低温干馏产品

审阅专家 杨刚

低温干馏又称低温热解。指煤在隔绝空气的低温(500～700℃)条件下的干馏过程。煤炭低温干馏产品主要为固态半焦、液态的焦油和气态的煤气。

一、半焦

煤炭低温干馏后得到的固体产物。半焦产率约占原料煤质量的50%～70%。半焦产率(半焦质量占煤样质量的百分率) 既受原料煤种类和性质的影响，亦受低温干馏的条件和工艺等因素的控制，所以半焦的成分和性质变化较大。半焦灰分除主要来自原料外，还受到热解过程中外来杂质混入及半焦烧损的影响。半焦灰分高低决定其用途和经济价值，灰分高的半焦除用于燃烧或气化外，用途有限，但灰分低的半焦却是宝贵的工业原料。半焦的挥发分与干馏温度有关。一般变化于10%～20%之间。半焦的粒度大小与低温干馏工艺所规定的入炉原料粒度有关，亦受热解条件的影响。半焦粒度愈大，因利用方便，经济价值也愈高。由于低温干馏原料大多属粘结性较差或无粘性煤，不产生热熔化和粘结作用，半焦抗碎强度远低于高温焦炭，结构比较疏松，易磨损碎裂;堆积密度变化大;对贮存、运输和使用均产生一定的影响。

努力开拓半焦的利用途径和潜在市场对低温干馏工业发展至关重要。半焦有着良好的燃烧性能，易着火，热值高，燃烧无烟，污染小，是锅炉和家庭的理想燃料，在欧洲有长期使用的历史。由于半焦孔隙发育，化学反应性强，可供各种气化炉造气使用。半焦也是一种高炉喷吹的理想燃料。半焦的比电阻显著高于高温焦炭，它在电炉冶炼硅铁等合金时，能降低电耗和生产成本，有利于提高铁合金的产量和质量。褐煤及低煤阶烟煤的半焦具有相对多的敞开孔隙结构，大孔发育，适宜加工成某些吸附性能良好的吸附剂和活性炭，用于废水、废气处理。半焦还可作为配煤炼焦中的瘦化剂，炼磷和有色金属的还原剂，代替木炭生产二硫化碳，以及烧结铁矿粉、水泥、陶瓷等炉窑用的燃料。

二、低温焦油

煤炭经低温干馏后所得的有机液态产物通称低温焦油。呈褐色，密度约为1g/cm3，具有难闻的气味。

低温焦油中含有许多分子量和结构不同的化合物。低温焦油的产率和成分除随原料煤的种类变化外，还受热解温度、速度及其停留时间的影响。低温焦油中含有不饱和烃、饱和烃、环状烃、芳香烃类，各级酚类、醛类、酮类、酯类、醇类，各种含硫及含氮化合物以及分子量较大的重质成分，其特点是含有较多的含氧化合物。按其组成大致可划分为酸性油(20%～35%)、中性油(60%～70%)和碱性油(1%～3%)3部分。酸性油除含一部分苯酚或1～2个甲基的低级酚外，还含有很多甲基、乙基或更大分子量的侧链基高沸点酚类，在低于260℃馏分中鉴定出183种不同种类的酚类化合物。中性油主要由石蜡、各类烷烃和环烷烃系、氢化芳香族化合物组成。碱性油含有吡啶和喹啉系碱类及氢化芳香族类碱性化合物。无论中性油和碱性油均能从中检出多种分子量和沸点不同的化合物。随着检测技术的进步，今后还可以从低温焦油中分离和检出更多的化合物。

低温焦油是一种宝贵的化工原料。通常将焦油加以分离，采用蒸馏或萃取等方法得到粗馏分，然后再精制加工。酸性组分可利用苛性钠水溶液洗涤使变成钠盐从焦油中分离出来，再用硫酸或二氧化碳中和，变成游离酸，再经过精馏，就可得到苯酚、甲酚、二甲酚和一系列沸点不同的高级酚类产品。苯酚、甲酚、二甲酚等是合成树脂、染料、医药、香料等的重要原料，酚类化合物还可以用来生产除草剂、杀虫剂、消毒剂等，或加工塑料的增塑剂、橡胶的抗氧化剂及溶剂等，高级酚亦可用作浮选药剂、木材防腐剂和粘合剂等。碱性组分亦有多种方法加以分离精制，其中最重要为吡啶和喹啉化合物，可加工为磺胺剂、维生素、杀虫剂、防腐剂、染料、照相感光剂等。

低温焦油经加工制取发动机燃料一直是低温干馏工业的主要目的之一。加工方法很多，如溶剂萃取、蒸馏、热解、催化裂化和加氢等，其中以加氢提质效果最佳。对中性油加氢精制和加氢裂化，可以降低氢耗，有效脱除氧、氮、硫杂原子，降低缩合芳烃含量，转化为低分子的饱和烃类，成为质量合格的发动机燃料。

三、低温干馏煤气

煤炭经低温干馏后得到的气体产物。其热值一般为13～20MJ/m3。

低温干馏煤气产率、成分和热值随着原料煤和干馏工艺的不同有所变化。它能反映煤受一次热解反应后的特征。煤气产率低于高温干馏煤气产率，一般为150～250m3/t煤。煤气主要成分为甲烷、氢、一氧化碳、二氧化碳，还有少量其它烃类物质。甲烷一般可达50%左右，氢含量在30%左右，一氧化碳和二氧化碳含量各为5%左右。低温干馏煤气热值高，是优质民用煤气和工业燃料气。将甲烷转化为一氧化碳和氢后，可作为合成原料气。