煤焦油是煤炭干馏时产生的黑褐色、粘稠状液体, 简称为焦油。根据不同的热解温度的可以分为三类:和高温焦油 (1000℃) 、中温焦油 (600℃～800℃) 以及低温焦油 (450℃～550℃) 。对于高温焦油的研究比较深入, 作为一个比较传统的行业, 30年来, 煤焦油行业受到石油化工行业的激烈竞争压力, 但煤焦油行业仍仍是一个有较大的发展前景的行业, 特别是随着近几年来钢铁行业、新材料行业的快速发展, 煤焦油资源的高效率利用逐渐引起人们的重视。
煤焦油是煤炭在高温干馏、气化过程中产生的黑褐色、具有刺激性臭味、黏稠状的液体, 产率约占干煤的3%～4%, 这种复杂混合物几乎完全是由芳香族化合物组成的, 组分可达上万种, 得到分离并以认定的单种化合物约为500种左右, 约占煤焦油量的55%。煤焦油中很多化合物可以作为塑料、染料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、耐高温材料甚至国防工业的贵重原料, 也有一部分是石油加工业无法生产和替代的多环芳烃化合物。目前, 我国的煤焦油大部分用来生产轻油、萘油、洗油、酚油、甲基萘油、I蒽油、II蒽油及煤沥青, 各馏分经深加工后可用来制取苯、萘、酚、蒽等芳烃类化工原料。占煤焦油总量50%的煤沥青也有十分广泛的用途, 可用作电极黏结剂、制造碳素纤维等。也有少量煤焦油可用作筑路油、炭黑原料油、防腐剂、燃料油等。近年, 也被用作合成树脂、合成橡胶, 对煤焦油进行改性只有可用来制造高档防水涂料。总的来说, 未经深加工的煤焦油混合物作为燃料油、防腐油、炭黑原料油的附加价值不是很大。国内外普遍看重的是煤焦油深加工的精制产品, 而且随着我国经济、科学技术的发展, 传统的煤焦油加工产品开发出现新的需求, 而且采用新技术深加工产生的煤焦油馏分产品具有更强的市场竞争力。所以, 我国的煤焦油加工行业有必要应用新工艺、新技术, 从煤焦油中提取可满足市场需求的各类贵重化工产品, 不仅可提高了产品附加值, 以实现了资源综合利用, 而且可以明显增强经济效益、社会效益、环境效益。
中低温煤焦油的深加工过程大致上可分4个层次:首先是预处理原料煤焦油, 也就是煤焦油的净化脱水、除盐、脱渣的过程;其次是煤焦油蒸馏, 即切取各种馏分;第三步是各种馏分混合物的分离, 即利用各种分离技术提取精制产品;最后一步是进一步深加工精制产品, 利用各种化学方法、物理方法开发下游更加精细的化工产品。
低温煤焦油主要有焦油碱、焦油酸、沥青胶质和硫、氮化合物组成, 经过蒸馏后, 虽然沥青质残渣被蒸馏了出来, 但混合物中还具有相当含量的焦油酸、焦油碱和硫、氮化合物。所以, 经过蒸馏后的煤焦油在低温条件下仍呈现黑色, 并且伴有臭味, 还不能作为车用柴油, 即使作为工业炉窑用油也存在种种缺陷, 例如:积碳、腐蚀性、着火难、堵塞喷油嘴等。可在常温常压的条件下在蒸馏后的馏分油中加剂脱色除臭, 以替代加氢精制, 其中加剂脱色除臭的成本约为80元/吨, 所用设备主要是油泵、搅拌器、油罐等一般性容器, 而差价效应可达400～500元/吨, 经过脱色后的成品油的色度基本同国标柴油没有大的差别, 而且其稳定性好, 可以保持1月～2月不发生明显变化。
煤焦油的蒸馏主要是脱水和馏分蒸馏两个过程, 首先在常压下进行脱水, 然后在分馏塔内进行减压蒸馏, 采用这种工艺可降低煤气消耗, 高度集中萘馏分, 能充分利用余热, 由于是在负大气压下进行作业, 可以有效地防止气体泄漏出去, 有利于大气环境保护, 这种蒸馏工艺成熟, 而且操作简单、投资成本低。国内采用较多的是常压脱水、减压脱渣、精馏的工艺, 这样获得的酚类产品质量较差。可通过引进采用减压操作的5塔连续脱水脱渣精馏、第6个塔作间歇操作的工艺, 这样, 苯酚的回收率可高达42%, 比目前国内的回收率要高近10%。
另外, 还可通过中温沥青的改质处理获得电极沥青, 相对于以前的用途, 这样做大大地提高了经济效益, 而且最近几年来, 针状沥青的成功研发也扩展了沥青在碳素行业的应用。另外, 国内很多化学公司也开发出了碳纤维系列产品, 因其良好的物理、化学性能, 碳纤维有很广泛的应用, 其单体可作为高温隔热材料, 已应用于汽车、电子等高新技术行业。
中国是一个用煤大国, 通过煤焦油的深加工可提高煤炭资源的利用率, 建议由政府和科研院所牵头, 相关企业参与, 大幅增大煤焦油深加工方面的研发资金投入, 并积极开发煤焦油产品深加工的新技术, 尽量才有无二次污染的加工工艺。总的来说, 中低温煤焦油深加工的技术水平主要取决于市场和投资的需要, 随着煤焦油产品加工深度的增加, 精制产品的附加值也随之增高;另一方面, 投资成本也在增大。所以, 在中低温煤焦油深加工中要综合考虑技术、设备的灵活性, 根据市场需要及时调整加工流程和产品品种。需要指出的是, 在追求高利润的同时, 煤焦油加工企业应努力开发高效低耗的新技术, 增强环保意识, 节约能源, 不断研发新工艺、新产品与, 提升企业的综合竞争力。最后, 煤焦油深加工企业在追求规模效益时, 也应深刻认识到目前我国铁路运力不足的现实, 不可盲目地求全求大, 这些都是今后煤焦油深加工行业需要关注的问题。
摘要：我国境内蕴含着丰富的煤焦油资源, 而煤焦油的加工方法多为中温焦油、高温焦油, 国内对于这两种加工方法的研究也比较多, 相比之下, 低温煤焦油深加工方面的研究还比较缺乏, 本文对中低温煤焦油的深加工现状进行了分析研究, 目的在于能使中低温煤焦油加工的新技术能为我所用, 增加我国煤焦油的产品品种, 提高加工产品的质量, 尤其是在保护环境、节能降耗方面有所得益。
关键词：煤焦油,粗酚处理,中低温
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