chap2 煤结构

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1、第二章：煤的结构Coalstructure第二章煤的结构CoalstructureMaincontents：（1）煤分子结构是如何构成的？（2）煤结构模型？（3）煤分子结构理论第一节煤结构概述第二节煤的大分子结构1.煤的大分子结构macromolecularstructure煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成的。煤的结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物(polymer)的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体(monomer)。第二节煤的大分子结构1.煤的大分子结构macromolecular

2、structure煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”(Elementarystructuralunits)通过桥键(bridgebonds)连接而成。这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体(monomer)，它可分为:规则部分(orderedpart)和不规则部分(disorderedpart))。1.1煤大分子规则部分：由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核(Aromaticcore/nucleus)。不同煤化程度煤的结构单元变化规律不同煤化程度煤的结构单元变化规律不同煤化程

3、度煤的结构单元变化规律1.2．基本结构单元的不规则部分基本结构单元的缩合环condensedrings/polymerizedrings上连接有数量不等的:烷基侧链alkylside-chains/aliphaticside-chains官能团functionalgroups和桥键bridgebonds。烷基侧链的平均长度Averagelength碳含量（daf，%）侧链的长度（碳原子数）65.15.074.32.380.42.284.31.8连接在缩合环上(condensedrings)的烷基侧链是指甲基methyl、乙基ethyl、丙基propy

4、l等基团。烷基侧链的平均长度随煤化程度提高而迅速缩短。1.2.1烷基侧链alkylside-chains1.2.2官能团functionalgroups煤分子上的官能团主要是：（1）含氧官能团(Oxygencontainingfunctionalgroups)，如：羟基（–OH）；羧基（–COOH）；羰基（>C=O）；甲氧基（–OCH3）；氧醚等。煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就几乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的烟煤时，羧基已基本消失；羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在，甚至在无烟煤阶段还有发现。1.2.2

5、官能团functionalgroups（2）含硫官能团(Sulfurcontainingfunctionalgroups)，如：硫醇（–SH）；硫醚（R–S–R）；二硫化物（–S–S–）（3）含氮官能团(Nitrogencontainingfunctionalgroups)，如：吡啶、喹啉的衍生物；胺基（–NH2）1.2.3桥键bridgebonds煤的大分子是由若干基本结构单元连接而成，结构单元之间的连接是通过次甲基键－CH2－、－CH2－CH2－；醚键―O－；硫醚键－S－、－S－S－；次甲基醚键－CH2－O－、－CH2－S－；以及芳香碳－碳键C

6、ar－Car等桥键实现的。3.煤中的低分子化合物Micromolecularcompounds煤中低分子化合物主要是指游离或镶嵌在煤大分子主体结构中的一些相对分子质量小于500的有机化合物。已确定的有：烃类Hydrocarbons和含氧化合物，也有含硫化合物存在的报道。3.煤中的低分子化合物Micromolecularcompounds（1）烃类Hydrocarbons主要是一些正构烷烃alkane，碳链长度从C1～C30以上不等，甚至还有发现C70的报道，此外还有少量环烷烃naphthene、长链烯烃olefin以及1～6环的芳烃aromatich

7、ydrocarbon，但主要是以1～2环芳烃为主。（2）含氧化合物有：长链脂肪酸醇酮和甾醇类化合物等。3.煤中的低分子化合物Micromolecularcompounds（2）含硫化合物主要是噻吩苯并噻吩;二苯并噻吩;以及它们的C1-4烷基取代衍生物。低分子化合物含量随煤化程度增高而降低，通常认为，褐煤和年轻烟煤中含量约为10％-20％。3.煤中的低分子化合物Micromolecularcompounds第三节煤的结构模型Structuremodels1、化学结构模型(ChemicalStructuremodels)1.1Wiser模型：被认为是比较

8、全面合理的一个模型，该模型也是针对年轻烟煤（碳含量82%~83%），它展示了煤结构的大部分现代概念，可以合理