煤焦油中酚的提取与利用

煤焦油中酚的提取与利用

摘要：煤焦油中含有的酚类化合物是重要的化工原料和高附加值产品，其产率受煤化工的工艺类型、工艺条件和煤本身性质的影响，本文主要讲述我国西北地区出产的煤焦油，对其基本特性进行分析，国内外流行的煤焦油酚的提取提取方法介绍，并在此基础上简述煤焦油的综合应用。

关键词：煤焦油酚类化合物提取与利用

在过去的十几年中，对于高温煤焦油酚类化合物的回收，国内，国外学者已经积累不少经验，使用过热水抽提法，醇类水溶抽提法，重力沉降法，精馏法等。国内的生产工艺是采用低温干馏工艺生产半焦和低温煤焦油，该工艺提高了产品附加值和利用率，也是今后石油资源紧缺的地方用煤代来代替生产的有效解决方案。

一、煤焦油的基本特性

煤焦油的分析是建立在化学分析、仪器分析和油品炼制工程基础上的采用公认的试验方法分析检验油品的理化性质和使用性能的实验过程，可对石油产品加工过程提供参考标准。煤焦油从外观上看，是暗褐色液体，黏性大，具有特殊气味。其特性与其构成成分有密切联系，它的组成是因煤热解过程中的多种因素，比如加热，升温的速度热解压力和气氛等。煤种类不同，其焦油性质，如密度，馏分组成，含酯组分也是不同的。

二、煤焦油酚类物质的抽提方法和现状

分离方法简介。从低温煤焦油中提取化学品在于选择合适的分离方法，含酚馏分油与碱性化合物进行反映得到的水溶性酚钠溶液，使得酚类从煤焦油馏分中分离出来，处于容易控制的水平。

三、溶剂抽提方法介绍

1.过热水抽提法因酚类在水中的溶解度水温度升高而增加，在200-250℃的温度下可将油中大部分酚类混合物抽提出来。未减少抽出物中的中性油含量，可大量含酚污水稀释抽出物，并用水蒸气高温结晶，再用污水脱酚的方法从水中回收酚类。此法必须在高温高压下操作，建议配置高压氧舱。设备要求高，局限大。

2.醇类水溶抽提法某些盐类及酚钠、酸性亚硫酸钠、二甲苯硫酸钠水溶液对酚类均有选择性溶解能力。且一般酚类化合物的溶解度随盐类浓度的增加而增大，因此要采用较高浓度溶液提抽，比如使用甲醇、乙醇、乙二醇及甘油等。醇类稀释物价廉、获得容易，回收技术简单经济等优势。醇类水溶液抽提要求浓度适宜，过高会使酚类中含较多的中性油，较低对酚类溶解量不足，因此，使用该法的关键是控制好浓度，一般采用大浓度溶剂，才能达到所需的精度要求。

3.重力沉降法煤焦油酚水中主要含有煤焦油尘、焦油油/中油和酚水，根据各组分密度的差异，煤焦油酚水在沉降罐中进行重力沉降，从而分离出酚水、焦油油/中油、煤焦油尘。焦油油/中油、煤焦油尘会较早抽提出来送至其他环节，酚水则可进一步利用。该方法利用物资物理属性，只需投入沉降罐，初馏塔等设备，操作简单，但是提取出来的酚水不够纯净，需要进一步的加工。

4.精馏法该方法是液体分离应用中最广泛，最有效，经济效益最高的方法之一。是利用了酚水的化学属性，酚水组分子中含有少量的氨、脂肪酸、氰化物、二氧化碳，酚和水的沸点相差约92℃，酚和氨、酸、氰化物沸点差距更大，使用最简单的蒸馏方法就可以从煤焦油的酚水组分中抽提酚。该方法涉及技术理论少，好操作，能耗低、回收率高，但是还是面临跟重力沉降法相同的弊端，抽提的酚水纯净度不够，如需高纯度的酚类物质，还需进一步加工。

四、粗酚的精分

精酚采用间歇减压蒸馏工艺。原料粗酚送入脱渣脱水，在此蒸馏拖脱水，保证无水粗酚进入初馏釜，在初馏釜和初馏塔内蒸出全馏份。全馏份分别在精馏釜、精馏塔进行多次蒸分别产出酚、甲酚、二甲酚。具体流程图如下：

五、同系物分离

低温煤焦油粗酚的分离包括三个组成部分：低沸点酚、萘酚和烷基萘酚。间、对甲酚精馏分离困难，一般多用化学方法分离。结晶分离法，络合加成法、烷基化分离法是利用间、对甲酚与异丁烯进行烷基化反应，分别生成二乙基对甲酚和4z乙基问甲酚。二者沸点相差20℃，然后通过脱烷基和蒸馏分别得到纯的间甲酚和对甲酚。其工艺流程简单，反应条件温和，且辅助原料异丁烯廉价易得、可循环。二甲酚同分异构体的分离也是煤低温热解液体产物中低沸点酚类分离的一个重要方面，可采用类似于分离间、对甲酚的方法。具体流程图如下：

六、使用设备

焦油蒸馏装置、馏分脱酚及酚盐分解装置、萘蒸馏装置、精酚装置、精萘装置。

七、利用方案

目前参考国外代表性公司，从焦油中分离配置产品有200多种，萘有4个级别，树脂类有5个级别。他们可以根据市场需要，在同一装置上，改变操作参数，生产不同级别的产品，达到装置的多功能性。国内产品主要是酚类提取物资，洗油，沥青等。产品质量数量基本类似，导致煤焦油加工效益一般，和国外差距较大。主要原因有一下几个方面：各焦油加工装置规模普遍偏小；高质量、高附加值产品较少；生产企业适应市场能力较差；焦油深加工产品的市场有待开发，特别是新产品推向市场时，难度较大。

八、环保水平

废气处理主要是指焦油加工过程中的放散气和沥青烟气的处理。国外焦油加工厂收集这部分废气，并集中到洗涤塔，净化、降温后送管式炉焚烧。有些焦油加工厂的油槽顶部还进行氨气封，其放散气排出的可能性就更小。而国内只有个别焦油加工装置对放散气进行集中收集处理，大部分装置都是自由放散。所以在废气处理上应改进。

九、装备水平

装置的装备水平与机械制造、自控水平密切相关。国内焦油加工的装备水平与国外差距较大，主要原因是过多考虑项目投资额；高温运转设备耐腐蚀材质、高温高粘度截止的检测仪表等难以找到合适的国内生产厂；即使是国外引进的设备，维修水平相差较远。

结束语：

煤焦油是一种有价值的化工原料，在提供工业生产原料方面具有不可替代的作用。本文介绍了目前国际上较为流行的煤焦油中酚的提取方法，根据这些方法提出了优缺点，为我国在选择煤焦油中酚的提取方法提供了参考依据。目前我国对煤焦油的加工存在着加工过程环境污染严重、分离新技术应用水平低、加工深度不够等问题，低阶煤热解加工不同工艺的研发或内外仍需要不断地探索研究。

参考文献：

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[4]：贾永忠，贾丽.煤焦油中酚的提取利用[J].当代化工，2008，37（2）：194-196