Carbonization of α2-fraction isolated from thermosolvolysis coal pitch, analysis of the structure of carbonizates

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents the results of the study of the composition and thermal transformations of α2-fraction (quinoline-soluble, toluene-insoluble), isolated from the pitch product of thermal dissolution of coal in a binary mixture of technical solvents of coal and oil origin. Based on thermal analysis data, the dynamics of α2-fraction destruction with the release of volatile substances in the temperature range up to 1100°C was established. Carbonized products were obtained by carbonization of the α2-fraction. The features of the molecular composition and spatial structure of the starting materials and the obtained carbonizates depending on temperature were studied using chemical analysis, IR spectroscopy, CP/MAS13C NMR and X-ray diffraction. A consistent transformation of spatial structural components into packet turbostratic and graphite domains was established. It was shown that at an elevated temperature of 1100°C, extended forms of graphite domains are formed — precursors of needle coke.

About the authors

P. N. Kuznetsov

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

Email: kuzpn@icct.ru
660036 Krasnoyarsk, Russia

B. Avid

Institute of Chemistry and Chemical Technology MAS

Ulaanbaatar, Mongolia

L. I. Kuznetsova

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

A. M. Zhizhaev

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

E. S. Kamensky

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

O. Y. Fetisova

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

G. N. Bondarenko

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

S. A. Novikova

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center SB RAS”

660036 Krasnoyarsk, Russia

References

  1. Predel H. Petroleum Coke, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2014. Р. 1. https://doi.org/10.1002/14356007.a19_235.pub3
  2. Steppich D. Graphite Electrodes for Electric Arc Furnaces, Industrial Carbon and Graphite Materials. USA: John Wiley & Sons, Ltd., 2021. V. 1. Р. 281. https://doi.org/10.1002/9783527674046.ch6_5_3
  3. Ахметов М.М. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2015. № 4. С. 29.
  4. Gabdulkhakov R.R., Rudko V.A., Pyagay I.N. // Fuel. 2022. V. 310. Р. 122265. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122265
  5. Рудко В.А., Габдулхаков Р.Р., Пягай И.Н. // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 795.
  6. Хайрудинов И.Р., Тихонов А.А., Ахметов М.М. // Башкирский химический журнал. 2011. Т. 18. № 3. С. 103.
  7. Mondal S., Yadav A., Pandey V., Sugumaran V. // Fuel. 2021. V. 304. Р. 121459. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121459
  8. Zhang Z., Du H., Guo S., Lou B. // Fuel. 2021. V. 301. Р. 120984. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120984
  9. Wu Z., Chen H., Cai X., Gou Q. // Energies. 2023. V. 16. Р. 4610. https://doi.org/10.3390/en16124610
  10. Pham D.D., Nguyen T.M., Ho T.H., Le Q.V., Nguyen D.L.T. // Fuel. 2024. V. 372. P. 132082. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132082
  11. Kozlov A.P., Cherkasova T.G., Frolov S.V., Subbotin S.P., Solodov V.S. // Coke Chem. 2020. V. 63. Р. 344. https://doi.org/10.3103/S1068364X20070054
  12. Stompel D.Z. Eastern European Coal Tar Market A.D. 2023; International Tar Association: Cocoa Beach, FL, USA, 2023. https://www.itaorg.com/conf-presentations.php? year=2023
  13. Hamaguchi M. // Light Metals. 2012. Р. 1219. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48179-1_210
  14. Shimanoe H., Mashio T., Nakabayashi K., Inoue T. // Carbon. 2020. V. 158. P. 922. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.11.082
  15. Yang J., Nakabayashi K., Miyawaki J., Yoon S.-H. // Carbon. 2016. V. 106. P. 28. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.05.019
  16. Craddock J.D., Rantell T.D., Hower J.C., Whitlow D.T., Wiseman J., Weisenberger M.C. // Fuel. 2017. V. 187. P. 229. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.09.045
  17. Thompson C., Frank G., Edwards V., Martinelli M., Vego A. // Carbon. 2024. V. 226. 119212. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119212
  18. Zhang Y., Liu X., Tian M., Zhu Y., Hua C., Zhao X. // RSC Advances. 2022. V. 12. P. 25860. https://doi.org/10.1039/d2ra03602a
  19. Zhang Z., Chen K., Liu D., Lou B., Li M. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. V. 156. Р. 105097. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2021.105097
  20. Kuznetsov P.N., Kamenskiy E.S., Kuznetsova L.I. // Energy Fuels. 2017. V. 31. P. 5402. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b00158
  21. Kuznetsov P.N., Kamenskiy E.S., Kuznetsova L.I. // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 14384. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c00915
  22. Кузнецов П.Н., Сафин В.А., Авид Б., Кузнецова Л.И., Пурэвсурэн Б., Исмагилов З.Р. // ХТТ. 2021. № 2. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0023117721020031
  23. [Solid Fuel Chemistry. 2021. № 55. Р. 69. https://doi.org/10.3103/S0361521921020038]
  24. Kuznetsov P., Avid B., Kuznetsova L., Fan X., Xu J.-F., Kamenskiy E., Lyrschikov S. // Materials. 2025. V. 18. 1660. https://doi.org/10.3390/ma18071660
  25. Исмагилов З.Р., Созинов С.А., Попова А.Н., Запорин В.П. // Кокс и химия. 2019. № 4. С. 10.
  26. Solomon P.R., Carangelo R.M. // Fuel. 1988. V. 67. P. 949. https://doi.org/10.1016/0016-2361(88)90095-6
  27. Diaz C., Blanco C.G. // Energy Fuels. 2003. V. 17. P. 907. https://doi.org/10.1021/ef020114r
  28. Федорова Н.И., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р. // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. № 3. С. 393. https://doi.org/10.15372/KhUR20160315
  29. Созинов С.А., Попова А.Н., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р. // Химия в интересах устойчивого развития. 2022. Т. 30. № 3. С. 553. https://doi.org/10.15372/KhUR2022413
  30. Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 414 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».