万吨年中间相炭微球项目建议书

1万吨/年中间相炭微球项目建议书

1项目背景

1.1 项目名称

中间相炭微球项目

1.2 项目建设规模

建设规模：1万吨/年

1.3 项目建设地址

黑龙江省七台河新兴煤化工循环经济产业园区

1.4 项目提出背景

2011年七台河市焦炭产能达到1000万吨，可以产生总量为25亿立方米的剩余煤气、4 5万吨煤焦油、12万吨粗苯。如果从黑龙江省范围考虑，按黑龙江省焦炭产量1500万吨计算，可以产生37.5亿立方米剩余煤气、67.5万吨煤焦油、18万吨粗苯。已经具备了向产品品种结构上深度开发的条件。目前生产的多数是化工的基础原料，是化工产品产业链的基础产品，是精细化工产品的“粮食”。要改变现有“只卖原粮”的局面，向精细化工领域迈进。

七台河市煤化工产业下步发展要继续以建立完善循环经济体系为重点，按照“稳煤、控焦、兴化”的总体发展思路，依托煤焦油、焦炉剩余煤气、粗苯这三条线，整合资源、集中优势，继续寻求延伸产业链条，搞好资源综合利用和延伸转化，实现资源循环利用、综合开发、高效增值，不断扩大煤化工产业的整体规模，形成全市工业经济加快发展新的增长极。

新兴煤化工产业园区位于七台河市新兴区辖区内，园区现有面积约4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，达到7.6平方公里；二期将长兴乡马鞍村整村搬迁至长兴村，增加5.5平方公里，总体达到13.1平方公里；三期增加8.7平方公里，最终园区面积将达到21.8多平方公里，新兴煤化工产业园区是一个以煤焦化及下游产品为主体的产业园区。园区功能齐备，水、电、路等基础设施建设基本到位。

基于上述政策和资源条件，提出一系列煤焦油项目，1万吨/年中间相炭微球项目是其中之一。

2产品性质与用途概述

2.1产品的特性

中间相沥青炭微球(Mesocarbon Microbeads，简称MCMB)，是一种平面芳烃分子有序排列的有机液晶。最早发现中间相小球体可追溯到1961年，Taylor在研究煤焦化时发现了一些光学各向异性小球体的生成、长大和融并现象。1973 年，人们才从液相炭化的沥青中分离出MCMB，并开始利用球晶制造无粘结剂各向同性高密度炭材料。在此以后，对MC MB的研究快速发展起来。

MCMB自被发现以来，就以其独特的形态和结构引起众多研究与开发，成为继针状焦、高性能沥青基炭纤维之后的又一新型沥青基炭材料，它具有微米级的自然尺寸和球形外观，不同处理方法导致有不同的微晶结构，即构成整个球的炭层有多种排列方式，如洋葱型排列、经线型排列、平行排列、层状排列及扭曲的纬线型排列等，导致其理化特性也不同。在几何特性、物化特性和微晶结构特性方面，MCMB具有其它炭素材料无法比拟的可调制性。

2.2产品的用途

中间相炭微球（MCMB）因其具有良好的化学稳定性、热稳定性和优良的导电、导热等特性，广泛用于锂离子二次电池负极材料、高密高强复合材料、高性能液相色谱柱填料、高比表面活性炭材料等领域。特别是20世纪90年代研制出以为负极材料的锂离子二次电池，大大地推动了MCMB的工业化应用，已成为一种具有良好应用前景和开发潜力的炭材料。

2.2.1 中间相炭微球的在锂离子二次电池方面的应用

目前，产业化的锂离子二次电池的负极材料均为炭材料，主要包括硬炭、天然石墨、人造石墨、MCMB等。在上述炭材料中，MCMB被认为是最具发展潜力的一种炭材料，这不仅是因为MCMB的比容电量可达到1.08C/g（300mA·h/g）以上，循环性能好（循环次数达到800次以上），更重要的原因在于与其他炭材料相比，直径在5～40µm之间，呈球形片层结构且表面光滑，这些性能赋予其以下独特优点：

（1）球状结构有利于实现紧密堆积，从而可制备高密度的电极；

（2）表面光滑和低的比表面积可以减少在充电过程中电极，表面

副反应的发生，降低第一次充电过程中的电量损失；

（3）球形片层结构使锂离子可以在球的各个方向插入和放出，解

决了石墨类材料由于各向异性过高引起的石墨片层溶涨、塌陷和不能快速大电流充放电的问题。

MCMB由于具有充放电容量和效率高、性能稳定、循环寿命长的优点，自1995年应

用于商品锂离子电池炭负极以来，迅速占据了三分之一的市场份额，并在逐步扩大，目前已成为众多厂商的首选材料。

2.2.2 中间相炭微球在高密高强碳材料中的应用

中间相炭微球具有良好的自烧结性及很少的挥发分，经冷压成型即可成为致密的坯体，高温热处理时，球体相互粘结并均匀收缩，形成高密度各向同性炭、石墨材料。它的自烧结性能源于微球表面含有一定数量的β树脂甲苯不溶吡啶可溶组分（TS-PI组分），亦被称为原位粘结剂β树脂是分子量在300～2000，在压力下呈塑性流动的粘性组分其含量将直接影响沥青中间相炭微球的微观形态及成型性能，是制备高密高强炭块的关键。D.D.L.Chung等研究了MCMB的煅烧对制成整体炭性能的影响，认为含有10%～12%的β树脂，结焦率为88%～89%的中间相炭微球是制备高强度炭块的最佳原料。用MCMB制取的高密度高强度各向同性炭材料可应用于航空航天、机械密封、电火花加工、冶金模具、半导体制造容器和核石墨等方面。

2.2.3 中间相炭微球在高性能液相色谱柱填料中的应用

MCMB具有相对较窄的粒径分布，对化学试剂表现出高的稳定性，并且由溶剂造成的膨胀收缩比小。因此，MCMB表面进行表面改性处理后可作为高性能液相色谱柱填料。如Hagiwara等采用十八烷基化MCMB作为高性能液相色谱柱填料分离二硝基苯的异构体。

2.2.4 中间相炭微球在高比表面积活性炭制备中的应用

MCMB表面具有很高的活性，通过等离子体处理后可在表面引入一些极性功能团，从而显示出很高的吸附能力，可作为吸附剂使用。用KOH在高温下活化MCMB，可以制成比表面积高达3000～5000m2/ g（远远超过活性炭纤维和沥青基球状活性炭的比表面积）的超高表面积活性炭。这种活性炭的所有碳原子几乎都在表面上，因此也有学者把它称为表面固体。用MCMB活化制备活性炭，可以控制其粒径分布，也可通过改变制造条件得到不同孔径的活性炭。日本大阪煤气公司以MCMB为原料，通过KOH活化制得了比表面积达4000 m2/g的活性炭，其对甲烷的吸附量高达15mmol/g。乳化法制备的MCMB为原料制得的活性炭比表面积高达4100m2/g，甲基蓝的吸附量高达620mL/g。因此，MCMB基超高表面积活性炭作为一种新型吸附材料有着广泛的应用前景。

2.2.5 中间相炭微球在催化剂载体方面的应用

中间相炭微球可吸附某些催化剂而成为催化剂载体，若对其进行等离子体预处理，可增大催化剂吸附量。如煤焦油沥青中间相炭微球吸附固定超细铂颗粒可形成催化剂，等离子体预处理后催化剂的吸附量从1.6～3.6mg/g增加到3.6～6.2mg/g。由于MCMB具有相对较大