CN105154151A - 一种水煤浆添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水煤浆添加剂及其制备方法，其步骤如下：(1)往反应釜中加入葡萄糖烯丙基酰胺、碱性调节剂和水后开启搅拌，并开始加热升温；(2)待温度升至55～70℃时，加入甲醛，继续反应0.1～1小时后加入磺化剂，加料完成后保温0.1～1小时；(3)继续加热至70～90℃时，加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、不饱和脂肪酸、乙烯基磷酸及其盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为1～10％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述引发剂和部分所述水配制而成；滴加时间控制在0.5～4小时，滴加时温度控制在90～100℃；(4)滴加完后保持温度继续反应1～4小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，特别涉及一种水煤浆添加剂及其制备方法。
背景技术
我国总能源消耗的中煤炭作为一次能源消耗约占72％左右，在相当长的时间内，我国的能源消费结构仍将以煤炭为主。由于传统的燃煤方式存在环境污染大、燃料利用率低等问题，随着构建资源节约型、环境友好型社会目标的提出，迫切需要一种清洁的煤炭利用方式。
水煤浆是一种高浓度煤水混合物，作为一种煤基代油洁净燃料，具有低污染、便于泵送、雾化和燃烧等特点，是洁净煤技术中的一个重要组成部分。水煤浆是由质量分数60％～70％的煤30％左右的水和约1％的添加剂组成的固液分散体系。水煤浆的燃烧效率和锅炉热效率都较高，其锅炉燃烧负荷调节范围宽，且燃烧充分、残炭量低、灰渣量少。另外，由于排烟温度低，能有效降低氮氧化物的排放，也易于脱硫，环保节能，存储安全，是一种理想的代油代煤燃料。
煤为疏水性物质，且煤浆中的煤粒很细，具有很大的比表面积，容易自发地聚结，因而煤粒与水不能密切结合成为一种浆体，很容易产生煤水分离。良好的流变性和稳定性是水煤浆最为重要的性能，要使水煤浆具有良好的流体特性，加入化学添加剂必不可少。水煤浆添加剂的主要作用在于通过在煤粒表面的吸附作用改变煤粒的表面性质，使束缚在其中的水游离出来，从而改善该悬浮体系的稳定性和流变性能，使煤浆具有良好的流动性和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水煤浆添加剂及其制备方法，该水煤浆添加剂能更好提高水煤浆的成浆浓度和稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水煤浆添加剂，主要由下述重量份数配比的原料组分制成：
进一步的改进是：所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、醋酸钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
进一步的改进是：所述磺化剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
进一步的改进是：所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
进一步的改进是：所述乙烯基磷酸及其盐为乙烯基磷酸、乙烯基磷酸钠和乙烯基磷酸钾中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入1～8份的葡萄糖烯丙基酰胺、0.5～5份
碱性调节剂和32.5～37.5重量份的水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至55～70℃时，加入1～10份甲醛，继续反应0.1～1小时后加入2～10份的磺化剂，加料完成后保温0.1～1小时；
(3)继续加热至70～90℃时，加入5～15份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、5～25份的不饱和脂肪酸、1～5份乙烯基磷酸及其盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为1～10％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述引发剂和部分所述水配制而成；滴加时间控制在0.5～4小时，滴加时温度控制在90～100℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应1～4小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：
1、先将葡萄糖烯丙基酰胺羟基化，再磺化；再与甲基烯丙基聚氧乙烯醚、不饱和羧酸、乙烯基磷酸及其盐发生聚合，达到化学改性的目的。使制备的产品同时具有羧基、糖基和膦酸基等阴离子基团，使制备的水煤浆添加剂能适应更多的煤种，制备的水煤浆具有稳定性好，流动性优良的特点。
2、该产品无毒无害，使用不受季节和区域限制，便于运输和储存；
3、该产品生产工艺简单、条件温和，生产过程加料、条件都容易控制，整个工艺过程无“三废”排出，是一种绿色环保型、无污染清洁化生产工艺。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步详细阐述。
本发明的一种水煤浆添加剂及其制备方法，由下述重量份数配比的原料组分制成：
所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、醋酸钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述磺化剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
所述乙烯基磷酸及其盐为乙烯基磷酸、乙烯基磷酸钠和乙烯基磷酸钾中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物；一种水煤浆添加剂及其制备方法的制备方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入葡萄糖烯丙基酰胺、碱性调节剂和水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至55～70℃时，加入甲醛，继续反应0.1～1小时后加入磺化剂，加料完成后保温0.1～1小时；
(3)继续加热至70～90℃时，加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、不饱和脂肪酸、乙烯基磷酸及其盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为1～10％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述引发剂和部分所述水配制而成；滴加时间控制在0.5～4小时，滴加时温度控制在90～100℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应1～4小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
下面以具体的实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述重量份数配比的原料组分制成：
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入2份葡萄糖烯丙基酰胺、1份氢氧化钠和64份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至58℃时，加入2份甲醛，继续反应0.15小时后加入4份亚硫酸钠，加料完成后保温0.15小时；
(3)继续加热至76℃时，加入12份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、6份丙烯酸、2份乙烯基磷酸，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为2％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述0.1份过硫酸钠和4.9份水配制而成；滴加时间控制在0.6小时，滴加时温度控制在98℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应1.5小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例2
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述重量份数配比的原料组分制成：
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入3份葡萄糖烯丙基酰胺、2份氢氧化钾和66份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至65℃时，加入2份甲醛，继续反应0.2小时后加入4份焦亚硫酸钠，加料完成后保温0.3小时；
(3)继续加热至85℃时，加入13份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、6份甲基丙烯酸、2份乙烯基磷酸钠，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为5％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述0.1份过硫酸钾和1.9份水配制而成；滴加时间控制在2小时，滴加时温度控制在96℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应2小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例3
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述重量份数配比的原料组分制成：
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入5份葡萄糖烯丙基酰胺、3份碳酸钠和38.5份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至60℃时，加入5份甲醛，继续反应0.5小时后加入5份亚硫酸氢钠，加料完成后保温0.5小时；
(3)继续加热至85℃时，加入13份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、15份丙烯酸、3份乙烯基磷酸钾盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为4％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述0.5份过硫酸铵和12份水配制而成；滴加时间控制在2.5小时，滴加时温度控制在97℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应3小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例4
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述重量份数配比的原料组分制成：
其中：所述磺化剂为亚硫酸钠和焦亚硫酸钠两种的混合物，亚硫酸钠和焦亚硫酸钠的用量分别为3份和3份；
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入6份葡萄糖烯丙基酰胺、2份氢氧化钠和24份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至66℃时，加入7份甲醛，继续反应0.6小时后加入3份亚硫酸钠和3份焦亚硫酸钠，加料完成后保温0.5小时；
(3)继续加热至80℃时，加入12份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、20份丙烯酸、3份乙烯基磷酸钠盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为5％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述1份过硫酸钠和19份水配制而成；滴加时间控制在1.5小时，滴加时温度控制在98℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应3小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例5
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述重量份数配比的原料组分制成：
其中：所述不饱和羧酸为丙烯酸和甲基丙烯酸的混合物，丙烯酸和甲基丙烯酸分别为10份和12份；
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入5份葡萄糖烯丙基酰胺、1份氢氧化钠和23份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至65℃时，加入9份甲醛，继续反应0.8小时后加入6份亚硫酸氢钠，加料完成后保温0.7小时；
(3)继续加热至88℃时，加入10份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、10份丙烯酸、12份甲基丙烯酸、4份乙烯基磷酸钾，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为7.5％的引发剂溶液，此引发剂溶液由1.5份过硫酸钾和18.5份水配制而成；滴加时间控制在3小时，滴加时温度控制在97℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应3.5小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例6
本发明的一种水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
其中：所述乙烯基磷酸及其盐为乙烯基磷酸和乙烯基磷酸钠的混合物，乙烯基磷酸和乙烯基磷酸钠的用量分别为1份和2份；
所述引发剂为过硫酸钠和过硫酸钾的混合物，过硫酸钠和过硫酸钾的用量分别为0.2份和0.3份。
本发明一种水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入6份葡萄糖烯丙基酰胺、4份醋酸钠和38份水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至68℃时，加入9份甲醛，继续反应0.8小时后加入4份亚硫酸氢钠，加料完成后保温0.8小时；
(3)继续加热至85℃时，加入11份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、15份丙烯酸、1份乙烯基磷酸、2份乙烯基磷酸钠，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为5％的引发剂溶液，此引发剂溶液由0.2份过硫酸钠、0.3份过硫酸钾和9.5份水配制而成；滴加时间控制在3.5小时，滴加时温度控制在98℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应3.8小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
以下为使用本发明的水煤浆添加剂和市售的添加剂进行的成浆试验。其中，市售水煤浆添加剂购自石狮市清源精细化工有限公司。
表1本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为易成浆的贫瘦煤。
表2本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为一般性弱粘煤。
表3本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为难成浆的长焰煤。
表4本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为极难成浆的褐煤。
从上表可知，本发明实施例1～6制备的水煤浆添加剂性能良好，能满足工业生产的需求，具有良好的分散性和广泛的适应性等优点，是一种较好的水煤浆添加剂。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (7)
1.一种水煤浆添加剂，其特征在于：主要由下述重量份数配比的原料组分制成：
2.据权利要求1所述的一种水煤浆添加剂，其特征在于：所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、醋酸钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
3.据权利要求1所述的一种水煤浆添加剂，其特征在于：所述磺化剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种水煤浆添加剂，其特征在于：所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。
5.根据权利要求1所述的一种水煤浆添加剂，其特征在于：所述乙烯基磷酸及其盐为乙烯基磷酸、乙烯基磷酸钠和乙烯基磷酸钾中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种水煤浆添加剂及其制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种和几种的混合物。
7.一种水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入1～8份的葡萄糖烯丙基酰胺、0.5～5份碱性调节剂和32.5～37.5重量份的水后开启搅拌，并开始加热升温；
(2)待温度升至55～70℃时，加入1～10份甲醛，继续反应0.1～1小时后加入2～10份的磺化剂，加料完成后保温0.1～1小时；
(3)继续加热至70～90℃时，加入5～15份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、5～25份的不饱和脂肪酸、1～5份乙烯基磷酸及其盐，待搅拌均匀后开始滴加质量百分比浓度为1～10％的引发剂溶液，此引发剂溶液由所述引发剂和部分所述水配制而成；滴加时间控制在0.5～4小时，滴加时温度控制在90～100℃；
(4)滴加完后保持温度继续反应1～4小时，降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
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