[發(fā)明專利]由生物油制備一種水煤漿分散劑的方法

有效

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• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109762613B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 曹青;趙治軍;張路明;靳利娥
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

由生物油制備一種新型水煤漿分散劑的方法。本發(fā)明利用處置廢棄生物質(zhì)采用的主要手段熱解產(chǎn)生的液體生物油作為原料，根據(jù)所含組分特性，利用溶解度差異將其中的一部分組分分離出來并經(jīng)化學改性，合成出一種分散性能優(yōu)異的新型綠色分散劑精細化學品。研究表明，使用本發(fā)明合成的新型分散劑用于制備水煤漿，可制得煤含量為67%時的水煤漿，其粘度448 mPa.S。由于所用生物油來自處置廢棄生物質(zhì)熱解過程產(chǎn)生的液體，因而，合成該分散劑既提升了生物油的附加值，實現(xiàn)對其梯度利用的目的，降低處置廢棄生物質(zhì)熱解過程的運行成本，同時所用原料具有可持續(xù)性，有著廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及由生物油制備一種新型水煤漿分散劑的方法，尤其是用熱解生物質(zhì)產(chǎn)生的生物油為原料，利用性質(zhì)差將需要的組分分離出來，經(jīng)氧化、接枝共聚、干燥等過程，制得一種分散性能優(yōu)異的水煤漿分散劑，其技術屬能源和環(huán)境工程領域。

背景技術

水煤漿是煤潔凈利用過程中的一種重要方式。同傳統(tǒng)燃煤利用方式相比較，以水煤漿方式燃燒具有更多的優(yōu)點，如高的燃盡率和熱效率，低的SO_X和灰塵排放量以及綜合能耗顯著降低等優(yōu)勢。此外，通過水煤漿氣化，亦比傳統(tǒng)方式效率高。因而，制備煤含量高和穩(wěn)定性好的水煤漿，是水煤漿技術發(fā)展過程中必須解決的問題。大量研究表明，添加少量的分散劑對制備煤含量高的水煤漿起著極其重要的作用。

目前，水煤漿分散劑主要有萘系磺酸鹽聚合物（CN1209439）以及聚羧酸型分散劑，所用原料主要是一次性資源化石原料。如何擺脫對化石原料的依賴性，并具可持續(xù)性，是探索新型分散劑的發(fā)展趨勢。

生物質(zhì)是世界上最為豐富的可再生含碳有機聚合物，具有儲量豐富以及在利用過程中對二氧化碳凈排放為零等特點。如何高效利用和轉(zhuǎn)化生物質(zhì)是世界各國科學家一直積極探索的課題。其中，以熱解方式處置各種廢棄的生物質(zhì)被認為是最有發(fā)展前景的一條途徑。熱解過程產(chǎn)生的氣體熱值較高，可直接作為燃料使用，得到的固體是制備高級活性炭的優(yōu)質(zhì)原料，而液體生物油因含氧量高、能量密度低、易老化和粘度大等缺點限制了它作為汽油和柴油替代品的應用。有研究表明，生物油中含有多達400余種的化學物質(zhì)。目前對于生物油的利用，主要是以催化轉(zhuǎn)化方式對其升級，但因所含組分反應活性高，催化過程組分間容易相互發(fā)生反應以及很容易在催化劑上產(chǎn)生積碳導致催化劑失活而存在很大困難。所以，尋找一條易于操作可行的升級生物油途徑，顯得非常重要。本發(fā)明正是基于這種現(xiàn)狀，為利用熱解生物質(zhì)產(chǎn)生的液體生物油發(fā)明了一條簡單易行和成本低廉的新途徑。即利用生物油中需要的組分和其它組分間存在的性質(zhì)差而將其分離出來，然后通過化學手段合成出一種新型分散劑，用于水煤漿的制備和生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是針對生物質(zhì)熱解液體難以利用或利用存在很大困難的問題，提供一種全新的利用途徑，即將熱解生物質(zhì)產(chǎn)生的液體生物油作為原料，利用其中的部分物質(zhì)合成出分散性能優(yōu)異的分散劑用于水煤漿的制備和生產(chǎn)。本發(fā)明內(nèi)容采用完全不同于公開文獻報道的升級生物油途徑，合成的分散劑在使用過程不產(chǎn)生二次污染，具有工藝路線短，合成過程容易操作和實現(xiàn)，并具可持續(xù)性。

本發(fā)明的內(nèi)容由生物油制備一種水煤漿分散劑的方法，將熱解得到的生物油與蒸餾水按照一定質(zhì)量比混合均勻后，在離心速度為5000-8000rpm的轉(zhuǎn)速下離心10-30 min后，去除上層清液，用下層液體—生物油重組分，合成新型水煤漿分散劑。稱取10g生物油重組分，加入25 ml蒸餾水，在40-60℃的溫度條件下，用質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鈉溶液將其pH值調(diào)節(jié)為9-12，然后在60-80℃的條件下加入質(zhì)量濃度為30%的過氧化氫溶液2.8-5.0 ml，靜置0.5-1h后，繼續(xù)在其中加入生物油重組分質(zhì)量的6-8%的過硫酸鉀以及生物油重組分質(zhì)量的50-80%的丙烯酸，反應2-4h后，待溶液自然冷卻至室溫，抽濾并用無水乙醇洗滌多次后，經(jīng)干燥即得產(chǎn)品水煤漿新型分散劑。其中，生物油與蒸餾水質(zhì)量比可在1:3-1:6范圍內(nèi)使用，而液體生物油的來源不受原料生物質(zhì)種類的限制，可以是對各種植物如木屑，植物莖桿以及果實的外殼進行熱解來獲得；熱解過程使用的加熱速率大于或等于5℃/min，熱解終溫為450-650℃，時間2-4h。