炭材料用煤沥青热解缩聚研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文炭材料用煤沥青热解缩聚研究姓名：吴碧英申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：许斌20061108武汉科技大学硕士学位论文第l页摘要通过TGA对炭材料用煤沥青粘结剂的热失重过程进行了研究，分析了煤沥青粘结剂的热解缩聚特征，并对中温沥青和改质沥青的热解缩聚行为进行了对比分析，研究了升温速率对煤沥青热解缩聚的影响，发现快速升温使煤沥青组分更多地分解逸出，不利于提高煤沥青的结焦值。针对煤沥青热解缩聚反应特点，建立了煤沥青热解缩聚反应动力学的DAEM模型和Coats．Redfern模型，其表达式分别为：

2、-n

3、爿乩『警1+0．∞，s一言和tnt尘笋Hn等一寺·对武钢中温沥青和改质沥青的热解缩聚动力学过程进行探索性分析研究，在不同煤沥青挥发分组分转化率下，中温沥青和改质沥青ln(h／T2)对1／T的关系曲线具有很好线性相关性，两类煤沥青热解动力学都属于一级反应。采用DAEM模型对煤沥青热解缩聚研究显示，中温沥青热解缩聚反应活化能为75～127kJ／mol，改质沥青热解缩聚反应活化能为60～140kJ／mol，中温沥青和改质沥青的热解缩聚反应活化能随着煤沥青热分解转化率的增加而呈单调增大趋势。煤沥青热分解前期阶段，煤沥青热解

4、缩聚反应所需的反应活化能逐渐缓慢增大，并且中温沥青热解缩聚反应所需的反应活化能要高于改质沥青相应的反应活化能。煤沥青热解的后期阶段，煤沥青热解反应活化能随热分解转化率增加而急剧增大，并且在此阶段改质沥青所需要的反应活化能要高于中温沥青相应值。采用Coats．Redfem模型对煤沥青热解缩聚研究显示，中温沥青热解缩聚反应活化能为31～38kJ／mol，改质沥青热解缩聚反应活化能为29～39kJ／mol。随着升温速率的加快，中温沥青和改质沥青的反应活化能均呈增大的趋势。关键词：TGA；煤沥青粘结剂；热解缩聚反应；动力学分析；

5、DAEM模型；Coats．Redfern模型：活化能第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractTheprocessesofthermalweightlossofcoal—tarpitcharestudiedbymeansofTGA．Thecharacteristicsofpyrolysiscondensationofcoal—tarpitchareanalyzed．Thecharacterofpyrolysiscondensationofmediumpitchiscomparedwiththatofmodified

6、pitch．Theinfluencesofheatingrateonthepyrolysiscondensationofcoal—tarpitchesareinvestigated．Itisfoundthatrapidheatingresultsinmoreconstituentsofcoal—tarpitchesevolvingandisunfavourabletotheenhancementofcokingvalueofcoal—tarpitches．Accordingtothecharacteristicsofth

7、epyrolysiscondensationreactions，theDAEMandCoats—Redfernmodelsofpyrolysisreactionkineticsofcoal·tarpitcheshavebeenestablished．Themodelexpressionsareasfollow：-n【纠乩【警】+o-s。伊而E。nd·nc掣Hn等一言Underdifferentvolatileconversionratesofcoal．tarpitches，In(h／1"z)incorrelationCH

8、IVeiscorrelatedwith1／Tverywell．Itisfoundthatthepyrolysisofcoal—tarpitchesarefirstorderreaction．AccordingtoDAEMmodelcalculation，theactivatederiergiesofpyrolysisreactionsofmediumpitchandmodifiedpitchare75～127kJ／moland60～140lO／molseparately．Theactivatedenergiesofpyr

9、olysisreactionsofcoal—tarpitchesincreasewiththeupgradeofvolatileconversionrates．Infirststageofpyrolysis，theactivatedenergiesofpyrolysisreactionsofcoal-tarpitch