中低温煤焦油化学组成及结构的分子水平表征

毛学锋^1,2，李军芳^1,2，钟金龙^1,2，史权³，颜丙峰^1,2，刘敏^1,2

1. 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院2. 煤炭资源开采与洁净利用国家重点实验室3. 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室

摘 要：以内蒙褐煤提质装置生产的中低温煤焦油为原料,研究建立了中低温煤焦油自身结构-组成-性质的分子水平表征方法,从宏观水平描述了中低温煤焦油的物理化学性质,在分子层次上详细研究了中低温煤焦油及其不同馏程、不同性质亚组分的化学组成。首先将中低温煤焦油全馏分进行实沸点蒸馏分离为16个窄馏分并进行性质分析,其次对>180℃重质馏分通过酸碱萃取分离出酸性组分、碱性组分和中性组分,并且中性组分在萃取色谱装置上分离获取6个特征亚组分;利用GC/MS分析了其全馏分、窄馏分及各亚组分的分子结构特征。结果表明,该煤焦油全馏分的水含量为28%,20℃时密度1 003.7 kg/m³,氧含量为7.4%,<180℃馏分含量为14.24%,<360℃馏分含量为63.4%,属一种典型的中低温煤焦油。中低温煤焦油的<180℃轻质馏分的分子组成以苯、甲苯和二甲苯为主,含有部分小分子烷烃和烯烃。在> 180℃重质馏分中,其酸性组分占27.6%,碱性组分占2.46%,中性组分占69.94%。中性组分中饱和分为33.60%,芳香分为38.70%,胶质占为25.10%,沥青质为2.60%。且中间馏分和重质馏分中含有大量酚类化合物,其分子结构类型以芳烃为主,同时存在长链正构烷烃。中低温煤焦油中含有大量含氧化合物,主要是酚类化合物,以烷基苯酚类为主,在160～280℃相对丰度较高,少部分以酮类化合物存在。

关键词：褐煤提质;中低温煤焦油;分子水平;亚组分;酚类化合物;