煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑或褐黑的粘稠状的液体，是煤在热解过程中（煤焦化或煤干馏）产生的液态产物。按照热解的温度的不同可把煤焦油大致分为三类，即低温煤焦油（400～600℃）、中温煤焦油（600～800℃）和高温煤焦油（1000℃）。 常温下煤焦油的密度为0.95～1.19g/cm3,具有酚、萘的特殊臭味，闪点为96～105℃，自燃点为580～630℃，燃烧热为35.7～39.0MJ/kg。煤焦油含有一定量的悬浮于其中的炭黑状物质和高分子树脂，决定了其带有深暗的颜，它们是由高分子的，特别是多碳少氢的芳烃或稠环芳烃所组成的。这些细小分散在煤焦油胶体系统中的黑颗粒或絮状物质，不溶于苯、甲苯、吡啶、和喹啉等有机溶剂中，统称苯不溶物（BI）或甲苯不溶物（TI）,它们对煤焦油的性质和质量产生很大影响。煤焦油中还含有2%～5%的氨水，故它呈碱性反应。煤焦油一般由煤高温干馏得到，高温干馏是在焦炉的炭化室中进行的。煤在碳化室内经干燥、析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等(物理解析）。随着煤料温度的升高，煤中含氧多的分子结构分解为水、二氧化碳等。当煤层温度达到300～550℃，则发生煤大分子侧链和基团的断裂，形成胶质体，生成半焦，经进一步炭化而形成焦炭。在成层结焦过程中，胶质体内发生
激烈的热解反应，形成大量的初次热解产物（初焦油，500～550℃）。初焦油具有大致如下的族组成。
链烷烃（脂肪烃）：8.0% 烯烃：2.8% 芳烃：53.9%
酸性物质：12.1% 盐基类：1.8% 树脂状物质：14.4%
初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蒽、及其甲基同系物，酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。这些初次热解产物沿胶质体的外侧（炉墙侧，外行气）和内侧（炭化室中心侧，里行气）向炭化室顶部空间汇集，然后由上升管导出，如图1-1所示。 图1-1 焦炉煤气流动图
在这个过程中，初次煤热解产物受炉墙、焦饼中心和炉顶空间的高温作用，发生一系列二次热解反应，生成二次热解产物（800～1000℃）。也就是说，高温煤焦油实质是初温焦油在高温作用下进热化学转化形成的。这个转化过程非常复杂，包括裂解、脱氢、聚合、缩合、歧化和异构化等反应。
主要的二次热解反应有:
（1）裂解
（2）脱氢
（3）缩合
（4）脱烃基侧链
这一过程生成芳烃化合物和杂环化合物。芳烃化合物生成的反应式为：
杂环化合物的生成反应式为：
热解温度对焦油组成影响较大。随着热解温度的提高，苯和萘的含量有明显的增加，二甲苯和蒽的变化不明显，酚含量明显下降。表1-1给出了初焦油和高温焦油的组成差异。由表1-1可以看出，初焦油的饱和烃和酚含量较高，而沥青和萘、菲、蒽、的含量明显低于高温焦油。
表1-1 初焦油和高温焦油组成
组成/% | 初焦油 | 高温焦油 |
饱和烃 | 10.0 | - |
酚 | 25.0 | 古马隆树脂1.5 |
萘 | 3.0 | 10.0 |
菲和蒽 | 1.0 | 6.0 |
沥青 | 35.0 | 55.0 |
| | |
1.2 煤焦油的化学组成和性质
煤焦油中的组分非常复杂，其有机化合物组分估计有上万种，已被鉴定的约有500种。但大多数组分含量很少或极微。煤焦油中含量超过1%的组分只有12种，如萘、甲基苯、氧芴、芴、苊、蒽、菲、咔唑、荧蒽、芘、 苊、和甲酚的三种异构体。表1-2列出了煤焦油中的主要成分及它们的物理化学性质。
煤焦油中的主要组分可以划分为芳香烃、酚类、杂环氮氧化物、杂环硫化物、杂环氧化物、以及复杂的高分子环状烃。其组成包括了由苯和苯酚等低分子量、低沸点的简单物质，到甚至在高真空下也不易蒸发的相对分子量达到几千的复杂化合物。尽管煤焦油中化合物组成复杂，但它们的化学组成有如下特点。
① 主要的芳香族化合物，而且大多数是两个环以上的稠环芳香族化合物，烷烃、烯烃、和环烷烃化合物很少。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议