一种适于管道输送的浓缩煤水混合物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备浓缩的煤水分散体和通过管道输送所述分散体的方法，这是通过添加分散剂的特殊形式实现的。这种方法还能改善悬浮液的贮存稳定性。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备浓缩水煤悬浮液及其通过管道输送所述悬浮液的方法。水中的微细碎煤浓缩悬浮液(最大直径300≤μm)(称CWM)，其无需初级脱水可直接供给锅炉，象例如英国专利2099451号所公开的，构成了一个为了使其转换成含煤燃料的有意义的选择，所述锅炉是用燃油工作的，因此不能使用固体燃料。当煤被从采掘场所到使用场所长距离传输时，在采掘场所设置有悬浮液制备装置，从经济上和环境上讲使用这种悬浮液是尤其有利的。在整个系统中，为了补偿生产和使用的周期变化，在煤炭输送管道的起始和终端站设置有水煤悬浮液的贮存罐，其贮存时间可以超过2个月。CWM的最重要的技术性能是燃烧性能以及泵送和贮存稳定性。因此，一个最佳配方应该考虑这些性能，并且，为了保持有限的花费，同时应使附加的添加剂量最少。使悬浮液能作为燃料的高煤浓度(≥60%，最好≥70%重量比)，仅能通过使用分散剂并选择适当的颗粒分布而获得。可作为分散剂的有，阴离子和阳离子表面活性剂，高分子非离子物(例如从烷基苯酚或亚烷基二醇或亚烷基二胺衍生的烯化氧共聚物)和聚电解质，尤其是包含多核的烷基取代的芳烃部分并且有超过300的较高的分子量的磺化表面活性剂。其中，本专利技术列举了与甲醛缩合的烷基萘磺酸单价阳离子盐，和其中商品名称为Daxad15(W、R、Grace)和Fluidix05(Bozzetto)的已知化合物。在其他条件是相同的前提下，悬浮液的粘度取决于分散剂的添加量。起初，粘度随添加量的增加而减少。因为分散剂代表出有意义的成本(约30%的悬浮液产品的成本)，添加添加剂应适当的限制，直到获得最小的粘度值。当添加剂量增加到最佳值之上时，不再能获得流动性的改善;反之在许多情况下能观察到粘度小量的增加，并且，产品的成本增加了。在不理想的配方的情况下，众所周知的长时间的泵送操作中悬浮液粘度随时间而变化，因为泵送引起添加剂的消耗，导致在水溶液中游离的添加剂浓度减少，添加剂会通过离心或过滤悬浮液而被从悬浮液中分离(参阅英国，StratforduponAvon，“在管道中水力传送固体”1988第11期国际会刊)。如果在泵送不被控制情况下，由于添加剂消耗引起的所述粘度的增加，悬浮液的粘度可以达到这样的高的程度，以致悬浮液变得难以泵送。到目前为止已知的为改善泵送稳定性的方法(见德国专利3，621，319)包括在粉碎阶段已加入过量的分散剂，该量超过上面为获得最小粘度而定义的最佳量。由于输送所需的过量添加剂取决于许多因素，尤其是煤的物理和化学性质(例如，化学组成，表面的亲水-亲脂性平衡(HLB)，吸水性，机械耐磨性，颗粒分布，颗粒形状，孔率分布)，混合物性质(如固体物浓度、流变性、聚集或絮凝度)和在输送过程中流体动力学情况，包括通过泵的通道，显然这种过量仅能被近似确定。考虑来自可能抵估造成的相当的损坏，实际上采用保守的标准，以致添加量经常超过被认为是用于输送的精确的必需量。事实上，被要求(德国专利3621319AL)为可能获得最小粘度的量(最小粘度量)的高达800%的分散剂的量。当我们可能这样做时，甚至是在稳定添加剂的存在下，将导致在悬浮液静态稳定性方面产生明显的负作用。现在我们已找到克服现有技术存在的缺点的方法。实际上按照本专利技术方法，煤水混合物不需使用过量分散剂即可泵送和稳定的贮存。因此，本专利技术涉及制备和通过管道输送浓缩的水煤混合物的方法，其包括-通过在一种或多种分散剂存在下湿磨制浆的步骤;-通过一个或多个泵站经管道的输送步骤;其特征在于-在制浆步骤中，添加为了获得最小粘度所必需的分散剂的最小添加量，最小粘度在流动剪切速率为10秒-1下为0.8至1.5泊(Pas)。-在泵送步骤中，以一定数量一份或多份地添加更多的分散剂，以限制粘度的增加低于初始煤浆粘度值的30%。在较佳实施例里，在泵送步骤添加的添加剂要使煤浆粘度的增加能够限制到小于初始煤浆粘度值的20%。在煤浆泵送步骤中添加剂的添加可用安装在管道上的粘度计控制，当粘度超过预先限定值时粘度计启动添加剂计量装置，最好管道上的粘度计和添加剂计量装置被安置在泵站通过泵通道引起的湍流使添加到悬浮流中的分散剂获得良好的分散。术语“煤水浓缩混合物”指的是微细的碎固体燃料的液态悬浮液，其中所述固体燃料为褐煤、次烟煤、低级无烟煤、无烟煤、焦煤和通过煤的热处理而得到的其他产品、石油产品焦碳、石墨和其他高碳含量的化合物。煤也可以来自脱矿质和/或脱硫过程，尤其是经选择性附聚过程得到(参见美国专利4，776，859)。本专利技术的悬浮液能包含，例如从40%至85%，最好从55%到80%的固体燃料，其有平均直径≤200μm，最好≤50μm的颗粒分布，尤其优选由两组不同平均尺寸的颗粒构成两峰颗粒分布，其中第一颗组平均尺寸在200至50μ的范围内，第二颗粒组的平均尺寸在1至40μm范围内。然而本专利技术的特殊目的是分散剂的添加的形式，据此在制浆步骤中仅添加一部分添加剂，即，该部分相应于由在悬浮液中的固体成份类型和浓度确定的最小粘度值，添加剂的剩余部分随后在泵送步骤中并作为较多的部分添加，并且仅仅在粘度超过了流动泵送粘度的5%至50%的预定量时才添加。在泵送过程所加的分散剂的量是根据上面提到的参数而变化。作为分散剂，可使用阴离子的、阳离子的、非离子的和两性的化合物，它们或者作为单独的化合物，或者作为混合物。较好是可作为碱金属或铵盐使用的阴离子磺化分散剂，更好的是与甲醛缩合的萘磺酸铵盐或烷基萘磺酸盐的碱金属盐或铵盐。在CWM制备步骤中，为了有最高的流动性所必需的最小量是许多参数，尤其是煤的类型、其在煤浆中的浓度、添加剂类型的函数。为了所述的目的，为了在浓缩煤浆的制备阶段获得最高的流动性，所必需的与甲醛缩合的萘磺酸盐类型的磺化添加剂的最低浓度相对于整个煤浆重量而言是在0.4%至1.5%。为了举例的目的，为了获得以煤的重量计含量为62%的悬浮液的最小粘度所必需的Daxad15的最低浓度为1.0%(重量)(以悬浮体重量为基础)，所述的煤有如表1所述的特征。除了水，固体燃料和分散剂之外，本专利技术的悬浮液可以包括水溶混有机物质(如，象甲醇、乙醇等那样的C1-C6的脂族醇)、防泡剂、稳定添加剂(如意大利专利20456A/85所公开的膨润土、多糖、黄源胶和聚丙烯酰胺)、生物杀伤剂和其他流体或半流体燃料(如燃油、石油残渣、石脑油、粗柴油等等)。本专利技术的悬浮液的生产方法能通过不同步骤进行，最好象英国专利2，099，451号公开的采用两步湿磨步骤。与在煤浆制备阶段由一次添加分散剂构成的溶液相比，本专利技术提供方法的优点是在相同的泵送性能条件下，煤浆有较高的静态稳定性，能够在起始站和终点站长期贮存。下面的例子用于更好的说明本专利技术。实施例哥伦比亚烟煤(其性质见表1)的各种含水悬浮液用两步湿磨法制备(如英国专利2，099，451公开的)-使用Daxad15作为分散添加剂(以下简称“D15”)，并且在同样情况下膨润土作为稳定添加剂。研磨时间被如此控制以致达到对于所有悬浮液具有同样的颗粒分布，其特征是具有20±1μm的平均直径和具有7.0±0.5%的超过200μm的筛上部分。悬浮液的粘度用以10秒-1为长距离输送剪切速率的标准运转的旋转粘度计测量。悬浮液泵送性能由实验室试验模拟(来源于AICHE杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备和通过管道输送浓缩的煤水混合物的方法，其包括：－通过在一种或多种分散剂存在下湿磨的制浆步骤；－通过一个或多个泵站，通过管道输送的步骤；其特征在于：－在制浆步骤中，添加对于得到最小粘度是必需的最少量的分散剂，该最小粘度在剪切速率为１０秒↑［－１］的情况下为０．８至１．５泊；－在泵送步骤，一部分或多部分地加入添加分散剂，其数量要限制粘度的增加低于最初煤浆粘度的３０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L佩莱格里尼，E吉拉迪，D厄科兰尼，
申请(专利权)人：埃尼里塞尔什联合股票公司，斯南普罗吉蒂联合股票公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]