CN108795517B - 一种高分子水煤浆添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种高分子水煤浆添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高分子水煤浆添加剂及其制备方法，其步骤如下：(1)往反应釜中加入废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到130℃～160℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～7小时；(2)再往反应釜中加入马来酰亚胺基单体、含糖单体和水，调整温度到90℃～110℃，接着再往反应釜中加入引发剂，反应2～6小时；(3)最后往反应釜中加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。

Description

一种高分子水煤浆添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于煤化工领域，特别涉及一种高分子水煤浆添加剂及其制备方法。
背景技术
水煤浆是一种煤基代油洁净燃料，由大约占60～70％的煤炭，约1％的添加剂，余下的为水，而组成的一种具有一定稳定性、流动性、触变性的固液分散体系。它既保留了煤炭原有的物理特性，又具有和石油一样的流动性和稳定性，可以储存、泵送、雾化与稳定燃烧，加之其低廉的价格，在代油燃烧发电、供热、化工等领域获得了广泛的应用。水煤浆是一种宽筛分、含固量高的复杂多级分散悬浮体系，易产生煤水分离，因此，低黏度和良好的稳定性是水煤浆最为重要的性能。在水煤浆中加入添加剂是解决上述问题的有效方法，特别是对高浓度和高稳定性水煤浆的制备，添加剂种类及其含量的选择尤为关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高分子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：
一种高分子水煤浆添加剂，主要由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000011
所述马来酰亚胺基单体为马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-甲苯基马来酰亚胺、N-二甲苯基马来酰亚胺和N-萘基马来酰亚胺中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述含糖单体为3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖、3-O-甲代烯丙基双丙酮-D-葡萄糖中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或几种的混合物。
所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
一种高分子水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到130℃～160℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～7小时；
(2)再往反应釜中加入马来酰亚胺基单体、含糖单体和水，调整温度到90℃～110℃，接着再往反应釜中加入引发剂，反应2～6小时；
(3)最后往反应釜中加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，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、以废旧聚苯乙烯泡沫作为起始原料，通过对其改性，从而引入磺酸基团、羟基、醚基、酰亚胺基基等基团，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。
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000021
Figure GDA0002943239810000031
所述马来酰亚胺基单体为马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-甲苯基马来酰亚胺、N-二甲苯基马来酰亚胺和N-萘基马来酰亚胺中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述含糖单体为3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖、6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖、3-O-甲代烯丙基双丙酮-D-葡萄糖中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或几种的混合物。
所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
一种高分子水煤浆添加剂法的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到130℃～160℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～7小时；
(2)再往反应釜中加入马来酰亚胺基单体、含糖单体和水，调整温度到90℃～110℃，接着再往反应釜中加入引发剂，反应2～6小时；
(3)最后往反应釜中加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，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
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000032
Figure GDA0002943239810000041
本发明一种高分子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11份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到132℃后再开启搅拌，并加入16份硫酸，反应3.5小时；
(2)再往反应釜中加入5份马来酰亚胺、2份3-O-甲代烯丙基双丙酮-D-葡萄糖和54.9份水，调整温度到91℃，接着再往反应釜中加入0.1份过硫酸钠，反应2.5小时；
(3)最后往反应釜中加入11份氢氧化钠，保持温度继续反应1.5小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例2
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000042
本发明一种高分子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12份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到133℃后再开启搅拌，并加入18份硫酸，反应3.5小时；
(2)再往反应釜中加入3.5份N-甲基马来酰亚胺、3份3-O-甲代烯丙基双丙酮-D-葡萄糖和50.3份水，调整温度到91℃，接着再往反应釜中加入0.2份过硫酸钠，反应3小时；
(3)最后往反应釜中加入13份氢氧化钾，保持温度继续反应1.5小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例3
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000051
本发明一种高分子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14份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到145℃后再开启搅拌，并加入19份硫酸，反应5小时；
(2)再往反应釜中加入3份N-正丙基马来酰亚胺、4份6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖和45.6份水，调整温度到100℃，接着再往反应釜中加入0.4份过硫酸钾，反应5小时；
(3)最后往反应釜中加入14份碳酸钠，保持温度继续反应2.5小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例4
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000052
本发明一种高分子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17份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到150℃后再开启搅拌，并加入21份硫酸，反应5小时；
(2)再往反应釜中加入2.5份N-异丙基马来酰亚胺、5份6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖和38份水，调整温度到105℃，接着再往反应釜中加入0.5份过硫酸钾，反应5小时；
(3)最后往反应釜中加入16份碳酸钾，保持温度继续反应2.8小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例5
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000061
其中，含糖单体采用3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖和6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖的混合物，且3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖和6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖的质量比为1:2，即，3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖和6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖的用量分别为2份和4份。
本发明一种高分子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19份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到158℃后再开启搅拌，并加入22份硫酸，反应6小时；
(2)再往反应釜中加入2份N-叔丁基马来酰亚胺、2份3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖、4份6-O-甲基丙烯酰基-双丙-D-半乳糖和33.3份水，调整温度到108℃，接着再往反应釜中加入0.7份过硫酸铵，反应5.5小时；
(3)最后往反应釜中加入17份醋酸钠，保持温度继续反应2.5小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例6
本发明的一种高分子水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure GDA0002943239810000071
其中，引发剂采用过硫酸钠和过硫酸钾的混合物，且过硫酸钠和过硫酸钾的质量比为1:2，即，过硫酸钠和过硫酸钾的用量分别为0.3份和0.6份。
碱性调节剂采用氢氧化钠和氢氧化钾的混合物，且氢氧化钠和氢氧化钾的质量比为8:11，即，氢氧化钠和氢氧化钾的用量分别为8份和11份。
本发明一种高分子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23份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到158℃后再开启搅拌，并加入24份硫酸，反应6.5小时；
(2)再往反应釜中加入1.5份N-环己基马来酰亚胺、7份3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖和24.6份水，调整温度到100℃，接着再往反应釜中加入0.3份过硫酸钠和0.6份过硫酸钾，反应5.5小时；
(3)最后往反应釜中加入8份氢氧化钠和11份氢氧化钾，保持温度继续反应2小时后降温出料，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。
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
Figure GDA0002943239810000072
Figure GDA0002943239810000081
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
Figure GDA0002943239810000082
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
Figure GDA0002943239810000083
Figure GDA0002943239810000091
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
Figure GDA0002943239810000092
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 (5)

1.一种高分子水煤浆添加剂，其特征在于：主要由下述质量分数配比的原料组分制成：
废旧聚苯乙烯泡沫 10～25份
硫酸 15～25份
马来酰亚胺基单体 1～6份
含糖单体 1～8份
引发剂 0.05～1份
碱性调节剂 10～20份
水 20～55份；
所述一种高分子水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
（1）往反应釜中加入废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到130℃～160℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～7小时；
（2）再往反应釜中加入马来酰亚胺基单体、含糖单体和水，调整温度到90℃～110℃，接着再往反应釜中加入引发剂，反应2～6小时；
（3）最后往反应釜中加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种高分子水煤浆添加剂，其特征在于：所述马来酰亚胺基单体为马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-甲苯基马来酰亚胺、N-二甲苯基马来酰亚胺和N-萘基马来酰亚胺中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高分子水煤浆添加剂，其特征在于：所述含糖单体为3-O-甲基丙烯酰基-双丙酮-D-葡萄糖、3-O-甲代烯丙基双丙酮-D-葡萄糖中的任意一种或两种以任意比混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高分子水煤浆添加剂，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或两种以上以任意比混合的混合物。
5.据权利要求1所述的一种高分子水煤浆添加剂，其特征在于：所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
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