一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑及其制備方法和應用。該添加劑主要包括聚木質(zhì)素甲醛磺酸鈉和聚萘甲醛磺酸鈉。其制備方法如下：以堿木質(zhì)素為主要原料，在引發(fā)劑的作用下與磺化劑進行磺化反應，然后加入活性組分、pH值調(diào)整劑、聚合劑進行聚合反應，得到既具有分散性能又具有穩(wěn)定性能的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑，主要應用于煤制水煤漿及半焦制水焦?jié){中。本發(fā)明采用綠色合成工藝，制備方法簡單，反應條件溫和；所用原料價廉易得，成本低廉，性能優(yōu)良，具有很好的性價比，市場競爭優(yōu)勢明顯；投資小，見效快，適用于煤及半焦制漿。
【專利說明】一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑及其制備方法和應用
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及水煤漿、水焦?jié){的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0003]水煤漿或水焦?jié){添加劑是制備水煤漿或水焦?jié){的核心技術(shù)之一，根據(jù)其在水煤漿或水焦?jié){制備中的作用與功能，分為分散劑、穩(wěn)定劑、復合型添加劑。
[0004]分散劑的作用與功能是分散劑吸附在煤粉或焦粉表面后，在煤粉或焦粉表面形成一層很薄的添加劑分子和水化膜，大大地降低煤粉或焦一水界面張力，使得體系的表面自由能降低，因此體系也趨于穩(wěn)定。煤粉或焦的主體為有機質(zhì)，其表面有強烈的疏水性，分散劑不僅可以改善煤粉或焦粉表面的親水性，使煤粉或焦表面為水所潤濕并能夠均勻地分散在少量的水中，還可以改變煤粉或焦表面性質(zhì)，防止煤粉或焦?jié){的煤粉或焦粉自發(fā)地團聚，使水煤漿或水焦?jié){具有良好的流變特性，便于水煤漿或水焦?jié){的霧化燃燒與氣化。
[0005]穩(wěn)定劑的作用與功能是使煤粉或焦粉顆粒穩(wěn)定地懸浮和分散在水中，不發(fā)生硬沉淀。一方面使水煤漿或水焦?jié){具有“剪切變稀”的流變特性，即水煤漿或水焦?jié){在靜置存放時有較高的表觀黏度，流動運輸時表觀黏度可以迅速降低；另一方面使沉淀物有松軟結(jié)構(gòu)，防止?jié){體產(chǎn)生不可恢復的硬沉淀。穩(wěn)定劑能使水煤漿或水焦?jié){中煤/焦顆粒聚結(jié)并和周圍的水分子相互關(guān)聯(lián)，從而形成脆弱卻有一定強度的三維空間結(jié)構(gòu)，故在靜置時能有效的阻止煤/焦?jié){中煤/焦粒沉淀，即使發(fā)生沉淀現(xiàn)象也是可恢復的軟沉淀，在受到外力剪切作用時，漿體表觀黏度將迅速下降。
[0006]復合型添加劑是既具有分散劑的作用與功能，又具有穩(wěn)定劑的作用與功能的新型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0007]水煤漿或水焦?jié){既可以代油燃燒，是一種新型的環(huán)境友好的潔凈燃料，又可以作為氣化原料生產(chǎn)天然氣和甲醇，實現(xiàn)煤炭的高效潔凈利用，有廣闊的應用前景，因此，水煤漿或水焦?jié){添加劑的研發(fā)日益受到重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了獲得性能優(yōu)良的兼具分散劑與穩(wěn)定劑的作用與功能的添加劑，本發(fā)明提供一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑，主要包括聚木質(zhì)素甲醛磺酸鈉和少量的聚萘甲醛磺酸鈉組成，數(shù)均相對分子質(zhì)量為3000^000，pH值為10~12。
[0010]該添加劑的制備方法包括如下步驟:
(1)將9(Tl 10質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至3(T40°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素45~55質(zhì)量份，然后加入引發(fā)劑5~8質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉15~20質(zhì)量份，然后在85、5°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，得到木質(zhì)素磺酸鈉溶液；(2)然后加入5~8質(zhì)量份萘磺酸鈉，6~8質(zhì)量份甲醛，2~3質(zhì)量份PH值調(diào)整劑和少量水，在6(T70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑；
(3)將步驟(2)所得的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑在12(T140°C下干燥，到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0011]更具體地說，所述堿木質(zhì)素優(yōu)選工業(yè)級，pH值擴12，數(shù)均相對分子質(zhì)量為1000~3000 ；
上述復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法中，所述引發(fā)劑優(yōu)選高錳酸鉀、氯酸鉀，工業(yè)級，純度蘭95% ；
上述復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法中，所述亞硫酸鈉為工業(yè)級，優(yōu)選亞硫酸鈉純度蘭93% ；
上述復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法中，所述萘磺酸鈉為工業(yè)級，優(yōu)選2-萘磺酸鈉純度3 98% ；
上述復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法中，所述PH值調(diào)整劑優(yōu)選氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀，工業(yè)級，純度3 95% ；
上述復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法中，所述甲醛為工業(yè)級，優(yōu)選甲醛濃度^ 35% ； 上述方法制備所得 的液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的固含量為35~48% ；
上述方法制備所得的干粉復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑呈淺黃-棕色，主要由聚木質(zhì)素甲醛磺酸鈉和少量的聚萘甲醛磺酸鈉組成，數(shù)均相對分子質(zhì)量為3000飛000，pH值10~12。
[0012]本發(fā)明的添加劑主要應用于煤制水煤漿及半焦制水焦?jié){中。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(I)性能優(yōu)良:本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑在水煤漿或水焦?jié){中具有極好的分散性能和良好的穩(wěn)定性能，特別能改善難成漿煤(如神華煤、褐煤)的成漿性能，提高其制漿濃度，能廣泛應用于水煤漿或水焦?jié){及煤制天然氣、煤制甲醇等液態(tài)燃料領(lǐng)域。
[0014](2)性價比高，市場竟爭優(yōu)勢明顯:本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑以堿木質(zhì)素為主要原料，成本低，來源廣，性能優(yōu)良。在相同的煤種和成漿條件下，使用本發(fā)明的添加劑，其噸漿添加劑成本比使用目前市場上暢銷的添加劑的噸漿添加劑成本低10—40%，具有強的市場競爭力和廣闊的發(fā)展前景。
[0015](3)采用綠色合成工藝:本發(fā)明采用綠色合成理論，在較低溫、常壓的條件進行，反應條件溫和，同時反應物全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，沒有廢物或副產(chǎn)物排出。
[0016](4)投資低，效益顯著:年產(chǎn)I萬噸本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑，設備投資40萬元左右，有顯著的經(jīng)濟效益，2-3個月能收回投資成本。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例來對本發(fā)明作進一步詳細的描述，其中，所述原料均為工業(yè)化產(chǎn)品，設備為通用化工生產(chǎn)設備，所述的原料份數(shù)均為重量份數(shù)。
[0018]實施例1
將100質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至30°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素55質(zhì)量份，然后加入高錳酸鉀7質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉20質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入7質(zhì)量份萘磺酸鈉，8質(zhì)量份甲醛，2質(zhì)量份氫氧化鈉和10質(zhì)量份水，在70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在120°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0019]為了測試復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度均一致)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度864mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天就產(chǎn)生沉淀，說明本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，是一種性能優(yōu)良的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0020]實施例2
將90質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至30°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素50質(zhì)量份，然后加入高錳酸鉀6質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉18質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入6質(zhì)量份萘磺酸鈉，8質(zhì)量份甲醛，2質(zhì)量份碳酸鈉和10質(zhì)量份水，在70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在120°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0021]為了測試復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度均一致)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度924mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天就產(chǎn)生沉淀，說明本發(fā)明復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，是一種性能優(yōu)良的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0022]實施例3
將100質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至30°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素45質(zhì)量份，然后加入高錳酸鉀5質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉15質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入5質(zhì)量份萘磺酸鈉，6質(zhì)量份甲醛，2質(zhì)量份氫氧化鉀和10質(zhì)量份水，在70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在120°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0023]為了測試復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度均一致)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度897mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天就產(chǎn)生沉淀；對于易成漿婁底煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度)下，當用本發(fā)明的添加劑時，婁底煤漿的濃度為68%，粘度789mPa.s, 30天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，婁底煤漿的濃度為67%，粘度926mPa.s, 2天就產(chǎn)生沉淀；說明本發(fā)明復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好 的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，適應的煤種廣，是一種性能優(yōu)良的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0024]實施例4
將95質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至30°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素50質(zhì)量份，然后加入高錳酸鉀6質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉18質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入6質(zhì)量份萘磺酸鈉，8質(zhì)量份甲醛，2質(zhì)量份碳酸鉀和5質(zhì)量份水，在70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在120°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0025]為了測試復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度902mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天產(chǎn)生沉淀，說明本發(fā)明復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，是一種性能優(yōu)良的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0026]實施例5
將110質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至40°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素55質(zhì)量份，然后加入氯酸鉀8質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉20質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入8質(zhì)量份萘磺酸鈉，8質(zhì)量份甲醛，2質(zhì)量份氫氧化鈉和10質(zhì)量份水，在60°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在140°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0027]為了測試復合型水·煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度均一致)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度878mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天就產(chǎn)生沉淀，說明本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，是一種性能優(yōu)良的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
[0028]實施例6
將110質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至40°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素55質(zhì)量份，然后加入氯酸鉀5質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉20質(zhì)量份，然后在90°C的溫度條件下，上述組分反應2小時，然后加入8質(zhì)量份萘磺酸鈉，8質(zhì)量份甲醛，3質(zhì)量份氫氧化鉀和8質(zhì)量份水，在65°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(水劑)，最后，將復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑溶液在140°C下干燥，得到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑(粉劑)。
[0029]為了測試復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的性能，以市場上用量最大，性能最好的萘系水煤漿添加劑NSF為對比參照物，結(jié)果表明:對于難成漿的神華煤，在相同的成漿條件(添加劑添加量、煤粉粒度均一致)下，當用本發(fā)明的添加劑時，神華煤漿的濃度為63%，粘度889mPa.s, 15天不產(chǎn)生沉淀；而用NSF添加劑時，神華煤漿的濃度為60%，粘度904mPa.s, 3天就產(chǎn)生沉淀，說明本發(fā)明的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑不僅有極好的分散性能，還有良好的穩(wěn)定性能，是一種性能優(yōu)良的復`合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
【權(quán)利要求】
1.一種復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑，其特征在于:包括聚木質(zhì)素甲醛磺酸鈉和聚萘甲醛磺酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑，其特征在于:所述添加劑的相對分子質(zhì)量為3000~6000，pH值為10~12。
3.權(quán)利要求1所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將9(T110質(zhì)量份的水加入反應器中，升溫至3(T40°C時，先向反應器中加入堿木質(zhì)素45^55質(zhì)量份，然后加入引發(fā)劑51質(zhì)量份，當溫度升到80°C時，加入亞硫酸鈉15~20質(zhì)量份，然后在85、5°C的條件下，上述組分反應2小時，得到木質(zhì)素磺酸鈉溶液； 然后向步驟(1)所得溶液中加入51質(zhì)量份萘磺酸鈉，61質(zhì)量份甲醛，2~3質(zhì)量份pH值調(diào)整劑和少量水，在6(T70°C的溫度條件下繼續(xù)反應1.5小時，得到液態(tài)復合型水煤漿或水焦楽 添加劑； 將步驟(2)所得的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑在12(T140°C下干燥，到固態(tài)復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法，其特征在于:所述堿木質(zhì)素pH值為9~12，相對分子質(zhì)量為1000~3000。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑為高錳酸鉀或氯酸鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑的制備方法，其特征在于:所述PH值調(diào)整劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的任一種。
7.權(quán)利要求1所述的復合型`水煤漿或水焦?jié){添加劑在煤制水煤漿中的應用。
8.權(quán)利要求1所述的復合型水煤漿或水焦?jié){添加劑在半焦制水焦?jié){中的應用。
【文檔編號】C08H7/00GK103627455SQ201310651267
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】戴財勝, 馬淞江 申請人:湖南科技大學