煤焦油软沥青精制的基础研究

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煤焦油沥青加工应用的研究进展

煤焦油沥青加工应用的研究进展
Ke y wo r d s : Co a l - ar t p i t c h ; Ut i l i z a t i o n ; Mo d i ie f d p i t c h ; Me s o p h a s e p i t c h
煤焦 油是 从煤 炭的热解 中获得 的液体 产 品。 为 了便 于研 究开 发和利 用煤 焦油 ,人为 的把 l 一 4环 以
I n t h i s p a p e r , c h a r a c t e is r t i c s a n d c o mp o s i t i o n o f c o a l t a r p i t c h we r e s u mma iz r e d . An d ma i n a p p l i c a t i o n o f mo d i i f e d c o a l t a r p i t c h i n c a r b o n p r o d u c t s , g r a p h i t e e l e c t r o d e , n e e d l e c o k e , me s o p h a s e p i t c h , c rb a o n i f b e r , p a i n t a n d f u e l o i l wa s i n t r o d u c e d .
B e i j i n g 1 0 0 0 7 6 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Co a l t a r p i t c h i s t h e r e s i d u e a t f e r e x t r a c t i o n o f t h e l i g h t c o mp o n e n t s f r o m c o a l t a r . T h e r e s e rc a h o f mo d i i f e d

煤精制软沥青炭化馏出物的组成鉴定与分离

煤精制软沥青炭化馏出物的组成鉴定与分离

Ab t a t s r c : C mp sto o ab nz d d si a e o o l—t e n d s f i h wa t d e y c play g s p s o o iin fr c r o i it l t c a e l f r a rf e o t t s su i d b a i r a ha e i p c l c r ma o rp y—ma s s e to c p n e e t n i d x c mb n d a ay i e h o o y,a d 1 0 kid f o o u d e e i h o tg a h s p cr s o y a d r tn i n e o i e n tct c n l g o l n n so mp n s w r — 1 c d n i e .F v r c in r b a n d b e t c t n fo c r o ie itl t fc a —t e i e otp t h a d i e t e t d i e fa t swe e o t i e y rc i a i r m a b n z d d si a e o o i f o i f o l l r a rfn d s f ic n d n i —
Ke r s: y wo d
c p l r a h e c rmao r p y;ma s s e t m ;r tn in i d x;c b n z d d si a e a i a y g sp a h o t ga h l s s p cr u ee t n e o r a o ie it lt l
3 0C 6  ̄ wee l h ,p e o ,n p t ae e r i t h n l a h h l n ,wa h a d a t r c n i r s e t ey T e me h d p o i e aa fr t e c n r g s n h a e e ol e p ci l . h t o r vd d d t 0 h e ta n v l p o e sn fc b n z d d si ae o o —t e n d s f p t h a d n w p o u td v l p n . rc s i g o a o ie it l t fc a r l l r a r f e o t i n e r d c e 干馏 和气化过程 中获得 的液体产 品, 含有丰富的 、- 3甲基萘 、 联苯 、 甲萘 、 、 二 酚 喹啉 、

煤焦油沥青GC-MS分析

煤焦油沥青GC-MS分析

煤焦油沥青GC-MS分析【摘要】煤焦油沥青是一种成分极其复杂的混合物。

煤焦油沥青用甲苯萃取后,借助于气相色谱质谱联用仪(GC-MS)可以测定其中的芳烃和杂环化合物,为提高煤焦油沥青附加值利用提供实验依据。

【关键词】煤焦油沥青(CTP);甲苯;萃取;气相色谱质谱联用仪;芳烃1.引言气相色谱法(Gas Chromatography)是一种广泛应用非常广泛的分离手段,它是以惰性气体作为流动相的柱色谱法,其分离原理是基于样品中的组分在两相间分配上的差异。

气相色谱法虽然可以将复杂混合物中的各个组分分离开,但其定性能力较差,通常只是利用组分的保留特性来定性,这在欲定性的组分完全未知或无法获得组分的标准样品时,对组分定性分析就十分困难了。

随着质谱、红外光谱及核磁共振等定性分析手段的发展,目前主要采用在线的联用技术,即将色谱法与其它定性或结构分析手段直接联机,来解决色谱定性困难的问题。

气相色谱-质谱联用(GC-MS)是最早实现商品化的色谱联用仪器,实验一次进样体积仅为0.2µL,可以节省不少原料,因此,小型台式GC-MS使用较为普遍。

2. GC/MS的使用原理气相色谱(Gas Chromatography,GC)具有极强的分离能力;质谱(Mass spectrometry,MS)对未知化合物具有独特的鉴定能力,且灵敏度极高,因此GC-MS是分离和检测复杂化合物的最有力工具之一。

质量分析器是质谱仪的核心,它将离子源产生的离子按质荷比(m/z)的不同,在空间位置、时间的先后或轨道的稳定与否进行分离,以得到按质荷比大小顺序排列的质谱图。

标准质谱图是在标准电离条件——70eV电子束轰击已知纯有机化合物得到的质谱图。

在气相色谱-质谱联用仪中,进行组分定性的常用方法是标准谱库检索。

即利用计算机将待分析组分(纯化合物)的质谱图与计算机内保存的已知化合物的标准质谱图按一定程序进行比较,将匹配度(相似度)最高的若干个化合物的名称、分子量、分子式、识别代号及匹配率等数据列出供用户参考。

煤焦油软沥青中多环芳烃的分离及其成分分析_罗道成

煤焦油软沥青中多环芳烃的分离及其成分分析_罗道成

生成具有重要意义。煤焦油沥青中存在着多种多环 芳烃及杂环 化 合 物,组 分 极 多,给 分 离 带 来 了 困 难。
目前煤焦油沥青中多环芳烃及杂环化合物的分离主 要采用蒸馏法、共沸精馏法、萃取法[5]( 液液萃取、固 相萃取、固相微萃取) 、络合法、超临界萃取法、色层 法等[6],柱层 析 技 术 在 生 物 质 中 有 效 组 分 的 分 离 与 提纯、药品的纯化方面[7 - 8]得到了广泛应用,该技术 也已用于煤炭、石油重质组分等的分离[9 - 10]。
柱层析技术,以环己烷、甲苯、石油醚为洗脱液洗脱硅 胶,将煤焦油软沥青中多环芳烃( PAHs) 进行分离,并 利用气相色谱 - 质谱法对其组成成分进行了分析,希 望从分子层面了解煤焦油软沥青的组成,为煤焦油沥 青的高附加值利用提供一定理论依据,并进行了一些 有益的探讨。
1 实验部分
1. 1 主要原料与试剂 实验原料为湘钢高温煤焦油,高温煤焦油的性质
Abstract: Soft pitch was prepared by distilling coal tar at 380 ℃ . Soft pitch was extracted with isometric carbon disulfide-acetone mixed solvent under ultrasonic radiation and room temperature. Polycyclic aromatic hydrocarbons( PAHs) in soft pitch were extracted by mixed solvent. The extracts were absorbed by silica gel. The silica gel was eluted with cyclohexane,methylbenzene and petroleum ether respectively,PAHs in soft pitch were separated by using column chromatographic method. A white crystal,a white powder and a colorless crystal ( marked as P1 ,P2 ,P3 respectively) appeared in three eluents,and P1 ,P2 and P3 were analyzed with GC-MS respectively. The results show that P1 is mainly composed of 3-ring PAHs and heterocyclic compounds,P2 is mainly composed of 4-ring PAHs and heterocyclic compounds,and P3 is composed of 4-ring or 5-ring PAHs. Key words: coal tar pitch; carbon disulfide-acetone mixed solvent; column chromatographic method; GC-MS analysis

中低温煤焦油沥青合成沥青树脂的研究

中低温煤焦油沥青合成沥青树脂的研究

中图分 类 号 : T Q 3 2 2 . 4 文 献标识 码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 4 . 1 0 4 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1 . 0 0 0 5 . 0 5
炭素材料作为重要的功能和结构材料 , 在航 天 、 航空 、 化工 、 生物医用材料等领域有广泛的应用 。 。 在制备炭素材料过程中 , 必须加入适当的粘结剂 , 才能实现混捏 、 成型 、 焙烧和石墨化工艺过程 , 生产 出满 足不同需要 的炭素材料制品 。沥青树脂与碳 的亲和性好 、 结合力强 , 炭化收率高, 焙烧之后有较好的致 密程度 , 同时具有一定的流动性且 易于成型 。随着 中国中低温煤焦油产量与加工能力 的增加 , 将有大 量价格低廉 的中低温煤焦油沥青产出, 开展 中低温煤焦油沥青的深加工 , 提高产 品的附加值 , 是非常有意 义的 。目前 , 国内外鲜有 以中低温煤焦油沥青合成沥青树脂 的报道。 本文以来源丰富价格低廉的中低温煤焦油沥青为原料 , 多聚甲醛为交联剂 , 对甲苯磺酸为催化剂 , 直
接合成沥青树脂 , 初步探究其合成机理 , 考察沥青树脂交联聚合工艺参数对产品性能的影响。
1 实 验
1 . 1 原料 与试 剂
原料 : 中低温煤焦油沥青产 自内蒙古庆华集团有 限公司, 密度为 1 . 2 5 e d c m , 软化点为7 2 . 6 o C, 结焦值 为2 5 . 5 9 %, D 树脂含量为0 % 试剂 : ( 1 ) 多聚 甲醛 , 分子式 ( H O C H) ( n = 8 ~ 1 0 0 ) , 分析纯 , 沈阳市新西试 剂厂 ; ( 2 ) 对 甲苯磺酸 , 分子式 C H 3 C H 4 s O , H, 分析纯 , 国药集团化学试剂有限公 司。

煤焦油精制软沥青组成及结构的表征

煤焦油精制软沥青组成及结构的表征

煤焦油精制软沥青组成及结构的表征全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:煤焦油精制软沥青是一种常用的道路材料,具有较高的柔韧性和耐久性,能够有效地提高路面的防水性能和抗裂性能。

在软沥青中的组成及结构对其性能起着至关重要的作用,因此对软沥青的组成及结构进行准确的表征是十分必要的。

煤焦油精制软沥青主要由以下几种组分组成:沥青质、烃类、芳香烃、脱氢作用产物和不定氮化合物等。

沥青质是软沥青的主要组成部分,通常占软沥青总重量的70%以上。

沥青质主要由多环芳香烃、杂环和脂环等多种氢碳化合物组成,具有较大的分子量和不溶性。

烃类是软沥青中的另一个重要组成部分,主要由石脑油、溶剂油和沥青石脑油等组成,其碳链长度一般在C5~C20之间。

芳香烃是软沥青中的另一个重要组成部分,其主要由苯、甲苯、二甲苯、萘、菲等多环芳烃组成,具有较高的挥发性和易燃性。

脱氢作用产物是软沥青中的一类较活性的化合物,其主要由脱氢苯、脱氢萘、芳烯类化合物等组成,具有较强的活性和反应性。

不定氮化合物是软沥青中的一类含氮化合物,主要由吡咯、苯胺、萘胺、芳胺等组成,具有较强的生物降解性和环境友好性。

软沥青的结构特征通常通过分子量分布、芳烃含量、沥青骨架结构和沥青胶体结构等参数来表征。

分子量分布是软沥青中分子量大小的广度和多样性的度量,通过分子量分布可以了解软沥青中多环芳香烃和烃类化合物的分子大小和数量。

芳烃含量是软沥青中多环芳香烃的含量,芳烃含量越高,软沥青的柔韧性和耐久性越好。

沥青骨架结构是软沥青中芳香烃和烃类化合物之间的空间结构和相互作用,通过沥青骨架结构可以了解软沥青的流变性能和形变行为。

沥青胶体结构是软沥青中悬浮颗粒和溶剂之间的相互作用和稳定性,通过沥青胶体结构可以了解软沥青的分散性和胶凝性能。

软沥青的组成及结构是影响其性能的重要因素,通过对软沥青的组成及结构进行准确的表征,可以为软沥青的生产和应用提供参考依据,进一步优化软沥青的配方和工艺,提高软沥青的性能和品质。

煤焦油精制软沥青炭化馏出物分析分离方法的选择

煤焦油精制软沥青炭化馏出物分析分离方法的选择
刘呈 武 , 高丽娟 , 王 霞 , 丽华 , 张 张 雪 , 海 生 , 雪 飞 魏 赵
( 宁科 技 大 学 , 宁 鞍 山 14 5 ) 辽 辽 10 1

要 : 以高温煤焦 油为原料 , 蒸馏 至 2 0C得软 沥青 , 8 ̄ 再经溶剂 萃取沉 降分离得 煤焦 油精制 软沥青 , 在恒 温
Ab t a t sr c :
Re n d s f p t h w s o t i e r m h itl t n o i h t mp r t r o l tr a 8 C,e ta to i f e o i a b an d fo t e d s i a i fh g e e a u e c a a t 2 0 o t c l o x r c in
L U h n - u, I C e gw GAO Ld a WANG i ZH iu n, Xa, ANG i u Z NG eW E l h n , HAO u - i L- a, HA h Xu , IHa- e g Z s X ef e ( i nn nvri f cec n eh ooy nhn14 5 , hn ) La igU iesyo ineadT cn l ,A sa 10 1 C ia o t S g
Wa c i v d by r ci c to n o ln r sa l a in,a d a ay i Wa o l td b a h o t g a h d h g e ・ s a h e e e t a in a d c o i g c y t l z to i f i n l ss s c mp e e y g c r mao r p y a ih p r n s n fr n c i u d c r ma o a h . o ma e lq i h o tg p y r Ke r s y wo d : c a a ;s f p t h;c bo i to o t l r o i t c r a n z in;d si ae n ay i ;s p ai n a it l t ;a l ss e a t l r o

煤焦油软沥青的流变学行为研究

煤焦油软沥青的流变学行为研究

煤焦油软沥青的流变学行为研究摘要流变行为是材料在熔融态和流动状态形变时的表现。

它主要研究材料在应力、应变、温度、湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。

煤焦油软沥青是一种结构和组成非常复杂的混合物,其分子量和分子结构各不相同,煤焦油软沥青的性质是这些不同组分的综合反映。

本文以煤焦油软沥青为原料,通过反应釜对其进行空气氧化改质,得到4种软化点不同的改质沥青。

分析改质沥青的软化点、甲苯不溶物、喹啉不溶物、结焦值和灰分等性能指标,并关联它们与软化点之间的内在关系;接着在高温流变仪上研究原料软沥青、4种改质沥青的流变学性能,评价在不同转速和温度下试样的粘度变化情况,获得粘温曲线,研究沥青流体的流变性能;根据试样的粘温曲线数据,计算不同软化点煤沥青的粘流活化能;为悬浮法或乳化法制备沥青微球的提供理论依据和数据。

实验表明,煤焦油软沥青的粘度随温度的增大而逐渐减小,随剪切应力的增大逐渐减小,并且温度和剪切应力越大,对煤焦油沥青的影响越小。

关键词:煤焦油软沥青;流变行为;粘温曲线Rheological behavior of soft coal tarpitchAbstractRheological behavior of the material in the molten state when the state of deformation and flow performance. It mainly studies the material under stress, strain, temperature, humidity, radiation and other conditions of the law of the deformation and flow of time-related factors. Soft coal tar pitch is a very complex mixture of structure and composition, the molecular weight and molecular structure varies, the nature of soft coal tar pitch is a comprehensive reflection of these different components. In this paper, soft coal tar pitch as a raw material, in this paper, soft coal tar pitch as a raw material, its modification by air oxidation reactor, to obtain four kinds of softening point different modified bitumen. Analysis of modified bitumen softening point, toluene insoluble, quinolone insolubles and ash coking values and other performance indicators, and associate them with the softening point of the intrinsic relationship between; Then study materials soft asphalt, rheological properties of four kinds of modified asphalt at high temperature rheometer, viscosity was evaluated at different speeds and temperatures of the sample, obtain viscosity-temperature curve, rheological properties of bitumen fluid; According to data of the sample viscosity-temperature curve, Calculate different softening point coal tar viscous flow activation energy; A suspension or emulsified asphalt prepared microspheres provide a theoretical basis and data. Experimental results show that the viscosity of the soft coal tar pitch with increasing temperature and decreases, With increasing shear stress decreases, and the temperature and shear stress, the smaller the impact on coal tar pitch.Key words:Soft coal tar pitch; Rheological behavior; Viscosity-temperature curve目录1 绪论1.1前言1.2流体的定义及特征1.2.1流体的基本概念1.2.2流体的流变性能特征1.2.3流体流变性能的测定方法1.3 煤沥青的流变学研究1.3.1煤沥青的性质1.3.2煤沥青的种类1.3.3煤沥青的应用1.3.4煤沥青粘度与温度的关系1.3.5煤沥青粘度的影响因素1.3.6煤沥青流变性能的研究进展1.4课题的立题依据和研究内容2 实验部分2.1实验原料及试剂2.2实验仪器2.3试样的制备2.4试样性质的测定2.41软化点的测定2.4.2甲苯不溶物的测定2.4.3喹啉不溶物的测定2.4.4结焦值的测定2.4.5灰分的测定2.5粘度的测定2.5.1粘度计操作流程2.5.2粘度计参数设置2.5.3 注意事项3 结果与讨论3.1 四组试样的性质3.2温度对粘度的影响粘流活化能3.3转速(剪切应力)对粘度影响3.3.1软沥青不同转速下的粘度曲线3.3.2试样1不同转速下的粘度曲线3.3.3试样2不同转速下的粘度曲线3.3.4试样3不同转速下的粘度曲线3.3.5试样4不同转速下的粘度曲线4 结论致谢参考文献1绪论1.1前言近几年以来,流变学作为研究物质流动和其运动过程中发生形变规律的科学,在许多领域得以应用。

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2 实验方案
煤焦油
煤焦油直馏软沥青
用萃取沉降的方法 制备精制软沥青
制备煤焦油精制软沥 青的最佳的工艺条件
煤焦油精制软沥青
精制软沥青的性能表征
软化点( ) 软化点(SP)
GB/T 4507-1999 环球法
喹啉不溶物( ) 喹啉不溶物(QI) GB/T 2293-2008 甲苯不溶物( ) 甲苯不溶物(TI) GB/T 2292-2008 元素分析 平均分子量及分布 凝胶渗透色谱(GPC)法 聚苯乙烯作为标品 紫外光谱分析 红外光谱分析
正交优化试验
原料软沥青的加入量增加到600g
表3.1 因素水平表 因素A (溶剂比) 1:0.8 1:0.9 1:1.0 因素B (芳脂比) 1:0.75 1:0.85 1:0.95 因素C (静置时间/h) 3.5 4.5 4.5
水平 1 2 3
表3.2 正交试验结果
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 软化点(SP)/℃ 34.0 30.0 25.0 37.0 34.0 33.0 30.0 29.0 33.0 QI/% 0.455 0.587 0.037 0.064 0.032 0.069 0.088 0.043 0.053 TI/% 7.30 7.34 6.21 8.06 7.76 6.47 8.33 6.61 7.68
A
①密度法,② 1H-NMR法,③ 13C-NMR法
改进的Brown-Lander模型 模型 改进的
煤焦油软沥青的精制
煤焦油沥青的组成极为复杂,其化学和物理性质决 定了它的作用。因此许多工业发达国家将其用于生产浸 渍剂沥青、针状焦、中间相沥青、碳纤维等高附加值产 品,但这都需要对原料进行预处理,将原生喹啉不溶物 喹啉不溶物 的含量降至0.1%以下。
Lambda900紫外分光光度计 傅立叶变换红外光谱仪 样品涂在纯KBr压片上
核磁共振波谱分析 核磁共振光谱仪上完成,CDCl3为溶剂 TG和DTG 和
Diamond TG/DTG热重分析仪
3 制取精制软沥青的适宜条件
单因素考察
原料软沥青的加入量为150g
0.12
1.4 1.2 1.0
0.10
QI %
最优工艺条件是A3B3C3
QI%
1:0.8 1:0.9 1:1.0
1:0.75 1:0.85 1:0.95
3.5 4.5
5.5
溶剂比 因素A
芳脂比 因素B
静置时间/h 因素C
图3.4 QI的因素-指标图
煤焦油软沥青精制的基础研究
主 要 内 容
1
文献综述
2
实验方案
3
制备条件的选择
1 文献综述
平 煤 均 煤 分 煤 焦 油 概 述 焦 子 油 结 沥 构 青 表 概 征 述 模 制 型 精 的 青 的 沥 目 软 究 油 研 焦
煤焦油概述
煤焦油是一种复杂的化合物,而且大多是两个环以 上的稠环芳香族化合物,烷烃、烯烃和环烷烃化合物很 少,总数约10000多种,其中分离并已认定的单种化合物 约500种,其含量约占焦油总量的55%,在煤焦油中含量 大于等于1.0%的化合物仅有10余种,其含量约占焦油含 量的30%.
表3.3 对QI正交试验的极差分析
样品 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ⅰj Ⅱj Ⅲj Rj Sj 因素A 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1.079 0.261 0.184 0.895 0.181 因素B 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 0.607 0.662 0.159 0.503 0.050 因素C 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 0.567 0.704 0.157 0.547 0.054 误差 4 1 2 3 3 1 2 2 3 1 0.540 0.744 0.144 0.600 0.062 — ST=0.347 T=1.428 QI平均/% 0.455 0.587 0.037 0.064 0.032 0.069 0.088 0.043 0.053
0.8 0.6 0.4
QI %
1: 0.5 1: 0.6 1: 0.7 1: 0.8 1: 0.9 1: 1.0 1: 1.10.080.06
0.04
0.2 0.0
0.02 1: 0.7 1: 0.8 1: 0.9 1: 1.0 1: 1.1
溶剂比(质量比)
芳脂比(质量比)
图3.1 不同溶剂比对精制软沥青QI的影响 图3.2 不同芳脂比对精制软沥青QI的影响
喹啉不溶物
喹啉不溶物(QI)是沥青组分中不溶于甲苯和喹 啉的部分,是高分子的稠环芳烃。 喹啉不溶物可分为原生喹啉不溶物 原生喹啉不溶物和次生喹啉不 原生喹啉不溶物 溶物。
研究目的
目前制取精制软沥青的方法很多,但是处 理得到的软沥青中QI的含量都很高,而且经济 投入比较大,溶剂回收率也不高,这些都造成 了原料的浪费。中国的炼焦行业发展迅速,煤 焦油沥青是炼焦行业的重要产品,也是制取高 附加值炭素产品的重要原料。然而面对快速发 展的炭素行业,大部分的煤焦油沥青又不能达 到制取炭素材料的要求。为此,我在前人的基 础上进行进一步的研究实验,得到一个高效的 制取低QI含量的煤焦油精制软沥青的工艺条件。
煤焦油沥青概述
煤沥青常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻 璃相,受热后软化继而熔化,密度为 1.25~1.35g/cm3。 鉴于煤沥青化学组成的复杂性,常用溶剂组分分 析法来表征它的特性。目前,最常用的溶剂是喹啉和 甲苯。
平均分子结构表征模型
在煤焦油加工利用中,认识沥青的物理性状、化 学性质及化学组成和结构十分重要。但是由于沥青化 学组成和结构的复杂性,难以实现对各组分进行结构 鉴定,所以常采用平均结构参数来表征沥青的分子结 构,如缩合度(C p / C A)、芳香度(f a)、芳香碳原子 数(C )、芳环外周碳原子数(CP)、总环数(R)、芳 环总数(RA)、环烷环数(RN)、芳环上总取代数(n)、 σ 取代度( )、取代链长(l)等 。 计算平均结构参数基础模型有三种
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