Nano-filtrering af olie

Nano filtrering af olie. I de senere år har tendensen været at gearolierne skiftes fra mineralske olier til halv- eller fuldsyntetiske (dyrere) olier for at øge beskyttelsen af gearet og forlænge skifteintervallerne. Her ses danske vindmølleproducenter at være i front og det er derfor forventeligt at samme udvikling slår helt igennem hos udenlandske producenter i løbet af få år. Specielt efter at de store havvindmøller er kommet i produktion, er der kommet stor fokus på at få olieskift-intervallerne op uden samtidig at forringe oliekvaliteten. Gearolier skiftes i dag primært når syretallet for olien er for højt eller viskositeten ikke længere kan garantere ordentlig smøring. Af praktiske årsager skiftes olien stadig ofte efter bestemte intervaller, hvor intervallerne dog er fastlagt ud fra erfaringstal som er udledt af oliens tilstand. Forenklet set kan man sige at både syretallet, som er et udtryk for mængden af organiske syrer i olien, og den ændrede viskositet, er resultatet af forskellige nedbrydningsprocesser. Nedbrydningsprodukterne er primært alkoholer, aldehyder, ketoner, carboxylsyrer samt en række polymere reaktionsprodukter, som uønsket syntetesieres i gearolien på en vindturbine. De grundlæggende mekanismer herfor er hydrolyse, oxidation samt termiske nedbrydningsprocesser. Nedbrydningsprodukterne er stærkt uønskede i olien og er i sig selv årsag til yderligere, accelereret nedbrydning samt dannelse af klumper af organiske polymere (harpiks/resin). oxidationsprocessen erlangt fra enkel, der er mange reaktionstrin og processen og mekaniskerne forstås ikke til bunds. Vigtigt er at processen som hovedregel foregår i en kæderække af del-reaktioner. Følgelig må man kunne stoppe eller forsinke processen hvis man kan stoppe eller forsinke en af del reaktionerne. Indledende forsøgsresultater, tyder på at nano-filtrering kan benyttes til at stoppe eller bremse en af delprocesserne i oxidaitionsprocessen. Forsøg med oxideret olie har vist, at det kan lade sig gøre at fjerne gruppen af carbonylforbindelser ved nano-filtrering. Carbonylforbindeler er en fællesbetegnelse for aldehyder og ketoner som er nogle af de reaktanter der skal til, før der kan dannes organiske syrer og i sidste ende harpiks. Nano-filteret udgøres af den traditionelle CJC filtermasse, ilejret zeolitter. Zeolitter består primært af aluminium- og siliciumoxider og er naturligt forekommende i naturen. Zeolitter udviser et forbløffende væld af særprægede strukturer, der dog alle har den samme basale byggesten: den tetraedriske SiO_4 enhed. Krystalgitteret i zeolitten udgør en veldefineret porestruktur med meget små porer i størrelsesordnen 0.2-1 nanometer (heraf betegnelsen nano-filter). Det er i disse porer at selve filtreringen foregår på molekylar basis. Zeolitterne er ganske ugiftige både før, under og efter brug og kan om ønsket regenereres således at de kan genanvendes. Projektet - kort: Problemformulering - Der er et behov for at kunne fjerne oxidationsprodukter fra olie. Teoretisk grundlag - Zeolitten - også kaldet molekylsi - kan i teorien designes til selektivt at kunne filtrere oxidationsprodukter fra olien. Metode - Syntetisering af zeolitter og udfældning på cellulosefibre for derigennem at kunne undgå en særskilt bærer til zeolitten - og samtidigt opnås en stor, adsorberende overflade. Da en lignende kombination af cellulose og zeolitter aldrig er set før, må udviklingen påregnes udført gennem en iterativ proces. Forskningsfagligt indhold - Dybdegående forståelse af udfælningsprocesserne i forbindelse med fremstillingen af nano-cellulose fibre. Beskrivelse af hvad oxidationsprodukter præcist er. Design af zeolitterne således at de vigtige additiver i olierne ikke fjernes ved filtreringen. Afprøvning af forskellige zeolittyper med forskellige olietyper (de såkaldte PONA's = Paraffiner, Olefiner, Naphthener og Aromatiske olier) og de forskellige oxidationsprodukter. Undersøgelse af uønskede katalytiske bi-effekter ved zeolit filtrering, d.v.s. uønsket heterogen katalyse. Undersøgelse af uønsket fjernelse af organiske inhibitorer i olien. Opskalering af laboratorie tests til pilot-scale produktion og opskalering af pilot-scale produktion til kommerciel produktion. Derudover forestår en række udviklingsopgaver: Opbygning af teststand til accelererede langtidstest af nano-filtre. Indkøb af online måleapparatur til bestemmelse og måling af oxidationsprodukter. Indkøb af elektronmikroskop, eller evt. etablering af samarbejdspartner i industrien/forskningsverden som allerede er i besidelse af et elektronmikroskop. Undersøgelse af den mekaniske stabilitet af en cellulosefiber med udfældet zeolit. Da zeolitten er uønsket i selve olien, er det er vital betydning af denne ikke løsrives fra cellulosen. Field test og vurdering af den faktiske levetidsforlængelse af olien. Opbygning af kvalitetstest procedurer til verifikation af produktionen