CN108865303B - 一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂及其制备方法，其步骤如下：(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到150℃～180℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；(2)再往反应釜中加入不饱和氯硅烷单体、氰化乙烯基系单体和水，调整温度到100℃～120℃，反应1～3小时；(3)接着再往反应釜中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水配制而成，滴加时间控制在2～5小时，滴加时温度控制在90℃～120℃；(4)滴加完成后，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

一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，特别涉及一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂及其制备方法。
背景技术
水煤浆，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。水煤浆通过一定的加工工艺，将一定粒度分布的煤粒分散于水中而制成的一种浆状粗颗粒悬浮体系，其中煤约占60～70％，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。
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。水煤浆添加剂在水煤浆制备中对煤浆的分散性、稳定性及流变性等具有关键性作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有磺酸基团的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：
一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，主要由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000011
所述不饱和氯硅烷单体为甲基乙烯基二氯硅烷、甲基丙烯基二氯硅烷、甲基苯乙烯基二氯硅烷、乙基乙烯基二氯硅烷、二乙烯基二氯硅烷、对苯乙烯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯乙烯基三氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷、甲基乙基乙烯基氯硅烷、苯基乙烯基二氯硅烷和甲基苯基乙烯基氯硅烷中的一种或两种的混合物。
所述氰化乙烯基系单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、富马二腈中的一种或两种的混合物。
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、醋酸钾中的一种或几种的混合物。
一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到150℃～180℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
(2)再往反应釜中加入不饱和氯硅烷单体、氰化乙烯基系单体和水，调整温度到100℃～120℃，反应1～3小时；
(3)接着再往反应釜中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2～5小时，滴加时温度控制在90℃～120℃；
(4)滴加完成后，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、硅烷基、腈基等基团，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。
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000031
所述不饱和氯硅烷单体为甲基乙烯基二氯硅烷、甲基丙烯基二氯硅烷、甲基苯乙烯基二氯硅烷、乙基乙烯基二氯硅烷、二乙烯基二氯硅烷、对苯乙烯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯乙烯基三氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷、甲基乙基乙烯基氯硅烷、苯基乙烯基二氯硅烷和甲基苯基乙烯基氯硅烷中的一种或两种的混合物。
所述氰化乙烯基系单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、富马二腈中的一种或两种的混合物。
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、醋酸钾中的一种或几种的混合物。
一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到150℃～180℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
(2)再往反应釜中加入不饱和氯硅烷单体、氰化乙烯基系单体和水，调整温度到100℃～120℃，反应1～3小时；
(3)接着再往反应釜中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2～5小时，滴加时温度控制在90℃～120℃；
(4)滴加完成后，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
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000041
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将12份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到155℃后再开启搅拌，并加入23份硫酸，反应3.5小时；
(2)再往反应釜中加入2份甲基乙烯基二氯硅烷、9.5份丙烯腈和40.5份水，调整温度到102℃，反应1.5小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为5％的过硫酸钠溶液，此过硫酸钠溶液由0.1份过硫酸钠和1.9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95℃；
(4)滴加完成后，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
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000051
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将15份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到160℃后再开启搅拌，并加入19份硫酸，反应4小时；
(2)再往反应釜中加入3份甲基丙烯基二氯硅烷、9份丙烯腈和31份水，调整温度到105℃，反应2小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为5％的过硫酸钠溶液，此过硫酸钠溶液由0.5份过硫酸钠和9.5份水配制而成，滴加时间控制在3小时，滴加时温度控制在100℃；
(4)滴加完成后，加入13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。
实施例3
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000052
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将17份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到165℃后再开启搅拌，并加入17份硫酸，反应4.5小时；
(2)再往反应釜中加入5份甲基苯乙烯基二氯硅烷、8.5份丙烯腈和28.5份水，调整温度到108℃，反应2.2小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为8％的过硫酸钾溶液，此过硫酸钾溶液由0.8份过硫酸钾和9.2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110℃；
(4)滴加完成后，加入14份碳酸钠，保持温度继续反应2.2小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例4
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000061
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将20份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到165℃后再开启搅拌，并加入15份硫酸，反应4.5小时；
(2)再往反应釜中加入6份乙基乙烯基二氯硅烷、8份甲基丙烯腈和15份水，调整温度到112℃，反应2.6小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为6％的过硫酸钾溶液，此过硫酸钾溶液由1.2份过硫酸钾和18.8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115℃；
(4)滴加完成后，加入16份碳酸钾，保持温度继续反应2.6小时后降温出料，即得所述水煤浆添加剂。
实施例5
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000071
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将22份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到170℃后再开启搅拌，并加入13份硫酸，反应5小时；
(2)再往反应釜中加入7份二乙烯基二氯硅烷、7份富马二腈和13份水，调整温度到117℃，反应2.8小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为7.5％的过硫酸铵溶液，此过硫酸铵溶液由1.5份过硫酸铵和18.5水配制而成，滴加时间控制在3小时，滴加时温度控制在118℃；
(4)滴加完成后，加入18份醋酸钠，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。
实施例6
本发明的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
Figure BDA0001704278580000072
Figure BDA0001704278580000081
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1:1，即，过硫酸钠和过硫酸钾的用量均为0.9份。
碱性调节剂采用氢氧化钠和醋酸钾的混合物，且氢氧化钠和醋酸钾的质量比为10:9，即，氢氧化钠和醋酸钾的用量分别为10份和9份。
本发明一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将24份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到175℃后再开启搅拌，并加入11份硫酸，反应5.5小时；
(2)再往反应釜中加入9份对苯乙烯基二氯硅烷、6份乙基丙烯腈和11份水，调整温度到118℃，反应2.8小时；
(3)接着再往反应釜中滴加质量百分比浓度为9％的引发剂溶液，此引发剂溶液由0.9份份过硫酸钠和0.9份过硫酸钾和18.2水配制而成，滴加时间控制在4.5小时，滴加时温度控制在116℃；
(4)滴加完成后，加入10份氢氧化钠和9份醋酸钾，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。
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 BDA0001704278580000082
Figure BDA0001704278580000091
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 BDA0001704278580000092
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 BDA0001704278580000093
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 BDA0001704278580000101
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)

1.一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂，其特征在于：主要由下述质量份数 配比的原料组分制成：
废旧聚苯乙烯泡沫 10～25份
硫酸 10～25份
不饱和氯硅烷单体 1～10份
氰化乙烯基系单体 5～10份
引发剂 0.05～2份
碱性调节剂 10～20份
水 25～45份；
上述一种含有磺酸基团的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150℃～180℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
（2）再往反应釜中加入不饱和氯硅烷单体、氰化乙烯基系单体和水，调整温度到100℃～120℃，反应1～3小时；
（3）接着再往反应釜中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水配制而成，滴加时间控制在2～5小时，滴加时温度控制在90℃～120℃；
（4）滴加完成后，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所述的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述不饱和氯硅烷单体为甲基乙烯基二氯硅烷、甲基丙烯基二氯硅烷、甲基苯乙烯基二氯硅烷、乙基乙烯基二氯硅烷、二乙烯基二氯硅烷、对苯乙烯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯乙烯基三氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷、甲基乙基乙烯基氯硅烷、苯基乙烯基二氯硅烷和甲基苯基乙烯基氯硅烷中的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所述的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述氰化乙烯基系单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、富马二腈中的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所述的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，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或几种的混合物。
5.据权利要求1所述的一种含有磺酸基团的水煤浆添加剂的制备方法，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、醋酸钾中的一种或几种的混合物。
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