煤焦油性质、用途与生产工艺
焦油是烟支燃烧时其内部诸成分裂解后遇冷生成的固相物。以每分钟一口,每口二秒的标准吸食速度吸食卷烟,以纤维滤片滤得其烟气中所含粒相物,再减掉水粒相物和烟碱的重量即得出每支烟的焦油含量。据测定,焦油的99.4%是无毒的,0.2%是癌的诱发物,0.4%是癌的促进物。因此,世界各国都规定了卷烟的最高焦油含量值,并把每支含量在15毫克以下卷烟称为安全型。目前,国产卷烟的焦油含量平均在每支28.2毫克左右。
煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物,绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物,并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃,还夹带有煤尘、焦尘和热解炭。刚回收的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分。由于有颗粒极细的热解炭的存在,水分往往和油形成稳定的乳化液。煤焦油的绝大多数组分熔点较高,但由于大量单体化合物互相溶解而形成低共溶混合物,使煤焦油在常温下仍呈液体状态。
高温煤焦油含有1万多种化合物,按化学性质可分为中性的烃类、酸性的酚类和碱性的吡啶、喹啉类化合物。到1972年,已在煤焦油中鉴定出480种化合物,其含量共占煤焦油质量的55%,其中中性化合物174种,酸性化合物63种,碱性化合物113种,其余为稠环和含氧、硫的杂环化合物。
中低温煤焦油的组成和性质与高温煤焦油有较大差别,中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃,其中酚及其衍生物含量达10%~30%,烷状烃约为20%,同时重油(焦油沥青)的含量相对较少,比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。原料煤种不同,热解工艺不同,所生产的煤焦油的组成和性质有较大差别。表是一种典型中低温煤焦油的性质及组成数据,其中密度值是在20℃时测定。
1681年Becher和Serie首次发现并描述了煤焦油。煤焦油是治疗皮肤病的一种经典制剂,是皮肤科重要的外用药物,是皮肤病治疗学里不可缺少的一种“武器“”。在国外焦油制品多用于治疗银屑病,异位性皮炎,脂溢性皮炎和痒疹等。
煤焦油又叫煤馏油、煤焦油溶液,有抑制表皮细胞合成DNA的有丝分裂活动,而使其增生速率恢复正常的功效。以往的煤焦油制品大多工艺粗糙、臭味难闻,不少患者因此而放弃。随着现代化学合成工艺的进步,煤焦油经过精练,制成医用的无臭味的,乳白色的膏剂或黄褐色的洗剂、搽剂。
中低温煤焦油中的酚类化合物以低级酚为主,可以采用化学萃取法提取低级酚作为化工原料,提取低级酚后的馏分将是加氢制取高十六烷值柴油的优良原料。
中低温煤焦油经加氢处理可以生产柴油、汽油等车用发动机燃料油和化学品。
高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢难度大,按照传统加工工艺,高温煤焦油各馏分经进一步加工,可分离出多种化工产品,提取加工的主要产品及用途有:
酚油馏分
苯酚:酚醛树脂、合成纤维、医药;甲酚:杀菌剂、增塑剂、选矿药剂、除草剂、香料、阻燃剂;二甲酚:杀虫剂、工程塑料;吡啶碱:医药;古马隆树脂、沥青漆。
萘油馏分
萘:染料、塑料、医药、表面活性剂、增塑剂、卫生球。
洗油馏分
甲基萘:溶剂、聚萘酯塑料、MF型助剂、水泥减水剂、饲料添加剂;吲哚:香料;联苯:绝缘油、热载体;二甲基萘:聚萘酯塑料、绝缘材料;苊:染料聚萘酯塑料;氧芴:驱虫剂;芴:塑料;喹啉类:医药、农药、染料、显色剂。
蒽油馏分
蒽:染料、纸浆蒸解助剂、乳化剂;菲:农药;咔唑:染料;炭黑:轮胎制造、其他橡胶、塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业;防腐油。
二蒽油馏分
荧蒽:探伤剂;芘:染料、工程塑料;炭黑等。
煤焦油沥青
沥青焦;碳素制品黏结剂、成型燃料黏结剂、镁碳砖、针状焦、碳纤维;防腐防水材料、沥青漆、筑路用柏油等。
用途
用作抗病毒药法昔洛韦、喷昔洛韦中间体
煤焦油
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