一种无木质素的水煤浆添加剂以及用其制备的水煤浆
技术领域
本发明涉及煤炭燃料制备技术领域，具体涉及一种无木质素的水煤浆添加剂以及用其制备的水煤浆。
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。煤浆是由大约50-70％质量分数的煤、1％质量分数的添加剂和水通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料，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。水煤浆的出现改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。
目前水煤浆技术已被列为我国能源发展重点推广技术，也是煤炭工业洁净煤技术优先发展重点技术之一。我国是一个富煤少油的国家，水煤浆作为新型代油环保燃料，正被越来越多的企业所认识，采用水煤浆技术进一步改善煤炭企业的产品结构，提高煤炭企业经济效益。水煤浆技术还可以解决一些燃煤企业环保及工艺过程调节的问题。
煤的品种非常多，煤的组成变化大，导致有的煤容易成浆，有的煤难成浆。如：煤的内水高，灰分高的就难成浆。通过添加水煤浆添加剂来成浆，合适的水煤浆添加剂可以提高煤浆的浓度和降低煤浆的粘度，从而提高水煤浆的质量。
现在市场上的水煤浆添加剂以木质素为主。这种添加剂的来源为造纸生产纸浆过程的废液。随国家对环保和安全的管理，纸厂通过碱回收技术，回收了这部分黑液，这个原料的供应越来越少，受到了严重的限制，导致供货问题。同时这种添加剂成分随造纸浆的原料和生产过程的变化而变化，产品质量不稳定，导致产品分散性能差，从而影响水煤浆的质量。随木质素原料的紧缺，需要研制出不使用木质素为原料的添加剂，同时可以提高水煤浆的浓度而提升气化产能，为气化工厂创造效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决木质素原料供应不足，影响煤浆添加剂制备的问题，提供一种无木质素的水煤浆添加剂以及用其制备的水煤浆，通过多种高性能的聚合物作为添加剂原料，不添加木质素的情况下生产新型的水煤浆添加剂，主要通过合成的分散剂作为添加剂的主要原料，可以提高并稳定水煤浆添加剂的性能，获得比木质素为添加剂生产水煤浆的更好的煤浆质量。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种无木质素的水煤浆添加剂，按重量百分比该添加剂由以下组分组成：
上述组分中，萘系分散剂是煤焦油系分散剂，分子量大，通过吸附在煤粒表面可以有效分散煤浆中的煤粒，从而降低煤浆粘度，改善煤浆的稳定性。
聚苯乙烯磺酸盐具有比萘磺酸甲醛缩合物更好的分散性能，减黏效果强，从而获得更高浓度的煤浆。
聚氧乙烯系列非离子合成分散剂具有良好的亲水性和亲油性基团，不受水质的影响，从而提高煤浆的稳定性和流动性，同时可提高煤表表面的亲水性，帮助阴离子分散剂提高效果，实现很好的协同作用。
磺化三聚氰胺甲醛缩合物具有高效的分散性能，和其他分散剂的相容性好，有较好的耐高温性能，可以在使用高温废水配浆时保证煤浆的质量。
上述的这些组分的组合以及各组分的上述百分比范围，是通过大量试验确定的，上述组合以及百分比范围使本发明复配的水煤浆添加剂具有改善煤表面的亲水性，提高分散剂的分散性的特点，同时增强了颗粒间的静电排斥力，可以高效的改善水煤浆的流动性；分散剂提供位阻空间稳定了煤浆，在不使用稳定剂的状况下，也能保证煤浆添加剂的稳定性。
为了优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
在上述组分中，萘系分散剂的含量优选为20～40％，或者聚氧乙烯非离子合成分散剂的含量优选为10～20％。
上述的萘系分散剂选自萘磺酸甲醛缩合物；上述的聚苯乙烯磺酸盐选自聚苯乙烯磺酸钠；上述的聚氧乙烯非离子合成分散剂选自烷基酚聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚。
本发明的另一方面还提供了一种水煤浆，包含上述的水煤浆添加剂。
进一步地，所述水煤浆包含1wt％水煤浆添加剂，65～75wt％的煤和余量的水。
进一步地，所述的煤为田庄煤和/或神优二号化工煤。
本发明的另一方面还提供了所述的无木质素的水煤浆添加剂在制备水煤浆中的应用。
本发明的有益效果在于：
1.本发明不使用传统木质素作为添加剂原料，通过多种合成添加剂分散剂的协同作用，改善煤表面的亲水性，提高分散剂的分散性；同时增强了颗粒间的静电排斥力，可以高效的改善水煤浆的流动性；分散剂提供位阻空间稳定了煤浆，在不使用稳定剂的状况下，也能保证煤浆添加剂的稳定性。
2.本发明可以有效的保证新型水煤浆添加剂的效果，彻底解决了木质素复配萘系聚合物效果不好的问题，可以更好的提高煤浆的质量，提高煤浆的浓度，从而提高气化炉的产气量，即使在木质素原料短缺的情况下也能提供产品。同时根据煤种的变化，调整多种的分散剂比例，可以保证在使用难成浆煤时也能有好的配浆效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例和对比例中使用的烷基酚聚氧乙烯醚为谱朋科技生产，月桂醇聚氧乙烯醚为谱朋科技生产。萘磺酸甲醛缩合物为山东万山集团生产。聚苯乙烯磺酸那为狮王公司生产。磺化三聚氰胺甲醛缩合物为宏鑫公司生产。
实施例1
在常温和常压下，将30wt％的萘磺酸甲醛缩合物，30wt％的聚苯乙烯磺酸钠，20wt％的烷基酚聚氧乙烯醚与20wt％的磺化三聚氰胺甲醛缩合物混合于反应容器内，加水稀释并搅拌30～60min的时间，直到搅拌均匀，得到30％固含量的液体水煤浆添加剂。
实施例2
在常温和产压下，将40wt％的萘磺酸甲醛缩合物，20wt％的聚苯乙烯磺酸钠，10wt％的烷基酚聚氧乙烯醚与30wt％的磺化三聚氰胺甲醛缩合物混合于反应容器内，加水稀释并搅拌30～60min的时间，直到搅拌均匀，得到30％固含量的液体水煤浆添加剂。
实施例3
在常温和产压下，将50wt％的萘磺酸甲醛缩合物，35wt％的聚苯乙烯磺酸钠，15wt％的烷基酚聚氧乙烯醚混合于反应容器内，加水稀释并搅拌30～60min的时间，直到搅拌均匀，得到30％固含量的液体水煤浆添加剂。
实施例4
在常温和产压下，将20wt％的萘磺酸甲醛缩合物，40wt％的聚苯乙烯磺酸钠，10wt％的月桂醇聚氧乙烯醚和30wt％的磺化三聚氰胺甲醛缩合物混合于反应容器内，加水稀释并搅拌30～60min的时间，直到搅拌均匀，得到30％固含量的液体水煤浆添加剂。
对比例1
在常温和产压下，将80wt％的木质素，20wt％的萘磺酸甲醛缩合物混合于反应容器内，加水稀释并搅拌30～60min的时间，直到搅拌均匀，得到30％固含量的液体水煤浆添加剂。
应该注意的是，本发明中的常温和常压分别是指25摄氏度和1个标准大气压。
所述的木质素是一类复杂的有机聚合物，其在维管植物和一些藻类的支持组织中形成重要的结构材料，在化学上，木质素是交叉链接的酚聚合物。
本发明中的水煤浆，包含上述实施例1-4任一项制备的水煤浆添加剂。
作为一种优选的实施方式，本发明的水煤浆包括1wt％的水煤浆添加剂，65～75wt％的煤和余量的水。具体的，水煤浆添加剂的含量为1wt％，煤的含量为65wt％，水的含量为34wt％。
可以理解的是，所述的“余量”是指100wt％减去水煤浆添加剂以及煤所剩的百分比含量。
本实施例中，煤选用田庄煤和/或神优二号化工煤按质量比3：7混合后的混合煤。
按照1wt％水煤浆添加剂，65wt％煤和34wt％水的比例，将实施例1-4以及对比例1制备的水煤浆添加剂分别进行水煤浆的制备，并对得到的水煤浆的浓度和粘度进行测试，测试结果见下表1。
这里的粘度是指水煤浆的剪切粘度；煤浆浓度是指煤的质量占煤浆质量的百分比，浓度测试方法按照国标GB/T 18856.2-2002中公开的方法进行测试。
表1水煤浆性能测试结果
从表中可以看出，实施例1-4相对于对比例1，干基添加剂添加量降低50％，但煤浆浓度均高2-3％，因此在不使用木质素的情况下，本发明的水煤浆添加剂可以有效提高水煤浆浓度，从而可以进一步提高气化炉的气化效率，提高产能。从粘度的结果可以看出，实施例1-4的粘度较对比例1有所降低，而粘度越低说明体系的分散性越好，这也可以说明本发明的水煤浆添加剂可以明显提高其分散性，同时增强了颗粒间的静电排斥力，高效的改善水煤浆的流动性和稳定性。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
