煤焦油软沥青精制的基础研究

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
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 %
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
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
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: 1.1
0.08
0.06
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
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
Fra Baidu bibliotek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%.
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。
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
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。
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