[發(fā)明專利]一種酚水水煤漿用木質素系分散劑及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103265984A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 邱學青;楊東杰;郭聞源;樓宏銘;龐煜霞;李旭昭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32;C10L1/26;C10L10/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發(fā)明涉及酚水水煤漿分散劑，特別是涉及一種酚水水煤漿用木質素系分散劑及其制備方法與應用。

背景技術

水煤漿（Coal?Water?Slurry，簡稱CWS）是一種新型的潔凈煤基液體燃料，在當下能源短缺和環(huán)境污染問題日益加劇的情況下，水煤漿受到了越來越多的關注。水煤漿技術是采用一定粒度組成的煤（約60～70%）、水（約30～40%）和少量添加劑制成的液態(tài)化新型燃料。它既保持了煤炭原有的理化性能，又能像石油一樣具備良好的流變性、觸變性和穩(wěn)定性，可以泵送、霧化燃燒，提高了燃燒的效率。

近年來，為了降低燃料成本，水煤氣發(fā)生爐因其燃燒效果好、成本比燃油低，廣泛應用于冶金、機械、化工、陶瓷等行業(yè)。然而，煤氣發(fā)生爐會產(chǎn)生大量的酚水，每天每臺爐產(chǎn)生酚水的量約為10噸。酚水是一類由酚類物質、硫化物、氰化物等組成的工業(yè)廢水，其中酚類物質以一元酚為主，以苯酚含量最高，其次還有間對甲苯酚，屬于難處理的工業(yè)廢水之一。酚水對人體、水生動物及農(nóng)作物都是有害的，因其成分復雜、含劇毒物質，濃度低（在300‐1000mg/L之間），回收價值低，用傳統(tǒng)的辦法很難將這些污染物處理好。如若直接將酚水排放到江河中，將會造成嚴重的環(huán)境污染，因而酚水成為了相關企業(yè)進行清潔生產(chǎn)的主要障礙之一，同時也成為水煤氣發(fā)生爐使用的瓶頸。近幾年來，如何徹底治理含酚廢水，一直是困擾煤氣站的環(huán)保難題。而通過利用煤氣發(fā)生爐所產(chǎn)生的酚水取代清水制備成酚水水煤漿，將是酚水資源化利用的有效途徑之一。因為水煤漿的燃燒溫度一般為1100～1300℃，在此溫度下酚水中的酚類物質及其它有機物會劇烈地燃燒并分解成H₂O和CO₂，從而達到治理含酚廢水的目的，此外，在提供一種理想代油燃料的同時，又能夠節(jié)約清水的用量，經(jīng)濟效益與環(huán)保效益顯著。

影響水煤漿性能的主要因素首先在于原料煤的選用，一般情況下，煤種不同，制漿的難易程度有較大差別。研究發(fā)現(xiàn)對于中高等變質程度的煤更容易獲得高性能的水煤漿，而煤階如果越低，煤的O/C比值越高，內在水分越高，親水官能團越多，孔隙越發(fā)達，哈氏可磨性指數(shù)HGI越低，煤中所含可溶性高價金屬離子越多，煤的制漿難度就越大。對于酚水水煤漿，一般是利用煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤粉制備成水煤漿，由于氣化用煤大多選擇的是低階動力煤，煤種單一，無法采用配煤制漿，因而增大了制漿的難度。

其次，許多研究和生產(chǎn)表明，分散劑是影響水煤漿性能的關鍵因素。因為水煤漿是熱力學不穩(wěn)定體系，低粘度、高濃度、良好的流動性及穩(wěn)定性是水煤漿最為重要的性能，煤是疏水性物質，添加分散劑后，可以通過分散劑在煤粉顆粒上的吸附作用改變煤水界面性質，將大量游離水釋放出來，增強煤粉顆粒在水溶液中的分散，使制得的水煤漿具有良好的流變性和穩(wěn)定性，因此，分散劑是其關鍵技術之一。

目前，國內外水煤漿分散劑的主要種類有：①萘磺酸鹽甲醛縮合物；②丙烯酸與其他丙烯酸單體共聚；③聚烯烴系列；④木質素磺酸鹽；⑤羧酸及磷酸鹽系列；⑥腐植酸及磺化腐植酸系列；⑦非離子分散劑。性能優(yōu)異的水煤漿分散劑多采用石油產(chǎn)品合成，而原油價格的持續(xù)上漲和石化資源的日益短缺，使得水煤漿的制漿成本較高。我國京西水煤漿廠曾采用瑞典的非離子型添加劑，每噸水煤漿的添加劑費用高達24美元；兗日制漿廠選用日本陰離子型添加劑，噸漿添加劑費用為14美元。這種價格明顯增加了水煤漿的成本，也限制了其推廣應用。目前國內規(guī)范的水煤漿廠使用的添加劑以萘系分散劑為主，具有分散性能好的優(yōu)點，但是存在對水煤漿穩(wěn)定性差、適應性較窄和價格較貴、難以適用于低階煤制備水煤漿的要求等缺點，同時其原料來自石油或煤，屬不可再生的資源，并具有毒性；而小型的水煤漿廠使用的添加劑以磷酸鹽和腐殖酸類分散劑為主，雖然成本較低，但分散性能差、水煤漿制漿濃度較低，一般與其他高效分散劑復配使用。

由于酚水的特性與清水不同，酚水水煤漿的成漿性能主要取決于分散劑的種類和用量，如果選擇不當，含酚廢水中的某些化學物質便會與分散劑發(fā)生反應，從而降低了水煤漿的成漿濃度。目前使用的酚水水煤漿分散劑主要以萘系分散劑為主并復配無機鹽類分散劑，制備的水煤漿成漿濃度較低，一般低于55％，穩(wěn)定性差，難以滿足生產(chǎn)需求，且萘系分散劑的主要原料是石油化學品，毒性較大，成本較高。