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浅谈煤焦油和粗苯的集中深度加工

摘要：在煤干馏和气化时会获得粗苯和煤焦油等一些重要产物，粗苯和煤焦油通过提纯、分离以及深度加工后，从中可获取上百种产品，其绝大部分均是香料、医药、合成染药和农药等精细化生产中不可或缺的重要原料。因此，在国民经济中，粗苯和煤焦油加工的产品占有很重要的地位，在一些工业发达国家中对粗苯与煤焦油的深度加工与利用尤为重视。本文笔者就煤焦油和粗苯的集中深度加工技艺进行研究和分析，结合其自身的工作经验，提出相关工艺。
关键词：煤焦油；粗苯；集中深度加工；
一、煤焦油与粗苯加工概况
煤焦油与粗苯作为炼焦生产的两种副产品，其各自占原料用煤的1%—1.5%与3%—4%，含有非常丰富的杂环芳烃、芳烃、多环芳烃等有机化合物，属于重要的化工原料。
  粗苯主要是由脂肪烃、少量的烯烃以及芳烃所组成的混合物，通过分离和精制加工后可获得重苯、二甲苯、甲苯、轻苯、二聚环戊二烯、溶剂油和古马隆树脂等产品。煤焦油组成相对较为复杂，其中95%以上都是芳香族烃，其含有的有机化合物有上万种，当前已经鉴定的大概有500种，其中含有174种中性组分，63种酸性组分，113种碱性组分以及其它含氧和含硫等一些杂环化合物。煤焦油在经过提纯、分离以及深度加工以后可以生产出数百种的产品，这些产品已经被广泛应用于轻工、冶金、化工、农业、交通、宇航、军工以及环保等各个领域中，同时还涉及到了微电子、新能源开发和海洋等一些新兴产业的领域。
二、煤焦油和粗苯集中深度加工的工艺
  （一）煤焦油集中深度加工的工艺
  随着精细化工的逐渐发展，煤焦油的的分离和深度技工及其产品的应用和研究开发正取得突飞猛进的发展。到目前为止，煤焦油的深度加工工艺要属德国水平最高，能生产出近500多种的芳香族产品，同时其低组分的产品年产量已经超过了上万吨。煤焦油加工到目前已逐渐向集中化、现代化合大型化发展，其中最为典型的是德国昌格特公司多采取的常减压蒸馏工艺。
  1. 很大一部分公司为了实现生产高质量沥青的目的，便开始研发新的煤焦油蒸馏工艺。其中在意大利炭化学股份公司为了获取不同软化点的优质沥青，其煤焦油集中深度加工工艺主要采用的是立式斧间歇减压蒸馏法，在立式斧间内设置有搅拌器，通过单斧操作可实现自动程序的控制，在蒸馏时只需切取蒽油、杂酚油和萘油等三种馏分，在一定程度上能使焦油的年处理量达28万吨。德国煤焦油蒸馏系统主要采用的是TDC2000系统，在蒸馏系统中分析和切取各种馏分，利用气相色谱仪来进行在线自动分析，以此实现煤焦油蒸馏装置的全过程自动化，通过TDC2000系统，可在中央控制室集中控制和这些复杂蒸馏工程，通过荧光屏将各种测试数据、各工段的生产状况以及装置开停车信息显示出来，并由自动打印机将其记录下来，荧光屏能将每小时平均值显示出来，利用表格的形式将最近10小时工作状况列出，最后通过打印机把这些信息自动地打成表格，以便于查考。
  2．定向结晶生产精萘技术。在煤焦油中萘是含量最高的一种重要组分，大约占煤焦油的10%，煤焦油中的萘根据其纯度的不同可划分为精萘与工业萘两种等级的产品，其中精萘的纯度大于98%，是一种重要的有机合成原料，被广泛地应用于农药、染料、医药、颜料以及各种助剂等，在国内主要用于农药中间体和染料的生产，比如甲—萘胺、甲—萘酚、H粉、乙—萘酚等。精萘的生产工艺主要有区域熔融法、定向结晶法、酸洗压榨法和催化加氢法等，酸洗压榨法作为一种传统的生产工艺，由于其萘损失较为严重以及废液处理比较困难等，现已经被淘汰；催化加氢法虽然精萘质量比较高，但是其成本和投资太过高，一般不予以推荐应用。区域熔融法与催化加氢法相似，虽然精萘质量较好，但是其操作条件的要求较，高萘的收率比较低，投资较大，因此虽然已经工业化，但是目前还未普遍推广。在目前采用最普遍要属定向结晶法，其工作原理为工业萘在熔融后，根据萘和酚、胺等杂质在不同温度条件下的结晶温度、饱和溶解度间的差异来制定合理的结晶工艺方案，在不同温度区段中进行分部结晶，从而获取精萘。精萘的纯度主要取决在于结晶温度区段分割程度，若区段分割越细，精萘的纯度就会越高。
  3.压力晶析法分离技术。这种方法主要是根据在加压下除水以外的大部分熔点上升的原理，通过加压形成结晶，随之实现分离的目的。由于液相的压力能快速和均匀的变化，因此，系统中的晶析速度基本一致和均匀，同时还能随着压力的变化进行晶析速度的自由调节，通过一些比较小的装置就能处理大量的混合物，这种方法特别适用于在高压下共晶点移动的物质以及在常压附近不结晶的物质。
  （二）粗苯集中深度加工的工艺
  在精制加工粗苯过程中，相对于酸洗蒸馏法而言，催化加氢精制工艺所得到的苯比较好，其收率较高，不会生产出一些难以处理的酸焦油，目前这种技术已经在国内被广泛的应用。在粗苯加氢精制产物中，因饱和烃和甲苯、苯分别形成共沸物，由于在大多数的情况下，共沸物和苯的沸点差不是很大，因此一般的精馏法很难精确地分离饱和烃与苯族烃，共沸精缺乏适合的共沸分离剂，若用甲醇当当作共沸分离剂，只能用于饱和烃与甲苯的分离，不能用于纯苯的制备；若用丙酮当作共沸分离剂，虽然能将纯苯分离，但是苯的质量不是很高，于是德国考伯斯公司研发出一种的取苯工艺，这种工艺为莫夫莱萃取精馏制精苯工艺，具有产率高、能耗低和产品纯度高等特点。
在莫夫莱萃取精馏制精苯工艺中，粗苯加氢产物先经过蒸馏后分解成为甲苯、苯、二甲苯或者一些其他的高沸同系物，接着把溶剂和苯混合来进行精馏的萃取，在这种工艺中所采用的溶剂有N—甲酰吗啉、双甘醇、二甲基亚砜、环砜和N—甲基吡咯烷酮等，其中环砜和N—甲基吡咯烷酮属于性能比较好的萃取精馏溶剂，且N—甲基吡咯烷酮这种熔剂已经被广泛地应用在焦化苯的精制。
结束语
  综上所述，随着我国的焦化企业向大型化、规模化方向发展，在煤焦油和粗苯的集中深度加工过程中，企业应该加大技术的创新，借鉴国内外一些优秀工艺，促使我国焦化企业向精细化工方向发展。
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