煤焦油加工工艺进展及其应用发展方向

魏江涛，权亚文，张启科，李增勃

（陕西延长石油（集团）有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心，陕西西安 710000）

煤焦油是煤焦化过程的副产品，含有上万种组分，已从中分离并确认的组分含500 多种。由于煤焦油在提供多环芳烃等方面有着不可替代的作用，随着煤炭深加工技术研究的不断进步，市场对煤焦油质量的要求不断严格。当前，以煤焦油为原料的深加工技术发展局限性较大，技术研究深度不够，相关技术的发展存在不平衡的现象。本文对目前国内外有代表性的煤焦油加工技术进行综述，并对相关技术的产业化应用前景进行分析。

1 煤焦油加工产业的现状[1]

我国煤炭加工生产过程中副产物煤焦油的资源相对非常丰富，以煤焦油为原料的深加工技术发展局限性较大，技术研发深度不够，需要进一步提高煤焦油加工技术。目前我国的煤焦油资源利用现状如下[2-5]。

1.1 产品结构单一、资源浪费较严重

按照目前的煤焦油加工技术水平，我国煤焦油综合利用技术能从煤焦油中提取四十多种产品，主要是蒽、酚、沥青等，产品的质量和种类都很相似，高附加值产品少，这就造成在煤焦油加工业方面带来的效益不是很突出，而国外能从煤焦油中提取两百多种产品，吕特格集团是欧洲领先的煤焦油加工企业，在全球有7个生产基地，以硬煤（如生煤，无烟煤）焦化过程中产生的煤焦油为原料，提纯、加工出两百余种化工中间体。日本的新日铁住金经过工艺改进和探索，实现了对煤焦油中一百余种高纯度中间体的提纯分离。中国大多数煤焦油加工装置的规模都不大，也是造成此差异的原因之一，同时在加工过程中不能合理的对资源进行配置，造成了不必要的浪费和污染。

1.2 解决技术研发、产业化应用问题

煤焦油深加工技术需要综合物理化学、煤化工、炼焦化学、仪器分析等多学科的优势。专业院校在学科集成上具有先天优势，但是在技术产业化上还存在若干技术壁垒。例如伍林博士以上海焦化厂的煤焦油为原料进行分离技术研究，研发了两相结晶法工艺，从焦油馏分中分离出95 %的精芴；郑水山等[6]研制了一种以煤焦油提取酚为原料的镁碳、铝碳成型剂。以上研究技术如何与生产型单位相结合，得到合格产品，都需要生产单位提供相关条件和资金。各研究单位的工艺研发目前均处于技术研发的初步阶段，未见中试实验规模的报道，产业化应用需要高校的技术与企业的技改项目密切结合。

1.3 煤焦油生产成本较高、规模建设分散

虽然我国煤焦油资源丰富，但煤焦油加工技术的产业化还没有得到全面改善，技术研发深度不够，具体表现为：（1）煤焦油加工业发展缓慢，设备落后。煤焦油的加工企业大量依附于炼焦企业发展，当前的环保形势下，炼焦企业的发展举步维艰，使得煤焦油加工发展呈现极度的不平衡现象。（2）煤焦油深加工是高污染行业，生产工艺涉及多项危险化学品处置和高污染化合物管理，环保压力很大。因此，企业规模小，以小作坊的形势居多，难以形成规模化生产，很容易造成资源浪费和环境污染。

1.4 煤焦油加工技术有待提高

在国家经济产业持续发展和规模扩大的过程中，煤焦油加工技术引起了人们的广泛关注，对煤焦油的需求也在不断增加。但当前国家煤焦油加工技术不能很好的满足经济发展和环境保护法规的需要，急需对煤焦油加工和工艺条件进行优化和改良。

近年来，随着我国煤焦油生产能力不断增加，相关的加工技术、生产规模和深加工能力也迅速发展。但是与发达国家相比仍存在较多差异，国内煤焦油行业缺少市场，高品质、高附加值产品较少，技术的创新度不高，在煤焦油深加工工业化装置成功开车的情况较少。国内工业化煤焦油深加工装置，低于10×104t/a 的加工装置普遍存在，同时整体规模较低。企业中对于煤焦油深加工程度不够，体现在产品的品质和种类以及性质过于相似，例如萘、沥青、酚类等领域[5]。因此，为了提高企业生产效益和能力，必须逐步扩大工业化深加工装置的规模和不断创新、研究开发新产品的专业技术。

2 煤焦油深加工工艺研发现状[8]

2.1 萃取精馏技术

萃取蒸馏是一种挥发性和常沸点分离的混合物。通过煤焦油处理加工的研究显示，在使用二乙醇胺可以精制改善萘的技术工艺，提高萘的精炼和分离效果。从兴顺、柳雨春等均报道，将煤焦油与浓硫酸混合无机萃取，可以得到高纯度的萘和菲，接着使用DMF 精制，发现80 %的咔唑可以在精蒽中结晶分离。

2.2 超临界流体萃取技术

超临界流体就是温度和压力高于临界温度和压力下的液体，这种液体具有不同于通常流体的特殊性质，其溶解性更好，且具有气体和液体的双重特性。利用超临界技术萃取煤焦油效果较好，随着温度和压力的变化，其中的目标化合物会自然析出。但是这种技术需要建立超临界流体环境，生产成本较高，工艺技术困难，很难实现工业化生产。

2.3 共沸精馏技术

共沸蒸馏技术是在一种或多种组分的液体混合物中加入一种反应产生新的常沸点混合物挥发物，从蒸馏塔顶部提取轻质组分，从底部产出重组分。利用这一技术将2-甲基萘和喹啉等混合物从20 个理论上的蒸馏塔分离出来，挥发性物质是无毒的，可循环利用，因此整个过程不会产生废液。

在煤焦油深加工工艺发展进程已有较多技术得到应用，如一，二塔式蒸馏、反应分离、膜分离过程、多重结晶等技术，在医药、化工、能源、环境、皂化等多方面得到应用，经济效益前景可观。

3 煤焦油深加工的应用方向

3.1 发展煤焦油深加工技术

在国家经济、工业高速发展的情况下，煤焦油加工技术还需要很大程度的提升，提高产品的质量以及加强煤焦油先进技术的学习和融入，同时需要对煤焦油资源进行合理配置和整合利用，对加工技术和设备进行改进，提高工作人员的素质，引进一些高才能人员，为促进煤焦油新技术的加工做好保障，不断对新技术进行优化和创新，最大程度上合理、科学的利用煤焦油资源。延长石油碳氢中心引进了悬浮床加氢裂化装置，将煤焦油进行脱水，对煤焦油全馏分能很好的实现加氢改质，为煤焦油深加工燃料化起到了重大作用。

3.2 生产新型材料和沥青中的应用

近年来煤焦油加工生产的新材料需求量逐渐增加，而产生的高聚物新型材料的单体大部分是从单环到三环的芳烃类化合物，如萘、酚、蒽等[4]，这些都可作为比较简单的转化为高品质、高价值的新型材料，进而来满足国家工业和人民生活的需要，例如镁合金[3]的研究对于国家来说具有很大的潜力，需要不断的去创新和研究，逐步的从实验室向生产方向转化，为煤焦油深加工和新型材料的发展提供有利的方向。

同时，在今后的发展过程中要充分的利用煤焦油在沥青工业领域的应用。沥青是煤焦油经过蒸馏后剩余的残渣物，而在我国煤焦油加工生产中，沥青的产量也是很大的，这样将沥青利用起来，不仅减少了资源浪费，也保护了环境，同时有效的提高了煤焦油的利用率。在高附加值的产品生产方面，可以从煤焦油中生产软化点在200 ℃以上的超硬沥青[2]。

3.3 医药和染料中间体的应用

煤焦油下游产品在医药、染料等领域都有应用。如其中的1-8-萘二甲酐成分是染料中间物质，能够生产出荧光增白剂、荧光剂等荧光物质，在医药、染料含与之类似的芳环中间体成分，都是将煤焦油进行提取而得到的合成物[7]。根据医药、染料等行业的不断发展，需要不断完善、增强煤焦油加工技术和产品运用范围，加快煤焦油资源的开发利用研究和技术发展。

4 结论

随着煤焦油深加工技术的不断发展和新方向的应用，需要不断提升煤焦油资源的有效利用率，产品结构的多样化，减少浪费以及环境的污染。重点是要不断加快煤焦油资源产业链加工的创新和开发，将其更好的运用在新材料和其他新领域，达到促进企业与国民经济的更好发展。

我国以直接燃烧和单一转化为主的煤炭资源利用方式，基本上只利用了煤炭的燃烧属性，不仅造成煤炭分子中大多数有用成分的浪费和经济损失，还将部分资源转变成污染环境的排放物。因此，大力提升对煤焦油深加工的利用技术研究水平，是提升煤热解焦油利用经济性的重要途径。碳氢研究中心研发的煤热解和气化一体化装置自产焦油产品，开发一种紧密结合于CCSI 技术的煤焦油深加工技术，充分利用产物蒽、酚、萘油的高附加值，可以实现煤炭转化过程中污染物的集中、综合治理，提升煤炭转化利用过程的经济和社会效益。