基于分子模擬的低溫煤焦油中酚類化合物的溶解特性

李光升，解強，張香蘭，張海永

（中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，北京100083）

基于我國“富煤、貧油、少氣”的能源稟賦，煤炭在我國能源利用結構的主體地位短時間內難以改變。低變質程度的煤占到我國全部煤炭儲量50%以上，通過熱解獲取油品和化學品是低階煤高效清潔化利用的重要方式之一[1-2]。低溫煤焦油是低階煤熱解的產物，其中有近1/3 的組分為酚類化合物[3-4]。酚類化合物是重要的化工原料，但存在于焦油中的酚類化合物既影響焦油的穩定性，還增加焦油加氫過程的氫耗、影響加氫產品質量[5]，需要將其從低溫煤焦油中分離、提取。掌握酚類化合物在焦油中的溶解特性是其高效分離的前提。

目前，有關焦油中酚類化合物的研究大多集中在組成分析[6-8]、分離方法及機理[9-11]，對酚類化合物在焦油中的溶解行為及機理研究較少。少量研究對模型焦油體系進行簡單熱力學數據測定[12-13]，也并未將物質結構與溶解特性相關聯。此外，對酚類化合物在焦油中的溶解機理鮮見報道。究其原因，一方面因為低溫煤焦油的大規模生成和利用是近十幾年才出現的事物，另一方面則是由于煤焦油組分的復雜性給實驗研究帶來的極大困難。近年來，分子模擬方法被廣泛應用于宏觀熱力學性質的計算和微觀結構的研究[14]，例如，Zhao等[15]和Fu等[16]采用分子模擬的方法，計算比較了不同增塑劑與聚合物間相溶性的強弱，對溶解機理進行了解釋；Zeng等[17]借助Extended Flory-Huggins模型與分子動力學模擬（MD），計算多種聚合物之間的相溶性；……