[發明專利]一種具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑及其制備方法和應用方法

有效

• 申請號: 201210024915.7
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102585939A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 胡大為
• 申請（專利權）人: 廣州市芬芳環保科技有限公司
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32;C10L1/30;C10L10/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發明涉及煤炭節能燃燒技術，具體的說，涉及一種具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑，以及這種分散劑的制備方法和應用方法。

背景技術

水煤漿是近20年發展起來的一種煤基流體燃料。它具有石油一樣的流動性和穩定性，通過霧化后可以穩定地燃燒，也可以經管道輸送、交通運輸，并長時間貯存。燃燒水煤漿可以顯著提高煤炭的燃燒效率，減少對環境的污染，并且十分安全。水煤漿在取代油、氣及干煤燃燒方面具有環保、節能等綜合效益，是我國潔凈煤技術的一項重要內容。

工業煤主要由芳香烴、縮合芳香環、鏈狀烷烴及其含氧官能團等有機質組成，表面呈疏水狀態，這給煤炭在水中的分散帶來了極大的困難。利用表面活性劑的親水親油特性，可顯著改善煤粒表面親水性能，達到將微小的煤粒在水中均勻分散，從而獲得穩定的水煤漿。采用傳統的水煤漿分散劑，如木質素磺酸鈉、萘磺酸鈉，當水煤漿的濃度達到65％-70％時，粘度將高達1000-1500mPa·s，給水煤漿的管道輸送和霧化燃燒帶來了不利影響。

研究表明，在煤炭的燃燒過程中引入一些金屬元素，如堿土金屬、過渡金屬、稀土元素等可以降低煤炭燃燒過程中所需要的活化能(即降低燃燒過程的內部損耗)，根據能量守恒的原理，如果引入的元素能夠降低燃燒所需要的活化能，那么煤炭在燃燒過程中所釋放出來的顯熱發熱量將會提升，從而能夠實現從根本上的節能。這種節能方法發明人將其稱之為——化學干預燃燒。其作用的原理是——催化劑中的金屬離子在加熱過程中能夠被活化，從而其自身的電子發生轉移，成為電子給予體。結果，金屬離子將形成空穴，而碳表面的電子結構也將發生變化，這種電荷的遷移將加速某些反應，從而降低碳燃燒的活化能，提高反應的速度，使碳燃燒得更完全。同時，在催化反應過程中可以抑制SO₂和NOx的生成，起到減輕環境污染的作用。

現今研究和生產銷售的水煤漿分散劑基本都是只具備分散作用，對煤炭燃燒的過程沒有干預作用，功能單一。如邱學青等申報的專利“水煤漿的改性木素磺酸鹽分散劑及其制備方法”(申請號02135096.5)，利用制漿造紙的副產品——木素磺酸鹽，通過物理和化學改性改變木素磺酸鹽各種官能團的含量、引入錨固基團和溶劑化鏈、改變其分子量及其分布，將木素磺酸鹽改性成為對水煤漿具有分散和穩定雙重作用的添加劑。郭榮等申報的專利“一種非離子復合型水煤漿添加劑”(申請號02114974.7)，通過合成聚醚酯后，與酸堿調節劑、穩定劑和水混合制備。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種不僅具有分散、穩定作用，而且具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑的制備方法。

本發明的另一個目的是：提供一種不僅具有分散、穩定作用，而且具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑。

本發明的第三個目的是：提供一種不僅具有分散、穩定作用，而且具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑的應用方法。

為了達到第一個目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑的制備方法，包括如下步驟：以聚乙二醇、烷基苯酚、偏苯酸酐為原料，在NaOH的催化作用下合成中間體羧酸酯類化合物；然后將合成得到的中間體與金屬可溶性化合物水溶液反應得到所述分散劑。

合成中間體的反應條件為：在充氮的壓力釜中，在0.4MPa壓力下，將300-400份烷基苯酚與2.5-3.5份的NaOH反應生成酚鹽；排干水分后再加入320-420份的聚乙二醇，在140℃-180℃下反應20-50min后冷卻到70-80℃；然后將15-25份的偏苯酸酐分若干次加入其中進行反應，控制每次加入偏苯酸酐的量以確保每次加入時體系溫度在70-100℃。加完計量的酸酐之后，將反應物在70-80℃下再保溫2h，即得到可溶于水的羧酸酯產物。

金屬可溶性化合物包括堿土金屬可溶鹽和過渡金屬可溶性化合物；中間體與金屬可溶性化合物水溶液的反應條件為：將濃度為重量百分比為50％的金屬可溶性化合物水溶液在70-80℃下緩慢加入到合成得到的羧酸酯類化合物中，反應得到產品。

堿土金屬可溶鹽為硝酸鈣或/和硝酸鎂。

過渡金屬可溶性化合物為Al、Fe、Ti、Mn、Cu、Zn、Nb、Mo中的一種或兩種以上金屬可溶性化合物。

為了達到第二個目的，本發明采用如下技術方案：

由具有化學干預燃燒作用的水煤漿用分散劑的制備方法制得的分散劑。

羧酸酯類化合物的結構簡式為：

分散劑的結構簡式為：