Суспензия угля

(5 Р 4 С МИТЕТТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР 6 ЙЫЯЗЫ 8;, ЯРО ЗОБРЕТЕНИ ПИСА К ПАТЕНТУ(56) Патент США Кф 4457702,кл. 44-51, 1984.Заявка ФРГ Р 3240309,кл. С 10 1. 1/32, 1984.(57) Изобретение относится к водоугольным суспензиям, которые могутбыть перекачаны по трубопроводам.Цель изобретения - повышение стабильности вязкости суспензии.Для этго смешивают измельченный уголь,диспергант, воду или ее смесь с С-Сспиртами массовое аоотношение (7098,55):(1,45-30) и пеногаситель. Вкачестве дисперганта используют соединение формулы гд ав и130 С. фф ве ка в атм После ми до нзии ретение относии можетдном траретениязкости с1987.-ного диизононилроокиси натрия в угля в водев трубопровоЦель изоббильности вяПримеА. 351 глаиЗггид нени за-. ав 51130- воде 53 С(80,Н)-СН, - ; О; н 3 н 3 О с(0)ОК сО)ОН С(0)ОНсо 1 он-.с(оюнв качестве пеногасителя 25 Ж-ный водный раствор силиконового масла, илиполипропиленгликоль, или 2,4,7,9-тетраметил-децин,7-диол. Сус.пензия включает следующие компоненты, мас.7.: уголь 0-75; диспергантО, 1-2,5; пеногаситель 0,023-0,031воду или ее смесь с С -сниртамиостальное. Этот состав обеспечивает .водоугольной суспензии вязкость (после 7 ч перекачки), равную 11001600 мПа с (при начальной вязкости2300 и 4000 мПа с), причем эта вязкость постоянна в течение 36 ч.7 табл. тализатора подают в автоклосфере азота нагревают доудаления фенолята и водибавляют 634 г окиси этиле70 С. Получают растворимыйпродукт с точкой плавлениимеющий формулу15107204вого эфира подвергают взаимодействиюс 2 1,8 г ангидрида пиромеллитовой кислоты, Получают водорастворимый продукт с точкой плавления 37-40 С,имеющий следующую формулу Б. 386,6 г простого диалкилфенолиалкиленгликолевого эфира со стадии А подают в емкость с мешалкой и в атмосфере азота при начальнойотемпературе 80 С подвергают взаимодействию с 19,2 г добавляемого порциями ангидрида триметиллитовой кислоты. При этом добавление ангидрида осуществляют так, чтобы начальная температура повышалась только до 100 С. После добавления рассчитанного количества ангидрида содержимое реактора в течение 2 ч. держат еще при 80 С, После охлаждения получают растворимый,в воде продукт с точкой плавления 44-46 оС, имеющий формулу О Сон,-сн;о-с10СООНооон СС 9 Н 19 2гО ОО-ССН 1-СН-ОД-С С-ОНОНО П р и м е р 2, Повторяют пример 1 Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликоле вого эфира подвергают взаимодействию с 15,4 г ангидрида гексагидрофталевой кислоты. Получают растворимый в водео ,продукт с точкой плавления 44-46 С, имеющий следующую формулу35 40 П р и м е р 3. Повторяют пример 1 Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликолевого эфира подвергают взаимодействию 45 с 14,8 г фталевого ангидрида. Получают растворимый в воде продукт с точкой плавления 48-50 С, имеющий формулу 50 П р и м е р 4, Повторяют пример 1 Б с той разницей, что 386,6 г простого диалкилфенолполиалкиленгликолеС 9 Н 19 УО-СН-СН,-О-Н М 4 гОО Сон,-сн,-о - ,сО ОН П р и м е р 5 (сравнительный). Повторяют пример 1 Б с той разницеи, что 773,2 г простого диалкилфенолиалкиленгликолевого эфира подвергают взаимодействию с 21,8 г ангидрида пиромеллитовой кислоты. Получают водорастворимый продукт с точкой плавления 43-4 боС, имеющий следующую формулу. нООСНг СН 0 С С-ОНс-,о сн, сн; оно о Пример 6А. 94 г фенола в присутствии 1 г И-толуолсульфокислоты подвергают взаимодействию с 208 г стирола, медленно повышая температуру до 130-160 С Затем температуру поддерживают при 150-160 С в течение 60 мин. После охолаждения до 120 С добавляют 3 гпорошковой гидроокиси калия и нагреваоют до 130-160 С, пропуская азот. В атмосфере азота в реактор дозами по-дают 3520 г окиси этилена при 130 О160 С. Получают растворимый в воде продукт с точкой плавления 48-50 С, имеющий формулу Б. 382,2 г простого аралкилфенолполиалкиленгликолевого эфира со стадии А. подвергают взаимодействию с 19,2 г ангидрида триметиллитовой кислоты описанным в примере 1 Б образом. Получают водорастворимый продукт с точкой плавления 47-49 С, имео ющий формулу 0 О(3+ АС.С.СН 1-СН 1-О-С С-СНноП р и м е р 7. Повторяют пример1 Б с той разницей, что 386,6 г прос"(4,7 9,2П р и м е р 13. 5,0 г 507-ного растворенного в состоящем из 20 мас,7 изопропанола и 80 мас.7. воды растворителе, соединения (в дальнейшем: добавка) согласно примеру 1 Б, значение рН которого предварительно доводят до 7,0 гидроокисью натрия и 0,15 г обычного пеногасителя (257. - ная водная эмульсия силиконового масла), добавляют к 127,52 г питьевойоводы (жесткостью 13 согласно промьпвленному стандарту ФРГ). Размешивая в течение 5 мин в лабораторном смесителе, снабженном двумя противоположными вращающимися мешалками, добавляют 367,22 г угля 11 (соответственно 350 г сухого угля). Получают водную суспензию угля следующего состава, мас,7: уголь 11 70, вода 28,977, иэопропанол 0,5, добавка 0,5, пеногаситель 0,023. Для испытания стабильности к напряжению на сдвиг измеряют вязкость суспензии вискозиметром фирмы Брукфильд (тип ЕЧТ) с шпинделем Иг.3 при 6 и 60 об.Вследствие неньютоновских реологи ческих свойств водных суспензий угля постоянные значения при соответствующих скоростях оборота измерительного шпинделя получаются только по истечении определенного времени (при" мерно через 2 мин).Так как начальная вязкость водной суспензии в состоянии покоя может иметь значение на практике, для характеристики стабильности к срезающей нагрузке берут первое считываемое при 6 об/мин значение вязкости (далее "начальная вязкость") . В качестве измеренного при 60 об/мин значения вязкости (далее "конечная вязкость") берут ту величину вязкости, которая отсчитывается после установления постоянного значения. Данные по конечной вязкости пред" ставляют собой результат 5 измерений.Описанная водная суспензия угля ймеет следующую характеристику: начальная вязкость при 6 об/мин 1800 мПа с,конечная вязкость при 60 об/мин 940 мПа"с.П р и м е р 14. Повторяют пример 13 с той разницей, что приготовляют суспензию угля следующего состава, мас.7.; уголь 11 65, вода1 О 1510720 34, 147, изопропанол 0,5, укаэанная в табл. 1 добавка 0,325 и пеногаситель 0,028.Стабильность к напряжению на сдвиг.5 суспензии указана в табл,1. Таблица 1 Стабильность к сдвигу10 Начальная онечная Добавка попримеру (Мг) вязкость,мПа с язкость,мПас Б23 Табл 3 15 Средство длянейтрализацираствора добавки б табильност п пряжению навиг при 0 меру(согласноизвестнойдобавке) 1 Б 1 Б 1 Б 530 620 00 00 20 Добавка - простой аралленгликолевый эфир иолиалки 160 7 6 СН ф-снила некием указанных атов подтверждае ели изобретения. имер 15. Пов с той разницей, спензии, содержа или угля 111 и добавки. е р 17. Повт зницей, что пр гля, содержащ4 количество Прим 14 с той р суспензию ное в табл примеру 1 Б ряют прим иготовляю ю указанторяют причто приготовщие 65 мас.7. указанные в добавки по Таб ц а ица 245 Т а пряжеКоличестводобавки,мас.Х табильность кию на сдвиг Уголь Добавка (Юг) по примеру(Нг) табильн ряжению ть к наа сдвиг ачальная Конечная язк ость, вязкость, мПас мПа с аль ечная зкостьу вязкостью 5мПас мПа с О, О 0,26 0,39 0,455 1,65 400 08 500 620 110 50 60070000023004000 1400 480 1200 380 1800 550 1500 390 11 1 Б 6 Б 11 6 БИзвестнаядобавка2,5 П р и м е р 16. Повторяют пример3 с той разницей, что приготовляют 40 Сра реэуль жение П,р мер 14 ляют с угля 1 табл.2600 .2300000 3200 100 2800 600 3050 2600 2500 2350 2900 5400 1000 610 705 690 180 700 200 050 1080 000 20 1360 суспензию угля следующего состава, мас.Е: уголь 11 65, вода 34, 147, изопропанол 0,5, указанная в табл,3 добавка 0,325 и пеногаситель 0,028, При этом добавку используют в виде раствора, значение рН которого добавлением гидроокиси калия, аммиака, 1-фенил-аминобутана или 4-трет - -бутилциклогексиламина устанавливают до 7.Данные по стабильности к напряжению на сдвиг суспенэии указаны в табл.З. КОН 12 1 Ъ 11 1-фенил-аминобутан 80 1-фенил-аминобутан1-фенил-аминоэтан 2 4-трет-бутил- -циклогек12 1510720 Содержание, мас. 7. Стабильность к напряжен. на сдвиг Начальная вязкость, мПа с онечная язкос мПа с 0,0294 0,0294 0,0301 0,0305 0,0310 0,0310 400 1600 800 3200 4800 9800 60 68 70 71 72 75 380 770 940 1240 2000 2000 примервляют 20 ю в нако 0 ед э и 5 а Добавка по примеру 1 Б с длинойцепи в соглформуле онечн ачальнаяязкость,мПас язкостмПас 3 1700920650890.1200 420 170 820 30 50 100 120 200 П р 12 22 е р зни гля с тои суспензию усмеси водыи метанолав табл. 7.зуют, добавкт 1 опыта и ать абильнонию на к на ты насоса ющих посто я вязкость онечная язкость мПа с 5 ьна кость ос 85/15 70/30 400 420 9 отомуяетс 11 р и м е р 18Повторяют пример 14 с той разницей, что приготовляют суспензию угля, содержащую 60 - 75 мас,% угля 11. Кроме того, добав угля 11 добавки пеногасителя 0,340,340,350,3550,360,36П р и м е р 19. Повторяют14 с той разницей, что приготосуспензию, содержащую указаннупримере 1 Б добавку, которая одсодержит 30, 50, 100, 120 и 20простого полиалкиленгликолевогра. Результаты опыта указанытабл. 6.Таблиц Стабильность к напряжнию на сдвиг 20. Повторяют пример цей, что приготовляютсодержащую вместо изопропанола смесь воды соотношении, указанном качестве добавки испольпо примеру 1 Б. Резульказаны в табл. 7.Таблица 7 ку по примеру 1 Б и пеногаситель используют в указанных в табл. 5 количествах. Результаты опыта указаны в табл.5.Таблица 5 П р и м е р 21. Стабильность суспензий угля после длительной нагрузки на сдвиг.Подвергаемые более длительной нагрузке водные суспензии угля, приготовленные с применением угля 11, особенно склонны к сгущению. Суспензии с добавкой согласно формуле сохраняют свойство текучести и после длительного времени воздействия нагрузки на сдвиг, причем вязкость по сравнению с исходным значением немного повышена, С целью установления режима, наиболее близкого к условиям практики, следующие опыты проводят в рукавном насосе (тип Деласко РМА 10) при скоростях потока приблизительно 0,7 м/с. Во избежание потерь за счет испарения исследуемые водные суспензии угля в закрытой системе постоянно циркулируют через рукавный насос.а) При применении водной суспензии угля, содержащей 65 мас.7. угля 11, 0,65 мас.7. добавки согласно примеру 1 Б (значение рН добавлением БаОН устанавливают до 7,0) и 0,03 мас.Ж указанного в примере 13 пеногасителя, получают следующие результаты вязкости в начале опыта: начальная вязкость 2300 мПа с, конечная вязкость 1100 мПа с. По истечении 7 ч ра вязкость достигает сле янных значений: началь 3600 мПафс, конечная,в 12600 мПа с. По истечении 36 ч опыт прекращаю , что вязкость больше не изм14 13 1510720 ОГСООН 15 После 5-часового перерыва по окончании опыта повторный ввод в действие насоса возможен без всяких затруднений,б) Повторяют пример 21 а с той5разницей, что используют суспензию,содержащую 0,65 мас.Е добавки примера 6 Б (значение рН установленодо 7,0 в водном растворе добавлением ИаОН) .Вязкость в начале опыта: начальная вязкость 2500 мПас, конечнаявязкость 1430 мПас.По истечении 7 ч работы насосавязкость устанавливается при следующих постоянных значениях; началь, ная вязкость 4000 мПа с, конечнаявязкооть 1600 мПа с.Опыт прекращают по истечении 36 чпотому, что вязкость не изменяется.После 5-часового перерыва поокончании опыта повторный ввод в действие насоса возможен без всяких затруднений 25Сравнительный пример(согласно известной суспензии). Повторяют пример 21 а с той разницей,что в качестве добавки используют0,65 мас,7 указанного в табл. 1 30соединения 1. Вязкость в началеопыта: начальная вязкость 6000 мПа с,конечная вязкость 1650 мПа с.По истечении 90 мин опыт долженпрекращаться потому, что сгущениематериала не позволяет дальнейшую35циркуляцию суспензни в насосе. Тоже самое наблюдается в течение до120 мин при использовании добавкив количествах от 1, 1 до 1,5 мас.7П р и м е р 22.А, 258 г изододецилфенола и 3 ггидроокиси натрия в качестве катализатора подают в автоклав и в атмоосфере азота нагревают до 130-170 С.После удаления фенолята и воды дозами45добавляют 3520 г окиси этилена при130-170 С. Получают растворимый вводе продукт с точкой плавления 5557 С, имеющий следующую формулу ф 5 Гс.сн -сн -он 55Б. Повторяют пример 1 Б с той разницей, что 377,8 г простого изододецилфенолполигликолевого эфира стадии А подвергают взаимодействию с 14,8 г фталевого ангидрида. Получают водо- растворимый продукт с точкой планоления 32-34 С, имеющий формулу П р и м е р 23Повторяют пример 14 с той разницей, что испытывают суспензию угля, содержащую 0,325 мас.Х добавки по примеру 22 Б. При этом начальная вязкость составляет 3150 мПафс, а конечная вязкость 1070 мПа с.П р и м е р 24, Повторяют пример 14 стой разницей, что приготовляют суспензию угля следующего состава, мас, 7.: уголь 11 65, вода 34,147, изопропанол 0,5, добавка по примеру 1 Б 0,325 и полипропиленгликоль с молярной массой 2000 0,028 или 2,4,7,9- -тетраметил-децин,7-диол в качестве пеногасителя. При этом начальная вязкость составляет 630 и 690 мПа с соответственно, а конечная вязкость 440 и 600 мПас соответственно.Таким образом, использование предлагаемой добавки позволяет получать водоугальную суспензию, обладающую стабильностью вязкости в течение времени, необходимого для ее перекачки насосами. Формула изобретения Суспензия угля, содержащая измельченный уголь, диспергант на основе производного фенолполиалкиленового эфира, воду или смесь воды со спиртами С -Св массовом соотношении 70-98,55:1,45-30 и пеногаситель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности вязкости суспензии, в качестве дисперганта она содержит соединение общей Формулы В осн;сн;о-в,1 где К,и Е - водород и/или алкилс 9 или 12 атомами уг-, лерода или Фенилзамещенный этила16 1510720 15 СООН СООН СООН СООН п 30200;К - радикал формулы0 0Н 1(-С-А-С-ОН 5 ,и в качестве пеногасителя - 257-ныйводный раствор силиконового масла,или полипропиленгликоль, или 2,4,7,9-тетраметил-децин,7-диол приследующем соотношении компонентов, 10 мас.7;Измельченный уголь. 60-75Укаэанный диспергант 0 1-2,5Указанный пеногаситель 0,023-0,031 15 Вода или смесь водысо спиртами С-Сд До 100 где А - "СН СН-; -СН - СН -,ЗОЗН 00 И Составитель М.БогдановаРедактор В.Данко Техред Л,Олийнык Корректор Н.Борисова Заказ 5832/58 Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5