煤化学基础ppt课件.ppt

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1、第五章煤化学基础－1煤的化学组成与结构煤的工艺性质煤的分类煤的工业利用§1煤的化学组成和结构一、煤的化学组成煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为两大类：即有机质和无机质。前者是煤的主要组成部分，也是加工利用的对象；后者包括无机矿物质和水分，它们绝大多数是煤中有害成分，对煤的加工利用起着不良的影响。(一)煤中有机质及其元素组成有机质是煤中最重要的组成部分，是由各种复杂的高分子有机化合物所组成的混合物。它们主要是由碳、氢、氧、氮和有机硫等元素构成的，此外还有极少量的磷和其它元素。§1煤的化学组成和结构煤中有机质的特性:1、难以分离提纯成单一的化合物，往往

2、只能把性质上相似的化合物归并成一类，分成不同的族组分，然后加以研究。2、易于受热分解是煤中有机质的另一特性，分解温度随着煤化程度加深而提高。在有机化合物中同分异构现象是相当普遍的，煤中有机质也不例外，有时两种煤的元素分析结果基本相同，而它们的工艺性质却有很大的差别。§1煤的化学组成和结构煤的有机质中各种元素的含量，因煤的种类、煤岩成分和变质程度的不同而异。对同一煤田的煤来说，煤中有机质的元素组成往往随着煤化程度加深而有规律地变化。其中碳含量随着煤化程度加深而不断地增加，氢和氧的含量则趋于减少。§1煤的化学组成和结构1．碳碳是煤中有机质的主要成分，也是

3、煤燃烧过程中产生效能的重要元素。从化学结构上看，碳大都集中在稠核上，构成稠核芳香系统的骨架。随着煤化程度加深，稠核不断扩大，碳含量逐渐增加。在同一种煤中，不同煤岩成分的碳含量也有很大的差别，丝质组的碳含量比镜质组高。§1煤的化学组成和结构2．氢从化学结构上看，氢在脂环和芳香稠核之中，以及在支链上与其它元素结合形成各种官能团。在煤化作用过程中，支链断裂而使氢逐渐减少，因此煤中氢含量(Hdaf)随着煤化程度加深而降低。就同一种煤来说，在不同的煤岩成分中，以稳定组的氢含量为最高，丝质组为最低。§1煤的化学组成和结构图5-1不同煤岩成分的氢含量（据D.W.克

4、列威伦，1961）在煤的热加工过程中，煤中氢的大部分因有机质受热分解而生成游离氢或氢的化合物析出，成为挥发物的主要成分。煤中氢含量(Hdaf)增加，能使煤的热加工化学产品的数量和质量有所提高，据研究结果表明：煤中氢含量与煤的挥发分和焦油产率之间有着一定的关系。§1煤的化学组成和结构图5-2煤中氢含量、挥发分与焦油产率之间的关系（据汪寅人等，1981）§1煤的化学组成和结构§1煤的化学组成和结构§1煤的化学组成和结构综上所述，煤的碳、氢含量在一定程度上反映了煤质及其变化特性，并影响到煤的加工和利用。有人曾提出应用C／H值作为煤的分类指标；在工业上C／H

5、值也是评价加氢液化用煤的质量指标。§1煤的化学组成和结构3．氧氧在煤的有机质中以各种官能团的形式存在（羧基－COOH、酚基－OH、碳基－CO和氧键－O-），分布在支链上或在稠核中构成杂环。在煤化作用过程中，由于温度的影响煤中氧含量(Odaf)随着煤化程度加深而减少，其波动范围很大。在同一种煤的不同煤岩成分中，以镜质组和丝质组的氧含量为最高，稳定组的氧含量最低。§1煤的化学组成和结构4．氮氮是煤中唯一完全以有机状态存在的元素。煤中氮主要由成煤植物中的蛋白质转化而来，有一部分可能是成煤过程中细菌活动的产物。研究资料表明：氮主要以杂环的形态存在于有机质的稠

6、核中，与碳结合得很牢固，煤化作用对其影响不大。§1煤的化学组成和结构5．硫煤中硫的存在形式很多，在有机质中所合的硫称为有机硫(SO)，它来自成煤植物本身或成煤过程中硫酸盐类与植物分解产物作用而成。有机硫在煤中分布均匀，难以分离。在低硫煤中，有机硫占全量的绝大部分。§1煤的化学组成和结构存在于矿物质中的硫称为无机硫(Si)，它又可分为硫化物硫(SP)和硫酸盐硫(SS)两类。煤中无机硫分离的难易程度与矿物质颗粒的大小及其分布状态有关。颗粒大而分布较为集中的易于分离，颗粒小而分布均匀的则难以分离。§1煤的化学组成和结构通常测定的是煤中的全硫量(St)，即有

7、机硫与无机硫的总和。这是煤质评价中的一项重要指标。全硫量中的有机硫和硫化物硫能燃烧生成二氧化硫，所以这一部分硫统称为可燃硫。煤中硫含量变化很大，往往与成煤的沉积环境密切相关。煤中的硫含量通常为0.1-10％，有的甚至高达15％以上，我国煤中全硫量大都在0.5-3％之间。§1煤的化学组成和结构硫的有害性1）高硫煤用作燃料时，燃烧后产生的二氧化硫气体，不仅严重腐蚀锅炉的管道，而且还严重污染大气；2）用高硫煤制半水煤气时，由于煤气中硫化氢等气体较多且不易脱净，会使合成氨催化剂毒化而失效；3）在炼焦工业中，硫分影响焦炭质量，从而影响钢铁质量。§1煤的化学组成

8、和结构6．磷煤中的磷是有害元素之一，大都存在于无机矿物质中，也有微量的有机磷。我国煤中磷的含量不高，一般为0