Карбонизация α2-фракции, выделенной из термосольволизного каменноугольного пека, и анализ структуры карбонизатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты изучения состава и термических превращений α2-фракции (хинолин-растворимой, толуол-нерастворимой), выделенной из пекового продукта терморастворения каменного угля в бинарной смеси технических растворителей угольного и нефтяного происхождения. По данным термического анализа установлена динамика деструкции α2-фракции с выделением летучих веществ в температурной области до 1100°C. Путем карбонизации α2-фракции получены карбонизированные продукты. Методами химического анализа, ИК-спектроскопии, CP/MAS 13C ЯМР и рентгеновской дифракции изучены особенности молекулярного состава и пространственного строения исходных веществ и полученных карбонизатов в зависимости от температуры. Установлена последовательная трансформация пространственных структурных компонентов в пакетные турбостратные и графитовые домены. Показано, что при повышенной температуре 1100°C формируются протяженные формы графитовых доменов — предшественников игольчатого кокса.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. Н. Кузнецов

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

Б. Авид

Институт химии и химической технологии МАН

Email: kuzpn@icct.ru
Монголия, Улан-Батор

Л. И. Кузнецова

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

А. М. Жижаев

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

Е. С. Каменский

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

О. Ю. Фетисова

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

Г. Н. Бондаренко

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

С. А. Новикова

ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kuzpn@icct.ru
Россия, 660036 Красноярск

Список литературы

  1. Predel H. Petroleum Coke, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2014. Р. 1. https://doi.org/10.1002/14356007.a19_235.pub3
  2. Steppich D. Graphite Electrodes for Electric Arc Furnaces, Industrial Carbon and Graphite Materials. USA: John Wiley & Sons, Ltd., 2021. V. 1. Р. 281. https://doi.org/10.1002/9783527674046.ch6_5_3
  3. Ахметов М.М. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2015. № 4. С. 29.
  4. Gabdulkhakov R.R., Rudko V.A., Pyagay I.N. // Fuel. 2022. V. 310. Р. 122265. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122265
  5. Рудко В.А., Габдулхаков Р.Р., Пягай И.Н. // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 795.
  6. Хайрудинов И.Р., Тихонов А.А., Ахметов М.М. // Башкирский химический журнал. 2011. Т. 18. № 3. С. 103.
  7. Mondal S., Yadav A., Pandey V., Sugumaran V. // Fuel. 2021. V. 304. Р. 121459. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121459
  8. Zhang Z., Du H., Guo S., Lou B. // Fuel. 2021. V. 301. Р. 120984. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120984
  9. Wu Z., Chen H., Cai X., Gou Q. // Energies. 2023. V. 16. Р. 4610. https://doi.org/10.3390/en16124610
  10. Pham D.D., Nguyen T.M., Ho T.H., Le Q.V., Nguyen D.L.T. // Fuel. 2024. V. 372. P. 132082. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132082
  11. Kozlov A.P., Cherkasova T.G., Frolov S.V., Subbotin S.P., Solodov V.S. // Coke Chem. 2020. V. 63. Р. 344. https://doi.org/10.3103/S1068364X20070054
  12. Stompel D.Z. Eastern European Coal Tar Market A.D. 2023; International Tar Association: Cocoa Beach, FL, USA, 2023. https://www.itaorg.com/conf-presentations.php? year=2023
  13. Hamaguchi M. // Light Metals. 2012. Р. 1219. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48179-1_210
  14. Shimanoe H., Mashio T., Nakabayashi K., Inoue T. // Carbon. 2020. V. 158. P. 922. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.11.082
  15. Yang J., Nakabayashi K., Miyawaki J., Yoon S.-H. // Carbon. 2016. V. 106. P. 28. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.05.019
  16. Craddock J.D., Rantell T.D., Hower J.C., Whitlow D.T., Wiseman J., Weisenberger M.C. // Fuel. 2017. V. 187. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.09.045
  17. Thompson C., Frank G., Edwards V., Martinelli M., Vego A. // Carbon. 2024. V. 226. 119212. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119212
  18. Zhang Y., Liu X., Tian M., Zhu Y., Hua C., Zhao X. // RSC Advances. 2022. V. 12. P. 25860. https://doi.org/10.1039/d2ra03602a
  19. Zhang Z., Chen K., Liu D., Lou B., Li M. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. V. 156. Р. 105097. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2021.105097
  20. Kuznetsov P.N., Kamenskiy E.S., Kuznetsova L.I. // Energy Fuels. 2017. V. 31. P. 5402. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b00158
  21. Kuznetsov P.N., Kamenskiy E.S., Kuznetsova L.I. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 14384. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c00915
  22. Кузнецов П.Н., Сафин В.А., Авид Б., Кузнецова Л.И., Пурэвсурэн Б., Исмагилов З.Р. // ХТТ. 2021. № 2. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0023117721020031 [Solid Fuel Chemistry. 2021. № 55. Р. 69. https://doi.org/10.3103/S0361521921020038]
  23. Kuznetsov P., Avid B., Kuznetsova L., Fan X., Xu J.-F., Kamenskiy E., Lyrschikov S. // Materials. 2025. V. 18. 1660. https://doi.org/10.3390/ma18071660
  24. Исмагилов З.Р., Созинов С.А., Попова А.Н., Запорин В.П. // Кокс и химия. 2019. № 4. С. 10.
  25. Solomon P.R., Carangelo R.M. // Fuel. 1988. V. 67. P. 949. https://doi.org/10.1016/0016-2361(88)90095-6
  26. Diaz C., Blanco C.G. // Energy Fuels. 2003. V. 17. P. 907. https://doi.org/10.1021/ef020114r
  27. Федорова Н.И., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р. // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. № 3. С. 393. https://doi.org/10.15372/KhUR20160315
  28. Созинов С.А., Попова А.Н., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р. // Химия в интересах устойчивого развития. 2022. Т. 30. № 3. С. 553. https://doi.org/10.15372/KhUR2022413
  29. Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 414 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема фракционирования пека для получения α2-фракции.

Скачать (114KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема установки для карбонизации α2-фракции.

Скачать (153KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые ТГ и ДТГ для α2-фракции и полученных из нее карбонизатов (а), (б) и суммарный выход летучих веществ при программированном нагреве до 1100°C (в).

Скачать (194KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-Фурье-спектры для исходного пека, выделенной из него α2-фракциии и карбонизатов, полученных при различных температурах; примеры деконволюции полос в области 3100–3000 см–1 (а), (б) и 900–700 см–1 для пека (б), (в).

Скачать (250KB)
Метаданные
6. Рис. 5. CP/MAS 13C ЯМР-спектры пека и выделенной из него α2-фракции.

Скачать (137KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Рентгенограммы исходной α2-фракции и продуктов карбонизации при 300, 400, 600 и 1100°C.

Скачать (145KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Деконволюция основного асимметричного дифракционного рефлекса на примере образца, карбонизованного при 400°C.

Скачать (78KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение доли структурных компонент в зависимости от температуры карбонизации α2-фракции: 1 – гамма 2; 2 – гамма 1; 3 – турбостратный домен; 4 – графитовый домен.

Скачать (183KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Изменение строения графитоподобных доменов в зависимости от температуры карбонизации: 1 – турбостратный; 2 – графитовый (а); 1 – Lc, турбостратный; 2 – Lc, графитовый; 3 – Lа, графитовый (б).

Скачать (390KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025