Водоугольная суспензия Советский патент 1989 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к водо- угольным суспензиям.

Цель изобретения - повышение стабильности суспензии, которая должна быть стабильна в динамических условиях при перекачивании и погрузке и в статических условиях хранения в массе.

В качестве углеродсодержащих твердые частицы используют уголь, кокс, rpaijMT и т.п. Можно также использовать антрацит и полуантрацит, битуминозные топлива со средним и высоким содержанием летучих соединений и лигнитные угли.

Используемый в изобрете1гаи уголь может быть получен в сухой или влажной форме и смешан с жидкостью с образованием суспензии уголь - жидкость. Уголь дпя получения фракции частиц маленького размера предпочтительно подвергать влажному помолу известными способами для предотвращения пылеобразования и опасности взрыва. Фракцию угля, подвергаемую влажному измельчению, можно измельчать либо в присутствии рассчитанного нужного количества воды, либо ее можно смешивать с дополнительным количеством воды, достаточным для того, чтобы ее можно было легко перекачивать по трубопроводам и затем смешивать с более крупнозернистой фракцией распыленного угля с получением суспензии уголь - вода.

1 :о

со

4

СМ

Тип волн, игг1ользуемо| 1 п качестве основы ВОДЬ в суспензии уголь - вода по данному изобретению, может соответствовать любой доступной воде, такой как рудничная, артезианская, речная или озерная вода или обессоленная океанская вода с достаточно низким содержанием минеральных солей,

Представленные примеры иллюстрируют эффективность данной водоуголь- ной суспензии.

Примеры 1-8. В каждом примере используют одинаковые относи- тельные количества частиц угля, воды, пеногасителя, поверхностно-активного агента и суммарного полимера. Изменяют только долю или относительное количество каждого полимерного компонента.

Каждую смесь получают по следующей методике. Поверхностно-активный агент тщательно растворяют в воде и раствор переносят в стержневую мельни цу. К этому раствору прибавляют пено- гаситель и частиць угля. Мельницу закрывают и 2 ч вращают для достижения полного диспергирования угля. К аликвотам полученной таким образом угольно-водной смеси прибавляют предварительно полученные смеси полимеров (т.е. ксантана и оксипропилгуа- ровой смолы) в виде порошка с использованием лопастной мешалки, вращающей ся со скоростью 4-800 об/мин.

Конкретная идентификация компонентов угольной суспензии, их количество указано в табл.1.

Перемешивание проводят в течение 30 мин. После статического выдерживания в течение 16-2А ч смеси сиова 30 мин перемешивают на лопастной мешалке. После этого для каждого образца определяют реологические свойст ва суспензий: реологию быстрого сдвига С ОО ) и реологию медленного сдвига (О,10 и 1,02 ).

Значения объемной вязкости для каждой суспензии при указанных скоростях сдвига приведены в табл.2.

Затем образцы статически выдерживают при 25°С в течение А нед. После этого двумя различнь-ми способами определяют стабильность суспензий с точ- ки зрения соединения частиц и плотности слоя. С интервалами в 1 нед после получения суспензий определяют профили вязкости для каждой суспензии. Через Д нед испытания резул. таты измерения профилей вязкости показывают увеличение объемной вязкости датя всех образцов во врёменн, но отсутствие существенного повышения вязкости как функции глубины контейнера для всех образцов, т.е. очен незначительное оседание суспензий.

После этого огфеделяют сопротивление каждой суспензии погружению стеклянного стержня 6,35 мм, имеющего дополнительный вес 77 г. Стержень помещают на нити вертикально над поверхностью суспензии и дают ему погрузиться в суспензию.

Сопротивление погружению представлено в табл.3 как процент погружения (100% означает, что стержень погрузился до дна контейнера, 0% означает, что стержень не может пройти через поверхность суспензии).

Как видно из табл.2, образцы, содержащие смеси ксантана и оксипро- пилкизельгура как правило (за исключением данных по высокоскоростному сдвигу для примера 2), обнаруживают меньшую объемную вязкость, чем образцы, содержащие только ксантан или только оксипропилкизельгур. Этот результат является неожиданным с точки зрения синергетического эффекта, нормально ожидаемого в случае ксантана и оксипропилкизельгура. Данные табл.3 показывают, что использование смеси ксантана и оксипропилкизельгура 50/50 приводит к получению суспензии, имеющей превосходную стабильность, измеренную в единицах погружения стержня в суспензию.

П р и м е р 9, Основную, нестабилизированную смесь угля с водой, имеющую хорошую текучесть, получают диспергированием распыленного угля (РС) в водном растворе поверхностно- активного агента, куда добавляют также пеногаситель на основе углеводорода. Смепивающий аппарат состоит из цилиндрического сосуда, в котором имеются Д отбойные перегородки, расположенные под углом 90. Четырехло- пастная мешалка размещена в центре сосуда. Мешалку вращают со скоростью 1000 об/мин, а распыленный уголь медленно подают в водный раствор поверхностно-активного агента. После загрузки всего угля перемешивание продолжают еще 30 мин. Добавляют формальдегид для заптиты ясех инг редиентов

51,91

от биологического роста, который может разлагать присутствующие реагенты.

Состав основной нестабилизирован- ной смеси уголь - вода, из которой готовят все рецептуры, указан в табл.4.

10

К аликвотам этой смеси прибавляют полимерные стабилизаторы в количествах, указанных в табл.5. Полимер прибавляют в виде сухого порошка непосредственно в смесь уголь - вода is при перемешивании средней интенсивности. Перемешивание продолжают в те-, чение 30 мин дпя достижения полного растворения и равномерного распределения полимера. Рецептуры оставля- 20

446

ют на ночь, снова перемешивают Г5 мии и затем измеряют вязкость при 25,0 С. После измерения вязкости по,220 г каждой рецептуры переносят в стеклянные сосуды емкостью 227 г, лно которых изнутри сделано ппоским с помощью твердого полимера. Рецептурам дают отстояться при комнатной температуре в течение 10 нед. Количество осадка, накапливающегося со временем, определяют погружением в суспензию небольшого (шириной 6,35 мм) шпателя из нержавеющей стали, причем кроме собственного веса на шпатель действует лишь очень небольшое усилие руки. Глубину, на которой отмечается существенно возросшее сопротивление погружению, записывают. Процент осаждения рассчитывают по формуле

Изобретение относится к жидким углеродсодержащим топливам. Цель - повышение стабильности суспензии. Суспензия на основе воды содержит следующее соотношение компонентов, мас. % : углеродсодержащие частицы 65 или 70

стабилизатор 0,06-0,1

поверхностно-активное вещество 0,5 или 0,6

пеногаситель 0,05 или 0,35

формальдегид 0,135 или 0,15

вода до 100. В качестве стабилизатора она содержит метилгуаровую смолу или ее смесь с ксантановой смолой при массовом соотношении от 2:3 до 3:2, или смесь оксипропилгуаровой смолы с ксантановой смолой при их массовом соотношении от 1:9 до 6:4. 6 табл.

Общая высота образца)- глубина пог ужения шпателя) -,. (общая высота образца)

Значения эффективной объемной вякости при скорости сдвига 57,6 и процент осаждения через 4,8 и 10 не статического хранения представлены в табл.5,6 (концентрация полимера указана в частях на 100 ч. смеси уголь - вода; соотношения примешивамых компонентов являются весовыми).

Если используют примешиваемые копоненты, то концентрация полимера рассчитывается от общего количества смеси.

В табл.5 и 6 для композиции использованы следующие сокращения: Гуаровая смолаG

Оксипропилгуаро- в ая смол а

D.S. 0,1HPG-1

D.S. 0,22HPG-2

D.S. 0,4HPG-4

Метилгуаровая смола

D.S. 0,13MG-1

D.S. 0,31MG-3

Ксантановый биополимерXСтепень замещения D.S.

Из табл.6 видно, что при повьше- нии содержания метилгуаровой смолы в добавке е.е эффективность как стабилизатора возрастает, особенно при Х/М 40/60, что весьма неожиданно; эффективность метилгуаровой смолы зависит от степени замещения или степени метилирования; смесь метил25

гуаровой смолы и ксантаиа более эф30

фективна для предотвращения осаждения, чем смесь ксантана и гуаровой смолы, а также, чем взятые индивидуально ксантан, метилгуаровая смола, оксипропилгуаровая смола или гуаровая смола, эта смесь особенно эффективна при отношении ксантана и метилгуаровой смолы, равном 40:60 и при степени замещения метилом 0,13 как индивидуальный компонент метнп- 35 гуаровая смола более эффективна, чем гуаровая смол а или оксипропил- гуаровая смола.

Формула изобретения

40

Водоугольная суспензия на основе воды с добавлением углеродсодержа- щих частиц, формальдегида, пеногаси- д теля, поверхностно-активиого вещества на основе оксиалкилированных ал- килфенолов и стабилизатора, о т л и- чающаяся тем, что, с целью повышения стабильности суспензии.

в качестве стабилизатора она содержит метилгуаровую смолу или ее смесь с ксантановой смолой при массовом соотношении 2:3-3:2, или смесь окси- пропилгуаровой смолы с ксантановой смолой при их массовом соотношении 1:9-6:4 при следующем соотношении компонентов, Mac.Z:

Углеродоодержащие частицы65,0 или 70,0

акво

0,06-0,1

0,5 или 0,6 0,05 или 0,35 0,135 или 0,15 До 100

СосГвя и реологические свойства смеси уголь - вод

черва сито.

I

Деисниэированная вода. 0ксяалкнлироваиный алкнлфенол (игепол СО-990).

Пеяогаситель на углеводородной основе - коллоид 691.

Таолица2 Реологические свойства суспензии

Приоритет по приз- ,н а к а м 27.12.84- смесь оксипропилгуаро- вой смолы с ксантановой смолой;

Т б я и ц

ойства смеси уголь - вод

Компоненты

Распыленный уголь размер 80-85-200

Этоксилированный но- килфенольный поверхностно-активныйагент

Пеногаситель Формальдегид

Вода (дистиллированная)

ТаблицаЗ

Эффективная вязкость при 57,6 с и процент накопившегося осадка через 4,8 и 10 нед статического хранения при нормальных условиях для стабилизированных смесей уголь - вода

лц I -,-1

Таблиц

Эффективная вязкость при 57,6 с и процент накопившегося осадка через 4,8 и 10 нед статического хранения при нормальных условиях для стабилизированных смесей уголь - вода

Концентрация в расчете на вес всей смеси, 7.

70,0

0,50

0,05

0,135

29,315

лц I -,-1

с иче анн

Редактор Mi Келемеш

Составитель Н. Богданова Техред А. Кравчук

Заказ 3765/59

Тираж 446

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«.«,. .. .,«i.«.... -....- .- i-w V - - -- - - - --- - --- -- - - - ----- - --

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101.

Корректор М.Самборская

Подписное