CN109970910B - 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用 - Google Patents

一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109970910B
CN109970910B CN201910244699.9A CN201910244699A CN109970910B CN 109970910 B CN109970910 B CN 109970910B CN 201910244699 A CN201910244699 A CN 201910244699A CN 109970910 B CN109970910 B CN 109970910B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
slurry
terpolymer
water
water slurry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910244699.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109970910A (zh
Inventor
王石泉
陈文�
吴慧敏
张燕青
崔川川
黄志亮
蔡忠
张战利
肖国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUBEI YIHUA CHEMICAL INDUSTRY CO LTD
Hubei University
Original Assignee
HUBEI YIHUA CHEMICAL INDUSTRY CO LTD
Hubei University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HUBEI YIHUA CHEMICAL INDUSTRY CO LTD, Hubei University filed Critical HUBEI YIHUA CHEMICAL INDUSTRY CO LTD
Priority to CN201910244699.9A priority Critical patent/CN109970910B/zh
Publication of CN109970910A publication Critical patent/CN109970910A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109970910B publication Critical patent/CN109970910B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/04—Anhydrides, e.g. cyclic anhydrides
    • C08F222/06—Maleic anhydride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/22—Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/234—Macromolecular compounds
    • C10L1/236—Macromolecular compounds obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds derivatives thereof
    • C10L1/2364—Macromolecular compounds obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds derivatives thereof homo- or copolymers derived from unsaturated compounds containing amide and/or imide groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/326—Coal-water suspensions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Abstract

本发明为一种用于煤化工领域的水煤浆三元聚合物分散剂，主要通过单宁酸（TA），2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)，马来酸酐(MA)接枝共聚反应，得到一种新型三元聚合物。本发明的主要原料单宁酸是天然大分子，其来源广泛，价格较为便宜，通过对单宁天然分子的化学改性，引入多种官能团，并用于水煤浆制浆。测试结果表明，固定分散剂使用量为干煤质量的1.5‰，制得62%浓度煤浆，流动性，粘度和稳定性均较好，其最高可制得65%浓度煤浆。此合成工艺简单，且所制得煤浆性能良好，有一定的市场潜力。

Description

一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，涉及一种分散剂，更具体的涉及到水煤浆的分散剂。
技术背景
水煤浆是由大约60-65％的煤、34-39％的水和1％的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。水煤浆添加剂，按其功能不同，有分散剂、稳定剂及其他一些辅助化学药剂，如消泡剂、pH调整剂、防酶剂、表面改性剂及促进剂等多种。其中不可缺少的是分散剂与稳定剂。
分散剂按离解与否可分为离子型与非离子型两大类。离子型又可按电荷的属性分为阴离子型、阳离子型和两性型三类。两性型是指当溶液呈碱性时显示阴离子特性，呈酸性时显示阳离子特性。阴离子、非离子、阳离子、及两性分散剂的国际价格比为1:2:3:4。制浆分散剂多选择阴离子型。阴离子型分散剂主要有萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐值酸盐、聚羧酸系等。两性分散剂因为价格昂贵，没有多大的实际工业应用。已投入应用的阴离子型分散剂如上述，虽然价格较为便宜，但大多数不能单独使用，需要几种添加剂的复配，这无形中又增加了经济成本。
因此，寻找一种原料来源广泛，合成工艺简单，价格低廉，在性能上能兼顾传统的分散剂性能的改性制浆分散剂更有现实意义。
自然界有大量的生物质，产品价格低廉。它们往往都是有机大分子，在结构上含有大量的官能团，具备某些表面活性剂结构的特点，因此有望通过化学改性的方法提供高其性能。单宁酸是一种广泛存在于自然界植物叶，种子和花等组织中的大分子，具有多酚结构的特点，其分子量为1701。单宁酸由于含有多个羟基，具有很强的亲水性。然而，煤表面主要为疏水结构，如果不对单宁酸进行结构修饰，直接作为添加剂用于制备煤浆，则难以对煤粒起到分散作用，更没有稳定作用，但又因为改性单宁引入的官能团太少，没有达到优良的降粘作用。
发明内容
因此通过接枝共聚反应引入多种官能团对单宁改性，可制备出兼顾煤浆稳定性和降粘效果的优良添加剂。
本发明所涉及到的煤浆分散剂为单宁酸改性分散剂，是一种阴离子型分散剂。本发明要解决的具体技术问题是如何对单宁酸的结构进行化学修饰和改性，合成提高水煤浆稳定性和降低水煤浆粘度的分散剂，使改性后的单宁酸能够有效降低水煤浆的粘度，又能增加水煤浆的稳定性，适合于大规模生产。
针对以上问题和目的，本发明通过接枝共聚反应对单宁酸进行改性，使其含有适量的极性基团和疏水基团。
一种三元聚合物水煤浆分散剂，以单宁酸为反应原料，通过与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，马来酸酐接枝共聚反应，得到一种新型三元聚合物。
所述的单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐的质量比为1:1:1-3。所述的单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐采用过硫酸钾在温度为60-100℃下共聚接枝得到三元聚合物水煤浆分散剂。所述的过硫酸钾的添加量为单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐总质量的5％-7％。
本发明以单宁酸为原料，通过接枝共聚反应得到一种三元共聚分散剂，具体实验分下面几个步骤：
(1)原料溶解，在烧瓶中加入一定量的马来酸酐(MA)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和去离子水，升温到50℃，待瓶中粉末完全溶解，升温到60-100℃。
(2)聚合物合成，待步骤(1)完成后，分别同时滴加单宁(TA)溶液和过硫酸钾(KPS)溶液，反应3.5-4.5h时间，得到黄棕色粘稠产物；
(3)添加剂提取，在常温下将黄棕色粘稠产物中和至pH＝9.0后过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色溶液粗产物，浓缩产物用乙醇多次洗涤，常温干燥后即得到三元聚合物添加剂。
上述方法制备得到的水煤浆改性添加剂，产率高达86％，用宁夏太西煤制浆，制浆浓度为62％，添加剂使用量(煤质量占比)为1.5‰，在常温下，用上海昌吉NDJ-5S旋转粘度仪(使用2号转子，转速12r/min)，测量煤浆粘度为450-700mPa.s，流动性良好，且放置7d后析水率在3％左右。在优选方案中，添加剂使用量(煤质量占比)为1.2‰，最高可制得浓度为65％水煤浆。
本发明所涉及到的合成方法，采用的合成技术路线以及装置简单，所制分散剂用于水煤浆制备，具有用量少，降粘和分散能力优良等特点。尤其使用的原料单宁酸属于天然生物质，来源丰富，价格便宜，符合环境友好型标准，适合规模化生产，有较好的市场潜力。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明进行进一步说明。
实施例1
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入18gMA，6gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到70℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由6gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由1.8gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温4h,待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述分散剂。性能测试：取一定量宁夏太西煤煤粉，上述添加剂使用量为煤粉质量的1.5‰，制得浓度为62％煤浆，5h后进行，用上海昌吉NDJ-5S型旋转粘度仪(使用2号转子，转速12r/min)测量煤浆粘度，并观察其流动性能，然后在封闭条件下放置，测定放置7d时间后的水煤浆的析水率，析水率能反应水煤浆的稳定性能，析水率越低，表示水煤浆稳定性越好。
Figure BDA0002010741530000031
连续测定七天。测定温度条件为常温，测定结果如表1所示。
实施例2
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入18gMA，6gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到80℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由6gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由1.8gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温3h,待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述添加剂。按照实施例1的测定方法，测定结果如表1所示。
实施例3
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入15gMA，7.5gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到70℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由7.5gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由1.8gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温3h,待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述添加剂。按照实施例1的测定方法，测定结果如表1所示。
实施例4
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入15gMA，7.5gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到90℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由7.5gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由1.8gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温4.5h,待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述添加剂。按照实施例1的测定方法，测定结果如表1所示。
实施例5
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入18gMA，6gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到70℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由6gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由2.1gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温4.5h,待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述添加剂。按照实施例1的测定方法，测定结果如表1所示。
实施例6
取250ml三口烧瓶，放置于水浴锅中，向中加入18gMA，6gAMPS和40ml去离子水，升温到50℃，搅拌速度为为300r/min，待瓶中粉末完全溶解，升温到70℃。从两个滴液漏斗分别加入TA和KPS溶液，其中TA溶液由6gTA和20ml去离子水配得，KPS溶液由1.8gKPS和40ml去离子水配得，且两种溶液均在半小时内滴完，继续保温4.5h，待反应结束后，停止加热和搅拌，冷却至常温下，将黄棕色产物中和至pH＝9并过滤掉不溶于水的杂质，得到棕黑色的三元共聚物溶液，减压蒸馏后并用乙醇洗涤三次，常温干燥后即得到所述添加剂。按照实施例1的测定方法，测定结果如表1所示。
实施例7
按照实施例6合成三元共聚物，按照实施例1制备63％浓度煤浆并测定煤浆，测定结果如表1所示。
实施例8
按照实施例6合成三元共聚物，按照实施例1制备64％浓度煤浆并测定煤浆，测定结果如表1所示。
实施例9
按照实施例6合成三元共聚物，按照实施例1制备65％浓度煤浆并测定煤浆，测定结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002010741530000051

Claims (3)

1.一种三元聚合物水煤浆分散剂，其特征在于，三元聚合物水煤浆分散剂的制备步骤如下：先将马来酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去离子水在温度为45-50℃下溶解均匀，再升温到60-100℃后，同时滴加单宁酸水溶液及过硫酸钾溶液，反 应3-4.5h时间，得到黄棕色粘稠产物；将该黄棕色粘稠产物在常温下中和至pH＝8.8-9.0后过滤得到棕黑色溶液粗产物，浓缩产物用乙醇多次洗涤，常温干燥后即得到三元聚合物水煤浆分散剂，单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐的质量比为1:1:1-3，所述的过硫酸钾的添加量为单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐总质量的5%-7%。
2.根据权利要求1所述的三元聚合物水煤浆分散剂在水煤浆制备上的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，三元聚合物水煤浆分散剂使用量为干煤质量的1.2-1.5‰。
CN201910244699.9A 2019-03-28 2019-03-28 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用 Active CN109970910B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910244699.9A CN109970910B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910244699.9A CN109970910B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109970910A CN109970910A (zh) 2019-07-05
CN109970910B true CN109970910B (zh) 2021-08-27

Family

ID=67081315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910244699.9A Active CN109970910B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109970910B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111019060B (zh) * 2019-12-12 2022-03-08 贵州师范学院 一种单宁酸基星型聚羧酸减水剂的制备方法
CN111320728B (zh) * 2020-03-20 2022-06-21 陕西科技大学 一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108456282A (zh) * 2018-03-07 2018-08-28 陕西科技大学 一种皂苷接枝共聚物水煤浆分散剂及其制备方法
CN108467760A (zh) * 2018-03-21 2018-08-31 陕西科技大学 一种单宁酸接枝共聚物水煤浆分散剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108456282A (zh) * 2018-03-07 2018-08-28 陕西科技大学 一种皂苷接枝共聚物水煤浆分散剂及其制备方法
CN108467760A (zh) * 2018-03-21 2018-08-31 陕西科技大学 一种单宁酸接枝共聚物水煤浆分散剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109970910A (zh) 2019-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109970910B (zh) 一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用
CN109748405B (zh) 一种油田用耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法
CN109651563B (zh) 一种多元聚合物降失水剂及其制备方法
CN109096428B (zh) 一种单宁酸改性添加剂及在水煤浆制备上的应用
CN102504053A (zh) 低聚羧酸盐螯合分散剂的制备方法
CN111978003A (zh) 一种水性多羟基共聚物及其在水泥助磨剂中的应用
CN110317295B (zh) 一种活性分子降粘剂及其制备方法
CN115386047A (zh) 油气井抗高温盐水基压裂液稠化剂用聚合物
CN110724503A (zh) 钻井液用高温抗盐降滤失剂改性树胶树脂
CN109468123B (zh) 一种钻井液用环保聚合物微纳米材料及其制备方法
CN114044856A (zh) 一种阻泥型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN117736709A (zh) 一种纤维素植物类添加剂制备的钻井液及制备方法
CN112745454B (zh) 一种高温深井酸化用增稠剂及其制备方法
CN111439949A (zh) 一种高效水泥助磨剂及其制备方法
CN109265696B (zh) 一种陶瓷减水剂的制备方法
CN108531053B (zh) 一种改性苯胺三元共聚物/水性树脂复合防腐涂料的制备方法
CN108239221B (zh) 一种混凝土增稠剂及其制备方法
CN110776595B (zh) 一种驱油用线性抗盐聚合物及其制备方法
CN108587709B (zh) 2-萘酚废母液和反应残余物制备水煤浆添加剂的方法
CN112227092A (zh) 腈纶织物阳离子染料印花的改性木质素磺酸盐糊料及其制备方法和应用
CN115417949B (zh) 一种液体有机污泥脱水剂及其制备方法
CN114075306A (zh) 油井水泥用分散剂及其应用
CN106977618B (zh) 一种从定优胶发酵液中提取定优胶的方法
CN111718443A (zh) 无规共聚物及其制备方法、应用以及钻井液
CN114316143B (zh) 一种壳聚糖-聚甘油复合型醚类聚羧酸减水剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant