中温沥青族组成分析及其对中间相沥青结构的影响

以甲苯-吡啶、正庚烷-四氢呋喃为溶剂,采用索氏抽提分离中温沥青（ZCTP）的族组分并解析其组成与结构。结果表明,与ZCTP相比,甲苯不溶-吡啶可溶物（TI-PS）和正庚烷不溶-四氢呋喃可溶物（HI-THFS）的热稳定性更高,残炭率增至56.95%和47.63%,失重量分别减小41.51%和28.85%;此外,TI-PS和HI-THFS的C=C含量分别比ZCTP高6.69%和3.26%,为75.57%和73.14%,吡啶氮含量分别提升约16和8个百分点。以TI-PS和HI-THFS为原料分别制得中间相沥青M-TI-PS和M-HI-THFS。其中,M-HI-THFS以中小区域型为主,并伴有部分细镶嵌结构,光学各向异性含量较低;M-TIPS光学各向异性含量约为80%,且形成了广域型光学织构;然而ZCTP难以形成稳定的区域型光学织构,只能形成马赛克型光学织构。     

原料组成对针状焦结构的影响

在330–390℃、8 MPa、加氢时间为1.5 h和剂油比为1:40的条件下对中低温煤焦油原料进行加氢处理,得到精制原料后再通过热聚合煅烧等过程制得针状焦.通过元素分析、红外光谱(FT-IR)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等检测方法分析了精制原料组成,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和偏光...     

煤焦油沥青不同改性产物炭化性质的比较研究

比较研究了几种改性煤焦油沥青的炭化性质，并从原料结构上给出了解释。结果表明：在同一热处理条件下形成的各种中间相沥青的光学显微结构区域的大小顺序为：Ｓ－ＬＤＯＨＦ－ＭＣＴＰ＞Ｓ－ＭＣＴＰ＞ＭＣＴＰ－ＰＳ＞ＭＣＴＰ共炭化沥青分子中含有较多的短烷基侧链和环烷结构，炭化时能形成可溶性较好的广域型中间相体；超临界抽提能调整沥青的族组成和分子量分布，使分子更易于均匀聚合和取向，超临界抽提沥青的炭化性能优于抽提     

沥青—重油共炭化反应机理的研究 Ⅰ.原料沥青和共炭化沥青的结构

使用一种工业重质油和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了煤历青的炭化性质。利用核磁共振（ＮＭＲ）手段详细研究了共炭化反应前后沥青ＴＳ（甲苯可溶）组分的结构变化，发现共炭化反应使沥青中的环烷及链烷烃含量增加，烷烃结构尤其是环烷结构的丰富是导致沥青改性的主要原因。     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅰ．原料沥青和共炭化沥青的结构

使用一种工业重质油和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了煤沥青的炭化性质。利用核磁共振（ＮＭＲ）手段详细研究了共炭化反应前后沥青ＴＳ（甲苯可溶）组分的结构变化，发现共炭化反应使沥青中的环烷及链烷烃含量增加，烷烃结构尤其是环烷结构的丰富是导致沥青改性的主要原因。     

烷基在针状焦形成中的作用

采用煤焦油沥青的甲苯可溶物和废聚苯乙烯共碳化制备针状焦,考察了中间相沥青中烷基含量对针状焦性能的影响。结果表明,通过添加废聚苯乙烯共碳化,中间相沥青中烷基的质量分数从12.0%增加到33.3%,可以制备出热膨胀系数更低、光学各向异性排列更好的针状焦。代表光学各向异性指数的两个量,在光学结构单元中,平行于热膨胀系数方向的轴向分矢量平均长度和光学结构单元的矢量平均长度,分别从20.8μm 和23.4μm增加到28.4μm和28.8μm,热膨胀系数从0.8×10^-6 /K降低到0.1×10^-6 /K。针状焦形成过程中中间相沥青的烷基含量增加使体系黏度降低,有利于光学各向异性相的融并和定向排列。烷基的增多在固化阶段产生足量的气体,在向外逸出过程中使融并中间相的芳香平面大分子沿轴向排列的更为规整。     

沥青—重油共炭化反应机理的研究 Ⅱ.共炭化反应前后重油的结构…

催化裂化轻柴油重组分－三线芳烃和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了沥青的炭化性能。研究了共炭化反应前后三线芳烃的结构变化，结果表明：在共炭化过程中三线芳烃发生烷基取代基的Ｃ２～Ｃ３位键断裂，体系形成的烷基侧链和氢自由基转移至煤焦油沥青分子中，使沥青中烷基侧链含量增加，并产生一些环烷结构。共炭化作用的机理主要为共炭化剂的短烷基侧链转移和在热解及聚合时生成氢自由基的氢转移作用。     

中温煤焦油沥青的超临界溶剂抽提和分离

用超临界溶剂在半连续装置上对中温煤焦油沥青（ＭＣＴＰ）进行了抽提和分离，考察了抽提段的实验条件对灰分和吡啶不溶物（ＰＩ组分）脱除率的影响；在分离段使用升温和／或降压法、精馏法调节ＭＣＴＰ族组成分布，并用分步抽提法调节ＭＣＴＰ的族组成。实验表明：用甲苯为超临界溶剂抽提可脱除全部灰分，ＰＩ组分也可在较低的压力下选择性地脱除；采用升温和／或降压法对抽出物可进行一定程度的分离，但对庚烷可溶物（ＨＳ组分）分离的选择性不高；采用精馏法可选择性地脱除ＨＳ组分，但尚需改进设备进一步提高分离效率；采用分步抽提法用石油醚作一次抽提溶剂可高选择性地脱除ＨＳ组分，其选择性在９５％以上。     

脱晶蒽油改质煤焦油沥青的研究——中间相非等温动力学

在热转化装置上,对宝钢Ⅰ期焦油沥青（简称I－CTP）及其添加18％、30％脱晶蒽油（简称DCAO）制成的软沥青进行了中间相转化非等温动力学研究,采用积分法求得了有关动力学参数。结果表明,沥青中间相形成过程可以用一级反应来描述。宝钢Ⅰ期焦油沥青活化能为180.02kJ/mol。添加80％脱晶蒽油则提高了原料沥青的反应性,活化能为147.89kJ/mol,不利于优质中间相的形成。     

热解和加氢热解煤焦油的组成和煤结构的关系

用色谱质谱联用技术测定了兖州烟煤和红庙褐煤在氮气下热解和加氢热解焦油的组成。在４５０℃～６５０℃的温度范围内考察了温度对热解和加氢热解苯类、酚类、萘类化合物产率的影响。结果表明兖州煤热解和加氢热解焦油中的正构烷烃以Ｃ８～Ｃ１０占优势，红庙煤中以Ｃ１７～Ｃ２０占优势。从热解产物看兖州煤和红庙煤的主体分子结构有着显著差别，兖州煤主要以稠环芳烃为主，其中的氧以氧杂环的形式掺杂在稠环结构中；红庙煤含有较多的酚羟基、酮、醚等官能团与碳骨架相连。加氢热解可以有效的脱除焦油中含氧、含硫官能团，改善焦油质量。     

煤焦油沥青基纤维状活性炭的吸附性能

煤焦油沥青基炭纤维（ＣＰＣＦ）价格低廉含炭量高、易于活化,是制备纤维状活性炭（ＣＰＡＣＦ）的优良原料。本文讨论了ＣＰＣＦ的抗拉强度和活化条件对ＣＰＡＣＦ比表面积的影响。并同石油系沥青基炭纤维（ＰＰＣＦ）进行了比较。考察了不同比表面积的ＣＰＡＣＦ、ＰＰＡＣＦ和商品用颗粒活性炭（ＡＣ）对０．１ｍｏｌ／Ｌ碘溶液、０．００５ｍｏｌ／Ｌ亚早兰溶液和２９３Ｋ下三氯甲烷饱和蒸汽的吸附性能,及以上三样品在２９３Ｋ     

超临界水中煤焦油沥青轻质化的实验研究

采用间歇超临界水（supercritical water, SCW）反应器,考察了反应温度（400℃~480℃）、停留时间(1 min~80 min)和反应压力（25 MPa~40 MPa）对煤焦油沥青轻质化的影响。与常压N2热解相比,煤焦油沥青在SCW中反应后产物中的轻油质量分数高,残焦质量分数低,表明SCW可以促进煤焦油沥青的轻质化反应进行并抑制缩合反应。沥青质是煤焦油沥青在SCW中发生反应的主要组分。在440 ℃和34 MPa时反应20 min,产物中轻油的质量分数可达原料的两倍,说明煤焦油沥青在SCW中可以发生明显轻质化反应。与温度相比,压力和停留时间的影响相对较小。     

基于醛类交联剂的煤焦油沥青族组分改性石油沥青

以中温煤焦油沥青的四氢呋喃萃取物(THFS)对石油基质沥青进行改性,考察了掺混量、掺混温度和不同种类交联剂对改性沥青性能的影响,确定了THFS最佳掺混量为8%,最佳掺混温度为135℃,甲醛交联剂的最佳掺混量为0.8%,三聚甲醛的最佳掺混量为0.2%。考察了两两和单族组分对基质沥青的改性性能,发现重油(HS)使得改性沥青的针入度、延度增大,沥青烯(A)和甲苯不溶四氢呋喃可溶物(PA)提高感温性,软化点升高。随着醛类交联剂的添加,提高了改性沥青的抗老化性能;甲基(CH_3)、亚甲基(CH_2)透射峰强度逐渐变强,770-730 cm~(-1)、710-690 cm~(-1)和770-810 cm~(-1)苯环取代透射峰强度逐渐增强,1 010~(-1) 270 cm~(-1)处C-O-C伸缩振动峰逐渐增强;热解峰温向高温移动,残炭率增加2%;改性粒子呈现一种连续的流线分布,添加三聚甲醛的改性沥青的流线分布更加集中。     

不同喹啉不溶物的特性及对中间相转移过程的影响

采用＾１３Ｃ－ＮＭＲ、Ｘ－ｒａｙ衍射、扫描和透射电镜研究了二种ＱＩ－－原生ＱＩ、次生ＱＩ（喹啉不溶物）结构，并通过热转化试验考察了它们对中间相热转化过程的影响。结果表明，原生ＱＩ是由炭黑状固体小圆球组成，并包含有煤粉、焦粉等夹杂物，属非晶态混和物。它在中间相转化过程中，促使中间相小球体较早生成，并阻碍中间相球体融并，导致中间相热转化最终固化产物的镶嵌结构生成。次生ＱＩ微晶排列有性较好，属中间相组织     

柱液体色谱分析沥青类产品的烃族组成

以柱液体色谱联合红外光谱(IR)、元素分析等手段,建立了一项测定渣油和沥青中烃族的族组成分析方法.通过色谱参数的评选和红外光谱的核实所建立的此方法具有溶剂和担体用量少、色谱分辨率高的特点,是一安全、经济、先进的族组成分析方法.所建方法中,选择的模型化合物为试剂纯碳24烷烃、二苯并[ah]蒽、乙酰苯胺.冲洗所获模型物制备段分,其红外光谱特征和元素分析结果和原试剂相一致,且具有好的回收率.所建方法对渣油和沥青实样的测定,不仅有很好的重复性,还具有很高的分离、分辩能力.IR和核磁共振氢谱(1H-NMR)的测定充分地证实了各制备段的不同特征.     

不同成因天然沥青的结构组成特征研究

利用液相色谱等仪器分析手段,较系统地研究了不同成因类型的天然沥青及模拟沥青样品,特别是其中的胶质、沥青质重组分,揭示了沥青结构组成中的成因信息。研究表明,不同成因的天然沥青具有各自特有的化学结构和组成,综合利用其结构组成特征能准确有效地判断天然沥青的成因类型,在其开发利用研究中具有重要的应用价值。     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅱ．共炭化反应前后重油的结构分析及共炭化机理的推断

催化裂化轻柴油重组分─—三线芳烃和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了沥青的炭化性能。研究了共炭化反应前后三线芳烃的结构变化，结果表明：在共炭化过程中三线芳烃发生烷基取代基的Ｃ＿２～Ｃ＿３位键断裂，体系形成的烷基侧链和氢自由基转移至煤焦油沥青分子中，使沥青中烷基侧链含量增加，并产生一些环烷结构。共炭化作用的机理主要为共炭化剂的短烷基侧链转移和在热解及聚合时生成氢自由基的氢转移作用。     

不同喹啉不溶物的特性及对中间相转化过程的影响

采用￣１３Ｃ－ＮＭＲ、ｘ－ｒａｙ衍射、扫描和透射电镜研究了二种ＱＩ──原生ＱＩ、次生ＱＩ（喹啉不溶物）结构，并通过热转化试验考察了它们对中间相热转化过程的影响。结果表明，原生ＱＩ是由炭黑状固体小圆球组成，并包含有煤粉、焦粉等夹杂物，属非晶态混和物。它在中间相转化过程中，促使中间相小球体较早生成，并阻碍中间相球体融并，导致中间相热转化最终固体产物的镶嵌结构生成。次生ＱＩ微晶排列有序性较好，属中间相组织或中间相前躯体，对中间相的成长过程有利。     

煤沥青的电化学加氢──Ⅰ．原料煤沥青的预处理和组成结构分析

为选择适于作为碳纤维原料的煤沥青，对三种中低温煤沥青的预处理和组成结构进行了研究，同时对其中的太钢煤沥青进行了热缩聚制取中间相沥青的结构变化分析。研究分析结果表明，只要经过合适的工艺路线进行处理，这三种煤沥青都有可能作为沥青基碳纤维的原料。     

煤沥青的电化学加氢：Ⅲ.中间相沥青的电化学加氢

在隔离式电解槽中，以泡沫铅作阴极，铂作阳极，饱和甘汞电极作为参考电极，以ＤＭＦ＋ＥｔＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋Ｂｕ４ＮＢｒ作电妥体系，对太原钢铁公司焦化厂煤沥青为原料制得的中间相沥青进行了电化学加氢的研究，考察了电解电位，温度，溶剂浓度等对国氢的影响。