專利名稱：水煤漿添加劑的合成及使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水煤漿添加劑的合成與使用方法，特別涉及制備性能優(yōu)良的 水煤漿。
背景技術：
水煤漿是上世紀80年代出現(xiàn)的以煤代油的煤基流體燃料，它是由約70%的 固體煤粉、約30 %水和約1 %少量化學添加劑混合而成的粗#體系，由于其流 動、節(jié)能和燃燒時低污染性，水煤漿技術已為世界各國所重視。理想的水煤漿表 現(xiàn)在較高的濃度、較低的粘度、良好的流變性與長時間的穩(wěn)定性。
優(yōu)良的化學添加劑是制備高質量水煤漿的關鍵因素之一。水煤漿添加劑主要 作用在于改變煤粒的表面性質，促使煤粒在水中擴散，使?jié){體具有良好的流變特 性和穩(wěn)定性。根據(jù)化學添加劑的功能不同，可將其分為a劑、賴、定劑和其它輔 助添加劑三類。目前水煤漿添加劑主要以萘系列、木質素系列、腐殖酸系列、丙 烯酸系列與石油磺酸鹽等為主，尤其以聚恭晴酸鹽系列水煤漿添加劑應用最為普 遍。聚恭績酸鹽系列添加劑M性能好、減粘作用強、流變性好，但價格昂貴、 制備的漿體穩(wěn)定性差。因此，圍繞聚M酸鹽的復配型添加劑研究是一個熱點， 如萘磺酸縮聚物與聚對苯乙烯磺酸鹽復配、恭璜酸縮聚物與磺化腐殖酸復配等， 這些添加劑在制備水煤漿過程中各有千秋。

發(fā)明內容
為了解決目前的聚M酸鹽系列添加劑價格昂貴、制備的漿體穩(wěn)定性差的缺 點，本發(fā)明提供了一種價格低廉、制備的漿體穩(wěn)定的水煤漿添加劑的合成方法， 步驟如下
步驟A 蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為 1:0.25 ~ 1,磺化溫度控制在90 ~ 150°C ，磺化反應時間為2 ~ 4h，然后經(jīng)過水解0. 5~lh后，調節(jié)反應液pH，使pH<3，再與甲醛縮合，粗蒽與曱醛的質量比為 1:0.05-0.2，縮合溫度控制在100~120°C,再經(jīng)過與氫氧化鈉中和即制得蒽系添 力口劑；步驟B 將聚合度為10~15，平均分子量為2000 - 3500的恭橫酸鈉曱醛縮聚物 與步驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1: 0. 2 ~ 2進行復配得到水煤漿添加劑。其中步驟A得到的蒽系添加劑主要為含-CH廠,-S(V等基團的芳香族化合物。 而步驟B中恭磺酸鈉甲醛縮聚物與蒽系添加劑復配，可以提高煤粒的M作用， 繼而提高漿體的性能。在制備水煤漿時，本添加劑用量為干基煤粉重量的0.5-1.5%。添加劑可 以配成一定濃度的溶液，再按照一定比例加到煤粉中，攪勻。原煤可以使用球磨 機磨碎，也可以用棒磨機磨碎。煤粒在磨碎之前，可以先用破碎機破碎，并置于 烘箱中烘干。干基煤粉粒子是將一定比例的粗煤粉粒子與細煤粉粒子混和，使煤 粉粒子的粒徑分布呈雙峰分布，粒徑小于74]Lim的煤粉粒子不少于75%即可。原 煤可以是徐州龐莊礦煤、山西大同礦煤、山東八一礦煤等。原煤的主要成分為質 量比碳 80 ~ 87 % ,碌l 0. 2 ~ 0. 5 % ,氮0. 8 ~ 2. 0 % ，氳3. 5 ~ 5. 5 °/。，氧8. 0 — 13. 0%。本發(fā)明的有益效果為1. M酸鈉甲醛縮聚物與蒽系水煤漿添加劑復配使用制備的水煤漿性能優(yōu) 良，本添加劑用量為干基煤粉重量的0. 5-1.5 %即可，這樣就解決了聚恭璜酸 鹽系列添加劑生產(chǎn)成本高的缺點，而且本添加劑加入后制備的漿體穩(wěn)定性好。2. 萘磺酸鈉曱醛縮聚物與蒽系水煤漿添加劑復配使用制備水煤漿時對煤種 的普適性較強，徐州龐莊礦煤、山西大同礦煤、山東八一礦煤都可以使用這種添 力口劑。3. M酸鈉曱醛縮聚物與蒽系添加劑復配，可以提高煤粒的M作用，繼而 提高漿體的性能，漿體普遍可以存放7天以上仍無明顯沉淀。


圖1是蒽系添加劑的紅外謙圖。
具體實施方式
以下通過實施例進一步說明本發(fā)明。本實施例中所用的濃碌u^A質量濃度為95~98%的。 實施例1水煤漿添加劑的合成方法，步驟如下 ' A蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為1:0.25 ~ 1 ，磺化溫度控制在9 0 ~ 15 0 。C ，磺化反應時間為2 ~ 4h,然后經(jīng)過水解0. 5~lh后，調節(jié)反應液pH，使pH<3,再與曱醛縮合，粗蒽與曱醛的質量比為 1:0.05 ~ 0.2，縮合溫度控制在100 ~ 120°C ，再經(jīng)過與堿中和即制得蒽系添加劑； B 將聚合度為10-15、平均分子量為2000 - 3500的M酸鈉曱醛縮聚物與步 驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1: 0. 2 ~ 2進行復配得到水煤漿添加劑。其中粗蒽與濃硫酸的質量比可以為1: 0.25、 1: 0. 33或者1:，磺化溫度控 制在90。C、 120°C、 150°C,磺化時間為2h、 3h、 4h，磺化后水解時間為O. 5 h、 0.73h或者lh，粗蒽與甲醛的質量比為l: 0.05、 1: 0.12、 1: 0.2，縮合 溫度控制在100X:、 108°C、 120°C,后面步驟B中恭績酸鈉曱醛縮聚物與步驟A 制得的蒽系添加劑按照質量比1: 0.2、 1: 0.9、 1: 2進行復配。實施例2將150g粗蒽加入500ml的四口燒瓶，攪拌，加熱待溫度升高至ll(TC時， 緩慢地滴加40ml濃硫酸，在130。C溫度下反應3h,然后冷卻至120。C、水解0. 5h。 在100。C時將10ml曱醛溶液緩緩加入燒瓶，在ll(TC時反應1. 5h。用NaOH中和 使溶液PH值為7-9,烘干、粉碎即得到蒽系添加劑。使用徐州龐莊煤制備水煤 漿，保持水煤漿添加劑的用量為千基煤粉的1%，其中M酸鈉曱醛縮聚物與上 述所制備的蒽系水煤漿添加劑質量比為1: 1，在24X:，剪切速率為100s—漿 體粘度為1200mPa. s時，制備漿體的濃度為68. 2% ,漿體存放7天無明顯沉淀。實施例3:與實施例2基本相同，通過使用改變粗蒽的磺化反應溫度、磺化反應時間， 濃H2S04的用量，HCHO的用量與縮合溫度所合成的蒽系添加劑制漿，漿體的濃度在65. 5 % ~ 67. 4 % ,存i文7天部分漿體出現(xiàn)硬沉淀。其中磺化溫度設為90。C或ll(TC或15(TC,磺化反應時間縮短為2h, H2S04 的用量為30ml， HCHO的用量為15ml,縮合溫度為120°C。實施例3:實施例2中，其它條件不變，但使用的添加劑僅為M酸鈉曱醛縮聚物，漿 體的濃度為68. 4 % ,漿體存放2天即出現(xiàn)硬沉淀。實施例4:實施例2中，其它條件不變，萘磺酸鈉曱醛縮聚物與蒽系水煤漿添加劑質量 比為2: 1,漿體的濃度為68.2%，漿體存放5天出現(xiàn)硬沉淀；而當萘磺酸鈉甲 醛縮聚物與蒽系水煤漿添加劑質量比為1: 2時，漿體的濃度為68. 0%，漿體存 ;故7天無明顯沉淀。實施例5:實施例2中，其它條件不變，水煤漿添加劑的用量改為干基煤^^分的0. 5%， 漿體的濃度為67.2%，漿體存放5天出現(xiàn)沉淀；水煤漿添加劑的用量改為干基 煤粉的1. 5%，漿體的濃度為68. 3 % ，漿體存放7天無明顯沉淀。實施例6:實施例2中，其它條件不變，對山西大同礦煤進行制漿，漿體的濃度為67. 9 %,漿體存i文7天無明顯沉淀；對山東/^v—礦煤進行制漿，漿體的濃度為68.8 %，漿體存放7天無明顯沉淀。實施例7:水煤漿添加劑的合成方法，步驟如下 步驟A 蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為1:0.25，磺化溫度控制在90。C，磺化反應時間為2h,然后經(jīng)過水解后再與曱醛縮合，粗蒽與曱醛的質量比為1:0.05，縮合溫度控制在IO(TC，再經(jīng)過與氫氧化鈉中和即制得蒽系添加劑；步驟B 將萘磺酸鈉甲醛縮聚物與步驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1:0. 2進行復配得到水煤漿添加劑。實施例8水煤漿添加劑的合成方法，步驟如下 步驟A 蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為1:1,磺化溫度控制在150°C，磺化反應時間為4h，然后經(jīng)過水解0. 75h后，調節(jié)反應液pH，使p!K3，再與甲醛縮合，粗蒽與甲醛的質量比為1:0.2,縮合溫度控制在12(TC，再經(jīng)過與氫氧化鈉中和即制得蒽系添加劑；步驟B 將萘磺酸鈉甲醛縮聚物與步驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1: 2進行復配得到水煤漿添加射。實施例9水煤漿添加劑的合成方法，步驟如下 步驟A 蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為1:0.75，磺化溫度控制在135°C，磺化反應時間為3. 2h,然后經(jīng)過水解lh后，調節(jié)反應液pH,使pIK3,再與甲醛縮合，粗蒽與曱醛的質量比為1:0.15，縮合溫度控制在11rc,再經(jīng)過與堿中和即制得蒽系添加劑；步驟B 將萘橫酸鈉曱醛縮聚物與步驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1:1. 2進行復配得到水煤漿添加劑。實施例10:實施例1中，將合成出的蒽系添加劑進行紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)在3428. 98、 3052.91、 2921.77、 1448.35、 1598.78、 1504. 28及1238. 14處有吸收峰,表明 蒽系添加劑主要為含-CH廣，-S03等基團的芳香族化合物。
權利要求
1.一種水煤漿添加劑的合成方法，其特征在于步驟為步驟A 蒽系添加劑的合成首先將粗蒽磺化，其中粗蒽與濃硫酸的質量比為1∶0.25～1，磺化溫度控制在90～150℃，磺化反應時間為2～4h，然后經(jīng)過水解0.5～1h后，調節(jié)反應液pH，使pH＜3，再與甲醛縮合，粗蒽與甲醛的質量比為1∶0.05～0.2，縮合溫度控制在100～120℃，再經(jīng)過與堿中和即制得蒽系添加劑；步驟B 將聚合度為10～15、平均分子量為2000～3500的萘磺酸鈉甲醛縮聚物與步驟A制得的蒽系添加劑按照質量比1∶0.2～2進行復配得到水煤漿添加劑。
2. 如權利要求1所述的水煤漿添加劑的使用方法，其特征在于水煤漿添加劑的 重量為干基煤粉重量的0. 5 ~ 1. 5 % 。
3. 如權利要求2所述的水煤漿添加劑的使用方法，其特征在于干基煤粉粒子的 粒徑分布呈雙峰分布，粒徑小于74 ym的煤4分粒子不少于75%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蒽系水煤漿添加劑的合成方法，是將粗蒽經(jīng)磺化、水解、縮合與中和而成。粗蒽與濃硫酸的質量比為1∶0.25～1，粗蒽與甲醛的質量比為1∶0.05～0.2；磺化溫度控制在90～150℃，縮合溫度控制在100～120℃；磺化反應時間為2～4h，水解時間為0.5～1h。將萘磺酸鈉甲醛縮聚物，聚合度為10～15，平均分子量為2000～3500，與蒽系添加劑復配應用于不同煤種的水煤漿制備過程，當復配添加劑用量為干基煤粉重量的1％，保持剪切速率為100s^-1，漿體粘度為1200MPa.s時，可以制備濃度為67.9～68.8％的水煤漿，且漿體具有良好的穩(wěn)定性。萘磺酸鈉甲醛縮聚物與蒽系水煤漿添加劑復配使用可以制備性能優(yōu)良的水煤漿，同時可以降低添加劑生產(chǎn)成本，且復配添加劑對不同煤種制漿的普適性較強。
文檔編號C10L1/32GK101333469SQ20081001872
公開日2008年12月31日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權日2008年1月22日
發(fā)明者劉長春, 吳國光, 唐登勇, 鄭有飛, 郭照冰 申請人:南京信息工程大學