从煤和石油中可以提炼出沥青吗

煤在隔绝空气的条件下加热，使煤的有机质产生热化学反应(分解、缩合、聚合等)，生成固态的焦炭或半焦、气态煤气和液态焦油。这种煤的热解过程称为干馏过程。干馏最终温度为500-550℃时称为低温干馏，600-800℃为中温干馏，900-1050℃为高温干馏。煤的高温干馏又称为煤的炼焦化学，也就是我们常说的煤的炼焦。

煤炭液化油也叫人造石油，煤和石油都是主要由C、H、O这三种元素构成，但煤的平均分子量大于石油，且H元素含量较低，煤的液化主要指的是使煤的大分子变小，并通过催化加氢而液化，其主要任务是将煤中的H/C比调整至适当的数值。

煤加氢液化一般在450－480℃加压下分段进行的。先是少数最活泼的键发生较快的热断裂，产生较大的有机碎片。然后是比较牢固的键断裂，产生较小的碎片。共价键的热断裂产生数量不等的自由基，它们可通过加氢而稳定化。氢的来源可以是氢气或能提供氢原子的溶剂（称为供氢溶剂）。这是一个十分缓慢的反应过程，反应的结果是使产物由沥青类转化为油类，为提高油类的产率，需要更苛刻的条件（较高的温度和压强，较长的停留时间），其间可能发生的反应包括加氢、脱水、杂环开环失杂原子和桥结构的断裂。因此，是一难以进行、费用较高的过程。

在煤加氢的转化过程中，催化剂扮演了重要角色。钴、钌、钯、铂、铑等过渡金属配合物都是煤和煤衍生液体的催化剂。使用催化剂的一个问题就是从产品混合物中将催化剂回收。目前最常用的催化剂是载在多孔氧化铝表面上用硫化物处理过的钼酸钴,对于煤裂解的各种产物的加氢非常有效，并且在含有杂原子的煤衍生液体中寿命相当长。

为保证焦炭质量，选择炼焦用煤的最基本要求是挥发分、粘结性和结焦性；绝大部分炼焦用煤必须经过洗选，以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。选择炼焦作煤时，还必须注意煤在炼焦过程中的膨胀压力。用低挥发分煤炼焦，由于其胶质体粘度大，容易产生实高膨胀压力，会对焦炉砌体造成损害，需要通过配煤炼焦来解决。

产品和用途:煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品3类。

（1）焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。

（2）煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用

（3）煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%，常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形式作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。

焦炭的主要用途是炼铁，少量用作化工原料制造电石、电极等。煤焦油是黑色粘稠性的油状液体，其中含有苯、酚、萘、蒽、菲等重要化工原料，它们是医药、农药、炸药、染料等行业的原料，经适当处理可以一一加以分离。对照图2-2和2-3(煤的结构模型)，煤焦油中所含环状有机物可以说是煤的“碎片”。此外还可以从煤焦油中分离出吡啶和喹啉，以及马达油和建筑和铺路用的沥青等。从煤焦油里分离鉴定的化合物已有400余种。从炼焦炉出来的气体，温度至少在700℃以上，其中除了含有可燃气体CO，H2，CH4之外，还有乙烯(C2H4)，苯(C6H6)，氨(NH3)等。在上述气体冷却的过程中氨气溶于水而成氨水，进而可加工成化肥；苯等芳烃化合物不溶于水而冷凝为煤焦油；乙烯等沸点高的气体，根据煤气的不同用途酌情处理。总之，煤经过焦化加工，使其中各成分都能得到有效利用，而且用煤气作燃料要比直接烧煤干净得多。

首先，沥青还可以继续深加工，得到沥青纤维，再经碳化制成碳纤维，是优质碳纤维复合材料的重要增强体，但不是最好的碳纤维。这是沥青的高级应用，我国水平不亚于鬼子，但产量用量不大。

其次，主要是石油沥青，可以烧成焦炭，叫石油焦，是炼钢的主要燃料和碳源。还可以破碎后与无烟煤及液态沥青等，一起混合成型制成高炉耐火材料、电解铝阳极、电炉炼钢电极、电机碳刷、化学电池正极材料以及热交换器和耐高温固体润滑材料等。这是沥青的最大一部分工业用途，产量用量远远超过其它三项之和。

第三，用作各种重防腐涂料、绝缘涂料、绝缘板卷、防水涂料和防水卷材等，这是沥青的次重要应用，其中沥青质量差别很大，假冒伪劣产品很多。

最后，实在没什么好的用途了，铺路吧！但它仍然是性但价比无可替代的好东西。

文章题名：“从煤焦油研制耐热性沥青树脂”

作者：魏兴海,查庆芳,陈荣耀,王红艳,崔桂忱,卫有存

摘要：煤焦油同交联剂苯甲醛在以对甲苯磺酸为催化剂作用下 ,按质子催化阳离子型缩聚反应机理 ,生成具有三芳基甲烷型结构特征 B阶沥青树脂。硬化后得到的 C阶树脂具有优异的耐热性能 ,可与合成树脂中最耐热的聚酰亚胺树脂相媲美 ,且成本低廉 ,并在高温耐热方面优于聚酰亚胺树脂 ,是一种有发展前景的耐高温廉价沥青树脂。

【作者单位】：中国科学院山西煤炭化学研究所!山西太原030001(魏兴海查庆芳陈荣耀王红艳)太原煤炭气化集团有限公司!山西太原030024(崔桂忱卫有存)

【关键词】：煤焦油耐热性沥青树脂

【基金】：中科院山西煤化所与太原煤炭化集团有限公司合作项目

【分类号】：TQ326.8

【DOI】：cnki:SCN:14-1116.0.2000-01-007

【正文快照】：

原料煤焦油是焦化厂的大宗副产物 ,其中沥青占一半以上 ,其它各组分的含量均很低 ,含量在 1 %以上的仅 1 3种 [1 ] ,对各个纯组分的精制分离需复杂的工艺路线 ,并且成本高昂。本工作试图利用煤焦油本身的化学反应性 ,通过外加合适的交联剂和催化剂 ,开辟出一条直接利用煤焦油的新的途径——煤焦油沥青树脂的制备。沥青树脂是一种缩合多环多核芳香族化合物树脂 ,因缩合程度的不同 ,分为 A、B、C三阶 ,A阶室温下为粘稠液体 B阶为脆性固体 ,易溶于有机溶剂 ,加热可融 ,是一种热塑性树脂 B阶树脂进一步缩聚即 C阶树脂 ,成为一种热固性树脂…

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另有一篇网上报道，可参考：

题目：沥青树脂的研究开发；关键词：沥青树脂 石油 热固性树脂 渣油利用 合成 所属年份：2003成果类型：应用技术所处阶段：成果体现形式：知识产权形式：项目合作方式：成果完成单位：石油大学（华东）重质油研究所成果摘要：

沥青树脂的研制是炭素技术研究与石油重油加工技术研究相结合的多学科的技术开发。沥青树脂是以FCC油浆、石油渣油等富含芳烃物质为原料，在催化剂作用下，由交联剂分子复杂的连接起来而构成的以多环多核芳香烃分子为基本结构单元的大分子物质。沥青树脂是新型的、具有多种用途的热固型、功能性材料。它在炭素材料、耐热性树脂材料、抗摩擦材料、密封材料、高分子磁性材料以及航空、航天材料等领域都有广泛的用途。80年代末日本的大谷衫郎教授为解决沥青纤维加热时容易熔化的问题，开始探索用容易控制的化学过程来代替不容易控制的热反应，着手开展了沥青树脂的开发工作。沥青树脂的类似产品国外仅有日本生产的SK树脂，SK树脂价格昂贵，生产原料要求苛刻。国内对沥青树脂的研究尚处于起步阶段，仅有少数研究机构进行了实验室研究，而已报道的工作都以纯理论研究为主要内容，多数是以纯芳烃化合物为原料的沥青树脂的合成及性能研究。沥青树脂具有多种用途，生产成本低，工业生产原料丰富，性能优越，具有市场竞争力。沥青树脂在耐热性材料、炭素材料粘结剂、防腐涂料改质剂等方面都有广泛的应用，因此，极有必要开展以实际工业生产为目的的合成沥青树脂的开发。沥青树脂的基本分子结构单元是缩合多环多核芳香烃大分子。石油系原料含有大量的稠环芳烃，利用它们合成沥青树脂，原料充足，工艺灵活，具有行业优势。但直接利用石油系原料合成沥青树脂，反应复杂、影响因素多，产品性能不确定。所以，沥青树脂的开发需要深入、系统、细致的研究。通过对原料进行予处理、筛选适宜的交联剂、工艺过程优化等手段，可以制得所需特殊性能的沥青树脂产品，这正是沥青树脂研究开发的原因所在。总体思路以分子模拟科学为基础结合炭材料科学研究的新进展，通过反应途径设计、优化合成工艺条件，选用不同的原料研制出性能优良的沥青树脂产品，并进行后继工业应用的探索。拟从基础理论研究、实验研究技术以及工业实际应用等方面，加以突破。研究过程为以典型纯芳烃化合物为原料合成沥青树脂，探索反应步骤、机理，建立反应模型及理论。并在此研究基础上，探索利用FCC油浆、石油渣油为原料合成沥青树脂工业产品的可行性，对产品的性能进行测试，考察作为各种功能材料的应用效果等。技术方案如下：(1)以典型纯芳烃原料和交联剂、催化剂合成反应，探讨反应步骤、机理，确定工艺条件合成沥青树脂的原料组成复杂，其中除含有芳烃以外，还含有脂肪烃等不利合成反应的物质，且它们的分子结构各异，很难确定。因此，对反应的干扰因素多，直接考察合成沥青树脂的反应机理并不容易。需要先从简单、典型的分子结构的纯芳烃为原料的合成沥青树脂入手，对原料、中间产物及最终产物的分子结构进行剖析，确定简单芳烃合成沥青树脂的机理、反应模型等为下一步研究工作打下基础。采用的主要研究芳烃原料有萘、菲、蒽、芘等，主要考察分子中电子云密度、芳环位阻、分子量分布、组成均匀性等对合成反应和最终产物结构、性能的影响。(2)采用FCC油浆、石油渣油等合成沥青树脂产品在确定简单芳烃合成沥青树脂的机理后，考察实际工业原料合成沥青树脂成为首要研究任务，只有实现了利用实际工业原料合成工业产品，该工作才体现出实际意义。利用FCC油浆合成沥青树脂是此阶段工作的第一步，由于FCC油浆的组成与重质渣油相比，相对简单，且其中含有大量2-3环芳烃，化学反应性较高。因此，合成沥青树脂较容易。第二步工作是利用石油渣油合成沥青树脂。该阶段工作包括原料的筛选、预处理、工艺路线的确定以及合成工艺条件的优化等。(3)合成易石墨化的沥青树脂作为活性炭成型用粘结剂，探索最佳沥青树脂粘结剂的分子构型沥青树脂作为粘结剂是具有实际意义的研究工作，如在活性炭的成型中，需要特殊的粘结剂，而此类粘结剂开发国内并无报道。为满足粘结剂的要求，沥青树脂的分子结构需在合成工艺过程中，加以调整控制，使之将来在炭化过程中既要满足粘结成型的需要而又不会影响活性炭的质量。主要手段为对原料进行溶剂萃取，提高合成反应温度，使沥青树脂在具有良好的流变性、粘结性同时还具有高残炭率。(4)沥青树脂的耐热性研究沥青树脂的优异性能之一是其耐热性，......。

煤液化：煤气。

煤干馏：焦炉气、粗氨水、粗苯（主要成分：苯、甲苯、二甲苯）、煤焦油（主要成分：苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青）、焦炭。

煤

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

煤炭的优缺点

优点：煤炭资源量丰富，且因世界各地都有煤炭矿藏，因此开采及供给皆很稳定，价钱也较石油及天然气便宜。

缺点：煤炭的发热量比石油或天然气小，煤炭在燃烧时，所排放出的二氧化碳量高于石油及天然气。产量有限，是不可再生能源。

用途

煤做为燃料

煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的，但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤气（一氧化碳和氢的混合物），直接用做清洁燃料。

煤，尤其是烟煤（任何挥发分较高的煤）直接作为燃料会冒出黑烟，浪费其中挥发分并造成大气污染，英国由于气候多雾，对污染尤其敏感，早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料，只能燃烧焦碳或半焦。

焦煤和焦炭利用

焦碳作为炼铁的重要原料，对生铁的质量有关键的作用，如果含硫和磷高，会严重降低生铁质量，灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选，以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的，不能在高炉中被压碎，以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料发热量大，不冒烟，是很好的燃料。

煤的气化

煤气化可用于产生合成气，这是一种一氧化碳(CO)和氢气(H2)气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力，但是，通过费托合成工艺，合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术被南非的萨索尔化学公司使用，从煤和天然气生产汽车用的燃料。

煤的液化

煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷，和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。

化工品的生产

煤炭是生产许多化肥及其它化工产品的重要原料。生产这些产品的主要途径是煤气化产生合成气。直接从合成气生产初级化学产品包括甲醇，氢气和一氧化碳，它们是化工产品的基本成分，从中可以继续生产衍生化学产品的整个化工产品频谱的制造，包括烯烃，乙酸，甲醛，氨，尿素等。作为初级化学品和高价值的衍生产品的前体，合成气的通用性提供了的一种选择，使用相对便宜的煤炭，以产生广泛的有高价值的商品。

从历史上看，煤的化工品生产已经自1950年代已经被使用，并已建立市场。根据2010年的全球气化数据库，在当前的和计划中的气化炉的调查，2004年至2007年化工生产提高了产品的气化份额从37%到45%。从2008年到2010年，22%新增气化炉是被用于化工生产。

煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿物燃料，这是煤能制成油最根本的基础。但它们在外观和化学组成上都有明显差别，其中最明显的差别就是氢、氧含量的不同。煤中氢含量低、氧含量高，氢/碳比低、氧/碳比高。

煤的化学成分中氢含量为5%，碳含量较高，而成品油中氢含量为12%-15%，碳含量较低，且油品为不含氧的液体燃料。这主要是由于煤与石油的分子结构不同。因此，要将煤转化为液体产物，首先要将煤的大分子裂解为较小的分子。而要提高氢/碳比，就必须增加氢原子或减少碳原子。总之，煤液化的实质是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下，提高其氢/碳比，使固体的煤转化为液体的油。