Oblast techniky

Technické řešení se týká filtrační aparatury pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích, zejména v topných olejích s obsahem pryskyřic, a to v původních vzorcích (metoda stanovení TS - Total Sediment), ve vzorcích po termickém stárnutí (metoda stanovení TSP - Total Sediment Potential) či ve vzorcích po chemickém stárnutí (metoda stanovení TSA - Total Sediment Accelerated).

Dosavadní stav techniky

Topné oleje, které jsou využívány jako pohonné hmoty pro lodě, je nezbytné charakterizovat pomocí normy ISO 8217 Petroleum products - Fuels (class F) - Specifications of marine fuels s ohledem na jejich následnou kategorizaci pomocí základních parametrů a dělení do příslušných cenových map.

Pro specifikaci topných olejů je důležité znát celkový obsah sedimentů. Jeho stanovením se zabývá norma ISO 10307-1 Petroleum products - Total sediment in residual fuel oils, Part 1: Determination by hot filtration, případně norma ISO 10307-2 Petroleum products - Total sediment in residual fuel oils, Part 2: Determination using standard procedures for ageing, která upravuje celkový obsah potenciálních sedimentů (max. 0,10 % hmotn.) pro topné oleje podle normy ISO 8217.

Dosavadní filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentů dle normy ISO 10307-1 zahrnuje dvojici filtrů, přes niž je vzorek topného oleje filtrován za předepsaného vakua a předepsané teploty 100 °C. Stanovení se provádí ve dvou paralelních měřeních. Před použitím dosavadní filtrační aparatury musí být každý z dvojice filtrů předepsaným způsobem vysušen a zvážen. Principiálně se jedná o zjištění množství pevné látky, která zůstane zachycena na vrchním filtru. Ke zjištění množství topného oleje, který zůstane zachycen ve filtru, slouží spodní z dvojice filtrů. Hmotnost spodního filtru s topným olejem zachyceným během filtrace se odečte od hmotnosti vrchního filtru se zachyceným topným olejem a pevnými látkami. Tím se vypočítá hmotnost pevných látek zachycených na vrchním filtru. Tato hodnota se vztahuje na hmotnost navážky vzorku topného oleje. Výsledkem je průměr dvou paralelních stanovení, udává se v hmotnostních procentech a je označován jako Total Sediment (TS).

Nevýhodou dosavadních filtračních aparatur pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích je skutečnost, že pokud zkoumaný topný olej obsahuje více než 10 % hmotn. látek na bázi pryskyřic, tak tyto látky mohou zalepovat spodní stranu spodního filtru a znemožnit tak sejmutí filtru z filtrační aparatury, respektive z frity. V takovém případě dochází ke zkreslení výsledků stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích, respektive získané výsledky neodpovídají příslušné normě a celkový obsah sedimentu tedy nelze stanovit. Topný olej pak nelze označit jako splňující normu ISO 8217.

Uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení.

Podstata technického řešení

Filtrační aparatura pro stanovení obsahu celkového sedimentu v topných olejích obsahujících více než 10 % hmotn. látek na bázi pryskyřic, je charakterizována tím, že obsahuje trojici filtrů.

Dva ze tří filtrů slouží k přesnému stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích, a to v původních vzorcích, ve vzorcích po termickém stárnutí či ve vzorcích po chemickém stárnutí dle normy ISO 10307-1 (případně normy ISO 10307-2), kde vrchní filtr zachycuje sediment a spodní filtr slouží pro určení množství topného oleje, který filtr absorbuje v průběhu filtrace. Z rozdílu jejich hmotnosti před a po filtraci se vypočítá celkový obsah sedimentu udávaný v hmotnostních procentech.

-1 CZ 28362 U1

Třetí filtr, který je umístěn pod spodním filtrem, a to na fritě, zamezuje přilepení spodního filtru k fritě, Přilepený spodní filtr často nelze z frity bez jeho poškození sejmout z důvodu nalepení látek na bázi pryskyřic na jeho spodní stranu. V takových případech nelze celkový obsah sedimentu v topném oleji stanovit.

Třetí filtr podstupuje během stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích shodnou proceduru s ostatními filtry (vysoušení, chladnutí), nicméně není zahrnut do konečného výpočtu. Třetí filtr nikterak nezasahuje do principu stanovení, tudíž nedochází k ovlivnění či zkreslení výsledných hodnot. Třetí filtr pouze přebírá riziko přilepení k fritě, ale neovlivňuje stanovení, naopak umožňuje či usnadňuje jeho provedení.

Příklad uskutečnění technického řešení

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích obsahujících více než 10 % hmotn. látek na bázi pryskyřic obsahuje trojici filtrů v definovaném pořadí, a to vrchní, spodní a třetí filtr. Filtr umístěný nejblíže k fritě je označen jako třetí.

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích byla v tomto případě použita následovně: Trojice filtrů (vrchní, spodní a třetí filtr) byla podrobena přípravné proceduře v souladu s normou ISO 10307-1, byla tedy sušena při teplotě 110 °C po dobu 20 minut a následně byla ponechána po dobu 20 minut zchladnout v exsikátoru. Poté byly vrchní a spodní filtr zváženy s přesností 0,0001 g. Trojice filtrů byla následně umístěna na fritu v definovaném pořadí: frita, na ní třetí filtr, na něm spodní filtr a na něm vrchní filtr.

x 10 g vzorku topného oleje, který obsahoval 15 % hmotn. pryskyřic, bylo podrobeno stanovení celkového obsahu sedimentu v původním vzorku topného oleje dle normy ISO 10307-1 pomocí filtrační aparatury pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení při teplotě 100 °C.

Dosažené výsledky jsou uvedeny v tabulce 1. Pro ilustraci jsou zde uvedeny rovněž výsledky, které byly získány u vzorku se stejným obsahem pryskyřic, ale s použitím dosavadní filtrační aparatury, tedy neobsahující třetí filtr.

Tabulka 1 - Výsledky stanovení celkového obsahu sedimentu v původním vzorku topného oleje

Způsob stanovení	Jednotky	Hodnota TS
Dosavadní filtrační aparatura s dvojicí filtrů	[% hmotn.]	Nelze stanovit
Filtrační aparatura s trojicí filtrů dle technického řešení	[% hmotn.]	0,02

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení byla použita pro stanovení celkového obsahu sedimentu ve vzorku po chemickém stárnutí (TSA) podle normy ISO 10307-2. Výsledek v tomto případě činil 0,05 % hmotn.

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení byla dále použita pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topném oleji, který obsahoval 30 % hmotn. pryskyřic: Bylo dosaženo výsledků uvedených v tabulce 2. Pro ilustraci jsou zde též uvedeny výsledky, které byly získány u vzorku se stejným obsahem pryskyřic, ale s použitím dosavadní filtrační aparatury, tedy neobsahující třetí filtr.

-2CZ 28362 U1

Tabulka 2 - Výsledky stanovení celkového obsahu sedimentu v původním vzorku topného oleje

Způsob stanovení	Jednotky	Hodnota TS
Dosavadní filtrační aparatura s dvojicí filtrů	[% hmotn.]	Nelze stanovit
Filtrační aparatura s trojicí filtrů dle technického řešení	[% hmotn.]	<0,01

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení byla použita pro stanovení celkového obsahu sedimentu ve vzorcích po chemickém stárnutí (TSA) podle normy ISO 10307-2. Výsledek v tomto případě činil méně než 0,01 % hmotn.

Průmyslová využitelnost

Filtrační aparatura pro stanovení celkového obsahu sedimentu v topných olejích podle technického řešení je průmyslově využitelná pro stanovení celkového obsahu sedimentu zejména u topných olejů, které obsahují látky na bází pryskyřic o obsahu vyšším než 10 % hmotn. Je s výhodou io průmyslově využitelná u topných olejů používaných jako pohonné hmoty pro lodě. Je rovněž průmyslově využitelná pro původní vzorky topných olejů, pro vzorky topných olejů po termickém stárnutí i pro vzorky topných olejů po chemickém stárnutí.