FCC油浆与煤沥青共炭化制备针状焦.pdf

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1、北京石油化工学院学报第21卷第4期Vol_21NO．4JournalofBeijingInstituteof2013年12月Dec．2013Petro—chemicalTechnologyFCC油浆与煤沥青共炭化制备针状焦马文明。，熊杰明，方国，易玉峰，彭晓希，贾中宝(1．北京化工大学化学工程学院，北京100029；2．北京石油化工学院化学工程学院，北京102617)摘要：针状焦的应用极其广泛，主要应用在炭材料方面。针状焦的性质好坏取决于原料的组成，因此原料的性质对针状焦的合成有重要的影响。以FCC油浆与煤沥青为原料，经共炭化制

2、备针状焦，考察了共炭化条件以及不同原料比例对针状焦的影响。结果表明，利用FCC油浆与煤沥青按适当比例和焦化条件共炭化之后的原料制备的针状焦具有发达的纤维结构、优异的双电层和电容特性。关键词：FCC油浆；煤沥青；共炭化；针状焦中图分类号：TQ522．63文献标志码：A富含芳香组分且含有一定量的环烷和脂肪链提供体系所需的低黏度环境以及气体产生的类短侧链是合成针状焦的理想原料。高温条件拉焦作用，通过共炭化技术以期制备出具有煤系下，芳香族化合物在缩聚反应以及范德华力和针状焦和石油系针状焦两者优良特性的针状焦。表面张力的作用下生成中间相小

3、球，中间相小考察共炭化和不同原料对成焦性能的影响。球的融并、定向排列、固化后生成针状焦l】]。1实验部分所以，原料中的芳香组分是中间相小球生成的基础；环烷和脂肪类短侧链在高温条件下发生1．1实验原料氢转移反应，使得自由基的反应活性得到稳定，中温煤沥青来自攀钢煤化工厂，原料的基维持体系低黏度的时间，以致中间相小球有充本性质见表1。裕的时间生长、融并，形成发达的针状焦I56_。表1沥青的基本性质合成针状焦的主要原料有石油系和煤系两大类，煤沥青等煤系原料中芳烃含量高，烷基侧原料坌D链含量较小，几乎不含有脂肪类环状结构，所以中温沥青52

4、081．32．2112．5749，870．18煤沥青作为原料，反应活性低，体系的流变性FCC油浆来自中国石油北京燕山分公司，差，体系达到一定温度时反应剧烈难以控制，体原料的基本性质见表2。系控制不当易生成镶嵌结构。石油系原料中芳烃含量相对煤沥青较低，含有较丰富的环烷和表2FOG油浆的基本性质脂肪类短侧链，热解程度高，容易造成针状焦呈原料饱和分芳香分釜H／C蜂窝状，形成针状结构不理想]。单一的原料FCC油浆43．6137．4813．273741．30．5不能同时满足热解程度低、体系流变性能好等条件，利用共炭化技术可以改进单一原料的

5、结1．2FCC油浆一煤沥青共炭化构缺陷，有利于合成更为优质的针状焦。引。将净化后的煤沥青和FCC油浆按照不同利用煤沥青中丰富的芳烃组分保证中间相的比例混合后称取250g置于500mL快开式小球生成，以催化裂化油浆中环烷和脂肪类短侧回转搅拌高压反应釜中，通入N。排空反应釜内的空气，预充N至0．35MPa，关闭排气阀；收稿日期：2013-0426快速升温至400。C，在0．35MPa条件下共炭作者简介：马文明(1986一)，男，硕士研究生，E—mail512891649@qq．corn。化5h，共炭化过程中以90r／min不停搅拌防

6、8北京石油化工学院学报2013年第21卷说明CP—NC比FC—NC有更好的双电层特性，3结论因为CP～NC比FC—NC微晶的层间距较小，排列更为规整。通过FCCE和煤沥青共炭化制煤沥青主要成分为芳香族化合物，而FCC备的PF—NC相比FC—NC、cP—NC电极的CV油浆除了芳香族化合物还含有较丰富的环烷和曲线矩形度更优良，这说明通过共炭化制备的脂肪类短侧链，单一的原料作为合成针状焦的针状焦有更为优良的电化学可逆性和双电层原料存在着热解程度高以及体系流变性能差等特性。不足，通过FCC油浆和煤沥青混合能解决这一难题，共炭化处理能进一

7、步提高混合原料的芳香性，减小原料的缩合度。通过SEM、XRD以及电化学分析可以看出，利用共炭化后的原料制备出的针状焦具有高度发达的针状纤维结构，针状焦的层间距降低，石墨化度提高，双电层特性及电容特性较单一原料制备的针状焦优异。图5针状焦的循环伏安曲线参考文献3种针状焦在0．001～5000Hz频率范围r1]MochidaI，KoraiY．Carbonizationinthetube内的电化学阻抗谱如图6所示。理论上的极化bombleadingtoneedlecoke：Icocarbonizationof电极在EIS图中的曲线应是

8、一条垂直于横坐apetroleumvacuumresidueandaFCC—decantoil标的直线，其截距即为电极的电阻值。实际的intobetterneedlecoke[-J]．Carbon，1989，27(3)：Nyquist曲线则分为：高频区、中频区、