煤炭干餾時產(chǎn)生的具有 黑色或黑棕色粘稠液體的性氣味。簡稱焦油。煤焦油可分為低溫煤焦油、中溫煤焦油和高溫煤焦油， 焦炭生產(chǎn)中獲得的煤焦油屬于高溫煤焦油。是冷凝分離的焦爐煤氣凈化產(chǎn)品之一。

煤焦油一般用作制造各種化工產(chǎn)品的加工精制原料，（見煤焦油加工）也可直接使用，如工業(yè)煤、型焦、煤活性炭粘合劑成分，也可用作燃料油、高爐吹燃料、木材防腐油和燒炭黑原料。

1.形成和回收

裝爐煤在隔離空氣的碳化室加熱時沉淀的揮發(fā)分， 通過焦餅與炭化室爐壁之間的縫隙，以及熱焦炭與半焦本身的縫隙， 煤間隙進入爐頂空間，700~850℃二次熱分解反應(烷烴裂解和芳構(gòu)化反應、環(huán)烷烴脫氫反應、酚類脫水和縮合反應、 芳香烴與雜環(huán)化合物脫烷基反應等。這些700℃煤塵、焦塵和熱解炭夾在左右氣態(tài)煤干餾產(chǎn)物中， 通過上升管進入集氣管， 循環(huán)氨水急冷至70~800℃。在集氣管中， 大部分煤塵、焦塵、熱解炭和一些高沸點的煤焦油被冷凝和沖洗。焦爐煤氣初冷器及其后續(xù)煤氣凈化設(shè)備中剩余霧狀或蒸汽狀煤焦油逐漸冷凝分離。從冷凝中分離出來的煤焦油聚集在焦油氨分離器中， 氨和焦油渣初步去除， 煤焦油分離。煤炭高溫干餾時， 煤焦油產(chǎn)量一般為干煤質(zhì)量的3~4.5%。

2.組成和性質(zhì)

煤焦油是一種高芳香碳氫化合物的復雜混合物，絕大多數(shù)是多環(huán)、稠環(huán)化合物和含氧、硫、氮的雜環(huán)化合物， 它還含有少量的脂肪烴、環(huán)烷烴和不飽和烴，以及煤塵、焦塵和熱解炭。新回收的煤焦油還含有大約5%的水，溶解多種無機鹽和其他雜質(zhì)。由于存在顆粒極細的熱解炭， 水通常與油形成穩(wěn)定的乳化液。絕大多數(shù)煤焦油成分熔點較高， 但由于大量單體化合物相互溶解而形成低共溶性混合物， 煤焦油在室溫下仍處于液體狀態(tài)。煤焦油的許多成分也形成了大量的多元共沸系統(tǒng)， 很難分離蒸餾。高溫煤焦油含有1萬多種化合物， 根據(jù)化學性質(zhì)，可分為中性烴類、酸性酚類和堿性吡啶、喹啉類化合物。英國人加登于1819年 (Garden) 和布蘭德 (Brand) 在煤焦油中發(fā)現(xiàn)萘， 這是煤焦油中發(fā)現(xiàn)的第一種化合物。后來，英國和德國的科學家發(fā)現(xiàn)了鍶、酚、苯胺、喹啉、吡啶、吡啶?等。截至1972年，已確定480種化合物，占煤焦油質(zhì)量的55%，其中174種中性化合物，63種酸性化合物，113種堿性化合物，其余為稠環(huán)、含氧、硫的雜環(huán)化合物。 [1]

許多國家制定了煤焦油的質(zhì)量標準，并按指標劃分了煤焦油的等級。（見煤焦油全分析）密度和甲苯不溶物含量是煤焦油質(zhì)量指標中較重要的兩項，一般范圍為1. 13～1. 22g/cm和3.5～9%。

中低溫煤焦油的成分和性質(zhì)與高溫煤焦油有很大的不同。中低溫煤焦油含有更多的氧化合物和鏈狀烴，其中酚及其衍生物含量為10% ～ 30%，烷狀烴約20%，重油( 焦油瀝青) 含量相對較低，更適合生產(chǎn)汽車發(fā)動機燃料油和化學品。

煤焦油的成分和性質(zhì)因原料煤種類和熱解工藝而異。

高溫煤焦油相對密度大于1. 0.含有大量瀝青，幾乎完全是由芳香族化合物組成的復雜混合物。據(jù)估計，總成分約為1000種，約為500種單一化合物，約占焦油總量的55%。

高溫焦油中的質(zhì)量分數(shù)≥1. 0%化合物只有10多種，分別是萘 (10. 0%)、菲 (5. 0%)，熒δ(3. 3%)、芘(2. 1%)，二. 0%)、芴(2. 0%)、蒽(1. 5%)、2 －甲 基 萘 (1. 5%)、咔 唑 (1. 5%)、茚(1. 0%) 和氧芴(1. 0%) 等。

3.影響產(chǎn)率和性質(zhì)的主要因素

原料煤的性質(zhì)、焦爐的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)以及煉焦的壓力和溫度系統(tǒng)對煤焦油的產(chǎn)量、性質(zhì)和含量有很大的影響。煤一次熱分析的揮發(fā)性成分和產(chǎn)量主要受煤性質(zhì)的影響。原煤揮發(fā)性成分越高，軟化溫度越低，膠體形成的溫度范圍越大，煤焦油產(chǎn)量越高，煤焦油元素中氫的比例越大。但二次熱分解會削弱煤質(zhì)差異的影響，甚至煤焦油的較終成分和性質(zhì)主要取決于二次熱分解的條件。隨著煉焦溫度和爐頂空間溫度的升高，揮發(fā)性分解的二次熱分解加深，煤焦油產(chǎn)量降低，密度增加，甲苯不溶物和喹啉不溶物含量增加，甲苯、二甲苯和甲基萘的化合物含量減少，側(cè)鏈縮短，苯和萘的化合物含量增加，氫在元素組成中的比例減少。特別是當爐頂?shù)目臻g溫度超過750時℃煤焦油密度增加的速度急劇增加。如800℃煤焦油的相對密度為1.17～1.18， 而850℃時就超過1.22。碳化室裝煤不滿時，爐頂空間增加，爐頂空間揮發(fā)分停留時間延長，二次熱分解加深，導致煤焦油產(chǎn)量下降，密度增加。碳化室壓力的增加增加了揮發(fā)性部分的泄漏，而壓力過低，泄漏到碳化室的空氣燃燒了部分揮發(fā)性部分，都導致了化學產(chǎn)品的損失，降低了煤焦油產(chǎn)量。爐煤含水量低（如干煤或預熱煤焦化），細粉含量高，或噴射高壓氨（或水蒸氣），焦油甲苯不溶物和喹啉不溶物含量增加，粘度增加，加工性能差。

煤焦油一般用作制造各種化工產(chǎn)品的加工精制原料，（見煤焦油加工）也可直接使用，如工業(yè)煤、型焦、煤活性炭粘合劑成分，也可用作燃料油、高爐吹燃料、木材防腐油和燒炭黑原料。

4.煤焦油的加工工藝

4.1 煤焦油蒸餾前的準備

1) 儲存和質(zhì)量均勻，將粗焦油送入焦油油庫，進行質(zhì)量均勻、初步脫水和脫渣。至少有三個儲罐： 一個接收焦油，一個靜態(tài)脫水，一個給管爐送油，三槽輪換。

2) 焦油脫水：必須在蒸餾前去除水。脫水焦油可以減少蒸餾過程中的熱消耗，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，降低連續(xù)蒸餾加熱的系統(tǒng)阻力。

焦油脫水可分為初步脫水和較終脫水。焦油的初步脫水一般采用加熱靜態(tài)脫水法，即用蛇管將焦油加熱至80 ℃左右，靜置36 h以上焦油和水因密度不同而分離。靜態(tài)脫水可使焦油中的水分初步降至4%以下。此外，焦油初步脫水還包括離心脫水和加壓脫水。

焦油的較終脫水方法主要包括間歇釜脫水、管式爐脫水和蒸汽加熱脫水。間歇性焦油蒸餾工藝采用間歇性釜脫水，連續(xù)性焦油蒸餾工藝采用管式爐脫水。管式爐脫水法是將初步脫水的焦油連續(xù)加熱至120 ～ 130 ℃，然后送到蒸發(fā)器( 脫水塔) ，去除部分輕油和水可將焦油含水量降至0. 3% ～ 0. 5% 。

在國內(nèi)連續(xù)管爐焦油蒸餾工藝中，絕大多數(shù)廠家較終在管爐對流段脫水。

3) 焦油中焦油脫鹽的水分( 稀氨水) 中，少量氨以NH4OH形式存在，絕大多數(shù)以銨鹽的形式存在。焦油脫鹽主要用于銨鹽。銨鹽分為揮發(fā)性銨鹽和固定銨鹽。揮發(fā)性銨鹽可在焦油較終脫水階段去除，固定銨鹽不能去除。

在焦油蒸餾階段，這些固定銨鹽可以分解產(chǎn)生氨、氯化氫和硫化氫，嚴重腐蝕設(shè)備和管道。同時，銨鹽還會乳化餾分和水，這對萘油餾分的脫酚非常不利。因此，焦油必須在蒸餾前脫鹽。

焦油進入管式爐進行較終脫水前，應連續(xù)加入80個質(zhì)量濃度 ～ 120 g /L的Na2CO3溶液與固定銨鹽中和，產(chǎn)生穩(wěn)定性NaCl溶液。

這些鈉鹽在焦油蒸餾過程中完全殘留在瀝青中，成為灰，如果每公斤焦油中去除0. 1 g固定銨鹽，瀝青灰分增加0. 08%，故Na2CO適當添加3溶液。

4.2 焦油蒸餾工藝

焦油蒸餾的目的是將接近焦油沸點的化合物集中在相應的蒸餾中，以進一步加工和分離單一產(chǎn)品。焦油蒸餾工藝分為間歇性和連續(xù)性兩種，現(xiàn)代焦油蒸餾選擇連續(xù)性蒸餾。

目前，多塔蒸餾已發(fā)展為連續(xù)常減壓。連續(xù)蒸餾具有分離效果好、分離率高、酚和萘高度集中在一定蒸餾中的特點。焦油蒸餾的主要設(shè)備包括管式加熱爐、一段蒸發(fā)器、二段蒸發(fā)器和蒸餾塔。煤焦油蒸餾在國內(nèi)外的工藝相似，均為脫水和分餾。

4.3 煤焦油餾分的加工

1) 輕油餾分輕油170 ℃以前的蒸餾產(chǎn)量為0，無水焦油. 4% ～ 0. 8%。常規(guī)焦油連續(xù)蒸餾工藝有兩種輕油餾分來源： 一是蒸發(fā)器焦油脫水時得到的輕油餾分，簡稱輕油； 二是從蒸餾塔頂獲得的輕油蒸餾，簡稱二段輕油。輕油餾分一般與洗苯后的洗油或粗苯混合，分離苯產(chǎn)品、溶劑油和古馬隆。

2) 酚油餾分酚油餾分為170 ～ 210 ℃產(chǎn)率為1的餾分. 0% ～2. 5%。酚類化合物是煤熱分解的產(chǎn)物，其成分和產(chǎn)量與煤料的總氧量、配煤質(zhì)量和煉焦溫度有關(guān)。酚類化合物主要存在于酚油、萘油和洗油餾分中。

酚類化合物從焦油蒸餾中提取的過程包括蒸餾堿洗脫酚、粗酚鈉凈化和凈酚鈉分解。粗酚精制是利用酚類化合物的沸點差異，通過蒸餾獲得酚類產(chǎn)品的過程。粗酚精制的主要產(chǎn)品有苯酚、工業(yè)酚、鄰甲酚、工業(yè)鄰甲酚、間對混合甲酚、三混合甲酚和二甲酚。粗酚精制的過程包括減壓間歇蒸餾和減壓連續(xù)蒸餾。

3) 萘油餾分萘油餾分為210 ～ 230 ℃蒸餾。萘在煤焦油中的含量與焦化溫度和煤熱解產(chǎn)物在焦爐炭化室頂部空間的停留時間和溫度有關(guān)。一般來說，萘在高溫焦化油中的含量約為10% 。

萘餾分主要用于制備工業(yè)萘，可進一步加工成精萘。從萘油餾分中提取萘，一般采用精餾法。工業(yè)萘的蒸餾過程主要包括雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔加壓連續(xù)蒸餾。

4) 洗油餾分洗油餾分為230 ～ 300 ℃蒸餾。產(chǎn)量一般為無水焦油4. 5% ～ 6. 5% 。洗油餾分主要用于洗滌和吸收氣體中的苯族烴，提取喹啉化合物、酚類化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、消炎、聯(lián)苯、消炎

用酸堿洗滌洗油餾分，提取喹啉化合物和酚類化合物后，塔板數(shù)為60 ～ 狹餾分從70個浮閥塔中切除。其中，萘油餾分是生產(chǎn)工業(yè)萘的原料，脫萘殘油和重洗油是提取氧和水的原料，甲基萘餾分是提取物α －甲基萘和β -甲基萘原料、輕質(zhì)殘油和脫離殘油可與低萘洗滌油混合提取工業(yè)。中質(zhì)洗滌油可作為苯族烴回收的吸收劑。

5) 鰱分為280 ～ 360 ℃產(chǎn)率為16%的餾分 ～ 22% 。三十十一點二級萘油餾分 ℃，餾出50%時為400 ℃，產(chǎn)率為4% ～ 6% 。通過冷卻、結(jié)晶和離心分離，得到的一種黃綠色結(jié)晶物是一種黃綠色結(jié)晶物。粗生產(chǎn)工藝： 傳統(tǒng)的加工工藝是結(jié)晶真空過濾離心法，工藝長，生產(chǎn)條件差。采用結(jié)晶離心法，采用臥式刮刀卸料離心機代替間歇離心機。精制的化學原料，如精制的化學原料，如精制的萘、菲、咔唑等。有溶劑萃取法、溶劑萃取法、共沸萃取法、吸附法等。

6) 煤焦油瀝青煤焦油瀝青是煤焦油蒸餾提取蒸餾后的殘留物。根據(jù)軟化點可分為低溫、中溫和高溫瀝青。煤焦油瀝青是煤焦油加工過程中分離出來的大宗產(chǎn)品，占煤焦油的50% ～ 其加工利用水平對整個煤焦油加工工藝至關(guān)重要。

煤焦油瀝青不能蒸餾，只能提取進一步分級。目前，煤焦油瀝青主要用于生產(chǎn)瀝青焦、電極和陽極粘合劑( 改性瀝青)、型煤粘結(jié)劑、筑路瀝青、各種瀝青防腐漆等。

中溫瀝青可通過改性處理生產(chǎn)改性瀝青，然后生產(chǎn)電解鋁行業(yè)的預焙陽極塊和電爐煉鋼石墨電極。改性瀝青的生產(chǎn)工藝主要包括氧化熱聚法、加熱聚合法、加壓熱聚合法、呂特格熱聚合法和Cherry － T法( 簡稱C － T以煤焦油為原料為原料)。

4.4 煤焦油加氫改質(zhì)

中低溫煤焦油適用于加氫改質(zhì)生產(chǎn)車用發(fā)動機燃料油和化學品。隨著國際油價的飆升，柴油、汽油等汽車發(fā)動機燃料油越來越受到煤焦油加氫生產(chǎn)的關(guān)注。一些國外石油資源短缺的國家正在準備大規(guī)模的蘭花生產(chǎn)項目，利用煤焦油加氫生產(chǎn)柴油和汽油。在高壓、氫和催化劑的存在下，加氫改質(zhì)反應是一種反應。主要目的是去除油中的硫、氧、氮、金屬雜質(zhì)，使烯烴飽和，改變油的穩(wěn)定性、顏色、氣味、燃燒性能，改變油的性質(zhì)，提高使用價值。

原煤焦油加氫技術(shù)存在煤焦油利用率低、工藝流程復雜、原料油限制等缺陷。2010年，煤炭科學研究院借鑒煤直接加氫液化技術(shù)和石油渣油加氫技術(shù)，提出了一種非均相催化劑煤焦油懸浮床。

漿態(tài)床加氫工藝及配套催化劑技術(shù)，該技術(shù)具有煤焦油利用率高、輕油產(chǎn)品收率高等突出優(yōu)點，是中低溫煤焦油加工技術(shù)的發(fā)展方向。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，在國內(nèi)還處于工業(yè)化初級階段。對于高溫煤焦油的加氫，必須將加氫精制和加氫裂化相結(jié)合，才可以得到較高的燃料油收率。

5、煤焦油深加工的發(fā)展

1882年英國首先建立煤焦油加工蒸餾工廠，從煤焦油中分離芳烴化合物、枕木防腐油、瀝青等化學產(chǎn)品，其中有些成分只能從煤焦油中獲得。目前全世界煤焦油產(chǎn)量約為2000萬t/a，其中可以獲得500萬t / a各類化工產(chǎn)品。

德國是較早開發(fā)煤焦油產(chǎn)品附加值的國家，具有一流的煤焦油加工工藝流程。的煤焦油加工能力為150萬t/a，的工藝流程具有能耗低，分離出來的微量組分多，自動化程度高，環(huán)保等優(yōu)點，煤焦油利用率世界排名第一。

的煤焦油蒸餾工藝不單獨設(shè)置閃蒸分離塔。世界上一些發(fā)達國家如美國、日本、俄羅斯、德國在煤焦油領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)相當成熟。

中國有大中型煤焦油加工企業(yè)46家，10萬t以上企業(yè)25家，基本為簡單操作，附加值不高。這些企業(yè)普遍采用的是常壓蒸餾工藝，工藝現(xiàn)代化程度不高，屬于粗放型操作。

國內(nèi)煤焦油產(chǎn)品主要有酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。各企業(yè)的產(chǎn)品種類及質(zhì)量大致相同，深加工產(chǎn)品有待開發(fā)。

6、煤焦油加工產(chǎn)品的用途

中低溫煤焦油中的酚類化合物以低級酚為主，可以采用化學萃取法提取低級酚作為化工原料，提取低級酚后的餾分將是加氫制取高十六烷值柴油的優(yōu)良原料。

中低溫煤焦油經(jīng)加氫處理可以生產(chǎn)柴油、汽油等車用發(fā)動機燃料油和化學品。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，按照傳統(tǒng)加工工藝，高溫煤焦油各餾分經(jīng)進一步加工，可分離出多種化工產(chǎn)品，目前提取加工的主要產(chǎn)品及用途有：

6.1 酚油餾分

苯酚: 酚醛樹脂、合成纖維、醫(yī)藥; 甲酚: 殺菌劑、增塑劑、選礦藥劑、除草劑、香料、阻燃劑; 二甲酚: 殺蟲劑、工程塑料; 吡啶堿: 醫(yī)藥; 古馬隆樹脂、瀝青漆。

6.2 萘油餾分

萘: 染料、塑料、醫(yī)藥、表面活性劑、增塑劑、衛(wèi)生球。

6.3 洗油餾分

甲基萘: 溶劑、聚萘酯塑料、MF型助劑、水泥減水劑、飼料添加劑; 吲哚: 香料; 聯(lián)苯: 絕緣油、熱載體; 二甲基萘: 聚萘酯塑料、絕緣材料;苊: 染料聚萘酯塑料; 氧芴: 驅(qū)蟲劑; 芴: 塑料; 喹啉類: 醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、顯色劑。

6.4 蒽油餾分

蒽: 染料、紙漿蒸解助劑、乳化劑; 菲: 農(nóng)藥; 咔唑: 染料; 炭黑: 輪胎制造、其他橡膠、塑料添加劑、染料、印刷油墨等工業(yè); 防腐油。

6.5 二蒽油餾分

熒蒽: 探傷劑; 芘: 染料、工程塑料; 炭黑等。

6.6 煤焦油瀝青

瀝青焦; 碳素制品黏結(jié)劑、成型燃料黏結(jié)劑、鎂碳磚、針狀焦、碳纖維; 防腐防水材料、瀝青漆、筑路用柏油等。

7、煤焦油發(fā)展前景

中低溫煤焦油和高溫煤焦油的性質(zhì)和組成有明顯差別，應分別加工。中低溫煤焦油可以經(jīng)加氫處理生產(chǎn)柴油、汽油等車用發(fā)動機燃料油和化學品。

高溫煤焦油加氫制燃料油比中低溫煤焦油加氫難度大，按照傳統(tǒng)加工工藝，高溫煤焦油各餾分經(jīng)進一步加工，可以分離出多種化工產(chǎn)品。

目前國內(nèi)焦油加工裝置普遍較分散、規(guī)模偏小，能耗高且嚴重污染環(huán)境，產(chǎn)品品種少，尤其是高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品較少，質(zhì)量較差，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟效益差。今后煤焦油應走集中、大型化加工路線，增加煤焦油深加工產(chǎn)品的種類，提高深加工產(chǎn)品的質(zhì)量。