CN101717675A - 一种多功能复合流变剂及其制备方法 - Google Patents

一种多功能复合流变剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能复合流变剂及其制备方法，涉及使用丙烯酰胺等不饱合单体通过共聚反应而制得流变剂及其制备方法。该复合流变剂是以丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯磺酸钠和顺丁烯二酸酐按照一定比例通过氧化-还原的引发体系进行共聚反应所得产物为主组分，辅以分散剂、乳化剂制成的组合物。该组合物用于石油焦粉、重油和水的混合燃料浆体中，其功能是使体系分散、稳定，在使用条件下，能够达到可泵、可喷、雾化、节能、环保的目的。

Description

一种多功能复合流变剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及使用丙烯酰胺等不饱合单体通过共聚反应而制得流变剂及其与分散、乳化组分的复合制备方法，主要是用于石油焦粉-重油-水新型燃料体系的制备。
背景技术
石油是一次性重要的能源材料之一，作为石油组分中的重油是作为冶金、玻璃、发电等工业的重要锅炉燃料。随着重油用量的增加而石油的逐渐短缺，节约石油产品提高其应用效能已成为国家重要的节资节能内容之一，而在燃料重油中掺加一定量的石油焦粉和水构成焦-油-水新型燃料体系，具有显著的节能环保的经济与社会效益，配制这种新型燃料体系的技术关键是能将这三种不相溶的组分均匀分散，应用时能达到可泵、可喷和雾化的要求，目前尚没有与其相适应的具有良好分散、稳定、减阻(降粘)功能的流变剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于石油焦粉-重油-水新型燃料体系的流变剂，本发明的另一个目的是提供该流变剂的制备方法和使用方法。
本发明的技术方案为，一种多功能复合流变剂，其特征是：主要是由下述重量份数比的原料组成的组合物：
稳定流变剂50～80、分散剂0～15、乳化剂0～30
其中：稳定流变剂为丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、苯乙烯磺酸钠(BS)和顺丁烯二酸酐(MA)，通过氧化-还原的引发体系进行共聚反应所得产物各原料的mol配比为AM∶AA∶BS∶MA＝0.2～1∶0.5～2.5∶0～0.5∶0.3～1.0
分散剂为含有磺酸基的阴离子表面活性物质：木质素磺酸盐
乳化剂为与体系亲水亲油值(HLB)相匹配的非离子表面活性剂：聚氧乙烯失水山梨醇酯(Tween)、失水山梨醇酯类(Span)及酚聚氧乙烯醚类(OP)的组合物，
氧化剂为过硫酸铵，
还原剂为亚硫酸氢钠，
其反应式为
Figure G2009102300071D0000021
该多功能复合流变剂的制备方法是：
A.稳定流变剂的制取
a.按照各原料mol配比为AM∶AA∶BS∶MA＝0.2～1∶0.5～2.5∶0～0.5∶0.3～1.0称取原料，
取前述原料总重量0.5％～1.5％的过硫酸铵为氧化剂，
取前述原料总重量1.0％～3.0％的亚硫酸氢钠为还原剂，
b.合成操作：在反应釜中加入前述原料总重量50％的水做底水及MA，加热溶解，加入亚硫酸氢钠然后升温到65℃～70℃，将氧化剂配成3％的水溶液为A滴液，将AA+BS+AM配成60％的水溶液为B滴液，同时将A滴液和B滴液滴加到底水中，其滴加时间A滴液为2.5～3.5h，B滴液为2～3h，滴加过程中保持温度为65℃～70℃，滴完后继续保温再反应0.5～1h，然后降温至40～50℃，用30％的NaOH水溶液中和至PH＝6～7，用水调整其固含量为35％～45％，
B.按照稳定流变剂50～80、分散剂0～15、乳化剂0～30，的重量份数比配制成复合流变剂。
该多功能复合流变剂的使用方法是：对于按照石油焦粉∶重油∶水＝20～35∶50～65∶5～15的重量份数比制成焦油水浆，加入焦油水浆重量的1.0％的上述复合流变剂加温至80℃，在转速为1500转/分的条件下搅拌30分钟，焦油水浆稳定不分离时间为20～25天。
本复合流变剂中的乳化剂为与体系亲水亲油值(HLB)相匹配的非离子表面活性剂：聚氧乙烯失水山梨醇酯(TWeen)、失水山梨醇酯类(Span)及酚聚氧乙烯醚类(OP)的组合物，其中Tween为Tween-80或Tween-60，Span为Span-60、Span-40或Span-20，OP为OP-10，
多功能复合流变剂各原料重量份数比为：稳定流变剂代号FS，分散剂代号F，乳化剂代号Y，
FS∶F∶Y＝60∶10∶30其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-60∶Span-60∶OP-10＝10；10；10。
多功能复合流变剂各原料重量份数比为：
FS∶F∶Y＝70∶10∶20其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-80∶Span-40∶OP-10＝5∶8∶7。
多功能复合流变剂各原料重量份数比为：
FS∶F∶Y＝70∶10∶20其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-60∶Span-20∶OP-10＝5∶5∶10。
本发明的有益效果是本发明提供了一种复合流变剂及其制备方法，它是由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、苯乙烯磺酸盐(BS)和顺丁烯二酸酐(MA)四种不饱和共聚单体，通过高分子的自由基共聚反应；形成含有多种功能团的线型聚合物为稳定流变剂，以其为主料，辅以分散剂和乳化剂制成复合流变剂，该复合流变剂具有分散、触变、稳定及输送过程中的减阻等流变功能。添加到焦油水浆中可以调整焦油水浆的性能满足像重油一样可输送、泵送和雾化燃烧。实验证明使用本发明的复合流变剂处理的焦油水浆具有良好的泵送性能，着火温度低、雾化性能明显提高，从而使燃料燃烧充分、排烟温度降低，烟气中氧化氮的含量下降，有利于节能环保。
具体实施方式
本发明的具体实施方式是，：
实施例1，该多功能复合流变剂的制备方法是：
A.稳定流变剂的制取
a.按照各原料mol配比为AM∶AA∶BS∶MA＝0.2∶1∶0.03∶0.5称取原料，以公斤为单位即AM14.2Kg、AA72Kg、BS6.2Kg、MA49Kg，
取前述原料总重量0.7％即0.99Kg的过硫酸铵为氧化剂，
取前述原料总重量1.5％的即2.12Kg亚硫酸氢钠为还原剂，
b.合成操作：在反应釜中加入前述原料总重量50％即72Kg的水做底水及MA，加热溶解，加入亚硫酸氢钠然后升温到65℃～70℃，将氧化剂配成3％的水溶液为A滴液，将AA+BS+AM配成60％的水溶液为B滴液，同时将A滴液和B滴液滴加到底水中，其滴加时间A滴液为2.5h，B滴液为3h，滴加过程中保持温度为65℃～70℃，滴完后继续保温再反应1h，然后降温至40～50℃，用30％的NaOH水溶液中和至PH＝6～7，用水调整其固含量为40％。
B.按照FS∶F∶Y＝60∶10∶30的重量份数比配制成复合流变剂，其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-60∶Span-60∶OP-10＝10；10；10。即A步骤制取的稳定流变剂60公斤、木质素磺酸盐10公斤、Tween-60、Span-60、OP-10各10公斤，均匀搅拌。
实施例2，稳定流变剂的原料组成重量份数比为：
  AM   AA   BS   MA
  21.3   108   0   39.2
  28.4   122.4   2.06   58.8
  35.5   136.8   4.12   78.4
  42.5   144.0   6.18   98.0
配置复合流变剂的其它重量份数比为：
Figure G2009102300071D0000041
实施例3，多功能复合流变剂的使用方法是：对于按照石油焦粉∶重油∶水＝30∶60∶10的重量份数比制成焦油水浆，加入焦油水浆重量的1.0％的复合流变剂加温至80℃，在转速为1500转/分的条件下搅拌30分钟，焦油水浆稳定不分离时间为20～25天。

Claims (7)

1.一种多功能复合流变剂，其特征是：主要是由下述重量份数比的原料组成的组合物：
稳定流变剂50～80、分散剂0～15、乳化剂0～30
其中：稳定流变剂为丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、苯乙烯磺酸钠(BS)和顺丁烯二酸酐(MA)，通过氧化-还原的引发体系进行共聚反应所得共聚物各原料的mol配比为AM∶AA∶BS∶MA＝0.2～1∶0.5～2.5∶0～0.5∶0.3～1.0，
分散剂为含有磺酸基的阴离子表面活性物质：木质素磺酸盐
乳化剂为非离子表面活性剂：聚氧乙烯失水山梨醇酯(Tween)、失水山梨醇酯类(Span)及酚聚氧乙烯醚类(OP)的组合物，
氧化剂为过硫酸铵，
还原剂为亚硫酸氢钠。
2.权利要求1所述的一种多功能复合流变剂的制备方法，其特征是：
A.稳定流变剂的制取
a.按照各原料mol配比为AM∶AA∶BS∶MA＝0.2～1∶0.5～2.5∶0～0.5∶0.3～1.0称取原料，
取前述原料总重量0.5％～1.5％的过硫酸铵为氧化剂，
取前述原料总重量1.0％～3.0％的亚硫酸氢钠为还原剂，
b.合成操作：在反应釜中加入前述原料总重量50％的水做底水及MA，加热溶解，加入亚硫酸氢钠然后升温到65℃～70℃，将氧化剂配成3％的水溶液为A滴液，将AA+BS+AM配成60％的水溶液为B滴液，同时将A滴液和B滴液滴加到底水中，其滴加时间A滴液为2.5～3.5h，B滴液为2～3h，滴加过程中保持温度为65℃～70℃，滴完后继续保温再反应0.5～1h，然后降温至40～50℃，用30％的NaOH水溶液中和至PH＝6～7，用水调整其固含量为35％～40％，
B.按照稳定流变剂50～80、分散剂0～15、乳化剂0～30，的重量份数比配制成复合流变剂。
3.权利要求1所述的一种多功能复合流变剂的使用方法，其特征是：对于按照石油焦粉∶重油∶水＝20～35∶50～65∶5～15的重量份数比制成焦油水浆，加入焦油水浆重量的1.0％的上述复合流变剂，加温至80℃，在转速为1500转/分的条件下搅拌30分钟，油焦水浆稳定不分离时间为20～25天。
4.根据权利要求1所述的一种多功能复合流变剂，其特征是：所述的乳化剂为非离子表面活性剂：聚氧乙烯失水山梨醇酯(TWeen)、失水山梨醇酯类(Span)及酚聚氧乙烯醚类(OP)的组合物，其中Tween为Tween-80或Tween-60，Span为Span-60、Span-40或Span-20，OP为OP-10。
5.根据权利要求1或4所述的一种多功能复合流变剂，其特征是：所述的各原料重量份数比为：稳定流变剂代号FS，分散剂代号F，乳化剂代号Y，
FS∶F∶Y＝60∶10∶30其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-60∶Span-60∶OP-10＝10；10；10。
6.根据权利要求1或4所述的一种多功能复合流变剂，其特征是：所述的各原料重量份数比为：
FS∶F∶Y＝70∶10∶20其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-80∶Span-40∶OP-10＝5∶8∶7。
7.根据权利要求1或4所述的一种多功能复合流变剂，其特征是：所述的各原料重量份数比为：
FS∶F∶Y＝70∶10∶20其中乳化剂各成分重量份数比为Tween-60∶Span-20∶OP-10＝2∶5∶10。
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