Koksrückstand – Kriterium für Wärmeträgeröle

Bei allen industriellen Prozessen, in denen große Wärmemengen erzeugt und transportiert werden, kommen neben Heißwasser und Heißdampf besondere mineralölbasische oder synthetische Wärmeträgeröle bzw. Thermalöle zum Einsatz.

 

Diese haben den Vorteil der drucklosen Anwendung. Bei Temperaturen um und über 350 °C werden Thermalöle allerdings thermisch instabil. Bei Temperaturen von 250 bis 300°C können sich koksartige Ablagerungen in den Rohrleitungen besonders im Bereich der Wärmetauscher bilden. Sind solche Rückstände vorhanden, altern die Öle schneller und werden dabei „sauer“. Gleichzeitig werden sie leichter entzündbar, weil durch entstehende Crackprodukte Viskosität und Flammpunkt sinken. Eine Information darüber, ob ein Öl zur Bildung von schädlichen Ablagerungen neigt, liefert die Bestimmung der Verkokungsneigung nach Conradson gemäß DIN 51551, oft auch als CCR (Conradson Carbon Residue) abgekürzt.

 

Bisher wurde der Test mit normgerechten Gerätschaften durchgeführt, die seit ca. 50 Jahren unverändert waren und deren Bedienung Zeit und Fingerspitzengefühl verlangte. Da immer mehr Betreiber von Wärmeträgeranlagen die meist auch vom TÜV geforderten Untersuchungen außer Haus kostengünstig durchführen lassen, hat OELCHECK seit neuestem einen nur in den USA verfügbaren Halbautomaten nach ASTM D 4530 als „Micro-Conradson“ im Einsatz. Dessen Werte sind 1:1 übertragbar auf seinen „großen alten Bruder“.

Zum Test werden ca. 5 Gramm der Ölprobe unter Schutzgas (Stickstoff) zunächst auf 100°C aufgeheizt. Dadurch werden die in der Probe enthaltenen leichtflüchtigen Verbindungen, die sich bereits in dem Gebrauchtöl befinden, ausgetrieben, ohne dass es zu einer Entzündung der Probenmenge kommt. Nach 10 min Wartezeit wird die Probe, immer noch unter Schutzgas, über 30 Minuten auf 500°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur, die oberhalb der Cracktemperatur für mineralölbasische Produkte liegt, zersetzen sich alle langkettigen Kohlen-Wasserstoff-Verbindungen in Gase oder niedrig siedende Verbindungen.

 

Diese durch das Cracken gebildeten Produkte werden mit dem Stickstoff-Strom entfernt. Im Probengefäß bleiben nur noch die koksartigen Pyrolyse-Produkte übrig, die auch in der Praxis Ablagerungen verursachen und die Ölalterung beschleunigen.

Die Menge der Ablagerungen, die sich aus der Differenz der Einwaage der Ölmenge und des nach dem Verkoken zurückbleibenden Koksmenge in Masse bzw. Gew. % errechnet, einen Hinweis auf die Tendenz zur Koksbildung.

 

Ein Kokswert,  der über anlagenvolumenabhängigen Grenzen liegt, wird von den Diagnoseingenieuren von OELCHECK mit dem roten „!“ (also „Achtung“) versehen. In Abhängigkeit von den übrigen Standardwerten wie Viskosität, Flammpunkt, IR-Alterung, Abbau von Oxidationsinhibitoren oder Verunreinigungen (ICP) wird dann meist zu einem Ölwechsel geraten. Ölpflegemaßnahmen bringen bei schlechten Conradson-Werten keine Abhilfe, denn die Gefahr, dass Wärmetaucher und Ventile durch Koksablagerungen komplett verblockt werden oder dass bei einer Leckage heißes Öl zur Selbstentzündung führt, ist beim Überschreiten der Warnwerte nicht zu unterschätzen. Daher empfielt OELCHECK den Kokswert frühzeitig mit der Routinekontrolle zu überwachen. Der Koksrückstand ist Bestandteil des Analysensets 5 für Wärmeträgeröle.