CN109135854A

CN109135854A - 一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法

Info

Publication number: CN109135854A
Application number: CN201811333158.5A
Authority: CN
Inventors: 潘志彦; 徐艳梅; 朱玲莎; 王亮; 陈霞
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法，所述水煤浆按重量百分数计，由以下组分组成：54~60%的煤、11~17%的废活性炭、23~30%的水、1~3%的有机废液、0.5~2%的制浆添加剂和0.05~0.15%的灰水分散剂。本发明利用废活性炭和有机废液制备水煤浆，可有效解决废活性炭和有机废液的处理难题，同时实现废物资源化利用。利用废活性炭制备水煤浆，可充分利用废活性炭的高碳含量，减少制浆煤粉的用量。利用有机废液制备水煤浆，可充分利用有机废液的水分，减少制浆生产水的用量。

Description

一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法。

背景技术

活性炭具有发达孔隙结构和巨大的比表面积，兼具物理吸附和化学吸附双重特性，广泛应用于有毒有害气体、污水治理等。活性炭具有吸附饱和的特性，应用于污染治理一定时间后便失去吸附活性；作为高度富集污染物的载体，形成危险固废。随着各行各业对活性炭需求的增加，废活性炭的处置逐渐成为环境污染治理的新问题。有机废液具有成分复杂、COD值高等特点，运用简单的物化或生化处理方法难以达标排放，一般需要多级处理方法联用，处理成本较高。

水煤浆是一种煤基液态燃料，也是水煤浆气化技术的原料，具有燃烧稳定、污染排放少等优点。水煤浆大约由65~70％的煤粉，29~34％的水及少量的添加剂经过物理加工而得到。水煤浆技术是当今洁净煤技术的重要组成部分。活性炭是一种碳质材料，碳含量高达80~90%，具有较高的热值，可以将活性炭研磨与煤粉以一定比例混合制备水煤浆。有机废液可以部分代替水煤浆中需要的工业用水，同时利用气化阶段的高温使有机污染物充分燃烧降解，实现废物的资源化利用。但目前利用废活性炭和有机废液制备水煤浆的方法未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法。本发明解决了现有危险废物废活性炭和有机废液的处置问题，充分利用废活性炭固定碳含量高的特点来取代部分煤作为煤气化原料，提供一种利用废活性炭和有机废液与煤粉混合，再加入适量添加剂制备水煤浆。

一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于按重量百分数计，由以下组分组成：54~60%的煤、11~17%的废活性炭、23~30%的水、1~3%的有机废液、0.5~2%的制浆添加剂、0.05~0.15%的灰水分散剂。

所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于灰水分散剂为高温阻垢分散剂。

所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于制浆添加剂是萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐中的一种或两种以上混合物。

所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于废活性炭包括有机溶剂再生过程中产生的废活性炭、化工行业反应生产过程中产生的废活性炭和有机废气处理过程中产生的废活性炭。

所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于有机废液来源于化工生产过程中产生的有机废液（是由有机物和水组成，以水为主），例如制药行业产生的甲醇、乙醇、甲苯、异丙醇、丙酮等的水溶液，所述有机废液的有机物含量为0.2%~5%（重量），COD值为7500~75000 mg/L。

一种利用废活性炭、有机废液和煤制备水煤浆的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将有机废液送入配制釜，在配制釜内，升温至30~40 ^oC，加入液碱调节pH值>8，并加入工业用水、制浆添加剂和灰水分散剂，保温搅拌均匀后得到均一的制浆液体；

2）煤和废活性炭分别经粉碎、计量后送入棒磨机，向棒磨机内加入步骤1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。

所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备水煤浆的方法，其特征在于制得的水煤浆产品中，其表观黏度小于1200 mPa.s，pH值为7~9，固体重量浓度为52~58%，固体颗粒的粒径目数为14~320目。

本发明具有以下有益效果：

本发明利用废活性炭和有机废液制备水煤浆，可有效解决废活性炭和有机废液的处理难题，同时实现废物资源化利用。

本发明利用废活性炭制备水煤浆，可充分利用废活性炭的高碳含量，减少制浆煤粉的用量。

本发明利用有机废液制备水煤浆，可充分利用有机废液的水分，减少制浆生产水的用量。本发明利用废活性炭和有机废液制备水煤浆，可有效降低水煤浆的制浆成本，在能源、环保等方面具有重要的社会意义。

本发明利用废活性炭和有机废液制备的水煤浆，固体浓度达到52%以上，表观黏度低于1200 mPa.s，流动性及稳定性好，易于储存、泵送、汽化。

经济效益分析

煤的价格为600元/吨，水的价格为3元/吨，废活性炭和有机废液的处理成本为4000元/吨。相比较于没有加入废活性炭和有机废液的水煤浆，当水煤浆制备过程中加入11~17%的废活性炭和1~3%的有机废液时，每吨水煤浆制备可节约66~102元煤的成本费，可节约0.03~0.09元水的成本费，可增加480~800元废活性炭和有机废液处理收入，则较传统水煤浆，该专利提出的制备水煤浆方法使每吨水煤浆制备中增收546.03~902.09元，具有可观的经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1：

一种水煤浆，按重量百分数计，由以下组分组成：54%的煤粉、17%的废活性炭、23.9%的水、3%的有机废液、2%的制浆添加剂、0.1%的灰水分散剂。

上述煤粉为神府煤，水分含量为15.8%。灰水分散剂为高温阻垢分散剂。制浆添加剂是木质素磺酸盐。废活性炭是硫酸铵生产过程中产生的废活性炭，含水量约为2%。有机废液为制药过程中产生的甲醇、甲苯和异丙醇的混合水溶液，COD值为75000 mg/L。

上述水煤浆的制备方法为，步骤如下：

1）将3重量份的有机废液送入配制釜，在配制釜内，升温至30~40^oC，加入液碱调节pH值8~9，并加入23.9重量份的工业用水、2重量份的制浆添加剂和0.1重量份的灰水分散剂，保温搅拌均匀后得到均一的制浆液体；

2）煤和废活性炭分别经粉碎后，向棒磨机内送入54重量份的煤粉和17重量份的废活性炭粉，再向棒磨机内加入步骤1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。

对制得的水煤浆产品的质量指标进行检测，各质量指标如下：表观黏度为980mPa.s；固体颗粒质量浓度58.05%（固体颗粒浓度检测过程中：将水煤浆过滤，滤渣烘干称重，有少量的颗粒损失），固体颗粒的粒径目数为14~320目；pH值控制在7.0~9.0之间；流动性及稳定性好，可泵送。

应用实施例1：

测试实施例1制备得到的水煤浆产品的汽化性能：

实施例1制备得到的水煤浆产品从喷嘴处喷出、雾化后，和氧气混合均匀，一并喷入气化炉内，在1350~1450^oC，2.0 MPa的压力条件下反应生成H₂、CO、CO₂、CH₄等，CO₂浓度为20.5%，O₂浓度为0.3%，CO浓度为41.9%，H₂浓度为36.4%，CH₄浓度为0.9%，表现出很好的生产稳定性。

实施例2：

一种水煤浆，按重量百分数计，由以下组分组成：56%的煤粉、14%的废活性炭、26.5%的水、2.4%的有机废液、1%的制浆添加剂、0.1%的灰水分散剂。

上述煤粉为神府煤，水分含量为15.8%。灰水分散剂为高温阻垢分散剂。制浆添加剂是萘磺酸盐和木质素磺酸盐1:1混合盐。废活性炭是硫酸铵生产过程中产生的废活性炭，含水量约为2%。有机废液为制药过程中产生的甲醇、甲苯和异丙醇的混合水溶液，COD值为75000 mg/L。

上述水煤浆的制备方法为，步骤如下：

1）将2.4重量份的有机废液送入配制釜，在配制釜内，升温至30~40^oC，加入液碱调节pH值8~9，并加入26.5重量份的工业用水、1重量份的制浆添加剂和0.1重量份的灰水分散剂，保温搅拌均匀后得到均一的制浆液体；

2）煤和废活性炭分别经粉碎后，向棒磨机内送入56重量份的煤粉和14重量份的废活性炭粉，再向棒磨机内加入步骤1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。

对制得的水煤浆产品的质量指标进行检测，各质量指标如下：表观黏度小于750mPa.s；固体颗粒质量浓度52.56%，固体颗粒的粒径目数为14~320目；pH值控制在7.0~9.0之间；流动性及稳定性好，可泵送。

应用实施例2：

测试实施例2制备得到的水煤浆产品的汽化性能：

实施例2制备得到的水煤浆产品从喷嘴处喷出、雾化后，和氧气混合均匀，一并喷入气化炉内，在1350~1450^oC，2.0 MPa的压力条件下反应生成H₂、CO、CO₂、CH₄等，CO₂浓度为22.7%，O₂浓度为0.3%，CO浓度为40.3%，H₂浓度为35.4%，CH₄浓度为0.4%，表现出很好的生产稳定性。

实施例3：

上述煤粉为神府煤，水分含量为15.8%。灰水分散剂为高温阻垢分散剂。制浆添加剂是磺化腐殖酸盐和木质素磺酸盐1:1（重量比）混合盐。废活性炭是喷漆废气处理过程中产生的废活性炭，水分含量约为5%。有机废液为制药过程中产生的乙醇、丙酮的混合水溶液，COD值为7500 mg/L。

上述水煤浆的制备方法为，步骤如下：

对制得的水煤浆产品的质量指标进行检测，各质量指标如下：表观黏度小于790mPa.s；固体颗粒质量浓度53.27%，固体颗粒的粒径目数为14~320目；pH值控制在7.0~9.0之间；流动性及稳定性好，可泵送。

应用实施例3：

测试实施例3制备得到的水煤浆产品的汽化性能：

实施例3制备得到的水煤浆产品从喷嘴处喷出、雾化后，和氧气混合均匀，一并喷入气化炉内，在1350~1450^oC，2.0 MPa的压力条件下反应生成H₂、CO、CO₂、CH₄等，CO₂浓度为22.5%，O₂浓度为0.3%，CO浓度为43.3%，H₂浓度为33.5%，CH₄浓度为0.4%，表现出很好的生产稳定性。

实施例4：

一种水煤浆，按重量百分数计，由以下组分组成：70%的煤粉、28.9%的水、1%的制浆添加剂、0.1%的灰水分散剂。

上述煤粉为神府煤，水分含量为15.8%。灰水分散剂为高温阻垢分散剂。制浆添加剂是木质素磺酸盐。

上述水煤浆的制备方法为，步骤如下：

1）将28.9重量份的水送入配制釜，升温至30~40^oC，并加入1重量份的制浆添加剂和0.1重量份的灰水分散剂，保温搅拌均匀后得到均一的制浆液体；

2）煤经粉碎后，向棒磨机内送入70重量份的煤粉，再向棒磨机内加入步骤1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。

对制得的水煤浆产品的质量指标进行检测，各质量指标如下：表观黏度为760mPa.s，固体颗粒质量浓度53%，固体颗粒的粒径目数为14~320目；pH值控制在7.0~9.0之间；流动性及稳定性好，可泵送。

应用实施例4：

测试实施例4制备得到的水煤浆产品的汽化性能：

实施例4制备得到的水煤浆产品从喷嘴处喷出、雾化后，和氧气混合均匀，一并喷入气化炉内，在1350~1450^oC，2.0 MPa的压力条件下反应生成H₂、CO、CO₂、CH₄等，CO₂浓度为24.3%，O₂浓度为0.3%，CO浓度为39.5%，H₂浓度为34.9%，CH₄浓度为0.3%，表现出很好的生产稳定性。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也仅仅于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于按重量百分数计，由以下组分组成：54~60%的煤、11~17%的废活性炭、23~30%的水、1~3%的有机废液、0.5~2%的制浆添加剂、0.05~0.15%的灰水分散剂。

2.根据权利要求1所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于灰水分散剂为高温阻垢分散剂。

3.根据权利要求1所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于制浆添加剂是萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐中的一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求1所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆，其特征在于有机废液是由有机物和水组成，有机废液中的有机物含量为0.2%~5%（重量），COD值为7500~75000 mg/L。

5.一种利用废活性炭、有机废液和煤制备水煤浆的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）有机废液送入配制釜内，加碱调节有机废液的pH值＞8，加入工业用水、制浆添加剂和灰水分散剂搅拌均匀后，得到均匀的制浆液体；

6. 根据权利要求5所述的一种利用废活性炭、有机废液和煤制备水煤浆的方法，其特征在于制得的水煤浆产品中，其表观黏度小于1200 mPa.s，pH值为7~9，浆料浓度为52.56~58.05%，固体颗粒的粒径目数为14~320目。