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褐煤蜡浸取溶剂选择
一、褐煤蜡在煤中的赋存形式
煤是以芳香烃为骨架,结构单元外围部分主要是含氧,及少量硫和氮官能团和烷基侧链,通过一定的化学键连接起来而构成的三维空间高分子聚合物。其间通过各种化学力结合着一部分低分子化合物,其含量随着煤化程度的加深而逐渐减少,低分子化合物当中就有人们所谓的褐煤蜡组分。
蜡大体上是均匀分布在煤的整体结构中,有的被吸持在煤的孔隙里,有的在煤当中形成固体的“液体”,一般溶剂抽提物就是指这部分。蜡与煤的结合力有范德华力、氢键力、电子给予-接受力,有的(如蜡酸)与多价金属离子形成配位化合物中的配位体等。上述几种结合力叠加起来相当可观,再加上煤的孔隙结构空间阻碍,故部分蜡质很难抽提出来。就像衣物沾上油污,若不用肥皂或洗衣粉很难把它洗干净一样。煤中的含蜡虽然数量不多,但煤中的蜡质化合物到底有多少,目前科学手段无法鉴定。所谓的含蜡量也是人为的规定,是指规定条件下,苯(或甲苯)抽提物产率。
此外,从褐煤蜡的化学组成上看,它主要是由蜡酯,部分游离蜡酸,少量蜡醇、蜡***及脂肪烃组成,其中含有很多极性基团,很容易通过各种化学力与煤发生结合、交联。
二、褐煤蜡浸取机理
煤为载体,煤当中的蜡为溶质,有机溶剂为溶剂。在一定工艺条件下,煤中的蜡向溶剂中溶解、扩散发生传质过程,形成富含蜡溶液。然后经蒸发使蜡(溶质)和溶剂分开,有机溶剂循环使用。
煤是由无数个芳香核单元组成,可以想象,芳香核单元之间构成了无数毛细管,只有有机溶剂润湿了毛细管壁,溶剂才能够在毛细管内升至一定高度,从而使高出的液注产生静压强,促使溶剂渗透到芳香核单元内部。煤的孔隙当中首先由大部分水充填,而褐煤蜡浸取有机溶剂(非极性)与水又互不相溶,只有有机溶剂把水置换出来,才能与煤直接接触,煤中的蜡质才能向溶剂中扩散。
另外,由于蜡中有很多极性基团极易与煤主体通过各种微弱化学力(分子间力、氢键力、电子给予-接受力等)相结合。再加上煤的空间阻碍,煤中的蜡质不可能完全浸取出来。
三、褐煤蜡浸取溶剂
褐煤蜡的化学组成和有机溶剂的溶解力之间,存在着互有选择和适应的关系。蜡的组成十分复杂,使用单一溶剂不可能把蜡全部溶解和分散。由于单一溶剂的局限性,人们自然联想到使用混合溶剂,以取长补短,达到既有较高的浸取率,又能获得较高质量的蜡。
四、结论(有机溶剂的选择)
从蜡在煤中赋存形式、褐煤蜡浸取机理、有机溶剂作用便知,要想得到高产率、高质量的褐煤蜡。首先取决于原料煤性质,即形煤的原始植物,其次取决于浸取有机溶剂性质,再次取决于生产工艺
。当原料煤和生产工艺一定的前提下,有机溶剂的选择至关重要。不同有机溶剂对同一种物质的溶解是不同的,所以有机溶剂的物理化学性质直接影响着蜡的产率和质量。
褐煤蜡生产一大特性:浸取率与蜡的质量有着十分密切关系。产蜡率高,蜡组成当中杂质(树脂和地沥青)就少,尤其是蜡中的树脂,因其在低温便溶解。所以,蜡的产率高,蜡中的杂质就少;蜡当中含有很多极性基团,与煤主体通过各种化学力相结合。所以,产蜡率高,蜡的酸值和皂化值就高,证明蜡中的极性基团较多,有利于蜡乳化及乳化液稳定。
本技术方案(专利技术,),采用混合溶剂。该混合溶剂当中加有特殊表面活性剂,混合溶剂介电常数与褐煤蜡比较接近。该溶剂对褐煤蜡溶解具有协调作用,增大了蜡的溶解