溶剂萃取—柱层析法提取煤焦油中粗酚的研究

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陕西省西北部拥有我国已探明的最大煤田-神府东胜煤田,其煤种主要为低变质侏罗纪煤,该煤种的品质优良、易开采、含油率较高,是优质的低温干馏、工业气化用煤,有“天然洁净煤”的称号;在当地逐渐形成了具有一定规模和地方特色的中低温干馏(兰炭)产业。中低温煤焦油是煤低温干馏生产兰炭、煤气的副产品,成分非常复杂,其中含有较多酚类物质(20~30%);酚类化合物是重要的高附加值化工原料。长期以来,由于缺乏对煤焦油中组成了解,忽视了对煤焦油的利用,使得大量的煤焦油资源基本不加工而直接外销,或直接作为燃料油低价值使用。目前,陕北地区相继出现了固体热载体热解-全馏分加氢,块煤干馏-延迟焦化-焦油加氢等示范项目,但酚类物质对加氢制取燃料油品而言是有害的,它不仅增加加氢过程的氢耗,而且加氢后油品的质量受到影响。因此,从中低温煤焦油中提取酚类物质是对中低温焦油综合利用的有效途径之一。本论文以陕北地区低变质煤热解得到的中低温煤焦油重油为研究对象,首先借鉴石油和焦化产品的性质测定方法,得到了中低温煤焦油重油的各项基本理化性质。目前,工业中从煤焦油中提取粗酚的方法主要采用“酸碱法”,该提酚方法设备复杂,造价较高,需要消耗大量的水,而且“酸碱法”提酚效率不高,一般需要两次及两次以上碱洗才能达到较好的抽提率;在对中低温煤焦油基本性质,各族组分,尤其对其中酚类化合物分布与组成了解的基础上,提出了针对中低温煤焦油的粗酚提取方法:溶剂萃取-柱层析法,根据此套装置应用的需求,进行以下实验研究,为溶剂萃取-柱层析装置提供基础理论依据。按照国标方法测量得到原料煤焦油重油中酚类物质含量为30%,进一步进行硅胶对酚类物质的吸附能力实验,采用60-200目范围内的硅胶,测定了不同粒径,在正庚烷为洗脱剂的条件下,硅胶对酚类物质的吸附能力,拟合硅胶对酚类物质的吸附曲线,随着硅胶粒径的减小,吸附能力按曲线变化逐渐增强,采用正庚烷/乙酸乙酯作为洗脱剂对中低温脱沥青煤焦油进行梯度洗脱,可以很好的将煤焦油进行分离,分别得到中性油,和富含酚类的洗脱分,乙酸乙酯对酚类物质进行了很好的选择性富集;中性油饱和分质量占到脱沥青煤焦油的56.8%,烃类物质占洗脱分质量的75.8%,通过GC/MS分析检测后,主要为C14-C44的烷烃和烯烃,分离出的中性油饱和分可作为加氢制造汽油、柴油、燃料油的原料;富含酚类的洗脱分占到脱沥青煤焦油的37%,其中酚类含量占洗脱分质量的75.2%,其中主要的酚类物质有苯酚,甲基苯酚,乙基苯酚,萘酚等。本文的研究结果对中低温煤焦油中酚类化合物的提取具有一定实际指导意义,为中低温煤焦油的高附加值利用提供理论基础。
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