【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤化工，特别是涉及一种低阶煤适用的水煤浆添加剂及其制备方法。
技术介绍
1、目前，煤化工气化工艺主要采用的是气流床气化工艺，而水煤浆气化工艺是气流床气化工艺中使用最为广泛的一种，该气化工艺中为了使水煤浆在正常使用中有较低的粘度，较好的流动性，较高的稳定性，在制备水煤浆过程中添加少量的水煤浆添加剂是必不可少的，添加剂的用量根据煤种的成浆性能则不尽相同。对于煤化程度较高的煤种而言，添加市面上普通型水煤浆添加剂，成浆性能够满足要求。
2、但是近几年来煤化工企业为了降低生产成本大量使用煤化程度较低的低阶煤种，该煤种内水普遍较高，一般内水在5%以上，其成浆性能较差，表现为制浆浓度低，造成发气产能低，这种情况下，添加市面上普通型水煤浆添加剂已经无法满足生产需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种低阶煤适用的水煤浆添加剂及其制备方法，以解决现有水煤浆添加剂无法对低阶煤种进行有效提浓，从而满足生产需求的问题。
2、一方面，本专利技术提出的一种低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，包括以下步骤：
3、分别取丙酮与甲醛，并以氢氧化钠作为催化剂，添加至反应容器中，升温至50-80℃，反应2-4h，得到磺化丙酮-甲醛缩聚物；
4、取苯乙烯与亚硫酸，加水溶解后在50-80℃的温度下反应4-8h，得到亚硫酸酯；添加氧化剂，将亚硫酸酯氧化得到苯乙烯磺酸；
5、将磺化丙酮-甲醛缩聚物与苯乙烯磺酸钠接枝共聚，得到所述水煤浆添加剂
6、进一步地，丙酮与甲醛反应的摩尔比为1：2，氢氧化钠的添加量为丙酮质量的10%；苯乙烯与亚硫酸的反应摩尔比为1：（1-2）。
7、进一步地，所述氧化剂包括：氧气、过氧化钠和过氧化氢中的任意一种。
8、进一步地，所述接枝共聚开始前，通过添加稀盐酸或氢氧化钠调节ph至7-9，随后添加分散剂开始反应；
9、所述接枝共聚在机械搅拌下，温度为60℃的环境中进行。
10、进一步地，所述分散剂为萘磺酸盐分散剂、脂肪族分散剂、煤焦油分散剂、聚羧酸分散剂和氨基分散剂中的任意一种。
11、另一方面，本专利技术还提出了一种采用上述方法制备而成的水煤浆添加剂。
12、再一方面，本专利技术还提出了一种包含上述方法制备而成的水煤浆添加剂的水煤浆。
13、进一步的，该水煤浆包括：
14、1-6wt％的所述水煤浆添加剂、65-75wt％的煤和余量的水。
15、本专利技术公开了一种低阶煤适用的水煤浆添加剂及其制备方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
16、通过丙酮与甲醛的反应、亚硫酸酯的制备和苯乙烯磺酸的氧化，最终实现了水煤浆添加剂的制备，制备方法相对简单易行，原材料容易获取。由于所得的水煤浆添加剂包含磺化丙酮-甲醛缩聚物与苯乙烯磺酸钠接枝共聚，具有高效提浓性能。在水煤浆制备过程中，使用该添加剂可以提高煤浆浓度1-2个百分点，改善水煤浆的流动性和稳定性。
17、实施方式
18、下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
19、本专利技术实施例提供了一种低阶煤适用的水煤浆添加剂及其制备方法，包括以下步骤：
20、分别取丙酮与甲醛，并以氢氧化钠作为催化剂，添加至反应容器中，升温至50-80℃，反应2-4h，得到磺化丙酮-甲醛缩聚物；
21、取苯乙烯与亚硫酸，加水溶解后在50-80℃的温度下反应4-8h，得到亚硫酸酯；添加氧化剂，将亚硫酸酯氧化得到苯乙烯磺酸；
22、将磺化丙酮-甲醛缩聚物与苯乙烯磺酸钠接枝共聚，得到水煤浆添加剂。
23、需要说明的是，磺化丙酮-甲醛缩聚物的制备中，甲醛和丙酮在氢氧化钠催化下发生缩聚反应，形成α,β-不饱和羰基化合物。活性羰基反应形成的中间体在氢氧化钠的存在下进行缩聚，形成磺化丙酮-甲醛缩聚物。磺基的引入源于氢氧化钠对羰基的催化作用，使得缩聚物中含有磺基官能团。磺化丙酮-甲醛缩聚物具有极性官能团，提高了添加剂与水和煤之间的相互作用能力，改善了添加剂的水溶性，有利于在水煤浆中的均匀分散。
24、苯乙烯磺酸的制备中，苯乙烯和亚硫酸反应生成亚硫酸酯，通过添加氧化剂（如氧气），亚硫酸酯被氧化为苯乙烯磺酸。苯乙烯的不饱和结构有助于氧化反应的进行。苯乙烯磺酸是一种含有磺基的有机酸，其引入提高了添加剂的亲水性和分散性。磺基的引入改善添加剂在水性系统中的分散性和稳定性，有助于水煤浆的均匀分散。
25、接枝共聚反应中，磺化丙酮-甲醛缩聚物与苯乙烯磺酸钠共聚，可能通过缩聚物中的羰基与苯乙烯磺酸钠中的磺基进行共聚。磺基和苯环的相互作用可能形成复杂的分子结构，提高了共聚物的性能。共聚物形成网络结构，磺基和苯环的相互作用提高了添加剂的吸附性能。共聚物还具有高效提浓性和分散性，能够改善水煤浆的稳定性和流动性。
26、在其中一些实施例中，丙酮与甲醛反应的摩尔比为1：2，氢氧化钠的添加量为丙酮质量的10%；苯乙烯与亚硫酸的反应摩尔比为1：（1-2）。
27、可以理解的是，丙酮与甲醛反应的摩尔比为1：2，氢氧化钠的添加量为丙酮质量的10%，作用在于，选择1：2的摩尔比是为了保持丙酮和甲醛的适当平衡，以形成特定的缩聚物。此摩尔比的选择有助于优化反应的产物，确保形成具有磺基的磺化丙酮-甲醛缩聚物。氢氧化钠的添加，其作用在于，氢氧化钠的存在有助于催化丙酮和甲醛的缩聚反应。恰当的氢氧化钠添加量可能提高反应速率和选择性，确保生成具有理想性质的缩聚物。苯乙烯与亚硫酸的反应摩尔比为1：（1-2），其作用在于，选择1：（1-2）的摩尔比是为了在反应中引入足够的亚硫酸，而避免过量的亚硫酸。适当的摩尔比能确保苯乙烯与亚硫酸充分反应，形成亚硫酸酯，为后续氧化步骤提供合适的反应物，并有助于提高反应的效率、选择性和产物的质量，从而影响最终水煤浆添加剂的性能。
28、在其中一些实施例中，氧化剂包括：氧气、过氧化钠和过氧化氢中的任意一种。
29、需要说明的是，本专利技术实施例包括但不限于上述氧化剂，添加氧化剂的作用是促使苯乙烯亚硫酸酯的氧化反应，只要能够使苯乙烯亚硫酸酯能够成功被氧化为苯乙烯硫酸，那么理论上都是可以使用的，但上述氧化剂在氧化苯乙烯亚硫酸酯的同时，还不会引入其他杂质元素。具体而言，氧化剂在反应中起到提供氧原子的作用，使亚硫酸酯分子发生氧化，产生苯乙烯磺酸。苯乙烯磺酸是水煤浆添加剂的重要组成部分，具有改善水煤浆性质的功能。在制备水煤浆添加剂的整个合成过程中，氧化剂的添加确保了苯乙烯亚硫酸酯的氧化步骤能够高效进行，生成所需的苯乙烯磺酸。
30、在其中一些实施例中，接枝共聚开始前，通过添加稀盐酸或氢氧化钠调节ph至7-9，随后添加分散剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，丙酮与甲醛反应的摩尔比为1：2，氢氧化钠的添加量为丙酮质量的10%；苯乙烯与亚硫酸的反应摩尔比为1：（1-2）。
3.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括：氧气、过氧化钠和过氧化氢中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述接枝共聚开始前，通过添加稀盐酸或氢氧化钠调节pH至7-9，随后添加分散剂开始反应；
5.根据权利要求4所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂为萘磺酸盐分散剂、脂肪族分散剂、煤焦油分散剂、聚羧酸分散剂和氨基分散剂中的任意一种。
6.一种根据权利要求1-5任一项的制备方法得到低阶煤适用的水煤浆添加剂。
7.一种水煤浆，其特征在于，包含如权利要求1-5任一项所述的水煤浆添加剂。
8.根据权利要求7所述的水煤浆，其特征在于，包
9.根据权利要求1-5任一项所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法在制备水煤浆中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，丙酮与甲醛反应的摩尔比为1：2，氢氧化钠的添加量为丙酮质量的10%；苯乙烯与亚硫酸的反应摩尔比为1：（1-2）。
3.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括：氧气、过氧化钠和过氧化氢中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的低阶煤适用的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述接枝共聚开始前，通过添加稀盐酸或氢氧化钠调节ph至7-...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，牟建，李亚雯，赵开封，臧涛，高东，苟桂民，王祥，苏显勇，刘金丽，李金龙，谢颂升，曹伟，
申请(专利权)人：兖矿煤化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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