《己内酰胺低聚物复配水煤浆添加剂》

水煤浆添加剂的作用机理研究作者：刘保民来源：《科技视界》2014年第08期【摘要】水煤浆是由约65%的煤、35%的水和少量的添加剂通过物理加工而成，是一种新型煤基流体燃料。

它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，可以储存、泵送、雾化和稳定燃烧。

水煤浆生产过程中，首先是对原煤进行破碎，再经机械（湿法或干法）研磨成一定粒径分布的煤粉分散于水介质中制成水煤浆。

由于它是一种粗颗粒悬浮体，在水中极易形成沉淀。

即使是很易成浆的煤种，不加入化学添加剂，要制成所希望的水煤浆也是不可能的。

水煤浆添加剂的主要作用在于改变煤颗粒的表面性质，促使颗粒在水介质中均匀分散，且不易产生沉淀。

使水煤浆在正常使用中具有较低的粘度、较好的流动性。

一般用量占煤炭总量的0.5～1%之间。

【关键词】水煤浆添加剂；稳定燃烧；化学添加剂；综合效益；可持续发展0 引言中国是一个缺油、少气、煤炭资源相对丰富的国家。

煤炭资源在中国能源消费中占70%左右，作为一次能源占主导地位的状况在相当长的时期内难以改变。

但是传统的使用方法具有灰渣多、污染大、运输困难、燃烧发热率不高等缺点。

水煤浆技术的应用就是针对这一缺点对煤炭资源进行深度加工、合理利用的重大改革。

水煤浆是一种经济、洁净、可替代石油和天然气的液体燃料和化工原料，代替油和燃气在供热、化工合成气、发电、工业窑炉等领域得到了广发的应用；具有燃烧效率高、负荷调整便利、节能、减少环境污染、改善劳动条件等优点。

其最重要的是减少了二氧化硫和粉煤灰的排放量，避免了酸雨的形成，环境污染小，具有极高的社会和经济效益。

1 水煤浆添加剂的分类与作用1.1 水煤浆添加剂的分类水煤浆添加剂，按其功能不同可分为分散剂、稳定剂和一些辅助化学药剂（如消泡剂、PH调整剂、防霉剂、表面活性剂及表面促进剂等多种）。

其中分散剂最为重要。

1.2 分散剂水煤浆分散剂按照溶于水后的解离程度，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型（即当溶液呈碱性时显示阴离子特性；成酸性时显示阳离子特性）。

◆产品化学名及结构图水煤浆添加剂是由亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚经特殊工艺反应合成的高分子三元共聚物，再加以木质素磺酸钠、碳酸钠、渗透剂、羧甲基纤维素等复配而成的环保治理型水煤浆添加剂，型号为：XGC-99-II。

化学名为：亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚聚合物分子式：◆水煤浆添加剂的作用机理⑴提高煤表面的亲水性添加剂是一种可促进分散相（水煤浆中的煤粒）在分散介质（水煤浆中的水）中均匀分散的化学药剂。

煤炭主体是非极性的碳氢化合物，属疏水性物质。

煤炭的润湿性可按水在其表面的接触角大小分成四等。

接触角为零者，称强亲水性煤炭；小于40°者，称弱亲水性煤炭；40～90°者，称疏水性煤炭；超过90°者，称强疏水性煤炭。

各种煤炭表面的接触角如表1所示。

表1 煤炭表面的接触角从表1可以看出，各种煤炭的表面均属疏水性质。

另外，水的表面张力大，而煤炭表面张力小，只有降低水的表面张力，增大煤炭表面张力，即减少固液间的界面张力，才能达到充分湿润，煤粒表面即使湿润，其巨大的表面积也会促使它们聚集到一块，无法分散均匀。

制浆用添加剂都是一些两亲的表面活性剂，一端是由碳氢化合物构成的非极性的亲油基，另一端是亲水的极性基，非极性的疏水端极易与碳氢化合物的煤炭表面结合，吸附在煤粒表面上，将另一端亲水基朝外引入水中。

极性基的强亲水性使煤粒的疏水表面转化为亲水，可形成一层水化膜。

有效降低水的表面张力和提高煤粒表面的表面张力，使润湿接触角降至50°以下。

借水化膜将煤粒隔离开，减少煤粒间的阻力，从而达到降低粘度的作用。

添加剂应有很好的水溶性，但绝非对煤的润湿性越好，降粘效果越佳。

润湿剂、渗透剂能使煤粒变得极为亲水（接触角等于零），但它们决不能作水煤浆分散剂使用。

浮力水 重力 界面添加剂煤粒子⑵增强煤粒间的静电斥力胶体颗粒稳定分散的先决条件是粒间的静电斥力超过粒间的范氏引力。

离子型分散剂除能改善煤表面的亲水性外，还能增强其静电斥力，进一步使煤粒分散于水介质中。

《高效复配型水煤浆分散剂定制开发及中试生产研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，煤炭作为主要能源之一，其高效利用和环保利用成为当前研究的热点。

水煤浆作为一种新型的煤炭利用方式，其关键在于制备过程中所使用的分散剂。

本论文旨在探讨高效复配型水煤浆分散剂的定制开发及中试生产研究，以提升水煤浆的稳定性和分散性，为煤炭的高效利用提供技术支持。

二、研究背景及意义当前，水煤浆作为一种清洁、高效的煤炭利用方式，在国内外得到了广泛的应用。

然而，水煤浆的稳定性和分散性是影响其应用效果的关键因素。

分散剂作为水煤浆制备过程中的重要添加剂，其性能的优劣直接影响到水煤浆的稳定性、流动性和燃烧性能。

因此，开发高效、环保的水煤浆分散剂具有重要意义。

三、高效复配型水煤浆分散剂的定制开发1. 原料选择针对水煤浆的特点和需求，选择合适的原料是开发高效复配型分散剂的关键。

本研究所选原料需具备环保、高效、易得等特性。

2. 复配方案设计根据原料的特性，设计复配方案。

通过调整各组分的比例，优化分散剂的分子结构，以提高其分散性能和稳定性。

3. 合成工艺研究在复配方案的基础上，研究合成工艺。

通过优化合成条件，提高分散剂的产率和纯度。

四、中试生产研究1. 中试装置设计与建设根据生产需求，设计并建设中试装置。

中试装置需具备自动化程度高、操作简便、节能环保等特点。

2. 生产过程控制在中试生产过程中，严格控制原料的配比、反应温度、反应时间等参数，确保产品的质量和稳定性。

3. 产品性能评价对中试生产得到的产品进行性能评价。

通过测定产品的分散性能、稳定性、环保性能等指标，评估产品的优劣。

五、实验结果与分析1. 产品性能测试结果通过实验，得到高效复配型水煤浆分散剂的性能数据。

与市售产品相比，自制分散剂在分散性能、稳定性等方面表现出优越的性能。

2. 生产成本分析对中试生产过程中的原料成本、人工成本、设备折旧等费用进行统计和分析。

结果表明，自制分散剂具有较低的生产成本和较高的性价比。

水煤浆添加剂开发方案水煤浆水煤浆〔CWS coal water slurry〕是20世纪80年代初开发的一种煤基流体燃料，特点是污染低、效率高、流动性强，像油一样易于装卸储存及直接雾化燃烧。

它由质量分数为70％的干煤、29％的水和1％的化学添加剂构成，这种产品可以替代油、气等燃料，直接用于锅炉和工业窑炉，有关资料显示，2吨水煤浆可代替1吨的燃料油。

我国目前制备的水煤浆按制备水煤浆原料的性质约分为6种，如表1，水煤浆的主要技术指标如下：浓度，65%~70%；粘度，1000±200cP；煤炭最大颗粒粒径小于0.3mm，平均粒度，38～45μm；硫分< 0.5 %；灰分<9.0 % ; 挥发分，28.02 %～34.53 % ；发热量, 18.84～19.26MJ/kg；稳定性，静止存放三个月不发生硬沉淀。

水煤浆相对于油品的优势水煤浆作为一种代油燃料可以代替重油和原油用于锅炉和各种窑炉燃烧。

其主要优点在于：(1) 燃烧效果好。

水煤浆粘度低于重油，易于调节，最低负荷可调至40%。

替代重油在锅炉中燃烧，燃烧效率达96%~99%，锅炉效率在90%左右，到达燃油等同水平，燃烧调节方便，运行稳定可靠。

(2) 环保效果明显。

由于水煤浆燃烧温度在1200~1300℃，比燃油和粉煤温度低100~150℃，精煤水煤浆本身硫分和灰分低等原因，燃用水煤浆后S02和NOx排放浓度较低，另外在水煤浆制备过程中可以加入脱硫剂，到达脱硫效果，脱硫率可达40%。

环境粉尘和噪音低。

排渣活性好，燃烧后的灰渣可以综合利用，作为水泥掺合料，没有二次污染。

(3)工艺上具有许多优越性。

在制浆过程中应用湿式球磨机，磨浆温度低(50~60℃)，安全；精煤水煤浆含灰分低，锅炉受热面磨损低于燃煤，维修费用低；不需炉前备煤系统和备煤场，排灰灰场占地仅为燃煤的1/4。

(4) 改烧水煤浆投资低于改烧粉煤。

水煤浆代油可充分利用原有设备，生产流程简化，投资省。

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101333469A [43]公开日2008年12月31日[21]申请号200810018727.7[22]申请日2008.01.22[21]申请号200810018727.7[71]申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市浦口区盘城新街114号[72]发明人郭照冰 吴国光 郑有飞 唐登勇 刘长春[74]专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司代理人陆志斌[51]Int.CI.C10L 1/32 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页[54]发明名称水煤浆添加剂的合成及使用方法[57]摘要本发明公开了一种蒽系水煤浆添加剂的合成方法，是将粗蒽经磺化、水解、缩合与中和而成。

粗蒽与浓硫酸的质量比为1∶0.25～1，粗蒽与甲醛的质量比为1∶0.05～0.2；磺化温度控制在90～150℃，缩合温度控制在100～120℃；磺化反应时间为2～4h，水解时间为0.5～1h。

将萘磺酸钠甲醛缩聚物，聚合度为10～15，平均分子量为2000～3500，与蒽系添加剂复配应用于不同煤种的水煤浆制备过程，当复配添加剂用量为干基煤粉重量的1％，保持剪切速率为100s －1，浆体粘度为1200MPa.s时，可以制备浓度为67.9～68.8％的水煤浆，且浆体具有良好的稳定性。

萘磺酸钠甲醛缩聚物与蒽系水煤浆添加剂复配使用可以制备性能优良的水煤浆，同时可以降低添加剂生产成本，且复配添加剂对不同煤种制浆的普适性较强。

200810018727.7权 利 要 求 书第1/1页 1.一种水煤浆添加剂的合成方法，其特征在于步骤为：步骤A 蒽系添加剂的合成：首先将粗蒽磺化，其中粗蒽与浓硫酸的质量比为1∶0.25～1，磺化温度控制在90～150℃，磺化反应时间为2～4h，然后经过水解0.5～1h后，调节反应液pH，使pH＜3，再与甲醛缩合，粗蒽与甲醛的质量比为1∶0.05～0.2，缩合温度控制在100～120℃，再经过与碱中和即制得蒽系添加剂； 步骤B 将聚合度为10～15、平均分子量为2000～3500的萘磺酸钠甲醛缩聚物与步骤A制得的蒽系添加剂按照质量比1∶0.2～2进行复配得到水煤浆添加剂。

《己内酰胺低聚物复配水煤浆添加剂》ICS 71.100.40G 73团体标准T/JSSES XX-2020己内酰胺低聚物复配水煤浆添加剂Compound Caprolactam Oligomer for Coal Water Slurry（征求意见稿）2020-XX-XX 发布2020-XX-XX实施江苏省环境科学学会发布目录前言 .......................................................................................................................... . (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 名词术语及定义 (1)4 产品分类 (2)5 技术要求 (2)6 实验方法及仪器 (3)7 检验规则 (4)8 标志、包装、运输和贮存 (4)前言本产品目前尚无相应的国家标准、行业标准和地方标准，根据《中华人民共和国标准化法》的规定，特制定本产品团体标准，作为组织生产、质量检验和经营活动的依据。

本标准编写按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定进行。

本标准与各企业标准《水煤浆添加剂》的主要技术差异如下：——本标准的产品特征，以贝克曼重排工艺生产己内酰胺过程中产生的硫铵母液废液为原料，经有危废处理资质的企业进行蒸发消解、硫铵分离、分散复配等工艺过程，生产的己内酰胺低聚物复配水煤浆添加剂。

因其具有分散稳定功能，特定用于水煤浆气化制浆系统。

——理化指标在浸出毒性鉴别标准限值前提下进行制定，针对硫铵母液处置特性，标准中增加了挥发性有机物苯、总重金属含量的控制指标；体现了用贝克曼重排工艺产生的硫铵母液为原料生产己内酰胺低聚物复配水煤浆添加剂产品的特征。

本标准负责起草单位：雅邦绿色过程与新材料研究院南京有限公司本标准参加起草单位：南京江宇新材料科技有限公司、南京诚志清洁能源有限公司、中国石化南京化学工业有限公司。

复配水煤浆添加剂制备及性能评价
李佐鹏
【期刊名称】《云南化工》
【年(卷),期】2018(045)008
【摘要】水煤浆作为一种清洁、高效的燃料近年来发展迅速,被广泛的应用于煤化工行业.添加剂的应用对水煤浆的品质具有重要的影响.讨论了目前水煤浆添加剂的基本类型,分析了4种常见添加剂单体性能,进行二元复配分析,筛选出萘系和木质素系添加比例为9:1时,二元复配添加剂具有较好性能.
【总页数】2页(P231-232)
【作者】李佐鹏
【作者单位】西安石油大学,陕西西安 710065;陕西延长中煤榆林能源化工有限公司,陕西榆林 718500
【正文语种】中文
【中图分类】TQ536.9
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高效复配型水煤浆添加剂工业提浓应用研究
曹成;卢文会;高菁;马鹏;白涛;郝海刚
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2022()17
【摘要】针对内蒙古伊泰化工有限责任公司水煤浆气化装置使用含氨废水制浆导致成浆浓度偏低、粘度偏高的特点,内蒙古大学化学化工学院与内蒙古金祥达新材料技术有限公司在实验室开发出高效复配型水煤浆添加剂。

使用高效复配型水煤浆添加剂,在内蒙古伊泰化工有限责任公司进行了为期10天的工业实验。

实验结果显示,高效复配型水煤浆添加剂成浆性能表现优异,水煤浆大槽中煤浆的日平均成浆浓度由使用前59.03%提高至60.83%,最高达61.50%,水煤浆浓度平均提高1.8%,最高提2.5%,日平均黏度从1251mPa·s降到了905mPa·s。

在工业提浓实验期间,比煤耗、比氧耗呈现明显下降趋势,有效气量呈现明显上升趋势,实现了工业上水煤浆提浓降粘,企业降本增效的目的。

【总页数】3页(P64-66)
【作者】曹成;卢文会;高菁;马鹏;白涛;郝海刚
【作者单位】内蒙古大学化学化工学院;内蒙古金祥达新材料技术有限公司;中科合成油内蒙古技术研究院有限公司;内蒙古伊泰化工有限责任公司
【正文语种】中文
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