煤焦油的分离技术及应用

煤焦油的分离技术及应用

丛兴顺

【摘要】本文简述了国内外煤焦油加工工艺的现状，指出了存在的问题，并系统总结了蒸馏、结晶、吸附、膜分离以及溶剂萃取等分离技术在煤焦油分离中的应用．提出了煤焦油的溶剂萃取新加工工艺，该工艺克服了传统加工工艺的缺点，有望推动我国煤焦油分离工业的发展．

[关键词]煤焦油；溶剂萃取；分离技术；应用

煤焦油是十分宝贵的有机41二-r_原料，尤其是芳烃、多环芳烃和杂环化合物的重要来源，其中有些产品是不可能或者不能经济地从石油化212原料中取得，焦化212业生产的蒽、苊、芘可以满足世界需求量的90％以上，212业上用的咔唑和喹啉几乎1000殇地来自焦化产品，因J／l=，煤焦油产品在世界化工原料需求中有极其重要地位?．发展焦油化212是许多国家十分关注的重要课题之一，各国都在积极开发研究煤焦油深度加212和分离的新技术，以生产适销x,l路和高附加值的精细化工新产品．

煤焦油产量取决于高炉焦炭的需要量，而不是取决于焦油产品的市场需求量，因而

其生产加工的规模与钢铁工业的兴衰息息相关．据20世纪80年代初统H-，世界煤焦油

产量每年接近1600万t，西欧约占30％，前苏联及东欧27％，北美22％，东南亚20％，其中3／4左右的煤焦油分布在世界127个煤焦油加212厂内进行加-r"．据专家估计，传统的高炉一转炉工艺在钢铁生产中的主导地位至少30年不会变，焦炭仍然是不可缺少的原料．近十年我国焦炭产量节节上升，包括土焦在内的焦炭总产量已超过1亿t，位居世界首位，我国已回收和尚未回收的煤焦油资源约400万t／a，如能得到充分和合理的利用必将创造巨大的经济价值拉J．

1 国内外煤焦油加工利用现状

1．1焦油的成分分析

煤焦油中含有上万种有机化合物，目前可以鉴定出的仅有500余种，其中中性组分

有174种(如苯、甲苯、二甲苯、萘、苊、蒽、芴和芘等)，酸性组分有63种(如酚、甲酚和二甲酚等)，碱性组分有113种(如吡啶、吲哚、喹啉和异喹啉等)，还含有其它稠环和含氧、含硫等杂环化合物．1995年，侯一斌等人用气相色谱一质谱分析法确定了91种化合物，其中脂肪族有32种，相对含量为53．01％，主要是正构饱和烷烃；芳香族化合物有59种，相对含量为45．34％，主要是苯、萘、葸、芴、菲及其取代物．

煤焦油中许多宝贵的有机组分，含量都很低，含量在l％以上的组分仅13种，他们是萘、菲、萤蒽、芘、芴、咔唑、2一甲基萘、1一甲基萘、氧芴和甲酚等．1．2 国内外煤焦油工业的加212分离现状

国外煤焦油加工工业较发达的国家有德国、日本、美国、英国、法国、意大利、前苏联

等，虽然工艺有一定的差别，但都基于相同的原理．基本过程为：粗焦油一脱水一过滤脱渣—，力口碱液防设备盾f蚀—，．负压下150—180。C脱水脱轻油—，无水焦油力Ⅱ热气化—．．二：次闪蒸分离沥青一各种油蒸汽冷凝分成不同馏份”】．

其中，德国和日本已将煤焦油的分离和利用的重点由高含量组分转向低含量组分，

以从中获取合成精细化学品所需的高附加值成分，并且成功地开发出一系列先进的煤焦

油加工新工艺．德国是最早利用煤焦油的国家．世界闻名的一些工艺流程几乎都是德国

斯蒂尔公司和考伯斯公司设计的，投入相当大的力量，积极开发与完善加工新技术，扩大产品品种，提高产品的质量等级．目前，吕特格公司(Rutgers WerkeAG)的焦油加212能力为150万t／a，已能生产500多种芳烃产品，煤焦油的化212利用率接近60％，位居世界之首．

日本的焦化工业发展较快，现有煤焦油加工能力已达180万t／a．煤焦油加212212艺大多是考伯斯二次气化212艺的改进型．近十多年来，日本的煤焦油加工业已形成了集中化、大型化和现代化的产业体系，在煤焦油的精密分离和焦化产品的深度加q-利用等方面取得了令人瞩目的成就．

前苏联的煤焦油加工能力一直很强，单机装量年处理煤焦油的能力高达60万t，采

用的多是一次气化单或双塔流程，精制的焦44=产品约有190种，其煤焦油分离效率仅次于德国．

作为发展中国家，印度的煤焦油加212生产水平也较高，目前其生产量达38万t／a．印度在萘、苯、甲苯及二甲苯和酚的生产工艺方面取得了突出的成就，在甲苯、萘和蒽的催化氧化方面也作了大量的研究和开发工作．

我国焦化工业起步不算太晚，但在近几十年内，焦化生产技术的改进与提高并不显著．目前我国仍采用20世纪50年代进口苏联的常压蒸馏一塔式、两塔式流程，每种馏分都需酸洗、碱洗脱酚，工艺流程长、能耗大、产品纯度低．以致我国不少的煤焦油下游产品如精萘还需进口．

2煤焦油的分离技术一。

2．1 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212行业通用的75- 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212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形成共沸难溶体系，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．

2．2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，萘一硫茚物系中精萘的提纯，x,-t一--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．日本的Yoshitaka Yamamoto¨1等研究了高压结晶提纯吲哚的方法．

2．3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212艺的关键环节．