötigt.

Die Schutzart IP 501 ist wichtig, da sie Motoren direkt schützt, die Kraftstoffqualität sicherstellt und einen sicheren und effizienten Betrieb unterstützt, insbesondere in Branchen, die auf Schweröle angewiesen sind, wie beispielsweise die Schifffahrt und die Energieerzeugung. Die wichtigsten Gründe für die Bedeutung dieser Norm sind folgende:

• Verhindert schwere Motorschäden: Restkraftstoffe enthalten häufig metallische Verunreinigungen wie Aluminium, Silizium, Vanadium und Natrium. Aluminium und Silizium (Katalysatorstäube) wirken als Schleifpartikel und können folgende Schäden verursachen:
• Zylinderlaufbuchsenverschleiß
• Kolbenschaden
• Verstopfung der Kraftstoffeinspritzdüse

Der IP 501-Standard ermöglicht die frühzeitige Erkennung dieser Elemente, bevor der Kraftstoff verwendet wird.

• Bietet Korrosionsschutz: Einige Metalle sind bei hohen Temperaturen chemisch aggressiv. Vanadium und Natrium bilden beispielsweise korrosive Verbindungen und können Schäden verursachen.
• Auslassventile
• Turbolader
• Kessel und Turbinen

Dieser Standard hilft, kostspielige Korrosionsschäden durch die Messung dieser Elemente zu verhindern.

• Gewährleistet die Einhaltung der Kraftstoffqualitätsstandards: Dieser Standard wird häufig in Verbindung mit der Norm ISO 8217 verwendet, welche Grenzwerte für Schiffskraftstoffe festlegt. Dies ermöglicht...
• Es stellt sicher, dass die Kraftstoffe internationalen Spezifikationen entsprechen.
• Es hilft Käufern, die Kraftstoffqualität vor der Verwendung zu überprüfen.
• Es beugt Streitigkeiten zwischen Lieferanten und Kunden vor.
• Erkennung von Verunreinigungen: Diese Norm hilft, unerwünschte Substanzen im Kraftstoff zu identifizieren. Sie weist Verunreinigungen durch Kalzium, Zink, Phosphor und Altöl nach. Auch Eisen, Rost oder Verschleiß können erkannt werden. Dadurch ist die IP-501-Norm ein leistungsstarkes Diagnosewerkzeug.
• Es verbessert die Betriebseffizienz: Sauberer Kraftstoff führt zu besserer Verbrennung, weniger Rückständen und geringerem Wartungsaufwand. Dies wiederum bedeutet:
• Niedrigere Betriebskosten
• Höhere Gerätezuverlässigkeit.
• Unterstützt den Umweltschutz: Schmutzige Kraftstoffe können die Emissionen von Feinstaub und giftigen Metallen erhöhen. Die IP-501-Norm trägt zur Reduzierung der Umweltbelastung bei, indem sie den Metallgehalt kontrolliert.

Kurz gesagt, handelt es sich bei dieser Methode um ein weithin anerkanntes und zuverlässiges Verfahren. Sie nutzt ICP-OES, eine hochempfindliche Multielement-Technik. Sie ist weltweit in Brennstoffprüflaboratorien etabliert und liefert konsistente und reproduzierbare Ergebnisse.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der IP-501-Standard ein wichtiger Analysestandard in der Erdölindustrie ist, der die präzise Identifizierung von Metallverunreinigungen in Rückstandskraftstoffen ermöglicht. Durch die Identifizierung schädlicher Elemente wie Katalysatorstäube und korrosiver Metalle spielt er eine entscheidende Rolle in folgenden Bereichen:

• Motorschutz
• Sicherstellung der Kraftstoffqualität.
• Unterstützung globaler Kraftstoffstandards.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß IP 501-Standard an.