CN103951836A - 一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法 - Google Patents

一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法：腐植酸和尿素用水搅拌溶解后，加入碱性调节剂，再加入磺化剂，升温到50-55℃，开始滴加加入丙酮与甲醛的混合溶液，控制温度为55-60℃，约1-1.5h加完，再升温至70-80℃，恒温反应1-2h，继续升温至95-110℃聚合反应2-3h后，降温出料，经烘干粉碎即得到棕褐色的固体粉末产品，本发明所得到的是一种含有磺酸基、羧基和羟基、甲基等基团的腐植酸系水煤浆分散剂，在保持腐植酸分散剂的良好分散性的基础，改善了其稳定性，本发明的方法简单，原材料易得，反应条件温和、产品可很好地解决腐植酸作为水煤浆分散剂使用时稳定差的问题。

Description

一种磺化缩聚改性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领域，特别涉及一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法。
背景技术
水煤浆具有浓度高、流变性好、长期储存不沉淀，能类似燃油进行泵送传输、雾化燃烧，完全能够代替燃油等优势，故其发展快速。但要制备高浓度的水煤浆，选择适合、高效的分散剂至关重要。少量分散剂的引入可以使水和煤的融合性更好，降低了其勃度，增大流动性，而且更加稳定。现有分散剂包括萘系、腐植酸系、木质素系、聚烯烃系、丙烯酸系以及相关成分的复配产品。市场上应用较广泛的水煤浆分散剂（如萘系分散剂）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。
腐植酸系水煤浆分散剂具有原料丰富，价格便宜等优点，腐植酸分子的基本结构是带侧链的芳香环、稠环、脂肪环和杂环的缩聚体系，这种结构特性与煤的结构相似，可以很好的吸附在煤粒表面，分散性能良好，但是稳定性差；鉴于此，当前国内外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改性，如氧化、磺化、硝化等初级改性方面。近年来关于腐植酸磺化聚合制备水煤浆分散剂的研究报道主要有：郑化安等在文献【ZL99115929.2】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，张光华在文献【煤炭转化，2013年，第4期，68-71页】中介绍了一种通过磺甲基化甲醛缩合改性腐植酸的方法；陈琴笙在文献【ZL01141319.0】中介绍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。总之，目前文献报道的腐植酸改性方法中均存在分散性差与稳定性不能兼顾、稳定性不理想等问题，这些初级改性中，腐植酸的分子量小、水溶性差，使用时还必须加入专门的稳定剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，可在降低水煤浆分散剂成本的同时提高其稳定性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
以质量份数计，将100份腐植酸盐和15-30份尿素与500-600份水搅拌混合得混合物A，向混合物A中加入2-10份碱性调节剂以及50-100份磺化剂得混合物B，将混合物B升温至50-55℃后开始向混合物B中滴加由40-80份丙酮与90-120份质量分数为37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过55-60℃，并于1-1.5h内滴加完毕，滴加完毕后升温至70-80℃保温反应1-2h，然后继续升温至95-110℃保温反应2-3h得物料A，物料A降至室温后出料得物料B，将物料B烘干后粉碎得到棕褐色固体粉末产品。
所述腐植酸盐为腐植酸钠盐、腐植酸钾盐或腐植酸铵盐。
所述碱性调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
所述磺化剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠。
所述烘干的温度为105-130℃。
本发明具有以下优点：
（1）本发明利用煤炭工业以及腐烂植物的副产物提取的腐植酸，通过腐植酸磺甲基化，再与磺化丙酮、尿素缩聚反应的方法，实现了在腐植酸盐片状结构上引入了磺甲基化基团、磺酸基、酰胺基、羟基等含有水溶性基团的长侧链，提高了腐植酸的水溶性和分子链长度，在保持其良好降黏分散性能的基础上，可提高水煤浆的稳定性。
（2）本发明生产工艺简单，原材料易得，产品稳定性好，反应条件温和，存放和运输方便。
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
将100g腐植酸钠和15g尿素加入常压反应器中后用500g水搅拌溶解，然后向所述常压反应器中加入2g氢氧化钠，再向所述常压反应器中加入50g无水亚硫酸钠，然后升温至55℃后开始向所述常压反应器中滴加由40g丙酮与90g质量分数37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度为55℃，并于1h内滴加完毕，滴加完毕后再升温至70℃保温反应2h，然后继续升温至110℃保温聚合反应2h，然后降至室温后出料，出料后进行烘干（120℃）、粉碎得到棕褐色固体粉末产品。
实施例2
将100g腐植酸钠和20g尿素加入常压反应器中后用500g水搅拌溶解，然后向所述常压反应器中加入3g氢氧化钠，再向所述常压反应器中加入57g无水亚硫酸氢钠，然后升温至50℃后开始向所述常压反应器中滴加由60g丙酮与95g质量分数37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过55℃，并于1.5h内滴加完毕，滴加完毕后再升温至75℃保温反应1.5h，然后继续升温至98℃保温聚合反应2h，然后降至室温后出料，出料后进行烘干（110℃）、粉粹得到棕褐色固体粉末产品。
实施例3
将100g腐植酸钾和15g尿素加入常压反应器中后用550g水搅拌溶解，然后向所述常压反应器中加入6g氢氧化钾，再向所述常压反应器中加入70g无水亚硫酸钠，然后升温至55℃后开始向所述常压反应器中滴加由60g丙酮与120g质量分数37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过60℃，并于1h内滴加完毕，滴加完毕后再升温至75℃保温反应1h，然后继续升温至110℃保温聚合反应2h，然后降至室温后出料，出料后进行烘干（105℃）、粉粹得到棕褐色固体粉末产品。
实施例4
将100g腐植酸钾和25g尿素加入常压反应器中后用600g水搅拌溶解，然后向所述常压反应器中加入10g氢氧化钾，再向所述常压反应器中加入90g无水焦亚硫酸钠，然后升温至55℃后开始向所述常压反应器中滴加由70g丙酮与110g质量分数37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过60℃，并于1h内滴加完毕，滴加完毕后再升温至70℃保温反应2h，然后继续升温至110℃保温聚合反应2h，然后降至室温后出料，出料后进行烘干（130℃）、粉粹得到棕褐色固体粉末产品。
实施例5
将100g腐植酸铵和30g尿素加入常压反应器中后用600g水搅拌溶解，然后向所述常压反应器中加入10g氢氧化钾，再向所述常压反应器中加入100g无水亚硫酸钠，然后升温至50℃后开始向所述常压反应器中滴加由80g丙酮与120g质量分数37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过60℃，并于1h内滴加完毕，滴加完毕后再升温至80℃保温反应2h，然后继续升温至105℃保温聚合反应2h，然后降至室温后出料，出料后进行烘干（125℃）、粉粹得到棕褐色固体粉末产品。
以下为本发明所制备水煤浆分散剂的性能比较：
选用彬长煤为研究对象，通过破碎、磨矿、筛选和级配后，加入计算量的水分和水煤浆分散剂，搅拌均匀后即可得到不同浓度的水煤浆，利用Brookfield粘度计测定水煤浆表观黏度，并采用落棒试验来检验水煤浆的稳定性。煤的粒径级配：D（0.5）=22μm；D（0.9）=110μm；<75μm=80%；<5μm=20%；平均粒径=45μm。
本发明各实施例所制备产品的分散性能与稳定性能比较参见表1，以彬长煤为研究对象，分散剂加药量为0.3%（wt%），以干基煤质量为基计算，测定温度约25℃。
表1各实施例所制备产品的成浆性能比较

Claims (5)

1.一种磺化缩聚改性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：
以质量份数计，将100份腐植酸盐和15-30份尿素与500-600份水搅拌混合得混合物A，向混合物A中加入2-10份碱性调节剂以及50-100份磺化剂得混合物B，将混合物B升温至50-55℃后开始向混合物B中滴加由40-80份丙酮与90-120份质量分数为37%的甲醛水溶液组成的混合液，滴加过程中控制温度不超过55-60℃，并于1-1.5h内滴加完毕，滴加完毕后升温至70-80℃保温反应1-2h，然后继续升温至95-110℃保温反应2-3h得物料A，物料A降至室温后出料得物料B，将物料B烘干后粉碎得到棕褐色固体粉末产品。
2.根据权利要求1所述一种磺化缩聚改性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钠盐、腐植酸钾盐或腐植酸铵盐。
3.根据权利要求1所述一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述碱性调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述磺化剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠。
5.根据权利要求1所述一种磺化缩聚改性腐植酸水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于：所述烘干的温度为105-130℃。
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