煤焦油的加工利用现状及发展趋势
摘要：煤在干馏条件下的热解的主要产物为焦炭，副产煤焦油和焦油煤气。作为一种非常重要而且是不可再生的能源，煤焦油在整个世界都被重视。本文主要通过查阅相关文献资料，综合介绍了煤焦油的化合物组成，发展利用现状，加工利用技术难点以及发展利用趋势。
关键词：干馏煤焦油分馏加工
一、煤焦油的组成和性质
煤在干馏条件下的热解产物有固体焦、焦油、焦炉煤气、水蒸气等。煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的粘稠状液体，是由煤在隔绝空气的条件下加强热时干馏和气化过程中获得的液体产物之一[1]。
炼焦过程生产的高温煤焦油是一种主要有多环芳香族化合物组成的复杂化合物。大致组成为脂肪烃、芳烃、酚类、焦油盐基、沥青、游离碳等[2]。虽然煤焦油组分复杂，但其中大于1%的组分只有十余种，如萘、蒽、芴等。
二、国内外煤焦油发展利用现状
煤焦油是石油化工难以获得的宝贵资源，然而，在我国少部分煤焦油用于提取苯、酚、萘、蒽等化工产品，大部分煤焦油均作为粗燃料直接燃烧。煤焦油的粗放利用方式，不仅浪费了大量不可再生资源，而且造成了严重的环境污染。要想得到尽可能窄的馏分，首先需对煤焦油进行分离，煤焦油的分离手段主要包括精馏法，溶剂萃取法，超临界萃取法，柱层析法以及后来的中压制备色谱法等。
自德国建立世界上第一个煤焦油加工厂以来，德国在煤焦油加工方面一直处于领先地位。吕格特公司是德国最有代表性的煤焦油加工公司。其加工能力为150万吨/年，采取全方位多品种的加工模式。德国较为普遍的焦油加工工艺为减压蒸馏。煤焦油利用率高达60%[3]。
前苏联在煤焦油加工方面，其加工效率仅次于当时的德国，大多采用一次汽化单塔或者多塔流程，并能够精致产品大约190多种。
三、煤焦油的初加工及深加工利用
1.常用煤焦油回收方法
煤热解过程会生成粗煤气。多数焦化厂采用的焦油回收方法是，先把焦炉导出的粗煤气按一定顺序通过冷却、冷凝方式析出焦油和水，之后加以回收。由焦炉来的粗煤气，先用循环氨水进行喷洒，冷却后大部分的焦油蒸汽冷凝下来。焦油和氨水混合物经集气管和气液分离器去澄清槽。煤气由分离器去初冷器，在此
进行冷却，残余焦油和大部分水气冷凝下来。在澄清槽的焦油和氨水因密度不同而分离，氨水在上，焦油在下，底部沉降物是焦油渣。焦油渣由煤尘和焦粉构成，用刮板由槽底取出。
2.煤焦油加氢工艺
中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃，其中酚及其衍生物的质量含量可达10%～30%，烷状烃大约20%，同时重油（焦油沥青）的含量相对较少，比较适合采用加氢技术生产清洁燃料油。煤焦油通过加氢改质使之成为环境友好型清洁燃料，既可以“变废为宝”，提高煤焦油的使用价值，缓解经济发展与石油需求间的矛盾，又能降低环境污染。
煤焦油加氢过程是在一定温度、压力及催化剂作用下，将煤焦油所含的硫、氮等杂原子脱除，并将其中的芳烃类化合物饱和，生产优质汽油和柴油[4]。
陕西天元化工有限公司对煤焦油进行“两次加氢、尾油裂化”，然后对生成油进行分离得到燃料油，其50万t/a中温煤焦油轻质化项目已于2010年4月开车成功。
3.煤焦油中沥青的加工及利用
沥青是一种共熔非均相的混合物，其主要构成是三环以上的芳香族化合物，此外还有与炭黑相类似的少量高分子物质，对其进一步分级能用萃取，而无法应用蒸馏；把煤焦油沥青与石油沥青及石油渣油，煤焦油具有如下独特的特点：第一，具有更高的碳含量，高C/H比；第二，芳香性高度，而在溶剂中其溶解度不高；第三，高软化点，不具韧性；第四，高焦化残值；由此可见煤焦油沥青是完全不同于石油沥青的物料。
因此必须十分重视精制沥青和改质沥青这项技术的研究和推广，当前有关沥青的精制和改质主要有以下这两项：第一，超临界抽提技术；这项技术最先来源于美国Lummus公司，该公司在对残渣中的右和沥青烯进行抽取时，是以甲苯一类溶剂来实现的；第二，高速离心过滤脱渣，这种技术正处于大力推广之中，若能提高分离效果，则对于沥青的精制将是极其有利的。
4.延迟焦化工艺在煤焦油加工中的应用
将煤焦油中的重油部分采用延迟焦化工艺技术进行处理，以生成焦炭和轻馏分油，然后将煤焦油的轻馏分油和通过延迟焦化生成的轻馏分油共同进行加工，通过加氢处理，用来生产柴油和石脑油产品。在煤焦油加工应用延迟焦化工艺的过程中，应当将热负荷进行分散处理，避免局部过热现象。对于稀释剂，选用水蒸汽，可以促进系统具有较强的热惯性，从而确保温度的稳定性，以防过热，同时还能够对炉管的结焦问题起到抑制作用。加热炉及预热炉在进行升温的过程中，应当确保逐步的将原料油温度升高，到达焦化反应的温度。
四、我国的煤焦油加工中存在的问题
我国煤焦油加工工业基本上停留在20世纪50年代从原苏联引进的技术设备基础上，近十几年来随着材料业和钢铁业的迅猛发展，煤焦油的高效利用引起人们的重视。我国的煤焦油加工虽发展较快，但仍然存在以下问题：
4.1焦油加工规模小而分散。大多焦油加工厂一般作为钢铁企业的附属产业，没有进行大规模的集中化加工。
4.2对煤焦油的加工深度不够，一般只是提取5～8种产品，上海宝钢最先进的焦油加工装置也只能提取1620种产品，产品较为单一，剩余焦油做炭黑油或者沥青，造成了极大的浪费。
4.3焦油加工设备比较落后。这主要是与国内焦油研究产学研脱节严重。
五、煤焦油加工发展趋势
随着近几年的深加工技术进步，不仅煤焦油加工的主产品被发掘了更多的潜在价值，所剩的残液经过再次提取也可以获得具有极高经济价值的产品，如提取能够合成香料机织物的吲哚、可以制取合成染料的苊烯等。国内煤焦油深加工行业未来多措并举，并逐步探索从煤焦油中高效地分离出多环芳香族化合物的方法和工艺，生产出新型材料如沥青基碳纤维材料等也是未来的发展趋势之一。
参考文献
[1] 水恒福，张德祥，张超群.煤焦油分离与精制[M].北京：化学工业出版社，2007：1—3.
[2] 高晋生，张德祥.煤液化技术.北京：化学工业出版社，2010：49—52.
[3]杨亚军，臧丹伟.煤焦油深加工研究现状分析及展望[J].石油化工设计，2009，26（2）：58—61.
[4]陈铁牛，葛晓静，马骏.中低温煤焦油加氢技术进展[J].燃料与化工，2013，44（4）：52—57.
