CN102796576A

CN102796576A - 一种利用丙烯腈废水制备水煤浆的方法

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Publication number: CN102796576A
Application number: CN2012103350120A
Authority: CN
Inventors: 李寒旭; 汤永新; 丁立明; 武成利; 纪明俊; 朱邦阳; 张晔; 刘峤; 张子利; 曹祥
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明涉及利用丙烯腈废水制备的水煤浆，可有效解决丙烯腈废水难以处理，污染环境，同时水煤浆生产需要大量用水的问题，其解决的技术方案是，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂0.1~5%，丙烯腈废水25%~49.9%，煤粉50-70%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可，本发明既解决了丙烯腈废水的环境污染问题，实现了丙烯腈废水的资源化利用，节省能源，保护环境，又能提高水煤浆的稳定性，降低水煤浆生产成本，且操作简单，成本低，易生产，具有显著的经济效益和环境效益。

Description

一种利用丙烯腈废水制备水煤浆的方法

技术领域

本发明涉及一种利用丙烯腈废水制备的水煤浆。

背景技术

丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成纤维、合成橡胶和合成塑料等许多工业领域。丙烯腈废水是丙烯腈生产过程中产生的终端产物，主要含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯醛、氰基吡啶、反丁烯二腈、琥珀腈、马来酰亚胺、氨氮、硫酸盐以及大量的聚合物等有毒有害且难降解物质，成分复杂，具体成分含量见表1。据美国化学周刊报道，2006年全世界丙烯腈总生产能力为665.8万吨，中国的丙烯腈产量为103.8万吨，每生产1吨丙烯腈就要产生1.5吨废水，如此巨大的废水更是造成了其处理难度大的难题。目前，丙烯腈废水工业广泛应用的处理方法主要有湿式氧化-生化处理法、焚烧法、加压水解-生化处理法及浓缩结晶法四种，但受到技术的限制，不仅在技术上存在不足，且处理费用昂贵（见表2）。

目前丙烯腈废水处理方法的不足：（1）湿式氧化-生化处理法：①设备材质要求高、投资大；②重金属处理难题；③氨氮抑制生化处理问题。（2）焚烧法：①能耗大；②二次污染。（3）加压水解-生化处理法：①聚合物去除效率低；②酸碱污染问题；③氨氮抑制生化处理问题。（4）浓缩结晶法：①设备腐蚀；②二次处理难题；③回收产品具有毒性。

表1 二段急冷后的丙烯腈废水基础性质分析

Figure 2012103350120100002DEST_PATH_IMAGE001

表2 丙烯腈废水处理经济分析

Figure 2012103350120100002DEST_PATH_IMAGE002

因此，如何无害化、资源化地处理和利用丙烯腈废水，减轻环境压力，将成为现代化工生产中环保和节能的一个重要课题，也是科技工作者和行业从业人员一直努力的方向。

水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种新型低污染代油燃料，是由65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它既具有煤炭的物理性质，又具有能像石油一样的流动和稳定性。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术，先后研制成功的环保水煤浆，可以在不断增加费用的前提下，大大提高水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。

普通水煤浆都是以煤为原料，添加大量的水，经过物理搅拌制成，消耗水资源大，生产成本较高。与此同时，水资源作为国民经济发展中不可缺少的重要自然资源，由于各种污染以及不合理利用已造成许多地区濒临水资源利用不平衡。因此，节省和合理利用水资源已迫在眉睫。而生产合成丙烯腈产生的丙烯腈废水，其含水量高，具有很大的潜在利用价值，是一种重要的可再生能源，资源充足，如不加以利用会造成巨大浪费，同时会造成环境污染，危害人类身体健康，如何方便有效地利用丙烯腈废水已成为人们亟待解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明的目的就是提供一种利用丙烯腈废水制备的水煤浆，可有效解决丙烯腈废水难以处理，污染环境，同时水煤浆生产需要大量用水的问题。

本发明的技术方案是，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂0.1~5%，丙烯腈废水25%~49.9%，煤粉50-70%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

本发明既解决了丙烯腈废水的环境污染问题，实现了丙烯腈废水的资源化利用，节省能源，保护环境，又能提高水煤浆的稳定性，降低水煤浆生产成本，且操作简单，成本低，易生产，具有显著的经济效益和环境效益。

附图、表说明

图1为普通水煤浆（所用煤粉为淮南A煤）的流变曲线图。

图2为本发明制得的水煤浆（所用煤粉为淮南A煤）的流变曲线图。

图3为淮南A煤作为煤粉成浆结果对比图。

图4为淮南B煤作为煤粉成浆结果对比图。

图5为淮南A煤作为煤粉水煤浆析水率对比图。

图6为淮南B煤作为煤粉析水率对比图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水33.5%，煤粉65%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例2

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂5%，丙烯腈废水25%，煤粉70%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例3

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂4.5%，丙烯腈废水40.5%，煤粉55%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例4

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂0.1%，丙烯腈废水49.9%，煤粉50%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例5

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂2%，丙烯腈废水38%，煤粉60%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例6

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水32.5%，煤粉66%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例7

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水31.5%，煤粉67%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例8

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水30.5%，煤粉68%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例9

该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水29.5%，煤粉69%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

实施例8

制100吨重的水煤浆，是由添加剂1.5吨，丙烯腈废水28.5吨，煤粉70吨制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合搅拌成均匀混合液，再将煤粉加入到混合液中，搅拌均匀，即成100吨重水煤浆。

所述的添加剂为阴离子型水煤浆添加剂的萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐值酸盐的一种，或非离子型水煤浆添加剂的山梨糖醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯与聚氧丙烷嵌段共聚物的一种。

所述的废水为生产合成丙烯腈产生的丙烯腈废水，其为无色、有刺激性、易挥发的透明液体，主要含有高浓度的无机氰化物和丙烯腈、乙腈等有毒有害且难降解物质，成分复杂，含水量高。

本发明针对丙烯腈废水处理的难题，提供一种依托水煤浆技术处理丙烯腈废水的方法，实现丙烯腈废水的资源化利用，同时利用丙烯腈废水的特性提高水煤浆稳定性。其解决的技术方案是，将丙烯腈废水、煤粉和添加剂混合，制成质量浓度为50%~70%的丙烯腈废水水煤浆（废水水煤浆），通过气化处理丙烯腈废水，该方法既解决了丙烯腈废水的环境污染问题，实现了丙烯腈废水的资源化利用，又能提高水煤浆的稳定性，且操作简单，成本低，易生产，具有显著的经济效益和环境效益。

本发明的技术方案是将丙烯腈废水、煤粉和添加剂等原料，按照现有的水煤浆制备方法制成水煤浆。该水煤浆用丙烯腈废水替代水，然后以重量百分比计：煤粉为50-70%，添加剂0.1-5%，余量为丙烯腈废水，先将添加剂、丙烯腈废水混合搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入混合液中，混匀制成煤粉质量浓度为50-70%的水煤浆。所述的添加剂为适用于水煤浆的添加剂，如阴离子型水煤浆添加剂和非离子型水煤浆添加剂，它的加入能够在一定程度上改变水煤浆的成浆性能，满足气化炉或燃烧炉的要求，所述的阴离子型水煤浆添加剂包括各类取代基聚萘磺酸盐系列、木质素磺酸盐、腐殖酸盐及磺化腐殖酸盐系列、聚烯烃系列、羧酸盐及磷酸盐系列、丙烯酸系列中的任何一种，非离子型水煤浆添加剂包括聚氧乙烯系列、聚氧乙烷系列中的任何一种。所述的煤粉是由煤炭经粉碎制成的煤粉（除泥炭、褐煤以外），本发明组分中丙烯腈废水的添加量由下述公式决定：

公式中：X为丙烯腈废水和添加剂的质量和；M_ad为空气干燥基水分，指煤粉在空气干燥状态下所含的水分，ad(air dry)为空气干燥基。

丙烯腈废水具有明显的提高水煤浆稳定性的作用，可以提高水煤浆性能，在现有的水煤浆气化技术领域具有广阔的使用前景和良好的经济前景。

本发明经测试取得了满意的效果，图1~图6为普通水煤浆和丙烯腈废水水煤浆的特性对比，由图中可以看出，以丙烯腈废水替代水制备水煤浆，浆体特性和表观粘度与普通水煤浆基本保持一致，但丙烯腈废水浆体的72h析水率明显低于普通水煤浆的析水率，说明丙烯腈废水能够提高水煤浆浆体稳定性，满足气化炉和燃烧炉的要求。以1000Nm³（CO+H₂）为计算基准，普通水煤浆和丙烯腈废水水煤浆气化经济性分析及气化模拟结果如表3和表4所示。由表中可以看出利用丙烯腈废水水煤浆作为气化原料，生产1000Nm³合成气的成本为888.3元，相比普通水煤浆，成本节约近100元；而有效合成气的产量却更大，每小时气流量高出约2000Nm³。因此，以丙烯腈废水、煤粉和添加剂为原料制备水煤浆不仅解决了丙烯腈废水的处理问题，而且降低了生产成本，是一种新型燃料，有效用于气化炉和燃烧炉，经试验，节能效果巨大，仅生产1000Nm3（CO+H2），可节约用水29kg。利用丙烯腈废水制备水煤浆，解决了丙烯腈废水对环境造成的污染，长时间无法解决的难题，既实现了废物的利用，又开拓出了新的水煤浆水源，是丙烯腈废水处理及利用上的一大创造。

表3 普通水煤浆和丙烯腈废水水煤浆气化经济性分析

（以1000Nm³（CO+H₂）为计算基准）

Figure 2012103350120100002DEST_PATH_IMAGE003

表4 普通水煤浆和丙烯腈废水水煤浆气化模拟结果

（以1000Nm³（CO+H₂）为计算基准）

Figure 2012103350120100002DEST_PATH_IMAGE004

本发明还可应用于腈纶废水等生产废水，只要将丙烯腈废水由腈纶废水代替即可。

本发明的优点在于：

（1）本发明充分解决了丙烯腈废水处理的难题，工艺简单，废水处理量大，无二次污染；

（2）本发明充分利用了丙烯腈废水含有大量的胶体态聚合物和有机物含量大的特点，提高水煤浆的稳定性和气化中的碳含量；

（3）与目前应用的丙烯腈废水处理方法相比，其将丙烯腈废水直接作为气化中的原料，无需再经处理，大大节省了处理费用，成本低。

Claims

1.一种利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂0.1~5%，丙烯腈废水25%~49.9%，煤粉50-70%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

2.根据权利要求1所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂1.5%，丙烯腈废水33.5%，煤粉65%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

3.根据权利要求1所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂5%，丙烯腈废水25%，煤粉70%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

4.根据权利要求1所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂4.5%，丙烯腈废水40.5%，煤粉55%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

5.根据权利要求1所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂0.1%，丙烯腈废水49.9%，煤粉50%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

6.根据权利要求1所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，该水煤浆由以下重量百分比计的：添加剂2%，丙烯腈废水38%，煤粉60%制成，其中先将添加剂和丙烯腈废水混合，搅拌均匀成混合液，再将煤粉加入到上述混合液中，搅拌均匀，即可。

7.根据权利要求1或2~6任一项所述的利用丙烯腈废水制备的水煤浆，其特征在于，所述的添加剂为阴离子型水煤浆添加剂的萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐值酸盐的一种，或非离子型水煤浆添加剂的山梨糖醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯与聚氧丙烷嵌段共聚物的一种。