CN104194847A - 一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，由腰果酚磺酸盐与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂中的一种或多种复配组成。本发明开创性地采用腰果酚磺酸盐作为水煤浆添加剂的组分之一，其化学结构既含有磺酸基、酚羟基等极性亲水基团，又含有15碳的不饱和烃长链非极性疏水基团，复配后具有显著协同效应，较目前市场上广泛使用的水煤浆添加剂拥有更优秀的悬浮分散性能，能够制得更稳定的工业水煤浆。

Description

一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种液体含碳燃料的添加剂，特别涉及一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂及其应用。
背景技术
我国是一个缺(石)油少(天然)气、煤炭资源相对丰富的国家，煤炭占化石能资源的80％以上，煤炭占一次能源主导地位的状况在相当长时期内难以改变。水煤浆是用一定级配细度的煤粉与水混合而成的，含煤约60-70％，化学添加剂0.1-0.3％(占干基煤重量比)，其余为水。它是一种具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的浆状煤炭产品，目前主要大规模应用于替代燃油，以及合成甲醇、氨等煤化工领域。由于水煤浆拥有能效高、低污染、输送成本低等显著技术、经济优势，因此成为我国实施洁净煤战略的关键技术之一。
煤炭主体属于疏水性的非极性碳氢化合物，水煤浆添加剂的作用就是使煤粉分散于水中形成具有流动性的均匀、稳定浆体，其分散机理主要是能有效吸附在煤颗粒表面，提高煤粒亲水性，并能在煤粒表面形成双电层和立体位阻。水煤浆添加剂总体上分为阴离子型和非离子型两大类，鉴于使用效果、成本及原材料易得性等考虑，目前市场上广泛使用的有木质素系，如碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物；萘系，如萘磺酸盐甲醛缩合物；脂肪族添加剂，如磺化丙酮-甲醛缩聚物等；或者上述两种或两种以上产品的复配物。
腰果酚是一种从天然腰果壳油中提炼出的天然可再生生物质产品，目前主要用于代替或者部分代替苯酚生产高性能酚醛树脂、环氧树脂固化剂、粘接剂、涂料、摩擦材料等产品。腰果酚基本化学结构特征为苯酚酚羟基(亲水基团)的间位接有15碳的不饱和烃长链(疏水基团)，可见其自身拥有优良的分散剂结构特征。
腰果酚磺化工艺及其表面活性剂产品的乳化性能研究已有报道，作为一种油-水体系界面活性剂，腰果酚磺酸盐可适用于洗涤剂、驱油剂等应用领域，但尚未有腰果酚磺酸盐应用于固液悬浮分散剂领域的相关报道，腰果酚磺酸盐尚未在水煤浆添加剂领域获得应用。
发明内容
本发明的目的之一是解决现有技术中缺乏含腰果酚磺酸盐水煤浆添加剂的不足，提供一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，另一目的是提供一种含前述添加剂在水煤浆中的应用。
实现本发明目的技术方案是：一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，由腰果酚磺酸盐与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂中的一种或多种复配组成。
上述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，所述腰果酚磺酸盐占所述添加剂总量质量百分比为：0.1～99.9％。
上述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，所述腰果酚磺酸盐占所述添加剂总量质量百分比优选为：50～75％,更优选为50％、70％或75％。
上述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，所述腰果酚磺酸盐为腰果酚磺酸钠盐、腰果酚磺酸钾盐、腰果酚磺酸钙盐、腰果酚磺酸镁盐、腰果酚磺酸铵盐中一种或多种。优选腰果酚磺酸钠盐或腰果酚磺酸铵盐。
上述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，所述木质素磺酸盐为钠盐、钾盐、钙盐、镁盐或铵盐中的一种或多种。
上述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂的应用，所述含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂加入量根据不同煤的品质，折固后占干基煤重量比为0.1～0.3％。优选为0.15％或0.2％。
本发明中腰果酚磺酸盐分别与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂中的一种或多种产品复配后在提高水煤浆的成浆性及稳定性方面具有显著的协同效应，其作用机理为：腰果酚磺酸盐分子中的15碳疏水长链不仅能很好地吸附在疏水性煤粒表面，同时也能与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、或磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂分子中的非极性基团有效结合，从而穿插、缠绕于煤粒间形成空间网状结构，这种空间位阻效应增强了煤-水体系的悬浮稳定性。
本发明腰果酚磺酸盐可以采用市售产品，也可以参考CN 101898097、CN102304069采用腰果酚和磺化剂摩尔比1:0.8～1.5进行磺化反应，磺化产物用碱中和至PH值7～9，制得腰果酚磺酸盐。
将腰果酚磺酸盐分别与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂中的一种或一种以上产品进行复配制得含腰果酚磺酸盐的环保型高效水煤浆添加剂复配物。
本发明具有积极的效果：
(1)本发明开创性地采用腰果酚磺酸盐作为水煤浆添加剂的组分之一，其化学结构既含有磺酸基、酚羟基等极性亲水基团，又含有15碳的不饱和烃长链非极性疏水基团，复配后具有显著的协同效应，较目前市场上广泛使用的水煤浆添加剂拥有更优秀的悬浮分散性能，能够制得更稳定的工业水煤浆；
(2)由于腰果酚是从天然腰果壳油中提炼出的天然可再生生物质产品，本发明产品较以工业萘等为原料制得的产品毒性低、环保性好、使用更安全；
(3)腰果酚来源丰富，较萘系、脂肪族添加剂等水煤浆添加剂产品生产主原料价格低，因此本发明产品拥有成本低廉的优势。
(4)本发明精选出腰果酚磺酸盐占水煤浆添加剂总量50％、70％或75％的配比，此时添加剂的悬浮分散性能最佳，使用时制得的水煤浆稳定性最佳。
具体实施方式
参考CN 101898097或CN 102304069采用腰果酚和磺化剂摩尔比1:0.8～1.5进行磺化反应，磺化产物分别用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中和至PH值7～9，制得腰果酚磺酸钠盐、钾盐、铵盐。
实施例中水煤浆添加剂投加量折固后均占干基煤重量比为0.15％。
(实施例1)
将腰果酚磺酸钠盐50g、碱木素50g加入水中充分溶解，得到浓度为2％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-1。
(实施例2)
将腰果酚磺酸钠盐75g、碱木素25g加入水中充分溶解，得到浓度为3％的复配液体水煤浆添加剂；制备667kg制浆用煤粉，然后边搅拌边加入前述液体水煤浆添加剂和水，搅拌30分钟以上制得匀浆，编号P-2。
(实施例3)
将腰果酚磺酸钾盐50g、木质素磺酸钠50g加入水中充分溶解，得到浓度为4％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在棒磨机中研磨得到匀浆，编号P-3。
(实施例4)
将腰果酚磺酸钠盐30g、腰果酚磺酸钾盐40g、木质素磺酸钠30g加入水中充分溶解，得到浓度为2.5％的复配水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-4。
(实施例5)
将腰果酚磺酸钠盐20g、腰果酚磺酸铵盐30g、萘磺酸盐甲醛缩合物50g加入水中充分溶解，得到浓度为2.8％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-5。
(实施例6)
将腰果酚磺酸钠盐50g、磺化丙酮甲醛缩聚物50g加入水中充分溶解，得到浓度为3.2％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-6。
(实施例7)
将腰果酚磺酸钠盐20g、腰果酚磺酸钾盐30g、碱木素20g、磺化丙酮甲醛缩聚物30g加入水中充分溶解，得到浓度为3.5％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-7。
(实施例8)
将腰果酚磺酸钠盐10g、碱木素30g、木质素磺酸钠30g、磺化丙酮甲醛缩聚物30g加入水中充分溶解，得到复配浓度为3.3％的液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-8。
(实施例9)
将腰果酚磺酸钠盐10g、碱木素30g、木质素磺酸钠30g、萘磺酸盐甲醛缩合物30g加入水中充分溶解，得到浓度为2.2％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-9。
(实施例10)
将腰果酚磺酸钠盐99.9g、碱木素0.1g加入水中充分溶解，得到浓度为2.8％的复配液体水煤浆添加剂；将667kg煤块、前述液体水煤浆添加剂和水同时加入在球磨机中研磨得到匀浆，编号P-10。
此外，对比例1采用100g碱木素作为水煤浆添加剂；对比例2采用100g木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂；对比例3采用100g萘磺酸盐甲醛缩合物作为水煤浆添加剂；对比例4采用100g磺化丙酮甲醛缩聚物；加入水中充分溶解，得到浓度为2％的溶液作为水煤浆添加剂。其他条件同上述实施例，制得水煤浆后进行性能对比。
水煤浆成浆性采用常温下表观粘度800±50mPa·s时的煤浆浓度衡量。水煤浆稳定性用静止析水法和落棒试验来表征，即观察24小时和3天后煤浆析水情况，然后用直径约5mm的圆头玻璃棒轻轻插入煤浆中，判断底部有无沉淀，若有沉淀，判断为软沉淀还是硬沉淀。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：由腰果酚磺酸盐与碱木素、木质素磺酸盐或其甲醛缩合物、萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩聚物脂肪族添加剂中的一种或多种复配组成。
2.根据权利要求1所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：腰果酚磺酸盐占所述添加剂总量质量百分比为：0.1～99.9％。
3.根据权利要求1所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：腰果酚磺酸盐占所述添加剂总量质量百分比为：50～75％。
4.根据权利要求1所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：腰果酚磺酸盐占所述添加剂总量质量百分比为：50％、70％或75％。
5.根据权利要求1或2或3或4任一所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：所述腰果酚磺酸盐为腰果酚磺酸钠盐、腰果酚磺酸钾盐、腰果酚磺酸钙盐、腰果酚磺酸镁盐、腰果酚磺酸铵盐中一种或多种。
6.根据权利要求1或2或3或4任一所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂，其特征在于：所述木质素磺酸盐为钠盐、钾盐、钙盐、镁盐或铵盐中的一种或多种。
7.一种如根据权利要求1或2或3或4任一所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂的应用，其特征在于：所述含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂加入量折固后占干基煤重量比为0.1～0.3％。
8.根据权利要求7所述的含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂的应用，其特征在于：所述含腰果酚磺酸盐的水煤浆添加剂加入量折固后占干基煤重量比为0.15％或0.2％。
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