中间相沥青的热分解行为对其发泡的影响

在常压下利用中间相沥青热解产生气体自发泡得到中间相沥青泡沫,并在空气中将其固化、炭化制备成中间相沥青泡沫炭.讨论了中间相沥青的热重曲线与发泡温度、固化温度的关系,并考察r搅拌速率对发泡的影响.结果表明:以100%中间相含量的中间相沥青为发泡原料,在搅拌速率为100 r/min的条件下,选择在350～420℃区间发泡,在550℃固化1 h,可得到稳定的泡沫均匀的50～100μm的沥青泡沫,然后在1 100℃炭化2 h后,可制得泡沫尺寸为100～200 μm的中间相沥青泡沫炭.     

含碳耐火材料用中间相沥青的制备

以中温煤沥青为原料,通过热聚合-溶剂抽提法制备了中间相沥青,并考察了热聚合工艺参数(升温速率、热聚合温度和时间)对中间相形成的影响.采用热分析仪和红外光谱仪分析了热聚合前后沥青的热性能和结构变化,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了中间相沥青炭化前后的微观结构.结果表明,热聚合工艺参数直接影响热聚合反应过程及热聚合沥青的结焦值和中间相的产率,最佳热聚合条件为:3.5℃/min,440℃,10 h(升温速率、热聚合温度和时间).制得的中间相沥青结焦值为85.5%,热裂解温度在300 ℃以上,炭化结构为薄带状叠合的板状炭质结构.     

以煤焦油沥青为原料制备高性能活性炭的研究

以煤焦油沥青为原料,使用KCNS溶液活化处理,选择适宜的工艺条件,制备出优质的活性炭。讨论了煤焦油沥青热处理温度、中间相沥青的粒径、KCNS溶液的浓度、KCNS溶液与中间相沥青的液固比、炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间等主要因素对活性炭性能的影响。结果表明,在该适宜的工艺条件下制备的活性炭,强度为90.8%,比表面积为2 601.5 m2/g,吸碘值为2 217.0 mg/g,吸苯值为1 099.3mg/g,吸亚甲基蓝值为397.8mg/g,产品性能优良。     

煤焦油沥青改性乙烯焦油制备中间相沥青的研究

以煤焦油沥青为改性剂改性的乙烯焦油在温度420℃、常压及惰性气体(N_2)保护下进行炭化,制备出广域融并体各向异性中间相沥青。对生成的中间相沥青进行X射线衍射分析、元素和组分分析、偏光显微观察及高温条件下的粘度测定,讨论了改性乙烯焦油的炭化行为。结果表明,由煤焦油沥青改性乙烯焦油制备的中间相沥青(ET-CTP-MP)与没有经过改性的乙烯焦油制备的中间相沥青(ET-MP)相比,有序度高、流变性好、β树脂含量高,是优质的中间相沥青。     

可纺石油基中间相沥青制备及测试分析

中间相沥青是由重质芳烃类物质(煤焦油沥青、石油沥青和纯芳烃类物质及其混合物等)在中温液相炭化热处理过程中形成的一种具有较大区域范围内晶体光学各向异性的液晶态物质.本文以催化裂化油浆为原料制备中间相沥青,考察不同原料特性对中间相沥青的影响,研究了中间相沥青的形成机理.通过工艺参数的优化,所制备的石油基中间相沥青可以达到以...     

2种煤沥青的中间相热聚合行为研究

以中温煤沥青(MTCP)和改质煤沥青(MCP)为原料，采用热聚合反应方法，在相同的反应时间下，研究不同反应温度下2种煤沥青的中间相热聚合行为。采用软化点仪、偏光显微镜、X射线粉末衍射仪(XRD)以及激光共焦拉曼光谱仪(Raman)对中间相沥青表征和分析。结果表明，2种煤沥青在相同工艺条件下呈现出相似的中间相聚合行为。偏光显微镜照片说明2种煤沥青聚合所得到的中间相类型均为镶嵌结构。XRD与Raman分析表明随着聚合温度的升高，中间相沥青内部芳香片层分子的取向性更好，排列更为规整。MTCP经过430℃、8 h聚合，可制备软化点为319℃的中间相含量高于80%的中间相沥青；MCP经过420℃、8 h聚合，可制备软化点316℃,中间相含量高于80%的中间相沥青。     

共炭化中间相沥青的晶体结构及可溶性研究

用X射线衍射偏光显微镜技术表征了三种中间相沥青的晶体结构,研究了沥青溶解度与中间福含量的关系,探讨了炭化条件(停留时间,温度)对中间相形成及溶解性的影响。发现煤焦油沥青和三线芳烃共炭化形成的中间相沥青具有光学各向异性发达,溶解性较好的特点,适于作为高性能炭纤维的原料。     

中间相沥青的调制及其性能研究

以沥青为原料,采用热缩聚法合成了一系列不同各向异性组分含量的中间相沥青(MP)。以不同各向异性组分含量的中间相沥青为原料,采用KOH活化法制备了中间相沥青基活性炭(MP-AC)。使用透反射偏振光显微镜对中间相沥青的显微结构进行静态观察,考察了不同恒温时间中间相沥青的收率和光学显微形态的变化,使用物理吸附仪对MP-AC的比表面积进行了考察。结果表明:反应温度在410℃,恒温6.5 h时可以得到各向异性组分含量约为100%的优质广域型中间相沥青;MP中各向异性组分含量的不同对MP-AC的比表面积影响不大。     

煤系中间相沥青的制备与分离研究

以精制煤焦油沥青为原料,采用常压热聚合法进行中间相转化。根据产物中中间相沥青与母体沥青之间的密度差,将中间相沥青分离出来。系统考察了热聚合温度和恒温停留时间对中间相沥青的收率、软化点、族组成和光学显微形态的影响,采用FT-IR分析技术分析了中间相沥青的官能团结构。实验结果表明:聚合温度430℃,聚合时间4 h,中间相沥青的软化点为316℃,w(QI)为74.62%,w(TI)为73.81%,收率为12.5%。     

水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响

分析了4个温度下水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响。结果表明:(1)200℃²50℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃250℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃²50℃,褐煤总转化率和油、气产率可达到84.70%和79.29%,沥青烯和前沥青烯产率为5.41%;长焰煤相对应的数据分别为78.2%、70.72%和7.48%。(3)水热处理温度>250℃或<200℃,褐煤和长焰煤液化反应性均降低。     

低QI含量煤沥青氢化产物的结构性质研究

以低QI净化沥青为原料，采用四氢萘高压加氢制取了氢化沥青，采用IR，NMR和TGA分析对氢化沥青及其原料净化沥青进行了对比研究，结果发现氢化沥青含有大量脂环结构，其独特的热解缩聚行为有利于可溶性中间相沥青的制备。     

热聚合温度对煤液化沥青制备中间相沥青的影响

为制备优质的中间相沥青,以煤液化沥青为原料,在不同热聚合温度下制备中间相沥青,采用偏光显微镜、红外光谱仪、XRD、热分析等测试仪器对所得中间相沥青进行分析和表征。结果表明,温度对中间相沥青的收率、形貌和结构影响显著。随着温度升高,中间相沥青的收率降至86.2%,H含量降至3.96%,S含量有所下降,残炭率增大;中间相小球体的尺寸增大,逐渐出现融并现象,最终形成广域型中间相;煤液化沥青中的稠环芳烃、芳香烃的含量明显增加,烷烃成分则明显减少;煤液化沥青中的无定型区含量减少,分子的排列与取向性变好。选择低的热缩聚温度(410~420℃),适当延长反应时间有利于反应方向的控制,从而达到制备优质中间相的目的。     

反应温度和压力对制备中间相沥青的影响

以中温煤沥青为原料,于高压反应釜中进行热转化,在不同的反应温度和压力条件下制备中间相沥青。采用偏光显微镜、红外光谱仪、x射线衍射仪等测试仪器对所得中间相沥青进行分析和表征。结果表明,温度对中间相沥青的产率、形貌和结构影响显著,随着温度升高,中间相含量增加;中间相小球体的尺寸增大,逐渐出现融并现象,最终形成流域型体中间相。压力对中间相的含量和结构也有一定影响,实验结果显示施加3MPa压力,有利于中间相的形成和其含量的提高。420℃、3MPa条件下形成的中间相含量高达81．0％,并形成流线域状体中间相。     

催化裂化油浆溶剂抽提及其中间相沥青

考察了FCC油浆及其在不同温度、不同剂油比条件下抽出油的组成和性质。确定了最佳抽提条件为50℃，剂油比为2：1。计算所得选择性表明糠醛是分离FCC油浆的有效溶剂。抽出油形成的中间相沥青，具有良好的可溶性，显现广域流线型大融并体，分子排列规整，具有较佳的流动性，是一种易石墨化炭。抽余油形成的中间相沥青，显示粗镶嵌结构，可溶性较差，难以制取上佳炭材料，但可回收作催化裂化原料。     

煤沥青基中间相沥青的制备研究

以纯化的煤焦油沥青为原料,考察了热聚合温度和恒温时间对中间相沥青的收率、光学显微形态、软化点和族组成的影响.结果表明:反应温度在420℃,恒温5 h时得到了软化点为312℃的流线体型中间相沥青,其收率为79.1%;热聚合反应在相对较低的温度400℃,反应时间为10 h时形成了软化点为305℃、收率为81.4%的优质广域型可纺性中间相沥青.对该原料煤沥青而言,通过控制热聚合反应温度和恒温时间可以达到制备优质中间相的目的.     

大直径中间相沥青基炭纤维的制备研究

以萘系中间相沥青为原料,通过熔融纺丝和随后的预氧化、炭化以及石墨化处理制备了中间相沥青基圆形炭纤维.研究了热处理温度对纤维导电性能和力学性能的影响,并采用红外光谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对纤维的组成、形貌和微观结构进行了表征.研究结果表明：纤维在预氧化时形成的羟基、酰基等含氧官能团在随后的炭化、石墨化处理过程中消失;随热处理温度的升高,石墨微晶逐渐发育、长大,并沿纤维轴向高度取向,纤维的电阻率不断降低,力学性能不断增强;3 000℃石墨化纤维电阻率为1.3μΩ·m,对应的强度和模量值为1.6GPa和380 GPa.     

Model for the coal hydrogenation process and its applications

A coal hydrogenation model has been formulated which incorporates both chemical and microscopic experimental data. In this generalized model, carbonization and hydrogenation are viewed as concurrent processes in the liquefaction of coal. Insufficient hydrogen availability, rapid heating rates and long reaction times at elevated temperatures can promote carbonization reactions. The model describes in detail the reaction pathways involved in the hydrogenation of both inertinite and vitrinite. When vitrinite is hydrogenated in the presence of a hydrogen donor solvent, a plastic material called vitroplast is formed. The vitroplast is either converted to liquid and gaseous products when hydrogen availability is high or becomes mesophase and then semicoke when hydrogen availability is low. Even under favourable hydrogenation conditions, the major reaction pathway in the hydrogenation of inertinite is one of initial mild carbonization followed by hydrogenation. It is evident that the difference in hydrogenation behaviour between vitrinite and inertinite is due, in part, to the ability of the hydrogen donor solvent to penetrate vitrinite but not inertinite particles. The hydrogenation model is useful for explaining various phenomena that occur during hydrogenation, such as the formation of mesophase and semicoke, and the blockage of reactors and preheaters.     

高性能沥青基碳纤维制造——氧化碳化石墨化

本文论述了用于制造高性能碳纤维的中介相沥青初生纤维的氧化稳定化、碳化与石墨化过程及其对最终碳纤维力学性能与电导性能的影响;讨论了氧化碳化与石墨化温度、升温速率、中介相沥青原料种类与氧化稳定化程度、石墨化程度、抗张强度与模量、电阻率、纤维结构的关系;指出了五种加速氧化稳定化进程的有效措施。     

Carbonization properties of partially hydrogenated aromatic compounds—I: Carbonization of partially hydrogenated pyrene prepared by Birch reduction

The carbonization properties of pyrene hydrogenated by Birch reduction to a variable extent were studied at 600°C under atmospheric pressure, in order to examine the influence of partial hydrogenation on the carbonization reactivity. Pyrene, which did not yield any coke, produced coke with flow texture after partial hydrogenation. Carbon yield of partially hydrogenated pyrene sharply depended on the hydrogenation extent. The intermediate stage of the carbonization pursued by hot-stage microscopy followed the steps of nucleation, growth and coalescence of anisotropic sphere. Considerable fluidity was observed at the final stage of mesophase development prior to the complete solidification where the benzene insoluble content exceeded 90%. The carbonization mechanism was discussed from the view of the polymerization of hydrogenated pyrene in relation with its structure.     

AR中间相沥青纺丝性能的研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析了其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016MPa与收丝速度220m/min的条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5min。经290℃不熔化处理和1000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45GPa、弹性模量120GPa。