关于煤焦油利用
中低温煤焦油加氢提质过程中的结焦原因问题,煤焦油利用过程中烷基酚的分离技术攻关问题,结合已有分析结果和文献研究数据可有如下想法:
一、近几年对来自大唐、晋西北、陕北等地的低温煤焦油样品做过全组成分析,研究其化学组成和性质特点,其样品组成都是大同小异,而其中所含苯乙烯系、茚系、氧茚系、茚酚系、苯并异呋喃系、吡啶并环戊二烯系衍生物和共轭二烯烃等则属于高活性组分,在加氢条件下极易生成其均聚物和共聚物,是生焦、结焦的主要原因。
由这些组分聚合生成的共聚树脂极性较强,极易粘接在金属反应器、热转换器和催化材料的表面,经长时间热处理即会转变为焦炭(积碳)导致催化剂失活和换热效率降低。理论分析认为通过降低催化剂载体的酸性、降低加氢操作温度或者采用阶梯式升温加氢操作、经蒸馏切割分出大部分高活性组分有可能会延缓催化剂结焦失活甚至避免结焦。至于煤焦油中酚等酸性物种则可通过萃取分离的方式脱除,以求降低全馏分加氢氢耗。
二、粗酚中的杂酸问题,来自煤焦油的粗酚,仍然是一个高度复杂的混合物体系,其中含有苯酚、烷基苯酚、萘酚、二元酚、三元酚等成分,是经一系列酸碱处理后得到的粗产品,杂酸极可能是指与酚羟基无关而与羧基有关的有机酸,可据其与酚类物质pKa的差异经酸碱萃取的方式将其脱除,具体情况因四个主要杂酸的结构名称不详不易做出详细判断。
三、混合酚的分离提纯涉及蒸馏、结晶等很复杂的过程,在上世纪五六十年代的研究基础上,已开发出了很成熟的分离技术,但大多与其他化工品联产,以煤焦油为原料单独分离邻/间/对甲酚的成熟工艺因产品不占主导地位,工业化的不多见,但基础研究已足够多,其中涉及超分子化学的包合(inclusion complex or clathrate )技术,分离效率高且具有不错的经济性,可以培育为工业化技术。
二甲酚的分离也有类似情况,精密分馏往往是采取的第一步,在精馏处理混合酚时2,6-二甲酚与m/p甲酚处于同一馏分,2,4-二甲酚、2,5-二甲酚处于208~212℃馏分,2,3-二甲酚富集于215~218℃馏分,3,5-二甲酚处于218~221℃馏分,3,4-二甲酚则主要富集于223~225℃馏分段,对富集分离后得到的各馏分段再进行相应的技术处理即可获得含量达99%甚至以上的产品,但每个产品都对应着不同的后处理技术,馏分中的组分越多,处理过程越复杂,实验室小试阶段如果不采取受阻酚、抗氧剂等化工产品的联产形式,其他试验基本都是重结晶,减压蒸馏等。
这些项目任务、指标都非常明确、具体,所需实验条件也基本具备,能做是会给人很多信心的。