Badanie stabilności oksydacyjnej olejów napędowych

O czym jest ta praca

Autorzy sprawdzili, jak 15-tygodniowe starzenie w warunkach zbliżonych do magazynowania i pracy układu zasilania zmienia stabilność oksydacyjną oleju napędowego oraz jego mieszanin z estrami metylowymi oleju rzepakowego. Badano sześć paliw: bazowy ON (HON), handlowy ON z pakietem dodatków (ONH), czysty RME oraz mieszaniny HON z 2%, 5% i 20% obj. RME. Próbki przefiltrowano przez membranę 0,8 µm i przechowywano w szczelnych szklanych naczyniach 2 dm3 wypełnionych w 75% albo 37,5% (różny zapas powietrza), część z dodatkiem 1% obj. wody, w świetle dziennym w 20-25°C albo w komorze ciepła 55 ±2°C. Odporność na utlenianie mierzono metodą PetroOxy wg PN-EN 16091 (5 cm3 paliwa, tlen 700 ±5 kPa, 140°C, próg spadku ciśnienia 10%), dodatkowo liczbę kwasową, osady filtrowalne i przylegające, gęstość, lepkość, temperaturę mętnienia i CFPP. Odporność na utlenianie spadła we wszystkich wariantach: HON z 73,2 do 50,2-61,5 min, ONH z 92,4 do 60,7-69,7 min, RME do 17,0-31,3 min (praca podaje dla RME dwie rozbieżne wartości wyjściowe, 29,8 i 48,7 min). Dla paliw węglowodorowych najgorszy okazał się wariant z większym zapasem powietrza w 20-25°C, dla RME - podgrzewanie do 55°C. Liczba kwasowa RME wzrosła z 0,27 do 0,43 mg KOH/g, HON z 0,05 do 0,10. Osady sumaryczne mieściły się w zakresie od 14,1 g/m3 (ONH, 55°C) do 68,8 g/m3 (RME z wodą). Gęstość wzrosła o 2-6 kg/m3 (0,2-0,7%), lepkość o 0,2-16,9%.

Co z niej wynika

• Paliwa węglowodorowe psuje przede wszystkim tlen, nie ciepło. Największy spadek odporności na utlenianie wystąpił przy większym zapasie powietrza nad paliwem (naczynie wypełnione w 37,5%) i temperaturze 20-25°C: HON z 73,2 do 51,7 min, ONH z 92,4 do 62,1 min. Te same paliwa trzymane w 55°C, ale przy wypełnieniu 75%, wypadły lepiej (53,4 i 69,7 min).
• RME zachowuje się odwrotnie - decyduje temperatura. Po starzeniu w 55°C odporność czystego RME spadła do 17,0-18,1 min, a liczba kwasowa wzrosła z 0,27 do 0,42-0,43 mg KOH/g. Autorzy wskazują to jako problem dla układów Common Rail, gdzie paliwo w spływie przekracza 80°C, bo rosnąca liczba kwasowa zwiększa agresywność korozyjną.
• Handlowy olej napędowy z dodatkami przeciwutleniającymi starzał się najwolniej ze wszystkich próbek: najmniejszy przyrost liczby kwasowej (0,09 do 0,10-0,15 mg KOH/g) i najmniej osadów sumarycznych (14,1-40,0 g/m3 wobec 35,8-68,8 g/m3 dla RME).
• Zawartość FAME ma próg. Dodatek 2% obj. RME praktycznie nie zmienił ani liczby kwasowej, ani ilości osadów w stosunku do czystego HON. Wyraźny skok zaczyna się przy 5% obj., a czterokrotne zwiększenie udziału z 5% do 20% obj. daje już tylko najwyżej dwukrotny dalszy przyrost liczby kwasowej.
• Woda w ilości 1% obj. miała niewielki wpływ. Pogarszała odporność na utlenianie tylko próbek RME (np. 18,1 do 17,0 min w 55°C), natomiast dla HON i ONH nie powodowała istotnych zmian ani odporności na utlenianie, ani liczby kwasowej.
• Starzenie daje głównie kwasy organiczne, nie żywice. Duży przyrost liczby kwasowej przy stosunkowo małej ilości osadów nierozpuszczalnych oznacza, że produkty o charakterze żywic i związków wielkocząsteczkowych powstają wolniej niż kwasy. Brak wyraźnej korelacji między przyrostem LK a ilością osadów.
• Właściwości fizyczne zmieniły się niewiele: gęstość o 2-6 kg/m3 (0,2-0,7%), lepkość kinematyczna o 0,01-0,46 mm2/s (0,2-16,9%, najwięcej dla ONH), a temperatura mętnienia i CFPP wszystkich paliw pozostały w granicach niepewności pomiaru.