煤焦油中酚類化合物的提取

宋萬國 張興平 韓旭星（陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

我國煤炭資源儲備極為豐富，然而它畢竟屬于不可再生資源，而且隨著社會對煤資源需求的不斷提升，如何提升煤資源利用效率一直是煤化行業研究的熱點課題。煤焦油是煤干餾熱解處理過程的副產品，而且含量約占煤產量的3.5%。通常狀態下呈暗褐色粘稠狀液體，而且氣味十分難聞。煤焦油的成分非常復雜，包含有大量的有機物，其中酚類化合物所占比重較高，一般在會達到35%以上。一方面，酚及其同系物作為重要的化工原料，是多種市場產品的原料。另一方面，酚類化合物的存在對煤焦油品質和后續加工工藝具有很大的影響。基于此，利用蒸餾以及物化結合的方法從煤焦油中分離酚類物質意義十分重大。然而我國煤化行業一直屬于粗放型的生產模式，對于酚類資源的利用效果并不好，同時提取工藝也缺乏創新和實效。面對酚類市場的巨大缺口，提升對煤焦油的綜合利用不僅可以實現國家能源戰略目標，更重要的是可以提升企業的經濟效益及社會效應。

1 提取煤焦油中酚類化合物的意義

由于煤焦油中含有大量的酚類物質，因此研究其分離提取的辦法，有助于推動煤焦油綜合加工價值的全面提高。首先，酚類同系物包含有苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚、2,4-二甲酚和2,5-二甲酚等多種類別。其次，酚類化合物的應用范圍極為廣泛，不僅是纖維、農藥、塑料、醫藥、染料行業的必備原料，而且是精細化工領域的重要載體。隨著社會的發展，對于酚類及其同系物的需求日益提升，尤其是對苯酚的需求，更是呈現出只增不減的趨勢。此外在全球經濟一體化的驅動下，汽車行業、建筑行業、家電行業對于酚類化合物的消費持續攀升，由此可見，加大煤焦油中酚類物質的提取效率，可以有效解決市場供求關系，并提升石化企業的核心競爭力。

2 對煤焦油中酚類化合物提取工藝的分析

2.1 堿液洗脫法

該方法的原理就是根據酚類化合物的弱酸性特征，因此加入適量的堿性物質，使二者發生酸堿反應，隨后生成的酚類鈉鹽會融于水中，最后再用酸將酚鈉鹽還原，以達成酚類化合物的提取。堿液洗脫法操作簡單，且十分便捷，是目前應用最廣同時也是技術十分成熟的提取工藝之一。然而該方法的應用會對設備造成嚴重的腐蝕，而且酚類物質的轉化效率也較低，不僅造成了資源的浪費，同時殘留酚還會污染環境，因此改進和完善該工藝迫在眉睫。

2.2 溶劑萃取法

溶劑萃取法的原理是根據酚類物質與油類的溶解差異，通過在特定溶劑的萃取作用下，以實現對酚類化合物的提取。依照溶劑的區分，該方法可分為過熱水抽提法、鹽類水溶液抽提法、醇類水溶液抽提法以及其他溶劑抽提法。首先，過熱水抽提法對設備要求較嚴格，同時要確保一定的壓力操作，而且具有耗能高以及耗水量大等缺點。其次，鹽類水溶液抽提法的溶劑常采用酚鈉水溶液，該方法操作簡單易于管理，同時萃取劑可循環使用，但是目前仍處于研發階段，尚不穩定和成熟。再次，醇類水溶液抽提法的萃取劑多選用甲醇、乙醇或乙二醇等，但是需要掌握好濃度的比例，否則酚類化合物的提取就不會達到預期目標。該方法的優點是不易造成二次污染，而且操作簡單。而其缺點為選擇性差、夾帶量大以及萃取率相對較低。最后，隨著煤焦油行業加工技術的不斷創新，很多其他溶劑法應運而生。例如使用磷酸三鈉水溶液當作萃取劑，已經取得了階段性進展。此外，利用超臨界流體為溶劑，進而實現酚類化合物的分離，目前正處在緊張的實驗階段，而且憑借其較高的溶解選擇性可以實現對高濃度酚含量煤焦油的萃取分離。而絡合萃取技術憑借其脫酚率達99%的優勢，可以顯著提高酚類化合物的萃取率，因此是未來提酚技術的堅實力量。

2.3 壓力晶析法

該方法的原理是根據酚類化合物在加壓狀態熔點會隨之上升的特點，進而采用加壓的方法，以實現酚類物質的析出和結晶。當然壓力晶析法的優點在于其分離的難度，但也正因如此，其所使用的條件極為苛刻，而且酚產品純度不高，因此目前應用并不廣泛。

3 淺析精酚生產類型

精酚的生產是在粗酚經預處理后的基礎上，進行全精餾處理加工，并根據酚類化合物沸點的不同，以實現產品的深度提純。一方面，針對低沸點酚類主要應用的分離技術包括結晶分離法、絡合加成法、異丁烯烷基化法和分子篩吸附法。以上工藝的使用可以有效分離出苯酚和鄰甲酚。目前國內在低沸點酚的分離上已經取得了不俗的成就，而且在實踐應用上也陸續產生效應。另一方面，由于中間組分酚及高沸點酚提取異常困難，目前相關的研究少之又少，以至于在此領域中形成了較大的真空，為了填補這項空白，煤化行業和技術研發部門應加大探索和投入力度，以尋求解決和適合高沸點酚分離的新路徑。

總之，煤焦油中酚類化合物所占比例較高，而且目前酚類物質在工業上的應用極為廣泛，且需求十分旺盛。然而傳統提取工藝都或多或少地存在著各種弊端或缺陷，因此不利于企業經濟效益的實現，同時也與節能環保形成背離。因此應該加大新型提取方法的開發，并進行示范運轉，以提升酚類產品的回收率及純度，進而推動酚類物質的工業化應用進程。

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