水焦漿添加劑最佳用量的實(shí)驗研究

第43卷第5期化學(xué)工程Vol. 43 No. 52015年5月CHEMICAL ENGINEERING( CHINA)May 2015水焦漿添加劑最佳用量的實(shí)驗研究高夫燕'，蔣林’，張秀珍'(1.浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，浙江寧波315100; 2.寧波富爾頓熱能設備有限公司，浙江寧波315020)摘要:為了優(yōu)化石油焦的成漿效果并確定水焦漿添加劑的最佳用量,實(shí)驗研究了某石油焦在分別加人3種不同類(lèi)型添加劑后的成漿特性,考察了添加劑用量對水焦漿成漿性、流變性和穩定性的影響。結果表明:當添加劑用量為石油焦干基質(zhì)量的0. 8%時(shí),3種添加劑下石油焦均能獲得較好的成漿性;NSM(亞甲基蔡磺酸鈉苯乙烯磺酸鈉馬來(lái)酸鈉)和NC(亞甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物)添加劑使水焦漿呈脹流性,而LS(木質(zhì)素磺酸鹽)添加劑使水焦漿呈假塑性,添加劑用量的多少對水焦漿流變性的影響不大;當添加劑用量為石油焦干基質(zhì)量的0. 6% - -0.8%之間時(shí)，水焦漿具有相對較好的穩定性。因此,添加劑用量為石油焦干基質(zhì)量的0. 8%時(shí),水焦漿的綜合成漿品質(zhì)最優(yōu)。關(guān)鍵詞:石油焦;水焦漿;添加劑用量;成漿性;流變性;穩定性中圖分類(lèi)號:TQ 517.4文獻標識碼:A文章編號: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產(chǎn)品,原油通過(guò)蒸餾作焦的清潔高效利用開(kāi)辟了新途徑[)。用將輕重質(zhì)油分離,重質(zhì)油再經(jīng)過(guò)熱裂過(guò)程后剩余在水焦漿制備過(guò)程中,添加劑是必需的助劑,的固體殘渣即為石油焦13]。近年來(lái),我國的石油水焦漿添加劑實(shí)質(zhì)上是一種表面活性劑，它可以改焦產(chǎn)量逐年增加,如何從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面使石油變石油焦顆粒的表面特性,使焦粒能夠在水中分焦得到合理利用,成為企業(yè)和社會(huì )追求的目標。以散,并使漿體具有良好的流動(dòng)性和穩定性”9]。添石油焦為主要原料,配以水和添加劑制成水焦加劑不僅直接決定著(zhù)水焦漿的質(zhì)量,還影響著(zhù)水焦漿[4],水焦漿是-種新型清潔高效的液體代油燃漿的成本,其費用是制漿成本的第二大因素[0]。因料,既可以緩解我國的石油需求壓力[5),又為石油此,在水焦漿制備過(guò)程中,除了要努力提高漿濃度收稿日期: 2014-09-15基金項目:寧波市自然科學(xué)基金資助項目(2012A610165 )中國煤化工作者簡(jiǎn)介:高夫燕( 1980- -),女 ,講師,博士,從事液體燃料研究, E-mail:gaofuyan@ nit..MYHCNMH G.高夫燕等水焦漿 添加劑最佳用量的實(shí)驗研究●65●1 750r添加劑用量/%。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"添加劑用量%圖5加入LS添加劑的流變特性圍2水焦漿的表觀(guān)貼度與添加劑用 之間的關(guān)系Fig.5 Rheological charateristics of PCWS added LS additiveig.2 Infuence of additive dosage on viscosity of PCWS2.2水焦漿的流變性從圖中可知,NSM和NC添加劑都使水焦漿剪流變性直接影響漿體的儲存、運輸和霧切變黏,而LS添加劑則使水焦漿剪切變稀,并且這化1617]1 ,是水焦漿的重要質(zhì)量指標之一。工程上,種流變特征隨添加劑用量的不同不會(huì )發(fā)生本質(zhì)改一般期望水焦漿具有剪切變稀的假塑性流變特征。變;剪切速率越大,水焦漿黏度變化趨勢越平緩。假塑性漿體在靜置存放時(shí)具有較高的黏度,有利于這是因為隨剪切速率的加快,漿體分子和顆粒的排顆粒的穩定懸浮,便于漿體的儲存;流動(dòng)時(shí),黏度又列有序化，漿體趨向牛頓流體轉型,牛頓流體的黏會(huì )隨流速的升高而降低，便于漿體的運輸。度隨剪切速率基本不變。加入不同添加劑時(shí)水焦漿的流變特性曲線(xiàn)分添加劑類(lèi)型主要影響焦粒表面改性的結構,從別如圖3- -5 所示。而導致水焦漿呈現不同的流變性;而添加劑用量主要影響焦粒表面改性的程度,一般對水焦漿流變性的影響不大。NSM和NC添加劑與石油焦顆粒具有二1500.Dσσ很強的吸附作用,漿體體系中含有的自由水少,易三1200-形成脹流性流體。LS添加劑是一種天然的芳香族高分子化合物，具有三維空間結構,對顆粒的分散00.4 01.0作用依靠陰離子基團的靜電斥力,因其自身體積較0.6 41.200.大,對石油焦顆粒分散作用良好,易形成假塑性流20 4060 80 To0體,并且當添加量為0.8%時(shí),水焦漿剪切變稀的假的切速度/s~塑性特征最為顯著(zhù)。圉3加入NSM添加劑的流變特性2.3水焦漿的穩定性Fig.3 Rheological characteristics of PCWS added NSM aditive采用落棒法和倒置法測定的結果分別如圖6和7所示。由圖6可知,使用NSM添加劑時(shí),在添加1200 r量為0.6% - -0. 8%之間時(shí),水焦漿產(chǎn)生的硬沉淀明金1000顯偏少,其穩定性相對較好;使用NC添加劑時(shí),水.告800-焦漿的穩定性隨著(zhù)添加劑用量的增加而下降,并且當添加劑用量超過(guò)0.8%時(shí)穩定性開(kāi)始迅速惡化;. 600彤400-。0.4口1.0使用LS添加劑時(shí),無(wú)論添加劑用量多少,水焦漿在°06 11.2成漿7 d后都只產(chǎn)生少量硬沉淀,表現出良好的穩200定性。由圖7可見(jiàn),使用NSM添加劑時(shí),在添加量為圈4加入NC添加劑的流變特性0.8%時(shí),水V”中國煤化工 穩定性最好;使Fig.4 Rheological characerisics of PCWS added NC aditive用NC添加fHCNMH G增加,倒置殘留++投稿平臺 Htp://imiyi. cbp. cnki.net ++高夫燕等水焦漿 添加劑最佳用量的實(shí)驗研究●67[3]鄧雨生.410/h循環(huán)流化床鍋爐混燒石油焦油頁(yè)巖熱[11] 高夫燕,劉建忠,王傳成,等.石油焦的成漿性及水焦力性能試驗分析[J].動(dòng)力工程學(xué)報,2011,31(6):漿的流變性和穩定性[J].化工學(xué)報, 2010,61(11):410415.2912--2918.[4]鄒建輝,楊麗波,龔凱峰,等.石油焦成漿性能的研究[12]李朋偉,楊東杰,樓宏銘,等.利用分散穩定性分析儀[J].化學(xué)工程,2008 ,36(3) :22-25.研究水煤漿的穩定性[J].燃料化學(xué)學(xué)報, 2008,36[5] 李霞.中國石油對外依存度研究[J]經(jīng)濟研究導刊，(5) :524-529.2011(31):171-172.[13]全國煤炭標準化技術(shù)委員會(huì ). 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