1 概述
德士古水煤浆加压气化(现更名为GE气化)工艺是第二代的煤气化工艺,具有工艺成熟、生产能力大和操作相对简单等特点。自20世纪90年代初引入我国后,发展十分迅速,被广泛应用于化肥和甲醇工业,目前国内的相关装置已有十几套。在德士占水煤浆加压气化工艺中,主原料水煤浆浓度的高低,直接影响到德上古装置的消耗(主要是氧耗和煤耗),进而影响到合成气及后续产品的成本。对于同一种煤种,煤浆浓度每降低0.5%,每1m3合成气的氧耗约增加0.005m3,煤耗也将相应增加约0.005kg,因此成浆浓度的高低对合成气成本的影响还是相当大的。在实际生产中,主要利用添加剂提高水煤浆的成浆浓度,同时降低煤浆的黏度,提高其流动性。不同的添加剂,往往对水煤浆的成浆浓度有着较大的影响,同时其自身的价格也相差很大。正因为以上原因,尽管上海焦化有限公司的德士古装置从1995年就投入使用,但对添加剂的筛选和改进工作一直没有停止。
德士古装置投产之初,使用的水煤浆添加剂是木质素磺酸钠,后由于成浆浓度偏低,原料配制过程复杂,劳动强度比较大,且原料中杂质较多,容易堵塞计量泵,最终于1998年为本公司技术中心开发的WCS-AC所取代。WCS-AC虽然成浆浓度稍高,且由于是液体,调配比较方便,原料也十分干净,但其较高的价格由此造成了高昂的吨浆成本。
2 水煤浆添加剂的作用机理
2.1 提高煤表面的亲水性
添加剂是一种可促进分散相(水煤浆中的煤粒)在分散介质(水煤浆中的水)中均匀分散的化学药剂。煤炭主体是非极性的碳氢化合物,属疏水性物质。煤炭的润湿性可按水在其表面的接触角大小分成4类。接触角为零者,称强亲水性煤炭;小于40°者,称弱亲水性煤炭;40°~90°者,称疏水性煤炭;超过90°者,称强疏水性煤炭。各种煤炭表面的接触角如表1所示。
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