探索重庆煤制高浓度水煤浆技术的研究

论文摘要

煤化工的基础和关键是煤的气化,在现有的技术中,德士古水煤浆加压气化技术是目前最成熟、应用最广泛的煤气化工艺。该工艺首先将煤磨成一定粒度级的煤粉,加入定量的水及添加剂制成具有一定浓度、黏度、稳定性及流动性的水煤浆,然后加压喷入反应炉内,与纯氧进行燃烧和部分氧化反应,在1300℃～1400℃下气化,生成合成气（CO + H2）,其中高质量水煤浆是该工艺高效运行的基础和关键。德士古水煤浆加压气化技术具有煤种适应性广、能耗少、三废少的的优点,但该技术生产运用中也暴露出生产效率受原料煤的品质及制浆技术的影响较大的缺点。实践证明当德士古工艺使用新的原料煤时,必须对煤种的水煤浆性能进行研究,探索各种条件对该煤种成浆性能的影响,确定该原料煤的最佳制浆技术工艺方案,并根据水煤浆特性对气化炉的操作参数进行优化、调整,才能实现水煤浆气化装置的优化运行。重庆市万盛煤化公司在其60万吨/年醋酸项目中,在重庆地区首次引进德士古水煤浆加压气化技术,但在其使用重庆煤源之前,需对重庆地区煤质进行分析,在明确其水分、灰分、挥发分、含碳量及元素组成的基础上,探索重庆煤源的成浆性能,确定最佳成浆工艺。据此,本文首先对重庆煤源进行了元素分析、工业分析及红外光谱分析,由分析结果可知:该煤种属于低含水量、低挥发分、低灰分、O/C比较小、变质程度较高的无烟煤,是较易成浆的煤种之一。使用三种添加剂的最大成浆浓度都可达到R%,三种添加剂比较,萘系添加剂与重庆煤的匹配性较木质素系要好。添加剂的最佳添加量随添加剂的不同在P%至Q%之间变化,而添加剂的复配对煤浆的成浆性能只呈现加和效应,协同效应不明显。温度对煤浆黏度影响很大,通过黏度与温度关系的研究,实验预测了黏度与温度关系的回归方程式:y=-509.77Ln（x）+2686.4。重庆煤成浆的最佳pH值为K。此外论文还将粒度级配对该煤源的成浆性能进行了初步研究,研究结果表明按100目～200目与大于200目的比值为M:N的级配方案制出的煤浆的成浆性能较其它级配方案都要好。最后,论文考察了实验室自制不同磺化率的木质素添加剂对成浆性能的影响,结果表明添加剂的磺化率不是越高越好,存在一个最佳值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 德士古加压气化工艺介绍
• 1.2 水煤浆制备及其应用现状
• 1.2.1 水煤浆的制备
• 1.2.2 水煤浆的应用现状
• 1.3 影响水煤浆性能的因素
• 1.3.1 煤质对水煤浆性能的影响
• 1.3.2 粒度级配对水煤浆性能的影响
• 1.3.3 添加剂对水煤浆性能的影响
• 1.3.4 pH、温度对水煤浆性能的影响
• 1.4 水煤浆添加剂的作用机理及制备
• 1.4.1 水煤浆添加剂的作用机理
• 1.4.2 萘系添加剂的制备
• 1.4.3 木质素添加剂的制备
• 1.5 课题研究目的和研究内容
• 1.5.1 课题研究目的
• 1.5.2 课题研究内容
• 2 实验内容和实验方法
• 2.1 实验试剂和实验仪器
• 2.2 水煤浆实验分析测试方法
• 2.2.1 煤质工业分析
• 2.2.2 煤质元素分析
• 2.2.3 水煤浆的制备及浓度的测定
• 2.2.4 水煤浆黏度的测定
• 2.2.5 水煤浆稳定性的测定
• 2.2.6 水煤浆流动性的测定
• 2.3 水煤浆实验主要内容
• 2.3.1 对重庆万盛煤进行工业分析、元素分析及红外光谱分析
• 2.3.2 考察不同添加剂对水煤浆成浆性能的影响
• 2.3.3 考察添加剂的量对水煤浆成浆性能的影响
• 2.3.4 考察添加剂的复配对水煤浆成浆性能的影响
• 2.3.5 考察温度对水煤浆成浆性能的影响
• 2.3.6 考察pH 对水煤浆成浆性能的影响
• 2.3.7 考察粒度级配对水煤浆成浆性能的影响
• 2.4 添加剂的制备与成浆实验
• 2.4.1 木质素磺酸盐的磺化度测定
• 2.4.2 不同磺化率的木质素添加剂的制备
• 2.4.3 考察不同磺化率的木质素添加剂对水煤浆成浆性能的影响
• 3 高浓度水煤浆实验结果与分析
• 3.1 煤的基础性能分析
• 3.1.1 工业分析
• 3.1.2 元素分析
• 3.1.3 红外光谱分析
• 3.2 不同添加剂对水煤浆成浆性能的影响
• 3.2.1 不同添加剂对水煤浆黏度的影响
• 3.2.2 不同添加剂对水煤浆流动性的影响
• 3.2.3 不同添加剂对水煤浆流变特性的影响
• 3.2.4 不同添加剂对水煤浆稳定性的影响
• 3.2.5 添加剂的量对水煤浆成浆性能的影响
• 3.2.6 不同添加剂与重庆煤匹配性分析小结
• 3.3 添加剂的复配对水煤浆成浆性能的影响
• 3.4 温度对水煤浆性能的影响
• 3.5 pH 对水煤浆成浆性能的影响
• 3.6 粒度级配对水煤浆成浆性能的影响
• 3.7 制浆实验小结
• 4 木质素添加剂制备
• 4.1 实验思路
• 4.2 实验技术难点
• 4.3 初步试验结果
• 4.3.1 亚硫酸钠的量对添加剂磺化率的影响
• 4.3.2 不同磺化率的添加剂对水煤浆成浆性能的影响
• 4.4 木质素制备技术研究展望
• 5 总结和展望
• 5.1 结果总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录