煤炭干餾時(shí)產(chǎn)生的具有 黑色或黑棕色粘稠液體的性氣味。簡(jiǎn)稱(chēng)焦油。煤焦油可分為低溫煤焦油、中溫煤焦油和高溫煤焦油， 焦炭生產(chǎn)中獲得的煤焦油屬于高溫煤焦油。是冷凝分離的焦爐煤氣凈化產(chǎn)品之一。

煤焦油一般用作制造各種化工產(chǎn)品的加工精制原料，（見(jiàn)煤焦油加工）也可直接使用，如工業(yè)煤、型焦、煤活性炭粘合劑成分，也可用作燃料油、高爐吹燃料、木材防腐油和燒炭黑原料。

1.形成和回收

裝爐煤在隔離空氣的碳化室加熱時(shí)沉淀的揮發(fā)分， 通過(guò)焦餅與炭化室爐壁之間的縫隙，以及熱焦炭與半焦本身的縫隙， 煤間隙進(jìn)入爐頂空間，700~850℃二次熱分解反應(烷烴裂解和芳構化反應、環(huán)烷烴脫氫反應、酚類(lèi)脫水和縮合反應、 芳香烴與雜環(huán)化合物脫烷基反應等。這些700℃煤塵、焦塵和熱解炭夾在左右氣態(tài)煤干餾產(chǎn)物中， 通過(guò)上升管進(jìn)入集氣管， 循環(huán)氨水急冷至70~800℃。在集氣管中， 大部分煤塵、焦塵、熱解炭和一些高沸點(diǎn)的煤焦油被冷凝和沖洗。焦爐煤氣初冷器及其后續煤氣凈化設備中剩余霧狀或蒸汽狀煤焦油逐漸冷凝分離。從冷凝中分離出來(lái)的煤焦油聚集在焦油氨分離器中， 氨和焦油渣初步去除， 煤焦油分離。煤炭高溫干餾時(shí)， 煤焦油產(chǎn)量一般為干煤質(zhì)量的3~4.5%。

2.組成和性質(zhì)

煤焦油是一種高芳香碳氫化合物的復雜混合物，絕大多數是多環(huán)、稠環(huán)化合物和含氧、硫、氮的雜環(huán)化合物， 它還含有少量的脂肪烴、環(huán)烷烴和不飽和烴，以及煤塵、焦塵和熱解炭。新回收的煤焦油還含有大約5%的水，溶解多種無(wú)機鹽和其他雜質(zhì)。由于存在顆粒極細的熱解炭， 水通常與油形成穩定的乳化液。絕大多數煤焦油成分熔點(diǎn)較高， 但由于大量單體化合物相互溶解而形成低共溶性混合物， 煤焦油在室溫下仍處于液體狀態(tài)。煤焦油的許多成分也形成了大量的多元共沸系統， 很難分離蒸餾。高溫煤焦油含有1萬(wàn)多種化合物， 根據化學(xué)性質(zhì)，可分為中性烴類(lèi)、酸性酚類(lèi)和堿性吡啶、喹啉類(lèi)化合物。英國人加登于1819年 (Garden) 和布蘭德 (Brand) 在煤焦油中發(fā)現萘， 這是煤焦油中發(fā)現的第一種化合物。后來(lái)，英國和德國的科學(xué)家發(fā)現了鍶、酚、苯胺、喹啉、吡啶、吡啶?等。截至1972年，已確定480種化合物，占煤焦油質(zhì)量的55%，其中174種中性化合物，63種酸性化合物，113種堿性化合物，其余為稠環(huán)、含氧、硫的雜環(huán)化合物。 [1]

許多國家制定了煤焦油的質(zhì)量標準，并按指標劃分了煤焦油的等級。（見(jiàn)煤焦油全分析）密度和甲苯不溶物含量是煤焦油質(zhì)量指標中較重要的兩項，一般范圍為1. 13～1. 22g/cm和3.5～9%。

中低溫煤焦油的成分和性質(zhì)與高溫煤焦油有很大的不同。中低溫煤焦油含有更多的氧化合物和鏈狀烴，其中酚及其衍生物含量為10% ～ 30%，烷狀烴約20%，重油( 焦油瀝青) 含量相對較低，更適合生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃料油和化學(xué)品。

煤焦油的成分和性質(zhì)因原料煤種類(lèi)和熱解工藝而異。

高溫煤焦油相對密度大于1. 0.含有大量瀝青，幾乎完全是由芳香族化合物組成的復雜混合物。據估計，總成分約為1000種，約為500種單一化合物，約占焦油總量的55%。

高溫焦油中的質(zhì)量分數≥1. 0%化合物只有10多種，分別是萘 (10. 0%)、菲 (5. 0%)，熒δ(3. 3%)、芘(2. 1%)，二. 0%)、芴(2. 0%)、蒽(1. 5%)、2 －甲 基 萘 (1. 5%)、咔 唑 (1. 5%)、茚(1. 0%) 和氧芴(1. 0%) 等。

3.影響產(chǎn)率和性質(zhì)的主要因素

原料煤的性質(zhì)、焦爐的結構和狀態(tài)以及煉焦的壓力和溫度系統對煤焦油的產(chǎn)量、性質(zhì)和含量有很大的影響。煤一次熱分析的揮發(fā)性成分和產(chǎn)量主要受煤性質(zhì)的影響。原煤揮發(fā)性成分越高，軟化溫度越低，膠體形成的溫度范圍越大，煤焦油產(chǎn)量越高，煤焦油元素中氫的比例越大。但二次熱分解會(huì )削弱煤質(zhì)差異的影響，甚至煤焦油的較終成分和性質(zhì)主要取決于二次熱分解的條件。隨著(zhù)煉焦溫度和爐頂空間溫度的升高，揮發(fā)性分解的二次熱分解加深，煤焦油產(chǎn)量降低，密度增加，甲苯不溶物和喹啉不溶物含量增加，甲苯、二甲苯和甲基萘的化合物含量減少，側鏈縮短，苯和萘的化合物含量增加，氫在元素組成中的比例減少。特別是當爐頂的空間溫度超過(guò)750時(shí)℃煤焦油密度增加的速度急劇增加。如800℃煤焦油的相對密度為1.17～1.18， 而850℃時(shí)就超過(guò)1.22。碳化室裝煤不滿(mǎn)時(shí)，爐頂空間增加，爐頂空間揮發(fā)分停留時(shí)間延長(cháng)，二次熱分解加深，導致煤焦油產(chǎn)量下降，密度增加。碳化室壓力的增加增加了揮發(fā)性部分的泄漏，而壓力過(guò)低，泄漏到碳化室的空氣燃燒了部分揮發(fā)性部分，都導致了化學(xué)產(chǎn)品的損失，降低了煤焦油產(chǎn)量。爐煤含水量低（如干煤或預熱煤焦化），細粉含量高，或噴射高壓氨（或水蒸氣），焦油甲苯不溶物和喹啉不溶物含量增加，粘度增加，加工性能差。

煤焦油一般用作制造各種化工產(chǎn)品的加工精制原料，（見(jiàn)煤焦油加工）也可直接使用，如工業(yè)煤、型焦、煤活性炭粘合劑成分，也可用作燃料油、高爐吹燃料、木材防腐油和燒炭黑原料。

4.煤焦油的加工工藝

4.1 煤焦油蒸餾前的準備

1) 儲存和質(zhì)量均勻，將粗焦油送入焦油油庫，進(jìn)行質(zhì)量均勻、初步脫水和脫渣。至少有三個(gè)儲罐： 一個(gè)接收焦油，一個(gè)靜態(tài)脫水，一個(gè)給管爐送油，三槽輪換。

2) 焦油脫水：必須在蒸餾前去除水。脫水焦油可以減少蒸餾過(guò)程中的熱消耗，提高設備的生產(chǎn)能力，降低連續蒸餾加熱的系統阻力。

焦油脫水可分為初步脫水和較終脫水。焦油的初步脫水一般采用加熱靜態(tài)脫水法，即用蛇管將焦油加熱至80 ℃左右，靜置36 h以上焦油和水因密度不同而分離。靜態(tài)脫水可使焦油中的水分初步降至4%以下。此外，焦油初步脫水還包括離心脫水和加壓脫水。

焦油的較終脫水方法主要包括間歇釜脫水、管式爐脫水和蒸汽加熱脫水。間歇性焦油蒸餾工藝采用間歇性釜脫水，連續性焦油蒸餾工藝采用管式爐脫水。管式爐脫水法是將初步脫水的焦油連續加熱至120 ～ 130 ℃，然后送到蒸發(fā)器( 脫水塔) ，去除部分輕油和水可將焦油含水量降至0. 3% ～ 0. 5% 。

在國內連續管爐焦油蒸餾工藝中，絕大多數廠(chǎng)家較終在管爐對流段脫水。

3) 焦油中焦油脫鹽的水分( 稀氨水) 中，少量氨以NH4OH形式存在，絕大多數以銨鹽的形式存在。焦油脫鹽主要用于銨鹽。銨鹽分為揮發(fā)性銨鹽和固定銨鹽。揮發(fā)性銨鹽可在焦油較終脫水階段去除，固定銨鹽不能去除。

在焦油蒸餾階段，這些固定銨鹽可以分解產(chǎn)生氨、氯化氫和硫化氫，嚴重腐蝕設備和管道。同時(shí)，銨鹽還會(huì )乳化餾分和水，這對萘油餾分的脫酚非常不利。因此，焦油必須在蒸餾前脫鹽。

焦油進(jìn)入管式爐進(jìn)行較終脫水前，應連續加入80個(gè)質(zhì)量濃度 ～ 120 g /L的Na2CO3溶液與固定銨鹽中和，產(chǎn)生穩定性NaCl溶液。

這些鈉鹽在焦油蒸餾過(guò)程中完全殘留在瀝青中，成為灰，如果每公斤焦油中去除0. 1 g固定銨鹽，瀝青灰分增加0. 08%，故Na2CO適當添加3溶液。

4.2 焦油蒸餾工藝

焦油蒸餾的目的是將接近焦油沸點(diǎn)的化合物集中在相應的蒸餾中，以進(jìn)一步加工和分離單一產(chǎn)品。焦油蒸餾工藝分為間歇性和連續性?xún)煞N，現代焦油蒸餾選擇連續性蒸餾。

目前，多塔蒸餾已發(fā)展為連續常減壓。連續蒸餾具有分離效果好、分離率高、酚和萘高度集中在一定蒸餾中的特點(diǎn)。焦油蒸餾的主要設備包括管式加熱爐、一段蒸發(fā)器、二段蒸發(fā)器和蒸餾塔。煤焦油蒸餾在國內外的工藝相似，均為脫水和分餾。

4.3 煤焦油餾分的加工

1) 輕油餾分輕油170 ℃以前的蒸餾產(chǎn)量為0，無(wú)水焦油. 4% ～ 0. 8%。常規焦油連續蒸餾工藝有兩種輕油餾分來(lái)源： 一是蒸發(fā)器焦油脫水時(shí)得到的輕油餾分，簡(jiǎn)稱(chēng)輕油； 二是從蒸餾塔頂獲得的輕油蒸餾，簡(jiǎn)稱(chēng)二段輕油。輕油餾分一般與洗苯后的洗油或粗苯混合，分離苯產(chǎn)品、溶劑油和古馬隆。

2) 酚油餾分酚油餾分為170 ～ 210 ℃產(chǎn)率為1的餾分. 0% ～2. 5%。酚類(lèi)化合物是煤熱分解的產(chǎn)物，其成分和產(chǎn)量與煤料的總氧量、配煤質(zhì)量和煉焦溫度有關(guān)。酚類(lèi)化合物主要存在于酚油、萘油和洗油餾分中。

酚類(lèi)化合物從焦油蒸餾中提取的過(guò)程包括蒸餾堿洗脫酚、粗酚鈉凈化和凈酚鈉分解。粗酚精制是利用酚類(lèi)化合物的沸點(diǎn)差異，通過(guò)蒸餾獲得酚類(lèi)產(chǎn)品的過(guò)程。粗酚精制的主要產(chǎn)品有苯酚、工業(yè)酚、鄰甲酚、工業(yè)鄰甲酚、間對混合甲酚、三混合甲酚和二甲酚。粗酚精制的過(guò)程包括減壓間歇蒸餾和減壓連續蒸餾。

3) 萘油餾分萘油餾分為210 ～ 230 ℃蒸餾。萘在煤焦油中的含量與焦化溫度和煤熱解產(chǎn)物在焦爐炭化室頂部空間的停留時(shí)間和溫度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，萘在高溫焦化油中的含量約為10% 。

萘餾分主要用于制備工業(yè)萘，可進(jìn)一步加工成精萘。從萘油餾分中提取萘，一般采用精餾法。工業(yè)萘的蒸餾過(guò)程主要包括雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔加壓連續蒸餾。

4) 洗油餾分洗油餾分為230 ～ 300 ℃蒸餾。產(chǎn)量一般為無(wú)水焦油4. 5% ～ 6. 5% 。洗油餾分主要用于洗滌和吸收氣體中的苯族烴，提取喹啉化合物、酚類(lèi)化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、消炎、聯(lián)苯、消炎

用酸堿洗滌洗油餾分，提取喹啉化合物和酚類(lèi)化合物后，塔板數為60 ～ 狹餾分從70個(gè)浮閥塔中切除。其中，萘油餾分是生產(chǎn)工業(yè)萘的原料，脫萘殘油和重洗油是提取氧和水的原料，甲基萘餾分是提取物α －甲基萘和β -甲基萘原料、輕質(zhì)殘油和脫離殘油可與低萘洗滌油混合提取工業(yè)。中質(zhì)洗滌油可作為苯族烴回收的吸收劑。

5) 鰱分為280 ～ 360 ℃產(chǎn)率為16%的餾分 ～ 22% 。三十十一點(diǎn)二級萘油餾分 ℃，餾出50%時(shí)為400 ℃，產(chǎn)率為4% ～ 6% 。通過(guò)冷卻、結晶和離心分離，得到的一種黃綠色結晶物是一種黃綠色結晶物。粗生產(chǎn)工藝： 傳統的加工工藝是結晶真空過(guò)濾離心法，工藝長(cháng)，生產(chǎn)條件差。采用結晶離心法，采用臥式刮刀卸料離心機代替間歇離心機。精制的化學(xué)原料，如精制的化學(xué)原料，如精制的萘、菲、咔唑等。有溶劑萃取法、溶劑萃取法、共沸萃取法、吸附法等。

6) 煤焦油瀝青煤焦油瀝青是煤焦油蒸餾提取蒸餾后的殘留物。根據軟化點(diǎn)可分為低溫、中溫和高溫瀝青。煤焦油瀝青是煤焦油加工過(guò)程中分離出來(lái)的大宗產(chǎn)品，占煤焦油的50% ～ 其加工利用水平對整個(gè)煤焦油加工工藝至關(guān)重要。

煤焦油瀝青不能蒸餾，只能提取進(jìn)一步分級。目前，煤焦油瀝青主要用于生產(chǎn)瀝青焦、電極和陽(yáng)極粘合劑( 改性瀝青)、型煤粘結劑、筑路瀝青、各種瀝青防腐漆等。

中溫瀝青可通過(guò)改性處理生產(chǎn)改性瀝青，然后生產(chǎn)電解鋁行業(yè)的預焙陽(yáng)極塊和電爐煉鋼石墨電極。改性瀝青的生產(chǎn)工藝主要包括氧化熱聚法、加熱聚合法、加壓熱聚合法、呂特格熱聚合法和Cherry － T法( 簡(jiǎn)稱(chēng)C － T以煤焦油為原料為原料)。

4.4 煤焦油加氫改質(zhì)

中低溫煤焦油適用于加氫改質(zhì)生產(chǎn)車(chē)用發(fā)動(dòng)機燃料油和化學(xué)品。隨著(zhù)國際油價(jià)的飆升，柴油、汽油等汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃料油越來(lái)越受到煤焦油加氫生產(chǎn)的關(guān)注。一些國外石油資源短缺的國家正在準備大規模的蘭花生產(chǎn)項目，利用煤焦油加氫生產(chǎn)柴油和汽油。在高壓、氫和催化劑的存在下，加氫改質(zhì)反應是一種反應。主要目的是去除油中的硫、氧、氮、金屬雜質(zhì)，使烯烴飽和，改變油的穩定性、顏色、氣味、燃燒性能，改變油的性質(zhì)，提高使用價(jià)值。

原煤焦油加氫技術(shù)存在煤焦油利用率低、工藝流程復雜、原料油限制等缺陷。2010年，煤炭科學(xué)研究院借鑒煤直接加氫液化技術(shù)和石油渣油加氫技術(shù)，提出了一種非均相催化劑煤焦油懸浮床。

漿態(tài)床加氫工藝及配套催化劑技術(shù)，該技術(shù)具有煤焦油利用率高、輕油產(chǎn)品收率高等突出優(yōu)點(diǎn)，是中低溫煤焦油加工技術(shù)的發(fā)展方向。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，在國內還處于工業(yè)化初級階段。對于高溫煤焦油的加氫，必須將加氫精制和加氫裂化相結合，才可以得到較高的燃料油收率。

5、煤焦油深加工的發(fā)展

1882年英國首先建立煤焦油加工蒸餾工廠(chǎng)，從煤焦油中分離芳烴化合物、枕木防腐油、瀝青等化學(xué)產(chǎn)品，其中有些成分只能從煤焦油中獲得。目前全世界煤焦油產(chǎn)量約為2000萬(wàn)t/a，其中可以獲得500萬(wàn)t / a各類(lèi)化工產(chǎn)品。

德國是較早開(kāi)發(fā)煤焦油產(chǎn)品附加值的國家，具有一流的煤焦油加工工藝流程。的煤焦油加工能力為150萬(wàn)t/a，的工藝流程具有能耗低，分離出來(lái)的微量組分多，自動(dòng)化程度高，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，煤焦油利用率世界排名第一。

的煤焦油蒸餾工藝不單獨設置閃蒸分離塔。世界上一些發(fā)達國家如美國、日本、俄羅斯、德國在煤焦油領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)相當成熟。

中國有大中型煤焦油加工企業(yè)46家，10萬(wàn)t以上企業(yè)25家，基本為簡(jiǎn)單操作，附加值不高。這些企業(yè)普遍采用的是常壓蒸餾工藝，工藝現代化程度不高，屬于粗放型操作。

國內煤焦油產(chǎn)品主要有酚類(lèi)、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。各企業(yè)的產(chǎn)品種類(lèi)及質(zhì)量大致相同，深加工產(chǎn)品有待開(kāi)發(fā)。

6、煤焦油加工產(chǎn)品的用途

中低溫煤焦油中的酚類(lèi)化合物以低級酚為主，可以采用化學(xué)萃取法提取低級酚作為化工原料，提取低級酚后的餾分將是加氫制取高十六烷值柴油的優(yōu)良原料。

中低溫煤焦油經(jīng)加氫處理可以生產(chǎn)柴油、汽油等車(chē)用發(fā)動(dòng)機燃料油和化學(xué)品。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，按照傳統加工工藝，高溫煤焦油各餾分經(jīng)進(jìn)一步加工，可分離出多種化工產(chǎn)品，目前提取加工的主要產(chǎn)品及用途有：

6.1 酚油餾分

苯酚: 酚醛樹(shù)脂、合成纖維、醫藥; 甲酚: 殺菌劑、增塑劑、選礦藥劑、除草劑、香料、阻燃劑; 二甲酚: 殺蟲(chóng)劑、工程塑料; 吡啶堿: 醫藥; 古馬隆樹(shù)脂、瀝青漆。

6.2 萘油餾分

萘: 染料、塑料、醫藥、表面活性劑、增塑劑、衛生球。

6.3 洗油餾分

甲基萘: 溶劑、聚萘酯塑料、MF型助劑、水泥減水劑、飼料添加劑; 吲哚: 香料; 聯(lián)苯: 絕緣油、熱載體; 二甲基萘: 聚萘酯塑料、絕緣材料;苊: 染料聚萘酯塑料; 氧芴: 驅蟲(chóng)劑; 芴: 塑料; 喹啉類(lèi): 醫藥、農藥、染料、顯色劑。

6.4 蒽油餾分

蒽: 染料、紙漿蒸解助劑、乳化劑; 菲: 農藥; 咔唑: 染料; 炭黑: 輪胎制造、其他橡膠、塑料添加劑、染料、印刷油墨等工業(yè); 防腐油。

6.5 二蒽油餾分

熒蒽: 探傷劑; 芘: 染料、工程塑料; 炭黑等。

6.6 煤焦油瀝青

瀝青焦; 碳素制品黏結劑、成型燃料黏結劑、鎂碳磚、針狀焦、碳纖維; 防腐防水材料、瀝青漆、筑路用柏油等。

7、煤焦油發(fā)展前景

中低溫煤焦油和高溫煤焦油的性質(zhì)和組成有明顯差別，應分別加工。中低溫煤焦油可以經(jīng)加氫處理生產(chǎn)柴油、汽油等車(chē)用發(fā)動(dòng)機燃料油和化學(xué)品。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，按照傳統加工工藝，高溫煤焦油各餾分經(jīng)進(jìn)一步加工，可以分離出多種化工產(chǎn)品。

目前國內焦油加工裝置普遍較分散、規模偏小，能耗高且嚴重污染環(huán)境，產(chǎn)品品種少，尤其是高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品較少，質(zhì)量較差，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟效益差。今后煤焦油應走集中、大型化加工路線(xiàn)，增加煤焦油深加工產(chǎn)品的種類(lèi)，提高深加工產(chǎn)品的質(zhì)量。