石油系瀝青基泡沫炭的研制.pdf

1、煉廠原料油重質(zhì)化日益突出,FCC(催化裂化)裝置外甩油漿越來越多,為了提高FCC油漿的附加值,本文選用FCC油漿為原料制備高附加值泡沫炭,既可以為油漿的綜合利用尋求新出路,又可以開發(fā)高性能炭材料。本論文主要工作包括制備用于發(fā)泡的中間相瀝青、中間相瀝青發(fā)泡和中間相瀝青泡沫的固化、炭化等三個過程。
　　 制備中間相瀝青過程中的主要工作有:第一、除去FCC油漿中的飽和分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等組分;第二、采取兩步法制備中間相瀝青,即第一步以F

2、CC油漿抽出油為原料制備軟化點在60℃左右的石油中溫瀝青,第二步以石油中溫瀝青為原料制備中間相瀝青泡;第三、在低溫下制備中間相瀝青。以QFCC油漿為例,在0.5MPa壓力下,選擇反應(yīng)溫度為420℃,炭化時間為8h,可制得中間相含量為85％、β樹脂含量為11.77％和軟化點為300℃的大融并體的中間相瀝青。
　　 在制備中間相瀝青泡沫的過程中,采用自發(fā)泡法制備瀝青泡沫,主要討論了中間相瀝青本身分子量分布、發(fā)泡溫度點、發(fā)泡系統(tǒng)的內(nèi)壓

3、力、穩(wěn)定時間和攪拌狀態(tài)等對發(fā)泡的影響。其中,中間相瀝青前驅(qū)物分子量分布對其發(fā)泡的影響最大,分子量分布越寬,越不利于生成均勻的泡沫。因此,綜合考慮反應(yīng)效率,在調(diào)制中間相瀝青時,應(yīng)選擇較低溫度制備中間相瀝青。
　　 在中間相瀝青泡沫固化、炭化的過程中,在常壓下、稀薄空氣環(huán)境和炭化溫度在800-1400℃,可以制得形狀較好、導(dǎo)熱能力較強的中間相瀝青泡沫炭。在本文中,介紹了在常壓下,炭化溫度在800-1400℃,在通入1L/min氮氣稀

4、釋空氣條件下制備中間相瀝青泡沫炭的方法。SEM照片表明:隨炭化溫度升高,泡沫炭的孔壁逐漸被破壞。XRD分析表明:隨炭化溫度升高,泡沫炭的微晶晶格規(guī)整性得到改善。紅外分析表明:固化后,在中間相瀝青泡沫表面存在大量的C=O、C-H和COO-基團,經(jīng)過炭化后,C-H和COO-含量減少,O-H含量增加:在1100℃以上繼續(xù)炭化,泡沫炭表面的C-H、C=O、O-H和COO-基團含量變化較小。綜合考慮泡沫炭的表面官能團、晶格參數(shù)及形態(tài),得出1100

5、℃是一個比較理想的炭化溫度,可以得到形狀較好,孔徑為80-150μm的泡沫炭產(chǎn)品,其晶體參數(shù)N、La、Lc和d002分別為10、2.5nm、2.31nm和0.3476nm。
　　 導(dǎo)熱性是中間相瀝青泡沫炭的重要性能之一。本文主要討論了中間相瀝青泡沫炭的基體導(dǎo)熱、空隙間氣體對流傳熱和空隙表面輻射傳熱三方面因素對泡沫炭導(dǎo)熱能力的影響,并建立了數(shù)學(xué)模型,定性解釋了本工作中不同炭化程度和密度泡沫炭導(dǎo)熱系數(shù)的變化規(guī)律。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):中間相