一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法：腐植酸和尿素用水?dāng)嚢枞芙夂?，加入堿性調(diào)節(jié)劑，再加入磺化劑，升溫到50-55℃，開(kāi)始滴加加入丙酮與甲醛的混合溶液，控制溫度為55-60℃，約1-1.5h加完，再升溫至70-80℃，恒溫反應(yīng)1-2h，繼續(xù)升溫至95-110℃聚合反應(yīng)2-3h后，降溫出料，經(jīng)烘干粉碎即得到棕褐色的固體粉末產(chǎn)品，本發(fā)明所得到的是一種含有磺酸基、羧基和羥基、甲基等基團(tuán)的腐植酸系水煤漿分散劑，在保持腐植酸分散劑的良好分散性的基礎(chǔ)，改善了其穩(wěn)定性，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，原材料易得，反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品可很好地解決腐植酸作為水煤漿分散劑使用時(shí)穩(wěn)定差的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水煤漿分散劑領(lǐng)域，特別涉及一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水煤漿具有濃度高、流變性好、長(zhǎng)期儲(chǔ)存不沉淀，能類(lèi)似燃油進(jìn)行泵送傳輸、霧化燃燒，完全能夠代替燃油等優(yōu)勢(shì)，故其發(fā)展快速。但要制備高濃度的水煤漿，選擇適合、高效的分散劑至關(guān)重要。少量分散劑的引入可以使水和煤的融合性更好，降低了其勃度，增大流動(dòng)性，而且更加穩(wěn)定。現(xiàn)有分散劑包括萘系、腐植酸系、木質(zhì)素系、聚烯烴系、丙烯酸系以及相關(guān)成分的復(fù)配產(chǎn)品。市場(chǎng)上應(yīng)用較廣泛的水煤漿分散劑(如萘系分散劑)存在著原料短缺，價(jià)格高的缺陷，因此開(kāi)發(fā)出以天然資源為基礎(chǔ)原料、性能優(yōu)良的水煤漿分散劑具有巨大的工業(yè)價(jià)值。
[0003]腐植酸系水煤漿分散劑具有原料豐富，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，腐植酸分子的基本結(jié)構(gòu)是帶側(cè)鏈的芳香環(huán)、稠環(huán)、脂肪環(huán)和雜環(huán)的縮聚體系，這種結(jié)構(gòu)特性與煤的結(jié)構(gòu)相似，可以很好的吸附在煤粒表面，分散性能良好，但是穩(wěn)定性差；鑒于此，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外利用腐植酸為原料制備水煤漿分散劑的研究與應(yīng)用主要集中在對(duì)腐植酸的改性，如氧化、磺化、硝化等初級(jí)改性方面。近年來(lái)關(guān)于腐植酸磺化聚合制備水煤漿分散劑的研究報(bào)道主要有:鄭化安等在文獻(xiàn)【ZL99115929.2】中論述了一種腐植酸系水煤漿添加劑及制備方法，其制備過(guò)程是對(duì)腐植酸類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行氧化 降解、磺化、甲基化改性處理，張光華在文獻(xiàn)【煤炭轉(zhuǎn)化，2013年，第4期，68-71頁(yè)】中介紹了一種通過(guò)磺甲基化甲醛縮合改性腐植酸的方法；陳琴笙在文獻(xiàn)【ZL01141319.0】中介紹了一種腐植酸復(fù)配型的水煤漿助劑，它由造紙黑液、草炭、腐植酸三者經(jīng)混合、熱化配制而成?？傊?，目前文獻(xiàn)報(bào)道的腐植酸改性方法中均存在分散性差與穩(wěn)定性不能兼顧、穩(wěn)定性不理想等問(wèn)題，這些初級(jí)改性中，腐植酸的分子量小、水溶性差，使用時(shí)還必須加入專(zhuān)門(mén)的穩(wěn)定劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，可在降低水煤漿分散劑成本的同時(shí)提高其穩(wěn)定性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份腐植酸鹽和15-30份尿素與500-600份水?dāng)嚢杌旌系没旌衔顰，向混合物A中加入2-10份堿性調(diào)節(jié)劑以及50-100份磺化劑得混合物B，將混合物B升溫至50-55°C后開(kāi)始向混合物B中滴加由40-80份丙酮與90-120份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)55-60°C，并于1-1.5h內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后升溫至70-80°C保溫反應(yīng)l_2h，然后繼續(xù)升溫至95-110°C保溫反應(yīng)2_3h得物料A，物料A降至室溫后出料得物料B，將物料B烘干后粉碎得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0007]所述腐植酸鹽為腐植酸鈉鹽、腐植酸鉀鹽或腐植酸銨鹽。[0008]所述堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0009]所述磺化劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉。
[0010]所述烘干的溫度為105_130°C。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)本發(fā)明利用煤炭工業(yè)以及腐爛植物的副產(chǎn)物提取的腐植酸，通過(guò)腐植酸磺甲基化，再與磺化丙酮、尿素縮聚反應(yīng)的方法，實(shí)現(xiàn)了在腐植酸鹽片狀結(jié)構(gòu)上引入了磺甲基化基團(tuán)、磺酸基、酰胺基、羥基等含有水溶性基團(tuán)的長(zhǎng)側(cè)鏈，提高了腐植酸的水溶性和分子鏈長(zhǎng)度，在保持其良好降黏分散性能的基礎(chǔ)上，可提高水煤漿的穩(wěn)定性。
[0013](2)本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原材料易得，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，反應(yīng)條件溫和，存放和運(yùn)輸方便。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1
[0016]將100g腐植酸鈉和15g尿素加入常壓反應(yīng)器中后用500g水?dāng)嚢枞芙?，然后向所述常壓反?yīng)器中加入2g氫氧化鈉，再向所述常壓反應(yīng)器中加入50g無(wú)水亞硫酸鈉，然后升溫至55°C后開(kāi)始向所述 常壓反應(yīng)器中滴加由40g丙酮與90g質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度為55°C，并于Ih內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后再升溫至70°C保溫反應(yīng)2h，然后繼續(xù)升溫至110°C保溫聚合反應(yīng)2h，然后降至室溫后出料，出料后進(jìn)行烘干(120°C )、粉碎得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0017]實(shí)施例2
[0018]將100g腐植酸鈉和20g尿素加入常壓反應(yīng)器中后用500g水?dāng)嚢枞芙?，然后向所述常壓反?yīng)器中加入3g氫氧化鈉，再向所述常壓反應(yīng)器中加入57g無(wú)水亞硫酸氫鈉，然后升溫至50°C后開(kāi)始向所述常壓反應(yīng)器中滴加由60g丙酮與95g質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)55°C，并于1.5h內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后再升溫至75°C保溫反應(yīng)1.5h，然后繼續(xù)升溫至98°C保溫聚合反應(yīng)2h，然后降至室溫后出料，出料后進(jìn)行烘干(11 (TC )、粉粹得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例3
[0020]將100g腐植酸鉀和15g尿素加入常壓反應(yīng)器中后用550g水?dāng)嚢枞芙?，然后向所述常壓反?yīng)器中加入6g氫氧化鉀，再向所述常壓反應(yīng)器中加入70g無(wú)水亞硫酸鈉，然后升溫至55°C后開(kāi)始向所述常壓反應(yīng)器中滴加由60g丙酮與120g質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)60°C，并于Ih內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后再升溫至75°C保溫反應(yīng)lh，然后繼續(xù)升溫至110°C保溫聚合反應(yīng)2h，然后降至室溫后出料，出料后進(jìn)行烘干(105 °C )、粉粹得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0021]實(shí)施例4
[0022]將100g腐植酸鉀和25g尿素加入常壓反應(yīng)器中后用600g水?dāng)嚢枞芙猓缓笙蛩龀悍磻?yīng)器中加入IOg氫氧化鉀，再向所述常壓反應(yīng)器中加入90g無(wú)水焦亞硫酸鈉，然后升溫至55°C后開(kāi)始向所述常壓反應(yīng)器中滴加由70g丙酮與IlOg質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)60°C，并于Ih內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后再升溫至70°C保溫反應(yīng)2h，然后繼續(xù)升溫至110°C保溫聚合反應(yīng)2h，然后降至室溫后出料，出料后進(jìn)行烘干(130°C )、粉粹得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0023]實(shí)施例5
[0024]將100g腐植酸銨和30g尿素加入常壓反應(yīng)器中后用600g水?dāng)嚢枞芙?，然后向所述常壓反?yīng)器中加入IOg氫氧化鉀，再向所述常壓反應(yīng)器中加入100g無(wú)水亞硫酸鈉，然后升溫至50°c后開(kāi)始向所述常壓反應(yīng)器中滴加由80g丙酮與120g質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)60°C，并于Ih內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后再升溫至80°C保溫反應(yīng)2h，然后繼續(xù)升溫至105°C保溫聚合反應(yīng)2h，然后降至室溫后出料，出料后進(jìn)行烘干(125°C )、粉粹得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
[0025]以下為本發(fā)明所制備水煤漿分散劑的性能比較:
[0026]選用彬長(zhǎng)煤為研究對(duì)象，通過(guò)破碎、磨礦、篩選和級(jí)配后，加入計(jì)算量的水分和水煤漿分散劑，攪拌均勻后即可得到不同濃度的水煤漿，利用Brookfield粘度計(jì)測(cè)定水煤漿表觀(guān)黏度，并采用落棒試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)水煤漿的穩(wěn)定性。煤的粒徑級(jí)配:D(0.5)=22 μ m ;D(0.9)=110 μ m ；<75 μ m=80% ；<5 μ m=20% ;平均粒徑=45 μ m。
[0027]本發(fā)明各實(shí)施例所制備產(chǎn)品的分散性能與穩(wěn)定性能比較參見(jiàn)表1，以彬長(zhǎng)煤為研究對(duì)象，分散劑加藥量為0.3% (wt%),以干基煤質(zhì)量為基計(jì)算，測(cè)定溫度約25°C。
[0028]表1各實(shí)施例所制備產(chǎn)品的成漿性能比較
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份腐植酸鹽和15-30份尿素與500-600份水?dāng)嚢杌旌系没旌衔顰，向混合物A中加入2-10份堿性調(diào)節(jié)劑以及50-100份磺化劑得混合物B，將混合物B升溫至50-55°C后開(kāi)始向混合物B中滴加由40-80份丙酮與90-120份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛水溶液組成的混合液，滴加過(guò)程中控制溫度不超過(guò)55-60°C，并于1-1.5h內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后升溫至70-80°C保溫反應(yīng)l_2h，然后繼續(xù)升溫至95-110°C保溫反應(yīng)2_3h得物料A，物料A降至室溫后出料得物料B，將物料B烘干后粉碎得到棕褐色固體粉末產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于:所述腐植酸鹽為腐植酸鈉鹽、腐植酸鉀鹽或腐植酸銨鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于:所述堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于:所述磺化劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磺化縮聚改性腐植酸水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于:所述烘干的溫度為 105-130°C。
【文檔編號(hào)】C10L1/32GK103951836SQ201410161163
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】張光華, 朱妞, 衛(wèi)穎菲, 李俊國(guó), 朱軍鋒, 牛育華 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)