新疆煤制备油水煤浆

第35卷第4期煤炭转化Vol 35 No 42012年10月COAL CONVERSIONOct.2012新疆煤制备油水煤浆张勋1)蔡会武2)杨正虎)薛晓宏3摘要新疆煤水分含量高不宜制取水煤浆,但因其灰分含量低,用其制备油水煤浆有广阔的应用前景.实验研究了新疆煤制油水煤浆的成浆条件,以及不同条件下煤浆的性能.实验结果表明,以木质素磺酸钠为分散剂,聚丙烯酰胺10000为稳定剂,煤粉50g,柴油23mL,水26mL时,制取的油水煤浆的静态稳定性和黏度最佳.以十二烷基苯磺酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚按1:1进行复配制取的煤浆比使用单一分散剂制取的煤浆效果要好关键词油水煤浆,新疆煤,黏度,静态稳定性中图分类号TQ536.1,TQ517.4的转速搅拌8min,形成油水乳浊液,再在1000r/min0引言的转速下逐步加人一定量研磨好的煤粉,并搅拌10min,形成煤浆油水煤浆是继油煤浆和水煤浆之后发展起来的1.2.2煤浆性能测定种新型煤基代油流体燃料.油水煤浆由油、煤、水黏度测定:采用NDJ-5S型旋转黏度计,使用和微量添加剂组成根据煤浆外相组成的不同,可分3转子,在剪切速率100s-1下测得.为油基与水基两种油水煤浆的含煤量一般在煤浆静态稳定性测定:35%~50%之间,含水量不低于15%.与油煤浆及1)搅拌水煤浆试样使之均匀,将其倒入已知质水煤浆相比,这种三元混合燃料具有易点燃、热值量的瓶中(瓶子规格要求基本一致瓶口大小一致)高、用油省和黏度较低等优点.2记录水煤浆总质量m2,放置7d2)7d后,将瓶内水煤浆倒人预先精确称量并1材料与方法干燥清洁的接收瓶中.将接收瓶倒置并与装有水煤浆的试样瓶口对正,后将其颠倒过来倾倒,8min后停止倾倒,盖上接收瓶和试样瓶瓶盖1.1实验材料3)称量接收瓶总质量,计算接收瓶中水煤浆的0#柴油(榆林炼油厂生产)、聚乙二醇2000、聚质量mb;称量试样瓶总质量,计算试样瓶中残留物丙烯酰胺10000、烷基酚聚氧乙烯髅、十六烷基三甲的质量mb基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、月桂4)静态稳定性计算公式:醇聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠,以上药品规格均为SB=mb/m2×100%工业用品;新疆煤(新疆天池化工有限公司生产)式中:SBn为水煤浆静态稳定性,%;m为水煤浆静置7d后非流动性残留物的质量,g;m2为水煤浆试1.2实验方法样的总质量,g接收瓶中水煤浆的质量和试样瓶中1.2.1煤浆制备水煤浆的质量之和(m2+m)与水煤浆试样的总质量将新疆煤在粉碎机中粉碎,再在球磨机中研磨至相差不应超过原质量的1%,否则本次实验无效颗粒为500目(25m).在烧杯中按比例加入油、水和本实验将计算所得的稳定性的数据规定为D添加剂(分散剂和稳定剂),用搅拌器以2000r/mn100%~70%;C:70%~50%;B:50%~20%;A国家自然科学基金资助项目(20276056)1)硕士生;2)教授硕士生导师西安科技大学化学与化工学院,710054西安;3)高级工程师,陕西省能源质量监督检验所,710054西安收稿日期:2011-11-11;修回日期:2012-03-1442煤炭转化2012年20%~0%基纤维素钠各0.5g分别加入3个不同的烧杯中,再在3个烧杯中分别加入柴油23mL,水26mL和2结果与讨论木质素磺酸钠0.5g,用搅拌器以200r/min的转速搅拌8min,形成油、水乳浊液,再在1000r/min2.1新疆煤煤质分析的转速下逐步加人50g煤粉,并搅拌10min.静置7d后,测定其静态稳定性和黏度,结果见表3新疆煤样工业分析结果见表1表3不同稳定剂制浆的静态稳定性及黏度新疆媒来御油水煤浆是因为其水分含量高不适合一)dm表1新疆煤的工业分析结果able2 Static stability and viscosity of oil-coalTable 1 Proximate analysis results of Xinjiang coalM1/%Mad /Aar/%Vdaf/%HGIstability/% Viscosity/(mPa.s)3.5931.00126Polyethyleneglycol 2 00我国煤制水煤浆技术已经达到实用化程度.用Polyacrylamid12591223做水煤浆的原料.根据张荣曾5提出的评价煤炭成由表3可知,聚乙二醇2000制备的煤浆黏度浆性难度指数D(D=7.5+0,5M-0.05HGI),D过大,所以聚乙二醇2000不适合用做新疆煤制煤值愈高,煤炭成浆的难度愈大,一般情况下当D值浆的稳定剂聚丙烯酰胺10000制备的煤浆静态稳大于10时,就很难成浆了.由表1数据可以计算出定性最低,但其黏度略高于羧甲基纤维素钠制备的新疆煤的成浆性难度指数D=16.2,大于10,因此煤浆的黏度,依据稳定性对煤浆的影响大于黏度对很难制成水煤浆煤浆的影响,所以最适稳定剂为聚丙烯酰胺100002.2分散剂的确定2.4分散剂的复配分散剂的作用是适当降低水煤浆的黏度,使之分散剂复配可以提高水煤浆浓度,降低煤浆黏具有良好的流动性.在4个烧杯中分别加入烷基度,同时还可降低总添加剂用量,达到价廉、高效的酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵、木质素磺酸目的研究表明阴离子非离子表面活性剂复配作钠、月桂醇聚氧乙烯醚各0.5g,再分别加人柴油为高效煤浆分散剂比较理想.非离子型可同时用23mL和水26.5mL,用搅拌器以2000r/min的转做分散剂和稳定剂.阴离子型分散剂价格相对便宜,速搅拌8min,形成油、水乳浊液,再在1000r/min是制浆的首选添加剂.复配按照总量为0.5g,十二的转速下逐步加入50g煤粉,并搅拌10min.静置烷基苯磺酸钠(阴离子型)和月桂醇聚氧乙烯醚(非7d后,测定其静态稳定性和黏度,结果见表2离子型)的方式复配,结果见表4表2不同分散剂制浆的静态稳定性及黏度表4复配分散剂制浆的静态稳定性和黏度Table 2 Static stability and viscosity of oil-coalTable 4 Static stability and viscosity of oil-coalslurry prepared with different dispersantsslurry prepared with compound dispersantViscosity/Dispersantstability /%(mPa·s)dodecylalcohol/ gSDBS/gStatistability/%(mPa·s)Polyoxyethylene ether100CTAC0.21446Sodiun lignosulphonate109331192Ethoxylated dodecylalcohol3212260.20421249由表2可知,烷基酚聚氧乙烯醚制备的煤浆静0.10.441597态稳定性为100%,说明煤浆会结成硬块,烷基酚聚由表4可以看出,选用阴离子型和非离子型(十氧乙烯醚不适合做新疆煤制煤浆的分散剂.木质素二烷基苯磺酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚)按1:1进行磺酸钠制备的煤浆静态稳定性和黏度均最低,说明复配效果比较好,这时静态稳定性最好(35%),黏度木质素磺酸钠叮作为较好的分散剂最低(1192mPa·s)2.3稳定剂的确定2.5油、水、煤比例的确定将聚乙二醇200、聚丙烯酰胺10000和羧甲取50g煤,以0.25g月桂醇聚氧乙烯醚、0.25g第4期张勋等新骚煤制备油水煤浆十二烷基苯磺酸钠和0.5g聚丙烯酰胺10000为添定性达到最好(19.4%).加剂,以不同油、水比例制取煤浆,静置?d后,测定其静态稳定性和黏度,结果见表5.3结论表5不同油/水比例所制浆的静态稳定性及黏度Table 5 Static stability and viscosity of coal slurry1)以木质素磺酸钠为分散剂,聚丙烯酰胺prepared with different oil and water ratio10000为稳定剂,新疆煤粉50g,柴油23mL,水№o/ tnL Water/mL Static stability% Viscosity/(mPa∵s)26mL时,制取的油水煤浆性能良好,浓度中等,静1412置7d无硬沉淀,可以满足工业要求.232.513572)分散剂复配(以十二烷基苯磺酸钠:月桂醇171.713381294聚氧乙烯醚=1:1进行复配)制取的煤浆,其性能51236优于单一分散剂制取煤浆的性能.12003)新疆煤制取的油水煤浆黏度为1156mPa·s,21.51183静态稳定性可达到14d,其各项性能参数均符合国I156家标准.由表5可知,煤浆的静态稳定性和黏度与外加4)新疆煤制取油水煤浆,为煤浆加压气化提供水的含量成反比,与油的含量成正比.当油水比例为了一个新的原料来源,为新疆煤的深加工提出了23:26时,煤浆的黏度达到最低(1156ma·s),稳条新的出路参考文献1]朱红,陈公伦,松全元煤浆燃料的新进展L].选煤技术,2000(1):8-9.[2]朱红,赵炜,同学海.油水煤浆三元混合体系的制备及特性研究[].中国矿业大学学报,2002,31(6):579-582[3]任兰柱,郭斌,刘长跃等精细油水煤浆制备及其特性的研究[J]选煤技术,2007(3);12-14.[4]GB/T18856.5-2008.水煤浆实验方法第5部分:稳定性测定[S].北京:中国标准出版社,20085]张荣曾.中国的水煤浆制备技术L].中国煤炭,1996(3):918[6]周明松,邱学育,王卫星.水煤分散剂研究进展[J].煤炭转化,2004,27(3):14-15.[7]李寒旭,汤永新,李虎等复配添加剂对水煤浆性能的影响[J淮南工业学院学报,2000,20(4):37-40.[8]陆良平.水煤浆分类利用技术与制浆新技术新工艺及国家相关技术标准规范实务全书M]北京:中国知识出版社,2005:922-923.STUDY ON THE PREPARATION OF OIL-COALSLURRY WITH XINJIANG COALZhang Xun Cai Huiwu Yang Zhenghu and Xue Xiaohong(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xi'an University of Scienceand Technology, 710054 Xi'an; Shaanxi Province Energy QualitySupervision and Inspection Institute, 710054 Xi'an)aBStRaCt Xinjiang coal is hard for the preparation of coal-water slurry for its high moisture content. Due to Xinjiang coal,s low ash content, there will be a broad application prospectsto prepare oil-coal slurry with it. The preparation conditions and the performance under differentconditions of Xinjiang oil-coal slurry were studied. The results show that when using sodiumlignosulphonate as dispersant and polyacrylamide 10000 as stabilizer, pulverized coal is 50 gdiesel is 23 mL, water is 26 mL, the oil-coal slurry has the lowest apparent viand the beststability. The performance of the oil-coal slurry prepared with composite dispersant which wasmade by SDBS and ethoxylated dodecylalcohol in accordance with the ratio of 1: l is better thanthat with a single dispersant.KEY WORDS oil-coal slurry, Xinjiang coal, viscosity, static stability