改性萘系水煤浆添加剂的研究及应用.pdf

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1、煤炭加工与综合利用50c0ALPR0cEssNG＆c0MPREHENsJVEunuzAT0NNo．1．2013改性萘系水煤浆添加剂的研究及应用杨会民，曾梅(西北化工研究院，陕西西安710054)摘要：结合萘系分散剂的合成工艺及作用机理，讨论了接枝共聚与复配改性萘系水煤浆添加剂的研究及市场应用情况；分析表明，采用化学接枝或复配改性技术，能够提高萘系分散剂的分散稳定性能；萘系复配木质素系价格最低。关键词：水煤浆；B一萘磺酸盐甲醛缩合物；接枝改性；复配中图分类号：TQ536文献标识码：A文章编号：1005—8397(2013)01-005043

2、4现代煤气化技术包括湿法和干法气化技术，萘浓硫酸p一萘磺酸甲醛碱液石灰乳在湿法料浆气化中，水煤浆成浆性能是决定后续工艺生产中气化指标及生产稳定性的关键因素。萘及萘同系物磺酸盐与甲醛的缩合物是一种优良CaS04的阴离子表面活性剂，主要组分为B一萘磺酸盐液体产品甲醛缩合物，因其分散性能好、降黏作用强、成浆流动性好等优点，广泛应用于湿法气化料浆制图113一萘磺酸甲醛缩合物的简单工艺流程备，但其缺点是浆体稳定性差，易吸水产生沉淀_lJ。近年来，受萘原料价格上涨及萘系分散萘磺酸；在高温下是热力学控制，主产物是一萘剂应用性能的局限等影响，单一使用萘系

3、分散剂磺酸，如反应式(1)、(2)所示。的方法逐渐消退，取而代之的是接枝共聚型及复配型改性萘系水煤浆添加剂。6[一萘磺酸1萘系分散剂SO3H一萘磺酸1．1合成工艺B一萘磺酸盐甲醛缩合物的合成工业装置较为成熟，如图1所示，工艺流程主要包括萘的磺化、磺化反应需严格控制反应温度，尽可能提高水解、缩合以及中和等反应过程J。B一萘磺酸B一萘磺酸的产率。传统工艺采用浓硫酸法，硫酸在水解后需进入蒸汽吹扫精萘回收系统，中和完的投料量应大于萘的投料量，反应时间2～3h；成后，根据成品的应用性能及纯度要求，还需增水解反应的目的是去除磺化产物中的一萘磺酸，设过

4、滤净化装置。以提高产品质量；缩合反应是合成分散剂的关键萘的仅位电子云密度大，亲电取代反应活性反应，该反应过程受加入甲醛量、反应酸度、温高，易发生磺基取代反应和水解作用；萘的B位度、时间及体系黏度等的影响，反应体系采用酸空间障碍小，取代产物的位能低。因此，萘的单作催化剂，酸度宜控制在30％左右；中和反应是磺化反应在低温下是动力学控制，主产物是一将缩合产物冷却并用碱中和至pH为7～9。浓硫酸工艺中，过量的硫酸必须用大量的碱液中和，收稿日期：2012—11-01增加了烧碱或石灰的消耗，经济环保性差，成品作者简介：杨会民(1984一)，男，陕西富

5、平人，2011年毕业质量低。现代工业采用s0更适合环境友好型生于太原理工大学煤化工研究所，工学硕士，西北化工研究院助理产，但对反应设备、过程的控制精度要求较高。工程师，电话：029—89129837。2013年第1期杨会民，等：改性萘系水煤浆添加剂的研究及应用511．2作用机理第一种是将聚羧酸盐高效减水剂用盐酸和甲B一萘磺酸盐甲醛缩合物是一cH。一键连接的醛进行氯甲基化反应，然后将产物作为改性剂加多萘环链状分子，水煤浆中煤粉颗粒与分散剂的入到萘磺酸盐中，在催化剂的作用下，进行萘磺吸附主要靠范德华力或氢键。分散剂的芳烃、烷酸与甲醛的缩合反应

6、以及改性剂与萘磺酸的接枝烃与煤粒表面相互吸引，分散剂中亲水性的磺酸反应，反应结束时用碱中和。所得改性萘系分散基指向溶剂水，形成粉煤颗粒周围的能垒。带电剂的分子结构单元为(R代表聚羧酸盐)：颗粒间相互排斥，使煤粒在水溶液中保持分散性和稳定l生，浆体形成非牛顿假塑性流体。萘系分散剂结构同时兼顾一定的立体构型和分子线度，受亲水基团和憎水基团种类、数量、比例的影响，对不同煤种成浆时表现出的分散效果不同。变质程度高的煤分子结构主体为缩合芳香环，含极少第二种是将萘磺酸溶于DMF中，加入二氯亚量烷基侧链及含氧官能团，萘系分散剂缩合度的砜进行萘磺酰化反应

7、，反应后的产物溶于吡啶溶增加，有利于增强分散剂与煤分子间的范德华力，液，向其滴加带有活性基团一OH的改性剂，如葡提高制浆效果；变质程度低的煤分子结构中芳香环数少，并含有少量的脂环、氢化芳环结构，结萄糖酸钠、聚羧酸盐减水剂和多元醇等改性剂的吡啶溶液，进行接枝反应。将反应后的产物加入构单元之间由一CH：一CH：一键和c一0一c键连接，形成空间网状结构，结构单元上连有的羟基到萘磺酸中，在甲醛和浓硫酸的共同作用下进行缩合反应，反应完毕用碱中和。所得改性萘系分官能团，使煤分子表面位阻效应增大。当萘系缩散剂的分子结构单元为(R代表具有活性基团合度增加

8、时，分散剂与煤分子之间的结合力反而减小，料浆性能变差，因此对于中低变质程度煤，一OH的改性剂)：萘系分散剂的缩合度并非越高越好l。2接枝共聚改性萘系2．1接枝共聚改性原理根据分子设计理论，采用