中低溫煤焦油中族組分的定向分離

《中低溫煤焦油中族組分的定向分離》是依託中國礦業大學，由宗志敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：中低溫煤焦油中族組分的定向分離
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宗志敏
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

中低溫煤焦油主要由較易揮發的烴類成分、以苯酚和烷基苯酚為主的含雜原子成分和瀝青質組成。從2008年起我國中低溫煤焦油年產量就超過4 Mt。實現中低溫煤焦油的族組分定向分離對於中低溫煤焦油的高效利用具有十分重要的意義。本項目擬選用陝北地區產的中低溫煤焦油，利用已研製的一體化分離系統，採用溶劑萃取-吸附/脫附等方法分離中低溫煤焦油為較易揮發的烴類成分、以苯酚和烷基苯酚為主的含氧成分、含氮有機混合物和瀝青質進而從這些族組分中分離純品，利用氣相色譜/串聯飛行時間質譜聯用和高效液相色譜/飛行時間質譜聯用等多種先進的手段分析所得族組分，考察吸附劑種類和用量、溶劑與中低溫煤焦油的配比、萃取時間和次數對分離效果的影響，揭示中低溫煤焦油中不同組分與溶劑和吸附劑的作用機理，以在較短時間內低能耗地實現中低溫煤焦油的族組分定向分離為目標最佳化分離過程。基於上述研究為開發中低溫煤焦油高效利用的工藝提供重要的科學依據。

結題摘要

中低溫煤焦油是生產半焦的主要副產品。從中低溫煤焦油中分離出的諸多有機化學品，尤其是縮合芳香族化合物具有較高的經濟價值。從中低溫煤焦油中分離儘可能多的縮合芳香族化合物純品是煤焦化產品高值化利用需要開發的關鍵技術。本項目利用氣相色譜/串聯飛行時間質譜聯用和高效液相色譜/飛行時間質譜聯用等多種先進的手段分析了中低溫煤焦油的各種餾分和精細分離所得的族組分。考察了吸附劑種類和用量、溶劑與中低溫煤焦油的配比、萃取時間和次數對分離效果的影響。在分離模型混合物的基礎上開發了從中低溫煤焦油中分離較易揮發的烴類混合物、以苯酚和烷基苯酚為主的含氧有機混合物、含氮有機混合物和瀝青質為並從這些餾分中分離有機化合物純品的溶劑萃取-吸附/脫附技術。分別以C18、矽膠和鹼性氧化鋁為填料，依次以石油醚、乙酸乙酯、甲醇和水為洗脫劑，以乙腈作為反向洗脫劑，通過中壓製備色譜分離得到了甲苯、茚、萘、甲基萘、惹烯、菲、苯酚、鄰甲酚和萘酚等10餘種有機化合物純品。通過溶劑萃取定向分離中低溫煤焦油的族組分，以分子動力學模擬溶劑萃取煤焦油中輕質組分的溶出機理和溶劑與可溶組分之間的作用力，藉助高斯計算描繪了溶劑萃取中的氫鍵作用。以代表中低溫煤焦油中典型族組分的有機化合物純品為原料進行吸附和萃取脫附實驗，通過吸附和萃取脫附動力學研究，解析了中低溫煤焦油中不同組分與溶劑和吸附劑之間的相互作用並提出了不同組分從吸附劑中析出的規律，判別了這些組分與溶劑和吸附劑之間的相互作用，揭示了中低溫煤焦油中不同組分與溶劑和吸附劑的作用機理。本項目的研究成果包括獲得授權的3件發明專利和在Fuel、Fuel Processing Technology和Energy & Fuels等SCI源學術期刊上發表的8篇論文；通過本項目的研究，培養2名博士和4名碩士。