新疆煤制备油水煤浆

新疆煤制备油水煤浆
张勋;蔡会武;杨正虎;薛晓宏
【摘要】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 prospects to prepare oil-coal slurry with it. The preparation conditions and the performance under different conditions of Xinjiang oil-coal slurry were studied. The results show that: when using sodium lignosulphonate as dispersant and polyacrylamide 10000 as stabilizer, pulverized coal is 50 g, diesel is 23 mL, water is 26 mL, the oil-coal slurry has the lowest apparent viscosity and the best stability. The performance of the oil-coal slurry prepared with composite dispersant which was made by SDBS and ethoxylated dodecylalcohol in accordance with the ratio of 1 : 1 is better than that with a single dispersant.%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50 g,柴油23 mL,水26 mL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.【期刊名称】《煤炭转化》
【年(卷),期】2012(035)004
【总页数】3页(P41-43)
【关键词】油水煤浆;新疆煤;黏度;静态稳定性
【作者】张勋;蔡会武;杨正虎;薛晓宏
【作者单位】西安科技大学化学与化工学院,710054西安;西安科技大学化学与化工学院,710054西安;西安科技大学化学与化工学院,710054西安;陕西省能源质量监督检验所,710054 西安
【正文语种】中文
【中图分类】TQ536.1;TQ517.4
油水煤浆是继油煤浆和水煤浆之后发展起来的一种新型煤基代油流体燃料.油水煤浆由油、煤、水和微量添加剂组成.根据煤浆外相组成的不同，可分为油基与水基两种.［1］油水煤浆的含煤量一般在35%～50%之间，含水量不低于15%.与油煤浆及水煤浆相比，这种三元混合燃料具有易点燃、热值高、用油省和黏度较低等优点.［2］
1.1 实验材料
0＃柴油（榆林炼油厂生产）、聚乙二醇2 000、聚丙烯酰胺10 000、烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠，以上药品规格均为工业用品；新疆煤（新疆天池化工有限公司生产）.
1.2 实验方法
1.2.1 煤浆制备
将新疆煤在粉碎机中粉碎，再在球磨机中研磨至颗粒为500目（25μm）.在烧杯中按比例加入油、水和添加剂（分散剂和稳定剂），用搅拌器以2 000r／min的转速搅拌8min，形成油、水乳浊液，再在1 000r／min的转速下逐步加入一定量
研磨好的煤粉，并搅拌10min，形成煤浆.［3］
1.2.2 煤浆性能测定
黏度测定：采用NDJ—5S型旋转黏度计，使用3＃转子，在剪切速率100s－1下测得.
煤浆静态稳定性测定［4］：
1）搅拌水煤浆试样使之均匀，将其倒入已知质量的瓶中（瓶子规格要求基本一致，瓶口大小一致），记录水煤浆总质量mz，放置7d.
2）7d后，将瓶内水煤浆倒入预先精确称量并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.
3）称量接收瓶总质量，计算接收瓶中水煤浆的质量mb′；称量试样瓶总质量，计算试样瓶中残留物的质量mb.
4）静态稳定性计算公式：
式中：SBsta为水煤浆静态稳定性，%；mb为水煤浆静置7d后非流动性残留物
的质量，g；mz为水煤浆试样的总质量，g.接收瓶中水煤浆的质量和试样瓶中水
煤浆的质量之和（mb′＋mb）与水煤浆试样的总质量mz相差不应超过原质量的1%，否则本次实验无效.
本实验将计算所得的稳定性的数据规定为D：100%～70%；C：70%～50%；B：50%～20%；A：20%～0%.
2.1 新疆煤煤质分析
新疆煤样工业分析结果见表1.
我国煤制水煤浆技术已经达到实用化程度.用新疆煤来制油水煤浆，是因为其水分
含量高，不适合做水煤浆的原料.根据张荣曾［5］提出的评价煤炭成浆性难度指数D（D＝7.5＋0.5 Mt－0.05HGI），D值愈高，煤炭成浆的难度愈大，一般情况下
当D值大于10时，就很难成浆了.由表1数据可以计算出新疆煤的成浆性难度指数D＝16.2，大于10，因此很难制成水煤浆.
2.2 分散剂的确定
分散剂的作用是适当降低水煤浆的黏度，使之具有良好的流动性.［6］在4个烧杯中分别加入烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵、木质素磺酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚各0.5g，再分别加入柴油23mL和水26.5mL，用搅拌器以2 000r／min的转速搅拌8min，形成油、水乳浊液，再在1 000r／min的转速下逐步加入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2. 由表2可知，烷基酚聚氧乙烯醚制备的煤浆静态稳定性为100%，说明煤浆会结成硬块，烷基酚聚氧乙烯醚不适合做新疆煤制煤浆的分散剂.木质素磺酸钠制备的煤浆静态稳定性和黏度均最低，说明木质素磺酸钠可作为较好的分散剂.
2.3 稳定剂的确定
将聚乙二醇2 000、聚丙烯酰胺10 000和羧甲基纤维素钠各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和木质素磺酸钠0.5g，用搅拌器以2 000r／min的转速搅拌8min，形成油、水乳浊液，再在1 000r／min的转速下逐步加入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.
由表3可知，聚乙二醇2 000制备的煤浆黏度过大，所以聚乙二醇2 000不适合用做新疆煤制煤浆的稳定剂.聚丙烯酰胺10 000制备的煤浆静态稳定性最低，但其黏度略高于羧甲基纤维素钠制备的煤浆的黏度，依据稳定性对煤浆的影响大于黏度对煤浆的影响，所以最适稳定剂为聚丙烯酰胺10 000.
2.4 分散剂的复配
分散剂复配可以提高水煤浆浓度，降低煤浆黏度，同时还可降低总添加剂用量，达到价廉、高效的目的.研究表明，阴离子－非离子表面活性剂复配作为高效煤浆分
散剂比较理想.［7］非离子型可同时用做分散剂和稳定剂.阴离子型分散剂价格相
对便宜，是制浆的首选添加剂.复配按照总量为0.5g，十二烷基苯磺酸钠（阴离子型）和月桂醇聚氧乙烯醚（非离子型）的方式复配，结果见表4.
由表4可以看出，选用阴离子型和非离子型（十二烷基苯磺酸钠和月桂醇聚氧乙
烯醚）按1∶1进行复配效果比较好，这时静态稳定性最好（35%），黏度最低
（1 192mPa·s）.
2.5 油、水、煤比例的确定
取50g煤，以0.25g月桂醇聚氧乙烯醚、0.25g十二烷基苯磺酸钠和0.5g聚丙烯酰胺10 000为添加剂，以不同油、水比例制取煤浆，静置7d后，测定其静态稳
定性和黏度，结果见表5.
由表5可知，煤浆的静态稳定性和黏度与外加水的含量成反比，与油的含量成正比.当油水比例为23∶26时，煤浆的黏度达到最低（1 156mPa·s），稳定性达到
最好（19.4%）.
1）以木质素磺酸钠为分散剂，聚丙烯酰胺10000为稳定剂，新疆煤粉50g，柴
油23mL，水26mL时，制取的油水煤浆性能良好，浓度中等，静置7d无硬沉淀，可以满足工业要求.
2）分散剂复配（以十二烷基苯磺酸钠∶月桂醇聚氧乙烯醚＝1∶1进行复配）制取的煤浆，其性能优于单一分散剂制取煤浆的性能.
3）新疆煤制取的油水煤浆黏度为1 156mPa·s，静态稳定性可达到14d，其各项
性能参数均符合国家标准.［8］
4）新疆煤制取油水煤浆，为煤浆加压气化提供了一个新的原料来源，为新疆煤的深加工提出了一条新的出路.
【相关文献】
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