第八章 煤焦油的初步蒸馏

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1、第八章煤焦油的初步蒸馏第一节煤焦油的组成、性质及主要产品的用途煤焦油是煤在干馏和气化过程中得到的黑褐色、黏稠性的油状液体。根据干馏温度和过程方法的不同，煤焦油可分为低温煤焦油(干馏温度在450～600℃)、中温煤焦油(干馏温度在700～900℃)、高温煤焦油(干馏温度在1000℃左右)。低温煤焦油的特征是颜色稍褐，密度小，其中主要成分是高级酚、软蜡、短链的脂肪族饱和烃和烯烃。中温煤焦油和高温煤焦油是低温煤焦油在高温下经二次裂解的产物。本章主要讨论高温煤焦油，以下简称煤焦油。一、煤焦油的组成和性质煤焦油的组成和物理性质波动范围大，这主要取决于炼

2、焦煤组成和炼焦操作的工艺条件。所以，对于不同的焦化厂来说，各自生产的煤焦油质量和组成是有差别的。1.煤焦油的组成组成煤焦油的主要元素中，碳占90％左右，氢占5％左右，此外还含有少量的氧、硫、氮及微量的金属元素等。高温煤焦油主要是芳香烃所组成的复杂混合物，估计其组分总数有上万种，目前已查明的约500种，其中某些化合物含量甚微，含量在1％左右的组分只有10多种。表8—1列出了煤焦油中主要组分的含量及性质。表8-1高温煤焦油的组成表8—1所列化合物中碳氢化合物均呈中性。含氧化合物中，主要为酸性的酚类及少量的中性化合物(如氧芴、古马隆等)。含氮化合物

3、中，含氮杂环的氮原子上有氢原子相连时呈中性(如咔唑、吲哚等)；而当无氢原子相连时呈碱性(如吡啶、喹啉)。含硫化合物皆呈中性。煤焦油中不饱和化合物含量虽少，但在受热和某些介质作用下易聚合成煤焦油渣，给化学产品回收及精制过程带来许多麻烦，而被看作是有害成分。煤焦油质量标准见表2—1。2.煤焦油的性质煤焦油的闪点为96～105℃，自燃点为580～630~C，燃烧热为35700～39000kJ/kg。煤焦油的蒸发潜热入可用下式计算：λ＝494.1-0.67t(8—1)式中t—煤焦油的温度，℃。煤焦油馏分相对分子质量可按下式计算(8—2)式中M—煤焦油

4、馏分相对分子质量；TK—蒸馏馏分馏出50％时的温度，K；B—系数，对于洗油、酚油馏分为3.74，对于其余馏分为3.80。煤焦油的相对分子质量可按各馏分相对分子质量进行加和计算确定，煤焦油、煤焦油馏分和煤焦油组分的理化性质参数也可查阅有关图表。二、煤焦油中各种馏分的产率煤焦油的产率主要受炼焦煤的性质、炼焦操作制度的影响。若原料煤的挥发分增加，煤焦油产率也随之增加；若采用高气煤配比，可使煤焦油产率达4％～4.2％；当炼焦温度升高时，煤焦油产率下降，而密度、游离碳增加，酚类产品减少，萘和蒽类芳香族产品增加。一般在煤焦油连续蒸馏时，切取的馏分如表8—

5、2所示。表8-2煤焦油馏分表馏分名称切取温度范围/℃产率/%密度/(kg/L)主要组成轻油酚油萘油洗油一葸油二葸油沥青<170170‘·210210·～230230～300300～360初馏点310℃馏出50%时400℃残液0.4～0.81.0～2.510～134.5～6.516～224～654～560.88～0.900.98～1.011.01～1.041.04～1.061.05～1.101.08～1.12—主要苯族烃，含酚小于5％及少量古马隆、茚等不饱和化合物酚和甲酚20%～30%；萘5%～20%：吡啶碱4%～6%萘70%～80%；酚类4%

6、～6%；砒啶类3%～4%酚类3%～5%；萘小于15%；重吡啶类4%～5%蒽16%～20%；萘2%～4%：高沸点酚类1%～3%；重吡啶类2%～4%多环化合物，如荧葸等多环化合物三、煤焦油主要产品及用途煤焦油各馏分进一步加工时，可分离和制取多种产品，其中提取的主要产品有以下几种。萘：萘为无色单斜晶体，易升华，不溶于水，能溶于醇、醚、三氯甲烷和二硫化碳，是煤焦油加工的重要产品之一。萘是非常宝贵的化工原料，是煤焦油产品中数量最多的产品。中国所生产的工业萘多用于制取邻苯二甲酸酐，以供生产涤纶、工程塑料、染料、油漆及医药之用。同时还可用来制取炸药、植物生

7、长刺激素、橡胶及塑料的抗老化剂等。酚及其同系物：酚为五色结晶，可溶于水、乙醇、冰醋酸及甘油等，呈酸性。酚广泛用于生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、染料中间体及炸药等。甲酚的用途也很大，可用于生产合成塑料(电木)、增塑剂、防腐剂、炸药、杀菌剂、医药及人造香料等。二甲酚和高沸点酚可用于制造消毒剂。苯二酚可用作显影剂。蒽：蒽为五色片状结晶，不溶于水，能溶于醇、醚、四氯化碳和二硫化碳。目前蒽的主要用途是制取蒽醌系染料及各种油漆。菲：菲为白色带荧光的片状结晶，能升华，不溶于水，微溶于乙醇、乙醚，可溶于乙酸、苯、二硫化碳等。可用于制造人造树脂、植物生长

8、激素、鞣料，还原染料及炭黑等。菲经氢化制得全氢菲，可用于生产喷气飞机燃料。菲氧化成菲醌可作农药。沥青：沥青是煤焦油蒸馏时的残液，为多种高分子多环芳烃所组成的混合物。