专利名称：一种可燃性浆料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浆料，尤其涉及一种可燃性浆料及其制备方法。
背景技术：
煤制油化工是我国煤炭清洁低碳转化利用的最重要技术，在煤直接液化过程中， 因煤中不同成分活性的差异，煤的转化率无法达到100%，总有少量未反应的煤要排出系统，这部分被排除系统的物质中还混合有其它的无机矿物和催化剂，它们都是以固态的形式与重质液化油混合在一起。通常，对于这部分经过固液分离单元，分离出液化油后剩余的含固体物质副产物称为液化油渣。液化油渣是一种高碳、高灰、高硫和高热值的物质，其产量一般约为液化原料煤的 30%左右。因此，合理利用液化油渣对液化过程的经济性、环保性和资源有效利用等有着重
要意义。目前液化油渣的利用途径主要有以下几个方面1)直接作为锅炉和窑炉的燃料； 2)用气化技术将液化油渣气化制合成气；幻将液化油渣进行干馏，以回收油渣中的油，提高液体产品的收率；4)其它利用包括作为道路浙青改性剂使用等。但是对于液化油渣的这些利用方式，仅是临时性的，短暂的应用，并没有使得液化油渣得到稳定、持久，产业化的应用；同时，在煤直接液化过程中，对原料煤的质量有着严格的要求，一般都采用洗选后的低灰精煤为原料。这就使得在原煤洗选的过程中会产生一定量的煤泥，这部分煤泥由于颗粒细、灰分较高、脱水困难等，其商品价值较低，通常只能将这部分煤泥作为废料处理。随着煤泥废料的增加，不仅会制约洗煤生产，还会造成能源浪费、 环境污染等各种问题。如何行之有效地利用煤直接液化过程的副产物液化油渣和洗煤泥成了煤液化行业的重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过合理利用煤液化的副产物液化油渣和洗煤泥，制备得到一种能够作为燃料使用的浆料，这种浆料不但提高了煤制油项目的经济型、能量利用效率，同时还对减少环境污染产生积极的作用。本发明的另一目的是提供一种制备上述液化油渣和煤泥浆料的方法。为此，本发明提供了一种可燃性浆料，浆料按照重量百分含量计包含以下原料 10 % 80 %的固体含量为40 % 50 %的洗煤泥、10 % 70 %的液化油渣、0 % 40 %的煤、 0% 3%的添加剂，以及0% 的水。进一步地，上述可燃性浆料按照重量百分含量计包含以下原料20% 60%固体含量为40 % 50 %的洗煤泥、30 % 60 %的液化油渣、0 % 30 %的煤、0. 3 % 2. 5 %的添加剂以及5% 30%的水。进一步地，上述添加剂按照重量百分含量计包含以下原料85 95%的由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分，以及5 15%由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分。进一步地，上述第一组分中按重量百分含量计包含15 50%的木质素磺酸钠，以及50 85%的萘磺酸钠甲醛缩合物；第二组分中按重量百分含量计包含40 60%的聚丙烯酰胺，以及40 60%的羧甲基纤维素。进一步地，上述液化油渣中碳含量大于59%，灰分含量小于33%，低位热值大于 20MJ/kg ；洗煤泥灰分含量在小于60%，低位热值大于5MJ/kg。进一步地，上述浆料中粒度小于300 μ m的颗粒占95%以上，并且小于75 μ m的颗粒占以上。进一步地，上述煤为碳含量大于60%，灰分含量小于35%，内水小于13%的褐煤、 烟煤或无烟煤。进一步地，当剪切速率为IOOiT1时，上述浆料的浓度为60% 75%，表观粘度为 400 1200mPa · s。同时，在本发明中还提供了一种上述的浆料的方法，包括以下步骤(1)将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为40% 50%之间，形成粘度为200 IOOOmPa ·8的第一溶液；(2) 将固态液化油渣或者固态液化油渣和煤的混合物碎至IOmm以下；(3)将由步骤(2)中得到的混合物和由步骤(1)得到的第一溶液进行混合，然后在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18 20目筛，即得所述可燃性浆料；(4)如果可燃性浆料的原料中包含添加剂和/ 或水，则在步骤⑶的混合过程中加入添加剂、水或由添加剂和水混合形成的浓度为10% 以下的第二溶液。进一步地，浆料的制备过程中，进一步包括将由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分与由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分混合均勻得到所述添加剂，并将添加剂分为两部分，第一部分加入到第一溶液中，使第一溶液的粘度为200 IOOOmPa · s，第二部分与水混合形成第二溶液。本发明的有益效果如下本发明通过采用煤液化工艺副产物液化油渣和洗煤泥制备得到一种能够作为燃料使用的浆料，这种浆料能够产业化生产、应用，不但实现了煤液化副产物的综合利用，节约了能源，同时还减少了环境污染。
具体实施例方式本发明旨在提供一种以煤液化副产物液化油渣、洗煤泥为原料的浆料及其制备方法，以解决煤液化过程副产物液化油渣和洗煤泥的合理利用问题，以实现节约能源，提高能量利用率，减少污染物排放的目的。在煤液化过程中，会产生大量的煤液化副产物液化油渣和洗煤泥。这部分煤液化副产物不但造成了大量的浪费，同时还在不断地威胁着人类的生活环境。如何行之有效地将这部分煤液化副产物利用起来，一直困惑着人们。在不断研究发展的过程中，发明人发现洗煤泥因为含水量太高，所含有的固体颗粒太细而无法直接应用，但是正是因为洗煤泥中粒度较细，可以不进行研磨或很少研磨就能够直接制浆，所制浆体具有较好的流动性和雾化效果。同时，液化油渣虽然颗粒较大，但是如果将其通过湿磨制浆的方式处理，也能够制备成粘稠度较差的浆料。
同时，液化油渣和洗煤泥作为煤液化副产物都具有可燃性能。如果能够利用两种副产物的可燃性能和易于制浆的特点，开发能够代替现有的水煤浆或者油煤浆用作燃料使用的浆料。则既能使能源得到充分合理利用，对整个煤液化行业的经济性和能量利用效率都会有很大提高，同时还对减少环境污染也有积极意义。在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种浆料，该浆料按照重量百分含量计包含以下原料10 % 80 %的固体含量为40 % 50 %的洗煤泥、10 % 70 %的液化油渣、0% 40%的煤、0% 3%的添加剂，以及0% 的水。在本发明所提供的这种可燃性浆料中，通过将成浆性能较好的洗煤泥与成浆性能稍差的液化油渣混合在一起，是其中颗粒形成粒度逐渐递减的浆料，这就使得本发明所提供的浆料流动性，成浆性较好。同时原料合适的配比，可以得到热值较高，浓度较高的浆料。 而且液化油渣和洗煤泥具有较好的成浆性，其生产工艺简单，加工成本低。这种浆料的制备不但实现了煤液化副产物的综合利用，节约了能源，同时还减少了环境污染。在本发明一种具体的实施方式中，上述浆料按照重量百分含量计包含以下原料 20% 60%固体含量为40% 50%的洗煤泥、30% 60%的液化油渣、0% 30%的煤、 0. 3% 2. 5%的添力Π剂，以及5% 30%的水。在这种比例范围内不但可以充分利用煤液化副产物液化油渣、洗煤泥，而且能够更好控制流动性较和雾化效果。在本发明可以采用的添加剂包括各种分散剂和稳定剂，只要有利于洗煤泥和液化油渣成浆，提高浆体稳定性即可。优选地，在本发明的一种具体的实施方式中，上述添加剂按照重量百分含量计包含以下原料85 95%的由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分，以及5 15%由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分。采用这种添加剂可以起到降粘作用，便于浆料的泵送和管道输送。优选地，第一组分中按重量百分含量计包含15 50%的木质素磺酸钠，以及50 85%的萘磺酸钠甲醛缩合物；第二组分中按重量百分含量计包含40 60%的聚丙烯酰胺， 以及40 60%的羧甲基纤维素。采用这种比例的添加剂不仅有效降低了浆体粘度，而且浆体稳定性大大提高，浆体放置30天以上才有硬沉淀析出。为了避免因原料灰分含量高，热值低，而影响整个料浆的燃烧或气化性能，在本发明的一种具体的实施方式中，上述浆料中所采用的液化油渣中碳含量大于59%，通常为 59 % 85 %，灰分含量小于33 %，通常为10 % 33 %，低位热值大于20MJ/kg，通常为20 35MJ/kg ；所采用的洗煤泥灰分含量小于60%，通常为20% 60%，低位热值大于5MJ/kg， 通常为5 20MJ/kg。采用这种范围内的液化油渣和洗煤泥，在燃烧过程中能够减少污染物排放，并且提高能量利用效率。优选地，上述浆料中颗粒粒度小于300 μ m的颗粒占95%以上，小于75 μ m的颗粒占35%以上。在该范围内，能够保证本发明所提供的浆料流动性以及粘性都较好。同时，因为洗煤泥本身的成浆性能较好，使得本发明所提供的这种浆料中颗粒粒度相较传统燃料浆粒度要求(小于75 μ m约占70%以上)要低，减少了磨机的功耗，降低成本。优选地，在本发明中所采用的煤为碳含量大于60 %，灰分含量小于35 %，含水量小于13%的褐煤、烟煤或无烟煤。采用这种范围内的煤，在燃烧过程中能够减少污染物增加，并且提高能量利用效率，同时，控制煤的含水量有利于控制原料的成浆性能。优选地，上述浆料在剪切速率为IOOiT1时，浆料的浓度为60% 75%，表观粘度为 400 1200mPa · s。在这种范围内更适用于泵送和管道输送。同时，在本发明的一种具体的实施方式中，还提供了一种上述浆料的制备方法，包括以下步骤(1)将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为40% 50%之间，形成粘度为200 IOOOmPa-s的第一溶液；⑵将固态液化油渣或者固态液化油渣和煤的混合物碎至IOmm以下；(3)将由步骤(2)中得到的所述混合物和由步骤⑴得到的所述第一溶液进行混合，然后在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18 20目筛，即得可燃性浆料；(4)如果所述可燃性浆料的原料中包含添加剂和/或水，则在步骤C3)的混合过程中加入添加剂、水或由添加剂和水混合形成的浓度为10%以下的第二溶液。这种方法简单易行，容易操作，可以伴随煤制油工业被广泛应用。优选地，在上述浆料的制备过程进一步包括将由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分与由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分混合均勻得到所述添加剂，并将添加剂分为两部分，第一部分加入到第一溶液中，调节第一溶液的粘度小于IOOOmPa *s，第二部分与水混合形成第二溶液。将部分添加剂加入到第一溶液中，有利于在保证第一溶液的浓度的情况下，降低第一溶液的粘度，进而保证所制备的将料的浓度与粘度符合要求。在本发明中还提供了一种本发明所制备的浆料作为燃料使用的方法，具体包括 将本发明所提供的浆料加入到燃烧炉中，在700 1100°C燃烧。本发明所提供的浆料除了作为燃料使用外，还可以作为生产合成气或氢气的原料使用。针对有的煤制油化工园区将选煤厂和化工厂建在一起的有利条件，该发明可以同时使用煤直接液化过程中的副产物液化油渣和选煤厂煤泥，通过和煤调配制成不同用途的油渣和煤泥浆，如用于生产合成气或氢气，达到能源合理利用的目的，同时可以减少投资，简化流程，可望给煤化工企业带来经济效益。在本发明中还提供了一种本发明所制备的浆料制作合成气或氢气的方法，具体包括将本发明所提供的浆料加入到气化炉中，在1100 1700°C气化。下面通过具体实施例1-8所提供的浆料以及对比例1所提供的水煤浆对本发明所提供的浆料的有益效果进一步的详细描述。实施例1原料80%的的洗煤泥、20%的液化油渣。其中，液化油渣中灰分含量为33%，低位热值为20MJ/kg ；洗煤泥浓度为50%，灰分含量为30%，低位热值为18MJ/kg。制备方法如下将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为50%左右，形成粘度约为 400mPa · s的第一溶液；将固态液化油渣碎至IOmm以下；将粉碎后的固态液化油渣与第一溶液加入磨机，在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得实施例1浆料。浆料的浓度为60% ；颗粒粒度小于300 μ m的占95%以上，小于75 μ m的占35% 以上；在剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为850mPa · s ；固体样低位热值为18. 7MJ/kg。实施例2原料30%的洗煤泥、的液化油渣、的添力Π剂，以及15%的水。
其中，液化油渣灰分含量为25%，低位热值为25MJ/kg ；洗煤泥浓度为45%，灰分含量为60%，低位热值为5MJ/kg。添加剂中包括85%含有木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物的第一混合物， 以及15%含有聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素的第二混合物，第一混合物中含有15%的木质素磺酸钠，以及85%的萘磺酸钠甲醛缩合物。第二混合物中含有50%的聚丙烯酰胺，以及50%的羧甲基纤维素。制备方法将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为50%，形成粘度为300mPa .s的第一溶液；将固态液化油渣碎至IOmm以下；将添加剂与水混合，配置成浓度为5%的第二溶液； 将粉碎后的固态液化油渣与第一溶液、第二溶液、水加入磨机，在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得实施例2浆料。浆料的浓度为68.5% ；颗粒粒度小于300 μ m的占98%，小于75 μ m的占40%以上；在剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为900mPa · s ；固体样低位热值为21MJ/kg。实施例3原料60%的洗煤泥、20%的液化油渣、10%的煤，以及10%的水。其中，液化油渣灰分含量为20%，低位热值为30MJ/kg ；洗煤泥浓度为50%，灰分含量为40%，低位热值为15MJ/kg ；煤为灰分含量为18%的烟煤，固体样低位热值为24MJ/
kg ο制备方法将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为50%，形成粘度为400mPa · s的第一溶液；将固态液化油渣或者固态液化油渣和煤碎至IOmm以下；将粉碎后的固态液化油渣和煤与第一溶液、水加入磨机，在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得实施例3浆料。浆料的浓度为60% ；颗粒粒度小于300 μ m的占98%以上，小于75 μ m的占40% 以上；剪切速率为100s—1时，表观粘度为950mPa · s，低位热值为21. 5MJ/kg。。实施例4原料10%的浓度为50%的洗煤泥、30%的液化油渣、30%的煤、2%的添加剂，以及沘％的水。其中洗煤泥、液化油渣，以及煤与实施例3中相应原料相同。添加剂为木质素磺酸钠。制备方法将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为50%，形成粘度为400mPa · s的第一溶液；将固态液化油渣或者固态液化油渣和煤碎至IOmm以下；将添加剂与水混合，配置成浓度为5%的第二溶液；将粉碎后的固态液化油渣和煤与第一溶液、第二溶液、水加入磨机，在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得实施例4浆料。浆料的浓度为67% ；颗粒粒度小于300 μ m的占98%以上，小于75 μ m的占40% 以上；剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为SOOmPa · s ；固体样低位热值为26. lMJ/kg。实施例5原料10%的浓度为50%的洗煤泥、50%的液化油渣、10%的煤、2%的添加剂，以及沘％的水。其中洗煤泥、液化油渣，以及煤与实施例3中相应原料相同。添加剂为90 %的萘磺酸钠甲醛缩合物，10 %的羧甲基纤维素。
制备方法同实施例4 ；其中，将添加剂分为两部分，第一部分加入到第一溶液中， 第二部分与水混合形成第二溶液。浆料的浓度为67% ；颗粒粒度小于300 μ m的占98%以上，小于75 μ m的占40% 以上；剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为700mPa · s ；固体样低位热值为27. 9MJ/kg。实施例6原料30%的浓度为50%的洗煤泥、10%的液化油渣、40%的煤、的添加剂，以及19%的水。其中，洗煤泥、液化油渣，以及煤与实施例3中相应原料相同。添加剂为85%的木质素磺酸钠和15%的聚丙烯酰胺。制备方法同实施例5。浆料的浓度为66% ；颗粒粒度小于300 μ m的占98%以上，小于75 μ m的占40% 以上；剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为760mPa · s ；固体样低位热值为22. 8MJ/kg。实施例7原料20%的浓度为50%的洗煤泥、30%的液化油渣、30%的煤、2%的添加剂，以及18%的水。其中洗煤泥、液化油渣，以及煤与实施例3中相应原料相同。添加剂中包括95%含有木质素磺酸钠和萘磺酸钠甲醛缩合物的第一混合物，以及 5%含有聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素的第二混合物，第一混合物中含有50%的木质素磺酸钠，以及50%的萘磺酸钠甲醛缩合物。第二混合物中含有40%的聚丙烯酰胺，以及60%的羧甲基纤维素。制备方法同实施例5。浆料的浓度为72% ；颗粒粒度小于300 μ m的占99%以上，小于75 μ m的占50% 以上；剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为890mPa · s ；固体样低位热值为25. 3MJ/kg。实施例8原料20%的浓度为50%的洗煤泥、50%的液化油渣、10%的煤、2%的添加剂，以及18%的水。其中洗煤泥、液化油渣，以及煤与实施例3中相应原料相同
添加剂中包括85%含有木质素磺酸钠和萘磺酸钠甲醛缩合物的第一混合物，以及 15%含有聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素的第二混合物，第一混合物中含有30%的木质素磺酸钠，以及70%的萘磺酸钠甲醛缩合物。第二混合物中含有60%的聚丙烯酰胺，以及40%的羧甲基纤维素。制备方法同实施例5。浆料的浓度为72% ；颗粒粒度小于300 μ m的占99%以上，小于75 μ m的占50% 以上；剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为870mPa · s ；固体样低位热值为27MJ/kg。对比例1 原料65%的精煤、33%的水，2%的添加剂，添加剂为木质素磺酸钠。制备方法将所述精煤粉碎至粒度为38 45mm的颗粒，与水、添加剂加入磨机，在搅拌的条件下湿式研磨，获得对比例1水煤浆。 水煤浆浓度为67%，颗粒粒度小于300 μ m的占99%以上，小于75 μ m的占50%以
8上，在剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为960mPa-s,固体样低位热值为24MJ/kg。该对比例水煤浆浓度较高，粒度较细，一般用作燃料浆。对比例2:原料61%的精煤、38%的水，的添力卩剂，添加剂为木质素磺酸钠。制备方法将所述精煤粉碎至粒度为38 45mm的颗粒，与水、添加剂加入磨机，在搅拌的条件下湿式研磨，获得对比例2水煤浆。水煤浆浓度为62%，颗粒粒度小于300 μ m的占98%以上，小于75 μ m的占40%以上，在剪切速率为IOOiT1时，表观粘度为870mPa-s,固体样低位热值为24MJ/kg。该对比例水煤浆浓度测试根据GB/T 18855-2008 “水煤浆技术条件”，对实施例1 8和对比例1 2所制备的浆料进行检测，测试结果流入表1中。其中，对比例1水煤浆浓度> 65%，粒度较细，一般用作燃料浆；对比例2水煤浆浓度小于65%，一般用作气化浆料。表1各实施例浆料性能对比表
权利要求
1.一种可燃性浆料，其特征在于，所述浆料按照重量百分含量计包含以下原料 10 % 80 %的固体含量为40 % 50 %的洗煤泥、10 % 70 %的液化油渣、0 % 40 %的煤、 0 % 3 %的添加剂，以及0 % ；35 %的水。
2.根据权利要求1所述的可燃性浆料，其特征在于，所述浆料按照重量百分含量计包含以下原料20 % 60 %的固体含量为40 % 50 %的洗煤泥、30 % 60 %的液化油渣、 0% 30%的煤、0. 3% 2. 5%的添加剂，以及5% 30%的水。
3.根据权利要求1或2所述的可燃性浆料，其特征在于，所述添加剂按照重量百分含量计包含以下原料85 95%的由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分，以及5 15%由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分。
4.根据权利要求3所述的可燃性浆料，其特征在于，所述第一组分中按重量百分含量计包含15 50%的木质素磺酸钠，以及50 85%的萘磺酸钠甲醛缩合物；所述第二组分中按重量百分含量计包含40 60%的聚丙烯酰胺，以及40 60%的羧甲基纤维素。
5.根据权利要求1或2所述的可燃性浆料，其特征在于，所述液化油渣中碳含量大于 59%，灰分含量小于33%，低位热值大于20MJ/kg ；所述洗煤泥灰分含量小于60%，低位热值大于5MJ/kg。
6.根据权利要求5所述的可燃性浆料，其特征在于，所述可燃性浆料中粒度小于 300 μ m的颗粒占95%以上，并且小于75 μ m的颗粒占以上。
7.根据权利要求1或2所述的可燃性浆料，其特征在于，所述煤为碳含量大于60%，灰分含量小于35%，含水量小于13%的褐煤、烟煤或无烟煤。
8.根据权利要求3所述的可燃性浆料，其特征在于，当剪切速率为100s—1时，所述可燃性浆料的浓度为60% 75%，表观粘度为400 1200mPa · s。
9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的可燃性浆料的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将洗煤泥脱水或加水调节至浓度为40% 50 %之间，形成粘度为200 IOOOmPa · s的第一溶液；(2)将固态液化油渣或者固态液化油渣和煤的混合物碎至IOmm以下；(3)将由步骤(2)中得到的所述混合物和由步骤⑴得到的所述第一溶液进行混合，然后在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18 20目筛，即得所述可燃性浆料；(4)如果所述可燃性浆料的原料中包含添加剂和/或水，则在步骤C3)的混合过程中加入添加剂、水或由添加剂和水混合形成的浓度为10%以下的第二溶液。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述可燃性浆料的制备过程进一步包括将由木质素磺酸钠和/或萘磺酸钠甲醛缩合物组成的第一组分与由聚丙烯酰胺和/或羧甲基纤维素组成的第二组分混合均勻得到所述添加剂，并将所述添加剂分为两部分，第一部分加入到所述第一溶液中，调节所述第一溶液的粘度为200 IOOOmPa *s，第二部分与水混合形成所述第二溶液。
全文摘要
本发明提供了一种浆料及其制备方法，该浆料按照重量百分含量计包含以下原料10％～80％的浓度为40％～50％的洗煤泥、10％～70％的液化油渣、0％～40％的煤、0％～3％的添加剂，以及0％～35％的水。本发明通过采用煤液化工艺副产物液化油渣和洗煤泥制备得到一种能够作为燃料使用的浆料，这种浆料能够产业化生产、应用，不但实现了煤液化副产物的综合利用，节约了能源，同时还减少了环境污染。
文档编号C10L1/192GK102399606SQ20111029831
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者单贤根, 吴秀章, 崔永君, 张琪, 朱豫飞, 杜铭华, 步学朋, 索娅, 陈强 申请人:中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司北京研究院, 神华集团有限责任公司