煤结构15.ppt

煤的大分子是由若干基本结构单元通过化学键连接而成的三维结构，结构单元之间的连接是通过次甲基键、醚键、硫醚、次甲基醚以及芳香碳—碳键等桥键实现的。 化学结构模型 ① Fuchs模型 —— 20世纪60年代以前的代表模型。由W. Fuchs（德）提出，1957年经Van Krevelen修改 特点：二战前，以化学研究方法为主，仅获得一些定性的概念，可用于建模的定量数据很少。采用“统计结构分析” 方法，第一次突破。定量描述了煤结构中的芳香和脂肪簇，并首次引用X射线分析和红外光谱的结果来证明其结论。特点是具有很大的蜂窝状缩合芳香环。——比较片面，不能全面反映煤结构的特征 ② Given模型—— 20世纪60年代初，P. H. Given（英）首次提出当时获公认的“结构 单元” 模型 ③ Wiser模型—— 20世纪70年代中期，W. H. Wiser（美）提出的被认为是比较全面合理的模型。 ④ 本田模型 ⑤Shinn模型—— 1984年，J. H. Shinn根据一段和两段液化产物分布提出的，又称反应结构模型，目前广为接受。 * 2.2.4 煤中非共价键 一般认为:煤中主要有共价键核四种非共价键，共五种结合力存在. 非共价键包括：离子键、范德华力、氢键和芳香环间的?-?电子相互作用 2.2.4.1 煤中的氢键 由于氢键的作用, 煤(特别是低阶煤)中留存了大量水分, 从而影响煤的干燥; 煤中的羧基和羟基在早期热解阶段形成氢键结合, 影响随后的主要热解反应, 抑制挥发物的形成; 在煤的液化核溶剂抽提过程中, 氢键也显著影响着煤表面和溶剂的相互作用 * 在非极性溶剂中，煤的溶胀仅反映了煤和非极性溶剂间作用的贡献，煤在极性溶剂和非极性溶剂中溶胀率的差值，就反映了煤与极性溶剂之间特殊的相互作用，也就是氢键的贡献。 * 煤中可能的形成氢键的官能团为：羟基、酚基和羧基。 Painter将这些官能团所形成的氢键的振动频率指定为： 游离OH基团 3611cm-1 OH-?氢键 3516cm-1 羧基自缔合的多聚体氢键 3400cm-1 OH与醚中的氧原子形成的氢键 3300cm-1 紧密环状OH四聚体氢键 3200cm-1 OH-N酸碱结构 3100-2800cm-1 * 第二章 煤化工 §2.1 绪论 §2.2 煤结构的认识和发展 * §2.1 绪论  燃烧 焦化 气化 液化 热解 煤的利用方式 洁净气体 液体 固体燃料 化学原料 高效洁净转化 煤的组成结构 基石 发展方向 * §2.2 煤结构的认识和发展 煤的研究可追溯到煤开始用于工业的工业革命时期（1780年） 煤科学包括：煤的起源；煤的初级转化产物以及在开采和转化利用过程中产生的有害物等………… 1830年 煤是由植物生成的，并且主要是陆生植物 2.2.1 引言 20世纪初，试图把煤结构和煤的起源相联系——迷茫； 从一些反应产物来推断煤的结构同样被证明——非常困难。因为这些产物几乎和煤本身一样复杂。 煤结构的探索 煤的结构分析 碎片信息重组法 物理仪器直接分析法 * 20世纪中叶以前所说的煤化学结构,其实是煤的元素分析和煤中主要有机官能团的分析 经典描述: 煤是结构不均一的有机物和无机物的混合体.煤是经过几百万年生长、演化而来的,它表现出惰性的化学结构.煤不易溶于一般溶剂,只能与强的反应物或在苛刻条件下进行反应. 20世纪60年代后: 平均结构单元模型 网络结构模型 2.2.2 煤的化学结构和结构模型 * 2.2.2.1 “平均结构单元”(average structure unit)模型 煤分子的概念 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，多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的立体结构。 煤大分子结构的基本概念 有机质包括芳香结构的环状化合物占90％以上，非芳香结构的化合物（低分子化合物）含量少。煤大分子结构通常是指煤中芳香族化合物的立体结构。是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物。 煤分子的基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，分规则和不规则两部分： 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