煤焦油的组分分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种煤焦油的组分分离方法。
【背景技术】
[0002] 煤焦油又称煤膏，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体，在合成 塑料、农药、医药、耐高温原料、国防工业等领域广泛应用，其中有些化合物是石油加工业无 法生产和替代的。
[0003] 煤焦油也是煤化学工业的主要原料，是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合 物，其成分达上万种，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物。可 采用分馏的方法把煤焦油分割成不通沸点范围的馏分。煤焦油是煤炭在焦化过程中产生 的。煤焦油含有上万种成分，其中很多有机物是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐 高温材料等的重要原料。按照热解温度和过程方法的不同，煤焦油可以分为：低温焦油 (450°C _650°C )、中温焦油（600°C _900°C )、高温焦油（900°C -1000°C )。
[0004]高温煤焦油加氢技术采用固定床加氢处理技术，将煤焦油所含的氮、氧、硫等杂原 子通过加氢取代反应脱除，使不饱和的烯烃加氢进行饱和，从而得到符合标准的燃料油。 中、低温煤焦油加工过程分为预处理、蒸馏、组分分离、深加工4个阶段。预处理是将煤焦油 净化脱水、除盐、脱渣。蒸馏和组分分离是通过切取不同温度段的馏分进行分离。深加工即 对各个组分进一步加工制取精细下游产品。煤焦油加氢制备燃料技术是在新型催化剂条件 下加氢制取合格的柴油、汽油。中温煤焦油还可以通过蒸馏加工可以得到软沥青。软沥青 生产改质沥青，改质沥青作为碳材料的粘结剂，具有改善产品质量，增加体积密度与机械强 度、降低单耗、便于运输等特性。
[0005] 随着煤焦油分离技术的日益成熟及煤焦油分处理的产品在各个领域的广泛应用， 煤焦油加工具有重大效益，因此人们对煤焦油的加工利用也日益重视。国内外从煤焦油中 提取产品附加值一般都较高，因此有必要继续探索煤焦油的组成。
[0006] 但是，由于煤焦油的组成比较复杂，粘度高、流动性差等因素使得煤焦油的利用受 到了阻碍，同时，我国的煤焦油的产能十分丰富，这造成了资源的严重浪费。将煤焦油中的 组分分离，对煤焦油的理论研宄和深加工、再利用具有重要意义。现行煤焦油大多采用蒸馏 的方法，一般是通过将煤焦油蒸馏到一定温度，把轻的包括饱和烃和芳烃部分先蒸出来，把 沥青类物质和极性物倒掉，再对余下的饱和烃和芳烃部分进行溶剂抽提分离，该方法在蒸 馏过程中极性物也很容易被带出来，粘在蒸馏瓶或者管道里面，导致装置堵塞，且分离过程 复杂、需要样品量多。所以，仍需要对现有的分离方法进行改进，以提供一种新的简单有效 的分离方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种煤焦油的组分分离方法，以解决现有技术中的分 离方法繁琐的缺陷。
[0008] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤焦油的组分分离方法， 该分离方法包括以下步骤：S1，将煤焦油加入分离柱中；S2,用第一溶剂、第二溶剂、第三溶 剂和第四溶剂依次对分离柱进行洗脱，分别得到煤焦油中的饱和烃组分、芳香组分、平均分 子量在302~333的轻极性物组分和平均分子量在425~525的重极性物组分；其中，第一 溶剂的洗脱终点通过芳烃指示剂判断；第二溶剂、第三溶剂和第四溶剂的洗脱终点通过折 光率判断；第一溶剂选自正己烷、戊烷或丁烷；第二溶剂选自甲苯、苯或二甲苯；第三溶剂 选自甲醇或乙醇；第四溶剂为四氢呋喃。
[0009] 进一步地，分离柱为硅胶分离柱，且硅胶分离柱中从下到上依次装有脱脂棉、石英 砂、硅胶及石英砂；优选石英砂、硅胶及石英砂的高度依次为0. 8~1. 2cm、100~140cm和 0. 8~1. 2cm ;更优选，硅胶的粒径为200目。
[0010] 进一步地，在步骤S2之前，还包括利用正己烷、正戊烷或者正己烷与正戊烷的混 合物对硅胶分离柱进行润洗的步骤。
[0011] 进一步地，步骤S2是在38~42°C的条件下进行。
[0012] 进一步地，在步骤S2中，当第一溶剂对分离柱进行洗脱时，用芳烃指示剂对洗脱 过程中的洗脱液进行监测，待芳烃指示剂变色，停止洗脱，得到饱和烃组分；当第二溶剂对 分离柱进行洗脱时，用折光率对洗脱过程中的洗脱液进行监测，待折光率与纯度为90%以 上的甲苯、二甲苯或乙苯的折光率一致时，停止洗脱，得到芳香组分；当第三溶剂对分离柱 进行洗脱时，用折光率对洗脱过程中的洗脱液进行监测，待折光率与纯度为90%以上的甲 醇、乙醇或乙二醇的折光率一致时，停止洗脱，得到轻极性物组分；当第四溶剂对分离柱进 行洗脱时，用折光率对洗脱过程中的洗脱液进行监测，待折光率与纯度为90%以上的四氢 呋喃的折光率一致时，停止洗脱，得到重极性物组分。
[0013] 进一步地，芳烃指示剂由硫酸和甲醛配制而成，硫酸的质量浓度为95. 00 %~ 99. 99 %，硫酸和甲醛的体积比为48~55 :1。
[0014] 进一步地，折光率采用阿贝折光仪进行测定。
[0015] 进一步地，在步骤S2中，控制各洗脱液的流出速度为1~3滴/秒；优选采用双连 球控制各洗脱液的流出速度为1~3滴/秒。
[0016] 进一步地，硅胶和石英砂在填充硅胶分离柱之前，还包括进行干燥的步骤，干燥步 骤是在155~170°C的恒温干燥箱中干燥4~8小时。
[0017] 进一步地，步骤S1中，煤焦油的使用量为2~5g。
[0018] 应用本发明的技术方案，通过采用简单的柱分离的方法，针对不同的组分采用不 同的洗脱溶剂进行分别洗脱，利用芳烃指示剂来分离饱和烃与芳烃，并利用折光率来分离 芳香烃组分、极性物组分和沥青烯组分。该方法不仅操作简便、溶剂易得，同时测定值可信 度高，对煤焦油组分的定性和定量都很方便。
【附图说明】
[0019] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1示出了根据本发明的一种优选的实施例中所使用的分离装置的示意图。
【具体实施方式】
[0021] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0022] 如【背景技术】部分所提到的，现有技术中煤焦油的组分分离方法存在过程繁琐及所 需样品量多的缺陷。为了改善这一缺陷，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种煤焦 油的组分分离方法，该分离方法包括以下步骤：S1，将所述煤焦油加入分离柱中；S2,用第 一溶剂、第二溶剂、第三溶剂和第四溶剂依次对分离柱进行洗脱，分别得到煤焦油中的饱和 径组分、芳香组分、平均分子量在302~333的轻极性物组分和平均分子量在425~525的 重极性物组分；其中，第一溶剂的洗脱终点通过指示剂判断；第二溶剂、第三溶剂和第四溶 剂的洗脱终点通过折光率判断，第一溶剂选自正己烷、戊烷或丁烷；第二溶剂选自甲苯、苯 或二甲苯；第三溶剂选自甲醇或乙醇；第四溶剂为四氢呋喃。
[0023] 本发明所提供的上述分离方法，通过采用简单的柱分离的方法，针对不同的组分 采用不同的洗脱溶剂分别进行洗脱，利用芳烃指示剂来分离饱和烃与芳烃，并利用各洗脱 溶剂与其洗脱下来的对应的洗脱液的折光率保持一致来分离芳香烃组分、轻极性物组分和 重极性物组分。通过将得到的接收液放置到通风橱中，待溶剂挥发完毕或者用红外灯加热 可以加速溶剂的挥发，即可得到的各个组分。相比现有技术的方法，该方法操作简便、溶剂 易得，对煤焦油组分的定性和定量都很方便。
[0024] 在本发明的上述分离方法中，分离柱包括但不限于采用硅胶分离柱、三氧化二铝 分离柱或根据分离成分的需要将硅胶与三氧化二铝混合装成的混合分离柱，只要能够使不 同组分在不同的洗脱溶剂的洗脱下能够实现分离即可。在本发明一种优选的实施例中，采 用硅胶分离柱，且硅胶分离柱中从下到上依次装有脱脂棉、石英砂、硅胶及石英砂；优选石 英砂、硅胶及石英砂的高度依次为0. 8~1. 2cm、100~140cm和0. 8~1. 2cm ;更优选，娃 胶的粒径为200目。
[0025] 上述优选的实施例中，采用硅胶分离柱具有简单有效，且成本较低的优势。在硅胶 分离柱的最下端填充脱脂棉的目的防止填充物下滑。在上述实施例中，采用填充石英砂和 硅胶，是常用的硅胶柱的填充成分，来源方便。而将上述各填充物的填充高度控制在上述范 围内是为了提高分离效率。而将硅胶的粒径控制在200目，由于粒径较小，能够进一步提高 分离效率。
[0026] 本发明的上述分离方法，第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂和第四溶剂的选择可以根 据所分离的组分的不同进行合理选择。在本发明一种优选的实施例中，第一溶剂选自正己 烷、戊烷或丁烷；第二溶剂选自甲苯、二甲苯或乙苯；第三溶剂选自甲醇、乙醇或乙二醇；第 四溶剂选自四氢呋喃；采用本发明所优选的上述针对四种不同组分的溶剂对四种组分的洗 脱效果相比其他溶剂更好。上述柱分离的设置温度一般控制在30-50°C之间，由于极性物有 粘性，温度过高或过低，会影响洗脱效果，进而影响分离效果。在本发明的另一种优选的实 施例中，上述用不同溶剂对分离柱的待分离的煤焦油进行分离的过程中，控制分离柱的温 度在38°C~42°C的条件下进行，更优选在40°C的条件下进行。在上述温度范围内进行分 离操作有利于防止溶剂洗脱过程中产生热量而使分离柱中产生气泡，影响分离效果。而在 40°C的温度下，更有利于维持洗脱过程的温度相对稳定，尽量减少气泡的产生。
[0027] 在本发明另一种优选的实施例中，上述分离方法在步骤S2之前，还包括用正己 烷、戊烷或正庚烷等硅胶分离柱进行润洗的步骤。采用首次洗脱所用的溶剂对硅胶分离柱 进行润洗，使硅胶柱尽量压实，驱除可能存在的气泡。在本发明，优选采