水焦浆添加剂最佳用量的实验研究

第43卷第5期化学工程Vol. 43 No. 52015年5月CHEMICAL ENGINEERING( CHINA)May 2015水焦浆添加剂最佳用量的实验研究高夫燕'，蒋林’，张秀珍'(1.浙江大学宁波理工学院，浙江宁波315100; 2.宁波富尔顿热能设备有限公司，浙江宁波315020)摘要:为了优化石油焦的成浆效果并确定水焦浆添加剂的最佳用量,实验研究了某石油焦在分别加人3种不同类型添加剂后的成浆特性,考察了添加剂用量对水焦浆成浆性、流变性和稳定性的影响。结果表明:当添加剂用量为石油焦干基质量的0. 8%时,3种添加剂下石油焦均能获得较好的成浆性;NSM(亚甲基蔡磺酸钠苯乙烯磺酸钠马来酸钠)和NC(亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物)添加剂使水焦浆呈胀流性,而LS(木质素磺酸盐)添加剂使水焦浆呈假塑性,添加剂用量的多少对水焦浆流变性的影响不大;当添加剂用量为石油焦干基质量的0. 6% - -0.8%之间时，水焦浆具有相对较好的稳定性。因此,添加剂用量为石油焦干基质量的0. 8%时,水焦浆的综合成浆品质最优。关键词:石油焦;水焦浆;添加剂用量;成浆性;流变性;稳定性中图分类号:TQ 517.4文献标识码:A文章编号:1005-9954(2015 )05-0063.05DOI:10. 3969/j issn. 1005 954.2015. 05. 014Experimental research of optimum additive dosage forpetroleum coke water slurryGAO Fu-yan' ,JIANG Lin2 , ZHANG Xiu-zhen2(1. Ningbo Institute of Technology ,Zhejiang University , Ningbo 315100 , Zhejiang Province, China;2. Ningbo Fulton Thermal Energy Equipment Co, Ltd. , Ningbo 315020 ,Zhejiang Province, China)Abstract :The slurryability of a petroleum coke was studied after adding three different additives for the sake ofslurry efct and optimum additive dosage. The efects of additive dosage on the slurryability, rheologicalcharacteristics and stability of petroleum coke water slurry ( PCWS) were investigated. The petroleum coke canachieve better slurryability with all three additives , when the additive dosage is 0. 8% ( mass fraction) of the air-dried pulverized petroleum coke. The PCWS performs dilatant fluid characteristic with NSM and NC, however ,pseudoplastic fluid characteristic with LS additive. The additive dosage has a lttle effect on the rheologicalcharacteristics of PCWS. The PCWS has better stability when the additive dosage is 0. 6% 0.8% ( mass fraction)of the air-dried pulverized petroleum coke. Therefore , the optimum additive dosage for PCWS can be intended to be0.8% ( mass fraction) of the air-dried pulverized petroleum coke , which can optimize the quality of PCWS.Key words: petroleum coke ;PCWS ;additive dosage ;slurryability ;rheological characteristics ;stability石油焦是石油加工的副产品,原油通过蒸馏作焦的清洁高效利用开辟了新途径[)。用将轻重质油分离,重质油再经过热裂过程后剩余在水焦浆制备过程中,添加剂是必需的助剂,的固体残渣即为石油焦13]。近年来,我国的石油水焦浆添加剂实质上是一种表面活性剂，它可以改焦产量逐年增加,如何从技术和经济两方面使石油变石油焦颗粒的表面特性,使焦粒能够在水中分焦得到合理利用,成为企业和社会追求的目标。以散,并使浆体具有良好的流动性和稳定性”9]。添石油焦为主要原料,配以水和添加剂制成水焦加剂不仅直接决定着水焦浆的质量,还影响着水焦浆[4],水焦浆是-种新型清洁高效的液体代油燃浆的成本,其费用是制浆成本的第二大因素[0]。因料,既可以缓解我国的石油需求压力[5),又为石油此,在水焦浆制备过程中,除了要努力提高浆浓度收稿日期: 2014-09-15基金项目:宁波市自然科学基金资助项目(2012A610165 )中国煤化工作者简介:高夫燕( 1980- -),女 ,讲师,博士,从事液体燃料研究, E-mail:gaofuyan@ nit..MYHCNMH G.高夫燕等水焦浆 添加剂最佳用量的实验研究●65●1 750r添加剂用量/%。150000.471.0金150000.6 41.200.8直1250士LS& 1200008000s 1000花900一75087888余余500 -20406080100)61.2剪切速率/s"添加剂用量%图5加入LS添加剂的流变特性围2水焦浆的表观贴度与添加剂用 之间的关系Fig.5 Rheological charateristics of PCWS added LS additiveig.2 Infuence of additive dosage on viscosity of PCWS2.2水焦浆的流变性从图中可知,NSM和NC添加剂都使水焦浆剪流变性直接影响浆体的储存、运输和雾切变黏,而LS添加剂则使水焦浆剪切变稀,并且这化1617]1 ,是水焦浆的重要质量指标之一。工程上,种流变特征随添加剂用量的不同不会发生本质改一般期望水焦浆具有剪切变稀的假塑性流变特征。变;剪切速率越大,水焦浆黏度变化趋势越平缓。假塑性浆体在静置存放时具有较高的黏度,有利于这是因为随剪切速率的加快,浆体分子和颗粒的排颗粒的稳定悬浮,便于浆体的储存;流动时,黏度又列有序化，浆体趋向牛顿流体转型,牛顿流体的黏会随流速的升高而降低，便于浆体的运输。度随剪切速率基本不变。加入不同添加剂时水焦浆的流变特性曲线分添加剂类型主要影响焦粒表面改性的结构,从别如图3- -5 所示。而导致水焦浆呈现不同的流变性;而添加剂用量主要影响焦粒表面改性的程度,一般对水焦浆流变性的影响不大。NSM和NC添加剂与石油焦颗粒具有二1500.Dσσ很强的吸附作用,浆体体系中含有的自由水少,易三1200-形成胀流性流体。LS添加剂是一种天然的芳香族高分子化合物，具有三维空间结构,对颗粒的分散00.4 01.0作用依靠阴离子基团的静电斥力,因其自身体积较0.6 41.200.大,对石油焦颗粒分散作用良好,易形成假塑性流20 4060 80 To0体,并且当添加量为0.8%时,水焦浆剪切变稀的假的切速度/s~塑性特征最为显著。圉3加入NSM添加剂的流变特性2.3水焦浆的稳定性Fig.3 Rheological characteristics of PCWS added NSM aditive采用落棒法和倒置法测定的结果分别如图6和7所示。由图6可知,使用NSM添加剂时,在添加1200 r量为0.6% - -0. 8%之间时,水焦浆产生的硬沉淀明金1000显偏少,其稳定性相对较好;使用NC添加剂时,水.告800-焦浆的稳定性随着添加剂用量的增加而下降,并且当添加剂用量超过0.8%时稳定性开始迅速恶化;. 600彤400-。0.4口1.0使用LS添加剂时,无论添加剂用量多少,水焦浆在°06 11.2成浆7 d后都只产生少量硬沉淀,表现出良好的稳200定性。由图7可见,使用NSM添加剂时,在添加量为圈4加入NC添加剂的流变特性0.8%时,水V”中国煤化工 稳定性最好;使Fig.4 Rheological characerisics of PCWS added NC aditive用NC添加fHCNMH G增加,倒置残留++投稿平台 Htp://imiyi. cbp. cnki.net ++高夫燕等水焦浆 添加剂最佳用量的实验研究●67[3]邓雨生.410/h循环流化床锅炉混烧石油焦油页岩热[11] 高夫燕,刘建忠,王传成,等.石油焦的成浆性及水焦力性能试验分析[J].动力工程学报,2011,31(6):浆的流变性和稳定性[J].化工学报, 2010,61(11):410415.2912--2918.[4]邹建辉,杨丽波,龚凯峰,等.石油焦成浆性能的研究[12]李朋伟,杨东杰,楼宏铭,等.利用分散稳定性分析仪[J].化学工程,2008 ,36(3) :22-25.研究水煤浆的稳定性[J].燃料化学学报, 2008,36[5] 李霞.中国石油对外依存度研究[J]经济研究导刊，(5) :524-529.2011(31):171-172.[13]全国煤炭标准化技术委员会. 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