[發明專利]一種兩性腐植酸鹽水煤漿分散劑及其制備與應用

有效

• 申請號: 201410376029.X
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104152195A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 張光華;賈宇榮;李俊國;朱軍鋒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于水煤漿分散劑技術領域，特別涉及一種兩性腐植酸系水煤漿分散劑及其制備與應用。

背景技術

水煤漿是一種以煤代油的新型液體燃料，一般由70％左右的煤炭、30％左右的水及1％左右的分散劑經過混合、均勻分散而形成的一種穩定的固液體系，它不僅保留了原有煤炭的可燃性和還原性等屬性，又具有像石油一樣的流動性和穩定性，便于管道輸送、具有燃燒效率高、污染排放低和成本低等優勢。

目前常使用的傳統分散劑主要有萘磺酸縮合物和木質素磺酸鹽類，分別在分散性、穩定性以及價格成本等方面不理想。而腐植酸是一種與煤炭結構具有相似性的來源廣泛的天然表面活性物質，其分子結構中含有羧基、酚羥基、羰基等多種活性官能團，與煤顆粒表面具有良好的吸附性能，反應活性較高。根據以往的研究結果發現腐植酸鹽作為水煤漿分散劑時存在分散性好而親水性和穩定性較差的問題，導致在水煤漿制備中使用時必須配用一定量的穩定劑。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種兩性腐植酸系水煤漿分散劑及其制備與應用，得到的分散劑具有分散效果好、穩定性好、成本低廉的特點，可用于制備各種高濃度水煤漿。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種兩性腐植酸鹽水煤漿分散劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)向反應器中加入50質量份腐殖酸鹽和100～150質量份水，室溫攪拌溶解后，用氫氧化鈉調節pH到10-11之間，然后加入10～20質量份甲醛和10～15質量份磺化劑，攪拌升溫到60-80℃，反應3-4h后降至室溫。

(2)取相對于腐植酸鹽質量的3～8％的陽離子醚化劑，用適量水溶解后，加入到步驟(1)反應器中，攪拌反應1-2h；再一次性加入相對于腐植酸鹽質量3-8％的交聯劑，繼續攪拌反應2-3小時，噴霧干燥得到一種新型兩性腐植酸鹽水煤漿分散劑粉末。

所述腐植酸鹽為腐植酸鈉、腐植酸鉀或腐植酸銨。

所述磺化劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉。

所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨，所述交聯劑為乙二醛、戊二醛或環氧氯丙烷，所述甲醛的有效含量為37％。

根據所述方法制備出的兩性腐植酸鹽水煤漿分散劑可用于制備各種高濃度水煤漿。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.在腐植酸基體上引入了親水性基團磺酸基，因腐植酸的酚羥基易發生醚化反應，與陽離子醚化劑反應可引入季銨陽離子，使腐植酸具備陰、陽兩性特性，分散劑與煤表面的相互作用方式由單一的氫鍵吸附變為氫鍵吸附和靜電吸附的雙重作用，讓煤粒均勻的分散在水中，降低水煤漿的表觀粘度并提高其穩定性。

2.在保持分散劑兩性特性的前提下，通過交聯劑進行分子間交聯反應，增大腐植酸的相對分子質量，使其鏈狀結構變長，吸附在煤粒表面，具有一定的空間位阻效應，從而起到分散作用，提高其穩定性。

3.所用原料來源廣泛、價格低廉，且所需分散劑添加量較少，可以應用于我國水煤漿產業的工業化生產。

4.制備水煤漿分散劑的方法包括磺甲基化、陽離子化以及交聯反應三步，在腐植酸的基體上引入陰、陽離子基團，又增大了其分散劑的相對分子質量；增大了其腐植酸分散劑分子在煤炭顆粒表面的吸附作用，從而使這種新型分散劑用于水煤漿的制備時不但可有效降低水煤漿的表觀粘度，而且還可明顯提高水煤漿的穩定性。

具體實施方式

下面結合實施例詳細說明本發明的實施方式。

實施例1

(1)往裝有50kg腐殖酸鈉反應器中，加入150kg水，室溫攪拌溶解后，用氫氧化鈉調節pH到10，然后加入20kg甲醛和10kg磺化劑亞硫酸氫鈉，攪拌升溫到80℃，反應4小時后降至室溫。

(2)取相對于腐植酸鈉質量的8％的陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨，用適量的水溶解后，加入到步驟(1)反應器中，攪拌反應2小時；再一次性加入相對于腐植酸鈉質量3％的戊二醛，繼續攪拌反應2小時，噴霧干燥得到一種新型兩性腐植酸鹽水煤漿分散劑粉末。

實施例2

(1)往裝有50kg腐殖酸鉀反應器中，加入100kg水，室溫攪拌溶解后，用氫氧化鈉調節pH到11，然后加入10kg甲醛和10kg份磺化劑亞硫酸氫鈉，攪拌升溫到70℃，反應3小時后降至室溫。