Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследована возможность использования отечественных каменных углей марок Ж, Д и КС Кузнецкого бассейна, относящихся к типу битуминозных углей, в качестве сырья для получения активных углей. Разработаны рецептуры композиций каменный уголь - пек с использованием каменноугольного пека в качестве связующего. Установлено оптимальное содержание пека в композиции (5 мас. %). Синтезированы новые активные угли на основе углепековых композиций, исследованы параметры их микропористой структуры, адсорбционные свойства и прочностные характеристики.

Приведены результаты исследования пористой структуры и реакционных свойств полукоксов, полученных из углей технологических марок Д, ДГ, Г, Ж и К путем низкотемпературного пиролиза при 600 °С в реторте Фишера. Установлено, что развитие пористой структуры при полукоксовании зависит от природы исходного сырья, поскольку с ростом стадии метаморфизма углей снижается удельная поверхность полукоксов, полученных на их основе. Сравнительный анализ показал, что полукоксы, полученные из углей более высокой степени метаморфизма, характеризуются пониженной реакционной способностью по отношению к кислороду. Выявлена зависимость температуры начала потери массы ( Т 1) и температуры максимальной скорости потери массы ( Т max) процесса окислительной деструкции исследованных образцов полукоксов от их удельной поверхности. Установлено, что с ростом удельной поверхности полукоксов показатели Т 1 и Т max снижаются.

Изучены петрографические характеристики пластово-промышленных проб газовых углей, отобранных с различных шахт Кузнецкого бассейна. С применением рефлектограммного анализа выявлены петрографические особенности, определяющие коксуемость углей в процессе высокотемпературного коксования. Сделана дополнительная оценка физико-химических свойств углей, по результатам которой значительные запасы газовых углей могут найти применение в качестве ценного сырья для коксохимической отрасли.

Изучены физико-химические свойства угольной пыли, отобранной из фильтра тонкой очистки дегазационной установки шахты Кузнецкого угольного бассейна. Образец угольной пыли подробно охарактеризован методами сканирующей электронной и aтомно-эмиссионной спектроскопии, проведен технический анализ, определен гранулометрический состав. На основании полученных данных установлены закономерности изменения химического состава минеральных компонентов минеральной части угольной пыли в зависимости от крупности частиц угля.

В последнее время активно исследуются побочные продукты переработки нефти и ожижения угля - асфальтены. Данные о структуре макромолекул и морфологических характеристиках агрегатов асфальтенов преимущественно получены в области нефтехимических технологий. Известно, что концентрация асфальтенов в растворе и присутствие добавок различной химической природы влияют на структуру их ассоциатов. Особый интерес представляют данные о формировании планарных ассоциатов асфальтенов и конденсированных графитоподобных структур. В связи с оптимизацией условий графитации анодной массы ранее исследовались асфальтены каменноугольного пека (β-фракция). В качестве эффективного связующего при термической обработке анодной массы наилучшим образом себя проявили пеки с высоким содержанием β-фракции. Процессы структурирования макромолекул асфальтенов каменноугольного пека в растворах не изучались. В настоящей работе с использованием комплекса физико-химических методов исследованы структурные характеристики макромолекул асфальтенов среднетемпературного каменноугольного пека (КУП). Асфальтены β-фракции пека выделяли по методике избирательно растворимых групп, в качестве селективных растворителей использованы толуол и гексан. Для формирования пленок асфальтенов выбран 0.01 % раствор асфальтенов в толуоле. Показано, что структурные фрагменты молекул асфальтенов КУП содержат преимущественно конденсированные ароматические соединения с числом ядер 3-7, содержание алкильных заместителей С11 и более практически не определяется, поэтому строение молекул асфальтенов КУП может быть описано моделью Спейта. Коксовый остаток асфальтенов КУП по данным РФА характеризуется наличием кристаллитов из нафтеноароматических слоев. Эти структуры состоят из пачек в 7-8 слоев размером 20-25 A, графитоподобные, межслоевое расстояние 3.42 A.

Разработаны способы получения наноструктурированных композитов на основе различных углеродных материалов, наполненных оксид-гидроксидами хрома, восстановлением бихромата калия гидразином. В качестве углеродных матриц выбраны материалы с различными параметрами пористой структуры и удельной поверхности: микропористый Kem10, мезопористый Carb3, а также углеродные нано-трубки (неозонированные УНТ-1 и озонированные УНТ-2). Исследование асимметричных ячеек суперконденсатора с рабочими электродами на основе полученных нанокомпозитов комплексом электрохимических методов (циклическая вольтамперометрия, хронопотенциометрия, импедансометрия) показало, что декорирование поверхности матриц оксид-гидроксидами хрома приводит к увеличению емкости и уменьшению внутреннего сопротивления ячеек суперконденсатора.

Представлены результаты исследования структурно-морфологических и электрохимических свойств электродного материала для суперконденсаторов, представляющего собой пористую матрицу с внедренными наночастицами смешанного оксида кобальта-никеля. Наноструктурированный композит получен методом терморазложения смешанных гидроксидов никеля и кобальта на поверхности углеродных нановолокон. Методами рентгеноструктурного анализа и малоуглового рассеяния определены состав и дисперсионные характеристики получаемых оксидных наночастиц. Изучение электрохимических свойств синтезируемых электродных материалов методами циклической вольтамперометрии показало, что их электрическая емкость возрастает пропорционально увеличению содержания кобальтата никеля в композите. Электродные материалы на основе наноструктурированного композита углерод-кобальтат никеля обеспечивают существенный рост электрической емкости по сравнению с емкостью исходной углеродной матрицы.

Рассмотрены свойства наноструктурированных композитных электродных материалов для суперконденсаторов на основе многостенных углеродных нанотрубок, полученных пиролизом пропан-бутановой смеси (УНТ-1) и дополнительно выдержанных в атмосфере озона (УНТ-2). Полученные УНТ наполнены наночастицами гидроксидов кобальта и никеля, осажденными на поверхности и в каналах, слагающих волокна нанотрубок. Композиты исследованы методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, рентгенофлуоресцентного элементного анализа и малоуглового рассеяния рентгеновского излучения. Изучены электрохимические свойства полученных нанокомпозитных материалов. Показано, что введение гидроксида кобальт-никеля в углеродную матрицу, как и функционализация ее поверхности озонированием, способствуют увеличению электрической емкости композитных электродов. Это обусловлено псевдоемкостью гидроксидов никеля-кобальта вследствие протекания обратимых окислительно-восстановительных процессов с участием оксидогидроксидных фаз, формирующихся в процессе заряда-разряда ячейки.

Представлены результаты вольтамперометрического исследования закономерностей электроосаждения и электроокисления наноструктурированных систем на основе железа и платины с использованием электролитов различной природы и стеклоуглеродных электродов. Показана возможность применения методов анодной и циклической вольтамперометрии для характеризации нанометаллических осадков. Определены условия электрохимического синтеза и вольтамперометрического исследования нано- структурированных электролитических систем железо-платина.

Рассмотрен один из возможных вариантов рациональной переработки высокопарафинистых остатков газовых конденсатов (ВОГК) с максимальным выходом малосернистых среднедистиллятных фракций - гидрокрекинг со стационарным слоем катализатора. Эксперименты проводили на проточной пилотной установке. В процессе применялись отечественные катализаторы KNT-442МNi (катализатор гидроочист-ки) и KNT-442NiY (катализатор гидрокрекинга) производства ООО “Ишимбайский СХЗК”. Предварительно была подобрана температура процесса, обеспечивающая максимальный выход дизельной фракции. С учетом уникальности состава ВОГК, также исследован гидрокрекинг исходного сырья и фракций 350+ °С, 350-500 °С без предварительной их подготовки. Анализ дизельных фракций продуктов гидрокрекинга (180-350 °С), различных вариантов сырья вне зависимости от их фракционного состава и рециркуляции остатка показывает, что по ключевым показателям они соответствуют требованиям, предъявляемым к товарным дизельным топливам экологического класса К-5. В то же время, независимо от качества исходного сырья, продукты вариантов с рециркуляцией остатков характеризуются несколько улучшенными показателями. Результаты анализа бензиновых фракций (фракций н.к.-180 °С) показывают, что независимо от состава исходного сырья и режима рециркуляции остатка продукты имеют аналогичные показатели. Эти фракции не требуют предварительного гидрооблагораживания и могут быть направлены на установки изомеризации и риформинга. Из рассмотренных вариантов предпочтителен гидрокрекинг исходного ВОГК, который обеспечивает максимальный выход дизельной фракции, не требует предварительного фракционирования исходного сырья и вторичной переработки первичных дистиллятных фракций и остатка.