改善粒度级配提高宁东水煤浆的研究

Sum 182 No112010年第11期文章编号:1002-1124(2010-0057-03改善粒度级配提高宁东水煤浆的研究吉文欣,王丽琼【宁夏大学能源化工重点实验室,宁夏银川750021摘要:选取宁东甲醇厂德士古水煤浆加压气化工艺用原料煤,制备了一系列水煤浆,参考该工艺过程对水煤浆的要求考察了不同煤粒径对水煤浆粘度和稳定性的影响规律以及对气化影响较大的200目以下粒子含量对水煤浆粘度的影响确定了200目以下煤粒合适含量为50%,并通过多级级配实验确定了羊场湾煤制水煤浆的最佳级配为Wm下:Wmm:WoWy=52:12关键词:水煤浆;德士古炉;粒度级配中图分类号:TQ423文献标识码:AStudy of high concentration Ningdong coal-water-slurry through improving particles size gradingJI Wen-xin. WANG Li-qiongKey Laboratory of Energy Resource and Chemical Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)Abstract: The Yangchang Wan coal of Ningdong is prepared to series of coal-water-slurmy(CWS). The effectof different sizes particle and content of 200 mesh particle have been studied to CWS Viscosity. When content of200 mesh particle is 50%, the CWs has good performance. Though particle size grading, the optimal particledistribution is w。m-:W如一:Wa:Ws==5:2:12Key words: coalwater-slurryi texco gasification process; particle size graduation我国是一个多煤少油的国家煤炭在一次能源何提高宁东地区水煤浆的浓度是当务之急。的生产和消费中占75%左右,随着我国国民经济高浓度水煤浆分散体系在某种意义上可看作的快速发展,我国对石油的需求量也逐年剧增。为是由各种粒度煤粉构成的粒子床,其孔隙度为04此,我国将“以煤代油”列为一项基本能源政策,并左右,当这些空隙被水完全填充时,水煤浆浓度可明确将“水煤浆(CWS)技术开发”列为国家重点鼓达65%。不论单煤还是配煤,采用合适的粒度级配励发展的高新技术和产业,实行以煤代油具有深远均可明显提高成浆浓度。不同颗粒级配的煤制成的的战略意义H。神华煤业集团宁东煤化工基地25浆体都存在不同的浓度临界值,超过这个临界值,万t·a-煤基甲醇项目,采用德士古水煤浆加压气浆体的粘度急剧增大,流动性恶化;相同浓度水煤化技术,球磨机湿法磨煤制浆,工艺要求煤浆浓浆的粘度随颗粒级配不同而有较大差异,合理的颗度≥60%,表观粘度≤1500MPa·s,才能利于泵送、粒级配可使水煤浆粘度降低,流动性增强。加压气化,并提高气化效率;由于气化炉采用液态结合甲醇厂主要原料煤——羊场湾煤煤质分排渣,要求原料煤的灰分含量不能超过13%,原料析数据,通过实地考察宁东甲醇厂实际生产情况,煤灰熔点≤130℃。由于宁东地区主要煤质属低变采用干磨配煤的方法,考察不同级配条件对水煤浆质年轻煤种,内水含量高挥发份及灰分含量偏高,的性能影响规律,制备出浓度在60%以上、粘度≤属易磨难成浆煤种,制得的水煤浆浓度偏低(59%以1500MPa·s的适合德士古炉气化工艺的宁东煤制下)限制甲醇产量,同时过量的水使煤耗增加,导高浓度水煤浆,为工业生产提供可靠的级配方案,致气化装置长期处于低水平、高负荷运转,所以如以保证德士古气化装置长周期满负荷运转。1实验部分收稿日期:2010-1008基金项目:宁夏大学自然科学基金项目( Ender09-20)作者简介:吉文欣(1977-),男,讲师博士(在读),研究方向:应用化选取宁东甲醇厂原料煤——羊场湾矿,采用干磨配煤的方法,用100×60型鄂式破碎机预破碎,吉文欣等:改善粒度缀配提高宁东水煤浆的研究2010年第11期然后在QQ4A/B型轻型球磨机上磨煤,制得煤粉经2.2细颗粒对水煤浆性能的影响筛分后进行煤粒度级配。采用干法制浆,称取已经表2细粒子含量对的水煤浆粘度的影响配好的100g煤粉,倒入钢杯中,用小烧杯准确量取Tab.2 Effect of percentage of small size to viscosity of CWs定量的添加剂(所有水煤浆均采用木质素磺酸盐200日以下煤浆浓度添加剂表观粘度类具有较高性价比的添加剂),加人蒸馏水使其溶粒子含量wt)%掺量/wt)%MP·s解,全部转移到钢杯中,用搅拌器在1200min+的09962转速下搅拌5min,制备水煤浆。水煤浆粘度的测定6l016684使用DV-1+PRO型数字式粘度计,选用3号转子,6103转速30min1,测量时间30s,测量温度25℃。最后61010.9981278.1称取准确质量水煤浆,在105℃烘至质量不在改变和m0如对称重确定水煤浆质量百分比浓度。对于宁东甲醇厂的德士古水煤浆加压气化工艺,原料水煤浆都是边生产边使用,基本上不存在2结果与讨论长时间储存和运输的问题,所以对于该工艺,稳定性并不是最主要的技术参数,最重要的技术参数是现在宁东甲醇厂使用的原料煤来自羊场湾矿,煤浆的浓度和粘度,要求水煤浆浓度不低于60%,该煤灰份(Aad)8.23(w)%,内水(wad)830(w)%,粘度低于1500MPa·8,由于原料水煤浆中的细颗粒挥发份(van)2794(w)%,固定碳(FCad)55含量对气化效率有很大影响,一般要求200目以下(w)%,发热量(Qbad)2485kJ·g,可磨指数(HGH)细颗粒含量要在40%以上,才利于气化,所以有必72,灰熔点(DT=1210℃,ST=1220℃,FT=1230℃),要考察200目以下的细粒子对水煤浆的影响(表反应活性(800℃时16.8%,900℃时45.1%,1000℃2),控制煤浆浓度在610%,煤浆中其他粒度时701%,1100℃时95.2%),综合比较来看羊场湾(80-200目,60-80目,35-60目)按1:1:1的比例矿煤灰份、内水含量不大,易磨,具有较高的气化反进行级配改变200目以下细粒子的含量发现200应活性,适合于制备较高浓度德士古气化炉用原料目以下细粒子对水煤浆的性能影响很大,随其含量水煤浆。上升水煤浆的粘度上升很快。而当细粒子含量在21不同粒径煤的浆体粘度和稳定性50%和40%时,煤浆粘度都比较小,综合考虑粘度及选用3种粒度组成不同的细煤粉制浆粒度分气化效率要求水煤浆中200目以下粒子占50%的别是35目以下80目以下和200目以下煤浆的浓是最合适的。度控制在61.0%,测定不同粒径煤的浆体粘度和稳23多级级配定性,见表1。根据以上研究结果,我们用羊场湾矿煤制备表1不同粒径煤的浆体粘度和稳定性了高浓度的水煤浆,保持浓度在65%,添加剂掺Tab 1 Viscosity and stability of CWs of different sizes量在1%,将200目以下细粒子的含量固定在煤浆浓度添加剂表观粘度稳定性50%,改变其它粒度(80-200目,60-80目,35-60粒度围Am)%掺量/m)%MPM目)含量时,水煤浆的性能变化规律见表335目以下61.03099779742表3多级级配水煤浆的粘度80目以下61.000.99744994Tab 3 Viscosity of CWs of different sizes200目以下61011000425577煤浆浓度表观粘度由表1可见,当煤浆的质量分数相同时,煤粒Wxm HEF:W3-mRWMR:W3(wt)%MP.度对水煤浆的粘度有巨大的影响制浆所用煤的粒5:3:1:16502径越小,浆体的粘度越高,稳定性也越好。但是全部5:2:1:265.00756.7采用200目以下煤粉制成的煤浆其粘度过大5:2:2:19860(25577MP·s),超过了工艺要求上限,表明需要向5:1:2:21176浆体中加入粗粒子,以降低浆体的粘度,同时使煤5:1:1:3粉具有紧密的堆积,进一步提高浓度,并使浆体保5:1:3:1持一定的稳定性由表3可见,在高浓度下,多级级配中有5种(下转第71页)2010年第11期刘莹等:甲氧基含量对氯代甲氧基脂肪酸甲酯应用性能的影响伸长率及材料表面硬度的试验测定,较为全面地对究[化学工程师,2010,(8):7-9氯代甲氧基脂肪酸甲酯相对DOP的增塑性能进行3】刘莹孙国强,叶活动等氯代甲氧基脂肪酸甲酯生产因素影了比较。试验证明,PVC试片进行拉伸断裂伸长率响的研究[]广东化工,2010,(8):86-88及材料表面硬度等方面的材料性能,相当或略好于[4]杨学习氯化石蜡增塑作用的探讨和应用[J中国氯碱,2003,(3):18-19.全部使用DP的试样材料的性能,表明氯代甲氧基[s5 Simone WG., Anderson JM, Chris ET. A dose-response stud脂肪酸甲酯在PVC材料中可以较大部分的替代in utero and lactational exposure todi-(2-ethylhexylDOP氯代甲氧基脂肪酸甲酯作为一种价格低廉、性phthalate: Reproductive effects on adult female offspring rats[J].能良好、无毒的增塑剂,在PVC塑料加工以及相关Toxicology,2007,229(1):114-122领域中有着广泛的应用前景和使用价值。[6] Cristian M.S., Livia L, Roberto P. Effect of di-(2-ethylhexyl)phthalate on N-cadherin and catenin protein expression in rat testis参考文献[7] Anderson J.M., Simone WG. a dose-remponse study following in[]鲁风兰.无毒增塑剂的生产和应用[精细石油化工进展utero and lactational exposure todi-(2-ethylhexyl)-phthalate:9):4045.Non-monotoniedose-response and low dose effects on rat brain[2]刘莹,孙国强,王正平,氯代甲氧基脂肪酸甲酯制备及应用研aromatase activity [J]. Toxicology, 2006, 227 (3):185-192(上接第58页)级配方案都达到了粘度<1500MPas的德士古气化炉粘度要求,其中当Wm以下:Wm目:Wam目:参考文献Ws6目=5:2:1:2时,水煤浆的粘度最低,可以[1赵国华段钰锋徐峰高浓度水媒浆流变特性和稳定性试验研减少泵送、雾化能耗,提高气化效率,是最佳级配方[J热能动力工程3(2):201-205.[2]周明松邱学青,王卫星水煤浆分散剂研究进展[]煤炭转化2004,27(3):12-16[3]孙成功吴家珊李保庆低温热改质煤表面性质变化及其对浆3结论体流变特性的影响[J]燃料化学学报,1996,24(2):175-180.[4】李寒旭,纪明俊李军混合煤对水煤浆性能的影响[门]选煤技对于宁东甲醇厂德士古水煤浆加压气化工艺,术,2001,(3):5456采用羊场湾矿煤制备的水煤浆浓度相同时,煤的粒5]吕运江潘荣德士古煤气化工艺运行方式总结[1化肥工业,度越小浆体的粘度越高,稳定性越好。采用不同煤粒2008,35(1):42-45度级配的水煤浆其性能差异较大,合理的颗粒级配[6]谢书胜,邹佩良德士古水煤浆气化Shel气化和GSP气化工艺对比[J].当代化工,2008,37(6):666-668可使水煤浆粘度降低,流动性增强,经研究发现,最[]韩承结.德士古气化工艺的优劣比较门安礅化工,∞0,3佳级配为Wm0目以下:Wmm目:W目:W3a目(1):45-46=5:2:1:2,此时,粘度为7567MP·s,浓度为8]田青运胡发亭樊学彬水煤浆的药剂、粒度级配的试验与应65%完全满足德士古炉对水煤浆的要求。用J煤炭科学技术,2005,31):44-417