煤焦油成分简单分离

煤焦油成分的简单分离

摘要：煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用.焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品。煤焦油分离加工技术尚不成熟完整，目前对于煤焦油的深加工和提取高附加值的产品仍需进一步的探索。本文探讨了煤焦油成分的简单分离方法，煤焦油经蒸馏截取各段馏分后，将焦油中的成分根据其化学性质分为中性和酸碱性两部分，针对不同成分的分离探讨适合的分离方法。

关键字：煤焦油；分离方法；组成

1、引言:

煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一,其产量约占装炉煤的3%~4%在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，密度通常在0.95-1.10g./cm3之间，闪点100℃具有特殊臭味，煤焦油又称焦油。

常温下煤焦油是一种黑色粘稠液体，炼焦生产的高温煤焦油密度较高，为1.160～1.220g/cm3 。主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。其组分萘含量较多，其余相对含量较少，主要有1－甲基萘、2－甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、莹蒽、喹啉、芘等。焦油的各组分性质有差别，但性质相近组分较多，需要先采用蒸馏方法切取各种馏分，使酚、萘、蒽等欲提取的单组分产品浓缩集中到相应馏分中去，再进一步利用物理和化学的方法进行分离。

170℃前的馏分为轻油；170～210℃的馏分主要为酚油；210～230℃的馏分主要为萘油；230～300℃的馏分主要为洗油；280～360℃的馏分为一蒽油；二蒽油馏分初馏点为310℃，馏出50％时为400℃。

煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用.焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，目前提取的主要产品有：

（1）萘用来制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料。油漆及医药等用。

（2）酚及其同系物生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等。

（3）蒽制蒽醌燃料、合成揉剂及油漆。

（4）菲是蒽的同分异构体，含量仅次于萘，有不少用途，由于产量大，还待进一步开发利用。

（5）咔唑是染料、塑料、农药的重要原料。

（6）沥青是焦油蒸馏残液，为多种多环高分子化合物的混合物。用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。

本文将对煤焦油经蒸馏分离后的组分分为中性组分和酸碱性组分，针对不同的组分根据其性质制定不同的分离方法。

图1-1煤焦油的分离流程及方法

2、正文：

2.1中性组分的分离：

煤焦油经初步蒸馏分离得到的中性组分分散在轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油中,其主要成分见表。

表2-1煤焦油各馏分的主要中性成分

馏分中性组分馏分中性组分

轻油苯、甲苯、二甲苯、三甲苯

酚油(氢化)茚1,2,4,5，均四甲苯,古马隆

萘油萘、甲基萘、二甲基萘

洗油苊、芴氧、芴、联苯、吲哚

蒽油蒽、菲及其衍生物、萤蒽、芘、咔唑及其衍生物

由表1可以看出,各馏分中的中性组成是多种芳香族同系物的混合物。这些混合物因结构和性质相似不易分离,尤其是具有高利用价值的组分分离更是困难。

2.1.1轻油馏分分离

轻油馏分主要以苯同系物为主,在分离工艺上较为成熟。轻油蒸馏得到的粗苯,再精制成纯苯和甲苯,一般采用分馏和酸洗式加氢相结合的方法进行分离。目前较先进的方法有粗苯加氢精制工艺,德国考伯斯公司开发的萃取精馏工艺,石油化工科学研究院所开发的抽提蒸馏分离苯,这个工艺同时生产60~90℃的6号溶剂油,大大降低了汽油中的苯含量,具有显著的社会效益。

2.1.2酚油馏分的分离

酚油中含有苯酚30%,邻甲苯酚10~13%,间甲苯酚14~18%,对甲苯酚9~12%,二甲苯酚13~15%。邻甲苯酚的沸点比间、对甲苯酚低10℃,经一般蒸馏工艺将其分离得粗酚。再将粗酚蒸馏截取邻甲苯酚馏分。粗酚也可用NaOH稀溶液处理酚油,酚类变成钠盐而溶于水。油水分层,油层用硫酸酸解,析出粗酚。国内采用三釜二塔间歇式减压精馏对粗酚进行处理,得到苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚和二甲酚等产品。美国开发了在有水存在下蒸馏酚的方法,波兰试验了筛板式脉动萃取塔,从煤焦油的酚馏分中提取酚。间、对甲酚分离可采用结晶分离法、络合加成法、异丁烯烷基化法、分子筛分离法等。

2.1.3萘油馏分的分离

萘油在工业上一般采用精馏法生产工业萘,但萘的沸点(218℃)和硫茚的沸点(219. 9℃)相差很小,精馏法只能生产95%的工业萘,不能生产高纯度工业萘和精

萘。精萘可用结晶法制取及加氢精制。我国中科院山西煤化所、上海焦化厂、上海化工设计院等单位从20世纪80年代初开始研究工业萘加氢脱硫精制技术。对2,6-二甲基萘的分离方法有吸附法,配位法,乳化结晶法,共沸蒸馏法,高压结晶法,共沸精馏法,降膜分离结晶法等。

2.1.4洗油馏分的分离

洗油深加工产品是目前石油化工所无法取代的,国内洗油深度加工尚未形成较大规模,加工能力和技术都比较薄弱。国外一些发达国家采用集中加工焦油,洗油加工业规模较大,有较深入的研究。日本新日铁化学研究所研制开发了将蒸馏与塔内结晶工序相结合(BMC)的方法制取苊的工艺过程。法国BEF洗油加工工艺,得到β-甲基萘及工业苊产品;德国用双甘醇作萃取剂萃取蒸馏,再重结晶法从馏出液中分离出联苯和吲哚,釜底残液二次蒸馏,将苊馏分与氧苊(二苯并吠喃)馏分分离,再用结晶法从苊馏分中提取工业苊。产品有α-甲基萘、β-甲基萘、二甲基萘、吲哚、苊、氧芴和芴等。

从苊馏分中分出粗苊的方法有结晶和磺化法等,进一步的净化可用溶剂重结晶法,苦味酸法,钾熔法与升华法等。精制可用精馏法和分布结晶法。吲哚的分离有物理化学分离方法,如共沸精馏法,溶剂萃取法,络合法;化学方法如碱熔法和酸聚合法等;结晶分离法,超临界萃取法,冷却结晶法和制备色层法用于吲哚的精制。洗油通过精馏、结晶分离可提取联苯。芴的提取精制,常用冷却结晶法和溶剂结晶法。

2.1.5蒽油馏分的分离

蒽油中的蒽、菲、咔唑是比较有价值的产品。提取蒽、菲、咔唑的分离提纯方法很多,有渗透萃取法、溶剂精馏法、溶剂化学法、溶剂蒸升法等十余种。蒽的提纯采用丙酮作溶剂进行溶剂重结晶,但蒽的提取率低,丙酮挥发性大,又易燃易爆。后改用二甲基氨丙腈和二甲苯与丙酮混合物及C4~C12的丙烯齐聚物、极性溶剂、N-甲基吡咯烷酮的混合物;美国还提出粗蒽从溶剂中重结晶过程在超过沸点的温度下进行的方法。

粗蒽减压蒸馏和重苯洗涤结晶法制精蒽。粗蒽的提纯有水解法,乳化液膜法,区域熔融法等。PROABD工艺是直接以一蒽油为原料,结晶形成半蒽,再通过减压蒸馏生产出精蒽(96%)和精咔唑(95%)。采用四氯化碳硫酸法从粗蒽中提取菲是一种比较理想的方法。重结晶法处理工业菲可提纯菲。北京焦化厂研究所研究开发了用N,N一甲基甲酰胺作溶剂提取精蒽的方法,还有以丙酮和甲苯作为溶剂得到蒽和咔唑。蒽、菲、咔唑还可联合生产。德国吕特格焦油加工厂用粗蒽减压蒸馏-苯乙酮洗涤结晶法制精蒽,同时得到蒽、菲、咔唑的富集馏分。郑晋安的溶剂一蒸升法,生产蒽、菲、咔唑。咔唑的分离可用溶剂-化学法。

2.2酸碱性组分的分离：