丙烯酸系水煤浆添加剂的合成研究进展
复合型丙烯酸系水煤浆分散剂的性能研究
复合型丙烯酸系水煤浆分散剂的性能研究齐晶晶【期刊名称】《化工技术与开发》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】Anionic dispersant PMS synthesized by methyl acrylic acid (MAA), sodium allyl sulfonat(SAS), and the compound dispersant MSS synthesized by MAA, SAS, styrene, were used for the preparation of coal waterslurry,respectively. The viscosity, rheological behavior, stability of CWA that added these two dispersants, was tested, and the analysis of the product was made by Infrared spectroscopy, gel chromatography and other methods. It was founded that the compound dispersant had steady properties. It could improve performances of CWS. The compound dispersant had satisfying visbreaking effect, could enhanced the static stability of coal water slurry.%以α-甲基丙烯酸、丙烯磺酸钠为原料合成的阴离子型分散剂PMS，和以α-甲基丙烯酸、丙烯磺酸钠、苯乙烯为原料合成的复合型分散剂MSS，分别用于水煤浆制浆，首先考察2种分散剂对水煤浆的黏度、流变性及稳定性的影响，并采用红外光谱、凝胶色谱等物理方法对产物进行分析。
水煤浆添加剂
水煤浆添加剂的研究进展刘晓霞1，屈睿2，黄文红3，龚林彦3（1.西北化工研究院信息中心2.北京中外建筑设计有限公司西北分公司3.新疆独山子天利高新技术股份有限公司）摘 要：简要介绍了水煤浆添加剂的分类、作用及工作原理，在此基础上，详细分析和论述了国内外水煤浆添加剂的研究现状及发展方向，并对水煤浆添加剂研究领域存在的问题进行了探讨。
关键词：水煤浆添加剂；分散剂；稳定剂；进展中国是个富煤少油的国家，煤炭资源在中国能源消费中占70%左右。
煤炭的传统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，水煤浆技术则是针对这些缺点对煤炭资源进行深度加工、合理利用的重大改革。
水煤浆是一种新型煤基流体燃料，由煤 约70% 、水约30% 及少量添加剂，经过一定的工艺流程加工而成。
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与稳定性，可以贮存、泵送、雾化与稳定燃烧，是一种比较理想的代油煤炭洁净燃料，不仅可以在电站锅炉、工业锅炉和窑炉中直接燃烧，还可以代替油或代替煤气作为燃料 。
由于水煤浆是一种粗颗粒悬浮体，且煤炭属于疏水性物质，因此，要使浆体具有良好的流变性和稳定性，即使是易成浆的煤种，若不加入化学添加剂，要制成所希望的水煤浆是不可能的。
为了使水煤浆在正常使用中具有较低的粘度、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，一般会添加少量的化学添加剂，用量通常约占煤炭总量的 1% 。
1 水煤浆添加剂的分类及作用原理1. 1 水煤浆添加剂的分类根据作用不同，水煤浆添加剂可分为分散剂、稳定剂和助剂三大类，其中分散剂最为重要。
水煤浆添加剂是水煤浆生产过程中必需的重要助剂，特别是对高浓度、高稳定性水煤浆的制备，添加剂的作用尤为关键。
分散剂能使煤颗粒均匀分散在水中，并在颗粒表面形成水化膜，使煤浆具有流动性。
按照溶于水后的解离程度，水煤浆分散剂又可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型，其价格比为1∶3∶4∶2,出于对性价比的考量，目前国内外研制及筛选出的水煤浆分散剂主要为阴离子型和非离子型，其中主要有萘系、腐殖酸系、木质素系、聚烯烃系、丙烯酸系以及相关的复配产品 。
11水煤浆分散剂研究进展
内不少企业和研究机构都对水煤浆分散剂的研究做 了很多工作, 开发出很多具有竞争力的产品, 如迪昆 精细化工公司侧重于研究性能高效的水 煤浆分散 剂, 主要品种有 CWF - 15 和 WCS- AC. 南京大学 研究人员[ 3] 开发的 N DF 适用煤种宽, 性能高效, 占 有大量的水煤浆添加剂市场. 还有淮南矿业集团合 成材料有限责任公司开发的 HNF 可以同时兼顾水 煤浆的分散性和稳定性. [ 4] 目前, 我国水煤浆分散剂 市场上萘系应用比较广泛, 其研究已达到较高水平, 成本相对国外同类产品较低, 但是仍然存在着适用 煤种范围窄和成本较高的问题, 而且随着世界石油 资源的枯竭, 我们需要寻找新的原料——可再生资 源, 开发新一代高效的水煤浆分散剂.
关键词 水煤浆( CWS) , 分散剂, 分子结构, 流变性, 稳定性 中图分类号 T Q 517. 4, T Q 047. 1
0 引 言
我国是个富煤少油的国家, 煤炭资源在我国能 源消 费中占 65% 以上. 传统的使 用方法具 有灰渣 多、污染大、运输困难和燃烧发热率不高等缺点, 水 煤浆技术则是针对这些缺点对煤炭资源进行深度加 工、合理利用的重大改革. 水煤浆是一种采用物理方 法将煤液态化的新型燃料, 是由一定粒度组成的煤 ( 约 70% ) 、水( 约 30% ) 和少量添加剂制备而成. 它 既保持了煤炭原有的物理特征, 又具有像石油一样 的流动性和稳定性, 被称为液态煤炭产品. 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[ 1] , 作 为代油燃料受到世界各国的普遍重视. 具有工业应 用价值的水煤浆应具有高浓度、低黏度、良好的流动 性及稳定性. 为此, 在煤水混合物中需添加适量的化 学添加剂.
水煤浆添加剂工业试验
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第 １期 ２０ ０ ２年 １月
Ｎ ｏ． １
Ｊｎ ２ ０ ａ．０２
试 验 研 究
水 煤 浆 添 加剂 工业 试验
张 家 明
（ 徽 准 化 集 团有 限公 司 ．安 徽 淮 南 安 ２ ２３ １ ３ ０８
［ 捕 要］对木质索 、 丙烯酸、蒂系 ３ 种水煤浆婿加剂 制得煤浆 的特性及煤浆在 Ｔ ｘｃ ｅ ａｏ气化炉上的
应 用 ，已 显 示 出 具 有 代油 、节 能 、燃 烧 效 率 高 和
方 面 ，亲 和 力强 的芳 环和 俩 链 烷 基 为疏 水 基 吸
附 在 煤 粒 表 面 非极 性 区域 内 ｛ 一 方 面 ， 另 一ＣＨ 等 离 子 基 团 中的 一 部 分 吸 附 在带 相 反 电 荷 的 煤粒 表 面 ，其 余 部 分 则作 为亲 水 基 指 向液 相 ，使 得 水 分
电势 垒 ，利 于 煤 颗 粒 的分 散 。 添加 剂 在 煤 粒 表 面 不仅发生物理吸附， 且存在较强的化学吸附 ． 而 使 添 加 剂 分 子 很 难从 煤 粒 表 面 分离 开 来 ， 一定 程 度 上 保 持 了煤 颗 粒 间 的 电势 垒 。 同时 ，水 化膜 将 煤
粒 隔 开 ， 少 了煤 粒 间 的 阻 力 ， 到 了 降 牯 作 用 。 减 起
聚羧酸系水煤浆添加剂的合成研究
硫酸铵（ ．． 双鸭 山煤样等 。 Ａ Ｐ） ， １２ 大 分 子 单体 的酯 化 反 应 ．
在 ５０ Ｌ四 口圆底烧瓶 中 ， ０ｍ 依次按照一定配 比加入 聚 乙二 醇 、 烯酸 、 丙 对苯 二酚 、 浓硫 酸 ， 搅 拌下水浴加热到一定温度反 应 ， 测定反应体系 的 初 始酸值 ， 反应一 段时间至终点 ， 制得 聚乙二醇一
为 ８ １０ ， 应 时 间 为 １ ３ ， 应 物 配 比为 ２ ０ ０℃ 反 —ｈ反 ：
试验 中选 用合 成 的添加 剂对 双 鸭 山煤 和 良 庄煤成浆 ， １ 表 和表 ２ 煤质分析结果 和 ２种煤 是
氧 乙烷系列表面活性剂等等 。 性能好的水煤浆添
加剂应该具备 ： 润湿分散性 ， 电排斥分散性 ， 静 空
间隔离位阻分散性 。因此 ， 笔者设计 合成 了一种 水煤浆分 散剂 。 以丙烯 酸、 乙二醇为主要原料 ， 聚
制得聚乙二醇一 丙烯酸酯类大分子单体 ，再将该 大分子单体与 乙烯基 磺酸钠共聚制备分散剂。所 得共聚产 物是 丙烯 酸的聚合 主链 上用 带聚氧 乙 烯基 长链 的聚乙二 醇进 行部分酯化 ， 少量带有磺 酸基 的乙烯基 单体镶 嵌在 其 中 。另 外 ，ｒ ｌ Ｃｏ 和 ｗ Ｍ ｌ ｉ认 为末端 含有 羧基 的聚合物 由非 常好 的 ａ ｔ］ ａ［ ２
所使 用的试剂 主要有 ： 烯酸（Ａ Ａ Ｐ）聚 丙 Ａ ， ．． ， 乙二 醇 （．． 乙烯 磺 酸钠 （ ．． ＣＰ） ， ＣＰ） ，浓 硫 酸（８ ９ ％， Ａ Ｐ） 对苯 二酚（ ．． 酚酞 ， ．． ， Ａ Ｐ） ， 氢氧化钠 （ ．．过 ＡＰ） ，
水煤浆添加剂的研究进展
者随相对分子质量增加而减弱，后者则反之 因此 ，
通 过 控制相 对分 子 质量 可 以 同时兼 顾 Ｃ ＷＭ 的流 变性 和稳定 性 ，甚 至可 以免去 稳定 剂 的加入 。这 是 高聚物
分散剂的作用在于提高煤粒表面的亲水性 ，增加
煤粒 表面 的动电位 ，使 煤粒在 水 中能 更好 的润 湿并均 匀 的分 散 于水 中 ，防止煤 粒 间相互 聚集 ，从而提 高煤
对低 灰 ｃ ｗＭ 同时具 有 良好 的减 黏 以及 稳定 作 用 前
为主 ， 中应用 比较广泛 的为萘系列水煤浆添加剂； 其 对于萘系列添加剂 的研究 、 应用 已达到较高水平 ；其 成本 相对 国外 同类 产 品较低 。虽 然我 国 已对水煤 浆添 加剂进行 了较多 的研究 ，但 仍存 在所 适用煤 种范 围 窄 、成本较高 等 问题
分子 聚合 物 ，如 ：Ｇ ａ 胶 、Ｘｎ ａ ｕｒ ａｔ ｎ胶 、黄 胶 、阿 拉 ｈ
伯胶 、 半乳糖醛酸 、羟乙基纤维素 、聚丙烯酰胺絮凝 剂 、羧甲基纤维素 （ Ｉ ） Ｃ Ｉ ，以及一些 微细胶体粒子 Ｖ Ｃ （ 如有 机 膨润 土 ）等 。高聚 物 的特 点是 线 性 长 度 长 ， 而且每个分子都有许多极性基 团，通过氢键或其他键 合作用 （ 如共价键 ） ，在煤粒间架桥 ，形成结构。结 构形成后 ，水被包裹在结构 的空隙 内，浆 的黏度升 高， 尤其有 高的剪切应力 有利稳定 由于 Ｇ Ｍ为 Ｗ 粗粒悬浮体 ，属动力不稳定体系 ， 要其稳定，主要方 法是使它成为假 塑性触变体Ｌ 。稳定剂 的用量 随煤 ３ １ 种、 稳定剂类型 、要求的稳定期而异 ， 变化在干煤量 的 ０１％ 一００６％之 间。 ． ． ０
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第ｌ 期
水煤浆添加剂研究及发展动向
July 2011 8
R esearch and developm en t of coal w ater slurry additives
LIU M ing qiang, LIU J ian zhong, WANG Chuan cheng, GAO F u yan, WANG Rui kun, Zhou Jun hu, CEN K e f a
2011 年 7 月
刘明强等 : 水煤浆添加剂研究及发展动向
9
( 2) 溶胶的经典稳定 ( DLVO) 理论认为 , 胶体颗 粒稳定存在的先决条件是颗粒间的静电斥力大于范 德华引力。煤粒在很宽的 p H 范围内表面均带负电 荷。在水煤浆内加入阴离子型分散剂可以提高煤粒 表面的负电位值 , 增强煤粒表面的静电斥力, 使煤粒 间不易接近 , 难以聚集 , 从而增强水 煤浆的分散稳 定性。 ( 3) 水化膜中的水因受到表面电场的吸引而呈 定向排列。当煤粒相互靠近时 , 水化膜受挤压变形 , 引力则力图恢复原来的排列方式, 这样就使水化膜 具有一定的弹性。煤粒表面吸附添加剂分子时 , 颗 粒间就增加了一层障碍, 煤粒、 添加剂分子的亲水链 及水分子就构成了三维水化膜 , 当颗粒相互靠近时 , 由水化膜的弹性作用产生较强的排斥力可阻挡煤粒 聚结, 产生空间隔离位阻效果。 1 2 种类 根据分散剂分子溶于水后是否离解, 可将其分 为离子型和非离子型, 又根据所带电荷性质可将离 子型分散剂分为阴离子型和阳离子型。阳离子型分 散剂成本高 , 因此较少使用。常用的分散剂是阴离 子型和非离子型两大类。 1 2 1 阴离子型分散剂 阴离子型分散剂可分为合成有机高分子分散剂 和天然高分子改性分散剂两大类。其中合成有机高 分子分散剂主要有煤焦油系、 三聚氰胺系、 聚烯烃磺 酸盐系、 聚羧酸盐系等 ; 天然高分子改性分散剂主要 有木质素分散剂和腐殖酸分散剂等。 ( 1) 聚萘磺酸盐系列。萘系分散剂是最常用的 煤焦油系分散剂 , 其主要成分是萘磺酸甲醛聚合物 , 疏水部分为萘, 功能基团是磺酸基。萘系添加剂是 目前市场上使用最为广泛的添加剂。其优点是分散 性好, 减黏作用强 , 浆体流型好 ; 缺点是浆体稳定性 [ 6] 差 , 易析水产生硬沉淀 , 价格偏高。 Kaushal等 制 得以萘 -甲苯为主链的分散剂可使煤浆固含量达到 69% (质量分数 ), 表观黏度为 998 m Pa s。 ( 2) 木质素磺酸盐系列。木质素磺酸盐主要来 自于造纸废液, 其优点是原料丰富 , 价格便宜 , 易于 加工, 且浆体稳定性好 ; 缺点是用量大 , 成浆浓度低 , 黏度较大, 有较多杂质 , 浆体流型较粗糙, 因此常与 其他分散剂复配使用或通过改性提高其性能。李凤 起等
水煤浆添加剂的研究现状
水煤浆添加剂的研究现状
孟茁越;杨志远;蒋绪;王莹
【期刊名称】《化学与生物工程》
【年(卷),期】2024(41)3
【摘要】近年来,水煤浆技术作为一种高效的煤炭清洁利用途径备受关注。
但水煤浆的成浆性能受到煤质、煤粉粒度分布、添加剂等因素的制约,其中添加剂是水煤浆制备过程中决定生产成本和浆体性能的重要因素。
介绍了传统水煤浆添加剂的主要特点,综述了污泥、工业废水、生物质等废弃物作为环保型水煤浆添加剂的研究进展,并对水煤浆添加剂未来的发展方向进行了展望。
【总页数】5页(P15-19)
【作者】孟茁越;杨志远;蒋绪;王莹
【作者单位】咸阳职业技术学院医药化工学院;西安科技大学化学与化工学院【正文语种】中文
【中图分类】TQ536
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业 生产 、 研 和 人 们 的 日常 生 活 中 ， 科 可作 为水 煤 浆 添加 剂 、 水 剂 、 菌 剂 、 乳 剂 、 粘 剂 、 静 电剂 、 湿 剂 减 杀 破 降 抗 润 等 使 用 。结 合 环 保 和 社 会 发 展 的需 要 ， 文 对 丙 烯 酸 合 成 的 各 类 水 煤 浆 添 加 剂 的 研 究 提 出 了 新 的建 议 和 展 本
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第２ ７卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
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丙烯酸 系水煤浆添加剂 的合成研究进展
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（ 育部 轻化 工助 剂化 学与技 术重 点 实验 室， 西科 技 大 学， 西 西安 ７ ０ ２ ） 教 陕 陕 １ ０ １
摘 要 ： 煤 浆 添 加 剂 是 水 煤 浆 制 备 中不 可 缺 少 的表 面 活 性 剂 ， 水 丙烯 酸 系表 面 活 性剂 包 括 共 聚 物 、 离 子 型 和 两 阴 性 离子 型表 面活 性 剂 ， 文 主 要 综 述 了这 三 类 表 面 活 性 剂 的合 成 。合 成 的 丙 烯 酸 系 表 面 活 性 剂 广 泛 应 用 于 工 本
Ａｂｓｒ ｃ ： ａｌｗａ ｅ ｌ ｒ ｄｄ ｔｖｅ ｉ ｎ ｉ ｓ ｅ ａ ｅ ｓ ｒ ａ ｔ ｎ ｆ ｔ ｅ ａ ａ ｉ ｏ ｌ ｔａ ｔ Ｃｏ ｔ ｒ ｓｕｒ ｙ ａ ｉｉ ｓ ａ ｎｄｉｐ ｎｓ ｂｌ ｕ ｆ ｃ ａ ｔ ｏ ｈｅ ｐｒ ｐ ｒ ｔｏｎ ｏｆｃ ａ ｗａ ｅ ｌ ｒ ｙ． Ａｃ ｙ ｉ ｃｄ ｓ ｆ ｃ ａ ｓ ｉ ｌ ｅ ｃ ｏｌ ｍｅ ｕ ｆ ｃ ａ ，ａ ｉ ｎｉ ｕｒ ａ ｔ ｎｔ ａ ｄ ｔｒｓｕ ｒ ｒ ｌｃ ａ ｉ ｕｒａ ｔ ｎｔ ｎｃｕｄ ｏｐ ｙ ｒ ｓ ｒ ａ ｔ ｎｔ ｎ ｏ ｃ ｓ ｆ ｃ ａ ｎ ａ ｍｐｈｏ ｅ ｉ ｓ ｒ ａ ｔ ｎ ． Ｔｈｅ ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｍｅ ｈｏ ｓ ｏｆ ｔ ｔ ｅ ｓ ｆ ｃ ａ ｓ ａ ｅ ｍａｎｌ ｔ ｒｃ ｕ ｆ ｃ ａ ｔ ｙ ｈ ｔｃ ｔ ｄ ｈｅ ｈｒ ｅ ｕｒａ ｔ ｎｔ ｒ ｉ ｙ
望。
关 键 词 ： 烯 酸 ； 加 剂 ； 煤 浆 ； 面 活 性 剂 丙 添 水 表 中 图分 类 号 ： ＴＱ５９ ２ ２ ． 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ ０ ３ （０ ０ ０ －０ ３ － ０ １ ７ － ９ ９ ２ １ ）４ ０ ５ ４
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｙ ｈｅ ｉ ｆ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｎｔ ｓｓ ｏ