煤焦油的組分分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤化工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種煤焦油的組分分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤焦油又稱煤膏，是煤焦化過(guò)程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，在合成 塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫原料、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中有些化合物是石油加工業(yè)無(wú) 法生產(chǎn)和替代的。
[0003] 煤焦油也是煤化學(xué)工業(yè)的主要原料，是一種高芳香度的碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合 物，其成分達(dá)上萬(wàn)種，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烴，以及芳香族含氧化合物?？?采用分餾的方法把煤焦油分割成不通沸點(diǎn)范圍的餾分。煤焦油是煤炭在焦化過(guò)程中產(chǎn)生 的。煤焦油含有上萬(wàn)種成分，其中很多有機(jī)物是生產(chǎn)塑料、合成纖維、染料、橡膠、醫(yī)藥、耐 高溫材料等的重要原料。按照熱解溫度和過(guò)程方法的不同，煤焦油可以分為：低溫焦油 (450°C _650°C )、中溫焦油（600°C _900°C )、高溫焦油（900°C -1000°C )。
[0004]高溫煤焦油加氫技術(shù)采用固定床加氫處理技術(shù)，將煤焦油所含的氮、氧、硫等雜原 子通過(guò)加氫取代反應(yīng)脫除，使不飽和的烯烴加氫進(jìn)行飽和，從而得到符合標(biāo)準(zhǔn)的燃料油。 中、低溫煤焦油加工過(guò)程分為預(yù)處理、蒸餾、組分分離、深加工4個(gè)階段。預(yù)處理是將煤焦油 凈化脫水、除鹽、脫渣。蒸餾和組分分離是通過(guò)切取不同溫度段的餾分進(jìn)行分離。深加工即 對(duì)各個(gè)組分進(jìn)一步加工制取精細(xì)下游產(chǎn)品。煤焦油加氫制備燃料技術(shù)是在新型催化劑條件 下加氫制取合格的柴油、汽油。中溫煤焦油還可以通過(guò)蒸餾加工可以得到軟瀝青。軟瀝青 生產(chǎn)改質(zhì)瀝青，改質(zhì)瀝青作為碳材料的粘結(jié)劑，具有改善產(chǎn)品質(zhì)量，增加體積密度與機(jī)械強(qiáng) 度、降低單耗、便于運(yùn)輸?shù)忍匦浴?br>[0005] 隨著煤焦油分離技術(shù)的日益成熟及煤焦油分處理的產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 煤焦油加工具有重大效益，因此人們對(duì)煤焦油的加工利用也日益重視。國(guó)內(nèi)外從煤焦油中 提取產(chǎn)品附加值一般都較高，因此有必要繼續(xù)探索煤焦油的組成。
[0006] 但是，由于煤焦油的組成比較復(fù)雜，粘度高、流動(dòng)性差等因素使得煤焦油的利用受 到了阻礙，同時(shí)，我國(guó)的煤焦油的產(chǎn)能十分豐富，這造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。將煤焦油中的 組分分離，對(duì)煤焦油的理論研宄和深加工、再利用具有重要意義?，F(xiàn)行煤焦油大多采用蒸餾 的方法，一般是通過(guò)將煤焦油蒸餾到一定溫度，把輕的包括飽和烴和芳烴部分先蒸出來(lái)，把 瀝青類物質(zhì)和極性物倒掉，再對(duì)余下的飽和烴和芳烴部分進(jìn)行溶劑抽提分離，該方法在蒸 餾過(guò)程中極性物也很容易被帶出來(lái)，粘在蒸餾瓶或者管道里面，導(dǎo)致裝置堵塞，且分離過(guò)程 復(fù)雜、需要樣品量多。所以，仍需要對(duì)現(xiàn)有的分離方法進(jìn)行改進(jìn)，以提供一種新的簡(jiǎn)單有效 的分離方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種煤焦油的組分分離方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的分 離方法繁瑣的缺陷。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種煤焦油的組分分離方法， 該分離方法包括以下步驟：S1，將煤焦油加入分離柱中；S2,用第一溶劑、第二溶劑、第三溶 劑和第四溶劑依次對(duì)分離柱進(jìn)行洗脫，分別得到煤焦油中的飽和烴組分、芳香組分、平均分 子量在302~333的輕極性物組分和平均分子量在425~525的重極性物組分；其中，第一 溶劑的洗脫終點(diǎn)通過(guò)芳烴指示劑判斷；第二溶劑、第三溶劑和第四溶劑的洗脫終點(diǎn)通過(guò)折 光率判斷；第一溶劑選自正己烷、戊烷或丁烷；第二溶劑選自甲苯、苯或二甲苯；第三溶劑 選自甲醇或乙醇；第四溶劑為四氫呋喃。
[0009] 進(jìn)一步地，分離柱為硅膠分離柱，且硅膠分離柱中從下到上依次裝有脫脂棉、石英 砂、硅膠及石英砂；優(yōu)選石英砂、硅膠及石英砂的高度依次為0. 8~1. 2cm、100~140cm和 0. 8~1. 2cm ;更優(yōu)選，硅膠的粒徑為200目。
[0010] 進(jìn)一步地，在步驟S2之前，還包括利用正己烷、正戊烷或者正己烷與正戊烷的混 合物對(duì)硅膠分離柱進(jìn)行潤(rùn)洗的步驟。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟S2是在38~42°C的條件下進(jìn)行。
[0012] 進(jìn)一步地，在步驟S2中，當(dāng)?shù)谝蝗軇?duì)分離柱進(jìn)行洗脫時(shí)，用芳烴指示劑對(duì)洗脫 過(guò)程中的洗脫液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待芳烴指示劑變色，停止洗脫，得到飽和烴組分；當(dāng)?shù)诙軇?duì) 分離柱進(jìn)行洗脫時(shí)，用折光率對(duì)洗脫過(guò)程中的洗脫液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待折光率與純度為90%以 上的甲苯、二甲苯或乙苯的折光率一致時(shí)，停止洗脫，得到芳香組分；當(dāng)?shù)谌軇?duì)分離柱 進(jìn)行洗脫時(shí)，用折光率對(duì)洗脫過(guò)程中的洗脫液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待折光率與純度為90%以上的甲 醇、乙醇或乙二醇的折光率一致時(shí)，停止洗脫，得到輕極性物組分；當(dāng)?shù)谒娜軇?duì)分離柱進(jìn) 行洗脫時(shí)，用折光率對(duì)洗脫過(guò)程中的洗脫液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待折光率與純度為90%以上的四氫 呋喃的折光率一致時(shí)，停止洗脫，得到重極性物組分。
[0013] 進(jìn)一步地，芳烴指示劑由硫酸和甲醛配制而成，硫酸的質(zhì)量濃度為95. 00 %~ 99. 99 %，硫酸和甲醛的體積比為48~55 :1。
[0014] 進(jìn)一步地，折光率采用阿貝折光儀進(jìn)行測(cè)定。
[0015] 進(jìn)一步地，在步驟S2中，控制各洗脫液的流出速度為1~3滴/秒；優(yōu)選采用雙連 球控制各洗脫液的流出速度為1~3滴/秒。
[0016] 進(jìn)一步地，硅膠和石英砂在填充硅膠分離柱之前，還包括進(jìn)行干燥的步驟，干燥步 驟是在155~170°C的恒溫干燥箱中干燥4~8小時(shí)。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟S1中，煤焦油的使用量為2~5g。
[0018] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)采用簡(jiǎn)單的柱分離的方法，針對(duì)不同的組分采用不 同的洗脫溶劑進(jìn)行分別洗脫，利用芳烴指示劑來(lái)分離飽和烴與芳烴，并利用折光率來(lái)分離 芳香烴組分、極性物組分和瀝青烯組分。該方法不僅操作簡(jiǎn)便、溶劑易得，同時(shí)測(cè)定值可信 度高，對(duì)煤焦油組分的定性和定量都很方便。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0020] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例中所使用的分離裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0022] 如【背景技術(shù)】部分所提到的，現(xiàn)有技術(shù)中煤焦油的組分分離方法存在過(guò)程繁瑣及所 需樣品量多的缺陷。為了改善這一缺陷，在本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種煤焦 油的組分分離方法，該分離方法包括以下步驟：S1，將所述煤焦油加入分離柱中；S2,用第 一溶劑、第二溶劑、第三溶劑和第四溶劑依次對(duì)分離柱進(jìn)行洗脫，分別得到煤焦油中的飽和 徑組分、芳香組分、平均分子量在302~333的輕極性物組分和平均分子量在425~525的 重極性物組分；其中，第一溶劑的洗脫終點(diǎn)通過(guò)指示劑判斷；第二溶劑、第三溶劑和第四溶 劑的洗脫終點(diǎn)通過(guò)折光率判斷，第一溶劑選自正己烷、戊烷或丁烷；第二溶劑選自甲苯、苯 或二甲苯；第三溶劑選自甲醇或乙醇；第四溶劑為四氫呋喃。
[0023] 本發(fā)明所提供的上述分離方法，通過(guò)采用簡(jiǎn)單的柱分離的方法，針對(duì)不同的組分 采用不同的洗脫溶劑分別進(jìn)行洗脫，利用芳烴指示劑來(lái)分離飽和烴與芳烴，并利用各洗脫 溶劑與其洗脫下來(lái)的對(duì)應(yīng)的洗脫液的折光率保持一致來(lái)分離芳香烴組分、輕極性物組分和 重極性物組分。通過(guò)將得到的接收液放置到通風(fēng)櫥中，待溶劑揮發(fā)完畢或者用紅外燈加熱 可以加速溶劑的揮發(fā)，即可得到的各個(gè)組分。相比現(xiàn)有技術(shù)的方法，該方法操作簡(jiǎn)便、溶劑 易得，對(duì)煤焦油組分的定性和定量都很方便。
[0024] 在本發(fā)明的上述分離方法中，分離柱包括但不限于采用硅膠分離柱、三氧化二鋁 分離柱或根據(jù)分離成分的需要將硅膠與三氧化二鋁混合裝成的混合分離柱，只要能夠使不 同組分在不同的洗脫溶劑的洗脫下能夠?qū)崿F(xiàn)分離即可。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例中，采 用硅膠分離柱，且硅膠分離柱中從下到上依次裝有脫脂棉、石英砂、硅膠及石英砂；優(yōu)選石 英砂、硅膠及石英砂的高度依次為0. 8~1. 2cm、100~140cm和0. 8~1. 2cm ;更優(yōu)選，娃 膠的粒徑為200目。
[0025] 上述優(yōu)選的實(shí)施例中，采用硅膠分離柱具有簡(jiǎn)單有效，且成本較低的優(yōu)勢(shì)。在硅膠 分離柱的最下端填充脫脂棉的目的防止填充物下滑。在上述實(shí)施例中，采用填充石英砂和 硅膠，是常用的硅膠柱的填充成分，來(lái)源方便。而將上述各填充物的填充高度控制在上述范 圍內(nèi)是為了提高分離效率。而將硅膠的粒徑控制在200目，由于粒徑較小，能夠進(jìn)一步提高 分離效率。
[0026] 本發(fā)明的上述分離方法，第一溶劑、第二溶劑、第三溶劑和第四溶劑的選擇可以根 據(jù)所分離的組分的不同進(jìn)行合理選擇。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例中，第一溶劑選自正己 烷、戊烷或丁烷；第二溶劑選自甲苯、二甲苯或乙苯；第三溶劑選自甲醇、乙醇或乙二醇；第 四溶劑選自四氫呋喃；采用本發(fā)明所優(yōu)選的上述針對(duì)四種不同組分的溶劑對(duì)四種組分的洗 脫效果相比其他溶劑更好。上述柱分離的設(shè)置溫度一般控制在30-50°C之間，由于極性物有 粘性，溫度過(guò)高或過(guò)低，會(huì)影響洗脫效果，進(jìn)而影響分離效果。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí) 施例中，上述用不同溶劑對(duì)分離柱的待分離的煤焦油進(jìn)行分離的過(guò)程中，控制分離柱的溫 度在38°C~42°C的條件下進(jìn)行，更優(yōu)選在40°C的條件下進(jìn)行。在上述溫度范圍內(nèi)進(jìn)行分 離操作有利于防止溶劑洗脫過(guò)程中產(chǎn)生熱量而使分離柱中產(chǎn)生氣泡，影響分離效果。而在 40°C的溫度下，更有利于維持洗脫過(guò)程的溫度相對(duì)穩(wěn)定，盡量減少氣泡的產(chǎn)生。
[0027] 在本發(fā)明另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述分離方法在步驟S2之前，還包括用正己 烷、戊烷或正庚烷等硅膠分離柱進(jìn)行潤(rùn)洗的步驟。采用首次洗脫所用的溶劑對(duì)硅膠分離柱 進(jìn)行潤(rùn)洗，使硅膠柱盡量壓實(shí)，驅(qū)除可能存在的氣泡。在本發(fā)明，優(yōu)選采