煤焦油的形成

煤焦油的形成煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑色或褐黑色的粘稠状的液体，是煤在热解过程中（煤焦化或煤干馏）产生的液态产物。按照热解的温度的不同可把煤焦油大致分为三类，即低温煤焦油（400～600℃）、中温煤焦油（ 600～800℃）和高温煤焦油（ 1000℃）。常温下煤焦油的密度为0.95 ～1.19g/cm3, 具有酚、萘的特殊臭味，闪点为96～105℃，自燃点为 580～630℃，燃烧热为 35.7 ～39.0MJ/kg 。煤焦油含有一定量的悬浮于其中的炭黑状物质和高分子树脂，决定了其带有深暗的颜色， 它们是由高分子的， 特别是 多碳少氢 的芳烃或稠环芳烃所组成的。 这些细小分散在煤焦油胶体系统中的黑色颗粒或絮状物质，不溶于苯、甲苯、吡啶、和喹啉等有机溶剂中， 统称苯不溶物（ BI）或甲苯不溶物（ TI ）, 它们对煤焦油的性质和质量产生很大影响。煤焦油中还含有2%～5%的氨水，故它呈碱性反应。煤焦油一般由煤高温干馏得到，高温干馏是在焦炉的炭化室中进行的。 煤在碳化室内经干燥、析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等( 物理解析）。随着煤料温度的升高，煤中含氧多的分子结构分解为水、二氧化碳等。当煤层温度达到300～550℃，则发生煤大分子侧链和基团的断裂，形成胶质体，生成半焦，经进一步炭化而形成焦炭。在成层结焦过程中，胶质体内发生激烈的热解反应，形成大量的初次热解产物（初焦油， 500～550℃）。初焦油具有大致如下的族组成。链烷烃（脂肪烃）： 8.0% 烯烃： 2.8% 芳烃： 53.9% 酸性物质： 12.1% 盐基类： 1.8% 树脂状物质： 14.4% 初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蒽、及其甲基同系物，酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。这些初次热解产物沿胶质体的外侧（炉墙侧，外行气）和内侧（炭化室中心侧，里行气）向炭化室顶部空间汇集，然后由上升管导出，如图1-1 所示。图 1-1 焦炉煤气流动图在这个过程中，初次煤热解产物受炉墙、焦饼中心和炉顶空间的高温作用，发生一系列二次热解反应，生成二次热解产物（800～1000℃） 。也就是说，高温煤焦油实质是初温焦油在高温作用下进热化学转化形成的。这个转化过程非常复杂，包括裂解、脱氢、聚合、缩合、歧化和异构化等反应。主要的二次热解反应有 : （1）裂解（2）脱氢（3）缩合（4）脱烃基侧链这一过程生成芳烃化合物和杂环化合物。芳烃化合物生成的反应式为：杂环化合物的生成反应式...