专利名称:含聚(烯化氧)表面活性剂和羟烷基半乳甘露聚糖的煤-水混合物的利记博彩app
本发明涉及具有理想流动性和稳定性的煤-水混合物。更具体地说，本发明涉及由聚(烯化氧)表面活性剂和半乳甘露聚糖的羟烷基醚组成的煤-水混合物。
美国专利No.4，242，098发表了在煤水浆中使用水溶性聚合物，如羟丙基瓜耳胶或羧甲基羟丙基瓜耳胶，使得高固体含量的煤水浆有可能被压出、泵送和运输。
美国专利第4，441，889号发表了既含呫吨胶(xan than gum)又含瓜耳胶并有非离子型表面活性剂的稳定煤-水混合物。专利发表了包括乙氧基化的烃基酚，乙氧基化、丙氧基化的丙二醇，和乙氧基化、丙氧基化的亚烷基二胺在内的多种非离子型表面活性剂的实例。
本发明涉及的煤-水混合物包括a)来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)表面活性剂;b)由半乳甘露聚糖的羟烷基醚组成的聚合物稳定剂。本发明也涉及上述煤-水混合物的制备方法，包括ⅰ)由粉粒状煤、水、和来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)表面活性剂形成混合物;ⅱ)向所得混合物中添加由半乳甘露聚糖的羟烷基醚组成的稳定剂;ⅲ)搅拌所得制品，形成均匀的混合物。
本发明的煤-水混合物是煤和含聚(烯化氧)表面活性剂的水基液体和改性的聚糖稳定剂的混合物。“煤”这一词是用来指市场上可买到的不同种类与品位的煤的通称。优先选用煤的具体实例有有来自西弗吉尼亚州的低挥发分烟煤，来自肯塔基州、俄亥俄州或亚利桑那州的高挥发分烟煤，和来自蒙大拿州的次烟煤，它们都可用于本发明的实施。无烟煤、半无烟煤、中与高挥发分烟煤和褐煤也可用于本发明。
供本发明使用的煤，可呈干态或湿态，并与流体混合形成煤一流体浆。供制造微粒粒级用的煤，最好先用已知方法湿磨，以防粉尘与爆炸事故。湿磨煤粉既可与全部水共同搅拌，也可与足够的过量水混合制成容易在管道中泵抽的水浆，当再与粗粉化煤粉混合时就形成煤-水浆。
在一个最佳的实施方案中，先把本发明的煤-流体浆用的煤粉化。在本说明书中使用的“粉煤”(或“p.c.”)一词，是指已研磨到稠度约为40目×0的煤。 参见《理化手册》第51版，CRC出版公司，俄亥俄，克利弗兰，1970-71，第F-199页，其内容合并于此以供参考。
鉴于煤在研磨时破碎的方式，煤粉粒是呈不规则形状的。但其整体(或最大的两边间厚度)的亚筛型的松散粉粒会越过筛网的特定网目。松散粉粒的大小可用球径表示。这里用的“球径”一词的定义为从16目(1.18mm)到1400目(0.038mm)的美国筛眼孔径或折合成微米单位，煤或煤-水浆试样的粉粒能穿过这样的筛眼。比200目更细的粉粒，其粒径可用mm表示，可用细筛、沉降测定仪、或扫描电子显微镜(SEM)来测量。在一最佳实施方案中，约85%到约90%粉粒的粒径小于200目。
各种煤的混合物也可用于本发明的水浆中。下面为了举例说明而不是对本发明加以限制，我们可以用含小于约30%(重量)可挥发烃的粗煤粉(如无烟煤或低挥发分烟煤)，和含大于约35%(重量)可挥发烃的细煤粉(如褐煤或高挥发分烟煤)的混合物。我们也可以用两种或多种上述粗煤粉和一种上述细煤粉的混合物，也可以用一种上述粗煤粉和两种或多种上述细煤粉的混合物，也可以用两种或多种上述粗煤粉和两种或多种上述细煤粉的混合物。
本发明的水浆包括一种或多种水基液体。用于本说明书中的“液体”一词，是指水、和与水混溶的醇类。供本发明水浆用的水基液体应至少执行两项功能-填充含碳固体物料的隙孔和为减少粉粒间的碰撞而提供载体。因此，优先选用的水基液体是一种载体水基液体。
在一最佳实施方案中，用于本发明水浆中的水基液体是载体水。用于本说明书中的“载体水”是指分散在煤粉粒间的并邻接粉粒边界层的自由水的主要部分，而不同于结合水。“结合水”一词是指保留在“结合水层”上的水，这在Kirk-Othemer编的《化工大全》第2版第22卷第90-97页(在第91页)上有定义和举例说明。
在本发明煤-水浆中用作“载体水”的水可以是任何能得到的水，如矿泉水、井水、河水或湖水，或者是矿物盐含量低的淡化海水，这种淡化海水使结合水层和载体水界面的电化学性能得以按照本发明加以控制，同时，研磨设备、管道和加热炉的腐蚀也会减至最小并得到控制。
当向粉碎的含碳粉料中添加水，如果粉料被水“润湿”时，则与周围的“自由水”或整体水结构不同的表面水膜会吸附在每一粉粒上。此膜被称作“半钢性”或“结合水”膜。此膜的厚度随表面的固有电势而定，可以是几个分子层的厚度。
在另一实施方案中，水和与水混溶的醇类的混合物是本发明水浆中的水基液体。这种醇类与水可完全混溶或部分混溶，如甲醇、乙醇、正丙醇，异丙醇、叔丁醇、甘油等。下面为举例说明而不是对本发明加以限制，我们可以用约1%到约49%(体积)的醇和约51%到99%(体积)的水组成的混合物。在一个最佳实施方案中，混合物含约1%到约15%(体积)醇，其余主要是水。醇最好是液态的与水可混溶的，分子中含约1到约10个碳原子，如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、甘油等。
高固体含量的煤水浆，特别是煤水浆的管道输送是众所周知的。高固体含量的煤水浆的定义，通常是以煤-水混合物的重量为基数，含有约50%到约80%(重量)的粉粒煤。本发明的煤水浆可含约50%到约80%(重量)的粉粒煤，但最好含约65%到约70%(重量)的粉粒煤。
在本发明中适用的聚(烯化氧)表面活性剂是一长链有机化合物或其混合物，分子链中有来自环氧乙烷的明显亲水段和来自高级烯化氧的明显疏水段。当以约0.1%(重量)或高于此的含量加到水溶液中，生成具有表面张力低于50达因/厘米的水溶液。适宜的表面活性剂实例有如环氧乙烷与高级烯化氧(如环氧丙烷)的水起始的嵌段共聚物。具体实例包括BASF公司商名Pluronic的环氧乙烷的嵌段共聚物。
半乳甘露聚糖的羟烷基醚是本发明煤-水混合物中的另一主要组分。在本发明中实用的是一种聚糖-半乳甘露聚糖。这种聚糖通过其自由羟基与下列嵌段共聚物作用而被醚化，由烯化氧、低级链烷醇(如甲醇)起始的环氧乙烷和高级烯化氧的嵌断共聚物，由高级烯化氧、低级二元醇(如乙二醇或丙二醇)起始的环氧乙烷和高级烯化氧的嵌断共聚物等。
半乳甘露聚糖是由半乳糖和甘露糖重复单元组成的。半乳甘露聚糖的来源包括豆科植物的种子，如瓜耳树种子和刺槐豆的胚乳。
较好的羟烷基醚是羟烷基瓜耳胶，如羟丙基瓜耳胶和羟乙基瓜耳胶。这两种胶一般通过烯化氧，如环氧丙烷或环氧乙烷分别与瓜耳胶发生碱催化反应来制备。“半乳甘露聚糖的羟烷基醚”一词，也包括混合衍生物。如其中既用烯化氧又用第二醚化剂来醚化的半乳甘露聚糖。合适的第二醚化剂包括第二烯化氧和/或烷基化剂，如氯化甲烷之类的烷基卤。用这种第二醚化剂会生成混合的半乳甘露聚糖的羟烷基醚。为了不致使半乳甘露聚糖的羟烷基醚性能变劣，第二醚化剂的用量应加以控制。例如，适用于本发明的半乳甘露聚糖的羟烷基醚，具有的羟丙基摩尔取代(m.s.)度范围在水系统中为约0.02到约3.0，在醇系统中为约0.2到约4.0;具有的甲基摩尔取代度范围为约0.01到约2.0。
羟烷基醚衍生物的混合物也当然可用，如羟丙基瓜耳胶和羟乙基瓜耳胶的混合物和羟丙基瓜耳胶和羟丙基甲基瓜耳胶的混合物都可在本发明中应用。
半乳甘露聚糖的羟烷基醚以一定份量添加到煤-水混合物中，使煤-水混合物中醚化半乳甘露聚糖的总浓度(以煤水-混合物的重量为基数)从约0.02%到约0.2%不等。
当制备本发明的煤-水混合物时，最好在加稳定剂之前，先把非离子型表面活性剂加到含碳水浆中以防止煤粉粒表面和作为稳定剂的改性聚糖聚合物间的相互作用;否则，便可发生这种作用。
更具体地说，在制备本发明的煤-水混合物时，首先把表面活性剂及其它想要添加的助剂，如常规的消泡剂等加到水中，在低速搅拌的条件下(如约500rpm到约1，500rpm，最好是约1，000rpm)搅拌一段时间，时间范围约30秒到约3分钟，最好是约1分钟。把含水混合物注入含有粗磨煤(例如最大粒径1/4英寸)的球磨机中。煤的数量(以注入球磨机的煤、水、化学制品等总物料的百分数的形式)可从50%到75%不等，常用的是70%。与被研磨物料的量有关的球径和装入量，是根据通常技术实践来决定的，如决定其它研磨参数(例如转速和转动持续时间)一样。为了使研磨保持恒定的粒径分布，应当调节研磨参数来补偿由于煤种和/或化学添加剂造成的差别。
湿磨法制成煤-水混合物之后，加水使其中所含的固体达到预期的含量。借助轻度搅拌，最好把聚合物稳定剂以粉末形式加到混合物中，以3-4000r.p.m.的速度搅拌30-40分钟。过了这段时间，聚合物就完全溶解。最后，加入溶液或粉末状防腐剂(如甲醛)。
另一高固体含量、流动性的煤-水混合物的制备方法，是把粉化煤分散在由下列组分组成的溶液中。这些组分是表面活性剂、水，需要时还可有，如消泡剂或PH调节剂等其它加工助剂。粉化煤通常研磨到有75%-90%通过泰勒标准筛200目。借助优先选用的方法，在筒式容器中嵌入相隔90°的4块档板，同时四浆高速搅拌机以500-1500r.p.m.的转速旋转。档板尺寸是与容器的几何形状有关，并符合标准工程原理。把粉化煤缓缓添加到被搅拌的溶液中，当全量注入后，再追加搅拌15-60分钟。然后在轻度搅拌下(2-400r.p.m.)添加聚合物稳定剂，并使之完全溶解。
这里使用的代表性的搅拌或分散装置包括，例如，Premiere研磨公司的“Hi-Vispersator”高速分散机。
当然，上面指出的停留时间，混合速度等参数都应随具体加工要求(如组分体积、装置尺寸、搅拌效率等)而变化。因此，本发明的这些加工要求条件可随着操作的规模，如中间工厂、工厂等作相应的调整。如上所示，可以加到煤-水混合物中的添加剂包括消泡剂、盐类、碱类、或其它调节剂，还有这些物料的供应。通常可用的消泡剂是常规的、包括含有硅胶和非硅胶的制品。市场上可买到的适用于本混合物的消泡剂是由Colloids公司供应的COLLOID
-6910。这一制品通常是由含矿物油、酰胺和酯的混合物组成的。
在制备本发明的制品时，非离子型表面活性剂与水的重量比为约0.1∶40到约1∶25。在最佳实施方案中，要添加消泡剂来邦助配制。消泡剂与水的重量比为约1∶25到约0.01∶40。然后，粉化煤以约65份重煤对约75份重上述混合物的比例与水混合得到流动性的液体。然后可以加入上述份量的醚化半乳甘露聚糖，在粉粒沉降和床层堆积方面稳定这一混合物。也可以混合物总重量的约0.1到约0.3份重的比例添加其它助剂，如盐类或碱类、抗菌剂(如甲醛)等、粘度稳定剂(如氨)等，以进一步邦助粉煤的分散并提供其它有利条件。
实施例1开始时不加甲醛或羟丙基半乳甘露聚糖，制成煤-水混合物。通过把下列物料按所示比例注入球磨机来制备粗制的煤-水混合物，并研磨到有83%(重量)的粉粒能通过泰勒标准筛200目为止。将下列重量百分数的组分混合表1烟煤(匹兹顿泥炭＃1，1/4英寸，最大粒径) 70%(重量)乙氧基化壬基酚表面活性剂(Igepal
CO-990;GAF公司) 0.55%(重量)烃基消泡剂 0.30%(重量)水 29.15%(重量)
当研磨已使粒径减小到所述值以后，将物料分成4等分，每份试样中各加0.05%(重量)的甲醛作为防腐剂。向3份试剂中按下面表2所示的量添加羟丙基半乳甘露聚糖(Galactasol 416;Henkel公司)。
用Haake Rv 12 Rotovisco流变仪来测定初始表观粘度，(在剪切设定57.6S-1时剪切应力除以剪切率)。表观粘度测定后，全部4个试样都放在环境条件下的静态贮罐中8周时间。经过这一静态贮存期后，借助插入-6英寸金属机工规尺测量聚集在试样瓶底部的硬堆积沉积物的量。用手轻压使规尺穿透水浆直达硬堆积的沉积物表面时，从规尺上读出穿透深度。用总试样深度的百分数来表示沉积物的量(ho-h)/ho×100克，式中ho＝容器中试样总深度，h＝非沉积和松散堆积的物料的深度。
表2羟丙基半乳甘露 表观粘度(CPS) 粘度测定后8周聚糖的%浓度 的初始读数 的沉积物%0.0 456 70.40.05 1070 48.10.075 1980 18.80.1 2700 5.0实施例2开始时不加甲醛或羟丙基半乳甘露聚糖，制成煤-水混合物。通过把下列物料按所示的比例注入球磨机来制备粗制的煤-水混合物，并研磨到有83%(重量)的粉粒能通过泰勒标准筛200目为止。将下列重量百分数的组分混合表3烟煤(匹兹顿泥炭＃1，1/4英寸，最大粒径) 70%(重量)环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物表面活性剂 0.45%(重量)烃基消泡剂(COLLOIDS
691;Colloids公司) 0.3%(重量)水 29.25%(重量)当研磨已使粒径减小到所述值以后，将物料分成4等份，每份试样中各加0.05%(重量)的甲醛作为防腐剂。向3份试样中按下面表4所示的量添加羟丙基半乳甘露聚糖(Galactasol 416;enkel公司)。
用Haake Rv 12 Rotovisco流变仪来测定初始表观粘度(在剪切设定57.6S-1时剪切应力除以剪切率)。表观粘度测定后，全部4个试样都放在环境条件下的静态贮罐中8周时间经过这一静态贮存期后，用-6英寸金属机工规尺测定聚集在试样瓶底部的硬堆积沉积物的量。用手轻压使规尺穿透水浆直达硬堆积的沉积物表面，从规尺上读出穿透深度。用总试样高度的百分数来表示沉积物的量(ho-h)/ho×100克，式中ho＝容器中试样的总深度，h＝非沉积和松散堆积的物料的深度。
表4羟丙基半乳甘露 表观粘度(CPS) 粘度测定后聚糖的%浓度 的初始读数 8周的沉积物%0.00 965 61.210.05 2220 7.20.075 2830 0.00.10 5540 0.0
权利要求
1.一种煤-水混合物，其特征是a)来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)表面活性剂；b)含半乳甘露聚糖的羟烷基醚的聚合物稳定剂。
2.根据权利要求
1的制品，其特征是其中表面活性剂的量足以润湿存在于混合物中的煤粉粒，其中稳定剂的量就粉粒沉降和床层堆积来说足以稳定煤水混合物。
3.根据权利要求
1的制品，其特征是其中的煤是粉化煤。
4.根据权利要求
1的制品，其特征是其中煤的存在量约为50%到约80%(重量)(以煤水混合物为基数)。
5.根据权利要求
1的制品，其特征是其中的高级烯化氧表面活性剂是环氧丙烷。
6.根据权利要求
1的制品，其特征是其中表面活性剂是乙氧基化的、丙氧基化的丙二醇。
7.根据权利要求
1的制品，其特征是其中半乳甘露聚糖的羟烷基醚是羟丙基醚。
8.根据权利要求
1的制品，其特征是其中半乳甘露聚糖的羟烷基醚是瓜耳胶的羟烷基醚。
9.根据权利要求
1的制品，其特征是其中稳定剂是羟丙基瓜耳胶。
10.根据权利要求
1的制品，其特征是其中稳定剂是羟丙基甲基瓜耳胶。
11.制备煤-水混合物的方法，此方法包括ⅰ)由粉粒状煤、水、和来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)表面活性剂形成的混合物;ⅱ)向制得的混合物中添加稳定量的含半乳甘露聚糖的羟烷基醚的稳定剂;ⅲ)搅拌所得到品，形成均匀的混合物。
12.一种输送或泵送煤-水混合物的改进方法，是在煤-水混合物中加入a)来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)表面活性剂;b)含半乳甘露聚糖的羟烷基醚的稳定剂。
专利摘要
本发明提供一种含有来自环氧乙烷的亲水段和来自高级烯化氧的疏水段组成的聚(烯化氧)作表面活性剂、半乳甘露聚糖的羟烷基醚作稳定剂的煤-水混合物。具体实例分别包括乙氧基化、丙氧基化的丙二醇和羟丙基瓜耳胶。使用这种表面活性剂和稳定剂时，含有50％到80％颗粒煤的煤-水混合物对粉粒沉降和床层堆积表现优异的稳定性。本发明也提供制备方法，在煤、水、表面活性剂形成的混合物中加入稳定剂，制成稳定的均匀混合物。有极好的管道运输稳定性。
文档编号C10L10/18GK86104739SQ86104739
公开日1987年4月22日 申请日期1986年7月17日
发明者罗伯特·E·阿奎特, 道·M·兰宁格 申请人:亨凯尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan