重质煤沥青的热转化特性及其制备活性炭的研究

发布时间：2020-07-06 22:43

【摘要】：溶剂萃取是脱除煤沥青中原生喹啉不溶物(QI)、对其组分进行分级的有效手段之一。上层脱除QI获得的轻质煤沥青是制备煤系针状焦、沥青基炭纤维以及石墨电极等炭素制品生产用黏结剂、浸渍剂的优质原料,而下层获得的重质煤沥青由于QI含量高、组分重,目前在工业应用上还没有得到足够重视,而且国内外的文献研究报道也相对较少。因此,围绕重质煤沥青开展相关研究对其今后高效利用具有重要意义。本文以从中温沥青中通过混合溶剂萃取制得的重质煤沥青为原料,首先在多管井式电阻炉上进行了热转化实验,系统地研究了重质煤沥青的热转化工艺与其热转化产物的性质、组成之间的关系,并采用偏光显微镜对热转化产物的微观结构形态进行了表征,分析了中间相沥青的形态变化情况;接着利用热重分析仪(TG/DTG)研究了重质煤沥青的非等温热解反应动力学;最后,通过正交实验详细考察了重质煤沥青制备煤沥青基活性炭的工艺条件,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了活性炭的表面形貌。研究结果表明:(1)重质煤沥青热转化产物的收率随处理温度及时间的增加而减少,而其软化点、QI和TI含量则随处理温度及时间的增加而增加,温度的影响更显著。(2)通过偏光显微镜的观察发现,在420℃、5h之前,产物的偏光显微结构中没有出现中间相结构;在420℃、5h之后,产物的光学显微结构中开始出现中间相小球体,然后通过不断地长大、融并,最终形成广域的流线型结构。(3)在热失重温度区间内,重质煤沥青的非等温热解反应属于一级反应。在100~400℃内,其热解所需活化能为24.16 kJ·mol~(-1),在400~500℃内,其热解所需活化能为14.59 kJ·mol~(-1)。(4)采用正交试验得出了制备煤沥青基活性炭的最佳工艺条件为:碱碳比3:1、炭化温度450℃、炭化时间30min、活化温度950℃、活化时间60min。在此条件下制备的活性炭的碘吸附值为421.56 mg/g;亚甲基蓝吸附值为69.58mg/g。(5)扫描电子显微镜研究表明,重质煤沥青在500℃下,热转化3h得到的产物经KOH活化后制得的活性炭,表面光滑多孔,具有较好的吸附性能。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ522.65;TQ424.1

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