hi boy
"Ugol" magazin

COAL PREPARATION


Original Paper

UDC 662.749.33 c A.V. Nevedrov, T.G. Cherkasova, A.V. Papin, 2024

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol’ – Russian Coal Journal, 2024, № 7, pp. 34-37

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-7-34-37

Title

FACTORS AFFECTING FORMATION OF THE MESOPHASE STRUCTURE OF COAL TAR PITCHES

Authors

A.V. Nevedrov, T.G. Cherkasova, A.V. Papin

T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University (KuzSTU), Kemerovo, 650000, Russian Federation e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru 

Authors Information

Nevedrov A.V. – PhD (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies of the T.F. Gorbachev State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: nevedrov@kuzstu.ru

Cherkasova T.G. – Doctor of Chemical Sciences, Professor, Scientific Supervisor of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies of the T.F. Gorbachev State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

Papin A.V. – PhD (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies of the T.F. Gorbachev State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: pav.httt@kuzstu.ru

Abstract

Mesophase pakes are a valuable raw material for the production of carbon fibers, which have unique properties and a wide range of applications. The use of coal raw materials for the production of mesophase pitches in comparison with petroleum raw materials provides a higher yield of the product. When producing mesophase pitches from coal tar, the most significant factors influencing the formation of mesophase in coal pitches are: the quality of the feedstock, the temperature and time of synthesis of mesophase pitch, the composition of the gas medium in the reactor. Studies have been conducted on the production of mesophase pitches from coal tar of PJSC ?Coke? at temperatures of the synthesis stage of mesophase pitch in argon medium equal to 390 and 420 °C. Qualitative characteristics were determined for the obtained peck samples. The research results showed that the mesophase pitch obtained at 420 °C is suitable for the production of carbon fibers.

Keywords

Coal tar, coal pitch, synthesis, carbon fiber, mesophase pitch.

References

1. Капустин В.М., Чернышева Е.А. Проблемы и тенденции развития современного нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса России / Материалы VI Международной научно-практической конференции ?Нефтегазопереработка-2010?, Уфа: ГУП ?ИНХП РБ?, 2010. С. 18-19.

2. Кинетика образования мезофазы при термополиконденсации высокоароматизированных нефтяных остатков / А.А. Мухамедзянова, М.И. Абдуллин, А.Т. Мухамедзянов и др. // Вестник Башкирского университета. 2012. Т. 17. № 4. С. 1722-1725. Mukhamedzyanova A.A., Abdullin M.I., Mukhamedzyanov A.T., Gimaev R.N. Kinetics of mesophase formation during thermopolycondensation of highly aromatized oil residues. Vestnik Bashkirskogouniversiteta. 2012;17(4):1722-1725. (In Russ.).

3. Marsh H., Diez M. Mesophase of graphitizable carbons. In: Shibaev V.P., Lam L., editors. Liquid Crystalline and Mesomorphic Polymers. New York: Springer-Verlag New York Inc,1994, pp. 231-257. DOI: 10.1007/978-1-4613-8333-8-7.

4. Mochida I., Korai Y., Ku C. et al. Chemistry of synthesis, structure, preparation and application of aromatic-derived mesophase pitch. Carbon. 2000;(2):305-328. DOI: 10.1016/S0008-6223(99)00176-1.

5. H urt R.H., Chen Z.Y. Liquid crystals and carbon materials. Physics Today. 2000;53(3):39-44. DOI: 10.1063/1.883020.

6. Конкин А.А. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна. М.: Химия, 1978. 424 с.

7. Кисельков Д.М., Москалев И.В., Стрельников В.Н. Углеродные материалы на основе каменноугольного сырья // Вестник Пермского научного центра УрО РАН. 2013. № 2. С. 13-22. Kiselkov D.M., Moskalev I.V., Strelnikov V.N. Carbonaceous materials based on coal raw materials. Vestnik Permskogo nauchnogotaentra Uralskogo otdeleniya Rossiskoj academii nauk. 2013;(2):13-22. (In Russ.).

8. Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. М.: ИздательствоМФТИ: Физматкнига, 2001. 287 с.

9. T hies M.C. Fractionation and characterization of carbonaceous pitch oligomers: understanding the building blocks for carbon materials. In: Naskar A.K., Hoffman W.P., editors. Polymer Precursor-Derived Carbon. ACS Symposium Series. Washington D.C.: American Chemical Society. 2014, pp. 85-136. DOI: 10.1021/bk-2014-1173.

10. Андрейков Е.И. Сырье для углеродных материалов на базе продуктов коксохимии и термического растворения углей // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. № 24. С. 317-323. A ndreikov E.I. Raw materials for carbon materials based on products of coke chemistry and thermal dissolution of coals. Khimiya vinteresakh ustojchivogo razvitiya. 2016;(24):317-323. (In Russ.).

11. Y uan G., Jin Z, Zuo X. Effect of carbonaceous precursors on the structure of mesophase pitches and their derived cokes. Energy & Fuels. 2018;32(8):8329-8339.

12. Wombles R., Baron J. Laboratory anode comparison of Chinese modified pitch and vacuum distilled pitch. Light metals. 2006;(3):535-540.

13. Сидоров О.Ф. Современные представления о процессе термо-окисления каменноугольных пеков. Механизм взаимодействия кислорода с углеводородами пека // Кокс и химия. 2002. № 9. С. 35-43. Sidorov O.F. Modern ideas about the process of thermal oxidation of coal pitches. The mechanism of interaction of oxygen with pitch hydrocarbons. Koks i Khimiya. 2002;(9):35-43. (InRuss.).

14. Смирнов Б.Н., Тян Л.С., Фиалков А.С. Современные представления о механизме формирования структуры графитирующегося кокса // Успехи химии. 1976. № 10. С. 1731-1752. Smirnov B.N., Tyan L.S., Fialkov A.S. Modern ideas about the mechanism of formation of the structure of gravitating coke. Uspekhi khimii.

1976;(10):1731-1752. (InRuss.).

15. Рубчевский В.Н., Чернышов Ю.А., Волох В.М. Разработка технологических приемов производства электродного пека без участия кислорода воздуха для увеличения его товарной ценности // Кокс и химия. 2009. № 4. С. 36-43. R ubchevsky V.N., Chernyshov Yu.A., Volokh V.M. Development of technological methods for the production of electrode pitch without the participation of oxygen in air to increase its marketable value. Koks i Khimiya. 2009;(4):35-43. (InRuss.).

16. Питюлин И.Н. Научно-технологические основы создания каменноугольных углеродсодержащих материалов для крупногабаритных электродов. Харьков: ИПЦ Контраст, 2004. 480 с.

17. Черкасова Т.Г., Неведров А.В., Папин А.В. Каменноугольный пек атмосферно-вакуумной перегонки каменноугольной смолы // Уголь. 2024. № 4. С. 27-30. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-27-30. Cherkasova T.G., Nevedrov A.V., Papin A.V. Coal tar pitch from atmospheric-vacuum distillation of coal tar. Ugol’. 2024;(4):27-30. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-27-30.

18. Неведров А.В., Папин А.В., Черкасова Т.Г. Характеристика пека, полученного при атмосферной перегонке каменноугольной смолы // Уголь. 2023. № S12. С. 98-102. Nevedrov A.V., Papin A.V., Cherkasova T.G. Characteristics of pitch produced by atmospheric distillation of coal tar. Ugol’. 2023;(S12): 98-102. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-S12-98-102.13.

Acknowledgements

The research was financially supported by a grant from the Russian Ministry of Education and Science (Agreement No. 075-15-2022-1193).

For citation

Nevedrov A.V., Cherkasova T.G., Papin A.V. Factors affecting formation of the mesophase structure of coal tar pitches. Ugol’. 2024;(7):34-37. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024-7-34-37.

Paper info

Received June 6, 2024

Reviewed June 16, 2024

Accepted June 25, 2024

SPECIAL ISSUE




Hot from the press
Partners