富油煤热解重质焦油基泡沫炭性能研究

【目的】富油煤热解重质焦油制备石墨化泡沫材料是富油煤资源高值化利用的方式之一。【方法】为探究不同反应条件与泡沫炭性能的联系从而制备高性能泡沫炭材料,以重质焦油制备中间相沥青为前驱体,采用高温自发泡法制备泡沫炭。考察不同反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能的影响,最后进行Box-Behnken响应面设计实验建立二次多项回归方程,揭示泡沫炭孔隙率、导热系数与反应条件的关系。【结果和结论】结果表明:反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能有显著影响。泡沫炭孔隙率的最优值为72.8%,对应的条件为温度559℃、压力0.48 MPa、升温速率9℃/min,影响因素温度>压力>升温速率;泡沫炭导热系数最优值为0.219 W/(m·K),对应的条件为温度549℃、压力2 MPa、升温速率3.9℃/min,影响因素升温速率>压力>温度。经过响应面模型优化后的工艺参数可制备具有良好孔隙率及导热性的泡沫炭材料,为提升富油煤热解效率提供新方案。

玉米秸秆焦油制备生物沥青的性能研究

随着大规模高等级公路建设和养护维修工程的不断推进,沥青材料的需求量逐渐攀升。随着化石资源的消耗,寻找一种能够替代石油沥青的材料已成为道路工程领域的迫切需求。本文以玉米秸秆焦油为原料,对其进行树脂化处理,制备生物沥青。基于BOX-Behnken响应面分析,以树脂得率为评价指标,确定了树脂合成的最佳工艺条件为:酚醛摩尔比为0.8,反应时间为125 min,秸秆焦油添加量为10%。结果表明:随着树脂化产物的增加,生物沥青的针入度也随之增大,且均高于70#石油沥青。B-PF生物沥青延度随掺量增加呈先升高后降低趋势;但H-PF生物沥青延度随掺量的增大而减小。提高生物沥青掺量可使软化点降低。H-PF生物沥青在10%掺量下延度及软化点低于70#石油沥青,而掺量达到20%时,所制备的生物沥青的软化点和延度皆低于70#石油沥青。

煤制油沥青改性制备包覆沥青及其表征分析

以煤制油沥青(coal to oil asphalt,CTOA)为原料,加入乙烯焦油沥青(ethylene tar pitch,ETP)进行改性,采用热聚合法制备出高品质的包覆沥青。在最佳热聚合工艺条件下制备出200^(#)包覆沥青;利用元素分析仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等对包覆沥青的微观形貌、结构和组成进行分析。结果表明,相较于空气氧化法和催化交联聚合法,改性和热聚合所制备的200^(#)包覆沥青的QI和灰分质量分数显著降低,产品性能优异;微观结构和组成分析表明,包覆沥青分子具有较高的碳质量分数和芳香缩合度,分子中类石墨结构增多,碳微晶排列规整,热重分析结果进一步证实其热稳定性显著增强,可用作锂电负极包覆材料。

中低温煤焦油沥青组分的热解特性及动力学研究

中低温煤焦油沥青(MLP)为人造炭材料的重要原料,研究其组分的热解特性及动力学对高品质中低温煤焦油沥青基炭材料的制备具有重要意义。以中低温煤焦油沥青为原料,分别采用正丁醇(BA)和二甲基亚砜(DMSO)为萃取剂以获得4种沥青组分,通过热重分析仪对中低温煤焦油沥青和4种族组分的热解行为进行研究,利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Satava-Sestak法计算热解活化能以及热解动力学参数。结果表明:MLP、DMSOS、BAI组分的热解反应机理符合随机成核及其后续增长模型,最佳热解机理函数分别为G(α)=[-ln(1-α)]^(4/3)、G(α)=[-ln(1-α)]^(4)、G(α)=[-ln(1-α)]2,活化能分别为73.99、180.20、46.09 kJ/mol,lg A分别为5.82、13.57、3.32;BAS组分的热解反应机理符合二维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=α+(1-α)ln(1-α),E=85.36 kJ/mol,lg A=6.18;DMSOI组分的热解反应机理符合二维扩散或三维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=[1-(1-α)^(1/3)]^(2),E=64.42 kJ/mol,lg A=4.00。

煤焦油加氢现状及煤基沥青高值利用概述

随着石油资源匮乏和工业不断发展,我国的石油对外依存度逐年增加。中低温煤焦油由于具有杂质含量低、烃类组分含量较多的特点,因此更适合作为石油的补充能源进行加氢改质生产各种燃料油;同时煤焦油加氢过程中产生的煤沥青具有高碳收率和高缩合度等特点,是制备高品质碳材料的优质原料。因此,对中国目前存在的6种煤焦油加氢技术和煤基沥青生产各种优质碳材料的研究现状做了相关讨论和概述。

沥青熔化烟气综合治理技术开发与应用

针对炭素行业沥青熔化烟气处理不彻底,危废处理难度大,已无法满足当前国家环保要求等诸多问题,开发了一种静电捕集法+蓄热式焚烧法的协同治理方法。同时对过程中产生的危废进行焚烧,能够有效治理沥青熔化烟气,并且无二次污染,提高自动化程度,达到循环利用、节能降耗的效果。

中间相沥青的研究进展

阐述了中间相沥青的形成过程和性质,对比了3种前驱体制备的中间相沥青的分子结构,并分析了中间相沥青的制备方法,包括热缩聚法、催化缩聚法及共碳化法,对以石油、煤以及萘等不同原料制备的中间相沥青的研究进展进行了综述。文中指出,未来的研发方向是深入探究原料分子结构和工艺条件对中间相沥青结构的影响,优化现有预处理方法,以提高中间相沥青的产量和质量。

煤沥青和石油沥青共混改性的研究进展

煤焦油沥青(简称煤沥青)具有良好的路用性能,可以替代部分石油沥青,降低对外来沥青的依赖,提高煤沥青的资源化利用,但是煤沥青中存在大量毒性多环芳烃(PAHs),限制了它的广泛应用。本文介绍了煤沥青和石油沥青二者共混的改性方法,并对其进行了系统总结,通过对比现有改性沥青的研究,发现当前的改性手段主要以化学方法为主,改性效果最佳,得出改性过程的主要局限在于如何抑制煤沥青中PAHs的毒性,减少对环境的危害;同时分析并阐释了共混改性沥青可能的物理和化学改性过程及作用机理,对下一步的研究方向和发展进行了展望,提出从物理增容剂的开发和化学催化剂的筛选来做进一步的研究,希望为国内外的沥青改性提供一定的借鉴参考。

废焦油掺配改质沥青制备预焙阳极

铝用碳素企业焙烧炉烟气净化过程中,由电捕焦油器回收沥青烟气冷凝形成的大量废焦油是一种危废,其处置是国家、企业亟需解决的环保问题。提出了一种利用废焦油来替代部分改质沥青制备预焙阳极的方法。开展了详细的热处理后废焦油的物理化学指标变化研究、废焦油替代部分改质沥青制备复合黏结剂和制备预焙阳极试验研究。结果表明,废焦油最佳的热处理条件为220℃,12 h,且废焦油制备预焙阳极的最大掺配比例为15%。该方法不仅降低了预焙阳极生产的原料成本,还能够实现废焦油的资源化利用,有利于减小碳素企业的环保风险和经济负担。

低温煤焦油沥青在改质沥青加工的应用

随着我国经济的发展,低温煤焦油的综合利用问题也渐渐引起了相关人士的重视。受我国焦炭市场行业因素的影响,高温煤焦油供应严重不足制约加工企业生存与发展,加压热聚合工艺的开发有助于煤焦油加工企业原料构成的优化,低温煤沥青的配入可有效降低企业生产成本并对改质沥青质量改善有所裨益。

煤焦油沥青成型过程中软化点的控制因素

对热解轻油、热解焦油、兰炭焦油在相同或不同进料比例情况下,加热炉出口的温度、系统真空度等相同或者改变的条件下进行系统研究,开展煤焦油沥青成型中软化点的控制因素,考察了加热炉出口温度、真空度、原料进料比例、汽提蒸汽、各侧线下返等关键工艺参数对煤焦油沥青成型过程中软化点控制因素的影响。通过装置运行调整主要工艺参数来考察煤焦油沥青成型过程中软化点控制因素,通过研究得出煤焦油沥青成型过程中软化点的控制因素。对工艺条件的探索,筛选出煤焦油在悬浮床加氢裂化装置中最适宜的煤焦油沥青成型效果及工艺条件,保证了装置的平稳运行及高效转化和沥青成型效果,节约装置运行成本,为煤焦油沥青深度研究打下基础。

煤沥青制备碳纤维技术研究及性能评价

以煤焦油沥青为主要原料,精制石油沥青为添加剂,采用预处理、热聚合、熔融纺丝、氧化和碳化处理步骤制备出碳纤维,对热聚合工艺、氧化和碳化工艺参数进行了优化,并对制备的碳纤维性能进行了评价。试验结果表明:在热聚合温度350℃、热聚合时间5 h,氧化温度280℃、氧化时间3 h,碳化温度1 300℃、碳化时间3 h的工艺条件下,制备的沥青基碳纤维密度为1.72 g/cm^(3),平均直径为16.7μm,单丝拉伸强度和拉伸模量分别为1 052 MPa和106 GPa,复丝拉伸强度和拉伸模量分别为1 365 MPa和128 GPa,具有良好的力学性能。

羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂在煤沥青表面的润湿特性

以自制的羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂为研究对象,在考察其表面活性的基础上,进一步研究了表面活性剂在煤沥青表面的润湿性。研究表明,羟基型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的接触角随疏水链长度的增长呈先减小后增大趋势,其中C_(12)-OH在煤沥青表面的润湿效果最好;对于m-n-m酯基型Gemini表面活性剂而言,接触角随疏水链长度的增长而降低。当疏水链长度一定时,m-6-m在煤沥青表面的润湿效果比m-2-m好。在一定浓度范围内,C_(10)-OH、C_(12)-OH和12-2-12 3种Gemini表面活性剂的表面张力与其在煤沥青表面黏附张力呈线性关系。煤沥青表面的Zeta电位随Gemini表面活性剂浓度的增大呈先增大后趋于平稳的趋势。

焦油沥青基COPNA树脂的合成研究

为了改善焦油沥青COPNA树脂较差的耐热性以及较低的残炭量,采用戊二醛代替部分三聚甲醛合成了改性焦油沥青基COPNA树脂,红外分析确认了醛羰基与稠环的加成反应。软化点和热失重分析表明,戊二醛能够较好地交联稠环芳烃,随戊二醛用量的增加,树脂的交联效果以及残炭量均有提高。当交联剂用量1.0mol,戊二醛/三聚甲醛摩尔比为2∶8时,树脂残炭量达42.2%,比焦油沥青高7.2%。

苯乙烯焦油对橡胶改性沥青性能的影响

实验以辽河油田生产的沥青为原料,加入橡胶粉和苯乙烯焦油,以高速剪切法制备改性沥青。考察了橡胶粉和苯乙烯焦油对沥青性能的影响,并对改性沥青进行老化实验。确定最佳橡胶粉质量分为15%,并向质量分数为15%橡胶改性沥青中加入苯乙烯焦油,使橡胶粉可在沥青中充分溶胀,提高橡胶沥青的使用性能。实验表明,苯乙烯焦油的加入可提高橡胶改性沥青的性能,此时沥青的软化点可达39.7℃,沥青的针入度可以达11(0.1mm),延度为121cm,符合140号道路沥青标准。老化实验表明,改性沥青老化后橡胶粉有聚结和析出。

煤沥青与石油沥青共混作筑路材料

介绍了国外谋沥青与石油沥青共混作筑路材料的发展概况、混合沥青胶体结构模型以及国产煤沥青共混初步试验结果。对两个国产石油沥青样品与一个煤沥青样品共混得到的混合沥青性质的初步试验表明，混合沥青对碎石特别是酸性碎石的粘附力高于原石油沥青。与石油沥青相比，混合沥青的抗高温变形能力强，并可降低生产沥青碎石混合科的操作温度。所得混合沥青样品多项指标接近德国和波兰同类产品的水平。

国内高温煤焦油加工工艺发展研究

介绍了目前国内正在运行的6种煤焦油加工工艺,分析了各种工艺的优缺点,并指出了国内传统的一塔式煤焦油蒸馏工艺存在的问题。在此基础上,得出煤焦油常压连续加热聚合法生产的沥青产品最能适合国内炭素行业的需要。从长远发展看,生产不含钠离子沥青的法国常减压煤焦油蒸馏工艺和不含中间相沥青的美国塔底循环煤焦油减压蒸馏工艺是今后煤焦油加工的发展方向。

煤沥青与石油沥青共混改性及其热解特性

考察了不同添加量的煤沥青四氢呋喃萃取物(THFS)对石油沥青的改性,随着THFS添加量的增多,改性沥青针入度降低,软化点升高,延度下降,参照英国标准(BSI BS—3690)得出最佳添加量为8%。利用TG-FTIR、FTIR对改性沥青进行了表征,结果表明:THFS、改性沥青的失重率大于基质沥青70的失重率;THFS在700~900cm^(-1)处芳香烃类的透射峰强度明显强于基质沥青与改性沥青;沥青老化后在2953cm^(-1)和1377cm^(-1)(—CH_3)、1461cm^(-1)和2924cm^(-1)(—CH_2—)处透射峰逐渐增强;1600cm^(-1)(C=O和苯环C=C)透射峰逐渐增强;沥青热解半焦中的脂肪烃类物质含量较少,主要以高度缩合的稠环芳香烃类物质为主;沥青在老化过程中主要发生了氧化、裂解、加成、聚合、缩合等反应。

混合改性沥青流变性能研究

以SBS为改性剂,对石油沥青和中温煤沥青进行混合改性.研究了软化煤沥青、SBS改性对沥青流变性能的影响.实验结果表明,质量分数为15%软化煤沥青与石油沥青混合,经质量分数为5%SBS改性后得到的混合改性沥青流变性能较好,其延度为108 cm,软化点达到85℃.

煤沥青改性石油沥青相容性及分散性的研究

对煤沥青与石油沥青共混后的相容性及分散性进行了详细研究,并对其相容性及分散性进行改善。选取两种煤沥青(低温煤沥青、中温煤沥青),分别采用两种加工工艺与石油沥青进行共混,一种为煤沥青以粉体形式加入到熔融的石油沥青中进行混合,另一种为煤沥青以熔融状态加入到石油沥青中进行混合。结果表明:煤沥青本身与石油沥青具有良好相容性;煤沥青灰分含量高,严重影响其与石油沥青的相容性。采用加入偶联剂的方法改善煤沥青在石油沥青中的相容性及分散性,与未加偶联剂的沥青相比,其不仅相容性及分散性得到改善,而且基本性能得到提高。