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(guò)程中得到的副產(chǎn)品。煤焦油中的瀝青含量高達(dá)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(jìn)行瀝青的調(diào)制，調(diào)制后的瀝青可以用來(lái)制備高性能的碳材料－泡沫碳。但是在煤干餾和煤氣化過(guò)程中部分細(xì)小炭顆粒和無(wú)機(jī)氧化物等會(huì)由于氣流夾帶、附著等傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)入煤焦油中。調(diào)制后的瀝青中含有的雜質(zhì)，使泡沫碳的性能降低，為進(jìn)一步制備高附加值、高性能泡沫碳材料需對(duì)煤焦油進(jìn)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。泡沫碳的特殊結(jié)構(gòu)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(lǐng)域都能廣泛應(yīng)用，是新一代的結(jié)構(gòu)材料。
　　本文采用添加喹啉和氫氧化鋅（Zn(OH)2）法對(duì)煤焦油進(jìn)行凈化，以降低煤焦油中炭粒和無(wú)機(jī)氧化物的含量，考查了靜置溫度、時(shí)間、喹啉添加量、氫氧化鋅添加量對(duì)灰分含量的影響；在凈化完成后對(duì)煤焦油進(jìn)行常規(guī)的重輕組分的分離過(guò)程中采用不同的常、減蒸餾條件，所以對(duì)常、減壓蒸餾的不

3、同溫度和時(shí)間對(duì)泡沫碳性能的影響進(jìn)行研究，對(duì)瀝青的調(diào)制溫度和時(shí)間對(duì)泡沫碳性能的影響也進(jìn)行了研究；在泡沫碳的制備過(guò)程中主要研究發(fā)泡過(guò)程，對(duì)發(fā)泡溫度、發(fā)泡時(shí)間和發(fā)泡壓力對(duì)泡沫碳性能的影響進(jìn)行了研究。得出以下結(jié)論：
　　研究了不同靜置溫度、時(shí)間、喹啉添加量對(duì)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(guò)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(wú)機(jī)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(zhì)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(shí)間條件下調(diào)制瀝青后，采用自發(fā)泡方法制備泡沫碳。同時(shí)也研究了不同蒸餾溫度和時(shí)間對(duì)泡沫碳性能的影響。得出：常壓蒸餾條件為310℃、10 h時(shí)制備的泡沫碳?jí)?/p>

5、縮強(qiáng)度最大為6.287 MPa，常壓310℃下蒸餾2h的泡沫碳導(dǎo)熱系數(shù)最小為0.048 W·m-1·K-1；減壓蒸餾條件為260℃、5 h時(shí)，泡沫碳?jí)嚎s強(qiáng)度達(dá)最大值為6.782 MPa，減壓蒸餾260℃、4 h時(shí)泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)最小為0.057 W·m-1·K-1；在不同溫度和時(shí)間調(diào)制瀝青470℃溫度下反應(yīng)4 h所得的瀝青制備的泡沫碳的壓縮強(qiáng)度最大為6.470 MPa，在430℃溫度下反應(yīng)4 h所得瀝青制備泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)最小值為0.

6、045 W·m-1·K-1。
　　對(duì)不同發(fā)泡條件：發(fā)泡溫度、發(fā)泡時(shí)間和發(fā)泡壓力對(duì)泡沫碳性能的影響進(jìn)行研究，發(fā)泡溫度為480℃、發(fā)泡時(shí)間8 h、發(fā)泡壓力為0.8Mpa時(shí)所得泡沫碳泡孔數(shù)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(shí)間為8 h、發(fā)泡壓力為0.8Mpa時(shí)所得泡沫碳導(dǎo)熱系數(shù)最小為0.046W·m-1·K-1；在480℃、0.8Mpa下保溫1 h所得泡沫碳?jí)嚎s強(qiáng)度最大為4.472 MPa；