CN103951835A - 一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，将腐植酸盐溶于水中，用氢氧化钠溶液调pH为10-12，加入甲醛溶液，升温至55～70℃，搅拌下加入亚硫酸氢钠，恒温反应3-4h，再滴加二元醛水溶液，进行交联反应2-3h，出料后喷雾干燥得到多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂，本发明制备的分散剂在腐植酸分子基体上引入磺酸基，并以二元醛进行分子间适度交联以增大其分子量，有利于在煤颗粒表面吸附后增加其空间位阻作用，本发明所用原料来源广泛、工艺简单，用量少，可显著改善水煤浆的稳定性。

Description

一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法

技术领域

本发明属于水煤浆分散剂技术领域，具体涉及一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法。

背景技术

水煤浆是一种以煤代油的新型液体燃料，是由70%左右的煤炭、30%左右的水及1%左右的分散剂经过混合、均匀分散而形成的一种稳定的固液体系，它保留了原有煤炭的可燃性和还原性等属性。水煤浆制备中的分散剂具有关键性的作用，少量分散剂可以使水和煤的融合性更好，降低黏度，提高水煤浆的分散稳定性和流动性。目前水煤浆分散剂包括有萘系、木质素系、聚羧酸盐系以及相关成分的复配产品。市场上应用较广泛的萘系水煤浆分散剂存在着原料短缺，价格高的缺陷，因此开发出以天然资源为基础原料、性能优良的水煤浆分散剂具有巨大的工业价值。

腐植酸是一种与煤炭结构具有相似性、来源广泛的天然表面活性物质，其分子结构中含有羧基、酚羟基、羰基等多种活性官能团，与煤颗粒表面具有良好的吸附性能，反应活性较高、价格低廉。根据以往的研究结果发现腐植酸作为水煤浆分散剂分散性好，但稳定性很差，导致在水煤浆制备中使用时腐植酸受到了限制。故人们对腐植酸进行了多种改性研究，以提高其分散性与稳定性，当前利用腐植酸为原料制备水煤浆分散剂的研究与应用主要集中在对腐植酸的氧化、磺化、硝化等初级改性。郑化安等在文献[99115929.2]中论述了一种腐植酸系水煤浆添加剂及制备方法，其制备过程是对腐植酸类物质进行氧化降解、磺化、甲基化改性处理，产物具有高效表面活性作用，可用于水煤浆加压气化、锅炉燃烧及同体煤的管道输送等方面。陈琴笙发明了一种腐植酸复配型的水煤浆助剂，它由造纸黑液、草炭、腐植酸三者经混合、热化配制而成（ZL01141319.0）；张光华在文献[煤炭转化，2013]中介绍了一种新型腐植酸基水煤浆分散剂的改性方法，将其用于制备水煤浆时可以提高成浆浓度和稳定性，但是，以上改性方法制备的腐植酸分散剂工艺复杂，由于相对分子质量较小，制备的水煤浆稳定性仍然不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

按质量份数计，将50份腐植酸盐与100～150份水混合得混合物A，用氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至10～12得混合物B，向混合物B中加入25～45份质量分数为37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至55～70℃后向混合物C中加入37.5～82.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应3～4h得物料A，于30～60min内将20～35份质量分数为20%的二元醛水溶液加入物料A中后进行保温反应2～3h得物料B，将物料B喷雾干燥得到棕色粉末状多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂。

所述腐植酸盐为腐植酸钾盐、腐植酸钠盐或腐植酸铵盐。

所述二元醛为乙二醛、丙二醛、丁二醛或戊二醛。

所述喷雾干燥的温度为130～180℃。

本发明具有以下优点：

1）本发明向腐植酸盐分子中引入了亲水性基团磺酸基，用于水煤浆制备时可使煤粒表面带有强烈的负电荷，增强其静电斥力，让煤粒均匀的分散在水中，可显著降低水煤浆的表观粘度。

2）本发明通过二元醛交联反应，使磺甲基化腐植酸盐的结构交联分子链变长，吸附在煤粒表面后具有一定的空间位阻效应，从而起到分散作用的同时可大大提高水煤浆的稳定性能。

3）本发明所用原料来源广泛、工艺简单，且所制备分散剂用量少，便于工业化应用推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

按质量份数计，将50份腐植酸钠溶于150份水中得混合物A，用质量分数10%的氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至10得混合物B，向混合物B中加入45份质量分数37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至55℃后，在搅拌下向混合物C中加入37.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应4h得物料A，再于30min内将35份质量分数20%的乙二醛水溶液加入物料A中后进行保温交联反应3h得物料B，反应后出料，采用热空气（130℃）对物料B进行喷雾干燥，得到棕色粉末。

实施例2

按质量份数计，将50份腐植酸钾溶于120份水中得混合物A，用质量分数10%的氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至11得混合物B，向混合物B中加入35份质量分数37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至55℃后，在搅拌下向混合物C中加入45份亚硫酸氢钠，然后保温反应4h得物料A，再于30min内将25份质量分数20%的戊二醛水溶液加入物料A中后进行保温交联反应2h得物料B，反应后出料，采用热空气（140℃）对物料B进行喷雾干燥，得到棕色粉末。

实施例3

按质量份数计，将50份腐植酸铵溶于100份水中得混合物A，用质量分数10%的氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至12得混合物B，向混合物B中加入25份质量分数37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至60℃后，在搅拌下向混合物C中加入52.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应4h得物料A，再于60min内将25份质量分数20%的乙二醛水溶液加入物料A中后进行保温交联反应3h得物料B，反应后出料，采用热空气（180℃）对物料B进行喷雾干燥，得到棕色粉末。

实施例4

按质量份数计，将50份腐植酸钾溶于150份水中得混合物A，用质量分数10%的氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至12得混合物B，向混合物B中加入45份质量分数37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至70℃后，在搅拌下向混合物C中加入82.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应3.5h得物料A，再于60min内将35份质量分数20%的戊二醛水溶液加入物料A中后进行保温交联反应3h得物料B，反应后出料，采用热空气（150℃）对物料B进行喷雾干燥，得到棕色粉末。

实施例5

按质量份数计，将50份腐植酸钠溶于120份水中得混合物A，用质量分数10%的氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至12得混合物B，向混合物B中加入25份质量分数37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至60℃后，在搅拌下向混合物C中加入37.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应4h得物料A，再于60min内将20份质量分数20%的乙二醛水溶液加入物料A中后进行保温交联反应2h得物料B，反应后出料，采用热空气（130℃）对物料B进行喷雾干燥，得到棕色粉末。

应用效果：

选用陕西彬长煤矿煤为研究对象，通过破碎、磨矿、筛选和级配，搅拌均匀后制得相同浓度的水煤浆（质量分数63%）500g，煤的粒径级配：D（0.5）=22μm；D（0.9）=110μm；<75μm=80%；<5μm=20%；平均粒径=45μm。本发明制备的分散剂（棕色粉末）加入量为0.3%（占干基煤wt%），本发明制备的分散剂对彬长煤的制浆性能测试结果如表1所示，由表1可以看出，本发明制备的水煤浆分散剂在24h

及14天的分散效果稳定，且稳定效果优于磺甲基化腐植酸制备的水

煤浆。

表1各实施例产品的成浆性能比较

本发明在腐植酸磺甲基化的基础上引入有机二元醛作为交联剂，将腐植酸分子间进行适度交联，增大了其相对分子质量以及分子链的柔性，提高了其空间位阻作用，实现了显著提高水煤浆稳定性的目的。

Claims (4)

1.一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

按质量份数计，将50份腐植酸盐与100～150份水混合得混合物A，用氢氧化钠水溶液调节混合物A的pH至10～12得混合物B，向混合物B中加入25～45份质量分数为37%的甲醛水溶液得混合物C，将混合物C升温至55～70℃后向混合物C中加入37.5～82.5份亚硫酸氢钠，然后保温反应3～4h得物料A，于30～60min内将20～35份质量分数为20%的二元醛水溶液加入物料A中后进行保温反应2～3h得物料B，将物料B喷雾干燥得到多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂。

2.根据权利要求1所述一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述腐植酸盐为腐植酸钾盐、腐植酸钠盐或腐植酸铵盐。

3.根据权利要求1所述一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述二元醛为乙二醛、丙二醛、丁二醛或戊二醛。

4.根据权利要求1所述一种多元醛交联磺甲基化腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥的温度为130～180℃。