“汽車后市場”背景下地溝油制備高標號賽車用油

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

1 概述

地溝油泛指生活中各方面的劣質油，主要是高級脂肪酸甘油酯，根據其來源可能含細菌、重金屬等有毒有害物質。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、環烷烴以及一定的芳香烴組成。汽車的油號是表達油品辛烷值的重要指標，代表了油品的抗爆性，目前我國市場上對家用汽車汽油的油號基本為92、95、97號，而賽車不同于普通的家用汽車，由于其在發動機配置、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故有人將120號、130號甚至180號的賽車用油稱為“航空用油”。結合國外實例，外國車隊使用KFC廢棄的地溝油轉化為高油號賽車用油，證明此項目的可行性。

可將地溝油的制備分為兩步走：首先以地溝油為原料進行除雜、取色等一系列預處理后，添加適量的油酸、親水劑、調油劑、穩、提煉后得到普通汽柴油。最后根據普通汽油和賽車專用高標號汽油的各物質組成、比例的不同，通過添加試劑以及轉化、提煉得到高標號賽車用油。

2 生物汽柴油制備

地溝油泛指生活中的劣質油，主要是廢棄動植物油脂、泔水油及餐飲行業下水道中的垃圾油總稱。故其會含大量的雜質，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歷預處理、反應調節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，對地溝油進行除雜、脫膠、脫色、脫水一系列預處理。再按比例將備好的地溝油、水、親水劑、調油劑、穩定劑依次加入反應釜同時開始攪拌，油酸需緩緩投入反應釜。同時啟動循環剪切泵和攪拌機充分攪拌一小時左右，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）。隨后將調油劑按比例投入反應釜并循環攪拌十五分鐘左右，調制其至油品清亮透明后再進行互溶調試，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己氨至油品呈清亮透明，說明汽油配方中環己氨所占比偏低，應適當增加配方中環己氨的所比例直至混合油呈現較好的互溶效果。然后需將生產出的生物汽油在反應釜或儲罐中靜置熟化至少24小時，取樣觀察若仍清亮透明，則實驗效果好，若出現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不充分，一般可添加少量環己氨或油酸將其充分攪拌后使油品呈清亮透明。為達到較好的生產效率，可將產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充分，靜置熟化24小時后實驗即可結束。若油品出現混濁或產生白色沉淀，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，需根據具體實驗結果提高配方中油酸所占比例。影響試驗結果因素眾多，需根據具體情況調整配方中各成分所占例。

3 高標號賽車用油的轉化

由地溝油添加藥品制成的生物汽柴油要想轉化為更高標號的賽車用油，還要經過反復復雜的實驗過程。F1賽車所用的汽油油品與我們常規汽油油品相比，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。查驗得知F1賽車用燃料中含氧化物13%，多常規燃料氧化物含量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比差別大，這在一定程度上為我們由常規燃料即用地溝油制備的汽柴油向賽車用燃料的轉化提供了一定的可行思路。

可利用催化加氫的方法來測定不飽和物的含量，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行汽油脫硫醇，而得到的重組分進行加氫脫硫，并且其中有部分伴隨有烯烴飽和，所以可能需要再經過一定的異構化過程來降低辛烷值的損失，達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。抗爆性由異辛烷和正庚烷來指標，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，可通過一定的測試方法來測定其具體含量。辛烷值在利用地溝油制成的汽油去轉變成高標號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現提高油品的抗爆性。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燃燒時產生的爆震的高分子聚合物。可利用它有效的提高所制得的汽油油品。另外燃料其標號越高代表其抗爆性越高，爆炸時的熱效率越高。汽油的標號決定了爆震點的早晚，同時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需要我們同時兼顧所得油品中辛烷值的含量，我們的實驗研究技術可能達不到要求。同時利用生物降解減少芳香族化合物，因實際情況復雜、實際操作受多種因素影響，需大量實驗證明其可行性。石蠟與異石蠟的比例差別最大，可利用氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)、傅里葉紅外光譜分析儀(FT-IR)、元素分析儀及石油產品特性分析儀等，對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，又需要進行大量的實驗操作來驗證我們得到的數據是否能達到我們想要的預期效果，在一定程度上也有一定的難度。所以高標號汽油的轉化在理論方面上有一定程度的可行性，更多的需要以實際的實驗來說明。

4 結語

科技水平的發展伴隨汽車性能的不斷提高，所以對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對于高辛烷值汽油的大量需求，故而如果探究出更高標號的汽油就能將在未來的汽油市場競爭中占有利主導地位。近年來國家推行生態可持續發展、低碳、綠色、環保政策，我們利用地溝油制備生物汽柴油再轉化為高標號賽車用油，為地溝油的生態利用提供了一個變廢為寶、資源合理化的途徑，大力響應國家號召。同時在產生了一定的經濟效益的情況下，也能在一定程度上緩解石油供需短缺的問題。在我國大力推行深挖“汽車后市場”的背景下，彌補了我國高標號賽車汽油市場上的空白，一定程度上解決了新興賽車市場的部分需求。但是由于我們現有技術的限制，實驗可能存在技術漏洞或者技術危險性，達不到理想的實驗效果，還需不斷改進完善。