一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆及其制浆工艺

摘要

本发明公开了一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆，其组分包括煤、石化废弃物、添加剂和水，其中所述石化废弃物占水煤浆总质量的0～6％但不为零，所述添加剂添加量为干煤总质量的0～1.5‰但不为零。本发明还公开该水煤浆的制浆工艺。本发明提供的水煤浆流动性和稳定性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水煤浆及其制浆工艺，尤其涉及一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆及其制浆工艺。

背景技术

水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料，可作为炉窑燃料或合成气原料，具有燃烧稳定、污染排放少等优点。水煤浆是由煤、水和化学添加剂按一定的要求配制成的混合物，具有较好的流动性和稳定性，易于储存，可雾化燃烧，是一种燃烧效率较高和低污染的较廉价的洁净燃料，可代重油缓解石油短缺的能源安全问题。

目前，国内外普遍使用的水煤浆添加剂为阴离子型分散剂，主要有萘磺酸盐、木质素磺酸盐、聚醚型、磺化腐殖酸盐、烯烃磺酸盐羧酸盐及磷酸盐系列等。现市面上较常见的添加剂技术有采用烯健加聚和醛与芳烃缩聚得到的三元共聚物高分子化合物和萘系减水剂复配的添加剂等，此两种类型剂均为萘磺酸盐系列产品。三元共聚物高分子化合物类型剂产品适用于制高浓度水煤浆具有显著特点，但未见在掺废工况下制高浓度水煤浆的实际工业应用报道。萘系减水剂复配的添加剂，此产品未见专利申请，但有部分市场应用，此技术产品不具备制高收率气的制浆能力，且加入量较大，需加入2‰以上的添加量，方能制得58-60％的合格煤浆浓度，不具有经济性，一般只适合于易成浆煤种的制浆需求。经掺废制浆技术对比，用此类型剂制浆，易引起煤浆沉淀，流动性较差，导致装置运行的非正常停工。

现企业需面对当今史上最严厉的新《环境保护法》，在装置布局合理配套有水煤浆气化工艺的企业中，可利用企业废弃物(废泥、废水等)进行掺混制浆，不仅能减少企业废弃物排放，极大地降低废弃物的处置费用，又能改善工厂的环境条件。为中石化的“碧水蓝天”计划作出了应有的贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆，该水煤浆流动性和稳定性好。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆，其组分包括煤、石化废弃物、添加剂和水，其中所述石化废弃物占水煤浆总质量的0～6％但不为零，所述添加剂添加量为干煤总质量的0～1.5‰但不为零。

其中，所述添加剂的组分含有55～70％亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、2～6％碳酸钠、2～8％羧甲基纤维素、1～5％渗透剂和20～30％水。所述渗透剂优选采用磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂。

本发明中，所述亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物的制备步骤为：取质量百分比为5～10％的萘、8～20％的硫酸、20～40％的液碱、6～15％的甲醛、1～8％的苯乙烯、1～3％的辛基酚和15～30％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

其中，所述液碱由碱金属氢氧化物或含铵根化合物代替。

其中，所述硫酸浓度大于98％，液碱浓度大于32％。

其中，所述亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物的化学式为：

R为钠离子、其他碱金属离子或铵根离子。

本发明所述的石化废弃物包括石化生产中产生的活性污泥、废水和石油废焦。

本发明另一个目的是提供上述水煤浆的制浆工艺。具体地，通过以下技术方案来实现：

一种气化煤掺混石化废弃物水煤浆的制浆工艺，包括以下步骤：

(1)煤粉的级配：煤经过干燥、破碎、研磨和筛分，获得不同粒径分布的煤粉；

(2)水煤浆制备：将煤、石化废弃物、添加剂和水加入磨煤系统中，混合磨制成水煤浆。

本发明中，煤、石化废弃物、添加剂和水的添加顺序为：当石化废弃物为石化活性污泥和石油废焦时，先将水和添加剂加入磨煤系统混匀，再加入煤进行磨制，而后加入石化废弃物继续混合磨制得到水煤浆。当当石化废弃物为废水、石化活性污泥和石油废焦时，先将水、废水和添加剂加入磨煤系统混匀，再加入煤进行磨制，而后加入石化活性污泥和石油废焦继续混合磨制得到水煤浆。

在工艺中，煤、石化废弃物、添加剂和水等物料温度、流量等工艺参数为常规参数。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中采用的添加剂对煤种适应性更强，可以满足除褐煤以外的各种类型气化煤种，制得高效的水煤浆。

(2)本发明原煤掺混石化废弃物混合磨制制得合格的水煤浆，24小时析水率低稳定性好、无硬沉淀，具有良好的稳定性和流动性，煤浆浓度高，储存1个月以上不会产生不可恢复的硬沉淀。

(3)本发明的水煤浆掺废比例较高，降低企业处置危化废弃物的费用，增加了企业的生存空间和社会的环保效益。

(4)本发明中添加剂的使用量少，加注量为干煤质量的0.15％，大大降低了制浆成本。

(5)本发明制得的水煤浆的动力粘度小，25℃剪切速率为100S^-1时，粘度小于1200CP。

(6)本发明制得的水煤浆有效气的捕集率高，煤浆浓度比现有工艺制得的的煤浆浓度高出1～3％的百分比。

具体实施方式

以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容，均可实现本发明的目的。

实施例1

取质量百分比为8.6％的萘、14％的硫酸、37％的液碱、11％的甲醛、5％的苯乙烯、3％的辛基酚和21.4％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

取质量百分比的组分：60％的亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、4％的碳酸钠、5％的羧甲基纤维素、1％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂和30％的水，在常温下混合40～60min。

实施例2

取质量百分比为8.6％的萘、14％的硫酸、37％的液碱、11％的甲醛、5％的苯乙烯、3％的辛基酚和21.4％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

取质量百分比的组分：56％的亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、6％的碳酸钠、8％的羧甲基纤维素、5％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂和25％的水，在常温下混合40～60min。

实施例3

取质量百分比为8.6％的萘、14％的硫酸、37％的液碱、11％的甲醛、5％的苯乙烯、3％的辛基酚和21.4％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

取质量百分比的组分：62％的亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、5％的碳酸钠、8％的羧甲基纤维素、5％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂和20％的水，在常温下混合40～60min。

实施例4

取质量百分比为8.6％的萘、14％的硫酸、37％的液碱、11％的甲醛、5％的苯乙烯、3％的辛基酚和21.4％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

取质量百分比的组分：68％的亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、2％的碳酸钠、2％的羧甲基纤维素、3％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂和25％的水，在常温下混合40～60min。

实施例5

取质量百分比为8.6％的萘、14％的硫酸、37％的液碱、11％的甲醛、5％的苯乙烯、3％的辛基酚和21.4％的水，将萘在160-165℃下进行溶萘处理；再与硫酸进行磺化反应生成β-萘磺酸；将得到的β-萘磺酸在105～110℃下与甲醛、苯乙烯、辛基酚进行缩合反应；再进行降温冷却，在70-80℃时投入浓硫酸进行二次反应；后继续降温冷却，在40-50℃时加入液碱进行水解反应即得亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物水剂。

取质量百分比的组分：65％的亚甲基萘磺酸盐-苯乙烯磺酸盐-辛基酚盐高分子聚合物、5％的碳酸钠、6％的羧甲基纤维素、4％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐渗透剂和20％的水，在常温下混合40～60min。

实施例6-10水煤浆制备

(1)煤粉的级配：煤经过干燥、破碎、研磨和筛分，制出不同粒径分布的煤粉，按照GE气化水煤浆粒径分布标准要求制成煤粉备用。

表1：煤粉粒径分布

(2)水煤浆制备：石化废弃物为石化活性污泥和石油废焦，先将水和添加剂加入磨煤系统混匀，再加入煤进行磨制，而后加入石化废弃物继续混合磨制得到水煤浆。在工艺中，煤、石化废弃物、添加剂和水等物料添加比例、温度、流量等工艺参数为常规参数参见表2和表3。

表2：物料添加比例

表3：工艺参数

采用NDJ-5S旋转粘度计测定表观粘度；采用GB/T18856.2-2002水煤浆质量试验方法测量浆质浓度；静置24小时，观察稳定性。所测数据汇总见表4。

表4：煤浆的成浆性能参数