用松樹蔸提煉環(huán)保燃油

每年，我家鄉(xiāng)都會對松樹進(jìn)行輪伐，松樹砍伐后，人們就將樹蔸挖來做柴燒，我家里也是一樣。

可是，挖樹蔸將山挖得“千瘡百孔”，如果遇到下雨，會不會造成水土流失呢?后來我了解到：挖樹蔸不僅有利于疏松土壤，還便于栽種新的松樹，而且只要挖后稍加管理就不會引起水土流失了。

我在父親劈松樹蔸時發(fā)現(xiàn)：松樹蔸的木質(zhì)部含有很多的油。看到家里的油菜籽可以榨菜油、茶籽可以榨茶油、桐子可以榨桐油，我想：松樹蔸中的油是否也可以榨出來呢?

我?guī)е蓡栂蚩萍驾o導(dǎo)老師請教。老師回答說：有油總是可以想辦法提煉出來的，但是用原始的人工榨油辦法肯定不行，單純靠機(jī)械壓榨出松樹蔸中的油也很困難。不過，現(xiàn)在全世界正在研究這個煉油技術(shù)。

怎樣才能從松樹蔸中提煉出燃油呢?

在學(xué)到高二《化學(xué)》第四章“石油的裂化和裂解”以及“煤的綜合利用”時，我想：是否可以借鑒這個實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行研究?

我找科技輔導(dǎo)老師談了自己的想法，老師鼓勵我試試。利用課余時間，我認(rèn)真研究了課本上關(guān)于《煤的干餾》和《石油的分餾》等實(shí)驗(yàn)。

我想：既然煤可以干餾，把此實(shí)驗(yàn)中的煤換成松樹蔸碎片，能否提煉出油呢?于是，我自己設(shè)計(jì)了下面的類似“煤的干餾”試驗(yàn)：

試驗(yàn)一：松樹蔸的干餾和松蔸油的分餾，從松樹蔸中提煉燃油。

試驗(yàn)器材：天平、酒精(噴)燈、大試管、帶導(dǎo)氣管的單孔橡膠塞、鐵架臺、鐵圈、溫度計(jì)、蒸餾瓶、冷凝管、錐形瓶、尾接管、干松樹蔸碎片、鮮松樹蔸碎片、杉樹蔸碎片。

試驗(yàn)方法：

(一)將松樹蔸碎片放在大試管中，隔絕空氣加熱，使其干餾出液態(tài)油狀物，探究試驗(yàn)最佳溫度。

當(dāng)加熱到350℃時，松樹蔸碎片顏色變黃，開始有油狀物餾出；當(dāng)溫度逐漸上升到390℃時，松樹蔸碎片顏色變深，油狀物餾出速度加快；當(dāng)加熱到425℃時，松樹蔸碎片顏色變黑，油狀物餾出緩慢；當(dāng)溫度再回到390℃左右時，油狀物餾出速度接近原來較快水平。

反復(fù)試驗(yàn)三次，都與上述試驗(yàn)現(xiàn)象相同，這說明試驗(yàn)溫度范圍應(yīng)控制在350℃-425℃之間，最佳控制溫度為390℃。

(二)將所得液態(tài)油狀物在蒸餾燒瓶中分餾，收集餾分得到的液態(tài)燃油。

實(shí)驗(yàn)分析：從上表得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，干松蔸的出油率最高，鮮松蔸次之，杉樹蔸最低。這說明：松蔸中的含油量很高，如果能投入生產(chǎn)肯定有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)驗(yàn)是做成功了，但我在做上述實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)所用的時間太長。能否簡化流程、提高產(chǎn)油率、縮短試驗(yàn)時間呢?

我反復(fù)研究化學(xué)課本中的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有很多物質(zhì)都是靠催化劑來加快反應(yīng)速度的。那么，這個實(shí)驗(yàn)是否也可以加入催化劑來加快反應(yīng)速度呢?

通過網(wǎng)上查尋，我了解到我國科研工作者已經(jīng)發(fā)明了常用于石油工業(yè)的ZC-201油品催化劑。是否可以用它來加速煉油反應(yīng)呢?

在輔導(dǎo)老師的幫助下，我得到了一瓶ZC-201油品催化劑，于是，我又著手做起了下面的試驗(yàn)：

試驗(yàn)二：將樹蔸放在密閉的冷凝管中，加入2％的ZC-201油品催化劑，將干餾、催化熱裂解技術(shù)合并同步進(jìn)行提取燃油。

實(shí)驗(yàn)器材：蒸餾瓶、冷凝管、天平、燒杯、量筒、托架臺、三通、溫度計(jì)、電熱套；干松樹蔸碎片、鮮松樹蔸碎片、杉樹蔸碎片、ZC-201油品催化劑。

實(shí)驗(yàn)流程：將干松樹蔸碎片放在密閉的冷凝管中，加入2％的ZC-201油品催化劑，將干餾、催化熱裂解技術(shù)結(jié)合并同步進(jìn)行提取燃油。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)分析：從試驗(yàn)二可以看出，采用干餾、催化熱裂解技術(shù)合并同步進(jìn)行提取燃油出油率分別提高了3.05、3.95、和2.35個百分點(diǎn)，試驗(yàn)時間縮短近半小時，經(jīng)檢驗(yàn)，其油質(zhì)有一定的改善，還是一種較環(huán)保的燃油，我給它取名叫做“環(huán)保燃油”。

我從實(shí)驗(yàn)室里得到了環(huán)保燃油，真是高興若狂。可欣喜之余我還是有點(diǎn)擔(dān)心：這個油是否可以替代礦物柴油作為燃料呢?為了證明我的試驗(yàn)成果，我把樣品送去檢測。

權(quán)威部門檢測的結(jié)果表明：我在實(shí)驗(yàn)室里提煉的燃油無機(jī)械雜質(zhì)、含鉛量為零；與礦物柴油相比，它的CO和CO₂排放量很少，是一種相對污染較少的環(huán)保燃油。

據(jù)調(diào)查，松樹蔸不僅在我市有充足的資源，在江南丘陵地帶的蘊(yùn)藏量也很巨大。僅湖南岳陽地區(qū)就有成林松樹3.2萬公頃，湖南省約有成林松樹34萬公頃，全國約有600萬公頃，每年可采伐松樹約6000萬棵，留下的松樹蔸約1200萬噸，利用這些松樹蔸可提煉出140萬噸環(huán)保燃油，這樣就能緩解我國能源緊張的現(xiàn)狀了。