[发明专利]一种脂肪族水煤浆添加剂

说明书

所属技术领域

本发明涉及德士古煤气化和燃料用水煤浆制备领域，特别涉及一种脂肪族水煤浆添加剂。

背景技术

水煤浆是一种非均相煤水混合物(60～70％的煤粉、29～39％的水和小于1％的添加剂)，是新型的煤基流体燃料，既保留了煤的燃烧特性，又有液态燃料的特点，是目前中国一项现实的煤洁净技术。近年来，由于煤炭资源丰富、价格便宜，水煤浆的加工方法又简单，与煤炭的气化、液化相比，投资少、成本低，作为代油燃料受到世界各国的普遍重视。

水煤浆添加剂是制备高质量水煤浆的关键，目前我国水煤浆添加剂市场上以萘系添加剂为主，但是随着原油价格的上涨，以石油为原料的萘系添加剂价格也不断上涨，其他添加剂如腐殖酸系、木质素磺酸盐系添加剂虽价格便宜，但效能较低；聚烯烃系、聚羧酸系等高效添加剂价格又偏高，因此，开发新的性能价格比高的添加剂具有重要意义。磺化丙酮-甲醛缩聚物是20世纪90年代初研制成功的新型添加剂，它具有原料来源广泛、价格适中、毒性较低的优点。

发明内容

本发明的目的在于用丙酮、甲醛和亚硫酸钠为原料，提供一种磺化丙酮-甲醛缩聚物水煤浆添加剂(SAF)。

本发明的具体方案如下：

a、将一定量的亚硫酸盐及适量水加入到装有电动搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的四口瓶中，配制适当浓度的亚硫酸盐溶液；

b、在常温下滴加丙酮，控制体系温度不超过40℃，随着丙酮的加入，会有白色不溶物出现，直至滴加结束，白色不溶物也不消失，在此温度下反应0.5～1.0h；

c、然后升温至80℃，此过程中从滴液漏斗加入规定量的甲醛溶液；随着甲醛的滴加，白色不溶物逐渐溶解，溶液逐渐变为黄色，最后成为深红色；

d、加完甲醛后在80～85℃继续反应3～4h，即得固体份质量分数为30％左右的深红色溶液，即磺化丙酮-甲醛缩聚物水煤浆添加剂(SAF)。

所述的丙酮，AR，产于天津市河东区红岩试剂厂；所述的甲醛溶液属于工业品，产于北京化工厂，且w(甲醛)＝36％；所述的无水亚硫酸钠，AR，产于天津市百世化工有限公司。

所述步骤c中，在甲醛的滴加过程中应控制滴加速度，使体系温度不超过80℃。

本发明反应物的最佳配比为n(亚硫酸钠)∶n(甲醛)∶n(丙酮)＝0.4∶2.1∶1.05，且此时磺化缩聚物的水溶性好，分散性能最佳，红外光谱(FTIR)分析SAF为含有羟基、羰基和磺酸基等亲水基团的脂肪族高分子化合物。FTIR分析谱图见附图1。

本发明在最佳摩尔比条件下合成的SAF制浆，在其投加量为w(SAF)＝0.8％时，最高定黏浓度达到66％。流变性实验研究发现，浆体属于假塑性流体，具有明显的触变性，并且随着剪切时间的延长，浆体黏度趋于恒定，具有较好的抗剪切性。SAF制浆的流变曲线见附图2，浆的黏度随剪切时间的变化曲线见附图3。

本发明SAF的化学结构式为：

本发明的有益效果在于：

本发明具有原料来源广泛、价格适中、毒性较低的优点，且添加后的浆体具有假塑性特征，抗剪切性良好。

附图说明

图1是FTIR分析谱图；

图2是SAF制浆的流变曲线；

图3是浆的黏度随剪切时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

煤种：神木汇森煤矿

表1实施例1煤品分析

加入量及方式：将固体份质量分数为30％左右的溶液，直接加入水煤浆制浆过程；

水煤浆性质：

表2实施例1水煤浆性质分析

结论：静置8小时测试其稳定性，结果无明显沉淀。

实施例2

煤种：神木国华煤矿

表3实施例2煤品分析

加入量及方式：将固体份质量分数为30％左右的溶液，直接加入水煤浆制浆过程；水煤浆性质：

表4实施例2水煤浆性质分析

结论：静置8小时测试其稳定性，结果无明显沉淀。

实施例3

煤种：神木柠条塔煤矿

表5实施例3煤品分析

加入量及方式：将固体份质量分数为30％左右的溶液，直接加入水煤浆制浆过程；水煤浆性质：

表6实施例3水煤浆性质分析

结论：静置8小时测试其稳定性，结果无明显沉淀。

以上三种实施例是对不同煤种制成水煤浆后添加本发明的添加剂，添加后的浆体具有假塑性特征，抗剪切性良好，均无明显沉淀。