煤基中间相沥青技术简介-邱介山

反应效率；
建立高温煤焦油的全馏分分级转化综合利用工艺路 线，合成高品质中间相沥青并副产精细化学品和优 质燃料油，提高工艺整体经济性
煤焦油合成中间相沥青的技术
煤焦油中间产物沥青性质
溶解度 (wt%)
HS 净化沥青 氢化沥青 27.19 71.55 HI-TS 55.86 28.45 TI-PS 12.62 0 PI-QS 4.28 0 QI 0.05 0
汽车
航空航天
碳纤维产业发展现状
200Fra Baidu bibliotek-2015年碳纤维需求量
中间相沥青基碳纤维全球产量
PAN基碳纤维全球产能和产量
年度 总产能（kt） 总产量（kt） 2009 72.150 54.505 2010 77.650 58.355 2011 82.110 61.870 2012 91.300 68.610 2013 96.000 72.200
灰分 (ppm) <30 <30
H/C (原子比) 0.47-0.51 0.58-0.64
[1] Product information of AR RESIN, http://www.mgc.co.jp/eng/products/abc/17.html; I. Mochida, S.H. Yoon and Y. Korai. Chemical Record, 2002. 2(2): 81-101.
Carbon Micro-tree
Carbon Onion
Branched CNT
Pitch-based Carbon Foam
Glassy Carbon Foam
Pitch-based OMC
Activated Carbon
碳纤维的用途
体育用品
建筑物加固件
工业用辊轴
风力发电叶片
电子器件散热器
机械臂
氧化、碳化、石墨化
沥青/PAN纤维 碳纤维
CN
CN
CN
CN
煤沥青分子 稠环芳烃
PAN分子 直链高聚物
杂质含量高 煤基中间相沥青 软化点高 氧化活性低
可纺性差 碳纤维成本高
我们的技术策略
煤沥青分子群的修饰与改性，增加煤沥青分子环烷
结构与甲基侧链数量，降低杂原子与金属含量；
自主研发高效溶剂，降低沥青净化成本，提高加氢
制备高性能碳纤维的 煤基中间相沥青合成新工艺
肖南 博士
(邱介山 教授)
大连理工大学炭素材料研究室
能源材料化工辽宁省重点实验室
http://finechem.dlut.edu.cn/carbon Email: jqiu@dlut.edu.cn
煤基碳材料的制备技术
Carbon Micro-balls
Carbon Belts
中间相沥青基碳纤维的性能
平均直径 (μm) 10.31
单丝长度 (m) >1000
碳化温度 (oC) 1000
拉伸强度 (MPa) 1634
拉伸模量 (GPa) 125
伸长率 （%） 1.34
☺通过优化制备过程工艺条件可显著提高中间相沥青基碳纤维性能.
核心技术和工艺拥有自主知识产权
1. 用于适度氢化处理高温煤焦油的催化剂及其制备方法，申请号 201210009467.3 2. 适度裂化煤焦油馏分油加氢产物重质组份的催化剂及制法，申请号 201210009432.X 3. 高温煤焦油加氢生产中间相沥青的方法，申请号 201210009243.2 4. 由高温煤焦油或煤焦油沥青的富碳残渣制备活性炭的方法，申请号 201210009447.6 5. 由高温煤焦油或煤焦油沥青的富碳残渣制备增碳剂的方法，申请号 201210009287.5 6. 高温煤焦油生产净化煤焦油沥青的方法，申请号 201210009245.1
中间相沥青基碳纤维性能
Tensile modulus (GPa)
Coefficient of thermal expansion (×10-6 oC-1)
Thermal conductivity (W/mk)
来源: Nippon steel news 2/2011
煤基高性能碳纤维的瓶颈性难题
纺丝 原料
元素分析 (wt%)
C 净化沥青 氢化沥青 92.09 92.48 H 4.74 6.60 O 1.51 0.20 N 1.14 0.34 S 0.52 0.38 H/C (原子比) 0.62 0.86
金属含量 (ppm)
Al 净化沥青 氢化沥青 19.4 4.2 Fe 20.8 5.6 Ca 9.6 7.9 Mg 2.8 1.2 Na 0 0 Total 52.6 18.9
期望的合作方向和方式
煤基功能碳材料的规模化制备技术
• 高性能碳纤维 • 中间相碳微球 • 等静压石墨 • 针状焦 • 煤基纳米碳材料
基于煤焦油合成和提纯高附加值精细化学品
• 有机中间体 • 润滑油基础油
煤焦油为原料优质燃料油的合成
• 汽柴油组分 • 优质航空燃油
氢分布 (%)
Har 净化沥青 氢化沥青 83 36 Hα 9.7 31 Hβ 7.3 28 Hγ 0 5 Har/Htotal 0.83 0.36
中间相沥青的性能
样品 煤基中间相沥青 萘系合成沥青1
软化点 (oC) 265-310 275-295
中间相含量 (%) 95-100 100
QI含量 (%) 25-60 40-50