一种煤沥青水浆及其制备方法

专利名称：一种煤沥青水浆及其制备方法
技术领域：
本发明一种制备煤沥青水浆的方法，属于废渣处理技术领域以及能源和环保领域。
背景技术：
煤沥青是煤焦油中的挥发性馏分被蒸馏后的残留物，主要由多环芳烃及其衍生物以及杂环化合物组成，约占煤焦油的50％-60％，除用于制备电极沥青、建筑材料防腐和道路沥青外，还可用作燃料。但是煤沥青直接燃烧时，由于其缩合芳环结构和粘度高等特点，使其燃烧时难以燃烧完全，产生大量黑烟，造成环境污染。
沥青水浆(pitch-water slurry，缩写为PWS)是借助于水煤浆技术而正在开发的一种清洁的液体代用燃料，可广泛应用于各种热机、燃烧器及高品位的工业窑炉等，已引起世界能源界的注意。目前国内的沥青水浆都是采用重油或渣油加工后的软化温度大于120℃的副产物为原料，经乳化复配等物理过程制备而成。以煤沥青为原料制备煤沥青水浆(Car Pitch-Water Slurry，缩写为CPWS)的研究尚未见有报道。如果能够开发研究煤沥青水浆，并实现工业化生产，不但会给煤焦油加工企业带来市场机遇和经济效益，而且发现新的燃料品种对缓解我国大气污染和燃料油供应紧张都有重要意义。

发明内容
本发明一种煤沥青水浆及其制备方法的目的是在于利用我国的丰富的煤沥青资源，开发一种高效能低污染的燃料并且公开一种煤沥青水浆的制备方法的技术方案。
本发明一种煤沥青水浆及其制备方法，其煤沥青水浆特征是一种流动性的液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.63～24.77MJ/Kg，组成和质量配比为煤沥青粉50％～60％，水38％～49.5％，分散剂0.5％～2％，所述的分散剂为磺酸盐型阴离子表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂或季铵盐型阳离子表面活性剂。
本发明一种煤沥青水浆的制备方法，其特征是采用冷冻粉碎制得的煤沥青粉在高速剪切力作用下加入到分散剂水溶液中，搅拌均匀制得煤沥青水浆。
I、组成及质量配比煤沥青粉50％～60％水38％～49.5％分散剂0.5％～2％II、工艺过程将软化点为85～95℃的中温煤沥青碎块或软化点为100～110℃的高温煤沥青碎块在其脆化温度-30～15℃下冷冻20～28h，添加表面活性剂后将其粉碎，再筛分后制得粒度为200～320目的煤沥青粉；将分散剂在水中搅拌溶解，再在高速剪切力作用下加入所制得的煤沥青粉，搅拌均匀制得煤沥青水浆。
上述的一种煤沥青水浆的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂为为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10或JL-C01季铵盐型表面活性剂，质量添加量为0.5～1％。
上述的一种煤沥青水浆的制备方法，其特征在于所述的分散剂选用磺酸盐型阴离子表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂或季铵盐型阳离子表面活性剂。其中磺酸盐型阴离子表面活性剂是指十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、木质素磺酸钠或石油磺酸钠；甜菜碱型两性表面活性剂是指十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基丙基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、脂肪酰胺丙基甜菜碱或椰油酰胺丙基甜菜碱；季铵盐型阳离子表面活性剂是指十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵。
本发明一种煤沥青水浆及其制备方法的优点在于煤沥青水浆是一种新型环保液态燃料，具有流动性好、雾化性能好、燃烧效率高和污染物排放低等特点，既可以长距离管道输送，又可以用汽车槽车、铁路罐车及船舶运输；可稳定着火燃烧，既保留了类似煤的燃烧特性，又具备了液态燃料的应用特点。在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等领域可以替代油、煤或气燃用。
具体实施例方式实施方式1将软化点为85℃的中温煤沥青碎块在-30℃下冷冻24h，加入0.5％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用200目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十二烷基磺酸钠加入到49.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.63MJ/Kg。
实施方式2将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在15℃下冷冻22h，加入1％的十二烷基苯磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十二烷基苯磺酸钠加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.67MJ/Kg。
实施方式3将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在5℃下冷冻20h，加入0.6％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g十二烷基萘磺酸钠加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.57MJ/Kg。
实施方式4将软化点为100℃的高温煤沥青碎块在0℃下冷冻28h，加入1％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。将1.5g木质素磺酸钠加入到48.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为20.13MJ/Kg。
实施方式5将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在-25℃下冷冻24h，加入0.8％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用320目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g石油磺酸钠加入到44.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入55g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为22.85MJ/Kg。
实施方式6将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在-25℃下冷冻20h，加入0.7％的十二烷基苯磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十二烷基甜菜碱加入到49.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.72MJ/Kg。
实施方式7将软化点为97℃的中温煤沥青碎块在15℃下冷冻23h，加入0.9％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用200目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十二烷基二甲基甜菜碱加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.78MJ/Kg。
实施方式8将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在5℃下冷冻26h，加入1％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g十八烷基二甲基甜菜碱加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.64MJ/Kg。
实施方式9将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在10℃下冷冻27h，加入0.5％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十二烷基二甲基丙基甜菜碱加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为20.16MJ/Kg。
实施方式10将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在-25℃下冷冻25h，加入1％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用320目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十二烷基羟丙基磺基甜菜碱加入到44.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入55g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为22.67MJ/Kg。
实施方式11将将软化点为105℃的高温煤沥青碎块在10℃下冷冻23h，加入0.6％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用200目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十二烷基磺基甜菜碱加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.89MJ/Kg。
实施方式12将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在-15℃下冷冻24h，加入0.8％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用200目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g月桂酰胺丙基甜菜碱加入到49.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.87MJ/Kg。
实施方式13将软化点为103℃的高温煤沥青碎块在-5℃下冷冻20h，加入1％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g脂肪酰胺丙基甜菜碱加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.91MJ/Kg。
实施方式14将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在5℃下冷冻22h，加入1％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g椰油酰胺丙基甜菜碱加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.68MJ/Kg。
实施方式15将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在-10℃下冷冻24h，加入0.9％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十二烷基三甲基氯化铵加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.76MJ/Kg。
实施方式16将软化点为93℃的中温煤沥青碎块在-25℃下冷冻24h，加入1％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用320目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十二烷基三甲基溴化铵加入到44.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入55g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为23.15MJ/Kg。
实施方式17将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在-20℃以下冷冻23h，加入0.8％的十二烷基苯磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十六烷基三甲基溴化铵加入到49.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.77MJ/Kg。
实施方式18将软化点为110℃的高温煤沥青碎块在15℃下冷冻22h，加入1％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十六烷基三甲基氯化铵加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.83MJ/Kg。
实施方式19
将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在5℃下冷冻25h，加入0.7％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g十八烷基三甲基氯化铵加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.44MJ/Kg。
实施方式20将软化点为93℃的中温煤沥青碎块在-20℃以下冷冻26h，加入0.7％的十二烷基苯磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g十八烷基三甲基溴化铵加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为20.23MJ/Kg。
实施方式21将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在-25℃下冷冻21h，加入1％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用320目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g双十烷基二甲基氯化铵加入到44.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入55g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为22.45MJ/Kg。
实施方式22将软化点为105℃的高温煤沥青碎块在-10℃下冷冻23h，加入1％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用200目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g双十烷基二甲基溴化铵加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为20.14MJ/Kg。
实施方式23将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在5℃下冷冻24h，加入0.6％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g双十二烷基二甲基氯化铵加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.57MJ/Kg。
实施方式24将软化点为90℃的中温煤沥青碎块在15℃下冷冻25h，加入0.9％的十二烷基磺酸钠后，用粉碎机粉碎，再用240目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将1g双十二烷基二甲基溴化铵加入到49g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入50g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.89MJ/Kg。
实施方式25将软化点为108℃的高温煤沥青碎块在-25℃下冷冻27h，加入0.8％的OP-10后，用粉碎机粉碎，再用320目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将0.5g十二烷基二甲基苄基氯化铵加入到44.5g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入55g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为22.90MJ/Kg。
实施方式26将软化点为95℃的中温煤沥青碎块在-5℃下冷冻28h，加入1％的JL-C01季铵盐型表面活性剂后，再用粉碎机粉碎，并用280目标准统一筛筛分，制得煤沥青粉。
将2g十二烷基二甲基苄基溴化铵加入到38g水中搅拌溶解，然后在高速剪切力作用下加入60g煤沥青粉，搅拌均匀，制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆是流动性液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为24.77MJ/Kg。
权利要求
1.一种煤沥青水浆，其特征是一种流动性的液态燃料，在常温下能用泵进行输送，低位发热量为19.63～24.77MJ/Kg，组成和质量配比为煤沥青粉50％～60％，水38％～49.5％，分散剂0.5％～2％，所述的分散剂为磺酸盐型阴离子表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂或季铵盐型阳离子表面活性剂。
2.权利要求1所述的一种煤沥青水浆的制备方法，其特征是采用冷冻粉碎制得的煤沥青粉在高速剪切力作用下加入到分散剂水溶液中，搅拌均匀制得煤沥青水浆。I、组成及质量配比煤沥青粉50％～60％水38％～49.5％分散剂0.5％～2％II、工艺过程将软化点为85～95℃的中温煤沥青碎块或软化点为100～110℃的高温煤沥青碎块在其脆化温度-30～15℃下冷冻20～28h，添加表面活性剂后将其粉碎，再筛分后制得粒度为200～320目的煤沥青粉；将分散剂在水中搅拌溶解，再在高速剪切力作用下加入所制得的煤沥青粉，搅拌均匀制得煤沥青水浆。
3.根据权利要求2所述的一种煤沥青水浆的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10或JL-C01季铵盐型表面活性剂，质量添加量为0.5～1％。
4.根据权利要求2所述的一种煤沥青水浆的制备方法，其特征在于所述的分散剂选用磺酸盐型阴离子表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂或季铵盐型阳离子表面活性剂。其中磺酸盐型阴离子表面活性剂是指十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、木质素磺酸钠或石油磺酸钠；甜菜碱型两性表面活性剂是指十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基丙基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、脂肪酰胺丙基甜菜碱或椰油酰胺丙基甜菜碱；季铵盐型阳离子表面活性剂是指十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵。
全文摘要
一种煤沥青水浆及其制备方法，属于废渣处理技术领域以及能源和环保领域，主要解决煤沥青难以直接燃烧的问题。其特征在于是煤沥青水浆为具有流动性的液态燃料，其组成和质量配比为煤沥青粉50％～60％、水38％～49.5％、分散剂0.5％～2％，其制备方法为先将软化点为85～95℃的中温煤沥青碎块或软化点为100～110℃的高温煤沥青碎块在其脆化温度－30～15℃下冷冻20～28h，添加表面活性剂后将其粉碎，再筛分后制得粒度在200－320目的煤沥青粉，然后将煤沥青粉加入到分散剂的水溶液中，搅拌均匀制成流动性好、雾化性能好、燃烧效率高、污染物排放低的煤沥青水浆燃料。
文档编号C10L1/32GK1955266SQ200610048319
公开日2007年5月2日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者常宏宏, 杨怀旺, 魏文珑, 姚润生, 王志忠 申请人:太原理工大学, 临汾同世达实业有限公司