Суспензия угля Советский патент 1989 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к суспензии угля в воде и может найти применение в трубопроводном транспорте.

Цель изобретения - повышение стабильности вязкости суспензии.

И р и м е р 1.

А. 351 г 98%-ного диизононил-фено- ла и 3 г гидроокиси натрия в качест-

ве катализатора подают в автоклав и в атмосфере азота нагревают до 130 С. После удаления фенолята и воды дозами добавляют 634 г окиси этилена при 130-170 с. Получают растворимый в воде продукт с точкой плавления 51- , имеюпцШ формулу

см

-о- сн -сн -о 85рэНв}

80 О

НО

Пример 2, Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г прос0-{cHrCHrO C.,C-OH

25

HO

,-СНг-}0

о

,4

Пример 6.

А. 94 г фенола в присутствии

1 г

-толуолсульфокислоты подвергают вза имодействию с 208 г стирола, медлентого диалкилфенолполиалкиленгликоле- 30 повышая температуру до 130-160 0.

Затем температуру поддерживают при

вого эфира подвергают взаимодействию с 15,4 г ангидрида гексагидрофталевой кислоты. Получают растворимый в воде ..продукт с точкой плавления 44-46 С,

имеющий следующую формулу

35

150-160 С в течение 60 мин. После ох лаждения до 120 °С добавляют 3 г порошковой гидроокиси калия и нагревают до 130-160 С, пропуская азот. В атмосфере азота в реактор дозами подают 3520 г окиси этилена при 130- 160 С. Получают растворимьй в воде продукт с точкой плавления 48-50 С, имеющий формулу

О

СдНй Т ЯЛо

,Х)

С

.

Пример 3. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликоле- вого эфира подвергают взаимодействию с 14,8 г фталевого ангидрида. Получают растворимьй в воде продукт с точкой плавления 48-50 0, име1(лций формулу

О :

0-fCH,-CH2-0 go-C

Пример 4. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликоле-

0-{cHrCHrO C.,C-OH

HO

,-СНг-}0

о

,4

Пример 6.

А. 94 г фенола в присутствии

1 г

-толуолсульфокислоты подвергают взаимодействию с 208 г стирола, медлен повышая температуру до 130-160 0.

150-160 С в течение 60 мин. После охлаждения до 120 °С добавляют 3 г порошковой гидроокиси калия и нагревают до 130-160 С, пропуская азот. В атмосфере азота в реактор дозами подают 3520 г окиси этилена при 130- 160 С. Получают растворимьй в воде продукт с точкой плавления 48-50 С, имеющий формулу

о-Есн -сНг-о „н

Б;. 382,2 г простого аралк1-шфенол- полиалкиленгликолевого эфира со стадии А. подвергают взаимодействию с 19,2 г ангидрида триметиллитовой кислоты описанным в примере 1Б образом. Получают водорастворимьй продукт с точкой плавления 47-49 с, имеющий формулу

.-СН2Пример 7. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г прос51510720

того дийлкилфенолполиалкиленгликоле- вого эфира подвергают взаимодействию с 9,8 г ангидрида малеиновой кислоты.

Получают растворимьй в воде продукт с точкой плавления 46-48 с, имеющий

формулу

СдН

о{снг-си-гО JjoC- сн сн-соон

Пример 8.К 396,4 г продукта примера 7, интенсивно перемешивая, быстро добавляют при 55 С 42,2 г 25%- ного водного раствора бисульфита натрия, рН которого гидроокисью натрия предварительно доводилась до 9,7, и 380 г воды, предварительно нагреваемых до . При 55°С в течение 90 мин смесь дополнительно размешиПример 11. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликоле- вого эфира подвергают взаимодействию с 16,8 г метилгексагидрофтапево- го ангвдрида. Получают водорастворимый продукт с точкой плавления 46 - , которьй имеет формулу

П

- OfCH -CHrOfeC CH

- но

Пример 12, Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликоле

Изобретение относится к водоугольным суспензиям, которые могут быть перекачаны по трубопроводам. Цель изобретения - повышение стабильности вязкости суспензии. Для этого смешивают измельченный уголь, диспергант, воду или ее смесь с С₁-С₃-спиртами [массовое соотношение (70-98,55):(1,45-30)] и пеногаситель. В качестве дисперганта используют соединение формулы @ , где R₁ и R₂-H, и/или C₉-C₁₂-алкил, или фенилэтил

N=30-200

R₃=-C(O )-A-C(O )-OH

A=-CH=CH-^.-CH(SO₃H)-CH₂-

@ в качестве пеногасителя - 25%-ный водный раствор силиконового масла, или полипропиленгликоль, или 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диол. Суспензия включает следующие компоненты, мас.% уголь 60-75

диспергант 0,1-2,5

пеногаситель 0,023-0,031

воду или ее смесь с С₁-С₃-спиртами- остальное. Этот состав обеспечивает водоугольной суспензии вязкость (после 7 ч перекачки), равную 1100-1600 мПа^.с (при начальной вязкости 2300 и 4000 мПа^.с), причем эта вязкость постоянна в течение 36 ч. 7 табл.

вают. После, охлаждения продукта реак- 20 вого эфира подвергают взаимодействию

с 21,0 г диангидрида циклопентатетра- карбоновой кислоты. Получают водора- створимьй продукт с точкой правления 42-44 с, которьй имеет формулу

У

ции до комнатной температуры избыток бисульфита натрия определяют йодо- метрией и добавлением эквимолярного количества перекиси водорода переводят в сульфат натрия. Добавлением 50%-ной гидроокиси натрия .значение рН кислого целевого продукта доводят до 5-6. Получают продукт формулы

О II

25

0-fCH2-CH2-0 gj,C СООН

0- CH -CHr03gj)C-CHi-HC-COOH 30

SOgH

но-с

,;СХ

СООН

в примерах 13-24 описаны свойства водоугольных суспензий. Для приготовления суспензий используют следующие угли:

Пример 9. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликолевого эфира подвергают взаимодействию с 15,2 г тетрагидрофталевого ангидрида. Получают водорастворкмьй продукт с точкой плавления 42,, которьй имеет формулу

О

О- СНг-Ш-г-оЗё-о

.,

но

Пример 10. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгли- колевого эфира подвергают взаимодействию с 16,6 г метилтетрагидрофтале- вого ангидрида. Получают водораство- римьй продукт с точкой плавления 47-48°G, который имеет.формулу

О II

:OiCHrCHrOfeCv

O..AJ ноCH

25

У

0-fCH2-CH2-0 gj,C СООН

но-с

,;СХ

СООН

0

5

0

5

0

5

в примерах 13-24 описаны свойства водоугольных суспензий. Для приготовления суспензий используют следующие угли:

Уголь I (данные относятся к безводному углю), содержащий, мас.%: Зола7,3

Летучие компоненты 32,7 Сера1,14

Углерод80,1

Водород4,92

Азот1,56

Кислород

(рассчит.) 5,0 Состав золы, мас.%: SiO 0,9 26,4-, ) 11,4; TiO 1,0, CaO 6,6; llgO 3,3; 1,4; К,0 3,0, SQ 5,7,- 0,6.

Гранулометрический состав: фракция, мкм Содержание, % 150100

10699,2

7597,5.

5390,0

с3876,9

с2760,0

1945,8

i1335,1

9,423,7

6,614,4

4,77,5

Уголь II (данные относятся к безводному углю), содержащий, мас.%: Зола19,17

Летучие компоненты 37;20 Сера 0,37

Углерод64,8

Водород4,92

Азот2,2

Кислород

(рассчит.)14,6

Состав золы, мас.%: SiO 52,42; AlfOj 21,98; 9,96; TiO 0,80; CaO 3,55i llgO 2,35, Ыа„0 0,46; К,0 2,41; S 1,36; P 0,14.

Гранулометрический состав: Фракция,ч мкм Содержание, %

212

150

106

75

53

О8

27

,19

ОЗ

9,4

6,6

4,7

100

92

82,4

70,9

56,1

44,2

34,8

25,0

17,3

11,7

7,1

3,4

Уголь III (данные относятся к езводному углю), содержащий, мас.%:

10,3

32,3

0,58

72,3

,5

1,9

Зола

Летучие компоненты

Сера

Углерод

Водород

Азот

Кислород

(рассчитано) 11,2

Состав золы, мас.%: SiO 34,27; 28,38, 9,84, TiO 1,42; аО 10,51i MgO 2,56;Na-0 0,36,

,40; S 5,53; P 0,23.

Гранулометрический состав: Фракция, мкм Содержание, %

100

97,1

94,1

91,2

80,3

69,7

56,6

44,7

36,7

9,426,8

6,6 17,3

4,79,2

Пример 13.5,0г 50%-ного растворенного в состоящем из 20 мас.% изопропа:нола и 80 мас.% воды растворителе, соединения (в дальнейшем: добавка) согласно примеру 1Б, значе0 ние рН которого предварительно доводят до 7,0 гидроокисью натрия и 0,15 г обычного пеногасителя (25%- ная водная эмульсия силиконового масла) , добавляют к 127,52 г питьевой

5 воды (жесткостью 13 согласно про- мьшшенному стандарту ФРГ). Размешивая в течение 5 мин в лабораторном смесителе, снабженном двумя противоположными вращающимися мешалками, до0 бавляют 367,22 г угля II (соответственно 350 г сухого угля). Получают водную суспензию угля следующего состава, мас,%: уголь II 70, вода 28,977, изопропанол 0,5, добавка 0,5,

5 пеногаситель 0,023. Для испытания стабильности к напряжению на сдвиг измеряют вязкость суспензии вискозиметром фирмы Брукфильд (тип LVT) с шпинделем Nr.3 при 6 и 60 об.

Вследствие неньютоновских реологи ческих свойств водных суспензий угля постоянные значения при соответствующих скоростях оборота измерительного шпинделя получаются только по

5 истечении определенного времени (при- мерно через 2 мин).

Так как начальная вязкость водной суспензии в состоянии покоя может иметь значение на практике, для ха0 рактеристики стабильности к срезающей нагрузке берут первое считываемое при 6 об/мин значение вязкости (далее начальная вязкость). В качестве измеренного при 60 об/мин

5 значения вязкости (далее конечная вязкость) берут ту величину вязкости, которая отсчитывается после установления постоянного значения. Данные по конечной вязкости пред0 ставляют собой результат 5 измерений.

Описанная водная суспензия угля имеет следующую характеристику: начальная вязкость при 6 об/мин 1800 мПа-с, конечная вязкость при

1; 60 об/мин 940 мПа-с.

Пример 14. Повторяют пример 13 с той разницей, что приготовляют суспензию угля следующего состава, мас.%: уголь II 65, вода

34,147, изопропанол 0,5, указанная в табл. 1 добавка 0,325 и пеногаси- тель 0,028.

Стабильность к напряжению на сдвиг., суспензии указана в табл.1.

Таблица 1

Добавка - простой аралкилиолйалки- ленгликолевьй эфир

О -|- 4 100

L СН

Сравнением указанных в.табл. 1 результатов подтверждается достижение цели изобретения.

П;-р и м е р 15. Повторяют пример 14 с той разницей, что приготовляют суспензии, содержащие 65 мас.% угля Г, или угля III и указанные в табло2 добавки.

Таблица 2

Добавка по примеру(Nr)

Стабильность к напряжению на сдвиг

Начальная вязкость, мПа с

Конечная вязкость, мПа С

Пример 16. Повторяют пример 13 с той разницей, что приготовляют

,

0

5

суспензию угля следующего состава, мас.%: уголь II 65, вода 34,147, изопропанол 0,5, указанная в табл.3 добавка 0,325 и пеногаситель 0,028. При этом добавку используют в виде раствора, значение рН которого добавлением гидроокиси калия, аммиака, 1-фенил-1-аминобутана или 4-трет - -бутилциклогексилам тна устанавливают до 7.

Данные по стабильности к напряжению на сдвиг суспензии указаны в табл.3.

Таблица 3

Пример 18. Повторяют пример 14 с той разницей, что приготовляют суспензию угля, содержащую 60 - 75 мае.% угля II. Кроме того, добавПример 19. Повторяют пример 14 с той разницей, что приготовляют суспензию, с одержащую указанную в примере 1Б добавку, которая однако содержит 30, 50, 100, 120 и 200 ед. простого полиалкиленгликолевого эфира, Результаты опыта указаны в табл. 6.

Таблица 6

Пример 20. Повторяют пример 14 с той розницей, чтр приготовляют суспензию угля, содержащую вместо смеси воды и изопропанола смесь воды и метанола в соотношении, указанном в табл. 7. В качестве добавки используют, добавку по примеру 1Б. Результаты опыта указаны в табл. 7.

Таблица 7

Стабильность к напряжению на сдвиг

Начальная вязкость, мПа с

560 590

Конечная вязкость, мПа с

400 420

ку по примеру 1Б и пеногаситель используют в указанных в табл. 5 количествах. Результаты опыта указаны в табл.5.

Таблица 5

Пример 21. Стабильность суспензий угля после длительной нагрузки на сдвиг.

Подвергаемые более длительной нагрузке водные суспензии угля, приготовленные с применением угля II,

особенно склонны к сгущению. Суспензии с добавкой согласно формуле сохраняют свойство текучести и после длительного времени воздействия нагрузки на сдвиг, причем вязкость

по сравнению с исходным значением немного повышена. С целью установления режима, наиболее близкого к условиям практики, следующие опыты проводят в рукавном насосе (тип Де- ласко РМА 10) при скоростях потока

приблизительно 0,7 м/с. Во избежание потерь за счет испарения исследуемые водные суспензии угля в закрытой системе постоянно циркулируют через рукавньй насос.

а) При применении водной суспензии угля, содержащей 65 мас.% угля II, 0,65 мас.% добавки согласно примеру 1Б (значение рН добавлением NaOH устанавливают до 7,0) и 0,03 мас.% указанного в примере 13 пеногасителя, получают следующие результаты вязкости в начале опыта: начальная вязкость 2300 мПа-с, конечная вязкость 1100 мПа. с.

По истечении 7 ч работы насоса вязкость достигает следующих постоянных значений: начальная вязкость 3600 мПа-с, конечная.вязкость 12600 мПа с.

По истечении 36 ч опыт прекращают потому, что вязкость больше не изменяется.

После 5-часового перерьша по окочании опыта повторньй ввод в действие насоса возможен без всяких затруднений,

б) Повторяют пример 21 а. с той разницей, что используют суспензию, содержащую 0,65 мас.% добавки примера 6Б (значение рН установлено до 7,0 в водном растворе добавлением NaOH).

Вязкость в начале опыта: начальная вязкость 2500 , конечная вязкость 1430 ,

По истечении 7 ч работы насоса вязкость устанавливается при еле- дуюпщх постоянных значениях: начальная вязкость 4000 мИа-с, конечная вязкость 1600 мПа-с.

Опыт прекращают по истечении 36 потому, что вязкость не изменяется.

После -5-часового перерыва по окончании опыта повторньй ввод в .дествие насоса возможен без всяких затруднений .

Сравнительный п ример (согласно известной суспензии). Повторяют пример 21 а с той разницей, что в качестве добавки используют 0,65 мйс.% указанного в табл. 1 соединения I. Вязкость в начале опыта: начальная вязкость 6000 мПа конечная вязкость 1650 мПа-с.

По истечении 90 мин опыт должен прекращаться потому, что сгущение материала не позволяет дальнейшую циркуляцию суспензии в насосе. То же самое наблюдается в течение до 120 мин при использовании добавки в количествах от до 1,5 мас.%.

П р и м е р 22.

А. 258 г изододецилфенола и 3 г пщроокиси натрия в качестве катализатора подают в автоклав и в атмосфере азота нагревают до 130-170 С. После удаления фенолята и воды доза добавляют -3520 г окиси этилена при 130-170 с. Получают растворимьй в воде продукт с точкой плавления 55- , имеющий следующую формулу

А-СХ

0-fCH2-C%-0 goH

Б. Повторяют пример 1Б с той разницей, что 377,8 г простого изододе- цилфенолполигликолевого эфира стадии А подвергают взаимодействию с 14,8 г

фталевого ангидрида. Получают водо- растворимьй продукт с точкой плавления 32-34 С, имеющий формулу

СщН. ,. и

-O-fCH -CH -O

СООН

Пример 23. Повторяют пример 14 с той разницей, что испытывают суспензию угля, содержащую 0,325 мас.% добавки по примеру 22Б.

При этом начальная вязкость составляет 3150 , а конечная вязкость J1070 мПа-с.

Пример 24. Повторяют пример 14 с..той разницей, что приготовляют

суспензию угля следующего состава, мае. %: уголь II 65, вода 34,147, изопропанол 0,5, добавка по примеру 1Б 0,325 иполипропиленгликоль с молярной массой 2000 0,028 1ши 2,4,7,9-тетраметш1-5-децин-4,7-диол в качестве пеногасителя. При этом начальная вязкость составляет 630 и 690 мПа-с соответственно, а конечная вязкость 440 и 600 соответственно.

Таким образом, использование предлагаемой добавки позволяет получать водоугольную суспензию, обладающую стабильностью вязкости в течение времени, необходимого для ее перекачки насосами.

Формула изобретения

Суспензия угля, содержащая измель- ченньй уголь, диспергант на основе производного фенолполиалкиленового эфира, воду или смесь воды со спиртами в массовом соотношении 70-98,55:1,45-30 и пеногаситель.

отличающаяся

тем, что.

с целью повышения стабильности вязкости суспензии, в качестве диспер- ганта она содержит соединение общей . формулы

г 0-OfCH,-CH,

где R, и Rp - водород и/или алкил

с 9 или 12 атомами угп лерода или фенилзаме- щенный этил,

15151072016

n - 30-200;.fsr-COOH r-rCOOH

R, - радикал формулы i L L 11

j) l(5 1и в качестве, пеногасителя - 25%-ньп1

-С-А-С-ОНводный раствор сшшконового масла,

или полипропнленгликоль, или 2,4,7,

где А - , -СН - СН -;9-тетраметил-5-децин-4,7-диол при

J „следующем соотношении компонентов,

мас.%:

. Y . Y . . Измельченный уголь 60-75 Дхх - Указанный диспёргант О-, 1-2,5

Указанный пеногасиY CH, , 0,023-0,031

I т i то15 Вода или смесь воды

со спиртами С/-С До 100