第一章　概述

第一節(jié)　煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述

一、煉焦化學(xué)

煉焦化學(xué)是研究以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣（或稱粗煤氣），并用經(jīng)濟合理的方法將荒煤氣分離和精制成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。以煤為原料，經(jīng)過高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油、并回收其他化工產(chǎn)品的工業(yè)是煉焦化學(xué)工業(yè)。生產(chǎn)和經(jīng)營煉焦化學(xué)產(chǎn)品的單位是煉焦化學(xué)工廠。在中國鋼鐵聯(lián)合企業(yè)能耗中，焦炭和焦?fàn)t煤氣提供的能源占60％以上，所以大部分焦化廠設(shè)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要組成部分，另有一部分是設(shè)在民用煤氣或化工部門。

二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品

煤是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的由很多苯環(huán)縮合起來的多環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)，煤中的價鍵以碳原子結(jié)合為主，氫、氧、氮、硫等原子鑲嵌在苯環(huán)之間。在加熱時能黏結(jié)成塊的煤種，通常稱之為煉焦煤。

煉焦煤于煉焦?fàn)t內(nèi)在隔絕空氣高溫加熱條件下，煤質(zhì)發(fā)生一系列的變化，除生成固態(tài)焦炭外，還裂解生成揮發(fā)性產(chǎn)物簡稱為荒煤氣。荒煤氣中含有許多種化合物，包括常溫下的氣態(tài)物質(zhì)如氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1～C6直鏈烴類和氫等裂解成焦?fàn)t煤氣的主要成分。縮環(huán)裂解后，含一個苯環(huán)的為苯系化合物，包括苯、甲苯、乙基苯和二甲苯、三甲苯的同分異構(gòu)物；含兩個苯環(huán)的為萘系化合物，包括萘和甲基萘、二甲基萘的異構(gòu)物，也包括芴、聯(lián)苯及苊等；含三個苯環(huán)的為蒽系化合物，包括蒽、菲和熒蒽等；含四個和四個以上苯環(huán)的為多環(huán)系化合物，包括芘、、苯并熒蒽等。煤結(jié)構(gòu)中除碳、氫元素外的氮、氧、硫等成分，在裂解中除了一部分生成一氧化碳、氰化氫、硫化氫、氨等進入焦?fàn)t煤氣外，其余部分是與苯環(huán)和多環(huán)化合物結(jié)合，形成一系列復(fù)雜化合物。例如：含氧的苯環(huán)生成酚、甲酚、二甲酚等酸性物質(zhì)；含氧的萘環(huán)生成萘酚、萘二酚等；氧也能生成雜環(huán)含氧化合物，如古馬隆、氧芴等；氮在裂解時可生成吡啶、甲基吡啶等堿性物質(zhì)；也可生成喹啉、異喹啉等；此外，還可生成咔唑、吲哚、苯胺、萘胺等化合物。硫與碳原子直接結(jié)合組成二硫化碳，存在于焦?fàn)t煤氣中；另外，硫還能與直鏈化合物生成噻吩，與苯環(huán)縮合生成硫雜茚，與萘化合成萘硫酚等。煤高溫下裂解轉(zhuǎn)入荒煤氣的物質(zhì)有上萬余種，目前有些國家生產(chǎn)的煉焦化學(xué)產(chǎn)品品種已達500多種。中國目前經(jīng)過生產(chǎn)試制，包括小批量生產(chǎn)的大約為150余種，正式生產(chǎn)的有70多個品種。這70多個品種的含量約占煤中所含化學(xué)產(chǎn)品的95％，搞好這些煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制，對經(jīng)濟建設(shè)將起到重大作用。

三、回收煉焦化學(xué)產(chǎn)品的重要意義

煉焦化學(xué)產(chǎn)品在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，煉焦化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的一個重要部門，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要組成部分之一，是煤炭的綜合利用工業(yè)。煤在煉焦時，除有75％左右變成焦炭外，還有25％左右生成多種化學(xué)產(chǎn)品及煤氣。

來自焦?fàn)t的荒煤氣，經(jīng)冷卻和用各種吸收劑處理后，可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氫、氰化氫及粗苯等化學(xué)產(chǎn)品，并得到凈焦?fàn)t煤氣。

氨可用于制取硫酸銨和無水氨；煤氣中所含的氫可用于制造合成氨、合成甲醇、雙氧水、環(huán)己烷等，合成氨可進一步制成尿素、硝酸銨和碳酸氫銨等化肥；所含的乙烯可用作制取乙醇和二氯乙烷的原料。

硫化氫是生產(chǎn)單斜硫和元素硫的原料，氰化氫可用于制取黃血鹽鈉或黃血鹽鉀。同時，回收硫化氫和氰化氫對減輕大氣和水質(zhì)的污染，加強環(huán)境保護以及減輕設(shè)備腐蝕均具有重要意義。

粗苯和煤焦油都是組成很復(fù)雜的半成品，經(jīng)精制加工后，可得到的產(chǎn)品有：二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、古馬隆、酚、甲酚、萘、蒽和吡啶鹽基及瀝青等。這些產(chǎn)品具有極為廣泛的用途，是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、耐輻射材料、耐高溫材料以及國防工業(yè)的重要原料。

在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，經(jīng)過回收化學(xué)產(chǎn)品的焦?fàn)t煤氣是具有較高熱值的冶金燃?xì)猓卿撹F生產(chǎn)的重要燃料。焦?fàn)t煤氣除滿足鋼鐵生產(chǎn)自身的需要外，其余部分經(jīng)深度脫硫后，可供民用或送往化工廠用作合成原料氣。

由于石油和天然氣的化學(xué)加工和合成技術(shù)的發(fā)展，煉焦化學(xué)產(chǎn)品受到競爭，但石油儲量有限，開采量加大，按目前耗用速度，石油使用年限估計為幾十年。而煤的使用年限估計在幾百年。世界各國都重視煉焦化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，以從中取得化學(xué)工業(yè)的原料。一些重要化工原料，主要來自煉焦化學(xué)工業(yè)，如全世界萘需求量的90％來自煤焦油，作為染料原料的精蒽也幾乎全來自煤焦油，生產(chǎn)碳素電極的電極瀝青絕大部分來自煤焦油瀝青。近年來，為了進行經(jīng)濟上的競爭和加強環(huán)境保護，煉焦化學(xué)工業(yè)在改進生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多品種的煉焦化學(xué)產(chǎn)品、降低生產(chǎn)成本和減少單位投資等方面均取得了很大進展。中國已從焦?fàn)t煤氣、粗苯、煤焦油中提取出百余種產(chǎn)品（詳見圖1-1）。今后，在中國豐富的煤炭資源基礎(chǔ)上，煤的綜合利用將更加合理和高效地發(fā)展。