摘要：为了解决采用强酸、强碱法从煤焦油中提取酚类、萘类物质污染大、提取率低的不足，提出了一种新的基于复合溶剂的煤焦油中酚类等物质提取技术。研究在对复合溶剂提取机理进行分析的基础上，建立了酚类物质提取实验平台，对不同温度、溶剂比、含水量情况下的提取效果进行了研究，结果表明，当反应温度为79℃、容积比为2.6、含水质量分数为5%的情况下对苯酚的提取率达到了99.6%，对萘的提取率达到了99.1%，具有环境友好性高、提取率高的优点。

　　关键词：煤焦油；复合溶剂；提取率、酚类物质

　　0引言

　　煤焦油是一种重要的化工产品，含有多种酚类、芳烃类物质，其中酚类化合物的含量占比在25%左右，是化工、医疗、工业生产的重要原料，目前从煤焦油中提取酚类化合物的方法主要是碱洗法和酸洗法，其优点是提取率高、生产便捷，但环境污染极大，无法满足环保要求。黄玉萍等[1]采用了一种基于改性苯二酸铬化合物的酚类物质提取技术，有比较好的提取效果；胡定凯等[2]提出使用戊烷进行超临界提取的方法，实现了对煤焦油中酚类物质的分离。但以上工艺普遍存在着成本高、提取率低的不足，难以满足市场需求。

　　本文提出了一种新的从煤焦油中提取酚类、萘类物质的技术，以C6H12（环己烷）、C4H10O3（二乙二醇）、水所组成的复合溶剂为提取剂，对酚类、萘类物质的提取效果进行了研究，确定了不同工艺参数对提取率的影响，为提高煤焦油中提取酚类物质的经济性和环保性奠定了基础。

　　1实验方案设计

　　1.1试剂需求分析

　　实验时所需要的试剂主要包括了C6H12（环己烷）、C4H10O3（二乙二醇）、C6H6O（苯酚）、C11H24（正十一烷）、C10H8（萘）及煤焦油、N2（氮气）。

　　1.2实验平台设计

　　为了实现对煤焦油内酚类物质的快速提取，搭建了一种新型实验平台，其结构如图1所示。

　　1.3分析方案及评价方法

　　在分析时采用GC2002型气相色谱仪，以N2（氮气）为载流气体，在进样温度为275℃、分析温度为330℃、气体流量为19.8 mL/min、分流比为49∶1的情况下进行分析。为了保证分析的准确性，对升温速度进行了精细化调控，色谱柱的最初温度为55℃,按6℃/min的升温速度持续升高到250℃,在该温度下连续维持6 min，然后继续以9℃/min的升温速度持续升高到330℃,在该温度下连续维持9 min，分析时采用面积归一法。

　　对煤焦油内苯酚等物质的提取率p计算如式（1）[3]：

　　式中：C0为原液中苯酚的质量分数，%；V0为原液的体积，mL；C1为提取后液体中苯酚的质量分数，%；V1为提取后液体的体积，mL。

　　2复合溶剂有效性分析

　　复合溶剂是由C6H12、C4H10O3及水构成，由于C6H6O的熔点约为39℃[4]，因此为了保证验证的可靠性，在温度为60℃的情况下进行溶解性验证分析，结果如表1所示。

　　由验证结果可知，C6H6O在提取相内的占比要远高于在萃余相中的占比，说明了C6H6O在C4H10O3和水中的溶解性更好，这是因为C6H6O的导电常数为12.5，而C4H10O3的导电常数为15.4~38.7、水的导电常数为11.9~87.6，因此苯酚更容易在C4H10O3和水的混合物中溶解，进入到以C4H10O3和水为主的提取相内。C10H8的导电常数为2.2~2.6，C6H12的导电常数为1.7~2.3，因此C10H8（萘）更容易进入到以C6H12为主的萃余相中，更容易完成不同物质的提取分离。

　　由于正C11H24、萘在C4H10O3与水的混合液体中的溶解度小，因此在进行提取作业时复合溶剂的损失较少。C4H10O3与水的分离率可以通过分配系数K和分离因子S来表示。

　　通过表1的分析结果可知，在60℃的情况下分离因子S都是大于100的，这表明，使用C6H12、C4H10O3及水所组成的复合溶剂可以实现对煤焦油中酚类物质的提取。

　　3实验验证结果分析

　　3.1温度对提取特性的影响分析

　　根据实际验证经验，在分析时先在溶剂体积比为2、含水质量分数为4%时，对不同反应温度情况下C6H6O和C10H8的提取率进行研究，结果如图2所示。

　　由图2分析可知，当反应温度低于50℃的情况下，C6H6O和C10H8的提取率均较低，这主要是因为在温度较低的情况下煤焦油的实际黏度很大，使煤焦油

　　内的温度传递效果极差，因此影响了提取率；随着反应温度的增加，煤焦油内C6H6O和C10H8的提取率均呈现逐步增加的趋势，当温度达到79℃时，C6H6O和C10H8的提取率均达到了98.8%，达到了较好的提取率；随着温度的进一步升高，煤焦油内C6H6O和C10H8的提取率出现逐步降低的趋势，这主要是因为温度过高时，增加了酚类物质在环己烷中的溶解特性，影响了酚类物质在C4H10O3和水中的溶解度。

　　3.2溶剂比对提取特性的影响分析

　　在含水量为4%、反应温度为79℃时，对不同溶剂体积比情况下C6H6O和C10H8的提取率进行研究，结果如图3所示。

　　由图3分析可知，随着溶剂比的增加，煤焦油中酚类物质的提取率逐步增加。在溶剂比为1的情况下，复合溶剂内的环己烷、C4H10O3及水的含量较小，此时C6H6O和C10H8的提取率在96%~97%之间，提取率较低；随着溶剂比的增加，溶剂中C6H12、C4H10O3及水的含量都会提高，有利于酚类物质溶解性的提升，当溶剂比达到2.6时，C6H6O和C10H8的提取率在98.9~99%，提取率达到了一个相对较高的状态；继续提高溶剂体积比到3.0的情况下，C6H6O和C10H8的提取率在98.95~99.1%，提升并不明显，而且溶剂体积比越高，在对C6H12、C4H10O3及水回收时的能耗就越高，因此从综合经济性和提取率，确定当溶剂体积比为2.6的情况下具有最佳的经济性。

　　3.3含水量对提取特性的影响分析

　　在溶剂体积比为2.6、反应温度为79℃时，对不同水含量情况下C6H6O和C10H8的提取率进行研究，结果如图4所示。

　　由图4分析可知，随着含水量的增加，C6H6O和C10H8的提取率呈现先增加后降低的趋势，这是因为含水量不同情况下会影响到C4H10O3的导电常数，酚类物质的导电常数大[5]，因此更有利于在溶剂中的溶解。当含水量达到5%的情况下苯酚的提取率达到了99.6%，而苯的提取率则达到了99.1%，具有较高的提取率。再进一步增加含水量的情况下，会影响到溶剂的溶解性、降低C6H12的比例，进而影响到溶剂的选择性，因此当含水量为5%的情况下具有最佳的提取经济性。

　　由以上分析可知，当反应温度为79℃、溶剂体积比为2.6、含水质量分数为5%的情况下，对苯酚的最大提取率可达到99.6%以上，具有提取率高、经济性好、环境污染小的优点。

　　4结论

　　为了解决煤焦油中提取酚类物质污染性大、提取率低的不足，研究了一种新型提取技术，对实验方案、机理、关键影响因素等进行了全面分析。根据实际应用表明以C6H12、C4H10O3、水所组成的复合溶剂为提取剂，能够将煤焦油中苯酚的提取率控制在99.6%以上，为实现煤焦油中酚类物质的高效提取奠定了基础。

　参考文献

　　[1]黄玉萍，韩江华，王树青，等.低共熔法分离煤焦油中酚类化合物[J].石油学报（石油加工），2021，37（2）：304-312.

　　[2]胡定凯，王强，张迎霜，等.氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂提取煤焦油中酚类化合物机理探究[J].中国科学：化学，2023，53（8）：1539-1549.

　　[3]王春，乔林，陈硕，等.煤焦油中酚类和萘类化合物绿色提取工艺概念化流程分析[J].煤化工，2021，49（4）：23-26.

　　[4]李光升.低温煤焦油中酚类化合物溶解特性及低共熔溶剂提取分离[D].北京：中国矿业大学（北京），2022.

　　[5]纪柚安，赵晓胜，刘青，等.基于氢键作用的含酚油混合物中酚的高效分离[J].燃料化学学报，2021，49（11）：1584-1591.