Presentación de PowerPoint

Impacto de porcentajes crecientes de Biodiesel en
las propiedades de las mezclas con Gas Oil.
Servicio Técnico & OEM´s – YPF SA
Octubre 2010
Indice
1) Objetivo
2 ) Parámetros evaluados
2.1 Volatilidad
2.2 Calidad combustión – Cetano
2.3 Estabilidad a la Oxidación
2.4 Flujo en frío
2.5 Características de separación del agua
2.6 Tendencia a formar Espuma
2.7 Lubricidad
2.8 Contaminación-Partículas
4) Conclusiones
5) Tendencias de Calidad
2
1-Objetivo
Evaluar el impacto de la incorporación de porcentajes crecientes de
Biodiesel en sus mezclas con Gas Oil anticipando información sobre
las propiedades afectadas y la magnitud de los cambios.
3
2.2 Volatilidad
GO J
0,856
0,855
0,854
0,853
0,852
Densidad @ 15ºC ASTM D
4052, g/ml
0,851
0,85
0,849
0,848
B0
B5
B7
B10
A mayor contenido de Biodiesel, se incrementa la densidad, con impacto en el 3er dígito
4
Volatilidad
Curva de Destilaciòn ASTM D-86
350,0
320,0
290,0
B0
260,0
B5
230,0
B10
200,0
170,0
140,0
P.I.
5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 95% P.F.
vol. vol. vol. vol. vol. vol. vol. vol. vol. vol. vol.
Variación de la curva de destilación: en la zona media, la T50% aumenta 5°C a
7°C por cada 5% de Biodiesel.
5
2.3 Combustión-Cetano
 Número de Cetano (NC): ASTM D 613
 Índice de Cetano:
• 4 variables: ASTM D 4737
• 2 variables: ASTM D 976
6
..Calidad combustión: Indice Número 2 y 4 variables
IC ( 2V)
D = density at 15°C, g/ml, determined by Test Method
D 1298 or D 4052, and
B = mid-boiling temperature, °C, determined by Test
Method D 86 and corrected to standard barometric
pressure.
IC ( 4V)
7
..Combustión-Cetano
GO C
NC FAME = 46,9
50,5
50,0
49,5
49,0
48,5
48,0
47,5
47,0
46,5
46,0
45,5
NC FAME = 46,9
52,0
51,0
Cetano
50,0
49,0
48,0
47,0
46,0
45,0
B0
B5
NC
B7
IC D976
B0
B10
B5
NC
IC D4737
GO G 3
B7
IC D976
B10
IC D4737
NC FAME = 46,9
57
56
55
Cetano
Cetano
GO J
54
53
52
51
50
B0
B5
NC
B7
IC D976
B10
IC D4737
8
..Combustión-Cetano
Disminución progresiva del Número de Cetano, con caídas que van desde 0,4 a 1,1
números por cada incremento de 5% de incremento de FAME.
Fuerte impacto sobre el Índice de Cetano: ambos Índices (D 976 y D 4737) fallan en predecir
la calidad de ignición de los GO Grado 2.
El Indice de Cetano no refleja el impacto Biodiesel en calidad de combustiòn:
El IC (2V) aumenta al aumentar 50% recuperado
El IC ( 4V) no muestra tendencia definida
A mayor contenido de Biodiesel, menor nùmero de cetano. Depende NC de partida.
Mayor dosificación de Aditivo Mejorador de Cetano.
9
2.3 Estabilidad Oxidación
Estabilidad ASTM D2274 GO Grado 3
1
Especificación: máx. 2 mg/100 ml
@ 95°C
0,5
0
B0
B5
B10
B15
Incrementos menores de los sedimentos según ASTM D 2274. Leve aumento del color (~0,5 unidades)
10
..Estabilidad Oxidación
Estabilidad Oxidación (Rancimat) GO
Grado 3
60
50
40
30
20
10
0
B5
B10
B15
Especificación: mín.20 hs
El aumento de contenido de Biodiesel es más crítico en el ensayo Rancimat modificado que el
ASTM D-2274 .
Este ensayo si bien está especificado en la Norma europea EN 590, está en revisión tanto el
método como el límite establecido : mín. 20 hs.
11
2.4 Flujo en frío
Curvas de susceptibilidad GO J
Curvas de susceptibilidad - GO A
-6
5
B0
-8
B5
B10
-14
-16
Especificación.
-18
B0
1
B5
-1
B10
-3
POFF, ºC
-12
-5
-7
-9
-11
-13
-20
-15
-22
-17
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0
50
100
150
Concentración aditivo, mg/kg
Concentración aditivo, mg/kg
Curvas de susceptibilidad - Tipo 3
-6
B0
-8
B5
-10
POFF, ºC
POFF, ºC
-10
3
B10
-12
-14
Esp. requerida -18°C
-16
-18
-20
-22
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Concentración aditivo, mg/kg
450
500
POFF Biodiesel: -3 °C
En algunos casos no hay cambios en las tasa de tratamiento ( GO J)
GO Tipo 3 : se observa un fuerte deterioro del POFF (2°C)
12
..Flujo en frío
0
0
-1
GO J - Punto de enturbiamiento ASTM D 5771-08, °C
GO A - Punto de enturbiamiento ASTM D 5771, °C
-0,5
-2
-1
-3
B0
-4
B0
-1,5
B5
B5
-5
B10
-6
-2
B10
-2,5
-7
-3
-8
-3,5
-9
Punto de enturbiamiento GO 3
0
-2
B0
B5
B10
-4
-6
-8
-10
Punto de enturbiamiento
ASTM D 5771, °C
-12
-14
-16
-18
P.Ent.Biodiesel: 0 a 2°C
El P. Enturbiamiento puede tener incrementos de 1 a 2 °C.
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2.5 Características de separación del agua
Temperatura, °C
Ruptura emulsión , seg.
Separación 75% agua (1), seg.
Separación agua , seg.
Volumen interfase a 5 min., ml
Volumen fase acuosa a 5 min., ml
Condición de interfase
Separación
Turbidez a 2 horas MSEP (2)
BO
21
0
15
30
<1
20
1b
2
100
B5
21
0
5
53
<1
20
1b
2
99
B10
21
0
29
>300
2
18
3
2
90
(1) Inferior a 300 segundos
(2) Superior a 50
La presencia de biodiesel incrementa los tiempos de separación del agua ( ruptura de emulsión) en
caso de formación de la misma - Esto se observa también en las operaciones de transferencia de
producto.
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2.6 Tendencia a formar Espuma
GO J
Espuma - Método Manual - Húmedo
50
50
40
30
20
máx.
10
0
B0
B5
B10
Persistencia de espuma, seg.
Estabilidad de espuma, seg.
Espuma -Método Manual - Método Seco
40
30
20
10
0
B0
B5
B10
GOL C
Espuma - Método Húmedo
50
50
Persistencia de espuma, seg.
Estabilidad de espuma, seg.
Espuma - Método Seco
40
30
20
máx.
10
0
B0
B5
B10
40
30
20
10
0
B0
B5
B10
La presencia de biodiesel puede impactar en mayor tendencia a la formación de espuma.
15
2.7 Lubricidad
400
350
300
250
B0
200
B7
150
B10
100
50
µm 0
Lubricidad HFRR ( ASTM D-6079)
La presencia de biodiesel mejora la lubricidad del combustible, menor desgaste de la bomba inyectora.
16
2.8 Partículas
Código ISO 4406 rating
Contaminación Total , mg/kg
TK
B0
GO J
GO C
19/15/12
19/16/12
B100
23/22/18
23/21/18
B0
11
2
B100
25
19
Muestras de Tk de Terminal
Código rating 18/16/13
Código Iso 4406 recomendado por WWFC
Este parámetro se ha comenzado a medir dada la importancia que tiene en los nuevos motores
(elevadas presiones) la presencia de contaminantes/ partículas
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4 Conclusiones
Volatilidad:
Incremento de la densidad, con impacto en el 3er dígito.
Variación de la curva de destilación: en la zona media, la Temperatura del 50% aumenta 5°C a 7°C por cada 5% de B100.
Calidad combustión - Cetano:
Disminución progresiva del Número de Cetano.
El Indice de Cetano no refleja el impacto Biodiesel en calidad de combustión.
Estabilidad a la Oxidación:
El aumento de contenido de Biodiesel en este parámetro es más crítico en el método Rancimat modificado ( establecido
en la norma europea para mezclas con hasta 7% de BIODIESEL) que en el método tradicional para evaluar esta
propiedad (ASTM D-2274 ).
Flujo en frío:
El P. Enturbiamiento puedo incrementarse hasta 1 – 2 °C, en algunos casos.
El aumento de contenido de Biodiesel modifica la susceptibilidad del aditivo de POFF.
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..Conclusiones
Características de separación del agua:
Tendencia a aumentar el tiempo de separación del agua ( ruptura de la emulsión) en los Gas Oils sin aditivo
multifuncional.
La presencia del aditivo multifuncional mejora las características de separación del agua en las muestras
evaluada.
 Tendencia a formar Espuma:
El aumento de contenido de Biodiesel en algunos casos genera una mayor tendencia a la espuma y en otros la
mejora. La dosificación actual del aditivo multifuncional deberá incrementarse en el orden de 10% - 20% en los
casos que lo requiera.
Lubricidad:
La presencia de biodiesel mejora la lubricidad del combustible, contribuyendo a una mayor vida útil de la
bomba inyectora.
Contaminación-Partículas:
Todos los B100 presentan mayores valores de contaminación total que el B0 y mayor número de partículas
medidas según Código ISO 4406.
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5 Tendencias de calidad
EN 14214 :Norma europea de Biodiesel Métodos (m) y algunos parámetros (p) en revisión como:
Contenido de Ester: EN 14103 (m)
Número de Cetano: DCN ( Número de Cetano derivado) (m)
Cenizas sulfatadas: reemplazo por especificación de metales ?? (p)
Contaminación total : en revisión (m)
Carbón Conradson: eliminarlo ?
Indice de Yodo: calculado ? (m)
Monogliceridos,Diglicéridos,Triglicéridos,Glicerina libre y total: EN 14105 (m)
Ca+Mg;Na+K;Fósforo : límites en revisión
 Desarrollo futuros:
Estándar para el FAEE
Revisión EN 590 (norma europea de calidad de combustibles diesel )que refleje
características de blending de Biodiesel hasta 10%
 Especificaciones futuras: pr EN 14214 : blending hasta 10%(v/v) Biodiesel
Est. Oxidación : 6
8 hs
Fósforo:
4
2 mg/kg
Requerimientos relacionados al clima
Fuente: CEN/TC 19 Conference “The future of Biodiesel in Europe” Setiembre 2010
20
..Tendencias de Calidad
 Filtrabilidad : problemas en el campo (Francia,Sweden)
Cómo resolverlo ?
Buscando ensayo de Filtrabilidad/Performance
Limitando contaminantes como monoglicéridos saturados y esterol glucósidos.
21
mrodriguezav@ypf.com
22