煤液化殘渣結(jié)構(gòu)及中間相形成和轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、炭質(zhì)中間相是瀝青類有機(jī)化合物由液態(tài)向固體炭過渡轉(zhuǎn)變時的一種中間液晶狀態(tài)，呈現(xiàn)盤狀向列型液晶性質(zhì)。重質(zhì)稠環(huán)芳烴，如瀝青、渣油、蒽、萘等在惰性氣氛中熱解時，一般經(jīng)歷液相炭化成炭，其溫度范圍一般在350-550℃之間，生成中間相瀝青。中間相瀝青性能優(yōu)異，制備簡單，被廣泛應(yīng)用于高性能炭纖維、針狀焦、中間相炭微球、泡沫炭等先進(jìn)炭材料的制備，因此探索中間相瀝青的新型制備工藝有著重大的意義。
　　 煤液化殘渣是一種高炭、高硫和高灰的物質(zhì)，主要

2、由未轉(zhuǎn)化的煤、無機(jī)礦物質(zhì)以及煤液化催化劑組成。在煤液化過程中會產(chǎn)生占液化原煤量20％-30％左右的液化殘渣，被認(rèn)為是難以處理的副產(chǎn)物，國內(nèi)也沒有成熟的技術(shù)對其進(jìn)行綜合處理，因此，無論從資源有效利用還是從環(huán)保方面考慮，煤液化殘渣的有效處理問題都急需解決，而利用其制備中間相瀝青則具有巨大的研究價值。本論文主要工作如下:
　　 (1)使用正庚烷、甲苯、吡啶依次對煤加氫液化殘渣進(jìn)行萃取，采用元素分析、GPC、紅外、核磁共振等手段對萃取物

3、進(jìn)行測試分析，利用1H/13C-NMR分析法計算出平均分子結(jié)構(gòu)參數(shù)，并推測出三種萃取物的平均分子結(jié)構(gòu)模型，主要以縮合芳環(huán)結(jié)構(gòu)單元為主，同時含有1～2個氮、氧雜環(huán)或脂肪環(huán)，一定量的烷基側(cè)鏈取代基，芳香度高，雜原子含量少，研究表明，煤加氫液化殘渣可溶組分的分子結(jié)構(gòu)適宜制備中間相瀝青。
　　 (2)采用直接熱縮聚法，煤加氫液化殘渣甲苯可溶組分在熱聚合溫度為380℃、反應(yīng)6h以及吡啶可溶組分在380℃、反應(yīng)4h的條件下均形成了光學(xué)組織結(jié)

4、構(gòu)優(yōu)良，各向異性含量高的中間相瀝青，產(chǎn)物收率分別為75.6％和83.3％，其形貌比煤瀝青和石油瀝青制備的中間相都更好。
　　 (3)采用催化法，AlCl3為催化劑，以煤加氫液化殘渣甲苯可溶組分為原料，在熱聚合溫度為300℃、反應(yīng)5h及8h的條件下得到了尺寸均一、表面光滑的中間相小球;在320℃反應(yīng)8h或者在340℃反應(yīng)5h，均形成了光學(xué)結(jié)構(gòu)均一、各向異性含量近100％的中間相瀝青，且軟化點分別為275℃和260℃，為可紡性瀝青。