專利名稱：一種漿體燃料煤瀝青水漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漿體燃料煤焦油瀝青水漿及其制備方法，特別是一種利用焦化廢
水和煤瀝青粉制備漿體燃料煤瀝青水漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過程中形成的廢 水，含有數(shù)十種無機和有機的化合物，其中，無機化合物主要是大量氨鹽、硫氰化物、硫化 物、氰化物等，有機化合物除酚類外，還有單環(huán)及多環(huán)的芳香族化合物、含氮、硫、氧的雜環(huán) 化合物等。焦化廢水成分復(fù)雜，具有污染物濃度高、色度高、毒性大和性質(zhì)穩(wěn)定等特點，是一 種典型的含有高污染、難降解有機物的高濃度工業(yè)廢水，它的超標(biāo)排放對人類、水產(chǎn)、農(nóng)作 物等均構(gòu)成了很大危害。焦化廢水的處理一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題，如何改 善和解決焦化廢水對環(huán)境的污染，已成為一個迫切需要解決的問題。 煤焦油瀝青(簡稱為煤瀝青)是由煤干餾的產(chǎn)品——煤焦油初餾時留下的殘渣， 是一種組成與結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的混合物，其確切成分尚未明確，但基本單元是低分子的單環(huán) 芳烴、多環(huán)芳烴和稠環(huán)芳烴，有的環(huán)結(jié)構(gòu)上帶有側(cè)鏈，但側(cè)鏈一般很短。煤瀝青組分中已查 明的化合物有70余種，大多數(shù)為三環(huán)以上的多環(huán)芳烴，還含有0、N、 S等元素的雜環(huán)化合物 和少量直徑很小的炭粒。煤瀝青是煤焦油加工過程中分離出來的的大宗產(chǎn)品，其產(chǎn)率約為 煤焦油的50% 60%。從產(chǎn)業(yè)形勢分析，煤瀝青的加工利用水平和效益對整個煤焦油加工 來說至關(guān)重要，如何對煤瀝青進行必要的深加工，提高煤瀝青產(chǎn)品的附加值是煤焦油加工 中的一個重要問題。 基于上述原因，在前期大量試驗研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出以煤焦油加工中的焦 化廢水和煤瀝青兩大副產(chǎn)物為原料制備漿體燃料煤瀝青水漿。該發(fā)明可避免焦化廢水的處 理，也可有效提高煤瀝青的利用，可望給煤焦油加工企業(yè)帶來市場機遇和經(jīng)濟效益，而且新 的燃料品種對緩解我國大氣污染和燃料油供應(yīng)緊張都有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種漿體燃料煤瀝青水漿及其制備方法，以解決煤在干餾過程中形成
的高污染、難處理的殘渣和廢水污染環(huán)境的問題，實現(xiàn)節(jié)約能源，減少污染物排放的目的。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種利用焦化廢水和煤瀝青粉制備漿體燃料煤瀝青水
漿的組成及含量如下 煤瀝青粉 60% 70%; 焦化廢水 29. 5% 38%; 分散劑 0. 5% 2%。 上述漿體燃料煤瀝青水漿，其剪切速率為100s—1時，表觀粘度為800-1200mPa s ; 低位發(fā)熱量為19. 50 26. 0MJ/Kg ;其中 所述的煤瀝青粉是以中溫或高溫煤瀝青為原料，采用冷凍粉碎法制備的煤瀝青
3粉； 所述的焦化廢水是未處理的焦化廢水、生化前的焦化廢水或是生化后的焦化廢 水； 所述的未經(jīng)處理的焦化廢水中的COD為1500-2000mg/L ;氨氮為90-120mg/L ; 氰化物為15-25mg/L ;揮發(fā)酚為350-450mg/L ; 所述的生化前焦化廢水中的COD為1200-1300mg/L ;氨氮為65-75mg/L ;氰化物 為10-15mg/L ;揮發(fā)酚為140-160mg/1 ; 所述的生化后焦化廢水中的COD為140-160mg/L ;氨氮為3-8mg/L ;氰化物為 0. 3-0. 8mg/L ;揮發(fā)酚為0. 4-1. Omg/L ; 所述的分散劑是磺酸鹽型陰離子表面活性劑或是季銨鹽型陽離子表面活性劑；
所述的磺酸鹽型陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、木質(zhì) 素磺酸鈉或石油磺酸鈉； 所述的季銨鹽型陽離子表面活性劑是十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯 化銨、十八烷基三甲基氯化銨或十二烷基二甲基芐基氯化銨。 本發(fā)明一種用于上述漿體燃料煤瀝青水漿的制備方法，其所述方法是按下列步驟 進行的 I.將軟化點為85 95°C的中溫煤瀝青碎塊或軟化點為100 ll(TC的高溫煤瀝 青碎塊在其脆化溫度-3(TC下冷凍24h，粉碎后由60目篩分，制得煤瀝青粉；
II.將分散劑在焦化廢水中攪拌溶解，后在高速攪拌下加入上述步驟I制得的煤 瀝青粉，再次攪拌均勻，制得煤瀝青水漿。 本發(fā)明上述技術(shù)方案中，利用煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制 過程中形成的焦化廢水和煤焦油初餾時產(chǎn)生的煤焦油瀝青殘渣，制備成一種環(huán)保的漿體燃 料煤瀝青水漿，解決了煤在焦化過程中產(chǎn)生的高濃度難降解的有機工業(yè)廢水外排污染環(huán)境 的問題，并有效的提高了煤焦油瀝青的綜合利用價值，為煤的進一步開采利用創(chuàng)造了有利 條件。 本發(fā)明方法所制備的一種漿體燃料煤瀝青水漿具有流動性好、霧化性能好、燃燒 效率高和污染物排放低等特點，既可以長距離管道輸送，又可以用汽車槽車、鐵路罐車及船 舶運輸；可穩(wěn)定著火燃燒，既保留了類似煤的燃燒特性，又具備了液態(tài)燃料的應(yīng)用特點。在 工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工業(yè)窯爐等領(lǐng)域可以替代油、煤或氣燃用。實現(xiàn)了節(jié)約能源，減少環(huán) 境污染物外排的目的。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明的利用焦化廢水和煤瀝青粉制備漿體燃料煤瀝青
水漿的方法作出進一步的詳細描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為準(zhǔn)。 實施例1 將軟化點為84°C的中溫煤瀝青碎塊在-3(TC下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。 將0. 5g十二烷基苯磺酸鈉加入到34. 5gC0D為1852mg/L、氨氮為96mg/L、氰化物 為21mg/L、揮發(fā)酚為368mg/L的未經(jīng)處理的焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入65g煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為810mPa s (剪切 速率為100s—0 ，低位發(fā)熱量為21. 4MJ/Kg。
實施例2 將軟化點為89°C的中溫煤瀝青碎塊在_30"下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。將1. Og十二烷基硫酸鈉加入到32gC0D為1852mg/L、氨氮為96mg/L、氰化物為 21mg/L、揮發(fā)酚為368mg/L的未經(jīng)處理的焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入67g 煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為945mPa，s(剪切速率 為100s—0 ，低位發(fā)熱量為23. 6MJ/Kg。
實施例3 將軟化點為104°C的高溫煤瀝青碎塊在-3(TC下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。將1. 5g石油磺酸鈉加入到30. 5gC0D為1247mg/L、氨氮為67mg/L，氰化物為12mg/ L，揮發(fā)酚為142mg/L的生化前焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入68g煤瀝青粉， 攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為1014mPa 's(剪切速率為100s—0 ， 低位發(fā)熱量為24. 2MJ/Kg。
實施例4 將軟化點為107°C的高溫煤瀝青碎塊在_301:下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。將2. 0g木質(zhì)素磺酸鈉加入到32gC0D為1247mg/L、氨氮為67mg/L，氰化物為12mg/ L，揮發(fā)酚為142mg/L的生化前焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入66g煤瀝青粉， 攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為905mPa *s (剪切速率為100s—1)， 低位發(fā)熱量為21. 7MJ/Kg。
實施例5 將軟化點為108°C的高溫煤瀝青碎塊在-3(TC下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。將1. 8g十二烷基三甲基氯化銨加入到30. 2gC0D為156mg/L、氨氮為4mg/L、氰化 物為0. 6mg/L、揮發(fā)酚為0. 5mg/L的生化后焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入 68g煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為1004mPa，s(剪切 速率為100s—0 ，低位發(fā)熱量為24. 7MJ/Kg。
實施例6 將軟化點為92°C的中溫煤瀝青碎塊在-30"下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。將0. 5g十六烷基三甲基氯化銨加入到29. 5gC0D為1852mg/L、氨氮為96mg/L、氰 化物為21mg/L、揮發(fā)酚為368mg/L的未處理的焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加 入70g煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為1186mPa's(剪 切速率為100s—0 ，低位發(fā)熱量為26. OMJ/Kg。
實施例7 將軟化點為ll(TC的高溫煤瀝青碎塊在_30"下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣
5篩篩分制得煤瀝青粉。將1. 5g十八烷基三甲基氯化銨加入到32. 5gC0D為1247mg/L、氨氮為67mg/L，氰 化物為12mg/L，揮發(fā)酚為142mg/L的生化前焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入 66g煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為898mPa s (剪切 速率為100s—0 ，低位發(fā)熱量為22. 1MJ/Kg。
實施例8 將軟化點為89°C的中溫煤瀝青碎塊在-30"下冷凍24h，粉碎后用60目標(biāo)準(zhǔn)分樣 篩篩分制得煤瀝青粉。 將1. 0g十二烷基二甲基芐基氯化銨加入到30gC0D為156mg/L、氨氮為4mg/L、氰 化物為0. 6mg/L、揮發(fā)酚為0. 5mg/L的生化后焦化廢水中攪拌溶解，然后在高速攪拌下加入 69g煤瀝青粉，攪拌均勻制備成煤瀝青水漿。該煤瀝青水漿的表觀粘度為1121mPa，s(剪切 速率為100s—0 ，低位發(fā)熱量為25. 2MJ/Kg。
權(quán)利要求
一種漿體燃料煤瀝青水漿，其所述漿體燃料煤瀝青水漿按質(zhì)量百分比的組成及其含量如下煤瀝青粉60％～70％；焦化廢水29.5％～38％；分散劑0.5％～2％。
2. 如權(quán)利要求1所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其剪切速率為100s—1時，組合物的表觀 粘度為800-1200mPa s ;低位發(fā)熱量為19. 50 26. OMJ/Kg。
3. 如權(quán)利要求1所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其煤瀝青粉是經(jīng)冷凍粉碎制備的煤瀝青粉。
4. 如權(quán)利要求1所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其焦化廢水是未處理的焦化廢水、生化 前的焦化廢水或是生化后的焦化廢水。
5. 如權(quán)利要求4所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其未經(jīng)處理的焦化廢水中的C0D為 1500-2000mg/L ;氨氮為90-120mg/L ;氰化物為15-25mg/L ;揮發(fā)酚為350-450mg/L。
6. 如權(quán)利要求4所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其生化前焦化廢水中的C0D為 1200-1300mg/L ;氨氮為65-75mg/L ;氰化物為10-15mg/L ;揮發(fā)酚為140-160mg/L。
7. 如權(quán)利要求4所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其生化后焦化廢水中的C0D為 140-160mg/L ;氨氮為:3-8mg/L ;氰化物為0. 3-0. 8mg/L ;揮發(fā)酚為0. 4-1. Omg/L。
8. 如權(quán)利要求1所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其分散劑是磺酸鹽型陰離子表面活性劑 或是季銨鹽型陽離子表面活性劑。
9. 如權(quán)利要求8所述的漿體燃料煤瀝青水漿，其磺酸鹽型陰離子表面活性劑是十二烷 基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉或石油磺酸鈉。
10. 如權(quán)利要求8所述漿體燃料煤瀝青水漿，其季銨鹽型陽離子表面活性劑是十二烷 基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨或十二烷基二甲基節(jié)基 氯化銨。
11. 一種用于權(quán)利要求1所述的漿體燃料煤瀝青水漿的制備方法，其所述方法是按下 列步驟進行的I. 將軟化點為85 95"的中溫煤瀝青碎塊或軟化點為100 ll(TC的高溫煤瀝青碎 塊在其脆化溫度-3(TC下冷凍24h，粉碎后由60目篩分，制得煤瀝青粉；II. 將分散劑在焦化廢水中攪拌溶解，后在高速攪拌下加入上述步驟I制得的煤瀝青 粉，再次攪拌均勻，制得煤瀝青水漿。
全文摘要
一種漿體燃料煤瀝青水漿及其制備方法，其漿體燃料的組成及含量為煤瀝青粉60％～70％，焦化廢水29.5％～38％，分散劑0.5％～2％；其方法是將軟化點為85～95℃或100～110℃的煤瀝青碎塊在其脆化溫度-30℃下冷凍24h，粉碎后由60目篩分后得煤瀝青粉；其次是將分散劑在焦化廢水中攪拌溶解，后在高速攪拌下加入所制得的煤瀝青粉，攪拌均勻制得煤瀝青水漿。本發(fā)明利用煤在干餾過程中形成的高污染、難處理的殘渣和廢水，制得環(huán)保液態(tài)燃料，具有流動性和霧化性能好，燃燒效率高和污染物排放低等特點，解決了煤干餾過程中長期以來存在的環(huán)境污染問題，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的，在工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工業(yè)窯爐等領(lǐng)域可以替代油、煤或氣燃用。
文檔編號C10L1/32GK101781592SQ201010129638
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者劉強, 常宏宏, 張照昱, 李興, 李彥威, 魏文瓏 申請人:太原理工大學(xué)