尹宝华[1]2003年在《水煤浆分散剂的研制和性能评价》文中进行了进一步梳理水煤浆是由大约70％的煤、30％的水和少量化学添加剂制备而成的一种煤水固液分散体系，具有象石油一样良好的流变性、触变性和稳定性。其燃烧温度低，产生较少的SO_x、NO_x和CO，而且加工工艺简单，与煤的气化、液化相比投资少，成本低，具有良好的社会效益和经济效益。流变性和粘度是表征水煤浆质量的两个最重要参数，受多种因素影响，其中添加剂是煤能够成浆的最关键因素，也是煤浆中除了煤粉之外价格最贵的物质。目前水煤浆生产面临的最大任务就是降低添加剂成本，改善其普适性。 本实验利用来源广泛，成本低廉的乙烯装置副产物裂解C_9和丙烯酸为原料，经聚合、磺化、皂化等几步反应，研制出了成本低廉的分散剂。基本实验内容为：通过对原料C_9的GC-MS分析，确定了原料中活性组分的种类及其含量；研究了反应温度、反应时间、原料配比等因素对各步反应的影响；并通过一定条件下裂解C_9和丙烯酸的循环反应，探讨了裂解C_9中几类活性组分在自由基聚合反应体系中的反应次序。在实验过程中，利用磺化产物中不同酸根离解常数的差异，根据两次突跃曲线，较准确的表征了磺化产物中磺酸根的数量，计算出了磺化反应程度，并自定义了陡度、增幅等概念，把各类组分的反应活性量化地表示出来。 用本实验研制的分散剂制浆，单剂评价效果能达到与目前应用最普遍的市售萘甲醛缩合物钠盐相近，虽用量稍大，但经济成本远低于北京化_工大学论文蔡甲醛缩合物钠盐，经复配效果更佳，完全能满足工业应用的要求。本实验研制的水煤浆分散剂对降低水煤浆成本，扩大裂解Cg的应用领域具有非常重要的意义。
周海峰[2]2013年在《高效复合型水煤浆添加剂及其神华煤成浆性能研究》文中研究表明作为一个煤炭生产及消费大国，我国在很长的时期内能源供应的主要部分就是煤炭。以煤炭为基础的能源使用构成在我国很难快速转变。在面对煤荒，煤供应不足的问题时，我们对于煤炭能源的洁净高效利用是解决这一问题的根本思路以及最优选择。而在如何能够环保又尽可能高效的利用煤炭能源的领域中，水煤浆技术是其重要组成部分，而水煤浆技术的关键就在于采用何种添加剂。研究具有性能优越，成本低廉，原料来源广泛等特质的水煤浆添加剂对于煤炭的高效利用和可持续发展以及环境保护方面具有重要的意义。本文采用煤的成浆实验法对DCSB进行其相关参数的研究，并通过研究数据和对煤样结构分析的结果对于DCSB的制备工艺提出了改进措施。各种数据表明，对于易成浆和中等成浆难度的煤样，DCSB效果明显；对于难成浆煤样，引入萘磺酸盐活性基团能够提升原有添加剂的性能，使其符合生产要求，达到日常使用的性能。作者通过单因素实验法在前人的成果上确定了其合成的工艺流程及相关要求。测定其相关参数，在不同的温度条件下加入其它参考物，使其达到生产要求。通过成浆实验，我们得出了如下的结果：在同等条件下，高效复合型水煤浆添加剂相对于DCSB和NSF具有较明显的优势。对于易成浆、中等成浆的煤样来说，其制浆具有很好的稳定性，即使对于难成浆的煤样，也同样能提升其性能。说明其符合我们的改进初衷；而且成本较低，能够具有很好的市场竞争优势。添加剂分散在煤浆混合物中，通过实验测定其在不同煤样表明的吸附率，经过研究得出了高效复合型水煤浆添加剂的分散机理。本文最后对难成浆煤样的特性进行了研究，并且针对其难成浆的特点，有选择的提出了几种有效的改进方法，并探讨了其难成浆的原因以及各种因素对其的影响，提出其微观机理。
朱睿杰[3]2009年在《高效复合型水煤浆添加剂及其分散机理的研究》文中认为煤炭是我国的主要能源,在未来相当长的时期内,以煤为主的能源生产和消费结构在我国不会发生根本性的改变。为了保证我国的能源安全,洁净高效利用我国丰富的煤炭资源,使资源、经济和环境协调发展,开发和推广洁净煤技术是我国的最佳选择。水煤浆技术是洁净煤技术的重要内容,添加剂是水煤浆的核心技术之一。研究开发原料来源广、性能优良、价格低廉的高效复合型水煤浆添加剂对降低水煤浆成本、提高水煤浆质量、推进水煤浆产业化进程、发挥水煤浆的代油及节能环保优势有重要的意义。本论文采用煤的成浆实验法对DCSA进行性能评价,结果显示:DCSA对易成浆煤种娄底煤和中等成浆难度煤种大同煤的分散降黏效果明显,且制得水煤浆浆体稳定,但DCSA对难成浆的义马煤适应性较差,分散降黏效果欠佳。通过分析煤的结构和DCSA的结构,提出了改善DCSA性能的方法,即在DCSA的工艺基础上引入萘磺酸盐活性基团。作者在师姐杨红波研究的基础上,通过单因素实验法确定了高效复合型水煤浆添加剂的合成工艺条件,即:取100g的碱木素溶于200ml水中,在温度T_1下加入引发剂M_1,反应h_1小时,在温度T_2下加入磺化剂M_2,反应h_2小时,在温度T_3下加入缩合剂M_3,同时加入活性基团M_4,反应h_3小时,即可得到高效复合型水煤浆添加剂。煤的成浆性实验表明:在相同制浆条件下(浓度、粒度分布等),高效复合型水煤浆添加剂的分散降黏能力与DCSA比有明显提高,同时优于NSF,且制得浆体具有良好的稳定性;它不仅适应于易成浆煤种、中等成浆难度煤种,而且对难成浆煤种也同样适用,是一种性价比高,市场前景广阔的水煤浆添加剂。最后通过添加剂在煤水混合物中的分散-吸附实验,DCSA、高效复合型水煤浆添加剂和不同煤种的红外光谱分析,添加剂在煤表面吸附量的测定,确定了高效复合型水煤浆添加剂中含有大量的疏水性的苯丙烷系列亲煤基团以及羟基和磺酸根等亲水性基团,并提出了高效复合型水煤浆添加剂的分散机理
王青[4]2008年在《改性木质素类水煤浆分散剂的合成与应用》文中研究说明水煤浆是20世纪70年代石油危机中迅速发展起来的一种新型煤基洁净燃料。水煤浆技术在中国能源发展计划中具有十分重要的战略意义。水煤浆分散剂是制备高浓度、高稳定性水煤浆的关键。目前工业常用的水煤浆分散剂有萘磺酸盐甲醛缩合物、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐、木质素磺酸盐等。木质素系水煤浆分散剂主要是造纸废液再加工产品,具有原料丰富、成浆稳定性较好,析水较少的优点,但木质素类分散剂制浆具有粘度大、流动性差等缺点,对木质素进行改性,提高其分散降粘性能,已成为目前水煤浆添加剂研究重点。本论文首先对10种内蒙古煤质进行了工业分析和元素分析,并研究了粒度分布对水煤浆成浆性能的影响,得到了最适宜内蒙古煤种的制浆粒度分布。其次,对木质素磺酸盐的改性方法进行了系统地研究,包括磺化改性、磺化缩合改性、磺甲基化缩合改性、接枝改性以及复配改性,本论文还对木质素磺酸盐与萘磺酸盐的共缩聚改性进行了初步探索。通过向木质素磺酸盐分子中进一步引入磺酸基,提高其分散性能。合成了分散性较好且制浆成浆性稳定的改性木质素磺酸盐分散剂。考察了磺化时间、磺化试剂的种类及其用量对改性木质素磺酸盐分散剂性能的影响。利用正交实验考察并优化了木质素磺酸盐磺化缩合改性的反应条件,并通过红外光谱对合成的改性木质素分散剂的结构进行了表征。结果显示,磺化试剂和缩合试剂的用量、反应体系pH值对产物性能的影响至关重要。优化的磺化缩合改性反应条件为:亚硫酸钠的加入量为木质素磺酸盐质量的50%,磺化反应的pH值为11.5,甲醛的加入量为木质素磺酸盐质量的50%,缩合反应pH值为10,缩合催化剂的适宜用量为3%。对木质素磺酸盐进行了磺甲基化缩合改性,提高其分散和稳定性能。实验得到了最佳合成反应条件:缩合反应温度为70℃,磺甲基化pH值为10.5左右,缩合反应pH值为10.5。通过加入脱水缩合催化剂,进一步提高了改性木质素磺酸盐的制浆分散性和稳定性。在对木质素磺酸盐进行氧化-接枝共聚-缩合改性研究中,优化了反应条件,并利用红外光谱对改性产物的结构进行了表征。得到了最佳合成反应条件,即:过氧化氢用量为木质素磺酸盐质量的10%,氧化反应1h,丙烯酸的用量为木质素磺酸盐质量的50%,接枝反应时间2h,甲醛的用量为木质素磺酸盐质量的40%。木质素磺酸盐和萘磺酸盐甲醛缩合物的复配,由于不同分散剂复配后的优势互补,制得性能良好的水煤浆。最后,将制备的改性木质素类水煤浆分散剂应用于内蒙古不同煤质的制浆实验,考察了改性木质素类水煤浆分散剂的适宜用量以及其对不同煤种的适应性。
张静[5]2014年在《高压均质-H_2O_2耦合活化碱木素水煤浆分散剂合成与性能研究》文中进行了进一步梳理水煤浆是20世纪70年代发展起来的新型煤基洁净燃料。水煤浆分散剂是水煤浆生产的重要组成部分。目前工业上应用的水煤浆分散剂主要为萘系、木质素磺酸盐系、聚羧酸盐系等。木质素磺酸盐系水煤浆分散剂主要来源于改性碱木素，具有原料丰富、价格低的优点，但分散性能较差。开展改性碱木素分散剂的研究工作，寻找出高性能木质素磺酸盐系分散剂的合成工艺具有重要意义。本文首先对碱木素原料和原料煤基本性质进行分析，研究了粒度分布对水煤浆成浆性能的影响，得到了最适水煤浆制浆粒度分布。然后以碱木素为原料，采用直接氧化磺甲基化、高压均质活化磺甲基化、高压均质-H2O2耦合活化磺甲基化改性碱木素，最终合成叁种分散剂产品。研究了各产品合成工艺条件、产品结构与性能的关系。首先采用单因素试验确定直接氧化磺甲基化的工艺条件，通过进一步的正交试验优化工艺条件，得到改性产品AL。利用高压均质活化改性碱木素，然后磺甲基化得到改性产品HL。利用高压均质-H2O2耦合活化改性碱木素，然后磺甲基化合成一种高磺化度、分散性能更好的分散剂HAL。磺化度和红外图谱测定结果表明，与AL相比，HAL有更多的磺酸基接入苯环，水煤浆的最高成浆浓度增加了2%。HAL通过与萘系复配，能够降低萘系分散剂的成本和提高木质素系分散剂的分散性能。在磺化度一定的条件下，适宜的相对分子量（特性粘度12mL/g左右）有利于提高分散剂的分散性能。本文采用高压均质-H2O2耦合活化技术对碱木素进行活化预处理，对碱木素改性作为水煤浆分散剂的研究具有一定理论和实际意义，为碱木素的资源化利用开辟了新途径。
杨红波[6]2008年在《木质素制复合型水煤浆添加剂的研究》文中进行了进一步梳理煤炭是我国的主要能源,在未来相当长的时期内,以煤为主的能源生产和消费结构在我国不会发生根本性的改变。为了保证我国的能源安全,洁净高效利用我国丰富的煤炭资源,使资源、经济和环境协调发展,开发和推广洁净煤技术是我国的最佳选择。水煤浆技术是洁净煤技术的重要内容,添加剂是水煤浆的核心技术之一。研究开发原料来源广、性能优良、价格低廉的复合型水煤浆添加剂对降低水煤浆成本、提高水煤浆质量、推进水煤浆产业化进程、发挥水煤浆的代油及节能环保优势有重要的意义。根据木质素的结构与性质,提出以木质素为原料合成复合型水煤浆添加剂DCSA的工艺技术路线,探讨了影响DCSA的主要因素,用序列实验方法确定合成DCSA的最佳工艺参数,即:100g木质素与10g氧化剂于温度T_1下反应H_1小时,使木质素活化,然后加入30g磺化剂于温度T_2下反应H_2小时;最后加入30g聚合剂于温度T_3下反应H_3小时,得到DCSA产品。不同煤种的成浆性实验表明:DCSA适应的煤种广,有良好的分散与稳定性能,具有突出的性价比,市场前景广阔。用离子交换法测定了添加剂DCSA的磺化度,探讨了DCSA的磺化度与煤的成浆性能的关系,结果表明:DCSA的磺化度愈高,水煤浆粘度越低,DCSA的分散性越好。对DCSA和有代表性的山西煤、娄底煤、义马煤进行了红外光谱分析,发现DCSA和山西煤、娄底煤、义马煤有相似的结构官能团。根据相似相溶原理,DCSA能吸附在煤粒表面。煤的吸附实验显示DCSA在煤表面的吸附等温线呈L型。DCSA含有两类起分散作用的官能团,一类是具有亲水性能的磺酸根基团;另一类是具有亲煤性能的芳基基团。由于DCSA在煤水的粗分散体系中起桥架作用,一端与煤连接,另一端与水连接,因而阻止煤颗粒的聚集与沉淀,使水煤浆具有良好的流变性能和稳定性能。DCSA的分子长度大,有多个极性基团,通过氢键或其他键在煤粒间架桥形成网络结构,能在煤粒表面有较厚的水化膜,这些极性基团和水分子之间有较强的亲合力,因而浆体不易析水沉淀,具有良好的稳定性能。复合型水煤浆添加剂的研究对于降低水煤浆成本、提高水煤浆质量、开辟木质素使用的新途径具有重要的经济效应、环境效益和社会效益。
周明松, 邱学青, 王卫星[7]2004年在《水煤浆分散剂的研究进展》文中提出对水煤浆工业中普遍使用的阴离子和非离子分散剂的种类作了介绍 ,简要概括了其分散机理。并对水煤浆分散剂的研究开发与工业应用前景作了展望。
刘龙[8]2013年在《腐植酸系水煤浆分散剂的合成及性能研究》文中进行了进一步梳理水煤浆作为重要的洁净煤技术，在我国的能源战略中有着重要的地位。而水煤浆技术的关键是水煤浆添加剂。目前，中国水煤浆技术上普遍存在着分散剂与煤种匹配性差的问题，而且制浆时对制浆水质要求较高、对煤要求较高，所得水煤浆的稳定性偏低，黏度普遍偏大。为了解决这一问题，本实验合成了四种腐植酸型分散剂，包括腐植酸接枝丙烯酸型分散剂，腐植酸接枝丙烯酰胺型分散剂以及它们先磺化后接枝的产物。通过研究发现，腐殖酸系水煤浆分散剂不但能提高水煤浆分散剂的各项性能，而且具有明显的经济、环境和社会效益。文章中讨论了产物聚合反应中不同单体配比、引发剂添加量、反应温度、反应时间对分散剂性能的影响。在丙烯酸与腐植酸质量比为0.35∶1，引发剂用量5％，反应温度75℃，保温时间2h，分散剂用量为水煤浆质量的0.3%时对彬长煤水煤浆的降粘效果最佳为960mPa·s；在反应温度75℃、反应时间2.5h、引发剂用量5%、丙烯酰胺与腐殖酸质量比为0.8∶1，分散剂用量为水煤浆总重量的3%时对彬长煤的降粘效果最好为790mPa·s；再在前面的基础上对两种产物先进行磺化后接枝进行检测，四种分散剂都用于彬长煤的水煤浆制备，考察浆体的分散性、稳定性，通过比较，优先次序依次为磺化腐植酸接枝丙烯酰胺，磺化腐植酸接枝丙烯酸，腐植酸接枝丙烯酰胺，腐殖酸接枝丙烯酸，且与市售的萘系分散剂、木质素磺酸钠分散剂进行横向比较后发现，本实验合成的四种新型腐植酸分散剂性能均超过后两者。最后使用红外、热重等表征方法对分散剂分子进行了分析。腐殖酸分子的基本结构是带侧链的芳香环、稠环、脂肪环和杂环的缩聚体系，这种体系是疏水的，但是他跟煤的结构很相似，可以很好的吸附在一起。腐殖酸系水煤浆分散剂目前只进行了磺化，硝化，磺甲基化，它的分散性能良好，但是稳定性差，本论文针对水煤浆的结构特点，以丙烯酰胺及丙烯酸为接枝共聚单体，过硫酸钾为引发剂，合成腐植酸型分散剂产品以及磺化后再接枝的产品，羧酸基、酰胺基及磺酸基是极性较强的活性基团，将其引入腐殖酸中以提高它在煤浆中的分散性和稳定性。
杨纯, 陈慧, 徐莹璐, 吴家桦[9]2018年在《木质素系水煤浆分散剂的制备与试验评价》文中提出为降低水煤浆分散剂的制备成本,提高木质素系水煤浆分散剂的性能以及对碱法造纸废液进行资源化利用,以碱木质素或碱性造纸废液为主要原料,化学改性后制备成水煤浆分散剂DLS(改性碱木质素磺酸钠)。对比了DLS与碱木质素在酸性基团含量、重均相对分子质量及热分解温度的差异,选用具有代表性的褐煤、烟煤、无烟煤、半焦制备水煤浆,研究DLS与萘系分散剂对水煤浆制浆性能的影响。结果表明,与碱木质素相比,化学改性后DLS总酸性基团含量从0.35 mmol/g增至1.70mmol/g,重均相对分子质量从2 550提高到16 310,热分解温度升至300℃。在同等条件下制浆,市售萘系分散剂对4种煤的最优添加量为0.5%;DLS对宝日褐煤与神木烟煤的最优添加量为0.5%,对兴义无烟煤与神木烟煤半焦的最优添加量为0.3%,比市售萘系降低40%,表明DLS的性能较优。
米小慧[10]2013年在《木质素/磺酸盐型叁元共聚物水煤浆分散剂的制备及其性能研究》文中提出低碳经济和节能减排，是目前社会经济活动的主旋律之一。低碳技术包括，洁净煤技术、二氧化碳捕集与存储技术等。而洁净煤技术是低碳经济和节能减排的核心技术之一。水煤浆技术又是洁净煤技术的重要组成部分，水煤浆技术，是目前最适宜的代油、环保、节能技术。发展水煤浆技术，用煤制取清洁燃料是我国能源稳定发展战略和现实选择。煤炭为疏水性物质，不易被水润湿。煤浆中的煤粒很细，具有很大的比表面，容易自发的聚结。因而煤粒与水不能密切结合成为一种稳定的浆体。水煤浆属粘稠流体，很容易产生煤水分离。因此，低黏度、高浓度、稳定性佳是水煤浆最为重要的性能。要达到这些性能，在制浆时必须加入少量的化学添加剂，其中包括分散剂和稳定剂等，而分散剂是其中不可缺少的部分。本文以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、丙烯酸(AA)为单体，过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂，通过自由基共聚制备了一种具有两亲结构的低相对分子质量的磺酸型叁元共聚物P(IA/AA/AMPS)，以合成的共聚物为P(IA/AA/AMPS)为水煤浆添加剂，对不同煤种进行制浆，并研究各浆的应用性能。采用FT-IR、WAXD、GPC、TG等分析测试手段P(IA/AA/AMPS)进行表征，通过制浆试验，考察了①不同2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配比；②不同丙烯酸单体配比；③固定单体配比，改变引发剂用量；④固定单体配比，引发剂添加量，改变聚合反应温度；⑤反应单体配比固定，引发剂添加量固定，聚合温度固定，改变分子量调节剂用量；等因素对产品制浆性能的影响。研究了不同P(IA/AA/AMPS)掺量、不同制浆浓度、煤浆pH值、不同研磨时间等条件下煤浆性能；以自制分散剂P(IA/AA/AMPS)与木质素磺酸钠进行复配，得到复配分散剂，并研究了复配分散剂对煤浆效果的应用性能。研究结果表明，P(IA/AA/AMPS)最佳合成条件:w(AMPS):w(AA):w(IA)=3.8:2:1，反应温度为85℃；引发剂的添加量为5%，分子量调节剂添加量为10%。FT-IR、WAXD、GPC、TG等测定；结果表明，共聚物中成功引入了磺酸基和羧酸基，P(IA/AA/AMPS)耐热温度为300℃左右，重均相对分子质量约为1.6万，多分散系数为3.41。采用P(IA/AA/AMPS)分散剂，分别对1号煤、2号煤、3号煤进行制浆，在分散剂用量均为0.5%时，得到叁种煤的最佳成浆浓度分别为68%、62%、64%。叁种煤在最佳成浆浓度下，其最佳分散用量分别为0.6%、0.7%、0.7%。以1号煤为研究对象，分子量范围适宜的P(IA/AA/AMPS)为分散剂，分别讨论了温度、pH值、不同研磨时间以及ζ电位对水煤浆的影响；研究表明，水煤浆制备的最佳技术为:常温、水煤浆pH值约为7~9、研磨60min时，P(IA/AA/AMPS)掺量为0.4%时，煤浆的ζ变化趋于稳定。研究了不同分子量的分散剂对水煤浆性能的影响。结果表明，当P(IA/AA/AMPS)的Mw在1.8万至2.4万时，水煤浆的分散效果较好。使用自制P(IA/AA/AMPS)分散剂与木质素磺酸盐进行复配，考察了不同复配比例的分散剂对煤浆黏度的变化影响，制浆实验表明，其中P(IA/AA/AMPS):木质素磺酸钠的质量比为1:1时，煤浆黏度最低。
参考文献：
[1]. 水煤浆分散剂的研制和性能评价[D]. 尹宝华. 北京化工大学. 2003
[2]. 高效复合型水煤浆添加剂及其神华煤成浆性能研究[D]. 周海峰. 湖南科技大学. 2013
[3]. 高效复合型水煤浆添加剂及其分散机理的研究[D]. 朱睿杰. 湖南科技大学. 2009
[4]. 改性木质素类水煤浆分散剂的合成与应用[D]. 王青. 河北工业大学. 2008
[5]. 高压均质-H_2O_2耦合活化碱木素水煤浆分散剂合成与性能研究[D]. 张静. 煤炭科学研究总院. 2014
[6]. 木质素制复合型水煤浆添加剂的研究[D]. 杨红波. 湖南科技大学. 2008
[7]. 水煤浆分散剂的研究进展[J]. 周明松, 邱学青, 王卫星. 化工进展. 2004
[8]. 腐植酸系水煤浆分散剂的合成及性能研究[D]. 刘龙. 陕西科技大学. 2013
[9]. 木质素系水煤浆分散剂的制备与试验评价[J]. 杨纯, 陈慧, 徐莹璐, 吴家桦. 洁净煤技术. 2018
[10]. 木质素/磺酸盐型叁元共聚物水煤浆分散剂的制备及其性能研究[D]. 米小慧. 陕西科技大学. 2013
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