专利名称：一种水焦浆的制备方法
技术领域：
本发明属于洁净煤技术领域，具体涉及一种水焦浆的制备方法。
背景技术：
水焦浆与水煤浆的作用相似，是一种颗粒悬浮体。用于制作水焦浆的原料一兰炭属于疏水性物质，因此水焦浆浆体应具有良好的流变性和稳定性。为了使水焦浆在正常使用中具有较低的粘度和较好的流动性；静止时又具有较高的粘度，不易产生沉淀，在制浆过程中，一般会添加少量的化学添加剂，用量通常不超过兰炭总量的1%。申请号为201120413930.1的中国实用新型专利公开了一种利用炼油厂污水制备水焦浆的系统，该专利采用的原料为石油加工企业的副产物石油焦，在石油资源紧缺的情况下，作为副产物的石油焦价格较高且不易获得，并且该专利的重点是进行炼油厂污水的有效利用。申请号为200810017478.X的中国发明专利公开了气化用水焦浆及其制备方法，该专利也是采用石油焦为原料，原料价格较高且不易获得。申请号为200810012425.9的中国发明专利公开了一种以褐煤半焦为原料制备水焦浆的方法，该专利使用褐煤在中低温条件下热解得到的半焦为原料，所制水焦浆的浆体浓度为60%，达到了作为气化原料的要求，但是该专利的浆体浓度与现有低变质烟煤做水煤浆的浓度是一致的，所以该专利制备的水焦浆在浆体浓度上并没有体现出优势，并且考虑到原料来源和制作成本，在同样的 条件下，低变质烟煤的来源更容易，制作成水焦浆能耗更低，化学反应活性更高。综上所述，尽管个别专利公开了水焦浆的制备工艺和方法，但现有的水焦浆的制备方法中仍存在原料来源受限、加工成本高、产品化学活性低等缺陷，严重阻碍了水焦浆的发展和应用。截止目前，尚未发现采用煤炭的热解产物兰炭为主要原料制备水焦浆的相关研究见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种水焦浆的制备方法。该方法采用煤炭的热解主产物兰炭为主要组分，避免使用石油焦，具有成本低廉、原料来源广泛的显著优点，使兰炭的应用更加广泛；采用该方法制备的水焦浆具有优良的流动性和稳定性，达到了清洁化利用兰炭的目的，具有广泛的推广价值。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种水焦浆的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:步骤一、将煤炭研磨后加入焦磷酸钠碱抽提液中，每升焦磷酸钠碱抽提液中加入Ig 4g研磨后的煤炭,混合均匀后置于沸水浴中加热抽提2h 2.5h,然后进行过滤处理，得到滤液和固体截留物；所述焦磷酸钠碱抽提液由焦磷酸钠、氢氧化钠和去离子水混合制成，所述焦磷酸钠碱抽提液中焦磷酸钠的浓度为10g/L 20g/L，氢氧化钠的浓度为5g/L 10g/L ；步骤二、将盐酸滴加至步骤一中所述滤液中进行酸析处理，直至无沉淀析出后过滤取截留沉淀，然后将截留沉淀置于温度为50°c 70°C的烘箱中烘干，得到腐殖酸；步骤三、将步骤一中所述固体截留物进行热解处理，所述热解处理采用的设备包括依次连接的氮气罐、气体缓冲罐、气体流量计、热解炉和冷却器，所述热解处理的过程为:步骤301、将固体截留物置于热解炉中；步骤302、打开氮气罐向热解炉内通入氮气，并利用气体流量计调节氮气流量，使热解炉内的气体压力为0.3MPa 0.5MPa ；步骤303、将步骤301 中置于热解炉中的固体截留物升温至650°C 800°C后保温15min 25min进行热解处理，自然冷却后在热解炉中得到兰炭，在冷却器中得到煤焦油；步骤四、将步骤303中所述煤焦油在温度为260°C 300°C的条件下加热蒸馏取馏出液，得到煤焦油馏分；步骤五、将有机膨润土和步骤二中所述腐殖酸加入去离子水中，搅拌均匀后加入二甲基硅油和步骤四中所述煤焦油馏分，然后在搅拌速率为1500r/min 2500r/min的条件下搅拌分散IOmin 20min，得到浆液，之后将浆液与步骤303中所述兰炭置于球磨机中球磨，得到水焦浆；所述水焦浆中兰炭的质量百分含量为68% 75%，有机膨润土的质量百分含量为0.08 0.18%,腐殖酸的质量百分含量为0.14% 1.2%,煤焦油懼分的质量百分含量为0.065% 0.75%，二甲基硅油的质量百分含量为0.03% 0.2%，余量为去离子水。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤一中所述煤炭为烟煤。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤一中研磨后煤炭的粒度分布Dw不大于10 μ m。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤二中所述盐酸的浓度为0.5mol/L 3mol/L。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤303中所述升温的速率为5°C /min 15°C /min。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤五中所述有机膨润土的平均粒度不大于75 μ m。上述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤五中所述球磨的速率为300r/min 400r/min,所述球磨的时间为IOmin 20min。本发明与现有技术相比具有以下优点:(I)本发明采用煤炭为原料制备水焦浆，首先采用碱提-酸析的方法将煤炭中的腐殖酸抽提出来作为添加剂一；再将碱提-酸析后的煤炭即固体截留物进行热解处理，期间通过对热解设备和热解工艺的控制和优化，得到热解主产物兰炭以及热解副产物煤焦油；然后将煤焦油在温度为260°C 300°C的条件下进行低温蒸馏，从而分割出煤焦油馏分作为添加剂二；之后采用有机膨润土作为添加剂三，采用二甲基硅油作为添加剂四，通过各添加剂、热解主产物兰炭与去离子水的混合球磨，最终制备出浆体浓度高、流动性好且稳定性强的水焦浆。
(2)本发明制备的水焦浆中主要组分兰炭、添加剂一腐殖酸和添加剂二煤焦油馏分都是从煤炭中制得，煤炭原料来源方便而广泛，且显著提高了煤炭的利用率，大大降低了煤炭传统的利用方式所导致的环境污染问题，真正做到了将煤炭充分利用。(3)本发明采用兰炭为水焦浆的主要组分，避免使用石油焦，具有生产成本低廉、原料来源广泛的显著优点，使兰炭的应用更加广泛。(4)本发明制备的水焦浆的浆体浓度可高达68% 75%，比采用传统工艺制备的水焦浆或水煤浆的浆体浓度提高了 13% 25%，有利于本发明水焦浆气化后有效气体浓度的提高，达到了清洁化利用兰炭的目的，具有广泛的推广价值。(5)本发明制备的水焦浆在23°C室温条件下的粘度为900mPa.s 1200mPa.s,且该水焦浆在23°C室温条件下放置25 50天无硬沉淀析出，说明本发明制备的水焦浆具有优良的流动性和稳定性。下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的制备工艺流程图。图2为本发明固体截留物进行热解处理所采用设备的整体结构示意图。附图标记说明:1-氮气罐；2-气体缓冲罐；3-气体流量计；4一热解炉；5—冷却器。
具体实施例方式如图2所示，本发明固体截留物进行热解处理所采用的设备包括依次连接的氮气罐1、气体缓冲罐2、气体流量计3、热解炉4和冷却器5。实施例1结合图1和图2，本实施例水焦浆的制备方法包括以下步骤:步骤一、将烟煤进行研磨处理，使研磨后烟煤的粒度分布D9tl不大于10 μ m,然后将研磨后的烟煤加入焦磷酸钠碱抽提液中，每升焦磷酸钠碱抽提液中加入2g研磨后的烟煤，混合均匀后置于沸水浴中加热抽提2.5h，最后进行过滤处理，得到滤液和固体截留物；所述焦磷酸钠碱抽提液由焦磷酸钠、氢氧化钠和去离子水混合制成，所述焦磷酸钠碱抽提液中焦磷酸钠的浓度为15g/L，氢氧化钠的浓度为7g/L ;所述烟煤的煤质分析数据见表I ;步骤二、将浓度为lmol/L的盐酸滴加至步骤一中所述滤液中进行酸析处理，直至无沉淀析出后过滤取截留沉淀，然后将截留沉淀置于温度为60°C的烘箱中烘干，得到腐殖酸；步骤三、将步骤一中所述固体截留物进行热解处理，具体过程为:步骤301、将固体截留物置于热解炉4中；步骤302、打开氮气 罐I向热解炉4内通入氮气，并利用气体流量计3调节氮气流量，使热解炉4内的气体压力为0.4MPa ；步骤303、将步骤301中置于热解炉4中的固体截留物以10°C /min的升温速率加热至700°C后保温20min进行热解处理，自然冷却后在热解炉4中得到兰炭，在冷却器5中得到煤焦油；步骤四、将步骤303中所述煤焦油在温度为280°C的条件下加热蒸馏取馏出液，得到煤焦油馏分；步骤五、将平均粒度不大于75 μ m的有机膨润土和步骤二中所述腐殖酸加入去离子水中，搅拌均匀后加入二甲基硅油和步骤四中所述煤焦油馏分，然后在搅拌速率为2000r/min的条件下搅拌分散15min，得到浆液，之后将浆液与步骤303中所述兰炭置于行星球磨机中，以350r/min的速率球磨15min,得到水焦楽;；所述水焦衆中兰炭的质量百分含量为68%，有机膨润土的质量百分含量为0.08%，腐殖酸的质量百分含量为0.28%，煤焦油馏分的质量百分含量为0.068%, 二甲基娃油的质量百分含量为0.04%,余量为去尚子水。表I本实施例烟煤的煤质分析数据
权利要求
1.一种水焦浆的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、将煤炭研磨后加入焦磷酸钠碱抽提液中，每升焦磷酸钠碱抽提液中加入Ig 4g研磨后的煤炭，混合均匀后置于沸水浴中加热抽提2h 2.5h，然后进行过滤处理，得到滤液和固体截留物；所述焦磷酸钠碱抽提液由焦磷酸钠、氢氧化钠和去离子水混合制成，所述焦磷酸钠碱抽提液中焦磷酸钠的浓度为10g/L 20g/L，氢氧化钠的浓度为5g/L IOg/L ； 步骤二、将盐酸滴加至步骤一中所述滤液中进行酸析处理，直至无沉淀析出后过滤取截留沉淀，然后将截留沉淀置于温度为50°C 70°C的烘箱中烘干，得到腐殖酸； 步骤三、将步骤一中所述固体截留物进行热解处理，所述热解处理采用的设备包括依次连接的氮气罐(I)、气体缓冲罐(2)、气体流量计(3)、热解炉(4)和冷却器(5)，所述热解处理的过程为: 步骤301、将固体截留物置于热解炉(4)中； 步骤302、打开氮气罐(I)向热解炉(4)内通入氮气，并利用气体流量计(3)调节氮气流量，使热解炉(4)内的气体压力为0.3MPa 0.5MPa ； 步骤303、将步骤301中置于热解炉(4)中的固体截留物升温至650°C 800°C后保温15min 25min进行热解处理，自然冷却后在热解炉(4)中得到兰炭，在冷却器(5)中得到煤焦油； 步骤四、将步骤303中所述煤焦油在温度为260°C 300°C的条件下加热蒸馏取馏出液，得到煤焦油馏分； 步骤五、将有机膨润土和步骤二中所述腐殖酸加入去离子水中，搅拌均匀后加入二甲基娃油和步骤四中所述煤焦油 懼分，然后在搅拌速率为1500r/min 2500r/min的条件下搅拌分散IOmin 20min，得到浆液，之后将浆液与步骤303中所述兰炭置于球磨机中球磨，得到水焦浆；所述水焦浆中兰炭的质量百分含量为68% 75%，有机膨润土的质量百分含量为0.08 0.18%,腐殖酸的质量百分含量为0.14% 1.2%,煤焦油懼分的质量百分含量为0.065% 0.75%，二甲基硅油的质量百分含量为0.03% 0.2%，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤一中所述煤炭为烟煤。
3.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤一中研磨后煤炭的粒度分布D9tl不大于10 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤二中所述盐酸的浓度为 0.5mol/L 3mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤303中所述升温的速率为 5°C /min 15°C /min。
6.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤五中所述有机膨润土的平均粒度不大于75 μ m。
7.根据权利要求1所述的一种水焦浆的制备方法，其特征在于，步骤五中所述球磨的速率为300r/min 400r/min,所述球磨的时间为IOmin 20min。
全文摘要
本发明提供了一种水焦浆的制备方法，包括以下步骤一、将煤炭研磨后加入焦磷酸钠碱抽提液中加热抽提，然后进行过滤处理，得到滤液和固体截留物；二、将滤液中进行酸析处理，经过滤和干燥后得到腐殖酸；三、将固体截留物进行热解处理，得到兰炭和煤焦油；四、将煤焦油进行蒸馏，得到煤焦油馏分；五、将有机膨润土、腐殖酸、二甲基硅油、煤焦油馏分与去离子水混合搅拌，得到浆液，然后将浆液与兰炭混合球磨，得到水焦浆。本发明采用煤炭的热解主产物兰炭为主要组分，避免使用石油焦，具有成本低廉、原料来源广泛的显著优点，使兰炭的应用更加广泛；本发明制备的水焦浆具有优良的流动性和稳定性，实现了兰炭的清洁化利用，具有广泛的推广价值。
文档编号C10L1/28GK103113944SQ201310059669
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者孟庆宇, 刘建国, 尹双良, 种欣睿 申请人:陕西延长石油矿业有限责任公司