一种梳型水煤浆分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水煤浆分散剂技术领域，具体涉及一种梳型水煤浆分散剂及其制备方法。
背景技术
中国是一个煤多油少的国家，石油资源相对贫乏，煤炭资源储量较为丰富，在将来的几十年里，煤炭在中国将继续发挥主要能源的作用，然而煤炭的直接燃烧利用却导致了较低的利用效率及严重的气候恶化和环境污染。综合考虑能源安全和环境问题，洁净利用煤炭资源日益受到重视。洁净煤技术被提上日程也已有30～40年的历史了，并且为实现进一步提高煤炭的利用率、达到环境保护标准、提高煤炭经济利用价值的要求，主要有以下三个方面的改进：通过提高碳的回收利用来减少温室气体二氧化碳的排放量；改进燃烧技术从而提高煤炭的有效利用率；控制二氧化硫、氮氧化物、固体颗粒物等环境污染物的排放。当今世界面临石油危机，开始研究新型能源替代品，水煤浆便是其替代品之一。
水煤浆用于替代煤炭的燃烧，具有燃烧效益较高、降低环境污染、负荷调整便利、节省用煤和改善劳动条件等优点。水煤浆技术是一种高效安全、经济清洁、操作简单的洁净煤技术。影响水煤浆高效利用的影响因素颇多，其分散剂的研制对于水煤浆技术具有关键作用。
现有制浆技术中，低阶煤难以制备高浓度的水煤浆。且用于水煤浆的分散剂主要有萘系、木质素系、腐殖酸系、磺化丙酮甲醛缩合物和非离子分散剂等。然而，这些分散剂中的大多数是以石油产品为原料的，不仅价格较高，而且容易产生环境污染。而且它们成浆浓度不高，一般用低阶煤和不成熟煤成浆浓度在59到61之间。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种梳型水煤浆分散剂及其制备方法，该水煤浆分散剂在较低掺量下有较好的分散性，能够明显提高水煤浆浆体浓度，且原料易得、绿色环保、价格低廉。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：酯类单体250-320份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1-30份、α-甲基苯乙烯磺酸3-5份、丙烯酸30-180份、28％双氧水3-5份、引发剂2-6份、分子量调节剂1-10份。
进一步的，酯类单体为马来酸山梨醇单酯、聚乙二醇丙烯酯、马来酸聚乙二醇单甲醚单酯、马来酸聚乙二醇单酯、二甘醇丙烯酯、二甘醇甲基丙烯酯、聚乙二醇单甲醚丙烯酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酯、山梨醇丙烯酯、山梨醇甲基丙烯酯中的两种或两种以上的混合。
进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种以任意比例的混合，所述分子量调节剂为次磷酸钠、次磷酸钾、亚硫酸氢钠、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇中的一种或两种以任意比例的混合。
进一步的，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：160份的马来酸山梨醇单酯、150份的聚乙二醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1份、α-甲基苯乙烯磺酸3份、丙烯酸30份、28％双氧水3份、过硫酸铵2.5份、巯基丙酸1份。
进一步的，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：100份的马来酸山梨醇单酯、110份的聚乙二醇丙烯酯、110份的二甘醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4份、α-甲基苯乙烯磺酸4份、丙烯酸30份、28％双氧水3份、过硫酸铵2.5份、巯基丙酸1份。
进一步的，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：50份的二甘醇丙烯酯、80份的聚乙二醇甲基丙烯酯、80份的山梨醇丙烯酯、50聚乙二醇单甲醚丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、α-甲基苯乙烯磺酸4份、丙烯酸40份、28％双氧水3份、2份的过硫酸铵、2份的巯基丙酸、5份的次磷酸钠。
上述梳型水煤浆分散剂的制备方法为：在65-85℃条件下，向反应釜中加入两种或者多种酯类单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、α-甲基苯乙烯磺酸配置成一定浓度的水溶液，溶解搅拌均匀，向反应釜中滴加丙烯酸水溶液、28％双氧水、引发剂、分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，反应完成后保温，最终用氢氧化钠水溶液调节pH，即得水煤浆分散剂。
(三)有益效果
本发明提供了一种梳型水煤浆分散剂及其制备方法，其有益效果如下：
1、该发明的水煤浆分散剂的反应条件为常温自由基聚合反应，反应条件易于控制，生产工艺简单，无“三废”排出。
2、该发明的水煤浆分散剂在较低掺量下有较好的分散性。
3、该发明的水煤浆分散剂能够明显提高水煤浆浆体浓度。
4、该发明的水煤浆分散剂延长浆体稳定时间，稳定性良好。
5、该发明的水煤浆分散剂所得产品的适应性更好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：160份的马来酸山梨醇单酯、150份的聚乙二醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1份、α-甲基苯乙烯磺酸3份、丙烯酸30份、28％双氧水3份、过硫酸铵2.5份、巯基丙酸1份。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法为：在65-85℃条件下，向反应釜中加入酯类单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、α-甲基苯乙烯磺酸配置成一定浓度的水溶液，溶解搅拌均匀，向反应釜中滴加丙烯酸水溶液、28％双氧水、引发剂、分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，反应完成后保温，最终用氢氧化钠水溶液调节pH，即得水煤浆分散剂。
实施例2：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：100份的马来酸山梨醇单酯、110份的聚乙二醇丙烯酯、110份的二甘醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4份、α-甲基苯乙烯磺酸4份、丙烯酸30份、28％双氧水3份、过硫酸铵2.5份、巯基丙酸1份。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例3：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：120份的马来酸山梨醇单酯、80份的聚乙二醇丙烯酯、80份的二甘醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10份、α-甲基苯乙烯磺酸4份、丙烯酸40份、28％双氧水4份、2.5份的过硫酸钾、5.0份的次磷酸钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：100份的马来酸山梨醇单酯、80份的聚乙二醇甲基丙烯酯、80份的山梨醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、α-甲基苯乙烯磺酸5份、丙烯酸50份、28％双氧水3份、4份的过硫酸钾、7.0份的次磷酸钠和1.0份的亚硫酸氢钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例5：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：100份的马来酸聚乙二醇单甲醚单酯、80份的聚乙二醇甲基丙烯酯、80份的山梨醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、α-甲基苯乙烯磺酸3份、丙烯酸50份、28％双氧水5份、5份的过硫酸铵、2份的巯基丙酸、3份的次磷酸钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例6：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：50份的马来酸聚乙二醇单甲醚单酯、100份的聚乙二醇甲基丙烯酯、100份的山梨醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、α-甲基苯乙烯磺酸5份、丙烯酸60份、28％双氧水3份、1份的过硫酸铵、1份的巯基丙酸，3份的次磷酸钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例7：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：100份的二甘醇丙烯酯、80份的聚乙二醇甲基丙烯酯、80份的山梨醇丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、α-甲基苯乙烯磺酸5份、丙烯酸80份、28％双氧水4份、2份的过硫酸铵、2份的巯基丙酸，5份的次磷酸钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
实施例8：
一种梳型水煤浆分散剂，该水煤浆分散剂原料包括以下重量份的组分：50份的二甘醇丙烯酯、80份的聚乙二醇甲基丙烯酯、80份的山梨醇丙烯酯、50聚乙二醇单甲醚丙烯酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、α-甲基苯乙烯磺酸4份、丙烯酸40份、28％双氧水3份、2份的过硫酸铵、2份的巯基丙酸、5份的次磷酸钠。
该梳型水煤浆分散剂的制备方法同实施例1。
试验方法及结果分析：
根据GB/T%2018856.5-2008水煤浆试验方法第5部分:稳定性测定中载录的方法以及平常实验的经验。
采用本发明实施例6～12中合成的水煤浆分散剂与市售普通水煤浆分散剂，水煤浆添加量为干煤总量的1.5‰，使用小型球磨机湿磨工艺，对比浓度、粘度、流动性(扩展度)、析水率。具体实验方法如下。
一、浓度实验：
1、实验仪器
卤素水分测定仪
2、实验步骤
①接通实验仪器电源，烘干托盘。
②取3-5g水煤浆样品置于托盘上，按开始键开始测试。
③读取数值A，水煤浆浓度为w＝100％-A
二、粘度实验：
1、实验仪器
美国BROOKEIELD博勒飞DV1粘度计、150ml烧杯。
2、实验步骤
①接通实验仪器电源，调整水平并自动调零。
②取相同量的样品置于150ml烧杯中，保证测量的样品温度、质量。把烧杯放入仪器下方，使转子进入样品中，到转子上的刻度线为止，按开始键开始测试。
③用62#转子在剪切速度位20的速度下测量样品的粘度。比较粘度必须在相同的仪器、转子、速度、容器、温度以及测试时间下进行。
三、流动性实验：
1、实验仪器
a.截锥圆模：上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品；
b.玻璃板(400×400mm，厚5mm)；
c.钢直尺，(300mm)
d.刮刀；
2、实验步骤
①将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均使其表面湿而不带水渍。
②将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用。
③将水煤浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起任水煤浆在玻璃板上流动，至不流动为止，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水煤浆流动度。
四、析水率：
1、实验仪器：比色管、百分之一天平。
2、试验步骤
将制好的水煤浆放入100ml的比色管中称得水煤浆的质量A,将其静置一定时间(t)，用胶头滴管吸出表面析水，称得其析水质量为B，按下式计算其析水率。
析水率＝B/A×100％
选择煤样分别是神木、乌审旗图克镇、赛蒙特尔煤、新疆煤和内蒙煤的配煤。其煤质特性及实结果见表1-3所示。
表1：
表2：
表3：
由表1-3可知，实施例1～8制备的水煤浆分散剂与市售普通水煤浆分散剂(萘磺酸甲醛缩合物及木质素磺酸盐)相比，煤种适应性较好，一般均具有较高的分散能力，可做高浓度的水煤浆，粘度低、稳定性好，具有良好的流动性，其中实施例1、2和8有更加优异的性能，最值得推广。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
