低温热解煤焦油粗酚精馏的初步研究与模拟计算
低温热解煤焦油中酚类的提取研究
低温热解煤焦油中酚类的提取研究1.课题研究背景煤焦油(tar)是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体，简称焦油。
煤焦油是以芳香烃为主的有机混合物，含有1万多种化合物，可提取的约200种，目前，有利用价值且提取经济合理的约50种，其深加工所获得的轻油、酚、萘、洗油、蒽、咔唑、吲哚、沥青等系列产品是合成塑料、合成纤维、农药、染料、医药、涂料、助剂及精细化工产品的基础原料，也是冶金、合成、建设、纺织、造纸、交通等行业的基本原料，许多产品是石油化工中得不到的。
[徐印堂，聂长明等，煤焦油深加工现状、新技术和发展方向，应用化工，第37卷第12期，p1496-1499]酚是带有羟基的芳香烃，煤焦油中含有的酚俗称焦油酸（tar acid），目前已经查明的有60余种，主要有苯酚、甲酚、二甲酚、三甲酚和萘酚(少量)等。
苯酚、甲酚、二甲酚等低级酚多存在于酚油馏分和萘油馏分中。
酚类都具有特殊臭味，有腐蚀性和毒性，暴露在空气中和阳光下时色泽会逐渐变深，如苯酚变成微红色。
从煤焦油馏分中提取酚时，先制得粗酚，然后进一步分离精制成焦化苯酚、工业酚、间对甲酚和邻甲酚、工业二甲酚等产品。
酚类化合物是各种煤焦油中的主要组分之一，它不但含量较多，而且具有广泛的工业价值，例如由低沸点酚类(酚、甲酚、二甲酚等)可以制取合成树脂、合成纤维、合成鞣料、染料、炸药、医药、香料等产品，具有较高分子量的杂酚类可以用作浮选剂，杀虫剂，杀菌防腐剂，石油产品的抗氧化剂等，经与醛类缩合所得的树脂可做型砂粘合剂。
另外高沸点酚类还可以用各种方法转化为低沸点酚类。
根据干馏温度的同，煤的热解可以分为3种类型。
热解终温在500-700℃范围内为低温热解，700-900℃为中温热解，大于900-1000℃为高温热解。
低温焦油和高温焦油在组成上有很大差别，表1-1为不同最终温度下干馏煤焦油的产率和性状。
低温煤焦油中的酚类含量较高，远远高于高温煤焦油。
低温焦油中酚类化合物以低级酚苯酚、甲酚为主，中性化合物为多烷基芳烃衍生物、脂肪族链状烷烃和烯烃。
陕北地区低温煤焦油提酚探讨
作 者 简 介 ： 弓（ ９ ３一）男 ， 士 ， 理 工程 师 ， 刘 １８ ， 硕 助 主要 从 事 煤 化 工 相关 领 域 １作 。Ｅ—ｍ ｉ ｌ ｏ＠ ｓ ．ｊ ．ｄ ． ｎ 二 ａｌ ｏ ｓ ｔ ｘｔ ｅｕ ｃ ：ｇ ｕ ｕ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ０ｗｔ ｏ ｈ ｅ ｏ ｉ ｏ ｏ ｎ ｓ ｃ ｕｌ ｒ ｄ ｃ ｄ ｄ ｒｎ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｙ ｏｙ ｉ ｆｃ ａ ，ｂａ ｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ：２ ％ ｆｔ ｅ ｐｈ ｎ ｌ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｏ ｄ ｂｅ ｐ ｏ ｕ ｅ ｕ ｉｇ ｌｗ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｐ ｒ ｌ ｓｓ ｏ ｏ ｌ ｃ ｓｄ ｏ ａ ａｙ ｉ ｇ ｉｓｐｒｐｅｔｅ ｎ ｏ ｏ ｉｉｎ，ｅ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｔ ａ ｉ ｕ ｙ ｅ ｆｔｃ ｎ ｌｇｅ ｒ ｏ ｎ ｏｄｅ ｏ ｕ ｅ ｎ ｌｚｎ ｔ ｏ ｒｉ ｓａ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔｏ ｘｅ ｓｖ ｅ ｅ ｒ ｈ ｗｉｈ ｖ ｒｏ ｓ ｔｐ ｓ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓ ｗｅ ｅ ｄ ｎｅ ｉ ｒ ｒ ｔ ｓ ｓ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｆｅ ｔ ｅｙ．Ａｌｏ，ｓ ｍｅ ｐ ｏ ｏ ａ ｓａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｕ ｒ ｎ ｏ ｓｉ ｉ ｔｏ ｒ ｔｆ ｒ ｒ ｕ ｈ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓｅｆ ｃｉ ｌ ｖ ｓ ｏ ｒ ｐ ｓ ｌ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｄ ｍｅ ｔｃ ｓｔ ｉｎ ｗｅ ｅ ｐｕ ｏ ｗａ ｄ． ｕａ
各 类 技 术 。根 据 目前 国 内情 况 提 出了 自己 的建 议 。
关键 词 ： 酚类化合物； 有效利用； 组成
Ｃｏ ｐ ｅ ｅ ｓｖ ｉ ｚ ｔｏ ｆＬｏ —Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｅ Ｃｏ ｌＴａ ｎ Ｎｏ ｔ ｈ ａ ｘ ｏ ｉ ｅ ｍ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅＵｔｌ ａ ｉｎ ｏ ｗ — ｍ ｅ ａ ｕｒ ａ ｒ ｉ ｒｈ Ｓ ａ ｎ ｉＰｒ ｖｎｃ ｉ
煤焦油中粗酚的复合分解生产工艺研究
煤焦油中粗酚的复合分解生产工艺研究顾鹏【摘要】通常,煤焦油中会含有一定量的酚类化合物,此类化合物可以用于化工生产,且具有较高的附加值.煤焦油中酚类化合物的产出率与煤化工的生产过程、煤质等条件有关.阐述了煤焦油生产粗酚的工艺原理和各类工艺方法,筛选了最佳的工艺方案,并分析了粗酚在工业范围内的应用方式,能够为粗酚的研究和应用提供一定的参考.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2019(045)008【总页数】2页(P83-84)【关键词】煤焦油;粗酚;复合分解;生产工艺【作者】顾鹏【作者单位】河南开炭新材料有限公司,河南许昌 461714【正文语种】中文【中图分类】TQ522.61 煤焦油生产粗酚的工艺原理简述1.1 工艺原理对煤焦油进行蒸馏处理，能够获取含酚馏分，其中就含有一定量的粗酚。
馏分塔侧线流出的含酚馏分会经过氢氧化钠溶液的洗涤，然后生成酚盐，具体化学公式如下：获得的酚盐不仅比含酚馏分油比重大，且二者不相溶，分离简单。
通过蒸馏洗涤获取的酚盐中还会残留中性油、吡啶碱等杂质，为了确保酚精制产品能够符合工业生产的要求，在提取后还要采用蒸吹法去除杂质，进而降低酚盐中的中性油含量，通常会控制在0.05%以下。
在净酚盐中加入硫酸，反应后生成粗酚和硫酸钠，具体化学公式如下：生成的硫酸钠明显比粗酚的比重大，但两者不相溶，所以可以简单分离处理。
净酚钠与硫酸的反应过程即净酚钠分解，是粗酚生产必不可少的环节之一。
净酚钠硫酸分解工艺通常可以分为间歇式和连续式两种，从焦油加工处理的角度来看，间歇式分解方式比较常用，但该方法操作复杂、处理效果较差且污染问题严重、会产出较多副产品。
所以，连续式分解方式在不断的研究和发展。
1.2 间歇式硫酸分解工艺间歇式硫酸分解工艺见图1。
图1 间歇式硫酸分解工艺流程图1为酸泵；2为喷射混合器；3为管道混合器；4为1#分离槽；5为2#分离槽；6为粗分泵；7为净酚钠泵；8为粗酚中间槽；9为粗酚贮槽为了避免硫酸腐蚀设备，通常采用浓度为98%的浓酸进行分解处理，分解器的容积为20m3，在容器中加入12t的净酚盐，要控制加入量，确保酸有加入空间。
第八章 煤焦油的初步蒸馏分析
第八章煤焦油的初步蒸馏第一节煤焦油的组成、性质及主要产品的用途煤焦油是煤在干馏和气化过程中得到的黑褐色、黏稠性的油状液体。
根据干馏温度和过程方法的不同，煤焦油可分为低温煤焦油(干馏温度在450～600℃)、中温煤焦油(干馏温度在700～900℃)、高温煤焦油(干馏温度在1000℃左右)。
低温煤焦油的特征是颜色稍褐，密度小，其中主要成分是高级酚、软蜡、短链的脂肪族饱和烃和烯烃。
中温煤焦油和高温煤焦油是低温煤焦油在高温下经二次裂解的产物。
本章主要讨论高温煤焦油，以下简称煤焦油。
一、煤焦油的组成和性质煤焦油的组成和物理性质波动范围大，这主要取决于炼焦煤组成和炼焦操作的工艺条件。
所以，对于不同的焦化厂来说，各自生产的煤焦油质量和组成是有差别的。
1.煤焦油的组成组成煤焦油的主要元素中，碳占90％左右，氢占5％左右，此外还含有少量的氧、硫、氮及微量的金属元素等。
高温煤焦油主要是芳香烃所组成的复杂混合物，估计其组分总数有上万种，目前已查明的约500种，其中某些化合物含量甚微，含量在1％左右的组分只有10多种。
表8—1列出了煤焦油中主要组分的含量及性质。
表8-1 高温煤焦油的组成表8—1所列化合物中碳氢化合物均呈中性。
含氧化合物中，主要为酸性的酚类及少量的中性化合物(如氧芴、古马隆等)。
含氮化合物中，含氮杂环的氮原子上有氢原子相连时呈中性(如咔唑、吲哚等)；而当无氢原子相连时呈碱性(如吡啶、喹啉)。
含硫化合物皆呈中性。
煤焦油中不饱和化合物含量虽少，但在受热和某些介质作用下易聚合成煤焦油渣，给化学产品回收及精制过程带来许多麻烦，而被看作是有害成分。
煤焦油质量标准见表2—1。
2.煤焦油的性质煤焦油的闪点为96～105℃，自燃点为580～630~C ，燃烧热为35700～39000kJ/kg 。
煤焦油的蒸发潜热入可用下式计算：λ＝494.1-0.67t (8—1)式中 t —煤焦油的温度，℃。
煤焦油馏分相对分子质量可按下式计算K M BT (8—2)式中 M —煤焦油馏分相对分子质量；T K —蒸馏馏分馏出50％时的温度，K ；B —系数，对于洗油、酚油馏分为3.74，对于其余馏分为3.80。
低温煤焦油萃取-热解神府煤耦合新工艺研究
工艺 ， 考虑 到萃取 溶剂 的特 征 ， 选择萃 取 一热解耦 合 新工艺 ，实现萃取后 的固液混 合物较 为彻底 的分离 ，
以期获得尽 可能多 的液体产 品。
回收难 、 取率偏低 等缺 点 ， 而制 约煤 萃取技 术 的 萃 从
转化 率达到 ３ ％ ５ 左右 。
关键词
低温煤 焦油 ， 萃取 一热解耦 合新工艺 ， 转化率 ， 府煤 神
文章编号 ：０ ５ ９ ９ （０ ２ 一 ３ ０ ２ － ３ 中图分类 号 ：Ｏ ３ ． 文献标 识码 ： １０ — ５ ８ ２ １ ） ０ — ０ ３０ Ｔ５ １５ Ａ
煤的溶剂萃取 是实现煤液态 化的一种重 要手段 ，
其切割 为不 同温度段 的馏分 ， 密封保存 待用 。
高 （０ ２０℃左右 ） 等特 征 ， 实验过 程 中发 现 ， 在 经过 萃
基金项 目： 陕西省 科技计划 项 目（ ００ ０ － ８ ） ２ １Ｋ １ ０ ９
收稿 日期 ：０ ２ ０ 一 ０ ２ １— ２ ｌ
作 者简 介 ： 翠利 （９４ ）女 ， 侯 １８一 ， 陕西西 安 ， 助理 工程 师 ， 硕士 ，０７ ２０ 年本 科毕业 于 中国矿 业大学 化学 工程 与工 艺专 业 ， 现
煤焦 油具有 价格低 廉 、 源可 靠 、 回收循环 使用 等 来 可 优点 ， 是煤 的溶剂 萃取技 术走 向工业 化 、 规模 化应 用
的优 选 溶 剂 之 一 ［。
ａ ｄ
工业 分析 ／ ％
Ａ ａ ｄ 右 ｄ Ｆ ｄ Ｃａ
元素分 析 ／ ％
Ｃ ｄ Ｈ ｄ Ｎ ｄ Ｓ ｄ ｔ
其 中萃 取溶 剂 的选 择是 决定煤 萃取 液化 率 的关 键 因
中低温煤焦油馏分油的酚抽提精制工艺研究
油 进 行 酚 抽 提 。 考 察 了 温 度 、 液 浓 度 、 液 浓 度 对 在 碱 酸 酚 收 率 的 影 响 之 后 ，得 到 了最 佳 的 酚 抽 提 工 艺 条 件 。 最后采用精馏 的方法分离粗 酚 ， 到 苯酚 、 甲酚 、 得 邻 间 对 位 甲酚 和 二 甲 酚 等 产 品 。
剂 厂 ） 。
１２ 主 要 仪 器 －
浓 度 不 同 的 条 件 下 重 复 实 验 ， 到 多 组 数 据 。 分 析 数 得 据 ， 而确定酚抽提 的最佳工艺条件 。 从
１ ３ ３ 酚 的 精 制 ．．
粗 酚 的 精 制 是 利 用 酚 化 合 物 的沸 点 差 异 ， 用 精 采 馏 方 法 加 工 以 获 得 酚 产 品 的 工 艺 。 实 验 采 用 减 压 间 本 歇 精 馏 工 艺 对 粗 酚 进 行 精 制 ， 工 艺 流 程 示 意 图 如 图 其
吕京鹏 曹祖宾 李建 华 李小 强
（ 宁 石 油化 工 大 学 ， 辽 抚顺 １ ３ ０ ） １ ０ １
摘 要 以 中低 温 煤 焦 油 为 原 料 进 行 恩 氏 蒸 馏 得 到 ＜ ２ ０Ｃ的馏 分 油 ， 对 其 进 行 性 质 分 析 和 酚 抽 提 。 在 ８＂ 并
酚 抽提时 ， 过正交设 计实验讨 论 了反应温 度 、 通 碱液浓 度 、 酸液浓 度对 收率 的影 响 ， 从而 确定 了酚抽提 的最佳 工
艺 条 件 ： 反 应 温 度 ６ ＂ ，ａ Ｈ质 量 分 数 ２ ％ ＨＳ 量 分 数 ６ ％ 条 件 下 ， 应 １ｍ ｎ 酚 收 率 可 达 ３ ． ％ 在 ０（ Ｎ ０ ２ ０ ，：Ｏ 质 ０的 反 ０ｉ， ５ ２ 。最 后 对 粗 酚 进 行 了精 制 ， 到 了 符 合 工 业 质 量 指 标 的 产 品 。 得 关 键 词 中 低 温 煤 焦 油 馏 分 酚 抽 提 精 制
低温干馏的方法和工艺研究进展
低温干馏的方法和工艺研究进展煤热解技术研究开发进展随着石油资源的日趋紧张,煤炭转化为洁净气体、液体和固体燃料的相关技术已发展成为我国洁净能源研究开发的重要领域。
煤转化为液体燃料的技术路线主要有三条:一是煤的间接液化，主要包括F-T合成油技术，甲醇和二甲醚合成技术等，二是煤的直接液化技术，三是低变质煤的低温热解技术。
煤低温热解技术因具有工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低等优势，其开发研究和推广应用受到了国内外学者和企业投资者的高度关注。
煤热解技术开发研究始于19世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。
二次世界大战期间，德国建立了大型低温干馏工厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。
后来，石油工业的发展而停滞，到上世纪70年代，由于能源危机的出现，煤炭热解生产低温焦油又受到各国学者的广泛重视，并开发出多种热解新技术和新工艺。
我国洁净煤技术研究是“863”计划能源技术领域设置的4个专题之一,其重点是开发煤炭的燃烧、加工、转化、污染控制、发电的技术,其中煤炭加工与转化技术主要包括了“褐煤与低变质煤提质、改质技术”、“低、中变质煤热解提取焦油技术”，因此，煤炭的低温热解技术作为一种洁净煤技术近年来再一次被赋予了新的发展活力。
目前国内研究煤炭热解技术的单位众多,比较典型的技术有大连理工大学开发的褐煤固体热载体干馏多联产工艺、北京煤化所开发的MRF热解工艺、浙江大学和清华大学开发的以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺、北京动力经济研究所和中国科学院工程热物理研究所开发的以移动床为基础的热电气多联产工艺、济南锅炉厂的多联供工艺、中国科学院山西煤化所和中国科学院过程工程研究所的“煤拔头工艺”，以及西北大学、西安科技大学等正开发的催化加氢热解及其新型多联产技术等。
一、我国热解技术的发展历程我国煤炭热解技术开发和研究的第1个阶段始于20世纪50,60年代，建造了上吸式炉、水平铁甑等热解装置。
低温煤焦油粗酚精制过程优化_范峥
第 15 卷
Table 1
Serial No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Component Phenol o-Cresol p-Cresol/m-cresol 2,3,4-Trimethylphenol 2,6-Dimethylphenol 2-Ethylphenol 2,4-Dimethylphenol 3,5-Dimethylphenol 3,4-Dimethylphenol 2,3-Dimethylphenol 3-Ethylphenol 2,3,5-Trimethylphenol 2-Ethyl-6-cresol 2-Ethyl-4-cresol 4-Ethyl-3-cresol 3-Ethyl-5-cresol 2,4,5-Trimethylphenol 2,4,6-Trimethylphenol 2-Ethyl-3-cresol 2-Ethyl-5-cresol p-Tert-butyl-phenol 2,3,5,6-Tetramethylphenol 2-Methylnaphthalene Benzaldehyde 3-Ethylbenzaldehyde 3-Methyl-5-propylphenol 3,4-Dimethylbenzaldehyde 2-Phenylindene
国目前低温煤焦油的年产量高达 600 余万 t，呈现出供 需两旺的良好态势 . 作为煤气化、兰炭生产和低阶煤 转化提质过程中的副产品，低温煤焦油具有氢碳比高、 馏程宽、 馏分轻、 杂元素含量低、 粗酚含量高等特点[2,3]， 其中，粗酚作为一种复杂的酚类混合物，其苯酚、甲酚 和二甲酚含量较高， 这些酚类物质既是有机化工的重要 原材料，又是医药、涂料、印染、香精及高分子等诸多 精细化工领域的宝贵中间体， 具有很高的经济附加值[4,5]. Jiao 等[6]采用液液萃取方法对焦油中的粗酚进行精制， 实验研究了反应时间、反应温度和萃取剂用量对分离效 果的影响规律；Ballus 等 通过毛细管电泳从特级初榨 橄榄油中得到 17 种酚类化合物；Shui 等 用高效液相 色谱仪对果汁中的有机酸和酚类化合物进行分离与检 测； Chen 等 用改性吸附树脂从稻草水热液化产品中分 离酚类化合物. 但上述方法得到的酚类化合物收率偏低 且纯度不高，难以大规模工业化. 为了从煤焦油中更多 地获得高纯度的酚类产品， 减压精馏工艺仍是目前应用 最广泛的分离方法之一. 该工艺能有效降低粗酚的精制 温度，防止其在高温下分解或形成高沸点黏性聚合物， 保证生产设备长周期、低能耗运行，还有利于提高产品 纯度和收率
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30 kPa 的压力下，4 塔的塔板数分别为 50、32、55、50，回流比分别为 14. 24、10. 99、10. 04、15. 44，塔
顶馏出量分别为 15. 168、16. 795、31. 059、17. 577 kmol / h，得到塔顶产品质量纯度分别为苯酚 95%
（ 回收率 95. 0% ） 、邻甲酚 95% （ 回收率 94. 1% ） 、间甲酚 83% （ 回收率 93. 2% ） 、2，4 － 二甲酚 74%
摩尔分数 /%
1. 12 1. 26 0. 20 0. 99 1. 09 1. 55 0. 89 0. 64 0. 45 0. 46
物质 2 － 乙基 － 4，5 － 二甲基苯 酚 2 － 乙基 － 5 － 甲基苯酚 1 － 甲基萘 5 － 异丙基 － 2 － 甲基苯酚 2 － 甲基萘 2 － 乙基 － 4，5 － 二甲基苯 酚 5 － 吲哚 2 － 甲基 － 6 － 丙基苯酚
Abstract： A preliminary simulation of rectifying crude phenol with four columns was presented using Aspen Plus． The crude phenol was recovered from low temperature coal-tar by alkali lye． Parameters of the continuous distillation process were obtained by simplifying the components，choosing an appropriate property method，simulating with DSTWU and RADFRAC models． The results of simulation show that，under the conditions of 100 kmol / h total flow，10 kPa condenser pressure，and 30 kPa reboiler pressure，the numbers of stages，reflux ratios，distillate rates were 50，14． 24， 15． 168 kmol / h； 32，10． 99，16． 795 kmol / h； 55，10． 04，31． 059 kmol / h； 50，15． 44，17． 577 kmol / h for each column． Furthermore，the mass purity and recovery were 95% and 95． 0% ，95% and 94． 1% ，83% and 93． 2% ，74% and 97． 8% for phenol，o-cresol，m-cresol，2，4-xylenol respectively． It could provide reference for the experiments and design of crude phenol distillation． Key words： coal tar； crude phenol； rectify； Aspen Plus
Aspen Plus 软件中包含了一个大型物性数据库， 共包含了 32 类 900 种纯物质的物性，在计算过程中 只要所计算的组分在物性数据库中存在，则可自动从 数据库中取出基础物性进行传递物性和热力学性质 的计算［11］。表 1 中所列的组分，C3 及以上酚类物性 数据没有包含在数据库中，因此在计算之前先要对组 分进行简化。计算中将 2，4，6 － 三甲基苯酚以后检 测到的组分摩尔分数进行累积，合并到 2，4，6 － 三甲 基苯酚，其余组分不变，以表 2 中所列 12 种物质进行 计算。2，4，6 － 三甲基苯酚的物性参数由分子结构式 和沸点利用 UNIFAC 基团贡献法进行估算［12］。在简
1 精馏原料的制备与组成
低温热解煤焦油取自陕西神木，采取先提酚后切 割馏分的工艺路线，对获得的 170 ～ 230 ℃ 馏分进行
GCMS 分析，由谱图库对比分析和面积归一化法确定 其成分与摩尔分数。
粗酚制备的工艺路线如图 1 所示。
图 1 粗酚制备的工艺路线 Fig. 1 Preparation of crude phenol
第4 期
白效言等： 低温热解煤焦油粗酚精馏的初步研究与模拟计算
捷计算中根据物料组分沸点的差异将轻重关键组分 进行划分，见表 3。
物质
2，6 － 二甲基吡啶 苯酚 茚
邻甲基苯酚
表 2 简化后的物料组成 Table 2 Simplified fractional composition of crude phenol
第 36 卷第 4 期 2011 年 4 月
煤炭学报 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
文章编号： 0253 － 9993（ 2011） 04 － 0659 － 05
Vol． 36 No． 4 Apr． 2011
低温热解煤焦油粗酚精馏的初步研究与模拟计算
白效言，曲思建，王利斌，张 飏，王世宇
立的能足够准确地描述整个工艺过程的数学模型，在 计算机上对数学模型求解，得到该过程的全部信息， 如过程内各物流的组成、状态及各单元设备的状态变 量等。其主要作用有： 化工单元操作模拟、物性数据 模型与参数、物性数据估计、实验数据回归、敏感性分 析、系统 优 化 等［10］。粗 酚 的 精 馏 过 程，因 其 组 成 复 杂，设计、计算难度较大，可以借助软件的精馏模型进
摩尔分数 /%
物质
摩尔分数 /%
物质
0. 12 15. 34 0. 15 16. 21
间甲基苯酚 2，6 － 二甲基苯酚
2 － 乙基苯酚 2，4 － 二甲基苯酚
28. 24 2. 36 2. 36 13. 28
2，3 － 二甲基苯酚 萘
3，4 － 二甲基苯酚 2，4，6 － 三甲基苯酚
661
摩尔分数 /% 9. 48 2. 22 1. 12 9. 12
低温热解煤焦油中酚类化合物的含量明显高于 高温焦 油，高 达 25% ～ 40%［1 － 3］，有 很 高 的 利 用 价 值。经碱洗提取的粗酚需要进一步精制分离，目前精 馏仍然是获取较高纯度酚类的主要手段［4 － 6］。Aspen Plus 因其功能强大、结果准确，近年来被广泛的应用 于煤化工领域的焦油加工［7］、液化油性质估算［8］、气 化模拟［9］等方面。该软件通过建立或者应用已经建
（ 煤炭科学研究总院 北京煤化工研究分院，北京 100013）
摘 要： 以低温煤焦油碱洗提取的粗酚为对象，设计了 4 塔连续精馏工艺，并利用 Aspen Plus 软件
对精馏过程进行初步模拟计算。通过简化组分、选择合适物性方法、DSTWU 模型估算参数、精馏的工艺参数。在进料量为 100 kmol / h，冷凝器 10 kPa，再沸器
收稿日期： 2011 － 02 － 24 责任编辑： 许书阁 基金项目： 国家高技术研究发展计划（ 863） 资助项目（ 2007AA05Z328） 作者简介： 白效言（ 1987—） ，男，山东济宁人，硕士研究生。E － mail： bxy268@ 163. com
660
煤炭学报
2011 年第 36 卷
在关键组分确定的条件下，简捷计算过程需要根 据目标产品的摩尔回收率来确定理论塔板数和最小 回流比。利用软件中的灵敏度分析对各塔塔顶轻、重 关键组分摩尔回收率对理论塔板数和最小回流比的 影响进行了研究，以 1 号苯酚塔为例进行分析。
物性方法的选择是模拟计算的重点与基础，物料 组成比较复杂，属于极性非理想性溶液。同时由于精 馏塔是在 减 压 条 件 下 进 行，气 相 无 缔 合，因 此 选 择 NRTL 方程计算液相活度系数［13 － 14］，而气相逸度系 数计算方法选择理想气体。 3. 2 回收率与理论塔板数、最小回流比的关系
（ 回收率 97. 8% ） 。得到的精馏工艺参数可以为粗酚精馏的实验和设计提供参考。
关键词： 煤焦油； 粗酚； 精馏； Aspen Plus
中图分类号： TQ523. 59
文献标志码： A
Basic research and simulation of rectifying crude phenol recovered from low temperature coal tar
BAI Xiao-yan，QU Si-jian，WANG Li-bin，ZHANG Yang，WANG Shi-yu
（ Beijing Research Institute of Coal Chemistry，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China）
表 3 各塔轻、重关键组分 Table 3 Light and heavy key components
of rectifying columns
塔
轻关键组分
重关键组分
1号
苯酚
邻甲基苯酚
2号
邻甲基苯酚
间甲基苯酚
3号
间甲基苯酚
2，4 － 二甲基苯酚
4号
2，4 － 二甲基苯酚
2，4，6 － 三甲基苯酚
的塔板数、回流比等参数，见表 4。
物质
2，6 － 二甲基吡啶 苯酚 茚 邻甲基苯酚 间甲基苯酚* 2，6 － 二甲基苯酚 2 － 乙基苯酚 2，4 － 二甲基苯酚 2，3 － 二甲基苯酚 萘
摩尔分数 /%
0. 12 15. 34
0. 15 16. 21 28. 24
2. 36 2. 36 13. 28 9. 48 2. 22
物质
3，4 － 二甲基苯酚 2，4，6 － 三甲基苯酚 2 － 丙基苯酚 2 － 乙基 － 4 － 甲基苯酚 2 － 乙基 － 6 － 甲基苯酚 4 － 乙基 － 3 － 甲基苯酚 3 － 乙基 － 5 － 甲基苯酚 4 － 乙基 － 2 － 甲基苯酚 2，4，5 － 三甲基苯酚 2，3，6 － 三甲基苯酚