一种提高水焦浆稳定性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及浆体燃料领域，尤其是涉及到一种提高水焦浆稳定性的方法。
【背景技术】
[0002] 石油焦制浆气化的基础是能够制得高浓度、低粘度、流动性和稳定好的浆体。石油 焦由于其0/C比低，灰分含量低，孔隙结构不发达，表面疏水性极强，在制浆过程中不会吸 附过多的自由水，因此成浆浓度高，通常水焦浆的成浆浓度能达到70%以上。然而石油焦表 面疏水性太强，制浆后颗粒间容易疏水团聚，在重力作用下很快发生沉降，导致水焦浆的稳 定性极差，难以符合工业储存和运输的要求。因此，如何提高水焦浆稳定性成为石油焦制浆 气化大规模应用一个必须解决的问题。
[0003] 通过往水焦浆中添加稳定剂是目前常用的一种提高水焦浆稳定性的方法，稳定剂 主要有无机电解质和高分子化合物两类。无机电解质由于添加量大且作用效果不明显而使 用较少；高分子化合物主要有聚丙烯酰胺、聚氧乙烯、羟乙基纤维素、腐殖酸盐类等，其主要 作用是在浆体中的颗粒间架桥，纵横交错，形成空间网状结果，阻止颗粒发生沉降，从而提 高水焦浆的稳定性。虽然稳定剂的添加能够在一定程度上提高水焦浆的稳定性，但是稳定 剂的使用将会增加制浆成本，且水焦浆往往容易形成假塑性流体，不符合工业应用的要求。
【发明内容】
[0004] 根据上述不足之处，本发明的目的是提供一种提高水焦浆稳定性的方法，从根本 上解决水焦浆浆体稳定性的问题，提高其稳定性，使浆体长时间静置不发生析水沉淀现象， 使其符合工业应用的要求。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种提高水焦浆稳定性的方法，其中 水焦浆的原料以质量份数计包括60-65份的石油焦、7-24份的活性污泥、12-33份的水、 0. 6-1. 0份的分散剂；其操作步骤如下：
[0006] (1)使用筛子将石油焦进行过筛处理，取粒径小于0. 8mm石油焦保留备用；
[0007] (2)将分散剂溶于水中，搅拌均匀备用；
[0008] (3)将步骤⑵中的分散剂溶液与活性污泥一起混合均勾，并连同步骤⑴中处理 好的石油焦一起倒入球磨罐中，所述球磨罐中大球与小球的数量比为30:150,球磨转速为 230-380r/min，球磨时间为 30-50min ;
[0009] (4)球磨完成后将所得到的浆体使用40目筛子过滤，除去杂物和大颗粒，即得到 水焦浆。
[0010] 优选的是：所述的石油焦为炼厂延迟焦化的副产物，其含碳量为85-95wt%，灰分 含量低于1?丨％，挥发分含量低于10被％，热值为30^1/1^以上。
[0011] 优选的是：所述的活性污泥为炼厂污水处理系统中生化处理所产生的剩余活性污 泥，主要由油、水、渣和微生物共同组成，经脱水后其含水率为70-75wt%。
[0012] 利用炼厂污水处理系统中生化处理所产生的剩余活性污泥具有以下几个好处： (1)污泥中含有大量由微生物代谢产生的胞外聚合物EPS，EPS是微生物在特定条件下所产 生的高分子物质，里面含有生物表面活性剂，能够在制浆过程中起到分散稳定作用，污泥经 脱水之后能够进一步浓缩污泥中生物表面活性剂的浓度，使更多的生物表面活性剂能够在 制浆过程中被利用；（2)污泥进行脱水在脱水过程中需添加一定的化学药剂进行调理，使 污泥脱稳凝聚，增加污泥颗粒体积，然后进行脱水处理。污泥调理的调理药剂主要有三氯化 铁、三氯化铝、聚合铝以及聚丙烯酰胺等，而这些物质都是目前水焦浆制浆过程中较为常用 的稳定剂；（3)为减少处理费用，目前炼厂污泥都会经初步脱水之后外委处理，经脱水之后 的污泥一般含水率为70-80%。
[0013] 优选的是：所述的分散剂为萘磺酸盐缩合物、木质素磺酸盐、聚苯乙烯磺酸钠中的 一种或任意几种混合；
[0014] 这几种分散剂都属于阴离子型分散剂，在其分子结构中都具有亲水基团和疏水基 团，作用机理主要包括：（1)改变石油焦颗粒表面的亲水性：当分散剂作用于浆体之后，非 极性的疏水基团吸附在石油焦颗粒表面，极性的亲水基团朝向水中，改善石油焦颗粒表面 的疏水性，降低了固液间的界面张力，大大提高了石油焦颗粒表面的润湿性，而且石油焦颗 粒表面由于水化作用形成一层水化膜降低石油焦颗粒的润湿接触角，并将石油焦颗粒隔 开，降低颗粒间的内摩擦力，从而降低水焦浆的表观粘度，提高水焦浆的流动性；(2)增大 颗粒间的静电斥力：三种分散剂都属于阴离子型分散剂，而石油焦颗粒和污泥颗粒都是带 负电荷，因此，分散剂电离产生的离子电荷可吸附在石油焦颗粒表面，增大石油焦颗粒表面 的电负性，增大石油焦颗粒之间的静电斥力，防止石油焦颗粒团聚，使石油焦在水中稳定分 散；⑶空间位阻效应：分散剂在石油焦颗粒表面吸附后，改善了石油焦颗粒的润湿性，在 颗粒表面形成一层水化膜，其所含水分在受到颗粒表面电场作用时而定向排列，当石油焦 颗粒相互靠近时，颗粒表面水化膜受到挤压而发生形变，而颗粒表面的电场作用则阻碍其 变形，水化膜具有一定弹性，使石油焦颗粒均匀分散。
[0015] 这三种分散剂在作用过程中都是上述三种作用机理的综合，三种作用机理在共同 发挥作用。
[0016] 优选的是：所述大球直径为20mm，小球直径为10mm。
[0017] 优选的是：所述制得的水焦浆其含固率为62_70wt%，粘度不高于1200mPa · s。
[0018] 导致水焦浆不稳定的因素主要有两方面，一是由于石油焦颗粒表面的疏水性太 强，导致石油焦颗粒很容易就在范德华力作用和疏水聚集力作用下发生深度聚结；二是由 于颗粒重力沉降所引起的深度聚结。在加入分散剂之后第一个方面的原因能够得到一定程 度的改善，因此重力沉降是引起水焦浆不稳定的主要原因。
[0019] 提高水焦浆稳定性的关键是如何能够阻止颗粒发生重力沉降，而通常真正能够起 到阻止颗粒沉淀，提高水焦浆稳定性的是由添加剂作用形成的空间网络结构对颗粒产生的 机械阻力，但单靠添加剂提高稳定性的效果并不是十分理想。污泥的基本结构都是絮状体， 较为松散，比表面和孔隙度较高，易析水，外观上有类似羽毛的分支和网状结构；当污泥与 石油焦共成浆时，污泥附着于石油焦颗粒表面，这些污泥在制浆过程中发生吸水膨胀，一方 面提高了浆体的稳定性，另一方面污泥在石油焦颗粒间形成厚厚的间隔层，相比添加剂的 作用，这将能够有效的、机械的阻止石油焦颗粒间发生疏水聚集。此外，当污泥分布在整个 浆体中时，污泥在石油焦颗粒间形成隔层，呈松散絮体状的污泥相互连接将使得间隔层在 空间构成三维网络结构，三维空间网络结构的存在能够产生阻止石油焦颗粒发生重力沉降 的机械阻力。因此污泥的加入能够有效的提高水焦浆的稳定性。
[0020] 以稳定性、流动性、粘度为浆体性质指标，考察含油污泥添加量对浆体性质的影 响。对其稳定性的影响见图1，对其粘度的影响见图2,对其流动性的影响见表1。
[0021] 表1污泥添加量对浆体流动性的影响
[0022]
【主权项】
1. 一种提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述水焦浆的原料以质量份数计包括 60-65份的石油焦、7-24份的活性污泥、12-33份的水、0. 6-1. O份的分散剂；其操作步骤如 下： (1) 使用筛子将石油焦进行过筛处理，取粒径小于〇.8_石油焦保留备用； (2) 将分散剂溶于水中，搅拌均匀备用； (3) 将步骤（2)中的分散剂溶液与活性污泥一起混合均匀，并连同步骤（1)中处理 好的石油焦一起倒入球磨罐中，所述球磨罐中大球与小球的数量比为30:150,球磨转速为 230-380r/min，球磨时间为 30-50min ; (4) 球磨完成后将所得到的浆体使用40目筛子过滤，除去杂物和大颗粒，即得到水焦 浆。
2. 根据权利要求1所述的提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述的石油焦为 炼厂延迟焦化的副产物，其含碳量为85-95wt %，灰分含量低于Iwt %，挥发分含量低于 IOwt %，热值为30MJ/kg以上。
3. 根据权利要求1所述的提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述的活性污泥为 炼厂污水处理系统中生化处理所产生的剩余活性污泥，主要由油、水、渣和微生物共同组 成，经脱水后其含水率为70-75wt%。
4. 根据权利要求1所述的提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述的分散剂为萘 磺酸盐缩合物、木质素磺酸盐、聚苯乙烯磺酸钠中的一种或任意几种混合。
5. 根据权利要求1所述的提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述大球直径为 20_，小球直径为10_。
6. 根据权利要求1所述的提高水焦浆稳定性的方法，其特征在于：所述制得的水焦浆 其含固率为62-70wt%，粘度不高于1200mPa ? s。
【专利摘要】本发明涉及一种提高水焦浆稳定性的方法。其中水焦浆的原料包括石油焦、活性污泥、水、分散剂；其操作步骤如下：(1)使用筛子将石油焦进行过筛处理，取粒径小于0.8mm石油焦保留备用；(2)将分散剂溶于水中，搅拌均匀备用；(3)将步骤(2)中的分散剂溶液与活性污泥一起混合均匀，并连同步骤(1)中处理好的石油焦一起倒入球磨罐中，球磨罐中大球与小球的数量比为30:150，球磨转速为230-380r/min，球磨时间为30-50min；(4)球磨完成后将所得到的浆体使用40目筛子过滤，除去杂物和大颗粒，即得到水焦浆。本发明通过往水焦浆中掺入活性污泥大幅度提高水焦浆的稳定性，从根本上解决水焦浆浆体稳定性差的问题；同时为炼厂活性污泥提供了一条新的处理出路，降低了炼厂污泥的处理成本。
【IPC分类】C10L1-32
【公开号】CN104877721
【申请号】CN201510329097
【发明人】卢磊, 赵东风, 崔海峰, 段潍超
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日