从煤焦油中除去污染物的方法
【专利说明】从煤焦油中除去污染物的方法
[0001] 优先权声明
[0002] 本申请要求2013年11月19日提交的临时申请序列号61/905,895的权益，通过引用 将其全部结合到本文中。
[0003] 发明背景
[0004] 许多不同类型的化学物质由石油的加工生产。然而，由于近几十年来提高的需求， 石油变得越来越昂贵。
[0005] 因此，尝试提供用于生产化学物质的原料的备选来源。现在关注由在国家如美国 和中国大量可得的固体含碳材料如煤生产液态控。
[0006] 煤的热解产生焦炭和煤焦油。焦炭制备或"焦化"方法由将材料在密闭容器中在不 存在氧气下加热至非常高的溫度组成。焦炭是多孔但硬的残余物，其主要是碳和无机灰，其 用于制备钢。
[0007] 煤焦油是在加热期间释放的挥发性材料，它包含多种控化合物的混合物。可将它 分离W得到多种有机化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、糞、蔥和菲。运些有机化合物可用于制 备大量产品，例如染料、药物、炸药、调味料、香料、防腐剂、合成树脂W及油漆和着色剂，但 也可加工成燃料和石油化学中间体。由分离留下的残余渐青用于铺路、铺屋顶、防水和绝 缘。
[000引煤焦油具有需要除去的大量污染物，例如含氮、含氧或含硫化合物。
[0009]需要从煤焦油中除去污染物的其它方法。
[001日]发明概述
[0011] 本发明一方面是从煤焦油中除去至少一种产物的方法。在一个实施方案中，本方 法包括提供至少一部分煤焦油料流;通过用萃取剂萃取或者用吸附剂吸附而从至少一部分 煤焦油料流中除去至少一种污染物W形成具有降低的至少一种污染物含量的经处理煤焦 油料流，萃取剂包含W下至少一种:两亲性嵌段共聚物、聚（甲基丙締酸甲醋)和多环芳族控 的包合配合物、环糊精、官能化环糊精和环糊精官能化聚合物，吸附剂包含膨胀石墨氧化物 (exfoliated graphite oxide)、热膨胀石墨氧化物或嵌入石墨化合物（intercalated graphite oxide)，且至少一种污染物包含氮杂环芳族化合物、氧杂环芳族化合物和硫杂环 芳族化合物;和将至少一部分煤焦油料流分离成至少两个馈分。
[0012] 附图简述
[0013] 附图为对本发明方法的一个实施方案的阐述。
[0014] 发明详述
[0015] 附图显示煤转化方法5的一个实施方案。可将煤进料10送入热解区15、气化区20 中，或者可将煤进料10分离成两个部分并送入二者中。
[0016] 在热解区15中，将煤在高溫，例如达2,000°C(360(rF)下在不存在氧气下加热W除 去挥发性组分。焦化产生焦炭料流25和煤焦油料流30。焦炭料流25可用于其它方法如钢的 生产中。
[0017] 如果需要的话，可将来自焦化方法的包含挥发性组分的煤焦油料流30送入任选污 染物脱除区35中。
[0018] 如下文进一步描述，取决于特定污染物对产物或方法的影响和污染物脱除的原 因，用于从煤焦油料流或另一工艺流中除去一种或多种污染物的污染物脱除区35可位于沿 着方法的各个位置。例如，污染物脱除区35可位于分离区45上游，如图中所示。一些污染物 确定干扰下游加工步骤或控转化方法，在运种情况下，污染物脱除区35可位于分离区45上 游或者在分离区45与特定下游加工步骤之间。应当除去其它确定了的污染物W满足特定产 物规格。如果想要从控或工艺流中除去多种污染物，则各个污染物脱除区可位于沿着方法 的不同位置。在又一路线中，污染物脱除区可与系统内的另一方法重叠或联合，在运种情况 下，污染物可在方法的另一部分，包括但不限于分离区或下游控转化区期间除去。运可用对 运些特定区、反应器或方法改进或不改进而实现。尽管污染物脱除区通常位于控转化反应 器下游，应当理解与此一致的污染物脱除区可位于分离区上游、分离区与控转化区之间或 者控转化区下游或者沿着工艺流内的其它料流，例如载体流体料流、燃料料流、氧气来源料 流或者本文所述系统和方法中使用的任何料流。污染物浓度通过从煤焦油料流30中除去至 少一部分污染物而控制。如本文所用，术语除去可指实际除去，例如通过吸附、吸收或膜分 离，或者它可指污染物转化成更加耐受的化合物，或者二者。
[0019] 常规污染物脱除方法可用于任选污染物脱除区35,包括但不限于吸附和氧化。典 型的吸附剂包括但不限于沉积在选自由分子筛、氧化侣、活性炭和硅胶组成的组的载体上 的贵金属;选自由八面沸石（13X、CaX、化Y、CaY和ZnX)、菱沸石、斜发沸石和LTA(3A、4A、5A) 沸石组成的组的银浸溃沸石;活性炭载体或活性氧化侣载体上载的硫或金属硫化物;或者 载体上载的金属硫化物、金属氧化物或金属碳酸盐，金属选自由铜、银、金、錬、铅和儘组成 的组，且载体选自由活性氧化侣、粘±或活性炭组成的组。
[0020] 如果需要的话，在煤焦油料流与萃取剂或吸附剂接触W前可使用任何合适的方法 降低煤焦油料流的粘度。例如，可在任选污染物脱除区W前或W后降低粘度。降低煤焦油料 流的粘度的合适方法包括但不限于将煤焦油料流与溶剂混合(未显示）。
[0021] 将来自污染物脱除区35的去污煤焦油料流40送入分离区45中，在那里将它分离成 两个或更多个馈分。煤焦油包含具有宽范围沸点的杂环芳族化合物及其衍生物的复杂混合 物。馈分的数目和各种馈分中的组分可如本领域中熟知的变化。典型的分离方法设及将煤 焦油分离成4-6个料流。例如，可存在包含N曲、CO和轻质控的馈分，具有(TC至180°C的沸点 的轻油馈分，具有180°C至230°C的沸点的中油馈分，具有230-270°C的沸点的重油馈分，具 有270°C至350°C的沸点的蔥油馈分，和渐青。
[0022] 轻油馈分包含化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、石脑油、香豆酬-巧、二环戊二締、化 晚和皮考嘟。中油馈分包含化合物，例如苯酪、甲酪和甲苯基酸、二甲酪、糞、高沸点焦油酸 和高沸点焦油碱。重油馈分包含苯吸收油和杂芬油。蔥油馈分包含蔥。渐青为主要包含芳族 控和杂环化合物的煤焦油蒸馈的残余物。
[0023] 如所述，将煤焦油进料40分离成包含气体如N曲和CO W及轻质控如乙烧的气体馈 分50，具有不同沸点范围的控馈分55、60和65，和渐青馈分70。
[0024] 合适的分离方法包括但不限于分馈、溶剂萃取和吸附。
[00巧]根据需要，可进一步加工馈分50、55、60、65、70中的一个或多个。
[00%] 如所述，将馈分60送入处理区61中用于萃取或吸附。
[0027] 在萃取方法中，将萃取剂料流62引入处理区61中并接触去污煤焦油料流。萃取剂 料流62可W为处理区中萃取剂料流和煤焦油料流的混合物的1-99重量％。萃取可在0-250 °C的溫度下进行。当萃取剂包含超临界组分时，溫度是所选择超临界组分的超临界条件所 雨的。
[0028] 将萃取剂和产物分离。如果需要的话，可使萃取剂再循环。将至少一种污染物63从 馈分60中除去。然后可将污染物回收并且如果需要的话(未显示），送去进行另外的处理。
[0029] 萃取剂可W为两亲性嵌段共聚物、聚（甲基丙締酸甲醋)和多环芳族控的包合配合 物、环糊精、官能化环糊精和环糊精官能化聚合物中的一种或多种。
[0030] 环糊精(CD)为环状低聚糖。它们具有形成良好限定的空穴的特性环形形状。空穴 通常为8A深，且取决于葡萄糖单元的数目，具有5-10皿的直径。由于径基的存在，空穴的外 部为亲水性的，而由于碳和氨原子的存在，内部空穴为疏水性的。
[0031 ] CD可将客体分子容纳在空穴中。通常，客体分子的较小极性部分在空穴中，且较大 极性部分在外部。CD外部的径基可W为官能化的，且官能化CD可W是聚合的。离子液体可用 于将CD官能化。可将CD官能化W改变它们的性能和/或引入具有比活度的基团。官能化可设 及一个或多个径基。
[0032] CD、官能化CD和CD官能化聚合物描述于Ondo等人，Interaction of Ionic Liquids Ions with Na1:ural Cyclodexhins'J.陆ys.Qiem.B，2011，115，10285-10297;He 等人，Interaction of Ionic Liquids Ions and0-Cyclodextrin，J.Phys.Chem.B，200 9， 113，231-238 ;Mahlambi等人，"Polymerization of Cyclodextrin-Ionic Liquid Complexes for the Removal of Organic and Inorganic Contaminants from Water"， InTech 2011,115-150, www . intech