Создание фундаментальных основ процесса сольвентной деполимеризации органического вещества углей с получением поликонденсированных ароматических углеводородов как сырья для производства углеродных материалов

Объекты исследования - угли месторождений России и Монголии, процесс получения концентратов полиароматических углеводородов из этих углей. Цель работы - установление закономерностей влияния состава и структуры органического вещества природных углей на их реакционную способность по отношению к растворителям с различными сольватирующими свойствами в мягких условиях и создание научно обоснованных рекомендаций для разработки селективного сольволизного процесса получения целевых продуктов – концентратов полиароматических углеводородов как сырья для производства углеродных материалов. Для регулярной серии углей месторождений России и Монголии с использованием большого набора современных физико-химических методов получены новые системные результаты, характеризующие особенности химического и молекулярного состава, включая состав поверхностных слоев, пространственного строения, содержание и характеристики алифатических и конденсированных ароматических фрагментов, термические свойства, кинетические параметры термодеструкции. Установлены закономерности влияния состава и структуры органического вещества природных углей на их реакционную способность по отношению к растворителям с различными сольватирующими свойствами в мягких условиях. На основе системного регрессионного анализа большой выборки углей широкого ряда метаморфизма выявлены корреляционные связи конверсии при терморастворении при невысокой температуре с химическими, химико-технологическими и структурными свойствами. В результате предложен набор критериев выбора угольного сырья для процесса получения полиароматических веществ с выходом до 80 %. На основе смесей остаточных фракций процессов переработки нефти и угля предложены эффективные компаундные и гидрооблагороженные растворители, обеспечивающие повышение выхода экстрактов с пониженным содержанием бенз(а)пирена. По данным спектрального анализа установлена полиароматическая природа продуктов термосольволиза, методом хромато-масс-спектрометрии определен компонентный состав ряда дистиллятных и гексанрастворимых фракций (мальтенов). Из ароматического концентрата получены и охарактеризованы образцы пеков, проведено сопоставление их свойств с представительными промышленными пеками. Установлено, что показатели химического, молекулярного состава и технических свойств экстрактивных пеков находятся в пределах показателей для промышленных пеков. Значимым результатом является установление пониженных концентраций бенз(а)пирена в сравнении с промышленным каменноугольным пеком. На основе полученных по проекту результатов сформулированы научно обоснованные рекомендации для создания эффективного селективного процесса получения целевых продуктов – концентратов полиароматических углеводородов как основы для новых углеродных материалов.