煤焦油凈化制備泡沫碳.pdf

1、煤焦油是一種黑色或黑褐色的粘稠液體，是在煤干餾和煤氣化的過程中得到的副產品。煤焦油中的瀝青含量高達57％，因此可以采用常規(guī)的煤焦油深加工中蒸餾的方法分離重輕組分，之后再進行瀝青的調制，調制后的瀝青可以用來制備高性能的碳材料－泡沫碳。但是在煤干餾和煤氣化過程中部分細小炭顆粒和無機氧化物等會由于氣流夾帶、附著等傳質過程進入煤焦油中。調制后的瀝青中含有的雜質，使泡沫碳的性能降低，為進一步制備高附加值、高性能泡沫碳材料需對煤焦油進行凈化。泡沫碳

2、是一種新型的功能性碳材料，具有特殊的三維網狀結構。泡沫碳的特殊結構使得其在在武器裝備、航空航天、燃料電池、商業(yè)以及醫(yī)療等多種領域都能廣泛應用，是新一代的結構材料。
　　本文采用添加喹啉和氫氧化鋅（Zn(OH)2）法對煤焦油進行凈化，以降低煤焦油中炭粒和無機氧化物的含量，考查了靜置溫度、時間、喹啉添加量、氫氧化鋅添加量對灰分含量的影響；在凈化完成后對煤焦油進行常規(guī)的重輕組分的分離過程中采用不同的常、減蒸餾條件，所以對常、減壓蒸餾的不

3、同溫度和時間對泡沫碳性能的影響進行研究，對瀝青的調制溫度和時間對泡沫碳性能的影響也進行了研究；在泡沫碳的制備過程中主要研究發(fā)泡過程，對發(fā)泡溫度、發(fā)泡時間和發(fā)泡壓力對泡沫碳性能的影響進行了研究。得出以下結論：
　　研究了不同靜置溫度、時間、喹啉添加量對煤焦油中固體顆粒的分配行為影響，添加Zn(OH)2的方法也可以改變固體顆粒在煤焦油中的分配，通過研究可得出：添加喹啉和Zn(OH)2的方法可以有效降低上、中層（從上至下2/3）煤焦油中

4、炭粒、無機氧化物SiO2、Al2O3的含量，煤焦油與喹啉的體積比為50:2，煤焦油與Zn(OH)2質量比為20000:1，在55℃條件下靜置24 h，可以使煤焦油上、中層中灰分的含量降低至0.047%以下。
　　將凈化后的煤焦油，采用常規(guī)的蒸餾方法去除煤焦油中的輕餾分，在不同溫度和時間條件下調制瀝青后，采用自發(fā)泡方法制備泡沫碳。同時也研究了不同蒸餾溫度和時間對泡沫碳性能的影響。得出：常壓蒸餾條件為310℃、10 h時制備的泡沫碳壓

5、縮強度最大為6.287 MPa，常壓310℃下蒸餾2h的泡沫碳導熱系數最小為0.048 W·m-1·K-1；減壓蒸餾條件為260℃、5 h時，泡沫碳壓縮強度達最大值為6.782 MPa，減壓蒸餾260℃、4 h時泡沫碳的導熱系數最小為0.057 W·m-1·K-1；在不同溫度和時間調制瀝青470℃溫度下反應4 h所得的瀝青制備的泡沫碳的壓縮強度最大為6.470 MPa，在430℃溫度下反應4 h所得瀝青制備泡沫碳的導熱系數達最小值為0.

6、045 W·m-1·K-1。
　　對不同發(fā)泡條件：發(fā)泡溫度、發(fā)泡時間和發(fā)泡壓力對泡沫碳性能的影響進行研究，發(fā)泡溫度為480℃、發(fā)泡時間8 h、發(fā)泡壓力為0.8Mpa時所得泡沫碳泡孔數量最多，韌帶寬度最窄，體密度最小為0.33g/cm-3；發(fā)泡溫度為500℃、發(fā)泡時間為8 h、發(fā)泡壓力為0.8Mpa時所得泡沫碳導熱系數最小為0.046W·m-1·K-1；在480℃、0.8Mpa下保溫1 h所得泡沫碳壓縮強度最大為4.472 MPa；