[发明专利]一种极性高分子型水煤浆添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水煤浆的技术领域，尤其涉及一种极性高分子型水煤浆添加剂及其制备方法和应用，该制备方法包括：(1)在反应装置中，将聚丙烯酸溶液与聚乙二醇溶液进行混合并加入浓硫酸，反应后得到高分子混合液；反应装置上设置极化电极和闭合的电流线圈条；(2)开启极化电极并升压，然后对高分子混合液进行极化处理；在此过程中加入氟化加固剂，得到氟化后的极性高分子混合液；(3)将电流线圈条通电，对极性高分子混合液进行作用，获取分子运动方向侧的溶液并调节其pH，即得水煤浆添加剂溶液。所得水煤浆添加剂可以有效地提高水煤浆浓度、改善水煤浆性能，并彻底解决水煤浆在长期存放和长距离输送过程中会出现的管道中团聚、沉降等问题。

技术领域

本发明属于水煤浆的技术领域，尤其涉及一种极性高分子型水煤浆添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

水煤浆气化是上世纪八十年代兴起的洁净煤技术之一，采用煤、水和少量化学添加剂配制成水煤浆后进气化炉进行反应，产生CO和H₂供工业使用。性能良好的水煤浆应当具有浓度高、黏度低、流动性好和稳定时间长的特点。同等条件下水煤浆的粘度越低，其流动性越好、可成浆浓度越高，气化单耗越低。

但是，非极性的煤颗粒分散在极性的水中，属于热力学不稳定体系。通常，通过加入水煤浆添加剂以提高煤浆的性能，水煤浆添加剂的加入可以将煤颗粒均匀分散在水流动相中，提高煤浆的流动性和稳定性，其机理是通过空间位阻效应，亲油基团吸附在煤颗粒表面，亲水基团吸附在水相，隔离和阻挡煤颗粒的团聚，实现煤的分散。常用的水煤浆添加剂有木质素磺酸系、萘系、腐殖酸系和非离子系，均为表面活性剂，只能在起到静态分散的作用；对于需要长时间放置或者长距离输送的情况，随着放置时间的延长或者输送距离的延长，水煤浆极易出现沉降，堵塞管道、设备，致使无法正常使用和运行。

专利文件CN106118764A公开了一种木质磺酸素盐水煤浆添加剂，主要成分为萘系减水剂、硅酸钠、木质磺酸素等，仍为传统木质磺酸素-萘系添加剂，属于静态混合分布，长时间放置会存在成浆分层等问题。

专利文件CN103232869A公开的水煤浆添加剂，主要使用三聚磷酸钠、聚乙二醇、马来酸-甲基丙烯酸共聚物钠盐制成，可满足成浆浓度≥58％，粘度＜1200mPa·s。但是，该专利主要是为了解决工业废水/浓水回用的问题，并非主要针对高浓度煤浆，其公开的水煤浆成浆浓度还是相对偏低(在58％左右)。

专利文件CN105695001A公开了一种焦油型水煤浆添加剂，提出使用洗油、萘油、蒽油、造纸废液为主要原料，经过磺化、缩合等方法，针对低阶煤表面空隙发达、亲水性强的特点制备了水煤浆添加剂。但是其属于静态混合分布，长时间放置会存在成浆分层等问题。

上述专利文件虽然使用不同方法制备了水煤浆添加剂，但是都未能有效改善长时间放置或长距离输送等情况下原煤颗粒在水中的均匀分布，未能有效提高煤浆浓度，也无法解决煤浆长周期存放存在的团聚、沉降问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统的水煤浆添加剂无法实现水煤浆长周期存放或长距离输送的问题，提供一种极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法及其应用，通过该制备方法所得水煤浆添加剂加入水煤浆体系后可以有效地提高水煤浆浓度，同时可改善水煤浆流动性能，并彻底解决水煤浆在长期存放和长距离输送过程中会出现的管道中团聚、沉降等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

在本发明的一个方面，提供一种极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在反应装置中，将聚丙烯酸溶液与聚乙二醇溶液进行混合，并在所述混合的过程中加入浓硫酸(其浓度为98wt％)，反应后得到含高分子聚合物的混合液；

其中，所述反应装置上设置极化电极3和闭合的电流线圈条4，且使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行；