焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺的制作方法

专利名称：焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于一种以焦油200～360℃馏份为起始原料的焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺。用该工艺生产的添加剂能生产含30%水，70%煤的高浓度水煤浆。
在高浓度水煤浆的制备中，添加剂具有十分关键的作用。该工艺是生产添加剂的关键技术。
多年来，水煤浆添加剂的生产有不少先例。如，中国专利No85109233介绍了一种含有特殊烷氧基化的氨基聚醚添加剂及其制备工艺。美国专利No4415338介绍荼磺酸甲醛缩聚物作为水煤浆添加剂。日本专利No58042694介绍了一种苯乙烯顺酐共聚物的烷甲基酸盐式低级铵盐。美国专利No4457762介绍了芳基酸和甲醛缩合物。欧州专利No109740介绍了氧化烯烃共聚物。日本专利No58111893介绍了烷基醇和环氧乙烷共聚物。我国“六五”期间曾用荼磺酸缩聚物和磺化腐殖酸作为水煤浆添加剂。以上例举的添加剂及其制备工艺各有千秋。
水煤浆是一种新型的干净液体燃料、能代替燃料油直接燃烧。展望它的发展前景，必须寻求一种符合中国国情的新型添加剂。
本发明与上述一些添加剂相比，其主要特征是用焦油200～230℃、300～360℃馏份，分别用为起始原料。拓宽了添加剂生产的原料来源。而且、这种原料来源广泛、价廉，制得的添加剂具掺量少，有优良的分散性，成浆后稳定性好，所以能减少水煤浆中稳定剂的用量等优点。
在本发明中，由于起始原料组份的复杂性、所以特别适合用调整投料比的方法，制取满足不同煤种、不同级配的水煤浆所需的添加剂。同时、为降低添加剂的便用成本，达到掺量少、效果最佳的目的。用本发明生产的焦油型添加剂，可以单独使用，也可与煤粉复配，也可与荼磺酸甲醛缩合物、烷基酚磺酸甲醛聚合物及其它合适的阴离子表面活性剂复配。
本发明涉及的水煤浆添加剂，其特征是最终产品应含有如下结构通式(Ⅰ)
式中T表示从焦油中取得的馏份，其均分子量为80～100。
M可以是K+，Na+，NH+4，Ca++，Mg++。
n表示聚合度，取整数1～20。
在通式(Ⅰ)中，每个T基团上均含有一个磺基，而且在分子链上是不规则排列的。磺化剂可用发烟硫酸、浓硫酸、焦硫酸钠和亚硫酸盐。
本发明的工艺特征是起始原料经净化、磺化、吸收、缩聚、中和、浓缩和干燥制成粉末状的添加剂。不经浓缩和干燥的液体聚合物也可直接使用。
其净化的特征是，所以焦油馏份都必须剔除200℃以下的馏份。
其磺化反应的特征是，起始原料和磺化剂的摩尔比为1∶1.0-2.0，最好是1∶1.3-1.7。磺化温度在100-170℃。磺化反应产生的废气必须进行处理，其处理方法是，直接焚烧或溶液吸收。
其缩聚反应的特征是，起始原料与甲醛的比例为1∶0.5-1.0，最好是1∶0.8-0.9。缩聚温度控制在80-110℃。
中和反应可用氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠，氢氧化钙或氨水。PH控制在7-12，最好7-9。
特别需要注意的是，磺化反应的废气处理。处理方法可用氢氧化钠溶液，氢氧化钙溶液或氨水吸收，也可以直接焚烧。
如用吸收法可采用吸收塔、洗涤塔或射流泵进行循环吸收。
用这种生产工艺制得的焦油型水煤浆添加剂可以制成固形碳含量在64-75%的易流动，清洁的水煤浆。这种水煤浆在100S-1剪切率下，粘度控制在1500mPaS以下，最好控制在800mPaS以下。添加剂的掺量在0.3～1.0%。与其它添加剂相比，它的分散性好，对煤粉的级配要求宽容性好，产品是无毒的。
实施例一把装有电动搅拌、冷凝器、洗气装置和温度计的三口烧瓶置在加热装置上。称取1.5摩尔的工业已净化的洗油(焦油230～300℃馏份)投入三口烧瓶内。在150℃下加入2.25摩尔硫酸、反应5～6小时。磺化结束后，冷却。在80℃条件下，加入1.5摩尔的甲醛，并在100℃保温三小时。缩聚结束，用氢氧化钠中和至PH8.0，放入烘箱烘干，干燥后取出乘热研成粉末。得样品1＃。
用样品1＃做制浆试验，得下列数据
实施例二利用实施例一，获得的样品，取中和物并加入已磨细，细度在-200以下的煤粉。中和物与煤粉比为1∶3共同烘干、研细、得样品2＃。经这样处理的样品，分散速度优于样品1＃。在同等条件下，实验室做成浆速度试验。结果如下
实施例三用实施例一的1＃样100克，加入萘磺酸甲醛缩合物的钠盐10克复配成3＃样，进行制浆试验，结果如下
权利要求
1.一种焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺，其特征在于以焦油200～230℃、230～300℃、300～360℃馏份起始原料，经净化、磺化、废气吸收、缩聚、中和、浓缩和干燥而制成焦油型水煤浆添加剂，其结构通式(I)为
式中T表示焦油中所取馏份，均分子量为80～200，M可以是K+、Na+、NH4+、Ca++、Mg++，n表示聚合度、取整数1～20，在通式(I)中每个T基团均含有磺基，而且是不规则排列的，磺化剂可用发烟硫酸、浓硫酸、焦硫酸钠和亚硫酸盐。
2.按照权利要求1所说焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺，其特征在于净化所用焦油馏份必须除去200℃以下馏份。
3.按照权利要求1所说的焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺，其特征在于磺化反应起始原料和磺化剂的摩尔比为1∶1.0～2.0，最好1∶1.3～1.7，其磺化温度在100～170℃，磺化产生的废气必须进行处理，处理方法是用焚烧法和溶液吸收法;
4.按照权利要求1所说的焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺，其特征在于缩聚起始原料与甲醛的投料比为1∶0.5～1.0，最佳配比为1∶0.8～0.9，缩聚温度在80～110℃。
5.按照权利要求1所说的焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺，其特征在于中和反应控制PH值在7～12，最佳为7～9。
6.按照权利要求1所说的焦油型高浓度水煤浆添加剂和生产工艺其特征是该添加剂能单独使用，也能同其它阴离子表面活性剂和煤粉复配，改善性能。
全文摘要
本发明是关于焦油型高浓度水煤浆添加剂的生产工艺。其添加剂的通式如下式中的T、M、n在说明书中已标定。用本发明生产的添加剂，能制备含30％水，70％煤粉的一种可流动、清洁、干净的液体燃料——水煤浆。这种水煤浆的粘度可控制在1500mPaS以下，添加剂的掺量为0.3～1.0％。
文档编号C10L1/14GK1067259SQ9110337
公开日1992年12月23日 申请日期1991年5月28日 优先权日1991年5月28日
发明者孙钜方, 王祖讷, 肖志民, 铁宝成, 朱小坪, 马睿波, 王晋枫, 邓鹏 , 曾凡, 祝怀成, 朱书全 申请人:华煤水煤浆技术联合中心, 淮南矿务局