專利名稱：一種制備碳素固體水漿液體燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制備碳素固體水漿液體燃料的方法，更具體地說，本發(fā)明是以碳素固體物料如石油瀝青、石油焦炭為原料，再加入添加劑和水制得用作燃料的水漿。
煉油工業(yè)的重油加工是把原油中的重質(zhì)部分轉(zhuǎn)化為汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品，但同時也不可避免地產(chǎn)生一些難于處理的副產(chǎn)物。例如為了提供更多的催化裂化原料，需要提高溶劑脫瀝青的抽提深度，但瀝青的質(zhì)量就要變差，產(chǎn)生較多的硬瀝青，這些硬瀝青不能作為石油瀝青產(chǎn)品。如果作為燃料，則需要調(diào)入大量的稀釋輕油，這是很不經(jīng)濟(jì)的。又如延遲焦化工藝，除了生產(chǎn)少量的針狀焦、可煅燒焦外，大部分則是難于處理的燃料級別的焦炭。因此如何合理利用這些副產(chǎn)物就是一個非常重要的問題。
近年來，發(fā)展一種硬瀝青水漿液體燃料，它除了可用作工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐的燃料外，還可以用作合成氨造氣原料(并可以進(jìn)一步用來制氫、發(fā)電等)。日本特開昭60-206898專利申請中提出的方法是先將瀝青制成濃度較稀的漿液，然后濃縮制成濃度高達(dá)65～75％的漿液。該方法因?yàn)橛袧饪s過程，需添置濃縮設(shè)備，增加了制漿的投資、操作費(fèi)用和能耗。中國專利申請CN85106713A提出干式研磨與濕式研磨結(jié)合制水煤漿的工藝，用干式研磨方法把煤加工成40目以下的粗顆粒，用濕磨法磨出顆粒尺寸在200目以下的細(xì)顆粒，然后將干濕兩種顆粒混合，并在適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒讨屑尤刖垩趸蚁┭苌?、皂類、聚乙二亞胺、木質(zhì)素磺酸鹽等分散劑后，最終制得濃度在60％以上的水煤漿。該法干磨時先要對粉碎后的煤粉進(jìn)行篩分，篩分時粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境污染嚴(yán)重，而且顆粒容易將篩孔堵塞，影響篩分效率；另一方面，干濕煤粉混合時，干粉難以被水潤濕，容易造成輸送管道堵塞。此外，這些已有技術(shù)中使用的分散劑制得的漿液粘度比較大，有的高達(dá)幾千厘泊。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種流程簡單、環(huán)境污染小的制備碳素固體物料的水漿方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案采用兩段并聯(lián)濕式研磨的工藝，即將磨碎后的固體物料并流進(jìn)入兩個球磨機(jī)中，并同時向球磨機(jī)中加入分散劑和水，以得到兩種含不同顆粒的漿液，將該兩種漿液混合并加入穩(wěn)定劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杓纯傻玫剿铦舛鹊乃疂{。
本發(fā)明的具體制備過程依次為1、將碳素固體物料研磨至小于40目后，并流進(jìn)入粗研磨機(jī)和細(xì)研磨機(jī)且同時向兩個研磨機(jī)中加入分散劑和水，粗研磨機(jī)線速度為1～1.5米/秒，得到含150～250目顆粒的漿液；細(xì)研磨機(jī)線速度為1.5～2.0米/秒，得到含200～250目顆粒的漿液。分散劑和水的加入量分別為固體物料量的0.1～5.0m％和43～82m％。
2、將第1步得到的兩種漿液混合并加入穩(wěn)定劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杓纯傻玫綕舛葹?5～70％且200目以下的顆粒＞75％的水漿產(chǎn)物，兩種漿液的混合比為2～3∶3～2，穩(wěn)定劑的加入量是固體物料量的0.1～5.0m％，最好是0.1～1.0m％。
所述的碳素固體物料包括石油瀝青、石油焦或其混合物，兩者可以任意比例混合；所述的石油瀝青包括直餾減壓渣油溶劑脫油瀝青、熱轉(zhuǎn)化渣油溶劑脫油瀝青、熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青，瀝青的軟化點(diǎn)為100℃以上；所述的石油焦炭包括延遲焦化、流化焦化、靈活焦化等各種焦化工藝生產(chǎn)的焦炭。
所述的分散劑是采用一種混合芳烴磺酸鹽甲醛縮合物(商品牌號PF-200，是一種高效混凝土減水劑)，它是由芳烴含量大于50％的165～365℃的餾分油為原料，直接與濃硫酸反應(yīng)，將酸渣通過水解、甲醛縮合制得。具體制備過程按申請?zhí)?6106515.x的專利申請?zhí)峁┑姆椒?。該分散劑所用的原料為煉油工業(yè)的催化裂解裝置的中間產(chǎn)物，原料易得，制備工藝簡單，環(huán)境污染小，生產(chǎn)成本低。
所述的穩(wěn)定劑包括市售的羧甲基纖維素、水玻璃、聚乙烯醇。
下面結(jié)合附圖
描述本發(fā)明的工藝過程。
附圖為本發(fā)明的工藝流程。如附圖所示，碳素固體原料I經(jīng)過風(fēng)扇磨1磨碎至小于40目的瀝青顆粒II，并流進(jìn)入粗磨球磨機(jī)2、細(xì)磨球磨機(jī)3，同時向兩個球磨機(jī)中按要求的比例加入分散劑的水溶液III，進(jìn)行濕磨。在球磨機(jī)2中，控制其線速度為1～1.5米/秒，得到漿液IV，其粒度在150～250目之間；在球磨機(jī)3中，控制其線速度為1.5～2.0米/秒，得到漿液V，其粒度在200～250目之間。漿液IV、V流入混合罐4充分混合，并同時加入穩(wěn)定劑VI，經(jīng)攪拌器5充分?jǐn)嚢杓粗瞥伤疂{成品VII。上述全部過程都是在室溫、常壓下進(jìn)行。
所述的粗磨球磨機(jī)包括一般的球磨機(jī)、棒磨機(jī)濕磨設(shè)備其線速度為1～1.5米/秒。
所述的細(xì)磨球磨機(jī)包括高效濕式球磨機(jī)、振動磨濕磨設(shè)備，線速度為1.5～2.0/秒。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)由于采用兩段并聯(lián)濕式研磨工藝，避免篩分粉塵飛揚(yáng)，污染環(huán)境，同時也避免CN85106713A技術(shù)中因干粉和漿液混合造成輸送管道的堵塞；本發(fā)明選用的分散劑制得的漿液流動性好，粘度均在1Pa.s以下；此外，本發(fā)明的工藝流程簡單，不需要濃縮設(shè)備，因此降低了操作費(fèi)用，縮短了制漿時間。本發(fā)明制得的碳素固體水漿可用作工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐的燃料還可用于造氣。
下面用實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的特點(diǎn)。
實(shí)例1取軟化點(diǎn)為232℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg(灰分為1.14％，揮發(fā)分為42.7％)，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.2米/秒；將剩下的50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.3kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器充分?jǐn)嚢柘?，最后制?51.5kg瀝青水漿成品。水漿濃度為66.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占1.0％、0.3％(相對于瀝青)，＞200目的粒度占85.0％，粘度為0.460Pa.s，熱值為25MJ/kg。漿液穩(wěn)定性大于60天。
實(shí)例2取軟化點(diǎn)為165℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg(灰分為0.24％，揮發(fā)分為68.2％)，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中40kg瀝青顆粒，加入0.12kg分散劑PF-200和29.0kg水，控制其線速度為1.2米/秒，將剩下的60kg瀝青顆粒，加入0.18kg分散劑PF-200和43.4kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.5kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘拢詈笾瞥?73.2kg瀝青水漿成品。水漿濃度為58.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占0.3％、0.5％(相對于瀝青)，＞200目的粒度占82.0％，熱值為23.3MJ/kg，粘度為0.780Pa.s。漿液穩(wěn)定性大于30天。
實(shí)例3取石油延遲焦100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中60kg瀝青顆粒，加入0.6kg分散劑PF-200和35.2kg水，控制其線速度為1.0米/秒；將剩下的40kg瀝青顆粒，加入0.4kg分散劑PF-200和23.5kg水，控制其線速度為1.5米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.5kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?60.2kg瀝青水漿成品。水漿濃度為63.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占1.0％、0.5％(相對于瀝青)，＞200目的粒度占84.5％，熱值為22.3MJ/kg，粘度為0.436Pa.s。漿液穩(wěn)定性大于40天。
實(shí)例4取石油延遲焦100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中54.5kg瀝青顆粒，加入0.22kg散劑PF-200和32.0kg水，控制其線速度為1.4米/秒；將剩下的45.5kg瀝青顆粒，加入0.18kg分散劑PF-200和26.7kg水，控制其線速度為1.9米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.5kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?59.6kg瀝青水漿成品。水漿濃度為63.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占0.4％、0.5％(相對于瀝青)，＞200目的粒度占84.0％，熱值為22.3MJ/kg，粘度為0.721Pa.s。漿液穩(wěn)定性大于45天。
實(shí)例5取石油延遲焦和石油瀝青(軟化點(diǎn)為232℃)的混合物(瀝青∶焦炭＝1∶1，)100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中44.4kg瀝青顆粒，加入0.44kg分散劑PF-200和29.6kg水，控制其線速度為1.5米/秒；將剩下的55.6kg瀝青顆粒，加入0.56kg分散劑PF-200和37.1kg水，控制其線速度為2.0米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.5kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?68.2kg瀝青水漿成品。水漿濃度為60.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占1.0％、0.5％(相對于瀝青)，＞200目的粒度占83.5％，粘度為0.122Pa.s。漿液穩(wěn)定性大于50天。
實(shí)例6取軟化點(diǎn)為232℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中50kg瀝青顆粒，加入1.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.2米/秒；將剩下的50kg瀝青顆粒，加入1.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.3kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?53.5kg瀝青水漿成品。水漿濃度為66.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占3.0％、0.3％(相對于瀝青)，粘度為0.632Pa.s，漿液穩(wěn)定性大于60天。
實(shí)例7取軟化點(diǎn)為232℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中50kg瀝青顆粒，加入2.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.2米/秒；將剩下的50kg瀝青顆粒，加入2.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入0.3kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?55.5kg瀝青水漿成品。水漿濃度為66.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占5.0％、0.3％(相對于瀝青)，粘度為0.851Pa.s，漿液穩(wěn)定性大于60天。
實(shí)例8取軟化點(diǎn)為232℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.2米/秒；將剩下的50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入1.0kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘?，最后制?52.2kg瀝青水漿成品。水漿濃度為66.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占1.0％、1.0％(相對于瀝青)，粘度為0.461Pa.s，漿液穩(wěn)定性大于70天。
實(shí)例9取軟化點(diǎn)為232℃的熱轉(zhuǎn)化縮合瀝青100kg，經(jīng)風(fēng)扇磨磨碎后分成兩部分，其中50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.2米/秒；將剩下的50kg瀝青顆粒，加入0.5kg分散劑PF-200和25.1kg水，控制其線速度為1.8米/秒。將兩種漿液在混合罐中充分混合，同時加入5.0kg穩(wěn)定劑羧甲基纖維素，并在攪拌器的充分?jǐn)嚢柘拢詈笾瞥?56.2kg瀝青水漿成品。水漿濃度為66.0％，分散劑和穩(wěn)定劑分別占1.0％、5.0％(相對于瀝青)，粘度為0.462Pas，漿液穩(wěn)定性大于30天。
權(quán)利要求
1.一種碳素固體水漿液體燃料的制備方法，其特點(diǎn)在于采用兩段并聯(lián)濕式研磨工藝，具體的制備過程依次為(1)、將碳素固體物料研磨至小于40目后，并流進(jìn)入粗研磨機(jī)和細(xì)研磨機(jī)，且同時向兩個研磨機(jī)中加入分散劑和水，粗研磨機(jī)線速度為1～1.5米/秒，得到含150～250目顆粒的漿液，細(xì)研磨機(jī)線速度為1.5～2.0米/秒，得到含200～250目顆粒的漿液，分散劑和水的加入量分別為固體物料量的0.1～5.0m％和43～82m％，(2)、將第(1)步得到的兩種漿液混合并加入穩(wěn)定劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杓纯傻玫綕舛葹?5～70％且200目以下的顆粒＞75％的水漿產(chǎn)物，兩種漿液的混合比為2～3∶3～2，穩(wěn)定劑的加入量是固體物料量的0.1～5.0m％。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳素固體物料為石油瀝青、石油焦炭或其混合物。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的瀝青，其軟化點(diǎn)為100℃以上。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的分散劑是一種混合芳烴磺酸甲醛縮合物。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑包括羧甲基纖維素、水玻璃、聚乙烯醇。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑是羧甲基纖維素。
全文摘要
本發(fā)明是一種碳素固體水漿液體燃料的制備方法,其特點(diǎn)在于采用兩段并聯(lián)濕式研磨的工藝,即將固體的石油硬瀝青和/或石油焦炭磨碎后并流進(jìn)入兩個球磨機(jī),并同時加入分散劑和水,以得到兩種含不同顆粒的漿液,然后將這兩種漿液混合,加入穩(wěn)定劑,經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬蠹纯芍频?5～70%濃度的水漿。本發(fā)明制備工藝簡單,制得的漿液流動性好,粘度均在1Pa.s以下。
文檔編號C10L1/32GK1197836SQ9710396
公開日1998年11月4日 申請日期1997年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月9日
發(fā)明者黃偉祈, 龍軍, 祖德光, 彭樸, 史光偉, 楊鈞, 李首先 申請人:中國石油化工總公司, 中國石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院