CN107164015A - 煤炭地下气化点火剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤炭地下气化点火剂的制备方法。该方法包括：向部分基体燃料中加入碱金属，在20‑80℃的恒温水浴中搅拌，反应得到固化产物；再取剩余的基体燃料，向基体燃料中加入(1～15)份凝固剂，20‑80℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在搅拌状态下添加得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；在20‑80℃恒温水浴下，向上述步骤中制得的半透明结晶体中加入稳定剂、氧化剂、助燃剂、催化剂、增塑剂和粘结剂，搅拌均匀，得到产物点火剂。本发明提供的点火剂的制备方法,生产工艺简单、原料易得，制备的点火剂性能优良，热值高，可迅速点燃与之相接触的煤层，提高了点火成功率。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体而言，涉及一种煤炭地下气化点火剂的制备方法。
背景技术
在无井式煤炭地下气化过程中，火力贯通气化通道时，首先要在深部盲孔中将煤层点燃。现有的焦炭点火、电点火等方法存在着点火过程复杂、操作难度大等缺点。例如在焦炭点火过程中，若投入的炽热煤炭或焦炭的放热量不足以抵消包括水蒸发在内的吸收的热量，往往会导致点火失败，且大量的煤炭和焦炭可能会堵塞钻孔，影响再次的点火过程，同时也使钻孔底部的阻力增大，增加了运行费用；在电点火过程中，由于煤层含有大量水分，容易导致点火器短路。尤其对于深部煤层而言，由于钻孔深度大、地下水等各种不利因素的存在，给煤层点火带来了许多困难。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种煤炭地下气化点火剂的制备方法，旨在解决现有深部含水煤层难以点燃的问题。
一个方面，本发明提出了一种煤炭地下气化点火剂的制备方法，该方法包括以下步骤:(1)取(40～80)份中的部分基体燃料，向其中加入碱金属，在20-80℃的恒温水浴中搅拌，反应得到固化产物；(2)再取剩余的基体燃料，向所述基体燃料中加入(1～15)份凝固剂，20-80℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在搅拌状态下添加所述步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；(3)在20-80℃恒温水浴下，向所述步骤(2)中制得的半透明结晶体中依次加入(0.5～15)份稳定剂、(4～20)份氧化剂、(2～30)份助燃剂、(0.05～3)份催化剂、(2.5～18)份增塑剂和(2～20)份粘结剂，搅拌均匀，得到产物点火剂。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)和步骤(2)中，基体燃料的总添加量为(50～70)份；在所述步骤(2)中，加入(2～10)份凝固剂；在所述步骤(3)中，加入(1～10)份稳定剂、(5～15)氧化剂份、(3～25)助燃剂、(0.1～3)份催化剂、(3～15)份增塑剂和(3～15)份粘结剂。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)中，碱金属与基体燃料的质量比为1：(1～4)。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)中，碱金属与基体燃料的质量比为1：(2～3)。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述基体燃料为甲醇和乙醇中的至少一种；所述凝固剂为高级脂肪酸、乙基羧基乙基纤维素、硬脂酸、醋酸钙和硝化纤维中的至少一种；所述催化剂为醇钠类；所述助燃剂为镁粉、铝粉、碳粉和高分子聚合物中的至少一种；所述氧化剂为氯酸盐、高氯酸盐和硝酸盐中的至少一种；所述粘结剂为硝化纤维，所述增塑剂为石蜡，所述稳定剂为硫代硫酸钠。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述催化剂为甲醇钠和乙醇钠中的至少一种。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)中的碱金属为金属钠。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中恒温水浴的温度为(30-70)℃。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，所述步骤(1)中，搅拌的转速为(120-180)转/min、搅拌时间为(2-3)min；所述步骤(2)中，搅拌的转速为(70-130)转/min、搅拌时间为(3-5)min；所述步骤(3)中，搅拌的转速为(55-90)转/min、搅拌时间为(10-30)min。
进一步地，上述煤炭地下气化点火剂的制备方法中，在所述步骤(3)之后，将得到的产物点火剂静置冷却，待其凝固后密封避光保存。
本发明提供的点火剂的制备方法,生产工艺简单、原料易得，制备的点火剂性能优良，热值高，可迅速点燃与之相接触的煤层，提高了点火成功率；该点火剂可塑性较强、硬度适中，能投放入不同大小的钻孔中参与点火过程；燃烧过程中始终保持固体状态，放热量较大；且其燃烧时间长、烟少、残渣少、燃烧产物无毒不污染地下水，增强点火效果的同时具有节能环保的优点。同时，由于利用该方法制备的点火剂对煤层的点火环境要求较低、在水中也易燃，适用于深部含水煤层无井式地下气化炉点火，因此，拓宽了点火剂在煤炭地下气化点火中的适用范围。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明提供了一种煤炭地下气化点火剂的制备方法，包括以下步骤：取(40～80)份中的部分基体燃料，向其中加入碱金属，在(20～80)℃的恒温水浴下，反应得到固化产物。具体地，基体燃料选自甲醇、乙醇或它们的混合物。碱金属可以为锂、钠、钾等，优选地，碱金属为金属钠，金属钠与基体燃料的质量比为1：(1～4)；更优选地，金属钠与基体燃料的质量比为1：(2～3)。水浴温度可以优选为(30～70)℃，搅拌的转速可以为(120～180)转/min，搅拌时间可以为(2～3)min。具体实施时，可以从(40～80)份基体燃料中取(10～30)份与金属钠参与反应。通过该步骤，可得到安全稳定的基体燃料，从而保证点火剂的安全和防爆性能。
(2)再取剩余的基体燃料，向基体燃料中加入(1～15)份凝固剂，(20～80)℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在搅拌状态下添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体。具体地，凝固剂选自高级脂肪酸、乙基羧基乙基纤维素、硬脂酸、醋酸钙和硝化棉中的至少一种。水浴温度可以优选为(30～70)℃，搅拌的转速可以为(70～130)转/min，搅拌时间可以为(3～5)min。通过该步骤，可进一步制出稳定的半透明结晶体产物。
(3)在20-80℃恒温水浴下，向步骤(2)中制得的半透明结晶体中依次加入(0.5～15)份稳定剂、(4～20)份氧化剂、(2～30)份助燃剂、(0.05～3)份催化剂、(2.5～18)份增塑剂和(2～20)份粘结剂，搅拌均匀，得到产物点火剂。具体地，稳定剂选自硫代硫酸钠。氧化剂选自氯酸盐、高氯酸盐和硝酸盐中的至少一种。例如，氧化剂可以为氯酸钾、高氯酸钾等。助燃剂可以选自镁粉、铝粉、碳粉和高分子聚合物中的至少一种。例如高分子聚合物可以为聚乙烯燃烧后无烟、无味的环保类高分子聚合物。催化剂选自醇钠类，优选选自甲醇钠、乙醇钠或它们的混合物。增塑剂选自石蜡，粘结剂选自硝化棉。具体实施时，水浴温度可以优选为(30～70)℃，搅拌的转速为(55～90)转/min，搅拌时间可以为(10～30)min。通过该步骤，最终制出硬度适中、可塑性较强，能投放入不同孔径的钻孔中参与点火过程且易被引燃的固体点火剂，将得到的点火剂静置冷却，待其凝固后密封避光保存。
优选地，上述实施例中，步骤(1)和步骤(2)中，基体燃料的总添加量为(50～70)份；在步骤(2)中，加入(2～10)份凝固剂，在步骤(3)中，加入(1～10)份稳定剂、(5～15)氧化剂份、(3～25)助燃剂、(0.1～3)份催化剂、(3～15)份增塑剂和(3～15)份粘结剂。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
称取10g金属钠，将金属钠加入20g乙醇中，在20℃的恒温水浴中以180r/min的转速搅拌180s，反应得到固化产物；
再取30g乙醇，向其中加入10g乙基羧基乙基纤维素，20℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以130r/min的转速搅拌300s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在20℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入0.5g乙醇钠，17.5g镁粉、6g氯酸钾、7g硝化棉、4g石蜡和5g硫代硫酸钠，以90r/min搅拌600s后得到产物点火剂。
实施例2
称取10g金属钠，将金属钠加入25g乙醇中，在30℃的恒温水浴中以170r/min的转速搅拌170s，反应得到固化产物；
再取30g乙醇，向其中加入7g高级脂肪酸，30℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以120r/min的转速搅拌280s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在30℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入1g乙醇钠，15g铝粉、7g高氯酸钾、5g硝化棉、7g石蜡和3g硫代硫酸钠，以85r/min搅拌720s后得到产物点火剂。
实施例3
称取6g金属钠，将金属钠加入24g乙醇中，在40℃的恒温水浴中以160r/min的转速搅拌160s，反应得到固化产物；
再取36g乙醇，向其中加入5g硬脂酸，40℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以110r/min的转速搅拌260s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在40℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入2g乙醇钠，8g碳粉与镁粉的混合物、5g硝酸钾、4g硝化棉、6g石蜡和10g硫代硫酸钠，以80r/min搅拌750s后得到产物点火剂。
实施例4
称取8g金属钠，将金属钠加入24g乙醇中，在50℃的恒温水浴中以150r/min的转速搅拌150s，反应得到固化产物；
再取46g乙醇，向其中加入2g醋酸钙，50℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以100r/min的转速搅拌240s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在50℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入3g乙醇钠，2g碳粉与铝粉的混合物、10g氯酸钾、6g硝化棉、3g石蜡和1g硫代硫酸钠，以75r/min搅拌600s后得到产物点火剂。
实施例5
称取4g金属钠，将金属钠加入16g甲醇中，在60℃的恒温水浴中以140r/min的转速搅拌140s，反应得到固化产物；
再取34g甲醇，向其中加入9g乙基羧基乙基纤维素，60℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以90r/min的转速搅拌220s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在60℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入2.5g甲醇钠，30g镁粉、4g氯酸钾、7g硝化棉、3.5g石蜡和3g硫代硫酸钠，以70r/min搅拌900s后得到产物点火剂。
实施例6
称取5g金属钠，将金属钠加入15g甲醇中，在70℃的恒温水浴中以130r/min的转速搅拌130s，反应得到固化产物；
再取40g甲醇，向其中加入8g高级脂肪酸，70℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以80r/min的转速搅拌200s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在70℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入1.5g甲醇钠，12g铝粉、6g高氯酸钾、5g硝化棉、15g石蜡和5.5g硫代硫酸钠，以60r/min搅拌960s后得到产物点火剂。
实施例7
称取7g金属钠，将金属钠加入21g甲醇中，在30℃的恒温水浴中以170r/min的转速搅拌170s，反应得到固化产物；
再取38g乙醇，向其中加入6g硬脂酸，30℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以120r/min的转速搅拌280s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在30℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入1g甲醇钠，9g碳粉与镁粉的混合物、8g硝酸钾、3g硝化棉、6g石蜡和6g硫代硫酸钠，以85r/min搅拌1080s后得到产物点火剂。
实施例8
称取5g金属钠，将金属钠加入15g甲醇中，在80℃的恒温水浴中以120r/min的转速搅拌120s，反应得到固化产物；
再取55g甲醇，向其中加入3g醋酸钙，80℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以70r/min的转速搅拌180s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在80℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入0.5g甲醇钠，7g碳粉与铝粉的混合物、9g氯酸钾、15g硝化棉、3.5g石蜡和1g硫代硫酸钠，以55r/min搅拌1200s后得到产物点火剂。
实施例9
称取10g金属钠，将金属钠加入10g甲醇和乙醇的混合物中，在40℃的恒温水浴中以160r/min的转速搅拌160s，反应得到固化产物；
再取30g甲醇和乙醇的混合物，向其中加入1g硝化棉，40℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以110r/min的转速搅拌260s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在40℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入0.1g乙醇钠和甲醇钠的混合物，3g聚乙烯、15g硝酸钾、2g硝化棉、2.5g石蜡和0.5g硫代硫酸钠，以80r/min搅拌1500s后得到产物点火剂。
实施例10
称取15g金属钠，将金属钠加入30g乙醇中，在50℃的恒温水浴中以150r/min的转速搅拌150s，反应得到固化产物；
再取50g乙醇，向其中加入15g醋酸钙，50℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在以100r/min的转速搅拌240s，搅拌过程中添加步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
在50℃恒温水浴下，上述制得的半透明结晶体中依次加入0.05g乙醇钠，25g聚乙烯、20g氯酸钾和高氯酸钾的混合物、20g硝化棉、18g石蜡和15g硫代硫酸钠，以75r/min搅拌1800s后得到产物点火剂。
经分析检测，通过本发明实施例1-10中提供的煤炭地下气化点火剂的制备方法制备的点火剂的各种性能参数如下表：
可以看出，本发明中的点火剂性能优良、热值高、燃烧速度快且燃烧后残渣少。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取(40～80)份中的部分基体燃料，向其中加入碱金属，在(20～80)℃的恒温水浴中搅拌，反应得到固化产物；
(2)再取剩余的基体燃料，向所述基体燃料中加入(1～15)份凝固剂，(20～80)℃的恒温水浴下，溶解至溶液呈清澈透明状，在搅拌状态下添加所述步骤(1)中得到的固化产物，至溶液逐渐固化得到半透明结晶体；
(3)在(20～80)℃的恒温水浴下，向所述步骤(2)中制得的半透明结晶体中依次加入(0.5～15)份稳定剂、(4～20)份氧化剂、(2～30)份助燃剂、(0.05～3)份催化剂、(2.5～18)份增塑剂和(2～20)份粘结剂，搅拌均匀，得到产物点火剂。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，
所述步骤(1)和步骤(2)中，基体燃料的总添加量为(50～70)份；
在所述步骤(2)中，加入(2～10)份凝固剂；
在所述步骤(3)中，加入(1～10)份稳定剂、(5～15)氧化剂份、(3～25)助燃剂、(0.1～3)份催化剂、(3～15)份增塑剂和(3～15)份粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碱金属与基体燃料的质量比为1：(1～4)。
4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碱金属与基体燃料的质量比为1：(2～3)。
5.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述基体燃料为甲醇和乙醇中的至少一种；所述凝固剂为高级脂肪酸、乙基羧基乙基纤维素、硬脂酸、醋酸钙和硝化纤维中的至少一种；所述催化剂为醇钠类；所述助燃剂为镁粉、铝粉、碳粉和高分子聚合物中的至少一种；所述氧化剂为氯酸盐、高氯酸盐和硝酸盐中的至少一种；所述粘结剂为硝化纤维，所述增塑剂为石蜡，所述稳定剂为硫代硫酸钠。
6.根据权利要求5所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为甲醇钠和乙醇钠中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碱金属为金属钠。
8.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中恒温水浴的温度为(30-70)℃。
9.根据权利要求1所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，搅拌的转速为(120-180)转/min、搅拌时间为(2-3)min；所述步骤(2)中，搅拌的转速为(70-130)转/min、搅拌时间为(3-5)min；所述步骤(3)中，搅拌的转速为(55-90)转/min、搅拌时间为(10-30)min。
10.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化点火剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)之后，将得到的产物点火剂静置冷却，待其凝固后密封避光保存。
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