CN1054394C - 一种制备碳素固体水浆液体燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种碳素固体水浆液体燃料的制备方法，其特点在于采用两段并联湿式研磨的工艺，即将固体的石油硬沥青和/或石油焦炭磨碎后并流进入两个球磨机，并同时加入分散剂和水，以得到两种含不同颗粒的浆液，然后将这两种浆液混合，加入稳定剂，经过充分搅拌后即可制得55～70%浓度的水浆。本发明制备工艺简单，制得的浆液流动性好，粘度均在1Pa.s以下。
Description
本发明属于制备碳素固体水浆液体燃料的方法，更具体地说，本发明是以碳素固体物料如石油沥青、石油焦炭为原料，再加入添加剂和水制得用作燃料的水浆。
炼油工业的重油加工是把原油中的重质部分转化为汽油、煤油、柴油等轻质产品，但同时也不可避免地产生一些难于处理的副产物。例如为了提供更多的催化裂化原料，需要提高溶剂脱沥青的抽提深度，但沥青的质量就要变差，产生较多的硬沥青，这些硬沥青不能作为石油沥青产品。如果作为燃料，则需要调入大量的稀释轻油，这是很不经济的。又如延迟焦化工艺，除了生产少量的针状焦、可煅烧焦外，大部分则是难于处理的燃料级别的焦炭。因此如何合理利用这些副产物就是一个非常重要的问题。
近年来，发展一种硬沥青水浆液体燃料，它除了可用作工业锅炉和工业窑炉的燃料外，还可以用作合成氨造气原料(并可以进一步用来制氢、发电等)。日本特开昭60-206898专利申请中提出的方法是先将沥青制成浓度较稀的浆液，然后浓缩制成浓度高达65～75％的浆液。该方法因为有浓缩过程，需添置浓缩设备，增加了制浆的投资、操作费用和能耗。中国专利申请CN85106713A提出干式研磨与湿式研磨结合制水煤浆的工艺，用干式研磨方法把煤加工成40目以下的粗颗粒，用湿磨法磨出颗粒尺寸在200目以下的细颗粒，然后将干湿两种颗粒混合，并在适当的工艺流程中加入聚氧化乙烯衍生物、皂类、聚乙二亚胺、木质素磺酸盐等分散剂后，最终制得浓度在60％以上的水煤浆。该法干磨时先要对粉碎后的煤粉进行筛分，筛分时粉尘飞扬，环境污染严重，而且颗粒容易将筛孔堵塞，影响筛分效率：另一方面，干湿煤粉混合时，干粉难以被水润湿，容易造成输送管道堵塞。此外，这些已有技术中使用的分散剂制得的浆液粘度比较大，有的高达几千厘泊。
本发明的目的是克服已有技术的缺点，提供一种流程简单、环境污染小的制备碳素固体物料的水浆方法。
本发明的主要技术方案：采用两段并联湿式研磨的工艺，即将磨碎后的固体物料并流进入两个球磨机中，并同时向球磨机中加入分散剂和水，以得到两种含不同颗粒的浆液，将该两种浆液混合并加入稳定剂，经过充分搅拌即可得到所需浓度的水浆。
本发明的具体制备过程依次为：
1、将碳素固体物料研磨至小于40目后，并流进入粗研磨机和细研磨机，且同时向两个研磨机中加入分散剂和水，粗研磨机线速度为1～1.5米/秒，得到含150～250目颗粒的浆液；细研磨机线速度为1.5～2.0米/秒，得到含200～250目颗粒的浆液。分散剂和水的加入量分别为固体物料量的0.1～5.0m％和43～82m％。
2、将第1步得到的两种浆液混合并加入稳定剂，经过充分搅拌即可得到浓度为55～70％且200目以下的颗粒＞75％的水浆产物，两种浆液的混合比为2～3∶3～2，稳定剂的加入量是固体物料量的0.1～5.0m％，最好是0.1～1.0m％。
所述的碳素固体物料包括石油沥青、石油焦或其混合物，两者可以任意比例混合；所述的石油沥青包括直馏减压渣油溶剂脱油沥青、热转化渣油溶剂脱油沥青、热转化缩合沥青，沥青的软化点为100℃以上；所述的石油焦炭包括延迟焦化、流化焦化、灵活焦化等各种焦化工艺生产的焦炭。
所述的分散剂是采用一种混合芳烃磺酸盐甲醛缩合物(商品牌号PF-200，是一种高效混凝土减水剂)，它是由芳烃含量大于50％的165～365℃的馏分油为原料，直接与浓硫酸反应，将酸渣通过水解、甲醛缩合制得。具体制备过程按申请号96106515.x的专利申请提供的方法。该分散剂所用的原料为炼油工业的催化裂解装置的中间产物，原料易得，制备工艺简单，环境污染小，生产成本低。
所述的稳定剂包括市售的羧甲基纤维素、水玻璃、聚乙烯醇。
下面结合附图描述本发明的工艺过程。
附图为本发明的工艺流程。如附图所示，碳素固体原料I经过风扇磨1磨碎至小于40目的沥青颗粒II，并流进入粗磨球磨机2、细磨球磨机3，同时向两个球磨机中按要求的比例加入分散剂的水溶液III，进行湿磨。在球磨机2中，控制其线速度为1～1.5米/秒，得到浆液IV，其粒度在150～250目之间；在球磨机3中，控制其线速度为1.5～2.0米/秒，得到浆液V，其粒度在200～250目之间。浆液IV、V流入混合罐4充分混合，并同时加入稳定剂VI，经搅拌器5充分搅拌即制成水浆成品VII。上述全部过程都是在室温、常压下进行。
所述的粗磨球磨机包括一般的球磨机、棒磨机湿磨设备，其线速度为1～1.5米/秒。
所述的细磨球磨机包括高效湿式球磨机、振动磨湿磨设备，线速度为1.5～2.0米/秒。
本发明的主要优点：由于采用两段并联湿式研磨工艺，避免筛分粉尘飞扬，污染环境，同时也避免CN85106713A技术中因干粉和浆液混合造成输送管道的堵塞；本发明选用的分散剂制得的浆液流动性好，粘度均在1Pas以下；此外，本发明的工艺流程简单，不需要浓缩设备，因此降低了操作费用，缩短了制浆时间。本发明制得的碳素固体水浆可用作工业锅炉、工业窑炉的燃料，还可用于造气。
下面用实例进一步描述本发明的特点。
实例1
取软化点为232℃的热转化缩合沥青100kg(灰分为1.14％，挥发分为42.7％)，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.2米/秒；将剩下的50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.3kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器充分搅拌下，最后制成151.5kg沥青水浆成品。水浆浓度为66.0％，分散剂和稳定剂分别占1.0％、0.3％(相对于沥青)，＞200目的粒度占85.0％，粘度为0.460Pa.s，热值为25MJ/kg。浆液稳定性大于60天。
实例2
取软化点为165℃的热转化缩合沥青100kg(灰分为0.24％，挥发分为68.2％)，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中40kg沥青颗粒， 加入0.12kg分散剂PF-200和29.0kg水，控制其线速度为1.2米/秒；将剩下的60kg沥青颗粒，加入0.18kg分散剂PF-200和43.4kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.5kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成173.2kg沥青水浆成品。水浆浓度为58.0％，分散剂和稳定剂分别占0.3％、0.5％(相对于沥青)，＞200目的粒度占82.0％，热值为23.3MJ/kg，粘度为0.780Pa.s。浆液稳定性大于30天。
实例3
取石油延迟焦100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中60kg沥青颗粒，加入0.6kg分散剂PF-200和35.2kg水，控制其线速度为1.0米/秒，将剩下的40kg沥青颗粒，加入0.4kg分散剂PF-200和23.5kg水，控制其线速度为1.5米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.5kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成160.2kg沥青水浆成品。水浆浓度为63.0％，分散剂和稳定剂分别占1.0％、0.5％(相对于沥青)，＞200目的粒度占84.5％，热值为22.3MJ/kg，粘度为0.436Pa.s。浆液稳定性大于40天。
实例4
取石油延迟焦100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中54.5kg沥青颗粒，加入0.22kg分散剂PF-200和32.0kg水，控制其线速度为1.4米/秒；将剩下的45.5kg沥青颗粒，加入0.18kg分散剂PF-200和26.7kg水，控制其线速度为1.9米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.5kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成159.6kg沥青水浆成品。水浆浓度为63.0％，分散剂和稳定剂分别占0.4％、0.5％(相对于沥青)，＞200目的粒度占84.0％，热值为223MJ/kg，粘度为0.721Pa.s。浆液稳定性大于45天。
实例5
取石油延迟焦和石油沥青(软化点为232℃) 的混合物(沥青∶焦炭＝1∶1，)100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分， 其中44.4kg沥青颗粒，加入0.44kg分散剂PF-200和29.6kg水，控制其线速度为1.5米/秒；将剩下的55.6kg沥青颗粒，加入0.56kg分散剂PF-200和37.1kg水，控制其线速度为2.0米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.5kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成168.2kg沥青水浆成品。水浆浓度为60.0％，分散剂和稳定剂分别占1.0％、0.5％(相对于沥青)，＞200目的粒度占83.5％，粘度为0.122Pa.s。浆液稳定性大于50天。
实例6
取软化点为232℃的热转化缩合沥青100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中50kg沥青颗粒，加入1.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.2米/秒，将剩下的50kg沥青颗粒，加入1.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.3kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成153.5kg沥青水浆成品。水浆浓度为66.0％，分散剂和稳定剂分别占3.0％、0.3％(相对于沥青)，粘度为0.632Pa.s，浆液稳定性大于60天。
实例7
取软化点为232℃的热转化缩合沥青100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中50kg沥青颗粒，加入2.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.2米/秒，将剩下的50kg沥青颗粒，加入2.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入0.3kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成155.5kg沥青水浆成品。水浆浓度为66.0％，分散剂和稳定剂分别占5.0％、0.3％(相对于沥青)，粘度为0.851Pa.s，浆液稳定性大于60天。
实例8
取软化点为232℃的热转化缩合沥青100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.2米/秒，将剩下的50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入1.0kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成152.2kg沥青水浆成品。水浆浓度为66.0％，分散剂和稳定剂分别占1.0％、1.0％(相对于沥青)，粘度为0.461Pas，浆液稳定性大于70天。
实例9
取软化点为232℃的热转化缩合沥青100kg，经风扇磨磨碎后分成两部分，其中50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.2米/秒，将剩下的50kg沥青颗粒，加入0.5kg分散剂PF-200和25.1kg水，控制其线速度为1.8米/秒。将两种浆液在混合罐中充分混合，同时加入5.0kg稳定剂羧甲基纤维素，并在搅拌器的充分搅拌下，最后制成156.2kg沥青水浆成品。水浆浓度为66.0％，分散剂和稳定剂分别占1.0％、5.0％(相对于沥青)，粘度为0.462Pa.s，浆液稳定性大于30天。
Claims (3)
1.一种碳素固体水浆液体燃料的制备方法，其特点在于采用两段并联湿式研磨工艺，具体的制备过程依次为：
(1).将碳素固体物料研磨至小于40目后，并流进入粗研磨机和细研磨机，用同时向两个研磨机中加入混合芳烃磺酸甲醛缩合物和水，粗研磨机线速度为1～1.5米/秒，得到含150～250目颗粒的浆液，细研磨机线速度为1.5～2.0米/秒，得到含200～250目颗粒的浆液，混合芳烃磺酸甲醛缩合物和水的加入量分别为固体物料量的0.1～5.0m％和43～82m％。
(2).将第(1)步得到的两种浆液混合并加入羧甲基纤维素，经过充分搅拌即可得到浓度为55～70％且200目以下的颗粒＞75％的水浆产物，两种浆液的混合比为2～3∶3～2，羧甲基纤维素的加入量是固体物料量的0.1～5.0m％。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳素固体物料为石油沥青、石油焦炭或其混合物。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的沥青，其软化点为100℃以上。
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