“爸。。。嗯,沈老师,塑料居然还能炼油?这也太神奇了吧!”沈牧忍不住问道。
沈存笑了笑,耐心地解释道:“这就要从石油的形成说起了,我们一般认为石油是古代生物的残骸在漫长的地质作用下形成的。而塑料,大部分是由石油提炼出来的化学物质制成的。所以,从某种意义上说,塑料可以看作是石油的‘变形’。我们今天要做的,就是把塑料再变回类似石油的物质,这其中的关键就是热裂解技术。”
沈存带着孩子们来到改装好的反应釜前说道:“这就是我们的‘炼油厂’。之所以选择用煤气罐改装,是因为它能承受较高的压力,比较适合我们这次的提炼工作。”
接着,沈存在白板上写下几个化学公式,并开始详细讲解热裂解的原理。
“热裂解就是在高温、无氧或者缺氧的环境下,让有机化合物发生分解反应。塑料是由高分子聚合物组成的,比如常见的聚乙烯,它的化学式是(ch)n,在热裂解的过程中,这些高分子聚合物的长链会断裂。以聚乙烯为例,发生的化学反应可以简单表示为:(ch)n→cxhy(小分子烃类混合物)+其他产物,这里的cxhy就是热裂解产生的小分子烃类化合物,这些烃类化合物混合在一起,就是我们初步得到的类似石油的物质。不同类型的塑料,热裂解产物会有所不同,但大致都是将高分子的塑料分解成小分子的烃类。”
“那为什么要在无氧或者缺氧的环境下进行呢?”阿雅问道。
“问得好!如果有大量氧气存在,塑料就会燃烧起来,发生的就是氧化反应,生成二氧化碳和水等物质,那就不是我们想要的结果了。我们需要的是让塑料在高温下分解,而不是燃烧,所以要尽量减少氧气的影响。”沈存耐心地解答。
解释完原理,沈存开始示范炼油的具体过程。
他先将收集来的废塑料整理好,放入反应釜中。
这些废塑料都是这四年时间里避难所积累下来的塑料垃圾,已经被垃圾粉碎机处理成了一个个方块。
接着,沈存点燃了用木柴作为燃料的炉灶,开始给反应釜加热。
随着木柴的燃烧,火势逐渐变大,反应釜周围的温度也慢慢升高。
“随着温度升高,塑料会慢慢变软、融化,然后开始发生热裂解反应。这个过程需要一定的时间,而且对温度的控制非常关键。温度太低,反应进行得很慢,甚至可能无法发生。而温度太高,又可能会导致产物分解过度,影响石油的质量。”
沈存一边看着温度计,一边给两个孩子讲解。
“这种热裂解提炼石油的方法,在一些贫穷落后的国家比较常见。因为西方发达国家为了所谓的环保,常常会将各种垃圾‘出口’,废塑料就是其中的大头。通过这种简单的方法,就可以将废塑料转化为石油,满足一些基本的能源需求。虽然这种方法比较简陋,空气污染很大,但在末世环境下,却能派上大用场。”
过了一段时间,反应釜里开始有气体产生。
沈存指着导出的气体管道说道:“这些气体就是热裂解产生的,里面包含了烃类化合物和一些其他的气体杂质。我们需要把这些气体收集起来,进一步处理,才能得到我们想要的石油。”
沈存将导出的气体通过一系列的冷凝装置,气体逐渐冷却,变成了液体,流入了收集容器中。
看着收集容器里慢慢积累起来的深褐色液体,阿雅兴奋地说道:“哇,真的变成油了!”
“这还只是初步得到的类似石油的物质,里面还含有很多杂质,需要进一步加工。”沈存说道。
沈存又带着孩子们进行后续的加工处理。
他把初步得到的液体进行蒸馏,利用不同物质沸点的差异,将其中的杂质去除,进一步提高石油的纯度。
“蒸馏是炼油过程中非常重要的一步。通过控制温度,让不同沸点的物质在不同的温度下变成气体蒸发出来,然后再冷却成液体收集起来,这样就能得到更纯净的石油产品。我们将温度控制在汽油的沸点范围内,就能把汽油从混合物中分离出来。”
沈存一边操作,一边解释。
经过一番蒸馏,他终于得到了较为纯净的汽油。
“现在我们得到的就是汽油了,让我们试试效果如何。”沈存摇晃起了手中的瓶子。
随后他领着沈牧和阿雅,来到车库将汽油注入到了金琳那辆紫色混动轿车的油箱里。
伴随着发动机的轰鸣声响起,上午的课程圆满结束。