神华煤直接液化残渣的萃取组分及模型化合物改性石油沥青

摘要

随着交通量越来越大，人们对沥青路面的要求越来越高，由于改性沥青性能优越，所以在全球广泛应用。煤直接液化残渣(DCLR)是煤液化工艺产生的副产物，它与特立尼达湖沥青(TLA)的物质组成、性质类似，用于改性沥青时的量小于TLA。将DCLR用作沥青改性剂，既可以使液化残渣得到充分利用，又解决了它带来的环境问题。
　　本文将DCLR进行梯级萃取制得重油(HS)、沥青烯(A)、前沥青烯(PA)三种改性剂，加入到石油沥青中，检测得到改性沥青的性能。得出结论:当HS的量为1％、A的量为4％时改性沥青性能符合美国ASTM D5710-9540-55的标准，加入PA时，改性沥青的三大指标不能同时符合标准。另外，本论文还选择了模型化合物正十二烷、正二十烷、萘、芘作沥青改性剂，得到的改性沥青性能都随改性剂的增多针入度、延度先减后增，软化点先增后减。DCLR和改性沥青的一些性质用热重分析仪(TG)、TG-FTIR、FTIR和荧光显微镜进行了测定分析。
　　七种改性沥青与石油沥青的热失重和失重速率曲线趋势相同，改性沥青的失重率和石油沥青相比有减小的趋势，但相差不大。所有的沥青热解气体的红外谱图中，在3500-4000cm-1有吸收峰，证明热解气中有H2O产生;在3015cm-1是甲烷的振动峰;2290-2400cm-1是CO2振动吸收峰，CO2的峰强度，改性后的沥青均大于石油沥青;1374cm-1有峰出现，是S=O振动吸收峰，说明气体中有SO2;650-900cm-1是苯环取代基吸收振动峰，沥青热解后的产物主要是芳香烃、醇类、酚类的混合物。加入正十二烷、正二十烷的改性沥青热解后产生气体在红外图中2290-2400cm-1表示CO2的峰强度比萘、芘改性沥青的要大。这七种改性沥青荧光物质都比石油沥青的多，加入改性剂后沥青中偏油性的芳香分会增多，导致荧光增多，沥青老化后DCLR萃取组分改性沥青发光物质还是以点状存在，模型化合物的改性沥青则是以短小的棒状结构显现。
　　本文中所有的改性沥青，通过红外检测并没有新的官能团出现，推测改性剂与石油沥青只是物理混合并没有发生化学反应。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 石油沥青

1．2．1 石油沥青生产工艺

1．2．2 石油沥青的性质

1．3 改性沥青的研究与应用现状

1．3．1 改性剂种类

1．3．2 改性剂的选择

1．3．3 基质石油沥青的选择

1．3．4 常用的改性沥青

1．3．5 评价改性沥青的技术指标

1．3．6 改性沥青的技术标准

1．4 煤直接液化残渣的研究进展

1．4．1 煤直接液化概述

1．4．2 国内外煤直接液化技术

1．4．2 煤直接液化残渣的应用

1．4．2 煤直接液化残渣用于改性沥青的研究进展

1．5 研究内容和实验方案

2．1 实验原料

2．1．1 石油沥青

2．1．2 煤直接液化残渣

2．2 实验试剂及仪器和实验方法

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 改性沥青制备方法

2．2．4 实验方法

2．2．5 改性沥青性能评价

第三章 液化残渣及萃取组分的热解特性

3．1 液化残渣萃取组分的制备

3．1．1 液化残渣萃取组分

3．1．2 液化残渣萃取组分HS的GC-MS分析

3．2 液化残渣及萃取组分的热解特性

3．2．1 液化残渣的热解特性

3．2．3 液化残渣萃取组分的热解特性

3．3 液化残渣及萃取组分和半焦的FTIR分析

3．4 本章小结

第四章 液化残渣萃取组分改性石油沥青

4．1 HS、A、PA改性石油沥青

4．2 改性沥青老化前后FTIR分析

4．3 改性沥青的TG-FTIR分析

4．3．1 改性沥青TG分析

4．3．2 改性沥青热解气体FTIR分析

4．4 改性沥青半焦FTIR分析

4．5 改性沥青荧光显微镜图像分析

4．6 本章小结

第五章 模型化合物改性石油沥青

5．1 模型化合物改性石油沥青

5．2 模型化合物改性沥青FTIR分析

5．2．1 模型化合物改性剂FTIR分析

5．2．2 模型化合物改性沥青老化前后FTIR分析

5．3 模型化合物改性沥青的TG-FTIR分析

5．3．1 模型化合物改性沥青的TG分析

5．3．2 模型化合物改性沥青热解气体的FTIR分析

5．4 模型化合物改性沥青荧光显微镜图像分析

5．5 本章小结

结论

未来展望与建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢