[發明專利]一種疏水改性低階煤及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202211517021.1
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115772431A
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 張康;董曉昱;王晨;代方方;楊曉武
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C10L5/02
• 分類號: C10L5/02;C10L1/32
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 郭瑤

本發明公開了一種疏水改性低階煤及其制備方法及應用，屬于表面改性技術領域，制備方法包括以下步驟：將低階煤、4?乙烯基苯甲酸、催化劑及DMF加入到三口燒瓶中，混合均勻，在一定溫度下攪拌反應一定時間，抽濾、DMF和蒸餾水洗滌、干燥，得到中間產物Ⅰ；將中間產物Ⅰ、疏水改性劑及DMF加入到三口燒瓶中，混合均勻，加入引發劑，超聲1h，在一定溫度下攪拌反應一定時間，抽濾、DMF和蒸餾水洗滌、干燥，得到疏水改性低階煤。與其他表面改性方式相比，疏水鏈在低階煤表面結合牢固，不會脫落。疏水改性后的低階煤的煤化程度有所提高，有利于提高改性低階煤的成漿性能。

技術領域

本發明屬于低階煤表面改性技術領域，具體涉及一種疏水改性低階煤及其制備方法及應用。

背景技術

水煤漿是一種高濃度的煤水懸浮液，可直接燃燒或作為煤氣化原料，具有低污染、高效率且可管道運輸的優勢，被認為是潔凈煤技術的重要組成之一。理想的水煤漿應具有低粘度、高濃度以及良好的流動性和穩定性。煤質是影響水煤漿性能的決定性因素，高煤化程度的煙煤制漿效果較好，但其價格較高且儲量較少。低階煤儲量豐富，且低階煤具有低灰、低硫、高反應活性及價廉等特點，已成為主要的氣化煤種。采用低階煤制備水煤漿對于推動低階煤高效利用以及保障煤氣化發展均具有重要的現實意義。

然而，由于低階煤的煤化程度較低，表面含有大量的親水性含氧官能團(羧基、羥基等)，易與相鄰水分子之間形成氫鍵，同時具有豐富的孔隙結構，使得其制漿效果較差，需要對其進行提質改性以提高其制漿性能。目前，可采用熱改性及表面改性對低階煤進行提質處理。熱改性是采用加熱或吸附的方法對低階煤提質，提高低階煤的表面疏水性及煤化程度，進而提高低階煤的制漿濃度。但是熱改性通常需要額外的設備以及消耗大量能量，導致工業應用成本高。表面改性是是采用表面活性劑或其他疏水材料(柴油、瀝青、糖蜜等)通過靜電、疏水等相互作用吸附于低階煤表面及孔隙形成疏水膜，增強低階煤的疏水性及煤化程度。但是，表面活性劑及其他疏水材料與煤表面之間的相互作用方式為非共價鍵，結合牢度較弱，易在剪切作用下發生脫附，不利于后續制漿。因此，為了提高低階煤的制漿性能，亟需開發其他結合能力更強的疏水改性方式。

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疏水改性低階煤及其制備方法及應用，用化學改性解決低階煤因表面含氧官能團多及孔隙大，導致制備的水煤漿粘度大、成漿濃度低的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明提供了一種疏水改性低階煤的制備方法，包括以下步驟：

S1：將低階煤、4-乙烯基苯甲酸、催化劑及DMF混合均勻，進行酯化反應，酯化反應結束后進行抽濾、洗滌并干燥，得到中間產物Ⅰ；

S2：將中間產物Ⅰ、疏水改性劑及DMF混合均勻，后加入引發劑并超聲處理，進行自由基聚合反應，自由基聚合反應結束后進行抽濾、洗滌并干燥，得到疏水改性低階煤。

本發明進一步，所述S1中，所述低階煤為褐煤、長焰煤、不粘煤、次煙煤中的一種或多種；所述催化劑為濃硫酸、磷酸及苯磺酸中的一種或多種。

本發明進一步，所述S1中，所述低階煤、4-乙烯基苯甲酸和DMF的質量比為1：(0.5～1)：(10～15)；所述催化劑的質量為低階煤與4-乙烯基苯甲酸質量之和的2～8％。

本發明進一步，所述S1中，酯化反應的反應溫度為60～60℃，酯化反應的反應時間為5～6h。

本發明進一步，所述S2中，所述疏水改性劑為全氟癸基丙烯酸酯、2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯中的一種或多種；所述引發劑為偶氮二異丁腈。

本發明進一步，所述S2中，所述中間產物Ⅰ、疏水改性劑和DMF的質量比為1：(0.8～1.2)：(8～12)；所述引發劑的質量為中間產物Ⅰ和疏水改性劑質量之和的0.5～0.8％。