阅读说明：本技术 一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法 (Comb-type coal water slurry dispersing agent synthesized by xylitol and synthesis method thereof ) 是由 马丽涛 董翠平 尤健健 彭城 杨道顺 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法,涉及水煤浆分散剂技术领域,该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇8-15份、过硫酸胺1-6份、N-N二甲基甲酰胺溶液20-35份、丙烯酰氯5-10份、3M 0.4-2份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯200-350份,VC 0.4-2份、甲基丙烯酸6-18份、丙烯酸20-40份、羟乙酯5-10份、去离子水460-570份、32％液态氢氧化钠5-15份,该水煤浆分散剂具有良好的分散性以及很好的分散稳定性。(The invention provides a comb-shaped coal water slurry dispersing agent synthesized by xylitol and a synthesis method thereof, relating to the technical field of coal water slurry dispersing agents, wherein the dispersing agent comprises the following raw materials in parts by weight: 8-15 parts of xylitol, 1-6 parts of ammonium persulfate, 20-35 parts of N-N dimethylformamide solution, 5-10 parts of acryloyl chloride, 0.4-2 parts of 3M, 350 parts of monomer polyethylene glycol monomethyl ether acrylate, 0.4-2 parts of VC, 6-18 parts of methacrylic acid, 20-40 parts of acrylic acid, 5-10 parts of hydroxyethyl ester, 460-570 parts of deionized water and 5-15 parts of 32% liquid sodium hydroxide.)

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法

技术领域

本发明涉及水煤浆分散剂技术领域，具体涉及一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法。

背景技术

水煤浆出现在21世纪70年代末国际石油危机时期，是一种计划代替石油的煤炭利用高新技术产品，它主要组成部分为60-70％左右的煤炭、30％-40％左右的水和少量水煤浆添加剂，具有良好的流动性和稳定性且其外观与重油类似。水煤浆技术是将固态的煤经物理过程转化成为液态的煤基燃料，它既具备良好的燃烧特性，又拥有重油的部分优点，因此它可以代替重油应用到发电等行业，总体来说水煤浆是一种制备过程简单、易于运输储存、安全可靠的新型代油清洁燃料。自问世以来，水煤浆已经在西方发达国家得到广泛应用。我国是一个先天性富煤贫油的国家，伴随着我国工业化步伐的加快，大力发展水煤浆技术推广应用成为了保障我国能源安全和推动可持续发展的重要手段。水煤浆添加剂作为水煤浆技术的重要原料之一的研究，也必将成为我国研究发展的方向，目前其生产和使用成本较高，所以寻找和研制出新型水煤浆分散剂的合成方法和新的水煤浆分散剂的合成原料，对推动我国的水煤浆技术的跨越式发展具有积极意义。

目前正在开发利用的水煤浆分散剂有萘磺酸缩合物、木质素磺酸钠系列、羧酸盐系列、磷酸盐系列等。聚羧酸系列高分子分散剂是一种结构灵活的梳型水煤浆添加剂，可以根据实际需要改变其分子量、分子结构，从而能广泛应用于不同的水煤浆中。一般情况下目前常用的聚羧酸类梳型水煤浆添加剂的分子结构主要含有两个基本组成，一是主链上含有极性基团，二是主链上含有一定长度的聚醚侧链。木糖醇是一种来源广泛的多元醇，其本身因含有较多的羟基等基团，具有一定的分散性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法，使得合成的水煤浆分散剂具有良好的分散性以及很好的分散稳定性。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇8-15份、过硫酸胺1-6份、N-N二甲基甲酰胺溶液20-35份、丙烯酰氯5-10份、3M0.4-2份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯200-350份，VC 0.4-2份、甲基丙烯酸6-18份、丙烯酸20-40份、羟乙酯5-10份、去离子水460-570份、32％液态氢氧化钠5-15份。

优选的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇10份、过硫酸胺1.5份、N-N二甲基甲酰胺溶液25份、丙烯酰氯6.3份、3M 0.95份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯310份，VC 0.65份、甲基丙烯酸10份、丙烯酸22份、羟乙酯7.6份、去离子水530份、32％液态氢氧化钠6.8份。

优选的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇15份、过硫酸胺1.6份、N-N二甲基甲酰胺溶液32份、丙烯酰氯9.2份、3M 0.96份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯300份，VC 0.65份、甲基丙烯酸12份、丙烯酸18份、羟乙酯7.3份、去离子水550份、32％液态氢氧化钠9.3份。

优选的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇12份、过硫酸胺3份、N-N二甲基甲酰胺溶液23份、丙烯酰氯7.8份、3M 1.2份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯280份，VC0.88份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸30份、羟乙酯8.1份、去离子水500份、32％液态氢氧化钠10.5份。

优选的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇14份、过硫酸胺2.4份、N-N二甲基甲酰胺溶液28份、丙烯酰氯8份、3M 1.5份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯330份，VC1.1份、甲基丙烯酸10份、丙烯酸33份、羟乙酯6.7份、去离子水520份、32％液态氢氧化钠8.4份。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂的合成方法包括以下步骤：

1)木糖醇酯化：将木糖醇溶于15-19份的N-N二甲基甲酰胺溶剂中，充氮气，放于冰水浴中搅拌0.5-1h，得木糖醇溶液；将丙烯酰氯溶于剩余部分N-N二甲基甲酰胺溶剂中，混合均匀后缓慢滴加至木糖醇溶液中，滴加时间为0.5-1.5h，滴毕后用加入32％液态氢氧化钠中和5-8h，过滤，烘干，得木糖醇丙烯酯，备用；

2)置A、B料：A料为80-120份去离子水与3M、VC混合均匀得到；B料为70-100份的去离子水与丙烯酸、羟乙酯混合均匀得到；

3)取一四口烧瓶，向其中加入单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、过硫酸胺、步骤1)得到的木糖醇丙烯酯、200-300份的去离子水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入A、B液，A液滴加时间为2-5h，B液滴加时间为1.5-4h；

4)滴毕后继续反应1h，补入剩余的去离子水，混合搅拌均匀，得到分散剂Mo。

进一步的，步骤3)中，A液滴加时间为3.2h，B液滴加时间为2.5h。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂应用于水煤浆分散领域。

(三)有益效果

本发明提供了一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂及其合成方法，其有益效果如下：

1、本发明用改性木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，在单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯主链上接入木糖醇、丙烯酰氯的各官能团，使分散剂具有良好的分散性以及良好的分散稳定性。

2、分散剂中的酰基、羟基、羧基、醚以及酯基、聚氧乙烯基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果。

3、本发明利用木糖醇丙烯酰氯酯化后代替部分单体改性羧酸系梳型水煤浆分散剂，为水煤浆分散剂的合成提供了新的原料来源。

4、本发明合成的水煤浆分散剂，能够单独作用于水煤浆起到良好的分散作用，并且若将其与其他分散剂(如萘系减水剂、脂肪族类减水剂、木质素磺酸钠等)、纯碱等按照一定的比例复配后使用其分散效果及产品的适应性、稳定性能够比单独使用时仍有很大的提高。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下列实施例中对比试验用到安徽鑫固环保科技有限公司生产的萘磺酸盐甲醛缩合物，以下用NX代替。

水煤浆特性检测所用仪器及检测方法：1、实验仪器为美国BROOKEIELD博勒飞DV1粘度计、150ml烧杯、卤素水分测定仪。

2、实验步骤：①接通实验仪器电源，调整水平并自动调零；②取相同量的样品置于150ml烧杯中，保证测量的样品温度、质量，把烧杯放入仪器下方，使转子进入样品中，到转子上的刻度线为止，按开始键开始测试；③用62#转子在剪切速度位20的速度下测量样品的粘度，对比粘度时必须在相同的仪器、转子、速度、容器、温度以及测试时间下进行。

流动性实验所用的实验仪器及检测方法：

1、实验仪器a.截锥圆模：上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品；b.玻璃板(400×400mm，厚5mm)；c.钢直尺，(300mm)；d.刮刀。

2、实验步骤：①将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均使其表面湿而不带水渍；②将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用；③将水煤浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起任水煤浆在玻璃板上流动，至不流动为止，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水煤浆流动度。

3.稳定性测试:采用落棒法检测稳定性，所需实验仪器及检测方法为：

实验仪器：150ml烧杯、电子天平、保鲜膜、300mm直尺、计时器。

实验步骤：称取150g水煤浆于150ml烧杯中，用封口膜将其完全密封，在室温下放置，在24小时内分别测定其10×200mm玻璃棒在10s，5分钟下的深度(h1和h2)并同时测其实际深度(H)按下式硬算其软沉淀率和硬沉淀率。软沉淀率＝(H-h1)/H×100％，硬沉淀率＝(H-h2)/H×100％。

实施例1：

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇10份、过硫酸胺1.5份、N-N二甲基甲酰胺溶液25份、丙烯酰氯6.3份、3M 0.95份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯310份，VC 0.65份、甲基丙烯酸10份、丙烯酸22份、羟乙酯7.6份、去离子水530份、32％液态氢氧化钠6.8份。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂的合成方法包括以下步骤：

1)木糖醇酯化：将木糖醇溶于16份的N-N二甲基甲酰胺溶剂中，充氮气，放于冰水浴中搅拌0.5h，得木糖醇溶液；将丙烯酰氯溶于剩余部分N-N二甲基甲酰胺溶剂中，混合均匀后缓慢滴加至木糖醇溶液中，滴加时间为1h，滴毕后用加入32％液态氢氧化钠中和7h，过滤，烘干，得木糖醇丙烯酯，备用；

2)置A、B料：A料为80份去离子水与3M、VC混合均匀得到；B料为80份的去离子水与丙烯酸、羟乙酯混合均匀得到；

3)取一四口烧瓶，向其中加入单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、过硫酸胺、步骤1)得到的木糖醇丙烯酯、300份的去离子水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入A、B液，A液滴加时间为3.5h，B液滴加时间为3h；

4)滴毕后继续反应1h，补入剩余的去离子水，混合搅拌均匀，得到分散剂Mo-1。

将实施例1所得分散剂Mo-1应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂Mo-1或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表1。

表1：MO-1在磨煤时间均为90S，分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表1中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，Mo-1本身有较明显的分散性，分散性紧比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果差一点，制得的水煤浆稳定性较好。Mo-1与木质素磺酸钠、萘系、木质素磺酸钠+萘系复配后效果均比Mo-1单独使用效果更好，与常用木质素磺酸钠+萘系复配后的效果相当。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，mo-1可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例2：

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇15份、过硫酸胺1.6份、N-N二甲基甲酰胺溶液32份、丙烯酰氯9.2份、3M 0.96份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯300份，VC 0.65份、甲基丙烯酸12份、丙烯酸18份、羟乙酯7.3份、去离子水550份、32％液态氢氧化钠9.3份。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂的合成方法包括以下步骤：

1)木糖醇酯化：将木糖醇溶于18份的N-N二甲基甲酰胺溶剂中，充氮气，放于冰水浴中搅拌0.5h，得木糖醇溶液；将丙烯酰氯溶于剩余部分N-N二甲基甲酰胺溶剂中，混合均匀后缓慢滴加至木糖醇溶液中，滴加时间为1.5h，滴毕后用加入32％液态氢氧化钠中和8h，过滤，烘干，得木糖醇丙烯酯，备用；

2)置A、B料：A料为80份去离子水与3M、VC混合均匀得到；B料为90份的去离子水与丙烯酸、羟乙酯混合均匀得到；

3)取一四口烧瓶，向其中加入单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、过硫酸胺、步骤1)得到的木糖醇丙烯酯、300份的去离子水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入A、B液，A液滴加时间为4h，B液滴加时间为3h；

4)滴毕后继续反应1h，补入剩余的去离子水，混合搅拌均匀，得到分散剂Mo-2。

将实施例2分散剂Mo-2应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂Mo-2或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表2。

表2：Mo-2在磨煤时间均为90S，分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表2中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，Mo-2本身有较明显的分散性，分散性与常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果略相当，制得的水煤浆稳定性较好。Mo-2、木质素磺酸钠、萘系、木质素磺酸钠+萘系复配后效果均比Mo-2独使用效果更好，与常用木质素磺酸钠+萘系复配后的效果相当。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，Mo-2与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例3：

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇12份、过硫酸胺3份、N-N二甲基甲酰胺溶液23份、丙烯酰氯7.8份、3M 1.2份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯280份，VC 0.88份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸30份、羟乙酯8.1份、去离子水500份、32％液态氢氧化钠10.5份。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂的合成方法包括以下步骤：

1)木糖醇酯化：将木糖醇溶于17份的N-N二甲基甲酰胺溶剂中，充氮气，放于冰水浴中搅拌1h，得木糖醇溶液；将丙烯酰氯溶于剩余部分N-N二甲基甲酰胺溶剂中，混合均匀后缓慢滴加至木糖醇溶液中，滴加时间为0.5h，滴毕后用加入32％液态氢氧化钠中和6h，过滤，烘干，得木糖醇丙烯酯，备用；

2)置A、B料：A料为90份去离子水与3M、VC混合均匀得到；B料为100份的去离子水与丙烯酸、羟乙酯混合均匀得到；

3)取一四口烧瓶，向其中加入单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、过硫酸胺、步骤1)得到的木糖醇丙烯酯、260份的去离子水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入A、B液，A液滴加时间为2.5h，B液滴加时间为3h；

4)滴毕后继续反应1h，补入剩余的去离子水，混合搅拌均匀，得到分散剂Mo-3。

将实施例3所得分散剂Mo-3应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂Mo-3或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表3。

表3：MO-3在磨煤时间均为90S，分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表3中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，Mo-3本身有较明显的分散性，分散性紧比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果差一点，制得的水煤浆稳定性较好。Mo-3与木质素磺酸钠、萘系、木质素磺酸钠+萘系复配后效果均比Mo-3单独使用效果更好，与常用木质素磺酸钠+萘系复配后的效果相当。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，Mo-3可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例4：

一种利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：木糖醇14份、过硫酸胺2.4份、N-N二甲基甲酰胺溶液28份、丙烯酰氯8份、3M 1.5份、单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯330份，VC 1.1份、甲基丙烯酸10份、丙烯酸33份、羟乙酯6.7份、去离子水520份、32％液态氢氧化钠8.4份。

上述利用木糖醇合成的梳型水煤浆分散剂的合成方法包括以下步骤：

1)木糖醇酯化：将木糖醇溶于19份的N-N二甲基甲酰胺溶剂中，充氮气，放于冰水浴中搅拌0.5h，得木糖醇溶液；将丙烯酰氯溶于剩余部分N-N二甲基甲酰胺溶剂中，混合均匀后缓慢滴加至木糖醇溶液中，滴加时间为1h，滴毕后用加入32％液态氢氧化钠中和8h，过滤，烘干，得木糖醇丙烯酯，备用；

2)置A、B料：A料为100份去离子水与3M、VC混合均匀得到；B料为85份的去离子水与丙烯酸、羟乙酯混合均匀得到；

3)取一四口烧瓶，向其中加入单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、过硫酸胺、步骤1)得到的木糖醇丙烯酯、290份的去离子水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入A、B液，A液滴加时间为5h，B液滴加时间为4h；

4)滴毕后继续反应1h，补入剩余的去离子水，混合搅拌均匀，得到分散剂Mo-4。

将实施例4所得分散剂Mo-4应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂Mo-4或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表4。

表4：MO-4在磨煤时间均为90S，分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表4中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，Mo-4本身有较明显的分散性，分散性紧比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果稍好，制得的水煤浆稳定性较好。Mo-4与木质素磺酸钠、萘系、木质素磺酸钠+萘系复配后效果均比Mo-4单独使用效果更好，与常用木质素磺酸钠+萘系复配后的效果相当。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，Mo-4可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。