水煤浆分散剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种水煤浆分散剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]水煤浆是一种新型的洁净煤基液体燃料，由60?70wt% —定粒度的煤、30?40wt%的水以及少量的添加剂制成的液态化新型燃料，其既保持了煤炭原有的理化性质，又能像石油一样具备良好的流变性、触变性和稳定性，可以栗送、雾化燃烧，提高燃烧的效率；在当下能源短缺和环境污染问题日益加剧的情况下，水煤浆受到了越来越多的关注。
[0003]分散剂是影响水煤浆性能的关键因素，因为水煤浆是热力学不稳定体系，低粘度、高浓度、良好的流动性及稳定性是水煤浆最为重要的性能，煤是疏水性物质，添加分散剂后，可以通过分散剂在煤粉颗粒上的吸附作用改变煤水界面性质，将大量游离水释放出来，增强煤粉颗粒在水溶液中的分散，使得制备的水煤浆具有良好的流变性和稳定性，因此，分散剂是其关键技术之一。
[0004]目前，国内外水煤浆分散剂的主要种类有:1)萘磺酸盐甲醛缩合物；2)丙烯酸与丙烯酸类单体的共聚产物；3)聚烯烃系列；4)羧酸和磷酸盐系列；5)腐殖酸及磺化腐殖酸系列；6)木质素磺酸盐；目前，国内生产水煤浆使用的添加剂以萘系分散剂稳住，具有分散性能好的优点，但是其原料较贵，且由毒性；以磷酸或腐殖酸类物质为分散剂的，虽然成本较低，但是分散性能差，水煤浆制浆浓度低，还是需要与高效分散剂复配使用；而以木质素磺酸盐类物质为分散剂制浆也有报道，如江红艳.竹浆木质素系高效分散剂在水煤浆中的应用研究的报道一种木质素类分散剂，但是，其制浆性能仍然比较差，因次，寻求一种制备成本低、且制浆性能好的水煤浆分散剂是目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种水煤浆分散剂，本发明提供的水煤浆分散剂不仅成本低，而且用量少、成浆浓度高。
[0006]本发明提供了一种水煤浆分散剂，通过由糖液制备的木质素磺酸盐和醛混合反应得到；
[0007]所述反应的pH值为9?11 ;
[0008]所述醛为甲醛、乙醛和丙醛中的一种或几种。
[0009]优选的，所述混合反应中调节pH值所用的试剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或几种。
[0010]优选的，所述由糖液制备的木质素磺酸盐与所述醛的质量比为(40?60):(1?
20) ο
[0011]优选的，所述由糖液制备的木质素磺酸盐与所述醛的质量比为(45?55):(5?
10) ο
[0012]优选的，所述混合反应的温度为60°C?150°C。
[0013]优选的，所述反应的pH至为9.5?10.5。
[0014]优选的，所述糖液制备得到木质素磺酸盐的过程为:
[0015]将糖液通过色谱分离得到木质素磺酸盐；
[0016]所述糖液的固含量为35wt %?65wt%，糖液的pH为4?7，糖液中还原糖大于16%。
[0017]优选的，所述糖液按照以下方法制备:
[0018]将含有木质素的物质与复合酸混合反应，得到糖液；
[0019]所述复合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亚硫酸盐，
[0020]所述非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一种或几种，
[0021 ] 所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的一种或几种。
[0022]本发明还提供了一种水煤浆，包括:本发明提供的水煤浆分散剂、煤和水。
[0023]优选的，所述水煤浆分散剂与所述煤的质量比为(0.2?0.3):100ο
[0024]与现有技术相比，本发明提供的水煤浆分散剂由糖液制备的木质素磺酸盐和醛混合反应得到；且在反应中通过控制所述反应的pH值为9?11 ;所述醛为甲醛、乙醛和丙醛中的一种或几种；使得制备得到的水煤浆分散剂应用于水煤浆使得到的水煤浆的成浆浓度高，且分散剂用量少，而且分散剂的制备成本低，来源广泛，有利于工业化生产，实验结果表明，本发明提供的水煤浆的成浆浓度达到61 %以上，流动性为B+。
【具体实施方式】
[0025]本发明提供了一种水煤浆分散剂，通过由糖液制备的木质素磺酸盐和醛混合反应得到；
[0026]所述反应的pH值为9?11 ;
[0027]所述醛为甲醛、乙醛和丙醛中的一种或几种。
[0028]按照本发明，通过由糖液制备的木质素磺酸盐和醛混合反应得到水煤浆分散剂，其中，所述醛为甲醛、乙醛和丙醛中的一种或几种，优选为甲醛和乙醛中的一种或两种；所述混合反应中调节pH值所用的试剂优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或几种，更优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种；所述由糖液制备的木质素磺酸盐与所述醛的质量比优选为(40?60): (I?20)，更优选为(45?55): (5?10)，最优选为(48?53): (6?8)；
[0029]所述混合反应的pH值优选为9?11，更优选为9.5?10.5 ;所述反应的温度为60°C?150°C，更优选为70°C?130°C，最优选为80°C?100°C，最最优选为85?95°C ;所述反应的时间优选为I?12小时，更优选为2?6小时，最优选为3?4小时。
[0030]且为了能够更好的反应，本发明优选使混合反应的反应液的固含量为40?60wt %，更优选为45?55wt %，最优选为48?53wt %.
[0031]本发明优选还将混合反应完毕后的反应液通过喷雾干燥，得到水煤浆分散剂，本发明的喷雾干燥的方法没有特殊限定，本领域公知的喷雾干燥方法即可，所述喷雾干燥的进风温度优选为260°C?280°C，出风温度优选为80°C?100°C。
[0032]本发明得到的水煤浆分散剂的指标为:水分小于7，pH值为5.5?8.5，还原糖含量(占干基)为小于等于Swt %，水不溶物(占干基)为小于等于I %，氯离子小于等于1.2%o
[0033]所述糖液制备得到木质素磺酸盐的过程优选为:
[0034]将糖液通过色谱分离得到木质素磺酸盐；
[0035]所述糖液的固含量为35wt%? 65wt%，糖液的pH为4?7，糖液中还原糖大于16%。
[0036]按照本发明，所述糖液的固含量优选为wt40?50wt% ;所述色谱分离用树脂优选为钠型树脂、镁型树脂、钙型树脂和钾型树脂中的一种或几种；所述分离的温度优选为30?90°C，更优选为50?80°C，所述分离速度优选为I?10m/h，更优选为2?6m/h ;所述洗脱剂优选为蒸馏水。
[0037]为了能够更好的将糖液中的木质素磺酸盐与木糖以及其它糖分离开，本发明优选在色谱分离前还将糖液进行中和以及过滤，所述中和的试剂优选为氢氧化钠、氧化镁、氧化钙和氢氧化钾中的一种或几种，所述中和反应的温度优选为30?80°C，更优选为40?60°C，最优选为45?55°C ;所述中和反应后溶液的pH至优选为2?6，更优选为3?5，最优选为4?5 ;所述过滤的方式优选为预涂和助滤，更优选为板框过滤或烛式过滤；所述预涂剂优选为硅藻土、废活性炭、珍珠岩和木糖渣中的一种或几种，更优选为硅藻土和废活性炭中的一种或两种；所述预涂量优选为O?3kg/m2，更优选为0.5?1.5kg/m2;所述助滤剂为硅藻土、废活性炭和珍珠岩中的一种或几种，更优选为硅藻土和废活性炭中的一种或两种；所述过滤的温度优选为30?80°C，更优选为40?60°C，最优选为45?55°C ;所述过滤的次数优选为I?4次，更优选为2?3次。
[0038]所述糖液优选按照以下方法制备:
[0039]将含有木质素的物质与复合酸混合反应，得到糖液；
[0040]所述复合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亚硫酸盐，
[0041]所述非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一种或几种，
[0042]所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的一种或几种。
[0043]具体的，本发明对所述含有木质素的物质没有特殊要求，优选选自玉米芯、芦苇、豆杆和棉杆中的一种或几种；更优选为玉米芯或芦苇；最优选为玉米芯。本发明的原料优选经过粉碎，本发明对于粉碎用的仪器或粉碎得到的目数不进行限定，本领域技术人员熟知的酸解粉碎的仪器和目数即可。
[0044]本发明中所述复合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亚硫酸盐，其中，所述非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一种或几种；优选为非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的两种或几种；所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的一种或几种；优选为为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的两种或几种；所述复合酸中二氧化硫、非氧化性酸的质量比优选为(10?95): (2?50)，更优选为(50?90): (5?30)，最优选为(80?90): (6?20);所述二氧化硫与亚硫酸盐的摩尔比为优选为(10?95):(O?10)，更优选为(50?90): (I?7)，最优选为(80?90): (2?3)。
[0045]本发明中，所述含有木质素的物质与复合酸混合进行酸解反应，得到糖液；其中，所述含有木质素的物质与复合酸的质量比优选为1: (0.01?0.1)，更优选为1: (0.03?0.08)，最优选为1:(0.03?0.06);为了使反应更好的进行，本发明还将混合液中加入水使反应体系中的固体的含量(即固含量)为2?100wt%，更优选为4?90wt%，最优选为5.5?85wt% ;所述反应的压力优选为0.2?IMPa，更优选为0.4?0.8MPa，最优选为
0.5 ?0.7MPa0
[0046]本发明中所说的固含量是指反应体系中的反应原料与反应液(包括反应原料和溶剂)的质量比。
[0047]本发明还提供了一种水煤浆，包括:本发明提供的水煤浆分散剂和煤混合得到；所述水煤浆分散剂与所述煤的质量比优选为(0.2?0.3):100，本发明对所述煤没有特殊要求，本领域技术人员公知的可以用于制备水煤浆的煤均可。
[0048]本发明提供的水煤浆分散剂由糖液制备的木质素磺酸盐和醛混合反应得到；且在反应中通过控制所述反应的pH值为9?11 ;所述醛为甲醛、乙醛和丙醛中的一种或几种；使得制备得到的水煤浆分散剂应用于水煤浆使得到的水煤浆的成浆浓度高，且分散剂用量少，而且分散剂的制备成本低，来源广泛，有利于工业化生产。
[0049]下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050]实施例1
[0051]10g玉米芯粉碎，加入8g亚硫酸、1.