优化基于反应表面和准备针焦的精炼青的准备过程

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 石油化学 石油化学

背景情况:

• 煤焦油是一种复杂的混合物,需要针对特定应用进行精炼.
• 针焦是一种高价值的碳材料,对于石墨电极和其他先进材料至关重要.
• 优化精炼青生产是获得针焦的高质量前体的关键.

研究的目的:

• 为了优化溶剂提取沉积过程,从煤焦油中生产精制青.
• 研究精炼青中素不溶性 (QI) 含量对衍生针焦的特性的影响.
• 建立基于过程参数的数学模型来预测精炼青的产量和质量.

主要方法:

• 使用响应表面方法来优化溶剂提取沉积参数 (溶剂,比率,温度,时间).
• 使用数学建模分析了工艺变量对精炼青产量和成分 (QI,灰,碳化合物比率) 的影响.
• 通过X射线衍射 (XRD),拉曼光谱和极化显微镜,描述了绿色焦炭和来自不同QI含量的精炼青的针焦炭的组成和结构.

主要成果:

• 确定了精炼青生产的最佳参数:溶剂与油的比率为1.2,芳香与酸碳化合物的比率为1.1,沉时间为2小时,提取温度为110°C.
• 在这些条件下,精炼青的产量为76%的产量,含量低于0.1%的QI,灰含量低于0.05%,满足了高质量的针焦炭前体的要求.
• 精炼的青含有较低的QI含量促进了纤维化中位相的形成,导致绿色和针焦炭具有更规律的碳微晶结构.

结论:

• 优化的溶剂提取沉积过程有效地产生高质量的精炼青,适合针焦生产.
• 精炼青中较低的QI含量对于在最终的针焦炭中实现正规的碳微晶结构至关重要.
• 这项研究通过控制精制青前体的QI含量,为生产优质针焦炭提供了一条途径.