煤焦油软沥青精制的基础研究

煤焦油沥青GC-MS分析【摘要】煤焦油沥青是一种成分极其复杂的混合物。

煤焦油沥青用甲苯萃取后，借助于气相色谱质谱联用仪（GC-MS）可以测定其中的芳烃和杂环化合物，为提高煤焦油沥青附加值利用提供实验依据。

【关键词】煤焦油沥青（CTP）；甲苯；萃取；气相色谱质谱联用仪；芳烃1.引言气相色谱法（Gas Chromatography）是一种广泛应用非常广泛的分离手段，它是以惰性气体作为流动相的柱色谱法，其分离原理是基于样品中的组分在两相间分配上的差异。

气相色谱法虽然可以将复杂混合物中的各个组分分离开，但其定性能力较差，通常只是利用组分的保留特性来定性，这在欲定性的组分完全未知或无法获得组分的标准样品时，对组分定性分析就十分困难了。

随着质谱、红外光谱及核磁共振等定性分析手段的发展，目前主要采用在线的联用技术，即将色谱法与其它定性或结构分析手段直接联机，来解决色谱定性困难的问题。

气相色谱-质谱联用（GC-MS）是最早实现商品化的色谱联用仪器，实验一次进样体积仅为0.2µL，可以节省不少原料，因此，小型台式GC-MS使用较为普遍。

2. GC/MS的使用原理气相色谱（Gas Chromatography，GC）具有极强的分离能力；质谱（Mass spectrometry，MS）对未知化合物具有独特的鉴定能力，且灵敏度极高，因此GC-MS是分离和检测复杂化合物的最有力工具之一。

质量分析器是质谱仪的核心，它将离子源产生的离子按质荷比（m/z）的不同，在空间位置、时间的先后或轨道的稳定与否进行分离，以得到按质荷比大小顺序排列的质谱图。

标准质谱图是在标准电离条件——70eV电子束轰击已知纯有机化合物得到的质谱图。

在气相色谱-质谱联用仪中，进行组分定性的常用方法是标准谱库检索。

即利用计算机将待分析组分（纯化合物）的质谱图与计算机内保存的已知化合物的标准质谱图按一定程序进行比较，将匹配度（相似度）最高的若干个化合物的名称、分子量、分子式、识别代号及匹配率等数据列出供用户参考。

煤焦油精制软沥青组成及结构的表征全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：煤焦油精制软沥青是一种常用的道路材料，具有较高的柔韧性和耐久性，能够有效地提高路面的防水性能和抗裂性能。

在软沥青中的组成及结构对其性能起着至关重要的作用，因此对软沥青的组成及结构进行准确的表征是十分必要的。

煤焦油精制软沥青主要由以下几种组分组成：沥青质、烃类、芳香烃、脱氢作用产物和不定氮化合物等。

沥青质是软沥青的主要组成部分，通常占软沥青总重量的70%以上。

沥青质主要由多环芳香烃、杂环和脂环等多种氢碳化合物组成，具有较大的分子量和不溶性。

烃类是软沥青中的另一个重要组成部分，主要由石脑油、溶剂油和沥青石脑油等组成，其碳链长度一般在C5~C20之间。

芳香烃是软沥青中的另一个重要组成部分，其主要由苯、甲苯、二甲苯、萘、菲等多环芳烃组成，具有较高的挥发性和易燃性。

脱氢作用产物是软沥青中的一类较活性的化合物，其主要由脱氢苯、脱氢萘、芳烯类化合物等组成，具有较强的活性和反应性。

不定氮化合物是软沥青中的一类含氮化合物，主要由吡咯、苯胺、萘胺、芳胺等组成，具有较强的生物降解性和环境友好性。

软沥青的结构特征通常通过分子量分布、芳烃含量、沥青骨架结构和沥青胶体结构等参数来表征。

分子量分布是软沥青中分子量大小的广度和多样性的度量，通过分子量分布可以了解软沥青中多环芳香烃和烃类化合物的分子大小和数量。

芳烃含量是软沥青中多环芳香烃的含量，芳烃含量越高，软沥青的柔韧性和耐久性越好。

沥青骨架结构是软沥青中芳香烃和烃类化合物之间的空间结构和相互作用，通过沥青骨架结构可以了解软沥青的流变性能和形变行为。

沥青胶体结构是软沥青中悬浮颗粒和溶剂之间的相互作用和稳定性，通过沥青胶体结构可以了解软沥青的分散性和胶凝性能。

软沥青的组成及结构是影响其性能的重要因素，通过对软沥青的组成及结构进行准确的表征，可以为软沥青的生产和应用提供参考依据，进一步优化软沥青的配方和工艺，提高软沥青的性能和品质。

煤焦油软沥青的流变学行为研究摘要流变行为是材料在熔融态和流动状态形变时的表现。

它主要研究材料在应力、应变、温度、湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。

煤焦油软沥青是一种结构和组成非常复杂的混合物，其分子量和分子结构各不相同，煤焦油软沥青的性质是这些不同组分的综合反映。

本文以煤焦油软沥青为原料，通过反应釜对其进行空气氧化改质，得到4种软化点不同的改质沥青。

分析改质沥青的软化点、甲苯不溶物、喹啉不溶物、结焦值和灰分等性能指标，并关联它们与软化点之间的内在关系；接着在高温流变仪上研究原料软沥青、4种改质沥青的流变学性能，评价在不同转速和温度下试样的粘度变化情况，获得粘温曲线，研究沥青流体的流变性能；根据试样的粘温曲线数据，计算不同软化点煤沥青的粘流活化能；为悬浮法或乳化法制备沥青微球的提供理论依据和数据。

实验表明，煤焦油软沥青的粘度随温度的增大而逐渐减小，随剪切应力的增大逐渐减小，并且温度和剪切应力越大，对煤焦油沥青的影响越小。

关键词：煤焦油软沥青；流变行为；粘温曲线Rheological behavior of soft coal tarpitchAbstractRheological behavior of the material in the molten state when the state of deformation and flow performance. It mainly studies the material under stress, strain, temperature, humidity, radiation and other conditions of the law of the deformation and flow of time-related factors. Soft coal tar pitch is a very complex mixture of structure and composition, the molecular weight and molecular structure varies, the nature of soft coal tar pitch is a comprehensive reflection of these different components. In this paper, soft coal tar pitch as a raw material, in this paper, soft coal tar pitch as a raw material, its modification by air oxidation reactor, to obtain four kinds of softening point different modified bitumen. Analysis of modified bitumen softening point, toluene insoluble, quinolone insolubles and ash coking values and other performance indicators, and associate them with the softening point of the intrinsic relationship between; Then study materials soft asphalt, rheological properties of four kinds of modified asphalt at high temperature rheometer, viscosity was evaluated at different speeds and temperatures of the sample, obtain viscosity-temperature curve, rheological properties of bitumen fluid; According to data of the sample viscosity-temperature curve, Calculate different softening point coal tar viscous flow activation energy; A suspension or emulsified asphalt prepared microspheres provide a theoretical basis and data. Experimental results show that the viscosity of the soft coal tar pitch with increasing temperature and decreases, With increasing shear stress decreases, and the temperature and shear stress, the smaller the impact on coal tar pitch.Key words:Soft coal tar pitch; Rheological behavior; Viscosity-temperature curve目录1 绪论1.1前言1.2流体的定义及特征1.2.1流体的基本概念1.2.2流体的流变性能特征1.2.3流体流变性能的测定方法1.3 煤沥青的流变学研究1.3.1煤沥青的性质1.3.2煤沥青的种类1.3.3煤沥青的应用1.3.4煤沥青粘度与温度的关系1.3.5煤沥青粘度的影响因素1.3.6煤沥青流变性能的研究进展1.4课题的立题依据和研究内容2 实验部分2.1实验原料及试剂2.2实验仪器2.3试样的制备2.4试样性质的测定2.41软化点的测定2.4.2甲苯不溶物的测定2.4.3喹啉不溶物的测定2.4.4结焦值的测定2.4.5灰分的测定2.5粘度的测定2.5.1粘度计操作流程2.5.2粘度计参数设置2.5.3 注意事项3 结果与讨论3.1 四组试样的性质3.2温度对粘度的影响粘流活化能3.3转速（剪切应力）对粘度影响3.3.1软沥青不同转速下的粘度曲线3.3.2试样1不同转速下的粘度曲线3.3.3试样2不同转速下的粘度曲线3.3.4试样3不同转速下的粘度曲线3.3.5试样4不同转速下的粘度曲线4 结论致谢参考文献1绪论1.1前言近几年以来，流变学作为研究物质流动和其运动过程中发生形变规律的科学，在许多领域得以应用。

煤焦油及沥青深加工工艺与发展趋势的分析随着我国煤焦油与沥青深加工工艺的快速发展，于化学工业生产中占据着非常重要的位置。

本文就沥青以及煤焦油深加工工艺进行细致的探讨根据煤焦油及沥青深加工工艺的发展现状探讨了其发展趋势，旨在促进化工工业生产获得较快的发展。

煤焦油主要是指煤在气化以及高温干馏的作用下呈现黑褐色、黑色以及刺激性臭味的粘稠状液体，煤焦油沥青属于碳氢化合物，主要是在煤焦油中进行蒸馏处理而得到的，采用深加工工艺进行处理后，促进产品结构的附加值得到提高。

最近几年，由于我国市场受到内部、外部等因素的影响，我国的焦炭产量呈现逐年上涨的趋势。

本文就我国煤焦油与沥青深加工工艺进行全面分析，同时探讨其发展趋势。

煤焦油及沥青深加工工艺类型1 洗油加工工艺煤焦油加工工艺中洗油加工工艺主要集中着氧芴、芴、苊以及甲基萘等较为重要的化合物，同时还存在着联苯、吲哚、异喹啉以及喹啉等化合物，因为洗油加工具体是在焦炉煤气吸苯的流程上使用，因此，采用化学等方式利用洗油加工工艺相对来说较低。

2 酚油加工工艺煤焦油中酚类化合物主要是低级酚物质，具体在210～230℃以及170～210℃等馏分中进行集中，焦油大概的总量为15%。

通常情况下，提取粗酚时通过减压精馏进行，能够获得二甲酚、对甲酚、间甲酚、邻甲酚以及苯酚等不同类型的产品。

3 轻油加工工艺轻油加工工艺具体是加工苯材料，主要是通过精制粗苯的方式获得二甲苯、甲苯以及纯苯等不同类型的产品。

现今，我国精制焦化粗苯的方法主要分成酸洗法、加氢法两种不同类型。

由于酸洗法有着较多的弊端，国外较多的多家逐渐的研制出较多加氢精制的方式，在粗苯加氢的精制的工艺上较为适合，采用加氢法进行精制的煤焦油具有较强经济竞争力、较好的环境、较高收率以及较高产品质量等优势。

4 煤焦油沥青深加工工艺煤焦油在进行蒸馏后的残渣则会形成沥青，由于有着不相同的蒸馏条件，通常情况下，产率均为55%～65%。

煤焦油沥青的多相体系属于相对复杂的，其有95%～97%，有着5%～7%的含氢量。

第九章煤焦油沥青的加工煤焦油沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残渣，煤焦油沥青简称为沥青，沥青为多种有机物质的混合物，所以无固定的熔点，受热后软化继而熔化。

按其软化点的高低可将沥青分为低温、中温、高温沥青。

我国煤焦油沥青的质量指标如表9-1所示。

表9-1煤沥青的技术指标（GB/T2290—94）注：1号沥青主要用于电极沥青。

沥青中的喹啉不溶物每月至少测定一次。

低温沥青也叫软沥青，用于建筑、铺路、炉衬黏结剂和电极炭素材料，也可用作制造炭黑的原料。

中温沥青用于生产油毡、建筑物防水层、高级沥青漆、煤沥青延迟焦和改质沥青等。

中温沥青还可用来制取针状焦和沥青炭纤维等新型炭素材料。

也可通过回配蒽油制取软沥青。

高温沥青可用来生产各种炭素材料的粘结剂和电极焦等。

第一节沥青的性质一沥青的物理性质沥青最重要的工艺性质包括密度、黏度、塑性、表面张力、润湿性。

1.密度：沥青的密度随软化温度的提高而成线性增加，如图9-1。

图9-1 沥青密度与软化温度的关系2.黏性黏性是沥青的另一重要性质，黏性是指沥青材料在外力作用下，抵抗发生形变的性能指标。

沥青的黏性由其性质和温度而定。

表示沥青黏性的物理量是黏度。

表示沥青黏度的单位有恩氏黏度E t、运动黏度v t（㎝2/s）之别。

二者之间的关系是：tE t t E v 063.0075.0-= 此外，还有动力黏度（Pa ·s ）。

不同软化点的沥青黏度与加热温度的关系见图9-2。

图9-2 不同软化点的沥青黏度与加热温度的关系3. 塑性沥青在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状不变。

这种可以承受由于外力所产生的应力，不致在变形情况下发生破坏的能力，称为塑性。

沥青的塑性小，并随着软化点的增高而减小。

沥青的塑性用延伸度或伸长度表示，即在一定温度下，能够拉成细丝的长度。

4.表面张力表面张力是表示液体表面状态特性的量，数量上等于形成单位面积时所消耗的功。

沥青的表面张力和黏性、温度及化学组成有关。

毕业论文论文题目：精制煤焦油沥青中间相热转化的研究姓名：陈敏专业：煤化工完成时间：2011年12月25日安徽工业大学景德镇市焦化工业集团有限责任公司精制煤焦油沥青中间相热转化的研究摘要沥青类有机物在碳化过程中生成的光学各向异性体称为中间相，具有类似液晶的性质。

不同的碳材料所用中间相沥青的性质各不相同，通过控制中间相热转化过程，可以得到不同性质的中间相沥青。

因此，通过研究沥青的中间相热转化过程，可以揭示中间相转化的机理，从而提出中间相转化的控制条件，以制备符合不同要求的中间相沥青。

本实验是以两种不同性质的煤焦油精制软沥青为原料，在常压不锈钢反应釜内，氮气气氛保护下进行热转化实验。

考察了热聚合温度和恒温时间对中间相沥青的收率、软化点、QI、TI及结焦值的影响。

称重可以看出残留物收率；而QI 的大小反映了沥青中间相含量的多少，TI可以看作为是生成中间相小球体的胚胎，结焦值可以反映出中间相沥青的结焦程度，从而可以提出热转化的控制条件，以探索出符合精制沥青热转化制备出软化点在200℃以上的优质中间相沥青的实验室工艺路线。

关键词：煤焦油精制软沥青，中间相，热转化，软化点目录摘要 (I)目录...................................................... I I 1 文献综述 (1)1.1 煤焦油概述 (1)1.2 煤沥青概述 (1)1.2.1 煤焦油沥青的组成及分类 (1)1.2.2 煤焦油沥青的性质 (1)1.2.3 煤沥青的改质 (2)1.2.4 煤沥青的应用 (2)1.3 中间相沥青 (3)1.3.1 热聚合反应机理 (3)1.3.2中间相产物的形成 (3)1.3.3 中间相的生成机理 (3)1.3.4 中间相沥青的应用 (3)2 实验部分 (5)2.1 原料的制备 (5)2.1.1 实验原料及设备 (5)2.1.2 实验试剂 (5)2.1.3 实验步骤 (5)2.2 精制沥青中间相热转化 (6)2.2.1 实验原料及试剂 (6)2.2.2 实验设备 (6)2.2.3 实验方法 (6)2.2.4 中间相沥青的性能表征 (6)3 结果与讨论 (7)3.1 精制软沥青恒温热转化实验的结果与讨论 (7)3.1.1 热转化产物的残留物收率随时间的变化关系 (7)3.1.2 热转化产物的软化点随时间的变化关系 (7)3.1.3 热转化产物的QI随时间的变化关系 (7)3.1.4 热转化产物的TI随时间的变化关系 (7)3.1.5 热转化产物的结焦值随时间的变化关系 (7)3.1.6 热转化产物的中间相产率随时间的变化关系 (7)3.2 精制软沥青变温热转化实验的结果与讨论 (8)3.2.1 热转化产物的残留物收率随温度的变化关系 (8)3.2.2 热转化产物的软化点随温度的变化关系 (8)3.2.3 热转化产物的QI随温度的变化关系 (8)3.2.4 热转化产物的TI随温度的变化关系 (8)3.2.5 热转化产物的结焦值随温度的变化关系 (8)3.2.6 热转化产物的中间相产率随温度的变化关系 (8)4 结论 (9)参考文献 (10)致谢 (11)1 文献综述1.1 煤焦油概述煤焦油是煤在热解过程中产生的一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠状液体产物，按照煤热解温度的不同可把获得的煤焦油大致分为三类，即低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油[1]。