含碳材料悬浮液制造技术

本发明专利技术涉及一种悬浮液，该悬浮液包含含碳材料颗粒、烷氧基化的酚表面活性剂、以及水性液相，随时间推移为该悬浮液提供高稳定性。本发明专利技术还涉及一种用于生产所述悬浮液的方法以及包括尤其用适当的装置燃烧所述悬浮液用于发电的方法。

Carbonaceous material suspension

The present invention relates to a suspension comprising a carbonaceous material particle, an alkoxy phenol surfactant, and an aqueous liquid phase which provide high stability over time. The invention also relates to a method for producing said suspension, and to a method for the production of electricity, including the use of an appropriate device to burn the suspension.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种悬浮液，该悬浮液包含含碳材料颗粒、烷氧基化的酚表面活性剂、以及水性液相，随时间推移为该悬浮液提供高稳定性。本专利技术还涉及一种用于生产所述悬浮液的方法以及包括尤其用适当的装置燃烧所述悬浮液用于发电的方法。现有技术提供现有技术的以下讨论以便将本专利技术置于适当的技术背景下并使它的优点能够得到更充分的理解。然而，应当理解的是在整个说明书中现有技术的任何讨论不应被视为明确的或暗含的承认如此的现有技术是广泛已知的或形成本领域公知常识的一部分。鉴于在一方面由于值得产生的天然储量的下降而所预期的作为燃料的原油的短缺以及在另一方面将其用作化学原料的需要，在其中水性煤悬浮液经受高温燃烧的能量回收方法最近已经越来越获得重要性。水性煤或生物煤悬浮液提供了超过呈固体(即使精细分散的)形式的煤的主要优点，在于这些悬浮液可以经过相对长的距离以相对低的成本在由原油输送已知的运输系统中运输，例如管道或陆上管道。然而，缺点是对于燃烧是惰性的分散介质，水，降低了水性煤或生物煤悬浮液的总热值。就水性煤或生物煤悬浮液的煤含量而言，考虑到可运输性，必须避免过量的颗粒含量，然而考虑到总热值，希望尽可能高的颗粒含量。由现有技术已知的是水性煤或生物煤悬浮液可被提供有添加剂，这些添加剂改进在管道内运输期间的流动性，但是另一方面允许悬浮液的煤或生物煤含量的增加，并且因此显著增加了总热值。此类添加剂还改进水性煤悬浮液的燃烧特性。假如用来制备煤悬浮液的煤或生物煤具有合适的筛析，有可能容易产生具有按重量计从10％至50％的颗粒含量的可泵送的悬浮液。然而，总体上希望进一步增加颗粒含量以便增加水性煤或生物煤悬浮液的总热值，因为水性煤或生物煤悬浮液仅仅可以在基于该悬浮液的总重量超过按重量计65％煤的颗粒含量时经济地用于用来能量回收的工业燃烧过程。此外，希望进一步减少水性颗粒悬浮液的粘度以提供方便的运输，即使通过具有相对窄截面的管道。总体上还希望获得具有随时间推移的高稳定性的煤或生物煤悬浮液。
技术实现思路
现在已经出人意料地发现烷氧基化的酚表面活性剂的使用允许产生具有随时间推移的悬浮液高稳定性的含碳材料悬浮液，尤其通过保持悬浮液随时间推移的流动性。还看起来可以进一步降低含碳材料悬浮液的粘度，并且通过使用特定的表面活性剂体系进一步增加其固体含量。所述表面活性剂体系还允许含碳材料在该悬浮液中的高度负载而不减少该悬浮液的有效燃烧。本专利技术然后涉及一种悬浮液，该悬浮液至少包含：(a)具有包括在0.1与100μm之间的平均直径D50的含碳材料颗粒；(b)烷氧基化的酚表面活性剂；以及(c)水性液相。本专利技术的悬浮液然后由分散在水性液相中或包含水性液相的液体中的固体含碳材料的精细分散的颗粒组成。在本专利技术的悬浮液中使用的添加剂允许含碳材料在该悬浮液中的高度负载而不减少该悬浮液的有效燃烧。此外，这些添加剂使这些含碳材料的表面带电并且由此降低了悬浮液的粘度并且改进了含碳材料在该液体介质中的分散。此外，本专利技术的悬浮液特别好地适合于以低成本经由管道连续运输。此外，此类悬浮液由于更低的污染物排放可以被直接燃烧而不预先脱水。而且，本专利技术的含碳材料颗粒和表面活性剂的组合允许这些悬浮液在各种液体相诸如连续液相或乳液中的高稳定性。还看起来本专利技术的含碳材料颗粒和烷氧基化的酚表面活性剂的组合允许充当乳化剂，防止液滴的聚结，其中该液体相是乳液，例如像水包油乳液或油包水乳液，由此导致该乳液更稳定。本专利技术还涉及一种用于尤其通过至少混合组分(a)、(b)和(c)来生产所述悬浮液的方法。本专利技术还涉及一种用于改进悬浮液的随时间推移的稳定性的方法，该方法包括将烷氧基化的酚表面活性剂加入悬浮液中，该悬浮液包含(a)具有包括在0.1与100μm之间的平均直径D50的含碳材料颗粒以及(c)水性液相。本专利技术此外涉及一种用于发电的方法，该方法包括尤其在适当的装置中燃烧根据本专利技术的悬浮液。这些装置可以是燃油和燃气工业和公用装置中，例如蒸汽锅炉、热电站(TPS)、炉以及发动机，尤其是内燃机。本专利技术的其他特征、细节和优点将在阅读下面的说明之后甚至更充分地显露。定义遍及本说明，包括权利要求书，术语“包含一个/一种”应理解为是与术语“至少包含一个/一种”同义，除非另外指明，并且“在…之间”应理解为包含极限值。按重量计百分比是基于该悬浮液的总含量。如在此使用的，术语“表面活性剂”是指包括亲水部分和疏水部分，并且当存在于水中时，降低水的表面张力的两亲性化合物。如在此所用，术语“烃基”是指由碳原子和氢原子组成的基团，该基团可以是饱和或不饱和的，直链、支链或环状的，脂肪族或芳香族的。本专利技术的烃基可以是烷基、烯基、炔基、芳基、烷基芳基、芳基烷基、杂环基团、和/或烷基杂环基团。如在此使用的，关于有机基团的术语“(Cn-Cm)”，其中n和m各自为整数，指示该基团每个基团可以含有从n个碳原子至m个碳原子。如在此所使用的，“烷基”或“亚烷基”包括具有一个或多个碳原子的饱和烃，包括直链烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基；环状烷基(或“环烷基”或“脂环族的”或“碳环型的”基团)，如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、以及环辛基；支链烷基，如异丙基、叔丁基、仲丁基、以及异丁基；以及烷基取代的烷基，如烷基取代的环烷基以及环烷基取代的烷基。术语“脂肪族基团”包括其特征是直链或支链的有机部分，典型地具有在1与22之间的碳原子。在复杂结构中，这些链可以是支链的、桥联的、或交联的。脂肪族基团包括烷基、烯基、和炔基。如在此所使用的，“烯基”或“烯基基团”是指脂肪族烃基，该脂肪族烃基可以是直链或支链的、含有至少一个碳-碳双键。烯基的实例包括，但不限于，乙烯基、丙烯基、正丁烯基、异丁烯基、3-甲基丁-2-烯基、正戊烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、以及类似物。术语“炔基”是指具有至少一个碳碳三键的直链或支链烃基，如乙炔基。术语“芳基”包括不饱和的且芳香族的环状烃以及不饱和的且芳香族的杂环(含有一个或多个环)。芳基还可以与脂环族环或不是芳香族的杂环稠合或桥连以便形成多环，例如四氢化萘。“亚芳基”是芳基的二价类似物。术语“杂环基团”包括类似于碳环型基团的闭合环结构，其中在环中的一个或多个碳原子是除碳之外的元素，例如，氮、硫、或氧。杂环基团可以是饱和的或不饱和的。此外，杂环基团，例如吡咯基、吡啶基、异喹啉基、喹啉基、嘌呤基、和呋喃基，可以具有芳香族特征，在这种情况下，它们可以被称为“杂芳基”或“杂芳香族”基团。芳基和杂环(包括杂芳基)也可以在一个或多个构成原子处被取代。杂芳香族和杂脂环族的基团的实例可以具有1至3个分开的或稠合的环，这些环具有每个环3至约8个成员以及一个或多个N、O或S杂原子。总体上，术语“杂原子”包括除碳或氢之外的任何元素的原子，其优选实例包括氮、氧、硫、和磷。杂环基团可以是饱和的或不饱和的或芳香族的。如在此所使用的，术语“芳烷基”或“芳基烷基”是指被一个或多个芳基取代的烷基，例如像苯基甲基、苯基乙基、三苯基甲基。术语“烷基芳基”是指结合到芳基部分上的烷基部分。如在此所用的术语“烷氧基化”是指化合物包括一个或多个烷氧基或，更典型地，聚(亚烷氧基)部分，如例如聚(乙烯氧基)、聚(丙烯氧基)、或聚(乙烯氧基丙烯氧基)部分，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬浮液，至少包含：(a)具有包括在0.1与100μm之间的平均直径D50的含碳材料颗粒；(b)烷氧基化的酚表面活性剂；以及(c)水性液相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 EP 14290175.01.一种悬浮液，至少包含：(a)具有包括在0.1与100μm之间的平均直径D50的含碳材料颗粒；(b)烷氧基化的酚表面活性剂；以及(c)水性液相。2.根据权利要求1所述的悬浮液，其中含碳材料颗粒选自由以下各项组成的组：煤、焦炭、石墨、炭以及生物煤。3.根据权利要求1或2所述的悬浮液，其中含碳材料颗粒来自经焙烧的生物质。4.根据权利要求1至3中任一项所述的悬浮液，其中含碳材料颗粒来自经焙烧的木材。5.根据权利要求1至4中任一项所述的悬浮液，其中含碳材料颗粒提供如下粒度分布：-D10包括在1与30μm之间，-D50包括在0.1与100μm之间，并且-D90包括在50与200μm之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的悬浮液，其中该烷氧基化的酚表面活性剂具有包括在2与100之间的氧化烯单元数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的悬浮液，其中该烷氧基化的酚表面活性剂包含一个、两个或三个直链或支链的烃基。8.根据权利要求7所述的悬浮液，其中该烃基是选自由以下各项组成的组：烷基、芳基、烷芳基、或芳烷基，可以包含杂原子，诸如N、O或S。9.根据权利要求1至8中任一项所述的悬浮液，其中该烷氧基化的酚表面活性剂具有连接至该烷氧基化的链上的官能团，该官能团选自由以下各项组成的组：磷酸盐(PO4-M+)、硫酸盐(SO4-M+)、磺酸盐(SO3-M+)或羧酸盐(COO-M+)；其中M+是阳离子。10.根据权利要求1至9中任一项所述的悬浮液，其中该烷氧基化的酚表面活性剂是具有如下式(I)的化合物：(R1)(R2)(R3)Phe-(OX)n-R(I)其中“Phe”是苯基，并且：-R1、R2和R3彼此独立地是氢或直链或支链的烃基；-X是包含从2至8个碳原子的二价的直链或支链的亚烷基；-n是包括在2与100之间的整数；-R是H、-OH、烷氧基、磷酸盐(PO4-M+)、硫酸盐(SO4-M+)、磺酸盐(SO3-M+)或羧酸盐(COO-M+)；M+，如果存...

【专利技术属性】
技术研发人员：B帕瓦格奥，H费伊，R塔德莫里，
申请(专利权)人：罗地亚经营管理公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR