煤焦油的加工工艺和分离技术

煤焦油的加工工艺和分离技术
煤焦油的加工工艺和分离技术
00910155 任晓芬
内容摘要：本文简述了低温煤焦油组成和特点，并多方面介绍了煤焦油的加工工艺和分离技术。

关键词：煤焦油加工工艺分离
我国是富煤、少气、缺油的国家,石油资源随着人民日益增长的消费需求扩大日渐短缺.2007年中国原油净进口量为1.59亿t,对外依存度达到48.76%,2008年增长为1.79亿t ,对外依存度达到49.8%.据预测, 在未来一个较长的时期,我国的原油进口量还将增大,对外依存度将突破50% ,预计到2020年对外依存度将突破60%。

这直接导致我国能源安全水平下降, 增加经济发展的不确定性和受制于人的风险，因此石油替代能源的寻找逐渐成为焦点。

煤焦油为煤干馏过程中所得到的一种液体产物。

高温干馏(即焦化)得到的焦油称为高温干馏煤焦油（简称高温煤焦油），低温干馏（见煤低温干馏）得到的焦油称为低温干馏煤焦油（简称低温煤焦油）。

两者馏分的组成各不相同，主要组成元素见表 1.本文主要介绍低温焦油。

表1高温煤焦油各馏分的含量
烟烟煤低温干馏煤焦油的组成
低温焦油的特点
（1）低温焦油中苯不溶物含量低，一般均不高于2%，几乎不含喹啉不溶物，这对焦油沥青制取碳纤维是极为有利的。

（2）低温焦油中酚含量极低一般含量为14%（无水焦油），其中甲酚二甲酚含量约占1/2-1/3。

（3）在低温焦油<330℃的馏分中，除酚类产品含量较高外（占20%），其他组分中得酚含量均较低，因此无提取价值。

在焦油加工时不必要提取多种馏分，酚类产品也只需提取两种混合馏分即可。

低温煤焦油是煤在800℃以下干馏得到的副产物.从外观上看, 是黑色黏稠液体, 密度为1 g/cm3 左右.黏度大,具有特殊的气味。

煤焦油加工工艺
（1）精细化工
精细化工就是将低温煤焦油所含组分逐个分离,成为单体的过程, 目前全世界仅有法国的马里诺( Marienau) 走低温煤焦油的精细化
工路线. 其主要产品有: 1) 酚、甲酚及二甲酚等, 占焦油的10%( 质量分数, 以下同) , 用于制造消毒剂、杀虫剂、燃料中间体、药品及树脂等; 2) 酚油, 占焦油的8%, 含有高烷苯酚和萘酚等, 用作木材浸渍和皂液乳化的消毒剂; 3) 邻苯二酚和甲基间苯二酚, 用于化学工业;4) 脱酚油, 占焦油的1%, 用作筑路添加剂或生化杀虫剂和农
用杀菌剂的溶剂; 5) 脱萘洗油, 占焦油的5% ; 6) 重油, 占焦油的32% , 可作燃料油, 也可作筑路油添加油; 7) 沥青, 占焦油的31% , 性能与石油沥青相似, 用于防水和密封及配置筑路油.
（2）加氢
加氢工艺目前是处理低温煤焦油的主要手段. 加氢工艺的目的
是使焦油中大量的芳烃、胶质和沥青质加氢饱和, 裂解开环加氢分解获得更多的低分子量饱和烃; 同时脱除S, N, O 和金属等杂原子;另外还可以生产用于提高柴油十六烷值的添加剂。

（3）燃料型
燃料型工艺以生产汽油、煤油和柴油等为主, 国内的研究机构对燃料型工艺也进行了相应的研究.国内某研究所以低温煤焦油为原料, 通过过滤器和预处理器脱出水分和部分轻油及残渣后, 进入精馏塔
进行馏分切割. 将小于360℃的产品全部进行加氢精制, 分离后得到
石脑油和柴油；大于360℃的产品为沥青组分。

工艺流程如下图。

煤焦油的分离
1蒸馏和精馏
蒸馏和精馏都是利用沸点不同把各组分分离的方法, 是目前各加工行业通用的方法,其相同点是都要供给大量的热量, 这样不仅能耗大,而且温度过高会造成某些组分的分解.目前,提出了共沸蒸馏和萃取蒸馏,日本住友金属化工公司选用二甘醇、乙二醇等做溶剂,与95%萘馏出后的残渣油共沸, 使之与煤焦油馏分中的杂环芳香族化合物成共沸难溶体系, 使萘和甲基萘等二环芳烃选择性地与杂环芳香族化合物分离. 山荫等利用萃取蒸馏的方法改善了精制萘的工艺,在体系中加入二乙醇胺可以较好地浓缩杂质,提高萘的分离精制效果.
2 结晶
结晶技术是传统的分离工艺,但对于像煤焦油这样的多元复杂组分的分离采用结晶法, 其能力较低,使用受到限制.但是结晶技术在对于一些沸点相近,但结晶点相差较大的物系的分析,效果明显.例如甲基萘的分离,萘- 硫茚物系中精萘的提纯,对二甲苯的提纯等. 结晶法具有工作温度低,回流比低,消耗能量少等优点,但是使用面受到
限制.
3 吸附及膜分离
吸附是根据分离塔中填料吸附性能的差异,使流动相中的某组分从混合体系中分离的吸附法也是传统的分离方法之一.开发新型吸附剂是改善这种分离工艺的关键环节.
4 溶剂萃取
溶剂萃取,简称萃取,实质上是利用不同物质在选定溶剂中溶解度的不同,以分离被处理溶液中的组分的方法.它是一个复杂的物理化学过程.液- 液萃取技术已经非常成熟,只要找到合适的萃取体系,就能应用到煤焦油的分离中.Lamey 等的研究表明:选用诸如浓硫酸或液氨类的无机萃取剂可以有效分离精制蒽和菲,利用N, N - 二甲基甲酰胺可以分离精蒽中80%的咔唑. 伍林、宗志敏、魏贤勇等人用工业酒精为萃取剂,即可将煤焦油中的1- 4环化合物完全萃取出来。

煤焦油是十分宝贵的有机化工原料，含有上万种有机化合物，目前可以鉴定出的就有500余种。

因此，市场前景广阔，应该加快开发和利用。

参考文献：《低温煤焦油的综合利用》，张军民，刘弓，第33卷第3期，2010年7 月。

《煤焦油的分离技术及应用》，丛兴顺，第26卷第2期，
2009年4月
《低温焦油的合理开发和利用》，朱秀梅，
徐秀萍，丁亚静，2002年第1期。

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