Laboranalytik: Ottokraftstoffe (Benzin)

Ottokraftstoffe (Benzin)

Ottokraftstoff besteht nach DIN EN 228 vorwiegend aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die mittels Destillation aus Rohöl gewonnen werden. Die Fraktion des Rohöls mit dem Siedebereich zwischen 35 °C und 210 °C wird als Rohbenzin (Naphtha) bezeichnet. Motorenbenzin bzw. Ottokraftstoff ist ein veredeltes Rohbenzin. Durch Blending wird das Rohbenzin auf die notwendigen Parameter in den entsprechenden Kraftstoffnormen eingestellt. Neben speziellen Additiven wird auch Ethanol bzw. Bioethanol beigemischt.

Die GMA ist für die Überprüfung aller Parameter der DIN EN 228 akkreditiert. Im Folgenden wird eine Übersicht zu Analyseverfahren gegeben und eine Auswahl an Prüfverfahren näher beschrieben.

Den „Leistungskatalog Analysen" und weitere Informationen können Sie außerdem hier downloaden:

Analyseverfahren für Ottokraftstoffe (Benzin)

Abdampfrückstand

Der Abdampfrückstand ist der Anteil eines Stoffes, der unter definierten Bedingungen (Zeit, Temperatur, Luftstrom) abgeblasen wird und im Abdampfglas zurückbleibt. Dieser ausgewogene Rückstand wird als ungewaschener Abdampfrückstand bezeichnet. Wird dieser nun mit n-Heptan gewaschen und anschließend ausgewogen, spricht man vom gewaschenen Abdampfrückstand.

Der Abdampfrückstand wird von Flugkraftstoffen, Ottokraftstoffen und leichtflüchtigen Destillaten nach der DIN EN ISO 6246 bestimmt.

Aussehen
Benzolgehalt (FTIR)

Benzol ist der einfachste aromatische Kohlenwasserstoff mit der Summenformel C6H6. Er ist krebserregend und stark wassergefährdend. Als erdölbedingter Begleitstoff ist Benzol u.a. im Ottokraftstoff enthalten.

Der Benzolgehalt wird gaschromatografisch nach DIN EN ISO 22854 oder mit Hilfe der Infrarotspektrometrie (FTIR) nach DIN EN 238 bestimmt.

Bleigehalt (AAS)
Brennwert Hs

Den Energieinhalt eines Stoffes bzw. Produktes, der durch Verbrennung mit Sauerstoff in einem geschlossenen System als Wärmeenergie freigesetzt wird, bezeichnet man als Brennwert. Im Gegensatz zum Heizwert wird beim Brennwert die Kondensationswärme im geschlossenen System mit berücksichtigt.

Der Brennwert wird nach DIN 51900-1, -3 ermittelt. Es ist ebenfalls möglich, den Brennwert & Heizwert eines Stoffes mit Hilfe der Dichte bei 15 °C und des Schwefelgehalts zu berechnen.

Bromzahl

Zweck der Bestimmung der Bromaufnahme ist es, eine Indikation auf die Menge an ungesättigten Kohlenwasserstoffen im Produkt zu erhalten.

Die Bestimmung erfolgt nach DIN 51774-1.

Chlor (microcoulometrisch)
Dampfdruck (DVPE)

Der Dampfdruck ist ein Maß für die Flüchtigkeit von Kraftstoffen. Er ist abhängig vom vorliegenden Stoff bzw. Stoffgemisch und der Temperatur.

Der luftgesättigte Dampfdruck (ASVP) von Ottokraftstoffen wird nach DIN EN 13016-1 bestimmt und in den trockenen Dampfdruck (DVPE) umgerechnet.

Destillation

Der Destillationsverlauf beschreibt den gesamten Siedebereich von Siedebeginn bis Siedeende und gibt an, welche Menge an Produkt bei einer definierten Temperatur verdampft und wieder aufgefangen wird. Im Kraft- und Brennstoffbereich dient der Destillationsverlauf zur Klassifizierung der einzelnen Siedeschnitte, wie z.B. bei Ottokraftstoffen, Dieselkraftstoffen oder Heizöl EL.

Die atmosphärische Destillation wird nach DIN EN ISO 3405 durchgeführt.

Dichte

Die Dichte ist eine Stoffkonstante, die bei einer definierten Temperatur (und bei Gasen einem bestimmten Druck) das Verhältnis von Masse zu Volumen beschreibt. Im Kraftstoff- und Brennstoffbereich wird die Dichte bei 15 °C bestimmt und in [kg/m³] angegeben.

Die Dichte wird nach DIN EN ISO 12185 mittels Schwingquarzverfahren bestimmt.

Dienzahl
FIA (Aromaten + Olefine)
Gesamtanalysen nach Anforderungsnormen
Heizwert

Den Energieinhalt eines Stoffes bzw. Produktes, der durch Verbrennung mit Sauerstoff in einem geschlossenen System als Wärmeenergie freigesetzt wird, bezeichnet man als Brennwert. Im Gegensatz zum Heizwert wird beim Brennwert die Kondensationswärme im geschlossenen System mit berücksichtigt.

Der Brennwert wird nach DIN 51900-1, -3 ermittelt. Es ist ebenfalls möglich, den Brennwert & Heizwert eines Stoffes mit Hilfe der Dichte bei 15 °C und des Schwefelgehalts zu berechnen.

ICP-OES (Elementbestimmungen wie z.B. Mangan, Kupfer)

Das Element Mangan wird in Ottokraftstoffen und Dieselkraftstoffen mittels ICP-OES (optische Emissionspektrometrie mit induktiv gekoppelten Plasma) bestimmt. Die Messung des Mangan-Gehaltes in Ottokraftstoffen erfolgt dabei nach DIN EN 16136 und in Dieselkraftstoff nach DIN EN 16576.

Mangan-haltige Additive können zu Ablagerungen in den Einlassventilen des Motors führen.

Kupferkorrosion
Mercaptan- und Hydrogenschwefel
Oilquant-Metallscreening (RFA)
Oktanzahlen (MOZ und ROZ)

Klopffestigkeit

Die Klopffestigkeit ist die Eigenschaft eines Kraftstoffes, sich nicht bereits bei der Verdichtung des Kraftstoffes unkontrolliert selbst zu zünden und dabei zu verbrennen. Das heißt, dass das Luft-Kraftstoffgemisch im Motor nicht nur durch den Zündfunken, sondern auch durch die Kompression zum Entzünden kommt. Eine Oktanzahl beschreibt dieses Phänomen unter definierten Bedingungen. Mit einer hohen Oktanzahl können der Wirkungsgrad und damit auch die Leistung des Motors erhöht werden. Die Oktanzahl ist jedoch kein Maß für den Energiegehalt oder für eine bessere Verbrennung. Mehr Leistung kann aber nur durch die Anpassung der Motorenparameter auf den Kraftstoff erreicht werden, nicht jedoch nur durch eine Betankung eines Ottokraftstoffes mit höherer Oktanzahl. Dieselkraftstoff, der versehentlich beim falschen Tanken in den Tank gekommen ist, senkt die Oktanzahl und vermindert die kontinuierliche Mischung des Gases. Deshalb können schon wenige Tropfen Dieselkraftstoff im Ottokraftstoff zu Problemen im Fahrbetrieb führen.

CFR-Prüfmotoren

Der CFR-Prüfmotor ist ein 4-Takt-Ottomotor mit einem Zylinder, der eine verstellbare Kompression besitzt. Seinen Namen hat er vom Cooperative Fuel Research Committee, welches das Verfahren und den Motor entwickelt hat. Der CFR-Prüfmotor hat bis zu vier Tanks, die man bei laufendem Motor einzeln umschalten kann. Somit kann man mit Hilfe eines oder mehrerer Vergleichskraftstoffe, die im Prüflabor gemischt werden, die Oktanzahlen bestimmen. Einer Prüfanzeige wird entnommen, ob der Vergleichskraftstoff und die Probe die gleiche Klopffestigkeit aufzeigen. Diesbezüglich wird zwischen den Oktanzahlen ROZ und MOZ unter­schieden, die für unterschiedliche Prüfwerte von Bedeutung sind (vgl. ROZ und MOZ).

Research-Oktanzahl (ROZ)

Die Research-Oktanzahl (ROZ) beschreibt das Verhalten des Kraftstoffes im Motor bei niedrigerer Temperatur und Drehzahl. Damit wird versucht, ein Beschleunigungs­verhalten zu simulieren. Diese Oktanzahl wird in Deutschland auf der Zapfsäule angegeben. Laut DIN EN 228 muss die ROZ für einen Super-Ottokraftstoff mindestens 95,0 und für einen Super-Plus-Ottokraftstoff mindestens 98,0 betragen. Grundsätzlich liegt die ROZ meist höher als in der Spezifikation mindenstens gefordert.

Motor-Oktanzahl (MOZ)

Die Motor-Oktanzahl (MOZ) beschreibt das Verhalten des Kraftstoffes im Motor bei hoher Drehzahl und hohem Temperatur­bereich. Man kann hier auch von einem Volllastbereich sprechen, vergleichbar mit einer Autobahnfahrt. Diese Oktanzahl ist der Allgemeinheit eher unbekannt, da sie nicht an Tankstellen angegeben wird. Laut DIN EN 228 muss die MOZ für einen Super-Ottokraftstoff mindestens 85,0 und für einen Super-Plus-Ottokraftstoff mindestens 88,0 betragen. Produktbedingt liegt die MOZ meist an der Grenze der Spezifikation.

Oxidationsstabilität (Induktionsperiode)
Partikelbestimmung
Potential Gum
Reformulyzer (PIONA, Aromatengehalt, Olefingehalt, Benzolgehalt, Ethanolgehalt, Gehalt an sauerstoffhaltigen Verbindungen)
Schwefelgehalt, RFA wd bzw. UV-F

Schwefel ist ein natürlicher Bestandteil des Erdöls. Die hohen Gehalte werden durch verschiedene Raffinerieprozesse reduziert. 

Für flüssige Mineralölerzeugnisse erfolgt die Bestimmung des Schwefelgehaltes u.a. mit Hilfe der Röntgenfuoreszenz-Spektrometrie (RFA).

Für Ottokraftstoffe, Dieselkraftstoff und Heizöl EL-Gemische mit niedrigen Konzentrationen wird die DIN EN ISO 20884 angewendet. Erzeugnisse mit höherem Schwefelgehalt (größer 500 mg/kg), wie beispielsweise Heizöl Schwer, werden nach DIN EN ISO 14596 bestimmt.

Stickstoff-Gehalt (Gesamtstickstoff)

Bei der Verbrennung von Kraft- und Brennstoffen entstehen Stickoxide (NOx) als ungewollte Neben­produkte. Für die Hersteller von Verbrennungs­anlagen ist es wichtig, den genauen Gehalt an chemisch gebundenem Stickstoff im Kraft- bzw. Brennstoff zu kennen, um die Anforderungen der TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) an die NOx-Emissionen einzuhalten.

Ein Verfahren zur Bestimmung des Ge­haltes an gebundenem Stickstoff ist die Verbrennung mit anschließender Detektion durch einen Chemilumi­neszenzdetektor nach DIN-Norm DIN 51444.

VLI, Vapour Lock Index

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