焦油沥青

工业产品

煤焦油初馏时留下的残渣称为煤焦油沥青，是由5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量炭黑相似的高分子物质组成的多相体系和高碳物料，含碳92%-94%，是制取各种碳元素材料不可替代的原料。

沥青介绍

煤焦油是从煤炭的热解中获得的液体产品。为了便于研究开发和利用煤焦油，人为的把一到四环以及少量的五环芳烃化合物称为轻质组分，多数五环及以上的多环芳烃称为重质组分。重质组分也被称为煤沥青，其产量约占煤焦油总量的 45%~50%，由于重质组分性能相对比较稳定，常用在碳素和建材行业，主要产品有粘结剂青、浸渍剂沥青、针状焦、沥青焦、碳纤维和涂料等。

煤焦油沥青的来源丰富、价格低廉，同时其分子量范围很大、组成非常复杂。因此有必要深入研究煤焦油沥青的性质和组成，对其进行必要的深加工，提高沥青产品的附加值，为煤焦油沥青的综合应用进行一些有益的探讨。

性质和组成

煤焦油沥青是把煤焦油中的轻质组分提取后剩余的残渣，也是其重质组分。根据软化点的不同，煤沥青被分为低温沥青、中温沥青和高温沥青。煤沥青的组分非常复杂，主要是四环以上的多环芳烃其中包括含有氧、氮和硫等元素的杂原子化合物，它的组成不仅与炼焦用煤的质量有关，也受生产焦炭工艺条件的影响，煤焦油沥青的加工利用对整个煤焦油行业的发展至关重要。由于煤焦油沥青的分子量范围分布十分广泛，其中有一些不能溶解于溶剂的组分。

在煤焦油沥青含有的组分中，作为苯可溶物所包含的石油质的 C/H 原子比大约为 0.7，微微的对其加热就会发生聚合。而苯可溶物的另一组分沥青质的 C/H原子比为1.07，具有相当强烈的黏合性。苯不溶物的C/H 原子比为1.54，是一种较大分子量的聚合物。β树脂 C/H 原子比为 1.93，在其加热之后能够形成各向同性的焦质体。次生喹啉不溶物的 C/H 原子比为2.89，C/H 原子比的不断升高可以导致煤沥青中的组分软化点也相应提高，其黏结性也不断增加。

改质

沥青改质是为了让原料沥青的性质得到提升，使之更容易进行深加工利用，满足炭材料生产过程中的各项指标要求。工业应用比较成熟的主要有热聚合法和真空闪蒸法等。许斌等采用热聚合法成功得到符合国家一级标准的沥青，并发现甲苯不溶物含量随时间呈线性关系，喹啉不溶物含量随时间呈指数关系。真空闪蒸法通过回添闪蒸油的方式避免沥青过度热处理，并且可以减少中间相的形成；真空蒸馏技术可以大幅提高缩聚的水平，加快反应过程。经过改质过的煤焦油沥青主要应用于黏结剂、浸渍剂、针状焦、活性炭、中间相沥青、碳纤维、道路沥青乳化沥青以及沥青基涂料等。

用途

浸渍剂沥青

利用煤焦油沥青研制电极浸渍剂沥青的关键是降低喹啉不溶物(QI)含量。我国浸渍剂沥青尚无专门生产线，目前炼铝和炭素工业所用的浸渍剂大都是用焦化行业生产的煤焦油中温沥青，这种沥青的QI含量较高，一般在10%左右，使用时QI会在炭素制品孔隙入口处形成不渗透滤饼而降低沥青浸入率，影响浸渍效果。为此,日本专门研究了QI<0.001的电极浸渍沥青，并已投人工业化生产，国内有关炭素厂也迫切希望得到这种电极浸渍沥青；此外，如果将煤沥青作为生产针状焦的原料使用，也要求将其中QI分离掉，因此这种低QI改质沥青国内市场及出口前景看好。

中间相沥青

沥青类有机物在炭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;炭化时可形成中间相的沥青,叫中间相沥青，也称为中间相前驭体。用这种沥青可炼制针状焦、可纺制高性能碳纤维以及炭化制成能自行烧结的炭粒、加工模压碳材料等,有很高的利用价值。

筑路用沥青

随着我国城乡道路建设特别是高等级公路的发展，对道路沥青的数量和质量提出了更高的要求。而我国主要用于筑路材料的石油沥青严重供应不足，质量也达不到高等级公路的要求，其分布又十分不均匀，西部和南部缺油地区筑路沥青严重缺乏，相反西部地区煤沥青供应量特别大，为此开发煤沥青改质为替代石油沥青筑路材料的技术，利用该技术生产高等级铺路材料，用于补充石油沥青的供应不足以解决高标号沥青必须进口的问题，具有重大的社会和经济效益。

现状

沥青成分复杂，主要采用溶剂抽提的方法对煤焦油沥青成分进行区分，而不同制备目的的沥青原料对各成分间含量的要求不同，通常使用氧化法、热聚合法以及真空闪蒸法对原料沥青进行改质，得到符合要求的沥青。净化、改质后的沥青可以用于黏结剂沥青、浸渍剂沥青、针状焦、中间相沥青、球形活性炭、沥青基碳纤维、乳化沥青以及道路沥青的制备。当前，炭材料在电力、军事、水净化等领域有着非常突出的应用地位，需求广泛，具有光明的应用前景。发展以煤焦油沥青为主的炭素材料，不仅可以很好地解决大量廉价的煤焦油沥青利用问题，也可以为国民经济发展提供强有力的技术材料后盾。

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