煤焦油知识
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煤焦油知识
煤焦油的定义
煤焦油(coal tar),又称煤膏,是煤在干馏和气化过程中得到的液体产品,根据干馏温度和方法的不同,所得焦油可分为高温焦油、中温焦油和低温焦油。
无论哪种焦油,均为具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的粘稠状液体。以高温炼焦焦油为例:
焦油闪点为96-105 ℃,自燃点为580 - 630 ℃,燃烧值为35700-39000KJ/Kg。
焦油在20℃的密度介于1.10-1.25g/cm3,其值随着温度的升高而降低。
溶解性:微溶于水,溶于苯、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多数有机溶剂。
煤焦油的来源
煤焦油是煤在焦化过程中产生的,是焦化工业的重要产品之一,其产量约占装炉煤的3%-4%。
煤焦油的成分
煤焦油组成极为复杂,煤焦油中估计含有上万种有机物质,绝大多数部分为带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物,并含有少量的脂肪烃、环烷烃和不饱和烃,这些物质按化学性质可分为中心性的烃类、酸性的酚类和碱性的吡啶、喹啉类化合物。目前,已鉴定出近500种化合物,其含量共占焦油质量55%左右。
常见的有:
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。
煤焦油的用途——深加工
深加工——煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料,也有一部分多环芳烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等,再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料,产品数量众多、用途十分广泛。
煤焦油的提炼过程是非常严格的,其产物主要分为:
✧轻油馏分(170℃以前)
轻油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170℃以前的馏出物。其产率为无水焦油的0.4%-0.8%。主要组分为苯及同系物,并含有少量的古马隆和茚等不饱和化合物及微量的萘。轻油馏分一般并入洗苯后的洗油,或并入粗苯中加工制取苯类产品。
其质量控制指标如下:
密度(20℃)/(gcm-3) 0.88-0.9
初馏点/℃ >95
酚含量/% <5 180℃前馏出量/% >90
✧酚油馏分(170℃-210℃)
煤焦油的酚油馏分是煤焦油蒸馏时切取馏程为170-210℃的馏出物,其产率为无水焦油的1.4%-2.3%,煤焦油中的酚40%-50%集中在这段馏分中,其他主要组分还有吡啶碱、古马隆和茚等,煤焦油的酚油馏分一般送去进行酸碱洗涤,提取酚和吡啶碱,洗后酚油用于制取古马隆-茚树脂。
其质量指标如下:
密度(20℃)/(gcm-3) 0.98-1.01 初馏点/℃>170
酚含量/% >28 200℃前馏出量/% >80
萘含量/% <10 230℃前馏出量/% >95
✧萘油馏分(210℃-230℃)
萘油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为210 ℃—230 ℃的馏出物。产率为无水焦油的10%-13%。煤焦油中80%-85%的萘集中在这段馏分中。其他主要组分还有甲基萘、硫茚、酚和吡啶碱等。萘油馏分一般送去进行酸碱洗涤,提取酚和吡啶碱,然后用蒸馏法生产工业萘。
萘油馏分的质量控制指标如下:
密度(20 ℃)/(g•cm-3) 1.01-1.04
初馏点/ ℃>205
萘含量/% >75 230 ℃前馏出量/% >85
酚含量/% <6 270 ℃前馏出量/% >95
✧洗油馏分(230℃-300℃)
洗油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为230-300 ℃的馏出物。其
产率为无水焦油的4.5%-6.5%。主要组分有甲基萘、二甲基萘、苊(e)、联苯、芴、氧芴、喹啉、吲哚和好高沸点酚等。
洗油馏分主要用于生产供吸收焦炉煤气所含苯及同系物的洗油,也可以进一步精馏切取窄馏分,以提取甲基萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品。洗油用于洗苯时要脱除其中的酚,因为酚的存在能促使洗油乳化,降低吸苯效果。
洗油馏分的质量控制指标如下:
密度(20 ℃)/(g•cm-3) 1.035-1.055
初馏点/ ℃>230 270 ℃前馏出量/% >85
萘含量/% <10 酚含量/% <3
✧一蒽油馏分(300℃-330℃)
一蒽油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为300-330 ℃的馏出物,其产率为无水焦油的14%-20%。主要成分有蒽、菲、咔唑和芘(pi)等。一蒽油馏分是制取粗蒽的原料,也可以直接配制生产炭黑的原料油。
质量指标控制如下:
密度(20 ℃)/(g•cm-3) 1.12-1.13
300 ℃前馏出量/% <10
萘含量/% <3
360 ℃前馏出量/% 50-70
✧二蒽油馏分(330℃-360℃)
二蒽油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为330-360 ℃的馏出物,
其产率为无水焦油的4%-10%。主要成分苯基萘、荧蒽、芘(pi)、苯基芴等。
二蒽油馏分主要用于配制生产炭黑的原料油或筑路沥青等,也可以作为提取荧蒽和芘等化工产品的原料。
质量指标控制如下:
密度(20 ℃)/(g•cm-3) 1.15-1.19
萘含量/% <1
360 ℃前馏出量/% <15
沥青(大于360℃)
沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物,常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻璃相,受热后软化继而熔化,密度为1.25-1.35g/cm3。按其软化点高低可分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种。焦油蒸馏一般切取中温沥青,其软化点为80-90 ℃(环球法),产率是煤焦油的54%-56%。
低温沥青(软沥青)主要用于筑路材料、加工防水油毡纸、建筑用防水涂料、生产沥青漆(如沥青环氧树脂漆)、干电池的密封材料等;软沥青还是延迟焦化法生产沥青焦的原料,经过特殊处理后可作为生产炭纤维的原料。
中温沥青主要作为生产炭素制品的黏结剂和浸渍剂,如生产石墨电极、冶金炉用炭块、炼铝用的阳极糊及冶炼铁合金、电石所需的电极糊等。
高温沥青可作为生产沥青焦或活性炭的原料,目前生产—些细颗