【化工装备十年大发展】2200-2025煤基重质产物制备通用级沥青碳纤维长丝技术通过评价

                               
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日前，中国石油和化学工业联合会在中国科学院山西煤炭化学研究所（以下简称“山西煤化所”）组织召开“煤基重质产物制备通用级沥青碳纤维长丝技术”科技成果评价会，该技术由山西煤化所完成。

鉴定委员会专家由中国科学院大学王建国研究员、太原理工大学李晋平教授、清华大学翁端教授、福州大学谭猗生研究员、大同大学赵建国教授、中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院沈志刚教授级高级工程师、中国科学院大连化学物理研究所孙剑研究员七位专家组成。会议组织单位中国石油和化学工业联合会副处长曾春阳参加会议。成果完成单位山西煤化所所长房倚天、科技发展处副处长陈贺、904课题组组长申文忠研究员及其团队成员等共计20余人参加会议。王建国担任鉴定委员会主任并主持会议。




房倚天首先致辞，申文忠代表项目团队就“煤基重质产物制备通用级沥青碳纤维长丝技术”的组织实施、研发历程、技术成果与特色、知识产权等进行了详细汇报。该技术成果理论基础上阐明了煤基重质产物中沥青烯分离与结构调控、梯度热缩聚、皮芯抑制、碳纤维中微纳缺陷控制机制。技术上研发的沥青烯连续分离装置，实现了沥青烯化学组成与结构调节，形成了沥青烯可控热缩聚制备可纺沥青的结构调节技术；研发的熔融纺丝装置和高温离心纺丝装置和纺丝技术，实现了连续纺丝，梯度不熔化处理和负压炭化，抑制了皮芯结构，形成了纤维原丝不熔化、炭化技术。首次提出并实现了煤基重质产物制备通用级沥青碳纤维全工艺示范，形成了通用级沥青碳纤维制备全流程自主知识产权。

鉴定委员会专家听取了完成单位的成果汇报，并结合技术装置连续运行现场考核结果，审查了工作报告、研究报告、查新报告和应用推广等有关技术资料。经过质询和讨论，专家一致认为：形成了煤基沥青精制-可纺沥青调制-连续化熔融纺丝-不熔化-碳化全流程制备与装备技术，建成了10 吨/年通用级沥青碳纤维长丝示范装置；该成果技术总体处于国际先进水平，其中煤基通用级沥青碳纤维单丝强度与长度指标达到国际领先水平。

该技术成果得到了中国科学院战略先导科技专项课题“煤基重质产物制备通用级沥青碳长丝技术与示范”（XDA29050400）、国家重点研发计划“低阶煤衍生沥青烯结构调控及其制备沥青碳纤维”（2016YFE0203500）、山西省重点研发计划“煤基沥青碳纤维规模化制备科学基础及技术”（201903D421028）等项目的支持。

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小齐先森 发表于 2025-2-18 11:24
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本次论坛中，中科院煤化所的申文忠教授将带来最新的有关通用级沥青碳纤维制备技术的主题演讲。申文忠教授多年从事多孔炭材料结构调控及应用、煤基重质产物高效利用及沥青碳纤维的研制。而位于太原的中科院煤化所则可以说是国内研究沥青基碳纤维较早起步的机构之一。研究所的沈曾民教授（后历任北京化工大学碳纤维及复合材料研究所名誉所长，博士生导师、国家碳纤维工程技术研究中心顾问、中国航空学会复合材料专业委员会委员；荣获1988年国家级有突出贡献中青年专家称号，1990年原化学工业部“全国国防化工先进工作者”等荣誉称号）开创了我国通用级沥青碳纤维的研制与开发工作(300kg/y，中国科学院科学技术进步二等奖)。
沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、 碳化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维。适于作为碳纤维原料的沥青要求是：杂原子和灰分杂质含量低，碳含量高，具有一定的流变性能以满足纺丝的需求，具有较高的化学反应性以满足不熔化处理的需要。

jlszhoujidai 发表于 2025-2-18 11:46
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但通常所用的沥青原料却难以满足以上要求，一方面是煤基沥青分子结构和组成复杂，各组分反应活性不同，含有大量氧、硫等杂原子以及喹啉不溶物杂质，导致难以调控煤基沥青分子缩聚的有序性，以及中间相沥青有序结构的形成。另一方面，煤基沥青具有较少较短脂肪链的高芳香度烃类，不同于石油沥青具有较多长脂肪链的多环芳香烃。分子结构和组成上的差异显著影响液相碳化行为，从而决定了中间相的形态演化，而中间相是可石墨化结构形成的中间阶段，对碳纤维石墨化过程有决定性的影响。
因此需在充分了解各种原料沥青分子化学结构和物理性能之间相互关系的基础上对不适合的沥青组份或分子群进行裁减或改性修饰，实现可纺中间相沥青有序结构调控，使之符合作为制备沥青基碳纤维原料的基本要求。

2021年的第四届能源转化化学与技术研讨会上，申文忠教授介绍了中科院煤化所在煤基沥青碳纤维制备技术上的进展。申教授在报告中指出，煤焦油沥青或石油沥青中沥青烯含量在40-50％，具有较高的芳香度和碳含量，容易发生聚合或者交联，以煤焦油沥青中的沥青烯为原料，合成高品质可纺沥青，是煤焦油沥青高效利用和沥青碳纤维制备的一条新技术路径。利用煤沥青、煤液化残渣等经热溶萃取及低温热解过程的调控，从分子结构上设计和控制沥青烯组成和分子结构，调控其热缩聚行为、反应过程和反应产物，进而实现可纺沥青结构与分子性能的可控，针对沥青碳纤维的应用需求，从源头进行设计和调节工艺过程来控制其结构与性能。

jlszhoujidai 发表于 2025-2-18 11:46
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沥青基碳纤维的制备方法及其产业化研究
https://bbs.hcbbs.com/thread-5680096-1-1.html
(出处: 海川化工论坛)

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(出处: 海川化工论坛)

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(出处: 海川化工论坛)

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小齐先森 发表于 2025-2-18 11:24
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【化工装备十年大发展】2204-2024全球首台30MW级纯氢燃气轮机点火
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