CN108946964A - 一种煤气化无磷绿色灰水分散剂 - Google Patents

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徐�明
季红艳
方成
孙国永
汤开佳
吕来义
许旭
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Abstract

本发明涉及一种分散剂，具体涉及一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸5‑15％、羧酸‑磺酸‑非离子三元共聚物15‑35％、丙烯酸‑衣康酸共聚物10‑35％、聚环氧琥珀酸10‑25％、马来酸酐‑磺化苯乙烯钠共聚物5‑10％、乙二胺四乙酸1‑3％、水:余量。本发明的优点在于：能将粘合在一起的胶体等杂质分散成微粒使之悬浮于水中，随着水流动而不沉积在膜表面，又能使结垢晶体的生长受到抑制，且形状发生畸变，成疏松，晶粒变得细小，极易被水流带走。具有化学性质稳定、耐高压、耐高温、易存储的特点，并且具有优异的阻垢性能，后期处理简便，且对环境无害。

Description

一种煤气化无磷绿色灰水分散剂
技术领域
本发明涉及一种分散剂，具体涉及一种煤气化无磷绿色灰水分散剂。
背景技术
煤化工行业的气化装置采用德士古水煤浆加压气化技术，煤浆经高压煤浆泵加压后，同空分来的氧气一起送入工艺烧嘴。经工艺烧嘴混合后喷入气化炉，在1250-1350℃左右的高温下发生部分氧化反应产生水煤气，气相经过文丘里、碳洗塔洗涤后送入变换工序，气化炉激冷室排出的黑水和碳洗塔底部排出的黑水分别经减压阀减压后进入闪蒸系统，经四级闪蒸降温后黑水至澄清槽，在絮凝剂的作用下，加快槽内固体颗粒的沉降速度，黑水中几乎全部的固体物质通过重力沉降除去。澄清槽内澄清后的灰水溢流进入会水槽(PH值7-9)。为防止灰水在系统中结垢，需向灰水中通过离心泵加入适量分散剂，在分散剂的作用下，使水质达到工艺要求。灰水通过低压灰水泵送到脱氧水槽、锁斗冲洗水罐、废水冷却器、渣池，实现水系统的循环利用。
在一个气化炉运行周期内，使用灰水分散剂使得管道、设备内轻微结垢或不结垢，设备内无积灰或有微量积灰，运行过程中不得出现蒸发热水塔、水洗塔带水、黑水管线结垢堵塞的状态为理想状态。
但目前使用的一些灰水分散剂在高温条件下，易发生分解，导致产品性能减弱，从而引起管道、设备的结垢，从而影响灰水系统的正常运行并造成一定的经济损失。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，具有化学性质稳定、耐高压、耐高温、易存储的特点，并且具有优异的阻垢性能，后期处理简便，且对环境无害。
本发明所述的一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸5-15％、羧酸-磺酸-非离子三元共聚物15-35％、丙烯酸-衣康酸共聚物10-35％、聚环氧琥珀酸10-25％、马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物5-10％、乙二胺四乙酸1-3％、水:余量。
本发明中聚马来酸化学稳定性好、耐温性高，能与水中钙、镁等离子螯合并有晶格畸变能力，能提高淤渣的流动性；羧酸-磺酸-非离子三元共聚物作为较优异的阻垢分散剂，特别适用于加压条件，稳定性好；丙烯酸-衣康酸共聚物具有较好的耐温性；聚环氧琥珀酸是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好，是一种绿色水处理化学品，具有螯合作用和晶格畸变作用；马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物在工业冷却水中对磷酸钙有优良的阻垢性，并对铁、锌等金属离子具有很好的分散性能；乙二胺四乙酸一种优良的钙、镁离子螯合剂，用作乳液聚合所用水的螯合剂，除去Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等金属离子。
其中，优选方案如下：
所述羧酸-磺酸-非离子三元共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中单体的质量比为丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：丙烯酸羟丙酯＝3:5～7:1～3。。
所述丙烯酸-衣康酸共聚物中单体的质量比为丙烯酸：衣康酸＝1:0.8～1.2。
所述马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物中单体的质量比为马来酸酐：磺化苯乙烯钠＝1:1.5～3。
一般认为成垢物质和溶液之间存在着动态平衡，阻垢剂能够吸附到成垢物质上，并影响垢的生长和溶解的动态平衡。本发明主要从改变晶格结构，改变胶体颗粒电荷达到同电相斥，络合钙、镁等阳离子的几个方面从而达到阻垢的作用。本发明能将粘合在一起的胶体等杂质分散成微粒使之悬浮于水中，随着水流动而不沉积在膜表面，又能使结垢晶体的生长受到抑制，且形状发生畸变，成疏松，晶粒变得细小，极易被水流带走。
灰水中的结垢主要为碳酸钙垢，水中钙离子与碳酸根离子先结合产生碳酸钙微晶粒，然后微晶粒碰撞堆积长大形成碳酸钙垢。聚环氧琥珀酸、聚马来酸自身带有的羧酸基团能与钙离子螯合形成水溶性的螯合物，从而抑制钙离子与碳酸根离子的结合；其他三种共聚物溶解于水中，能电离为负离子，通过物理吸附和化学吸附吸附在碳酸钙微晶粒上，改变了微晶粒表面的电荷状态，由于静电排斥，微晶粒互相排斥，避免了微晶粒的碰撞生长，使碳酸钙微晶粒分散在水中，从而减少了碳酸钙垢的形成。将聚环氧琥珀酸、聚马来酸与多种共聚物复合，可以充分利用螯合阻垢作用和分散阻垢作用，达到协同增效作用，大大提升了对碳酸钙的阻垢性能，并能降低药剂的使用剂量。
本发明的优点在于：能将粘合在一起的胶体等杂质分散成微粒使之悬浮于水中，随着水流动而不沉积在膜表面，又能使结垢晶体的生长受到抑制，且形状发生畸变，成疏松，晶粒变得细小，极易被水流带走。具有化学性质稳定、耐高压、耐高温、易存储的特点，并且具有优异的阻垢性能，后期处理简便，且对环境无害。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
根据配方制备煤气化无磷绿色灰水分散剂：
样品1：按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸5％、羧酸-磺酸-非离子三元共聚物30％、丙烯酸-衣康酸共聚物15％、聚环氧琥珀酸10％、马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物10％、乙二胺四乙酸3％、水:余量。
其中，所述羧酸-磺酸-非离子三元共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中单体的质量比为丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：丙烯酸羟丙酯＝3:6:2。。
所述丙烯酸-衣康酸共聚物中单体的质量比为丙烯酸：衣康酸＝1:1。
所述马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物中单体的质量比为马来酸酐：磺化苯乙烯钠＝1:2。
样品2：按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸10％、羧酸-磺酸-非离子三元共聚物20％、丙烯酸-衣康酸共聚物10％、聚环氧琥珀酸25％、马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物10％、乙二胺四乙酸2％、水:余量。
其中，所述羧酸-磺酸-非离子三元共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中单体的质量比为丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：丙烯酸羟丙酯＝3:6:2。。
所述丙烯酸-衣康酸共聚物中单体的质量比为丙烯酸：衣康酸＝1:1。
所述马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物中单体的质量比为马来酸酐：磺化苯乙烯钠＝1:2。
样品3：按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸15％、羧酸-磺酸-非离子三元共聚物15％、丙烯酸-衣康酸共聚物25％、聚环氧琥珀酸25％、马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物5％、乙二胺四乙酸2％、水:余量。
其中，所述羧酸-磺酸-非离子三元共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中单体的质量比为丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：丙烯酸羟丙酯＝3:6:2。。
所述丙烯酸-衣康酸共聚物中单体的质量比为丙烯酸：衣康酸＝1:1。
所述马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物中单体的质量比为马来酸酐：磺化苯乙烯钠＝1:2。
实施例2：
样品1～3的热稳定性试验：将原液5L投加到容积为10L的高压反应釜中，在6.5MPa和280～300℃下停留60min，降到常温后，对试验前后的的质量指标进行对比分析，试验结果如下：
上述结果表明：各理化指标未见明显变化，产品固含量未有大量分解产生，说明分散剂在300℃下具有良好的热稳定性，可以充分满足灰水系统的特殊工艺要求。
实施例3：
静态阻垢分散试验：取类似煤化工现场黑水5L，将样品1调节成不同的浓度，按不同投加浓度的灰水分散剂至容量瓶中，在90℃下停留10小时，取样分析钙离子和浊度，计算阻垢率及分散力。
试验结果:
上述试验表明：常压和90℃下，灰水分散剂投加量60-80mg/L时，阻垢率达到90％以上，分散能力达到90％，符合灰水的使用条件。
实施例4：
动态模拟阻垢分散试验：取类似煤化工现场黑水5L，将样品1调节成不同的浓度，按不同投加浓度的灰水分散剂和黑水至10L的高压反应釜中，在6.5MPa和285℃下停留120min，取样分析钙离子和浊度，计算阻垢率及分散力。
试验结果：
上述试验表明：在6.5MPa和285℃下，灰水分散剂投加量60-80mg/L时，阻垢率达到85％以上，分散能力达到85％，符合灰水的使用条件。
实施例5：
样品1的差热分析试验：按照JY/T 014-1996热分析方法进行试验。
差热分析结论：水煤浆气化炉的气化温度在1350～1750℃，激冷水的温度高达240～285℃。样品1在240～285℃温度时的分解率仅为6.5％，有效成分保有率高达93.5％，从而有效的保证了药剂的阻垢分散效果，可以大大减缓激冷环的结垢，特别是防止碳洗塔-灰水循环泵-激冷水流量计-黑水过滤器-气化炉-闪蒸器这一高温段的结垢沉积。

Claims (5)

1.一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于按照重量百分比计算，由以下原料配置而成：聚马来酸5-15％、羧酸-磺酸-非离子三元共聚物15-35％、丙烯酸-衣康酸共聚物10-35％、聚环氧琥珀酸10-25％、马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物5-10％、乙二胺四乙酸1-3％、水:余量。
2.根据权利要求1所述的一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于：所述羧酸-磺酸-非离子三元共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物。
3.根据权利要求2所述的一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于：所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中单体的质量比为丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：丙烯酸羟丙酯＝3:5～7:1～3。
4.根据权利要求1所述的一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于：所述丙烯酸-衣康酸共聚物中单体的质量比为丙烯酸：衣康酸＝1:0.8～1.2。
5.根据权利要求1所述的一种煤气化无磷绿色灰水分散剂，其特征在于：所述马来酸酐-磺化苯乙烯钠共聚物中单体的质量比为马来酸酐：磺化苯乙烯钠＝1:1.5～3。
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