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【创新引领走在前】东营港经济开发区:延长石化产业链 瞄准优质“碳纤维”

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近日,记者来到位于东营港经济开发区的山东省化工中试基地。走进中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室碳材料研究中心项目建设现场,记者看到,厂房内部分中试实验设备已经安装完毕开始运行,工人们正在查看仪表参数并记录设备运行状况,在厂房门口,剩余未安装设备的配件也已开始陆续进场。

“石油加工过程中会产生大量的重芳烃类副产品,如减压渣油、焦化蜡油等,这些副产品中芳烃类物质含量较高,可达到40%以上,甚至部分产品重芳烃含量超过50%。以往这些石油化工的副产品都是做燃烧处理,既浪费资源又污染环境。为实现原料的‘吃干榨净’,延长产业链,中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室发明的重芳烃超临界萃取技术,可以将重芳烃原料分离成为富烷烃、富芳烃和沥青,而富芳烃是生产优质碳材料的必备原料。”北京中石大乾泰超临界萃取技术有限公司总经理、山东乾泰技术研究有限公司董事长教授级高级工程师肇润普说。

据了解,我国的沥青基碳纤维材料研究自上世纪70年代开始,至80年代初,相继有生产线建成投用,但高性能沥青基碳纤维原料国产化问题始终未能解决,长期依赖从日本、美国进口原料。沥青基碳纤维按其来源的不同可分煤焦油沥青、石油沥青和合成沥青,但因为煤焦油沥青结构过于复杂,原料选择和优化处理不易实现,生产高性能碳纤维十分困难。而石油沥青是原油加工过程的一种产品,其主要是由芳烃及烷基取代芳烃化合物组成,但石油沥青作为碳纤维中间相沥青原料存在天然的结构缺陷,无法作为生产高等级沥青基碳纤维产品的原料直接使用。

鉴于这种情况,中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室的研究人员经过多年研究,在研究清楚煤焦油沥青及石油沥青结构缺陷后,逐步将研究重点转移到合成沥青上来。合成中间相沥青是生产碳纤维、碳微球、针状焦等优质碳材料的必备材料,中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室的研究人员一直致力于重芳烃开发利用的研究工作,经多年潜心研究,成功发明重芳烃超临界萃取技术。该技术可以去掉重芳烃中的烷烃和结构较差的沥青质,得到富芳烃,进一步合成中间相沥青。目前,该技术已经取得国际发明专利5项,中国发明专利8项,技术达到国际领先水平。

在高性能碳纤维生产优质碳材料应用方面,由山东益大新材料有限公司和中国石油大学(北京)合作的针状焦项目已于2017年实现商业化生产,该产品主要用于生产石墨电极和锂电池负极材料,目前年产能可达20万吨,产能位居亚洲第一、世界第二。“我们的‘超临界萃取+脱硫精制+中间相沥青聚合+熔融纺丝+氧化碳化’组合工艺技术也已成熟,该成果理论研究及基础研究已达到国际领先水平,只需进一步实验验证即可工业化应用。全部中试设备预计年底之前可建设完成,届时将可形成高端碳材料研发创新全流程的实验能力。”肇润普说。

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