我国焦油的加工工艺及发展前景的可行性研究

第一节 焦油的定义

煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体。简称焦油。（可行性研究）

第二节 焦油的加工工艺

焦油蒸馏前的准备

1) 贮存及质量均和将粗焦油送入焦油油库，进行质量均和、初步脱水及脱渣。焦油油库至少设3个贮槽: 一个接收焦油，一个静置脱水，一个向管式炉送油，三槽轮换使用。

2) 焦油脱水

焦油在蒸馏前必须将水分除去，脱水的焦油可以降低蒸馏过程的热量消耗，增加设备的生产能力，降低连续蒸馏加热的系统阻力。

焦油脱水可分为初步脱水和最终脱水。焦油的初步脱水一般采用加热静置脱水法，即焦油在储槽内用蛇管加热保温至80 ℃左右，静置36 h以上，焦油与水因密度不同而分离。静置脱水可使焦油中水分初步脱至4%以下。此外，焦油初步脱水还有离心脱水法和加压脱水法等。

依据生产规模不同，焦油最终脱水方式主要有间歇釜脱水、管式炉脱水及蒸汽加热脱水。其中，间歇焦油蒸馏工艺采用间歇釜脱水，连续焦油蒸馏工艺采用管式炉脱水。管式炉脱水法是将经初步脱水的焦油送入管式炉连续加热到120 ～ 130 ℃，然后送入一次蒸发器( 脱水塔) ，脱除部分轻油和水，可将焦油含水量降至0. 3% ～ 0. 5% 。

国内的连续式管式炉焦油蒸馏工艺中，绝大多数厂家最终脱水是在管式炉的对流段进行的。

3) 焦油脱盐在焦油所含的水分( 稀氨水) 中，少部分氨以NH4OH形式存在，而绝大多数是以铵盐的形式存在。焦油脱盐主要是针对铵盐。铵盐分为挥发性铵盐和固定铵盐。焦油最终脱水阶段即可除去挥发性铵盐，不能除去固定铵盐。

这些固定铵盐在焦油蒸馏阶段，可分解产生氨、氯化氢和硫化氢等，严重腐蚀设备和管道。同时，铵盐还会使馏分与水起乳化作用，对萘油馏分的脱酚操作十分不利。因此，焦油必须在蒸馏前进行脱盐处理。

在焦油进入管式炉进行最终脱水前，需向其中连续加入质量浓度为80 ～ 120 g /L的Na2CO3溶液，与固定铵盐中和，生成稳定的NaCl溶液。

这些钠盐在焦油蒸馏时完全残留在沥青中变成灰分，每千克焦油中若除去0. 1 g固定铵盐，沥青灰分约增加0. 08%，故Na2CO3溶液的加入量要适当。

焦油蒸馏工艺

焦油蒸馏的目的是将焦油中沸点接近的化合物集中到相应的馏分中，以便进一步加工分离出单体产品。焦油蒸馏工艺分为间歇式和连续式2种，现代焦油蒸馏均选择连续式蒸馏。

目前，已发展到连续常减压多塔蒸馏。连续式蒸馏具有分离效果好，各馏分产率高，酚和萘可高度集中在一定的馏分中的特点。焦油蒸馏的主要设备有管式加热炉、一段蒸发器、二段蒸发器、馏分塔。国内外煤焦油蒸馏的工艺大同小异，都是脱水、分馏。

煤焦油馏分的加工

1) 轻油馏分轻油为170 ℃前的馏分，产率为无水焦油的0. 4% ～ 0. 8%。常规的焦油连续蒸馏工艺，轻油馏分来源有2处: 一是一段蒸发器焦油脱水的同时得到的轻油馏分，简称一段轻油; 二是馏分塔顶得到的轻油馏分，简称二段轻油。轻油馏分一般并入洗苯后的洗油或并入粗苯中进一步加工，分离出来苯类产品、溶剂油及古马隆等。

2) 酚油馏分酚油馏分为170 ～ 210 ℃馏分，产率为1. 0% ～2. 5%。酚类化合物是煤热分解的产物，其组成和产量与煤料所含的总氧量、配煤质量及炼焦温度有关。酚类化合物主要存在于酚油、萘油和洗油馏分中。

从焦油馏分中提取酚类化合物的工艺包括馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分解等工序。粗酚的精制是利用酚化合物的沸点差异，采用精馏方法加工以获得酚产品的工艺。粗酚精制的主要产品有苯酚、工业酚、邻甲酚、工业邻甲酚、间对混合甲酚、三混甲酚和二甲酚等。粗酚精制的工艺流程有减压间歇精馏和减压连续精馏。

3) 萘油馏分萘油馏分为210 ～ 230 ℃馏分。萘在煤焦油中的含量与炼焦温度、煤热解产物在焦炉炭化室顶部空间的停留时间、温度有关，一般萘在高温炼焦焦油中的含量约为10% 。

含萘馏分主要制取工业萘，并可进一步加工成精萘。从萘油馏分中提取萘，普遍采用精馏法。生产工业萘的蒸馏工艺主要有双炉双塔、单炉单塔和单炉双塔加压连续精馏。

4) 洗油馏分洗油馏分为230 ～ 300 ℃馏分。产率一般为无水焦油的4. 5% ～ 6. 5% 。洗油馏分主要用于洗涤吸收煤气中的苯族烃和从中提取喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品。

洗油馏分分别用酸和碱洗涤，提取喹啉类化合物和酚类化合物后，在塔板数为60 ～ 70的3个浮阀塔内切取窄馏分。其中，萘油馏分是生产工业萘的原料，脱萘残油和重质洗油是提取氧芴和芴的原料，甲基萘馏分是提取α －甲基萘和β －甲基萘的原料，轻质残油和脱苊残油可混入低萘洗油中提取工业苊，中质洗油可作为回收苯族烃的吸收剂。

5) 蒽油馏分一蒽油馏分为280 ～ 360 ℃的馏分，产率为16% ～ 22% 。二蒽油馏分初馏点310 ℃，馏出50%时为400 ℃，产率为4% ～ 6% 。粗蒽是蒽油馏分或一蒽油馏分经冷却、结晶和离心分离后得到的一种黄绿色结晶物。粗蒽生产工艺: 一蒽油传统的加工工艺是结晶—真空过滤离心法，工序长，生产条件差。现已改用结晶—离心法，并采用卧式刮刀卸料离心机代替间歇式离心机。由一蒽油制取的粗蒽，经过精制得到精蒽、菲、咔唑等重要的化工原料。粗蒽精制的方法有溶剂萃取法，溶剂萃取－精馏法，共沸精馏法，吸附法等。

6) 煤焦油沥青煤焦油沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残余物，按照软化点的高低可分为低温、中温和高温沥青。煤焦油沥青是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品，占煤焦油的50% ～ 60%，其加工利用水平对整个煤焦油加工工艺至关重要。

煤焦油沥青不能用蒸馏而只能用萃取进一步分级。目前，煤焦油沥青主要用于生产沥青焦、电极与阳极糊的黏结剂( 改质沥青)、型煤黏结剂、筑路沥青、各种沥青防腐漆等。

中温沥青经改质处理可生产改质沥青，进而生产电解铝行业预焙阳极块及电炉炼钢石墨电极等。改质沥青生产技术主要有氧化热聚法、加热聚合法、加压热聚处理法、吕特格热聚合法及Cherry － T法( 简称C － T法，以煤焦油为原料)。

第三节 焦油的发展前景

中低温煤焦油和高温煤焦油的性质和组成有明显差别，应分别加工。中低温煤焦油可以经加氢处理生产柴油、汽油等车用发动机燃料油和化学品。

高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢难度大，按照传统加工工艺，高温煤焦油各馏分经进一步加工，可以分离出多种化工产品。

目前国内焦油加工装置普遍较分散、规模偏小，能耗高且严重污染环境，产品品种少，尤其是高质量、高附加值产品较少，质量较差，生产成本高，经济效益差。今后煤焦油应走集中、大型化加工路线，增加煤焦油深加工产品的种类，提高深加工产品的质量。

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