CN101560421B - 一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂及制备方法，该添加剂由稳定剂、β-萘磺酸盐甲醛缩合物、非离子表面活性剂及脱硫剂按一定比例制成。其步骤是：A、在碱性造纸黑液中加入助凝剂和酸，控制温度，过滤，得木质素；B、将木质素降解改性，改性后的分子中，含有疏水性木质素苯丙单链和亲水性聚糖链，为稳定剂；C、在中性条件下，以稳定剂为基料，选择β-萘磺酸盐甲醛缩合物为分散剂，按比例与非离子表面活性剂，脱硫剂复配，制得添加剂。本发明配方合理，使用方便，方法易行，操作简便，成本低，集分散、稳定二合一的优良制浆性能，脱硫型功能化的新型水煤浆添加剂，可使水煤浆浓度≥65％，脱硫性能≥80％。

Description

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂及制备方法

技术领域

本发明属于添加剂领域，特别涉及到一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，同时还涉及及一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂的制备方法，制备的添加剂可改善煤表面亲水性，提高煤表面动电位，使煤易于分散成为均匀稳定的煤浆。添加剂不仅能满足泵送、雾化各种运输方式和燃烧要求，而且适合德士古造气用所选煤种。

背景技术

高浓度水煤浆(Coal water mixture CWM)是一种新型的煤基清洁燃料，它是由70％左右的煤、30％左右的水及少量添加剂组成的两相混合流体。其粘度在1200mPa·s以下，颗粒平均细度30～50μm。

水煤浆作为合成气原料在引进的德士古加压气化制合成氨生产装置上应用也取得了明显的社会经济效果，国内已先后在鲁南、上海、渭河、淮南等地建成了四套装置。水煤浆的可泵送性在远距离管道输煤上也进行了成功的应用，并显示出传统运输方式没有的优越性和显著的社会经济效益。应用水煤浆具有节油、代油、节能、环保和运输等方面的综合优势。

高浓度脱硫型水煤浆的制备受很多因素影响，选择适宜、高效的添加剂无疑是制备高浓度、低粘度、有脱硫性能水煤浆的关键因素之一。制备水煤浆需要添加少量的添加剂以降低水煤浆的粘度，提高水煤浆的浓度、流变性以及提高水煤浆的稳定性。多年来，各主要发展水煤浆的国家都投入大量人力、物力来开发添加剂的新品种。国外在添加剂的研究工作中比较突出的公司有Nippon油脂公司、Kao公司、Lion公司和Com公司等。目前经筛选在国外各类制浆厂得到工业应用的添加剂可以概括为阴离子型水煤浆分散剂、非离子型分散剂、稳定剂系列三个类型，十几个品种：(1)各类取代基聚萘磺酸盐系列【US4282006；US 4330301】；(2)聚丙烯酸酯系列【US 5082469】；(3)木质素磺酸盐系列【CN 1404912；US 4670482】；(4)腐植酸盐及磺化腐植酸盐系列【CN1298927】；(5)聚烯烃系列【CN 1233618；US 5328491；US 5233012；US5100438；US 5153299；US 4957511】，如马来酸与各类环戊二烯的聚合物钠盐，聚苯乙烯磺酸盐系列；(6)羧酸盐及磷酸盐系列：如多环多元羧酸、聚羧酸盐、多聚磷酸盐、羟基苯甲酸聚合物钠盐等；(7)大多数有机多糖类高分子聚合物如Guar胶、Xanthan胶、黄原胶以及CMC、HEC纤维素等；(8)兼具稳定作用的非离子型分散剂系列；(9)水溶性高分子聚合物系列等。国内的科学工作者经过几十年的研究与努力，也先后研制出了β-萘磺酸盐甲醛缩合物、腐殖酸盐、环氧乙烷型等性能较好的添加剂，现已进入产业化阶段，所取得的成果为我国能源和环境问题的解决提供了一条现实有效的途径。但是添加剂系列技术开发相对薄弱和滞后，不仅高性能低成本的添加剂品种偏少，且未实现按用途系列化，技术水平与西方发达国家相比尚有一定的差距，而且技术开发的目标局限于制浆性能，对于脱硫型或其它环保功能型的开发目前尚属空白。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，使用方便，成本低，集分散、稳定二合一的优良制浆性能，脱硫型功能化的水煤浆添加剂。

本发明的另一个目的是在于提供了一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂的制备方法，方法易行，操作简便。通过用酸析法从造纸黑液中提取木质素，对其进行改性处理，加入β-萘磺酸盐甲醛缩合物作分散剂、脱硫剂、非离子表面活性剂与其混配，制备出了符合工业生产要求的水煤浆复合法添加剂，为造纸黑液的综合利用开辟了一条新途径，可使水煤浆浓度在65％以上。

用于实现本发明目的的脱硫型水煤浆添加剂技术，其特点在于：本水煤浆添加剂由稳定剂、β-萘磺酸盐甲醛缩合物、脱硫剂、非离子表面活性剂复配而成。本发明是研究同时具有高浓度(65～70％)和脱硫性能(≥80％)的水煤浆添加剂，使水煤浆在正常使用中有较低的粘度、较低的流动性，静止时又有较高的粘度，不易产生沉淀，并复配以脱硫的创新功能，使水煤浆造气大幅度减少后续工段脱硫，或水煤浆燃烧时大幅度减少SO_X排放。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，它由以下重量百分比的原料制成：

原料                     重量百分比％

稳定剂                   65～85％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物    5～10％，

非离子表面活性剂    5～10％，

脱硫剂              5～15％。

所述的稳定剂是在碱性造纸黑液加入助凝剂和pH调节剂，调节黑液pH为3～5，控制温度为50～80℃，黑液絮凝分层，过滤后即得到浓度在95％以上木质素，将木质素降解改性成为低分子物质，改性后的木质素分子中，既含有疏水性的木质素苯丙单链，又含有亲水性的聚糖链，可以作为稳定剂。

所述的非离子表面活性剂为环氧丙烷共聚物、环氧乙烷共聚物、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物其中的一种或二至三种的任意混合，优选环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物。

所述的脱硫剂为白云石、氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钙、硫酸钾、氢氧化钠和氢氧化钙其中的一种或二至十种的任意混合，优选碳酸钙、碳酸钾。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，它由以下重量百分比(优选范围)的原料制成：

原料                      重量百分比

稳定剂                    70～80％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物     6～9％，

非离子表面活性剂          6～9％，

脱硫剂                    7～14％。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，它由以下重量百分比(较好范围)的原料制成：

原料                     重量百分比

稳定剂                   72～78％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物    7～8％，

非离子表面活性剂         7～8％，

脱硫剂                   8～12％。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，它由以下重量百分比(最好范围)的原料制成：

原料    重量百分比

稳定剂                   78％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物    7％，

非离子表面活性剂         6％，

脱硫剂                   9％。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂的制备方法，其步骤是：

A、在碱性造纸黑液中加入助凝剂，加酸调节黑液pH为3～5，控制温度为50～80℃.黑液絮凝分层，过滤后即得到木质素；所述的助凝剂是聚丙酰胺、骨胶、海藻酸钠、活性硅酸中的一种或二至四种的任意混合。

B、将木质素降解改性成为低分子物质，改性后的木质素分子中，既含有疏水性的木质素苯丙单链，又含有亲水性的聚糖链，作为稳定剂；

C、在中性条件下，以稳定剂为基料，选择分散性能较好的β-萘磺酸盐甲醛缩合物为分散剂，按以上比例与非离子表面活性剂，脱硫剂复配，制得一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂。

本发明制备的添加剂可以配成任意浓度的水溶液，以溶液的形式加入球磨机或搅拌桶中，也可以制成固态粉状混合物，以粉状加入到球磨机中，所述的添加剂以水剂或干粉的形式加入制浆过程，添加剂用量为干基煤粉重量的0.3％～3％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)稳定剂的原料是碱性造纸黑液，变废为宝；

(2)集分散、稳定二合一的优良制浆性能，脱硫型功能化的新型水煤浆添加剂；

(3)所述添加剂不仅能满足泵送、雾化各种运输方式和燃烧要求，而且适合德士古造气用所选煤种。

具体实施方式

实施例1

煤样：安徽淮南潘一矿。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，由以下重量百分比的原料制成：

原料                     重量百分比

稳定剂                   80％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物    8％，

非离子表面活性剂    5％，

脱硫剂              7％。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂的制备方法，其步骤是：

A、在碱性造纸黑液中加入助凝剂(聚丙酰胺、骨胶、海藻酸钠、活性硅酸中的一种或二至四种的任意混合)，加酸调节黑液pH为3或3.4或4.4或5，控制温度为50或55或61或66或70或74或78或80℃.黑液絮凝分层，过滤后即得到木质素；

B、将木质素降解改性成为低分子物质，改性后的木质素分子中，既含有疏水性的木质素苯丙单链，又含有亲水性的聚糖链，作为稳定剂；

C、在中性条件下，以稳定剂为基料，选择分散性能较好的β-萘磺酸盐甲醛缩合物为分散剂，与非离子表面活性剂(环氧丙烷共聚物、环氧乙烷共聚物、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物其中的一种或二至三种的任意混合)，脱硫剂(白云石、氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钙、硫酸钾、氢氧化钠和氢氧化钙其中的一种或二至十种的任意混合)复配，制得一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂。

60天的动态试验检测水煤浆性质，实施效果见表1。

实施例2～10。

一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，由以下重量百分比的原料制成：

其制备步骤与实施例1相同。60天的动态试验检测水煤浆性质，实施效果见表1。

表1

Claims (5)

1.一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，它由以下重量百分比的原料制成：

原料                    重量百分比％

稳定剂                  65％～85％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物   5～10％，

非离子表面活性剂        5～10％，

脱硫剂                  5～15％；

所述的稳定剂是在碱性造纸黑液加入助凝剂和pH调节剂，调节黑液pH为3～5，控制温度为50～80℃，黑液絮凝分层，过滤后即得到浓度在95％以上木质素，将木质素降解改性成为低分子物质，改性后的木质素分子中，既含有疏水性的木质素苯丙单链，又含有亲水性的聚糖链，作为稳定剂；

所述的非离子表面活性剂为环氧丙烷共聚物、环氧乙烷共聚物、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物其中的一种或二至三种的任意混合；

所述的脱硫剂为白云石、氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钙、硫酸钾、氢氧化钠和氢氧化钙其中的一种或二至十种的任意混合。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，其特征在于：它由以下重量百分比的原料制成：

原料                    重量百分比％

稳定剂                  70％～80％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物   6～9％，

非离子表面活性剂        6～9％，

脱硫剂                  7～14％。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，其特征在于：它由以下重量百分比的原料制成：

原料                   重量百分比％

稳定剂                 72％～78％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物  7～8％，

非离子表面活性剂       7～8％，

脱硫剂                8～12％。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂，其特征在于：它由以下重量百分比的原料制成：

原料                    重量百分比％

稳定剂                  78％，

β-萘磺酸盐甲醛缩合物   7％，

非离子表面活性剂        6％，

脱硫剂                  9％。

5.一种制备权利要求1所述的高浓度脱硫型水煤浆添加剂的方法，其步骤是：

A、在碱性造纸黑液中加入助凝剂，加酸调节黑液pH为3～5，控制温度为50～80℃，黑液絮凝分层，过滤后即得木质素；所述的助凝剂是聚丙酰胺、骨胶、海藻酸钠、活性硅酸中的一种或二至四种的任意混合；

B、将木质素降解改性成为低分子物质，改性后的木质素分子中，既含有疏水性的木质素苯丙单链，又含有亲水性的聚糖链，作为稳定剂；

C、在中性条件下，以稳定剂为基料，选择分散性能较好的β-萘磺酸盐甲醛缩合物为分散剂，按比例与非离子表面活性剂，脱硫剂复配，制得一种高浓度脱硫型水煤浆添加剂。