[0001] 本发明涉及焦油渣分离和转化领域，具体涉及一种用于焦油渣逐级分离和转化的系统及方法。

[0002] 焦油渣是煤在炼焦或气化过程中副产的一种有毒、有害的粘稠状固体废弃物。焦油渣中含有大量具有致癌性、致畸性和诱变性的多环芳香族化合物，直接焚烧处理会释放这些有毒物质从而对人体和环境产生不良影响。目前，我国对焦油渣的资源化利用主要包括：配煤炼焦、制备活性炭等。但这些方法极大的浪费了焦油渣中丰富的多环芳香族化合物，尤其是难以通过人工合成的缩合芳香族化合物未得到分离和利用。

[0025] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0026] 如图1所示，一种用于焦油渣逐级分离和转化的系统，包括超声清洗仪1，超声清洗仪1的出液端通过管道与固液分离器2连接，固液分离器2的上液体层出液端通过管道与输送泵Ⅰ3连接，输送泵Ⅰ3通过管道与旋转蒸发仪Ⅰ7的进液端连接，旋转蒸发仪Ⅰ7中的浓缩有机质通过管道输送到竖向设置的层析柱内，层析柱的下端连接砂芯漏斗，砂芯漏斗的出口下方放置有收集槽，收集槽通过输送泵Ⅴ17与旋转蒸发仪Ⅱ18连接，输送泵Ⅴ17通过管道与旋转蒸发仪Ⅱ18的进液端连接。

[0027] 本方案采用超声清洗仪1的超声溶解，可以提高焦油渣萃取的效率，焦油渣在频率为100KHz的超声清洗仪1中室温提取30分钟。

[0028] 本实施例中，固液分离器2的底部通过管道与输送泵Ⅱ4连接，输送泵Ⅱ4通过管道与高温反应釜8的上端进料口连接，旋转蒸发仪Ⅰ7的下端收集口通过管道与高温反应釜8的上端进料口连接，高温反应釜8的出料口通过管道与收集槽Ⅰ5的连接，收集槽Ⅰ5的下端通过管道、输送泵Ⅲ6与超声清洗仪1的进料端连接。萃取物中的溶剂固液分离器2和高温反应釜8进行提取和回收，实现溶剂的循环使用。

[0029] 本实施例中，层析柱包括两个串联的层析柱Ⅰ9和层析柱Ⅱ14，层析柱Ⅰ9和层析柱Ⅱ14均竖向设置，层析柱Ⅰ9和层析柱Ⅱ14的下端分别设置有砂芯漏斗Ⅰ10和砂芯漏斗Ⅱ15，砂芯漏斗Ⅰ10和砂芯漏斗Ⅱ15的下方分别放置有收集槽Ⅱ12和收集槽Ⅲ16，收集槽Ⅱ12通过管道、输送泵Ⅳ13连接在层析柱Ⅱ14的上端，收集槽Ⅲ16通过管道与输送泵Ⅴ17连接，旋转蒸发仪Ⅰ7中的浓缩有机质通过管道输送到层析柱Ⅰ9内。层析柱Ⅰ9为正向色谱柱，层析柱Ⅱ14为反向色谱柱。通过两个色谱柱进行分级洗脱，各级洗脱物通过流量调节阀11控制并在收集槽中富集。

[0030] 本实施例中，砂芯漏斗Ⅰ10和砂芯漏斗Ⅱ15的下端均设置有流量调节阀11，用于调控在。在分级洗脱的过程中，流量调节阀11可以控制洗脱过程，实现对各级洗脱物的分离。

[0031] 如图2所示，一种利用上述的用于焦油渣逐级分离和转化的系统的焦油渣逐级分离和转化方法，其包括以下步骤：

[0032] S1：将焦油渣和石油醚按照1g：8ml进行混合，加入超声清洗仪1中在温度20‑40℃条件下萃取30min，萃取后的混合物加入到固液分离器2内进行固液分离，得到上层的萃取液和下层的萃余渣，并确保上层的萃取液无色；

[0033] S2：上层的萃取液通过输送泵Ⅰ3抽取到旋转蒸发仪Ⅰ7中，下层的萃余渣通过输送泵Ⅱ4抽取到高温反应釜8中，上层的萃取液经过旋转蒸发仪Ⅰ7的加热蒸馏，冷凝回收到石油醚排入高温反应釜8中、蒸馏分离得到焦油渣中的初步富集物；

[0034] S3：回收到的石油醚与萃余渣在90℃条件下的高温反应釜8中进行热溶解；同时，向高温反应釜8中依次加入甲醇、CS2、丙酮、等体积的丙酮和CS2混合物，并依次在65、57、47、60℃下对热溶残留物进行充分提取，得到热溶提取物，并排入收集槽Ⅰ5中；

[0035] S4：输送泵Ⅲ6抽取收集槽Ⅰ5中的热溶提取物排入超声清洗仪1中，实现重复回收利用高温反应釜8内的溶剂；

[0036] S5：称取适量的硅胶，将焦油渣中的初步富集物排入正向色谱柱中，再将硅胶填充入正向色谱柱中，之后，向正向色谱柱中依次加入洗脱剂，洗脱剂加入的先后顺序为：石油醚、石油醚：乙酸乙酯的比例为4ml：1ml的混合物、乙酸乙酯：甲醇的比例为4ml：1ml的混合物、乙酸乙酯：甲醇的比例为1ml：1ml的混合物、乙酸乙酯：甲醇的比例为1ml：4ml的混合物，洗脱剂作为流动相进行梯度洗脱；

[0037] S6：梯度洗脱后的各级洗脱物依次在收集槽Ⅱ12内进行富集，梯度洗脱得到的各级洗脱物通过流量调节阀11进行控制，每加入一种洗脱剂均得到一种洗脱物，之后，再将梯度洗脱得到的各级洗脱物通过输送泵Ⅳ13依次输入反相色谱柱中；

[0038] S7：反相色谱柱内采用十八烷基键合硅胶作为填充物，再依次加入与正向色谱柱中相同的洗脱剂进行梯度洗脱，进行反向洗脱，反向洗脱得到的洗脱物在收集槽Ⅲ16内进行富集，之后，通过输送泵Ⅴ17输送到旋转蒸发仪Ⅱ18中蒸发浓缩。

[0039] 本发明采用超声辅助提取，柱层析分离协同的方式，可有效提取焦油渣中的高附加有机质，进而实现焦油渣的资源化利用。本发明采用正反色谱柱层析结合的分离手段可有效提取焦油渣中的高附加值有机质。整个工艺选用的溶剂、洗脱剂均可通过旋转蒸发仪进行回收利用，运行成本低且可实现近零排放。