煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物，绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物， 并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃，还夹带有煤尘、焦尘和热解炭。刚回收的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分。由于有颗粒极细的热解炭的存在， 水分往往和油形成稳定的乳化液。煤焦油的绝大多数组分熔点较高， 但由于大量单体化合物互相溶解而形成低共溶混合物， 使煤焦油在常温下仍呈液体状态。煤焦油的许多组分还组成大量多元共沸体系， 给蒸馏分离造成很大困难。高温煤焦油含有1万多种化合物， 按化学性质可分为中性的烃类、酸性的酚类和碱性的吡啶、喹啉类化合物。1819年，英国人加登 (Garden) 和布兰德 (Brand) 在煤焦油中发现了萘， 这是在煤焦油中发现的..个化合物。以后主要是英国和德国的科学家又相继发现了蒽、酚、苯胺、喹啉、吡啶、芘和䓛等。到1972年已鉴定出480种化合物，其含量共占煤焦油质量的55%，其中中性化合物174种，酸性化合物63种，碱性化合物113种，其余为稠环和含氧、硫的杂环化合物。 [1] 不少国家制订了煤焦油的质量标准，并按指标划分煤焦油等级。(见煤焦油全分析)密度和甲苯不溶物含量，是煤焦油质量指标中.重要的两项，一般范围分别为1. 13～1. 22g/cm和3.5～9%。
中低温煤焦油的组成和性质与高温煤焦油有较大差别，中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃，其中酚及其衍生物含量达10% ～ 30%，烷状烃约为20%，同时重油( 焦油沥青) 的含量相对较少，比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。原料煤种不同，热解工艺不同，所生产的煤焦油的组成和性质有较大差别。高温煤焦油相对密度大于1. 0，含大量沥青，几乎完全是由芳香族化合物组成的一种复杂混合物，估计组分总数在1万种左右，从中分离并已认定的单种化合物约500种，其量约占焦油总量的55%。高温焦油中质量分数≥1. 0%的化合物只有10余种，分别是萘 (10. 0%)、菲 (5. 0%)、荧蒽(3. 3%)、芘(2. 1%)、苊烯(2. 0%)、芴(2. 0%)、蒽(1. 5%)、2 -甲 基 萘 (1. 5%)、咔 唑 (1. 5%)、茚(1. 0%) 和氧芴(1. 0%) 等。
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