专利名称：脱硫水焦浆配方及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃烧系统的水焦浆及其制备工艺，更具体地讲，本发明涉及一种燃烧后能减少二氧化硫脱排放的脱硫水焦浆及其制备工艺。
背景技术：
水焦浆是以石油提炼的副产品石油焦为原料，加入水及添加剂经过特定的工艺制备成的液体状燃料。它可以作为以燃油和/或燃气为燃料的热能设备的替代燃料，一般来说，每1.18吨石油焦可替代1吨原油，因而推广应用水焦浆可节约短缺的石油资源，实现资源的合理利用。工业性试验证明，燃油锅炉生产蒸汽的费用为152.75元/吨蒸汽(原油价格按2350元/吨计)，而改燃石油焦浆生产蒸汽的费用为96.52元/吨蒸汽(石油焦价格按810元/吨计，另加制浆及其他费用)，燃水焦浆比燃油节约费用36.81％。水焦浆燃烧后烟气排放物中的烟尘和二氧化硫均不高(SO2含量为201.7mg/m3标，烟尘含量为43.0mg/m3标)，经济效益和社会效益显著。
石油焦组分是碳氢化合物，从结构和外观上可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦，其在自然干燥状态下，水份约占3％，灰分约为1.12％，发热量约30.35MJ/kg，挥发分约11.03％，哈氏可磨性指数(HGI)为80。水焦浆是通过将石油焦与水混合、并加入适当的添加剂而制得的。
中国专利申请CN200410014722.9公开了一种复合无机纳米水煤浆/水焦浆稳定剂，该稳定剂由纤维状无机纳米粒子和球状无机纳米粒子混合而成，粒子粒径为10-100纳米，纤维状无机纳米粒子的长径比为50-200，纤维状无机纳米粒子和球状无机纳米粒子的质量百分比为10∶90-90∶10。这种水焦浆稳定剂利用纳米粒子独特的表面性能，将球状和纤维状纳米粒子进行复配，协同发挥多种稳定效应，显可著提高水煤/焦浆的稳定性。
中国专利CN99107794.6公开了一种以低级煤改性的石油焦水浆体组合物，该浆体组合物包括(1)石油焦粉；(2)低级煤粉，其平均粒径36-45μm，其用量为石油焦粉重量的10-100％；(4)水，其用量为石油焦粉加低级煤粉总重量的40-60％；(4)添加剂，该添加剂是选自阴离子型的表面活性剂，包括磺酸盐类，选自十二烷基苯磺酸钠或聚苯乙烯磺酸钠，或者磷酸酯类，选自磷酸C12-18烷基单酯或磷酸C12-18烷基双酯；或者选用非离子型的表面活性剂，如环氧乙烷与环氧丙烷共聚物；或者选用上述各种添加剂中的两种或三种组成的混合物，添加剂的用量为每千克固体物干基2-10克。该专利在石油焦粉中混合煤粉，改善了石油焦水成浆的性能，提高了浆体组合物的稳定性。
中国专利CN00113911.8公开了一种煤、石油焦、添加剂和水组成的气化料浆，其制备方法是将煤、石油焦、水及添加剂同时加入研磨设备制备料浆，即采用一次湿磨制浆工艺，制备料浆所用煤的粒度100％小于0.9mm，30～80％小于0.76mm，石油焦的粒度100％小于0.6mm，50～90％小于0.076mm。该制备方法可直接在现有水煤浆制备装置上生产焦水煤气化料浆，并可应用在合成氨和合成甲醇等原料气制备中。
目前为止的现有技术尚没有提供一种具有良好稳定性能且在燃烧后可减少二氧化硫排放的水焦浆。
发明内容
本发明的目的是提供一种不发生硬沉淀、且可减少燃烧后所排放烟气中的二氧化硫的水焦浆。
本发明的另一目的是提供一种制备上述水焦浆的工艺方法。
为实现上述的发明目的，一方面，本发明提供了一种脱硫水焦浆组合物，该水焦浆组合物包括石油焦、水和添加剂，以质量百分含量计，该水焦浆组合物中，石油焦占55-75％，水占24-44％，添加剂占0.1-2％。本发明水焦浆组合物中的添加剂进一步包括降低水焦浆组合物浆体粘度的分散剂、防止水焦浆组合物发生硬沉淀的稳定剂以及减少燃烧后二氧化硫排放的脱硫剂。
上述的水焦浆组合物中，分散剂可以为一种或一种以上的阴离子型表面活性剂，例如脂肪酸甲酯(利用油皂脚制取)、烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钙、琥珀酸二辛酯磺酸钠、N-酰基甲基牛磺酸钠、磺化丁二酸二异辛酯钠盐、JE-2乳化剂、高效分散剂FN、十二醇硫酸钠、聚氧乙烯硫酸钠(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、聚氧乙烯醚磷酸酯(阴离子型表面活性剂)、磷酸酯、磷酸三(2-乙基己醇)酯等。优选的为磺化腐植酸钠和/或木质素磺酸钠。本发明中，分散剂的主要作用是降低水焦浆浆体粘度，使之呈现理想流体型。
上述的水焦浆组合物中，稳定剂可以为一种或一种以上的阳离子盐类的无机电解质，例如硝酸钾、磷酸盐。优选的稳定剂为硫酸亚铁和/或三聚磷酸钠。本发明中，稳定剂的主要作用是压缩双电层，降低静电排斥力，促使石油焦粒聚结稳定悬浮在水中，不发生硬沉淀。
上述的水焦浆组合物中，脱硫剂可以为无水氯化钙，也可以为其它的脱硫剂，例如活性炭、氧化锌、氧化铁等。优选的脱硫剂为无水氯化钙。本发明中，脱硫剂主要作用是减少燃烧后所排放烟气中的二氧化硫，降低对大气的污染。
进一步地，本发明的水焦浆组合物中，以质量百分含量计，石油焦优选为60-70％，水优选为29-39％，添加剂优选为0.2-1％更进一步地，本发明的水焦浆组合物中，以质量百分含量计，分散剂优选为0.05-1.5％，稳定剂优选为0.02-1.0％，脱硫剂优选为0.05-0.5％。
除石油焦、水和添加剂外，本发明的水焦浆组合物还可以进一步包括其它的组分，例如煤粉或其它可燃物。除分散剂、稳定剂和脱硫剂外，本发明水焦浆的添加剂还可以进一步包括其它类型的添加剂，如助燃剂。
另一方面，本发明还提供了一种制备上述水焦浆组合物的工艺方法，该方法包括(1)将块状石油焦进行机械粉碎，得到石油焦粉；(2)将上述石油焦粉进行称量；(3)经过称量的石油焦粉按比例加入分散剂、脱硫剂和水，进行湿式球磨制浆，形成初始态水焦浆；
(4)将上述所得到的初始态水焦浆进行过滤、搅拌；(5)将搅拌均匀的初始态水焦浆进行均质并加入稳定剂进行搅拌。
在上面的工艺方法中，步骤(1)可以分两步或多步进行。若分两步进行，则第一步是将块状石油焦粉碎为较大颗粒的石油焦粉，第二步是将较大颗粒的石油焦粉进一步粉碎为较小颗粒的石油焦粉。
与现有技术相比，本发明的水焦浆组合物由于含有分散剂和稳定剂，因而具有更好的流动性和稳定性；本发明的水焦浆组合物由于含有脱硫剂，而可以减少燃烧后所排放烟气中的二氧化硫，降低对大气的污染。另外，由于添加剂用量较少，且无毒无害，因而完全符合环保要求。
下面，结合附图和具体实施方式
，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些具体实施方式
，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。
图1是制备本发明水焦浆组合物的工艺流程示意图。
具体实施例方式
实施例1按石油焦∶水∶添加剂＝65.5∶34∶0.44的质量百分比配制水焦浆，其中，添加剂中各组分的具体含量见表1。
表1
上述水焦浆的配制过程请参阅图1所示的制浆工艺流程图，其具体过程为(1)将块状石油焦进行一次机械破碎至粒度8mm；(2)将经过一次破碎的石油焦用皮带运输机输送到破碎机进行二次破碎，达到粒度2mm的粉状；(3)粉碎后的石油焦通过皮带输送机输送到皮带秤连续称量；(4)经过称量的石油焦粉按比例加入添加剂(分散剂和脱硫剂)和水送入球磨机进行连续湿式球磨制浆；(5)石油焦粉、水、添加剂经过球磨机在强力磨制下形成初始态水焦浆；(6)初始态水焦浆经安装在输送管道中的滤浆器过滤；(7)过滤后的初始态水焦浆用螺杆泵输入装有搅拌器的搅拌罐搅拌；(8)搅拌均匀的初始态水焦浆进行质量检验；(9)合格的初始态水焦浆用强化泵输入均质罐并按比例加入添加剂(稳定剂)进行搅拌。(搅拌作用不仅使水焦浆性态均匀，而且在系统的泵送及搅拌过程中，水焦浆反复受到运动剪切，加强了添加剂与石油焦粉粒表面间作用，有效改善了浆体流变性。)；(10)经检验合格的水焦浆用泵输入装有搅拌器的储备罐或者输入装有搅拌器的日用浆罐在搅拌状态下通过在线过滤器进入燃烧系统。
对所制得的水焦浆的质量指标进行检测，各质量指标如下浓度66±1％(以质量计)；粘度300-800mPa.s；细度粒度大于74μm的颗粒不大于10％；比重1.12；稳定性1个月(不发生硬沉淀)。
实施例2按石油焦∶水∶添加剂＝65.4∶34∶0.6的质量百分比配制水焦浆，其中，所用添加剂中各组分的具体含量见表1，配制过程同实施例1。
实施例3按石油焦∶水∶添加剂＝60.9∶38∶1.1的质量百分比配制水焦浆，其中，所用添加剂中各组分的具体含量见表1，配制过程同实施例1。
实施例4按石油焦∶水∶添加剂＝68.3∶30∶1.7的质量百分比配制水焦浆，其中，所用添加剂中各组分的具体含量见表1，配制过程同实施例1。
权利要求
1.一种脱硫水焦浆组合物，该水焦浆组合物包括石油焦、水和添加剂，其特征在于，以质量百分含量计，在所述的水焦浆组合物中，所述的石油焦占55-75％，所述的水占24-44％，所述的添加剂占0.1-2％；而且所述的添加剂进一步包括降低所述水焦浆组合物浆体粘度的分散剂、防止所述水焦浆组合物发生硬沉淀的稳定剂以及减少燃烧后二氧化硫排放的脱硫剂。
2.如权利要求1所述的水焦浆组合物，其特征在于，所述的分散剂为阴离子型表面活性剂。
3.如权利要求2所述的水焦浆组合物，其特征在于，所述的分散剂为磺化腐植酸钠和/或木质素磺酸钠。
4.如权利要求1所述的水焦浆组合物，其特征在于，所述的稳定剂为阳离子盐类的无机电解质。
5.如权利要求4所述的水焦浆组合物，其特征在于，所述的稳定剂为硫酸亚铁和/或三聚磷酸钠。
6.如权利要求1所述的水焦浆组合物，其特征在于，所述的脱硫剂为无水氯化钙。
7.如权利要求1所述的水焦浆组合物，其特征在于，以质量百分含量计，在所述的水焦浆组合物中，所述的石油焦占60-70％，所述的水占29-39％，所述的添加剂占0.2-1％。
8.如权利要求1-7之一所述的水焦浆组合物，其特征在于，以质量百分含量计，在所述的水焦浆组合物中，所述的分散剂占0.05-1.5％，所述的稳定剂占0.02-1.0％，所述的脱硫剂占0.05-0.5％。
9.一种制备如权利要求1-8之一所述的水焦浆组合物的工艺方法，该方法包括(1)将块状石油焦进行机械粉碎，得到石油焦粉；(2)将上述石油焦粉进行称量；(3)经过称量的石油焦粉按比例加入分散剂、脱硫剂和水，进行湿式球磨制浆，形成初始态水焦浆；(4)将上述所得到的初始态水焦浆进行过滤、搅拌；(5)将搅拌均匀的初始态水焦浆进行均质并加入稳定剂进行搅拌。
10.如权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，所述的步骤(1)是分两步进行的，其中，第一步是将块状石油焦粉碎为较大颗粒的石油焦粉，第二步是将较大颗粒的石油焦粉进一步粉碎为较小颗粒的石油焦粉。
全文摘要
本发明公开了一种脱硫水焦浆组合物，该水焦浆组合物包括石油焦、水和添加剂。以质量百分含量计，该水焦浆组合物中含石油焦55－75％，含水24－44％，含添加剂0.1－2％；而且本发明的添加剂进一步包括降低水焦浆浆体粘度的分散剂、防止水焦浆发生硬沉淀的稳定剂以及减少燃烧后二氧化硫排放的脱硫剂。本发明的水焦浆具有更好的流动性和稳定性，而且可以减少燃烧后所排放烟气中的二氧化硫。
文档编号C10L1/32GK101029259SQ20061003514
公开日2007年9月5日 申请日期2006年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者常厚春, 李祖芹, 马革, 李显俊, 张电明, 耿生斌 申请人:广州迪森热能技术股份有限公司