[发明专利]一种以酶解木质素为原料制备水煤浆添加剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，更具体而言涉及一种以酶解木质素为原料制备水煤浆添加剂的方法。

背景技术

水煤浆是一种新型煤基流体燃料，简称CWS（Coal Water Slurry），由大约70%的煤、30%的水和少量(约占1%)化学添加剂制备而成的固液分散体系，属热力学不稳定体系。水煤浆作为一种新型低污染代油燃料，它使煤粉从传统的固体燃料转化为一种流体燃料，因而水煤浆像油一样具有可以泵送、雾化、贮存与稳定着火燃烧的特点，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。总体来说，将水煤浆作为可替代石油的洁净煤技术，对于发挥中国的煤炭资源优势具有现实和长远的意义。

我国能源结构仍是以煤炭为主，但煤炭在开发利用过程中会造成环境污染，因此，发展洁净煤技术势在必行，而水煤浆作为一种新型流体燃料，显示出了明显的效益。

1、代油效益：两吨水煤浆可代一吨油。由于水煤浆与燃油在相同热值下相比，其价格仅为重油的1/2左右。

2、节能效益：水煤浆燃烧效率高，污染少。水煤浆可以代煤、代气、代油在不同种类的炉窑里进行燃烧，燃烧效率可达99%以上，据测算，锅炉烧天然气的成本约是烧油的2倍，是烧水煤浆的3倍。

3、环境效益：经环保检测，水煤浆燃烧后的烟尘、SO₂、氮氧化物的排放均符合国家排放标准，具有良好的环境效益。

4、综合利用效益：水煤浆技术可以改善煤矿的产品结构，提高企业经济效益。

目前，国外水煤浆添加剂的发展方向主要有：采用较高聚合度萘磺化甲醛缩合物与有机磷酸盐和有机羧酸盐复配；控制分子量，使丙烯酸和丙烯酸酯发生共聚；用马来酸、衣康酸等与苯乙烯进行共聚并进行磺化。现阶段，性能优异的水煤浆添加剂大多采用石油产品合成，其生产成本维持在较高水平。若能充分利用自然界中资源丰富的木质素，从分子水平研究木质素结构与性能之间的关系，并结合各种煤的不同性质对木质素的官能团进行改性，使其有利于煤粒的分散；筛选利用其他助剂，弥补木质素性能上的不足，使之出现协同效应，这将使得木质素在制造廉价且性能优异的水煤浆添加剂方面将大有可为，可以达到变废为宝的目的。

具有实用价值的高质量水煤浆要求具备高浓度、低粘度、良好的流动性和稳定性。水煤浆添加剂是水煤浆制备中不可缺少的表面活性剂，是制备水煤浆技术的关键。因为煤/水界面相容性差，不加入添加剂很难制备成稳定分散和高浓度水煤浆。水煤浆添加剂实际上是一种界面改性剂，可以改善煤表面润湿性，它吸附在煤粒表面，大大改善煤/水界面性质，使煤粒能均匀分散于水中，很好地改善煤浆流动性和稳定性。

现有的水煤浆添加剂有以下几种类型：阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。大多阳离子型表面活性剂是由阴离子型表面活性剂合成而来，成本高；并且煤表面的负电性，少量阳离子型表面活性剂不足以改善煤表面润湿性，故并不常用。阴离子型的水煤浆分散剂有：

① 烯烃磺酸盐系列  对低灰水煤浆同时具有良好的减粘及稳定作用，通过控制其分子量可以同时兼顾水煤浆的流变性和稳定性，甚至可以免去其他稳定剂的加入，但是价格较高。

②木质素磺酸盐系列  木质素磺酸盐在以非石油化学品制造的表面活性剂中是相当重要的一类。它最大的优点是原料丰富、价格便宜，而且制浆稳定性较好，析水量少，只产生软沉淀，缺点是制浆粘度较大，流型较粗糙，所以常和其他分散剂复配使用。但复配法不能改变木质素磺酸盐的亲水、亲油基团及其表面活性。

③ 腐植酸盐及磺化腐植酸盐系列  此类分散剂的许多特点和木质素相似，但其分散性更佳，可单独使用，其主要缺点是浆的稳定性差。

④各类取代基聚萘磺酸盐系列：此类分散剂分散性好、降粘效果好、浆流型好，但浆稳定性差，容易析水产生硬沉淀，而且价格偏高。

非离子型的水煤浆分散剂多为聚合度不同的环氧乙烷聚合物。非离子型表面活性剂的共同点是它们不仅可用作分散剂，同时又能兼作稳定剂，但因其价格昂贵而尚未被广泛采用。

发明内容