[发明专利]水煤浆添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业用化学组合物，特别涉及煤化工行业水煤浆制备时添加的用于分散、渗透等作用的一种添加剂，确切地说是水煤浆添加剂。

背景技术

我国是一个富煤少油的国家，煤炭资源在中国的能源消耗中占65%～70%。传统的煤炭使用方法具有污染大、灰渣多、燃烧不完全、发热率不高等缺点，水煤浆技术正是针对这些缺点对煤炭资源进行深加工、合理应用的重大改革。同时该技术也符合早期国家制定的“以煤代油，压缩烧油”的能源政策。水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，它是由62%～67%不同颗粒分布的煤粉，33%～38%的水和约1%的化学添加剂经过一定的工艺流程所制成的混合物，又被称为液态煤。水煤浆既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性与稳定性。

水煤浆是一种粗颗粒悬浮体，且煤炭属于疏水性物质，煤粉又具有极大的比表面积，很容易彼此聚集，这就使煤粒与水不能密切结合成为浆体，在较高浓度时只会形成一种湿润的煤团。为使煤浆具有较低的粘度、较好的流动性，静止时又具有较高的粘度、不易产生沉淀，在制浆过程中必须添加少量的化学添加剂，约占煤浆总量的1%，以满足贮存、泵送、雾化、稳定燃烧等应用要求。目前，水煤浆不仅能作为燃料代替燃油和散煤，还能作为气化原料，生产合成氨、甲醇、烯烃等。

国内外已筛选和研究出的水煤浆添加剂主要有阴离子型、非离子型、阳离子型和两性表面活性剂等，但是，上述水煤浆添加剂单独使用时或普适性有限、或用量较大致成本偏高，使其应用受到限制。

发明内容

本发明提供的水煤浆添加剂，是将上述几种添加剂优选后进行复配并产生协同作用，旨在提高水煤浆的浓度，降低煤浆粘度，减少总添加剂的用量，达到降低成本、提高效能的目的。

本发明的技术方案是使用一定配方比例的组合物构成水煤浆添加剂，具体地说由以下组分和重量百分比：

木质素磺酸钠60%—80%

亚甲基双萘磺酸钠15%—30%

聚丙烯酰胺0.1%—1.0%

硫酸铜0.1%—1.0%

氢氧化钠2.0%—10%；

所述的木质素磺酸钠来源于酸法造纸工业的副产品或对碱木质素进行磺化或者磺基化获得，木质素含量≥60.0%、水不溶物≤0.4%、Ph值7.5～10.5、水分含量≤9.0%；亚甲基双萘磺酸钠由萘经磺化后，与甲醛缩合再经氢氧化钠中和而制得，分散力（为标准品的）/%≥100.0%、硫酸钠含量≤18%、水分含量≤9.0%；聚丙烯酰胺为线型高分子聚合物，总固体含量≥90.0%、参与丙烯酰胺单体≤9999ppm，不溶物含量≤3.5%、UL粘度4.10～4.80cps；硫酸铜为工业五水硫酸铜，硫酸铜（CuSO₄.5H₂O）含量≥94.0、酸度（以H₂SO₄计）≤0.2%、水不溶物≤0.4%；氢氧化钠（以NaOH计）含量≥94.0%、碳酸钠（以Na₂CO₃计）含量≤2.5%、氯化钠（以NaCl计）含量≤3.5%。

进一步优化：

木质素磺酸钠65%—75%

亚甲基双萘磺酸钠20%—26%

聚丙烯酰胺0.3%—0.7%

硫酸铜0.3%—0.7%

氢氧化钠4.0%—8.0%。

再进一步优化：

木质素磺酸钠70%

亚甲基双萘磺酸钠23%

聚丙烯酰胺0.5%

硫酸铜0.5%

氢氧化钠6.0%。

木质素磺酸钠是一种天然的高分子聚合物，具有很强的分散性能。工业使用的木质素磺酸钠主要来源于酸法造纸工业的副产品或对碱木质素进行磺化或者磺基化获得的木质素磺酸钠。木质素磺酸钠分子中含有大量的磺酸基、醚键、碳碳双键、醇羟基、酚羟基和芳香基等，在水煤浆制浆过程时，芳香基等疏水基跟煤粉颗粒表面结合，以磺酸基等亲水基朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒的表面，变疏水性为亲水性，借水化膜将煤粒隔开，减少煤粒间的阻力，从而使煤粒分散于水中并起到降低煤浆粘度的作用；木质素磺酸钠在溶于水电离出金属钠离子和磺酸基，其中磺酸基所带的负电荷分布在煤粒的表面，增加了煤粒之间的静电斥力，煤粒间的静电斥力大于煤粒间的范德华力，使煤粒之间不易接近，难以形成聚集状态，增强了水煤浆的分散稳定性。