一種用于煤化工領域的復合煤漿分散劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工的煤基新材料領域，涉及一種可用于在煤制甲醇、煤氣化等化工工藝中配制水煤漿的配方化學品。
【背景技術】
[0002]我國煤炭儲量豐富，煤炭資源在我國能源消費中占65%以上，煤的傳統(tǒng)燃燒方式具有灰渣多、污染大、燃燒不充分等問題。水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的分散劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料，將煤加工成水煤漿則具有燃燒穩(wěn)定、污染排放少等優(yōu)點。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式，顯示出了巨大的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢。
[0003]煤漿分散劑是水煤漿體系中關鍵組分之一，性能優(yōu)異的煤漿分散劑可使水煤漿具有高濃度、低粘度、良好的流動性等優(yōu)良性質。在水煤漿分散劑的研制上，國外比較突出的有Nippon油脂公司、Kao公司和L1n公司等，日本研究人員開發(fā)的一系列性能優(yōu)良的分散劑如NSF(萘磺酸鹽聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺酸鹽)作為水煤漿專用分散劑已經工業(yè)化生產。國內不少企業(yè)和研究機構都對水煤漿分散劑的研究做了很多工作，開發(fā)出很多具有競爭力的產品，如迪昆精細化工公司側重于研究性能高效的水煤漿分散劑，主要品種有CWF-15和WCS-AC。南京大學研究人員開發(fā)的NDF適用煤種寬，性能高效，占有大量的水煤漿添加劑市場。還有淮南礦業(yè)集團合成材料有限責任公司開發(fā)的HNF可以同時兼顧水煤漿的分散性和穩(wěn)定性。總的來說，當前我國水煤漿分散劑市場上萘系應用比較廣泛，此外還有腐殖酸系、木質素系、聚烯烴系、丙烯酸系以及相關復配等產品。但是現(xiàn)有分散劑含有的起分散作用的功能團較為單一且各煤種的煤質及煤表面物理化學性質相差很大，導致現(xiàn)有分散劑仍然存在適用煤種范圍較窄的問題，特別是對高內水含量的褐煤煤種難以成漿。而相比于以上傳統(tǒng)分散劑，本分散劑由于含有苯基、聚醚鏈、磺酸基和羧基等多種功能團從而能夠發(fā)揮在煤顆粒表面吸附成膜、空間位阻、擴散雙電層三個方面的共同作用且均有加強與提高，三種利于成漿因素的共同作用使得本分散劑對多種煤種均具有較好的適應性，對高內水含量的褐煤煤種亦能配制出較高的煤漿濃度。隨著世界石油資源的枯竭，我們需要對煤化工煤制油領域進行戰(zhàn)略性研究與開發(fā)，而開發(fā)新一代普適、高效的煤漿分散劑是推動煤化工快速發(fā)展的重要方面之一。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決現(xiàn)有煤漿分散劑遇到的煤種適用性較差、對褐煤煤種難以成漿等問題，本發(fā)明提供了一種針對較多煤種均有較好成漿性的煤漿分散劑。該分散劑能有效解決一般分散劑所具有的煤種適應性差、成漿濃度低等問題，對各煤種均能夠配制出流動性較好、粘度較低、成漿濃度較高的水煤漿，并具有無毒、安全環(huán)保的特點，非常適合煤化工煤基新材料領域的水煤漿配制生產要求。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的方案是:提供了一種煤化工領域的復合煤漿分散劑，該復合煤漿分散劑的組成包括分散劑主劑、降粘劑、表面改性劑、金屬離子螯合劑和緩蝕劑；
[0006]其中所述分散劑主劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物、丙烯酸-烯丙基聚氧乙烯醚-苯乙烯磺酸鈉三元共聚物、萘磺酸-苯乙烯-馬來酸三元共聚物、木質素磺酸鈉、改性聚甲基丙烯酸鹽共聚物中的一種或幾種，分散劑主劑含量占復合煤漿分散劑總重的35%?65% ;
[0007]所述的降粘劑為單寧酸、磺化單寧、磺化酚醛樹脂、硝基腐殖酸鈉中的一種或幾種，降粘劑含量占復合煤楽分散劑總重的5%?25% ；
[0008]所述的表面改性劑為十二烷基二甲基芐基氯化銨、0P-10、AE0-20、SP-40、TWEEN-60中的一種或幾種，表面改性劑含量占復合煤漿分散劑總重的0.5%?5% ;
[0009]所述的金屬離子螯合劑為聚丙烯酸、二羥乙基甘氨酸、EDTA中的任意一種或幾種，金屬離子螯合劑含量占復合煤楽添加劑總重的0.5%?2.5% ；
[0010]所述的緩蝕劑為苯并三唑、硫脲中的一種或幾種，緩蝕劑含量占復合煤漿分散劑總重的0.2%?2% ；
[0011 ] 本復合煤漿分散劑為水溶液，水分占復合煤漿分散劑總重的0.5%?58.8%。
[0012]上述的復合煤漿分散劑優(yōu)化含量配比為:萘磺酸鹽甲醛縮合物與丙烯酸-烯丙基聚氧乙烯醚-苯乙烯磺酸鈉三元共聚物復配物40%?60%，二者質量比1:3 ;磺化單寧與磺化酚醛樹脂復配物10%?20%，二者質量比1:1 ；AE0-20與SP-40復配物1%?4%，二者質量比1:3 ;聚丙烯酸與EDTA復配物1%?2%，二者質量比1:1 ;硫脲0.5%?1% ;水13%?47.
[0013]本發(fā)明的特征在于，該復合煤漿分散劑的分散主劑組分為一種三元共聚物，其分子鏈上含有的苯環(huán)基團能夠保證其與煤顆粒很好的結合并充分吸附在其表面，大大減少了煤顆粒表面的含氧親水基團對水分子的吸附；同時，分子鏈上的磺酸基和羧基等基團的強電離作用可在煤顆粒周圍形成較強的擴散雙電層。苯基、磺酸基及羧基的共同作用使得分散劑主劑對煤顆粒具有很好的分散性能，有效阻止了煤顆粒的聚集沉降。
[0014]本發(fā)明中的降粘劑組分通過吸附在煤顆粒上拆散和消弱了煤顆粒之間形成的空間結構從而起到降低粘度的作用。同時，降粘劑與煤顆粒的相互吸附作用可導致吸附在煤顆粒表面的水分子解吸，能夠增大漿體中的流動水，提高漿體流動性能。
[0015]本發(fā)明中的表面改性劑組分通過與煤顆粒表面的羥基、羧基等親水基團的氫鍵作用而在煤顆粒表面形成一層疏水層，從而提高了煤顆粒表面的疏水性能，疏水性能的提高有利于分散劑分子的吸附及煤種成漿性能的改善。
[0016]本發(fā)明中的金屬離子螯合劑可以通過螯合劑分子與金屬離子的強結合作用，將金屬離子包合到螯合劑內部，變成穩(wěn)定的化合物，從而阻止鈣、鎂、鐵等金屬離子對煤顆粒周圍擴散雙電層的壓縮及對分散劑功能團的干擾。
[0017]本發(fā)明中的緩蝕劑組分為一種硫基吸附型緩蝕劑，其通過與金屬表面形成配位鍵而吸附在金屬表面并形成吸附保護膜，從而保證了施工設備不會受到介質的腐蝕。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:
[0019]取煤粉60g，其內水含量2.85%，全水含量12.68 %，加入一定量的復合煤漿分散劑溶液，其組成為:
[0020]8%木質素磺酸鈉；
[0021]10%萘磺酸鹽甲醛縮合物；
[0022]20%改性聚甲基丙烯酸鹽共聚物；
[0023]4%磺化單寧；
[0024]2%硝基腐殖酸鈉；
[0025]0.4% 0P-10 ；
[0026]0.1%十二烷基二甲基芐基氯化銨；
[0027]0.7%聚丙烯酸；
[0028]0.3% 二羥乙基甘氨酸；
[0029]0.6% 硫脲；
[0030]余量為水；
[0031]將自來水加入混有分散劑溶液的煤樣中至煤漿濃度達到60%。用鹵素水分測定儀測定水煤漿實際濃度60.38%，粘度710cP，達到水煤漿粘度〈lOOOcP的性能標準。
[0032]實施例2:
[0033]取煤粉60g，其內水含量2.85 %，全水含量12.68 %，加入一定量的復合煤漿分散劑溶液，其組成為:
[0034]30%萘磺酸-苯乙烯-馬來酸三元共聚物；
[0035]35%改性聚甲基丙烯酸鹽共聚物；
[0036]5%單寧酸；
[0037]12%磺化酚醛樹脂；
[0038]3% 0P-10 ；
[0039]2% TWEEN-60 ；
[0040]0.5% 二羥乙基甘氨酸；
[0041]1 % EDTA ；
[0042]0.2% 硫脲；
[0043]余量為水；
[0044]將自來水加入混有分散劑溶液的煤樣中至煤漿濃度達到64%。用鹵素水分測定儀測定水煤漿實際濃度63.92%，粘度980cP，達到水煤漿粘度〈lOOOcP的性能標準。
[0045]實施例3:
[0046]取煤粉60g，其內水含量2.85 %，全水含量12.68 %，加入一定量的復合煤漿分散劑溶液，其組成為:
[0047]20%萘磺酸-苯乙烯-馬來酸三元共聚物；
[0048]20 %萘磺酸鹽甲醛縮合物；
[0049]12%磺化單寧；
[0050]2%磺化酚醛樹脂；
[0051]1.2% 0P-10 ；
[0052]1.8% AE0-20 ；
[0053]0.8%聚丙烯酸；
[0054]0.6% EDTA ；
[0055]0.8% 硫脲；
[0056]余量為水；
[0057]將自來水加入混有分散劑溶液的煤樣中至煤漿濃度達到61 %。用鹵素水分測定儀測定水煤漿實際濃度61.47%，粘度770cP，達到水煤漿粘度〈lOOOcP的性能標準。
[0058]實施例4:
[0059]取煤粉60g，其內水含量2.85 %，全水含量12.68 %，加入一定量的復合煤漿分散劑溶液，其組成為:
[0060]20%萘磺酸-苯乙烯-馬來酸三元共聚物；
[0061]35%丙烯酸-烯丙基聚氧乙烯醚-苯乙烯磺酸鈉三元共聚物；
[0062]6%磺化單寧；
[0063]9%磺化酚醛樹脂；
[0064]1.6% 0P-10 ；
[0065]1 % SP-40 ；
[0066]0.4%聚丙烯酸；
[0067]1.4% EDTA;
[0068]1 % 硫脈；
[0069]余量為水；
[0070]將自來水加入混有分散劑溶液的煤樣中至煤漿濃度達到63 %。用鹵素水分測定儀測定水煤漿實際濃度63.02%，粘度895cP，達到水煤漿粘度〈lOOOcP的性能標準。
[0071]實施例5:
[0072]取煤粉60g，其內水含量2.42 %，全水含量12.27 %，加入一定量的復合煤漿分散劑溶液，其組成為:
[0073]10%萘磺酸鹽甲醛縮合物；
[0074]30%丙烯酸-烯丙基聚氧乙烯醚-苯乙烯磺酸鈉三元共聚物；
[0075]5%磺化單寧；
[0076]5%磺化酚醛樹脂；
[0077]0.3% AE0-20 ；
[0078]0.9%SP_40;
[0079]0.5%聚丙烯酸；
[0080]0.5% EDTA;
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