第36卷第12期應(yīng)用化工vl.36No.12200年12月Applied Chemical IndustDe.2007制備高濃度水煤漿的影響因素探討袁善錄,戴愛軍(西北化工研究院陜西西安710600)摘要綜述了煤質(zhì)特性粒度分布、添加劑及制漿工藝等因素對(duì)氣化用高濃度水煤漿制備的影響。制備高濃度水煤漿時(shí),應(yīng)根據(jù)不同煤種選擇適宜的粒度分布、添加劑制漿工藝或配煤技術(shù)才能制備出適合工業(yè)化應(yīng)用的高性能水煤漿。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備;高濃度;影響因素中圖分類號(hào):TQ5369文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-3206(2007)12-1242-03Discussion on the affecting factors of high concentrationcoal-water slurry preparationYUAN Shan-lu, DAI Ai-junNorthwest Research Institute of Chemical Industry, Xi'an 710600, China)Abstract: Effect of the characteristics of coal property, the particle distribution of pulverized coal, addi-tives for coal-water slurry and slurry-making process etc. on high concentration coal-water slurry for gasification is discussed. For high concentration coal-water slurry preparation, suitable particle distribution, additives, slurry-making process or coal blending are selected in according to the different coal kinds, so thehigh performance coal-water slurry for industrial application is preparedKey words: coal-water slurry i preparation; high concentration; affecting factors水煤漿加壓氣化技術(shù)作為一種先進(jìn)的新型氣化1制備高濃度水煤漿影響因素技術(shù)在我國(guó)得到了較快的發(fā)展自0世紀(jì)80年代1.1煤質(zhì)特性至今,我國(guó)相繼建設(shè)了數(shù)套水煤漿加壓氣化裝置,其煤質(zhì)特性是影響水煤漿制備的首要因素。一般合成氣用于生產(chǎn)合成氨、甲醇、二甲醚、烯烴等化工來說煤種制漿濃度隨其內(nèi)在水分含量的增大而降產(chǎn)品。當(dāng)前,多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的水煤漿濃度不高,能量消耗大生產(chǎn)成本較高不能滿負(fù)荷生產(chǎn)。高濃坻,較低的內(nèi)水含量有利于制備較高濃度的煤漿。度水煤漿具有含水量少、有效固含量高、發(fā)熱量高變質(zhì)程度淺的煤種,其內(nèi)水含量較高、含氧官能團(tuán)泵送性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),水煤漿濃度高低將會(huì)影響多y,制漿濃度較低;變質(zhì)程度深的煤種,其內(nèi)水含水煤漿氣化過程中的氧耗煤耗,而且高性能水煤漿量較低、含氧官能團(tuán)少,制漿濃度較高。對(duì)于氣化過程中的煤漿貯存、輸送、噴嘴霧化也至關(guān)煤的內(nèi)在水分含量可反映煤的內(nèi)孔表面和親水重要,提高水煤漿濃度,將會(huì)使氣化過程中的消耗降性能,其量較低時(shí)說明該媒的比表面積小或吸附水低。因此,制備高濃度水煤漿對(duì)于水煤漿氣化裝置的能力差。因此,制漿時(shí)煤粒上能吸附的水量實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、擴(kuò)大生產(chǎn)能力提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是少,形成的水化膜也較薄,致使占用的水量較少,所至關(guān)重要的,也是勢(shì)在必行的。以在水煤漿濃度相同的情況下,固定于煤粒上的水水煤漿制備技術(shù)是水煤漿加壓氣化的關(guān)鍵技術(shù)量就相對(duì)較少了,從而導(dǎo)致懸浮體的自由流動(dòng)相增之一。本文主要從煤的性質(zhì)粒度分布、添加劑及制多;也就是說欲使水煤漿具有同樣的流動(dòng)性,其濃漿工藝等方面對(duì)氣化用高濃度水煤漿制備的影響進(jìn)度必然會(huì)增高?？傊嘿|(zhì)特性是制備高濃度水煤行探討。漿的決定因素,而煤的內(nèi)在水分含量又對(duì)這一決定因素起著明顯的支配作用。因此,煤的內(nèi)在水分含收稿日期:2007-09-13作者簡(jiǎn)介:袁善錄(1906-)男青海樂都人,西北化工研究院工程師從事氣化煤種評(píng)價(jià)、料漿制備及煤氣化技術(shù)研究工作。電話:029-83870244,E-mail:yuansu@163.com12袁善錄等:制備高濃度水煤漿的影響因素探討量可以作為初步判斷其能否制備成高濃度水煤漿的粒度級(jí)配越好,堆積率越髙,煤漿濃度越高。通依據(jù)。過優(yōu)化研磨體級(jí)配等工藝參數(shù)獲得良好的粒度分煤中的含氧極性官能團(tuán)多,對(duì)水煤漿的濃度也布,使大顆粒間的空隙能被小顆粒填充,是提高水煤有很大影響。水是典型的極性物質(zhì)含氧極性官能漿濃度的重要措施。圖1為3個(gè)煤樣不同粒度的成團(tuán)多則其親水性越強(qiáng)就會(huì)吸附大量的水分子,增漿性能實(shí)驗(yàn)曲線;表2為神木煤在不同粒度級(jí)配條大內(nèi)水含量,導(dǎo)致在煤粒表面形成堅(jiān)固的水化膜減件下的制漿結(jié)果少自由流動(dòng)水量降低水煤漿濃度;另外,極性官能200占39等團(tuán)含量多時(shí),分散劑的親水基與煤粒表面吸附,而將親油基朝外引人水中,將會(huì)降低添加劑的作用效果2000導(dǎo)致添加劑用量增大3。表1列出了幾個(gè)不同煤樣的分析數(shù)據(jù)及制漿結(jié)果1500表1煤種分析數(shù)據(jù)及制漿結(jié)果Table 1 Analytical data and results of slurry-makingof coal kinds煤種 Mad Aad vad Cad HadOad制漿濃度席%蕩%%偉%%水煤漿濃度/%圖1粒度分布對(duì)成漿性能的影響63640.6476.835.136.1568.0Fig. 1 Effect of particle size distribution on property2°1.6811.2440.8463.4148610.2661.0of slurry-making6627.3032.3770.404.659.7863.0由圖1可知對(duì)于同一濃度下的同一煤種粒度4°1.569.0032976.835.035.7569.0<200目含量較多的煤粉,其成漿性較粒度<200目含量較少煤粉的成漿性要差,表觀粘度要高,即粒度57.1713.8331358.803.8113.5854.0較粗的煤粉粒子之間大小搭配合理填充效率較高6”1.0325.0013.176.153.174.3216.0欲使表觀粘度相同,則制備的煤漿濃度較高表1中6煤內(nèi)水含量低、O/C小,制備的煤漿表2神木煤堆積效率與制漿結(jié)果濃度高;2煤與5煤內(nèi)水相差不大,但5"煤氧含量Tabe2 Deposition efficiency and results of slurry-making高、O/C較大,制備的煤漿濃度低,說明含氧官能團(tuán)of Shenmu coal影響較大。從煤質(zhì)角度考慮,要制備高濃度的水煤堆積率/%水煤漿粘度/(mPa·)水煤漿濃度/%漿選擇內(nèi)水含量和含氧量少的煤種為宜。I272.0對(duì)于確定的煤種而言,影響成漿性的主要因素62.12為煤粉粒度分布和煤漿添加劑。79.0012粒度級(jí)配在制漿過程中為了制備高濃度的水煤漿要求升,成漿性能好轉(zhuǎn)由表2可知,隨著堆積率的增大,制漿濃度上煤粉顆粒各粒徑的含量要有一定的分布使大顆粒在實(shí)際生產(chǎn)過程中要直接通過磨機(jī)磨出符合間的空隙為小顆粒所填充以減少空隙所含水量,從上述各種粒度分布式的煤粉,幾乎難以達(dá)到;而通過而提高制漿濃度。水煤漿的最佳粒度分布可以用不篩分分出各粒級(jí)的粉煤后再配制煤漿又會(huì)加大生同的數(shù)學(xué)模型來表述:①?gòu)拿悍鄣牧６确植紨?shù)據(jù)來產(chǎn)成本。因此在實(shí)際制備過程中只能控制最大粒計(jì)算煤粒子的填充空隙率空隙率最低的粒度分布度和最小粒度以及它們的粗略比例。除此之外為制成的水煤漿濃度最高;②計(jì)算粒度分布指數(shù)目前了獲得高濃度的水煤漿更多采用的技術(shù)方法是添最常用的粒度分布是 Rosin- Rammer函數(shù)的改進(jìn)形加水煤漿添加劑。式RRB分布:R=105-(dd)m,R是篩孔1.3水煤添加劑目前,對(duì)水煤漿添加劑的研究要多于對(duì)粒度分36.7%時(shí)的粒徑n為粒度分布指數(shù)。一般認(rèn)為n布的控制因?yàn)樗簼{添加劑的使用更具有實(shí)用意值越小,分布越寬填充效率就越高。但是,粒度分義,使用添加劑后不僅可以提高制漿濃度而且可布指數(shù)并非越小越好,無論是否加入分散劑,n值均在0.7~0.8的范圍內(nèi)煤漿的粘度最低。以降低煤漿粘度,提高流動(dòng)性水煤漿添加劑主要是一些不同性能的表面活性1244應(yīng)用化工第36卷劑,主要有4類:①陰離子型表面活性劑;②陽(yáng)離子表觀粘度要小得多。在研究中還發(fā)現(xiàn),有些添加劑型表面活性劑;③非離子型表面活性劑;④高分子化在改善流動(dòng)性的同時(shí)雖會(huì)使穩(wěn)定性略為下降,但伴合物和無機(jī)鹽(6」隨流動(dòng)性的改善煤漿濃度得以提高,反過來又能改由于煤的表面具有強(qiáng)烈的疏水性,不易被水浸善其穩(wěn)定性。潤(rùn),與水不能密切結(jié)合為一種漿體,盡管強(qiáng)力攪拌后可制備煤漿,但其濃度仍然很低。當(dāng)濃度較高時(shí),煤粒之間由于范得華力而凝聚成一種濕的漿團(tuán),造成l600體系粘度急劇增大,故需要在其中加人分散劑以改變煤的表面性質(zhì)使煤粒被添加劑分子和水分子包圍以降低其表觀粘度,提高漿體的流動(dòng)性;另一方面添加劑加入量對(duì)成漿性的影響也較為顯著。當(dāng)添加劑加量太少時(shí),添加劑未能同煤粒充分作用,起不到良好的分散效果,制漿濃度較低;當(dāng)添加劑加量過多時(shí),添加劑分子之間會(huì)形成膠束,反而使其有效圖2添加劑D對(duì)成漿性能的影響Fig 2 Eect of additive DT on property of slurry-making濃度相應(yīng)降低,也會(huì)影響到分散效果。因此,在一般情況下,添加劑加量存在一個(gè)最佳值。而對(duì)于變質(zhì)程度淺的煤種,由于其比表面大、內(nèi)孔多、含氧官能團(tuán)多添加劑的最佳加入量將會(huì)很大,在此情況下2DT就結(jié)合制漿經(jīng)濟(jì)性和成漿性來確定出適宜的添加劑的1200加量。因此,對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程,應(yīng)在兼顧成漿性及800經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,確定出適宜的添加劑加量。表3列出了1·煤和6·煤在4種不同添加劑作444852566064687276用下的制漿結(jié)果,其中1“煤樣的制漿濃度為67%,煤漿濃度/t%6煤樣的制漿濃度為74%;圖3為添加劑DT對(duì)成圖3添加劑DT對(duì)成漿性能的影響漿性能的影響曲線Fig, 3 Efect of additive DT on property of slury-making表3不同添加劑下的成漿性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)由圖2和圖3可知,加人添加劑后,制漿濃度顯Table 3 Test data of property of slurry-making著提高,而且因煤樣不同,同一添加劑的作用效果也with different additives不同在同一表觀粘度下,濃度提高值存在差別。因1·煤樣6·煤樣此,在煤粉已制備的條件下,只有選擇合適的添加劑添加劑析水率粘度流動(dòng)性①析水率粘度流動(dòng)性才能制備出高濃度的水煤漿。偉%/(mPa·8)/a偉%/(mPa·8)/s14制漿工藝SIN1.21565.218.72.01327812.6水煤漿制漿工藝主要是為了取得粒度組成的最H02201.1141.012162.423.2佳級(jí)配,也就是最大堆積效率,便于制備高質(zhì)量的水D2.01284.31142.81192.710.8煤漿。氣化用水煤漿制備主要采用一次濕法制漿工r0.41143.930.40.61935.746.8藝。在磨機(jī)選定的情況下,制漿工藝影響水煤漿濃注,①指一定體積的媒漿流經(jīng)一定體積的容器所需要的時(shí)間。度的因素有入磨粒度生產(chǎn)能力研磨體級(jí)配。在工由表3可知對(duì)兩個(gè)不同煤樣而言使用D添業(yè)化生產(chǎn)中,由于磨機(jī)連續(xù)作業(yè)欲在達(dá)到生產(chǎn)能力加劑制備的煤漿表觀粘度最低,流動(dòng)性最好但析水條件下取得所需粒度的煤漿需控制人磨機(jī)原料的率卻最高這說明能夠改善煤漿流動(dòng)性的添加劑常粒度大小(一般<10mm),調(diào)整研磨體級(jí)配。常會(huì)加速煤粒沉降,使煤漿的穩(wěn)定性下降,且有時(shí)形1.5配煤技術(shù)成硬沉淀。有些添加劑雖能改善煤漿的穩(wěn)定性,但煤種成漿性能與煤質(zhì)特征密切相關(guān),變質(zhì)程度表觀粘度卻很大,流動(dòng)性變差。對(duì)添加劑HG而言,較淺的煤種屬較難成漿煤種較難制備高濃度水煤1°煤樣的最高濃度只有67%,因其表觀粘度已經(jīng)很漿;而變質(zhì)程度較深的煤種屬易成漿煤種可制備出高,已失去流動(dòng)性;而對(duì)添加劑DT來說最高濃度較高濃度的水煤漿。因此,對(duì)于難成漿煤種改善其應(yīng)>67%;對(duì)6煤樣,使用添加劑DT要比添加劑成漿性能的途徑,除了從原料煤種粒度級(jí)配制漿工FX濃度上升的幅度要大,因在同一濃度下,前者的藝及添加劑技術(shù)等方面加以解決外還可通過配人(下轉(zhuǎn)第1251頁(yè))第12期周彥峰等:3-氯4[1,1,2·三氟2-(三氟甲氧基)乙氧基]苯胺的合成研究12513結(jié)論zoyl-ureas having insectide activity EP, 0203618[P]以34二氯硝基苯為原料,經(jīng)過高壓水解制得1986-1203.2氯4硝基苯酚,再經(jīng)還原反應(yīng),合成了2氯4[2]冒德壽林軍劉復(fù)初苯甲酰脲類幾丁質(zhì)合成抑制劑的研究進(jìn)展[J]農(nóng)藥,2001,40(4):612基苯酚,再與全氟甲基乙烯基醚加成合成3氯4[3]李秀峰,莊佩君,唐振華昆蟲幾丁質(zhì)合成抑制劑及其[1,1,2-三氟2-(三氟甲氧基)乙氧基]苯胺,反應(yīng)總作用機(jī)理[].世界農(nóng)藥,2001,23(1):21-23收率達(dá)到72.0%。該合成方法操作簡(jiǎn)單,反應(yīng)條件[4]吳毓林姚祝軍.現(xiàn)代有機(jī)合成化學(xué)一選擇性有機(jī)溫和原料易得,達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)的要求。合成反應(yīng)和復(fù)雜有機(jī)分子合成設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2001:7.參考文獻(xiàn)[5]劉貴志,劉長(zhǎng)源二氯四氟乙氧基苯胺的開發(fā)及應(yīng)用[1] Massardo Pietro, Piccardi Paolo, Rama Franco, et al.Ben[打].化工中間體2002(20):23-24.(上接第1244頁(yè))一定比例的易成漿煤種,達(dá)到改善其成漿性能的目2)大顆粒間的空隙能被小顆粒填充,將有利的。不僅如此,配煤技術(shù)的實(shí)施還可擴(kuò)大原料煤種于制成高濃度水煤漿。但隨著粗粒子含量增加,盡的適用范圍,實(shí)現(xiàn)原料多樣化及資源的合理利用管其煤漿表觀粘度降低但因其流動(dòng)性變差仍然不目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的幾套水煤漿加壓氣化制合成氣能制成高濃度的、可供泵送的水煤漿裝置受原料煤質(zhì)的限制,為了提高生產(chǎn)能力、降低(3)適宜的添加劑及加量能降低煤漿的表觀粘氣化過程中的能耗、氧耗和煤耗,大都采用配煤技術(shù)度改善流動(dòng)性提高制漿濃度。來改善原料煤種的成漿性能提高制漿濃度,實(shí)現(xiàn)水因此對(duì)于制備高濃度水煤漿,需要綜合考慮上煤漿加壓氣化裝置的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。述各因素。根據(jù)不同的煤質(zhì)選擇合適的粒度分布、因此通過配煤技術(shù)來提高水煤漿制漿濃度,對(duì)于氣添加劑制漿工藝或配煤技術(shù),才能制備出適合工業(yè)化裝置經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行以及煤炭資源的合理配置具有化應(yīng)用的高性能水煤漿。很強(qiáng)的實(shí)用意義。1.6添加助熔劑參考文獻(xiàn):在相同固含量情況下,水煤漿制備過程中助熔[1]鄒立壯朱書全王曉玲等不同水煤漿分散劑與煤劑的加入,會(huì)使煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性均有所改善。之間的相互作用規(guī)律研究:X分散劑在煤粒表面上的因此,對(duì)于制漿過程而言,助熔劑的加入并沒有負(fù)面吸附作用特征[]燃料化學(xué)學(xué)報(bào),006,34(1):10-14影響,對(duì)成漿性還有一定的改善作用。[2]周明松邱學(xué)青王衛(wèi)星.分散劑在煤水界面吸附的影1.7pH值選擇響因素評(píng)述[門]現(xiàn)代化工,2004,24(9):2225水煤漿pH值在8~10時(shí),煤漿表現(xiàn)出良好的[3]尉遲唯李保慶中國(guó)不同變質(zhì)程度煤制備水煤漿的性質(zhì)研究[門]燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(2):155-160成漿性能在這一范圍內(nèi)隨著pH值升高煤漿流[4]王村彥高濃度水煤漿基礎(chǔ)研究及其進(jìn)展[冂煤炭學(xué)動(dòng)性有所改善。為克服實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)設(shè)備、管報(bào),1995,20(5):551-555道的酸性腐蝕,工業(yè)化制漿一般要求煤漿pH值[5〕郝臨山.潔凈煤技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2005:65662結(jié)論[6]尹寶華水煤漿分散劑的研制和性能評(píng)價(jià)[D]北京(1)煤質(zhì)是制備高濃度水煤漿的首要因素。煤北京化工大學(xué),2003制漿濃度隨其內(nèi)在水分含量的增大而降低,較低)明學(xué)青2王衛(wèi)水分膠劑的街究進(jìn)腰的內(nèi)水含量有利于制備較高濃度的煤漿。