煤焦油组成分析方法

摘 要：煤焦油是由煤经过干馏和气化处理后获得的一种液态的物体。由不同的干馏温度和不同的处理方法而得到的煤焦油的种类也所不同。本文以煤焦油组成分析方法为研究主题，结合煤焦油的组成与化合物的提取进行了研究。

关键词：煤焦油 组成 分析方法

引言

由煤经过热解以后而得到的油品中含有种类及其丰富的有机化合物，在目前的技术水平下，已经被鉴定出来的有机化合物种类已经超过了五百种。当前大部分铜环化化合物和含氧、氮及硫的杂环化合物都是由煤焦油中提炼而来的。煤焦油深加工产品在众多行业得到了广泛的应用，例如化工、药品、建筑等。煤焦油深加工技术对当前经济的发展起到了良好的促进作用，其强大的行业辐射能力，引起了世界各国的共同关注，因此，不断加大对煤焦油化工技术的开发和研究，成为了当前国际上共同关注的领域。

一、煤焦油的特性分析

煤焦油是由煤经过干馏和气化处理后获得的一种液态的物体。由不同的干馏温度和不同的处理方法而得到的煤焦油的种类也所不同，具体如下：在低温状态下（450摄氏度到650摄氏度之间）所获得的煤焦油产品为干馏焦油；在低温和中温状态下（600摄氏度到800摄氏度之间）所获得的煤焦油产品为发生炉焦油；在中温状态下（900摄氏度到1000摄氏度之间）所获得的煤焦油产品为立式炉焦油；在高温状态下（1000摄氏度以上）所获得煤焦油产品为炼焦焦油。尽管不同种类的煤焦油具有不同的称呼和用途，但都属于焦油的一种，都具有一定的刺激性气味，颜色主要以黑褐色和黑色为主，并以液体状态存在。但每种煤焦油都有其不同的特性，例如低温煤焦油的密度一般为每立方厘米一克左右，同时具有较强的度和特殊的气味；高温煤焦油闪点是96摄氏度到105摄氏度之间，其自然点是580摄氏度到630摄氏度之间，其燃烧热能是35700千焦每千克到39000 千焦每千克，当高温煤焦油在20摄氏度环境下其密度在每立方米1.10克到每立方米1.25克之间。当温度升高时，高温煤焦油的密度随之变小。

二、煤焦油的产生

煤焦油是一种由煤经过热分解以后而获得一种液态的产品。煤的热解是在一种平行于炭化室双侧的炉墙以一种层状的形式完成的，分解过程中所需要的热量是由炭化室炉墙为热介质传递而来的，当炭化室中心温度和炉墙温度相近时的温度作为炼焦过程结束时的标准温度。煤料在进入炭化室之前应要对煤进行干化处理，保证装入炭化室的煤不含有水分、二氧化碳以及甲烷等物质。当煤层温度逐渐升高时，煤中含氧较多的分子结构开始分解出水和二氧化碳等物质。当温度上升到300摄氏度到550摄氏度状态时，就会产生煤的大分子侧链和基团断裂现象，经过大分子侧链和基团断裂而产生的初级分解物就是初焦油。初焦油的主要成分是脂肪族化合物、芳香族化合物以及酷类化合物等物质。煤初次分解所得的物质，其中一部分流入炭化室中心的煤层当中，而其余部分流经焦炭层并通过炉墙到达炭化室的顶部位置，随着温度的逐渐升高，当温度达到800摄氏度到1000摄氏度以后，开始进行深度热分解，深度热分解过程中所得到的产物称为二次分解物，也可以称为高温焦油。二次分解物的主要成分是稠状的环芳香族化合物，高温焦油其实就是初焦油经过高温处理后的第二次热解而产生的物质。当前国内高温焦油成为了大部分焦化厂生产焦油的主要原料。而中低温焦油的生产主要是通过传统的煤气发生炉和土法炼焦而来，这种方法获得的中低温焦油产值较低，可利用部分较少，生产过程中会出现大量的废料，对环境的污染极大。

三、煤焦油的组成

煤焦油的主要组成是芳香族化合物和其他复杂化合物，其中化合物的种类达到了1000种以上。以目前的技术鉴定出来的化合物已经达到了500种，同时这些化合物占比极高，达到了55%左右。高温煤焦油中单种化合物的含量在1%左右的只有10种左右，占比约为30%。从这些数据来看，高温煤焦油和低温煤焦油的组成方面存在较大的差异，十分接近石油原油的组成。但从其化学组成来看，差异性较大，主要表现在非经类含量和酌类化合物的占比方面。

四、煤焦油油品的分析方法分析

煤焦油是由煤经过热解而得到的一种副产品，煤焦油当前是国内冶金焦炭和民用燃气的主要原料，也是各种化学物质获取的一种主要途径。因此，充分准确掌握煤焦油的成分，对煤焦油深加工以及我国的环保事业等具有极其重要的意义。

1.气相色谱法

气相色谱法是一种主要用来对一些挥发性化合物分离的工艺。GC按照其固定相不同将气相色谱法划分为气固色谱法和气液色谱法。其中气液色谱法是当前使用最为广泛的一种气相色谱法，Clarence Karr认为当前气液色谱法获得广泛应用主要是因为这种气相色谱能够具有较强的分离定量能力，其性价比较高。学者闫俊杰针对国内近阶段气相色谱技术在回收系统、焦油深加工以及环境保护等方面的重要作用进行了充分地分析和研究，并总结了气相色谱法的特点和要素等和其他方法的差异。

2.液相色谱法

传统的液相色谱法是现阶段液相色谱法的原形，这种色谱法是一中在室温和常压状态下，使用较大直径玻璃材质做成的一种管柱状的容器，并通过液位差实现流动相的输送，这种方法柱效较低，所需的时间较长。自十九世纪六十年气相色谱理论出现以后，在传统的液相色谱法技术的基础上，一种具有更高生产效率的液相色谱法（HPLC）快速普及开来。高效液相色谱法的出现，有效地提升了传统色谱法的产能效率，同时其灵敏度也得到了大幅地提升，这种色谱法填料颗粒具有小而均匀的特点，从而形成了较大的阻力作用，因此在高效液相色谱法必须要使用高压输送流动相，所以这种色谱法又被人们称为高压液相色谱法。

参考文献：

[1] 王世宇，白效言，张，王利斌，曲思建. 低温煤焦油柱层析色谱族组分分离及GC/MS分析[J]. 洁净煤技术. 2010（04）

[2] 姚润生，薛永强，王志忠. 煤焦油中洗油组分气相色谱分析方法的建立[J]. 分析试验室. 2009（S1）

[3] 刘翠霞，曹素梅，王俊广，徐明万，王兰，王洪槐，谢广粤. 毛细管气相色谱法测定煤焦油萘含量[J]. 煤化工. 2008（04）

[4] 陈敏，燕慧，杨文智，王爱青. 煤焦油主要组分测试方法探析[J]. 煤化工. 2004（05）

作者简介：姬锐，大学专科，助理工程师，科研方向，化学，陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西，神木