付堯 梁瓊月 張燕萍（1.沈陽工學(xué)院 生命工程學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

1 概述

地溝油泛指生活中各方面的劣質(zhì)油，主要是高級(jí)脂肪酸甘油酯，根據(jù)其來源可能含細(xì)菌、重金屬等有毒有害物質(zhì)。以地溝油為原料通過化工加工成高效生物汽油，可將地溝油變廢為寶做到資源再生。汽油主要由C5到C12的脂肪烴、環(huán)烷烴以及一定的芳香烴組成。汽車的油號(hào)是表達(dá)油品辛烷值的重要指標(biāo)，代表了油品的抗爆性，目前我國(guó)市場(chǎng)上對(duì)家用汽車汽油的油號(hào)基本為92、95、97號(hào)，而賽車不同于普通的家用汽車，由于其在發(fā)動(dòng)機(jī)配置、油缸、車身重量等方面的更高要求，所以要求所加汽油必須在性能方面更加出色。賽車用油多為無鉛汽油或高級(jí)柴油與一般家用汽油相比，其成分相同但比例不同。賽車所用油更加高級(jí)故有人將120號(hào)、130號(hào)甚至180號(hào)的賽車用油稱為“航空用油”。結(jié)合國(guó)外實(shí)例，外國(guó)車隊(duì)使用KFC廢棄的地溝油轉(zhuǎn)化為高油號(hào)賽車用油，證明此項(xiàng)目的可行性。

可將地溝油的制備分為兩步走：首先以地溝油為原料進(jìn)行除雜、取色等一系列預(yù)處理后，添加適量的油酸、親水劑、調(diào)油劑、穩(wěn)、提煉后得到普通汽柴油。最后根據(jù)普通汽油和賽車專用高標(biāo)號(hào)汽油的各物質(zhì)組成、比例的不同，通過添加試劑以及轉(zhuǎn)化、提煉得到高標(biāo)號(hào)賽車用油。

2 生物汽柴油制備

地溝油泛指生活中的劣質(zhì)油，主要是廢棄動(dòng)植物油脂、泔水油及餐飲行業(yè)下水道中的垃圾油總稱。故其會(huì)含大量的雜質(zhì)，若想將地溝油通過化工加工成高效低成本的生物汽油需經(jīng)歷預(yù)處理、反應(yīng)調(diào)節(jié)油品清亮度以及靜置熟化等步驟，將地溝油中的不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為飽和脂肪烴。

首先通過沉淀過濾以及離心除雜等方式，對(duì)地溝油進(jìn)行除雜、脫膠、脫色、脫水一系列預(yù)處理。再按比例將備好的地溝油、水、親水劑、調(diào)油劑、穩(wěn)定劑依次加入反應(yīng)釜同時(shí)開始攪拌，油酸需緩緩?fù)度敕磻?yīng)釜。同時(shí)啟動(dòng)循環(huán)剪切泵和攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢枰恍r(shí)左右，至油品清亮透明（油酸可先加80%，剩余的可邊攪拌邊添加至油品清亮透明為止）。隨后將調(diào)油劑按比例投入反應(yīng)釜并循環(huán)攪拌十五分鐘左右，調(diào)制其至油品清亮透明后再進(jìn)行互溶調(diào)試，即將制備的生物汽油與普通汽油按一定比例混合后，觀察其互溶效果，若混合油混濁不透明，需取混合油樣向其滴加環(huán)己氨至油品呈清亮透明，說明汽油配方中環(huán)己氨所占比偏低，應(yīng)適當(dāng)增加配方中環(huán)己氨的所比例直至混合油呈現(xiàn)較好的互溶效果。然后需將生產(chǎn)出的生物汽油在反應(yīng)釜或儲(chǔ)罐中靜置熟化至少24小時(shí)，取樣觀察若仍清亮透明，則實(shí)驗(yàn)效果好，若出現(xiàn)白色沉淀或油品混濁不透明，則說明油品配劑不平衡或反應(yīng)不充分，一般可添加少量環(huán)己氨或油酸將其充分?jǐn)嚢韬笫褂推烦是辶镣该?。為達(dá)到較好的生產(chǎn)效率，可將產(chǎn)出的清亮透明的生物汽油取樣后加熱恒溫靜置幾分鐘，觀察其無明顯變化則說明該油品已反應(yīng)充分，靜置熟化24小時(shí)后實(shí)驗(yàn)即可結(jié)束。若油品出現(xiàn)混濁或產(chǎn)生白色沉淀，則需取樣后向其中滴加少量親水劑或油酸攪拌，待其反應(yīng)幾分鐘觀察，若滴加油酸后油品仍呈清亮透明，則說明原配方中油酸所占比偏低，需根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果提高配方中油酸所占比例。影響試驗(yàn)結(jié)果因素眾多，需根據(jù)具體情況調(diào)整配方中各成分所占例。

3 高標(biāo)號(hào)賽車用油的轉(zhuǎn)化

由地溝油添加藥品制成的生物汽柴油要想轉(zhuǎn)化為更高標(biāo)號(hào)的賽車用油，還要經(jīng)過反復(fù)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程。F1賽車所用的汽油油品與我們常規(guī)汽油油品相比，汽油燃料中的成分是相一致的，只是其中的各成分含量比例不一致而已。查驗(yàn)得知F1賽車用燃料中含氧化物13%，多常規(guī)燃料氧化物含量10%。不飽和化合物相差19%，芳香族化合物相差7%，石蠟和異石蠟相差22%。前后兩種燃料的成分比例對(duì)比差別大，這在一定程度上為我們由常規(guī)燃料即用地溝油制備的汽柴油向賽車用燃料的轉(zhuǎn)化提供了一定的可行思路。

可利用催化加氫的方法來測(cè)定不飽和物的含量，確定不飽和物比例值。汽油催化加氫的主要作用是將汽油分割為輕、重組分，將分割出來的輕組分進(jìn)行汽油脫硫醇，而得到的重組分進(jìn)行加氫脫硫，并且其中有部分伴隨有烯烴飽和，所以可能需要再經(jīng)過一定的異構(gòu)化過程來降低辛烷值的損失，達(dá)到使汽油的辛烷值含量基本與原來一致的要求。辛烷值與汽油的抗爆性有關(guān)。抗爆性由異辛烷和正庚烷來指標(biāo)，其中異辛烷（2，2，4-三甲基戊烷）的抗爆性好，辛烷值給定為100，正庚烷的抗爆性差，辛烷值給定為0，可通過一定的測(cè)試方法來測(cè)定其具體含量。辛烷值在利用地溝油制成的汽油去轉(zhuǎn)變成高標(biāo)號(hào)賽車用油中有著非常重要的作用。為提高辛烷值，我們還可使用一定的抗爆劑來實(shí)現(xiàn)提高油品的抗爆性。抗爆劑，又稱抗震劑、汽油抗爆劑、辛烷值提升劑，是一類用于提高辛烷值，以防止或者減輕汽油在引擎內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的爆震的高分子聚合物?？衫盟行У奶岣咚频玫钠陀推贰Ａ硗馊剂掀錁?biāo)號(hào)越高代表其抗爆性越高，爆炸時(shí)的熱效率越高。汽油的標(biāo)號(hào)決定了爆震點(diǎn)的早晚，同時(shí)決定了引擎的功率大小。所以在利用催化加氫確定比例值時(shí)需要我們同時(shí)兼顧所得油品中辛烷值的含量，我們的實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)可能達(dá)不到要求。同時(shí)利用生物降解減少芳香族化合物，因?qū)嶋H情況復(fù)雜、實(shí)際操作受多種因素影響，需大量實(shí)驗(yàn)證明其可行性。石蠟與異石蠟的比例差別最大，可利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)、傅里葉紅外光譜分析儀(FT-IR)、元素分析儀及石油產(chǎn)品特性分析儀等，對(duì)不同改性條件下制得的燃料和不同比例摻混得到的燃料的物化特性和燃燒特性進(jìn)行分析比較，得到適宜制備賽車用燃料的改性條件和摻混比例。在我們得到這些改性條件和摻混比例之后，又需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)操作來驗(yàn)證我們得到的數(shù)據(jù)是否能達(dá)到我們想要的預(yù)期效果，在一定程度上也有一定的難度。所以高標(biāo)號(hào)汽油的轉(zhuǎn)化在理論方面上有一定程度的可行性，更多的需要以實(shí)際的實(shí)驗(yàn)來說明。

4 結(jié)語

科技水平的發(fā)展伴隨汽車性能的不斷提高，所以對(duì)汽油油品也有了更高階段的要求，伴隨被大眾所熟知的賽車行業(yè)對(duì)于高辛烷值汽油的大量需求，故而如果探究出更高標(biāo)號(hào)的汽油就能將在未來的汽油市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有利主導(dǎo)地位。近年來國(guó)家推行生態(tài)可持續(xù)發(fā)展、低碳、綠色、環(huán)保政策，我們利用地溝油制備生物汽柴油再轉(zhuǎn)化為高標(biāo)號(hào)賽車用油，為地溝油的生態(tài)利用提供了一個(gè)變廢為寶、資源合理化的途徑，大力響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。同時(shí)在產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益的情況下，也能在一定程度上緩解石油供需短缺的問題。在我國(guó)大力推行深挖“汽車后市場(chǎng)”的背景下，彌補(bǔ)了我國(guó)高標(biāo)號(hào)賽車汽油市場(chǎng)上的空白，一定程度上解決了新興賽車市場(chǎng)的部分需求。但是由于我們現(xiàn)有技術(shù)的限制，實(shí)驗(yàn)可能存在技術(shù)漏洞或者技術(shù)危險(xiǎn)性，達(dá)不到理想的實(shí)驗(yàn)效果，還需不斷改進(jìn)完善。