專利名稱：一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以褐煤半焦為原料，通過添加單一 或復(fù)配物為分散劑，得到適用于大型水煤漿氣化爐使用且性能良好的水焦?jié){。
技術(shù)背景水煤漿是指含60% 70%的煤，29% 39%的水以及1%左右的添加劑所得到的 一種粗分散體系。最早是由美國(guó)科學(xué)家在上世紀(jì)40年代受重油氣化的啟發(fā)而提 出的，目的在于降低粉煤氣化的成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。隨著石油資源的減 少和油價(jià)的不斷上升，從煤生產(chǎn)液體燃料和化學(xué)品的新型煤化工技術(shù)研究和產(chǎn) 業(yè)化得到廣泛的重視，而煤炭氣化生產(chǎn)合成氣是新型煤化工的龍頭。其中以水 煤漿為原料的大型氣化技術(shù)(如德士古煤氣化技術(shù))不僅存在環(huán)境污染小，氣 化成本低，而且具有合成氣中H2/C0比例高，工業(yè)應(yīng)用成熟等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的 應(yīng)用。在整個(gè)水煤漿的制備過程中，原料及添加劑的成本占到總成本的70%以上。 因此如何進(jìn)一步降低這部分成本成為水煤槳技術(shù)研究的重點(diǎn)。而在影響水煤漿 性能的因素中，煤與分散劑的性質(zhì)直接決定了成漿性能的優(yōu)劣。在煤的性質(zhì)中， 煤表面的含氧官能團(tuán)的量對(duì)煤的成漿性能的影響最大。煤表面含氧官能團(tuán)的含 量決定煤親水性的強(qiáng)弱，這在很大程度上決定了分散劑在煤表面的吸附。 一般 認(rèn)為煤表面含氧官能團(tuán)的量越少，則分散劑在煤表面越能有效地吸附，得到煤 漿的表觀粘度越低，成漿性能越好。因此為了得到成漿性能良好的水煤漿，傳 統(tǒng)制備水煤漿的原料一般以表面含氧官能團(tuán)含量較少的煙煤、無(wú)煙煤等高階煤為主，而褐煤雖然價(jià)格低廉，但由于表面含氧官能團(tuán)含量高而不能直接得到性能良好的煤漿。對(duì)褐煤進(jìn)行化學(xué)或物理預(yù)處理(Y.K丄eong， et al. Rheologica Acta. 32: 277-285 (1993))，雖然可以提高水煤漿的成漿性能，但同時(shí)也增加 了制漿成本。褐煤經(jīng)熱解得到半焦可作為褐煤提質(zhì)的重要方法，不僅可以獲得 部分油品和煤氣，而且可以改變褐煤的利用方法。褐煤經(jīng)熱解處理后得到的半 焦表面含氧官能團(tuán)的含量遠(yuǎn)低于褐煤，平衡含水量與煙煤相當(dāng)，因此可以制成 水焦?jié){后進(jìn)行輸送和進(jìn)一步的加工。本發(fā)明是在對(duì)褐煤熱解和對(duì)半焦性質(zhì)研究 基礎(chǔ)上，提出以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){，并篩選出性能優(yōu)良的木質(zhì)素磺酸 鈉、萘磺酸鈉甲醛縮聚物或二者的復(fù)配物為分散劑。特別是采用復(fù)配物為分散 劑時(shí)，可產(chǎn)生正向協(xié)同作用。結(jié)合了木質(zhì)素磺酸鈉具有成本低廉、制備的漿體 穩(wěn)定性良好的特點(diǎn)以及萘磺酸鈉甲醛縮聚物為分散劑制備的漿體具有流動(dòng)性好 的特點(diǎn)，使制備得到的水焦?jié){漿體性能好，不僅滿足氣化要求，而且降低了制 漿成本。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方 法，該方法是以褐煤熱解產(chǎn)物半焦為原料，采用木質(zhì)素磺酸鈉或萘磺酸鈉甲醛 縮聚物或二者的復(fù)配物為分散劑，得到適用于氣化，成本低廉，性能良好的水 焦?jié){。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明所用半焦是以內(nèi)蒙古霍林河褐煤為原料，在300-700 T溫度下經(jīng)固 體熱載體快速熱解得到。半焦經(jīng)過干法球磨，得到制漿用半焦的粒度范圍在 250 um以下，其中小于70tim占70%以上。所用分散劑木質(zhì)素磺酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物均為工業(yè)應(yīng)用的商品，分散劑添加量為0.05% 1.5wt% (干基煤重)，兩者復(fù)配使用時(shí)，木質(zhì)素磺酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物的質(zhì)量比為1:9 9:1。先將水加入到含有一定量分散劑的容器中，在恒溫水浴中低速攪拌使其完 全溶解，然后把制漿用半焦逐漸加入溶液中，同時(shí)緩慢提高轉(zhuǎn)速。當(dāng)全部半焦 加入到含有分散劑的溶液中時(shí)，將轉(zhuǎn)速調(diào)到800 2000 rpm，并恒速攪拌6 40 min，即得到水焦槳。穩(wěn)定性以密封保存7天，然后以析出水的體積占水焦?jié){中總水體積的比率， 以及產(chǎn)生沉淀的形式(硬沉淀還是軟沉淀，后者可以通過簡(jiǎn)單的攪拌恢復(fù)到水 焦?jié){的初始狀態(tài))來評(píng)價(jià)。濃度測(cè)定是將3g左右的水焦?jié){在105'C烘干至恒重，通過計(jì)算前后質(zhì)量差 而得到。表觀粘度的測(cè)定在剪切速率為344 s-、 25 "C條件下進(jìn)行。 本發(fā)明的效果和益處是采用本方法得到的水焦?jié){的濃度在60%左右，流動(dòng)性好，易于泵送，穩(wěn)定性良好，不易析水，適合氣化；而且選用的兩種陰離子分散劑木質(zhì)素磺酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物均來源廣泛，故分散劑的成本較低，尤其是復(fù)配后兼具效果良好和成本低廉的特點(diǎn)。具體實(shí)施方法以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1:選用450 'C下褐煤熱解得到的半焦(Mad=4.3%)，分散劑為萘磺酸鈉甲醛縮 聚物，添加量為0.2wt。/c)。將分散劑加入到一定體積的水中，低速攪拌至分散劑 全部溶解。然后緩慢將經(jīng)過級(jí)配的半焦逐次加入含有分散劑的水中，同時(shí)緩慢 提高轉(zhuǎn)速。當(dāng)半焦全部加入水中后，將轉(zhuǎn)速提高到1000 rpm，并恒速攪拌10 min，。然后依次進(jìn)行穩(wěn)定性、粘度、濃度的測(cè)定。得到的水焦?jié){性質(zhì)見表1中序號(hào)1。水焦?jié){濃度為60.21%，衷觀粘度550 mPa. s， 7天后無(wú)析水，無(wú)任何沉淀，流動(dòng)性良好。 實(shí)施例2:對(duì)在不同熱解溫度下得到半焦，采用不同分散劑、不同添加量以及不同復(fù) 配比例下，使用與實(shí)例1相同的實(shí)驗(yàn)方法制備得到水焦?jié){。水焦?jié){的濃度、表 觀粘度以及水焦?jié){穩(wěn)定性(即放置7天后析水率以及7天后沉淀形式)等性質(zhì) 見表l。從水焦?jié){的濃度、表觀粘度以及穩(wěn)定性等參數(shù)，實(shí)例中得到的水焦?jié){均能 滿足水煤槳?dú)饣癄t的要求。表l:制備水焦?jié){的條件和基本性質(zhì)序號(hào)分散劑添加量 (wt%)半焦溫度 (°c)濃度 (%)表觀粘度 (mPa. s)7天后析 水率(％)7天后沉 淀形式1NSF0. 245060. 215500無(wú)沉淀2NSF0.254060.0565015. 08軟沉淀3SL0. 254059. 917000無(wú)沉淀4SL0. 260060. 236506. 50軟沉淀5SL0. 454060. 056200軟沉淀6SL1.045060, 304200無(wú)沉淀7SL:NSF:2:30, 260060. 423715. 15軟沉淀8SL:NSF=2:30. 451060. 083757. 23軟沉淀9SL:NSF=2:31.054059.803709.25軟沉淀10SL:NSF=1:10. 245060. 143750軟沉淀11SL:NSF=1:10.251060. 143321. 64軟沉淀12SL:NSF=1:10. 254060. 143752. 60軟沉淀13SL:NSF=1:10. 460060. 393257. 55軟沉淀14SL:NSF=1:11. 054060, 163589. 58軟沉淀15SL:NSF二4:10. 245060. 423209. 72軟沉淀16SL:NSF=4:10.660060. 553903. 10軟沉淀17SL:NSF=4:11.051060. 14370■ 8. 52軟沉淀注SL—木質(zhì)素磺酸鈉NSF—萘磺酸甲醛縮聚物權(quán)利要求
1.一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法，其特征在于以褐煤半焦為原料，通過添加分散劑制成水焦?jié){；添加的分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉或萘磺酸鈉甲醛縮聚物，或是兩者的復(fù)配物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法，其特 征還在于，所用褐煤半焦為褐煤在30(TC 70(TC下熱解得到的固體產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法，其特 征還在于，分散劑的添劑量為0. 05wt% l. 5wt%。
4 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法，其特 征還在于，所用的分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物的復(fù)配物時(shí)， 復(fù)配比例為1:9 9:1。
全文摘要
本發(fā)明屬于潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種以褐煤半焦為原料制備水焦?jié){的方法。其特征以褐煤在中低溫條件下熱解得到的半焦為原料，以木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮聚物或二者的復(fù)配物為分散劑。褐煤半焦在添加少量分散劑的條件下，可制得濃度為60％左右、具有優(yōu)良流動(dòng)性和穩(wěn)定性、適用于氣化的水焦?jié){。本發(fā)明的效果和益處是在滿足水焦?jié){氣化要求的前提下，可降低制漿過程中原料和分散劑的成本。
文檔編號(hào)C10L1/32GK101323803SQ20081001242
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者張秋民, 樊義龍, 胡浩權(quán) 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)