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Hirsch模型 两相模型 * * * * * * * * * * * * Part 3：煤的结构Coal structure 第三章：煤的结构Coal structure  第三章 煤的结构Coal structure 主要内容： （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 第一节 煤结构概述 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的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体 。 第二节 煤的大分子结构 1. 煤的大分子结构 煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元” 或 通过桥键连接而成。 这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体 ，它可分为: 规则部分和不规则部分。 1.1 煤大分子规则部分： 由几个或十几个、几十个苯环、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。 1.1 煤大分子芳香核的评价指标—结构参数 （1）芳碳率 芳碳率（f Car）是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的碳原子数与总碳原子数之比， f Car ＝Car/C。 （2）芳氢率 芳氢率（f Har）是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的氢原子数与总氢原子数之比， f Har ＝Har/H。 （3）芳环数 芳环数（Rar）是指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数量。 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 不同煤化程度煤的结构单元变化规律 煤分子基本结构单元的核随煤化程度的变化规律 从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤大分子基本结构单元的核缓慢增大，核中的缩合环数逐渐增多，当碳含量超过90％以后，基本结构单元核的芳香环数急剧增大，逐渐向石墨结构转变。研究表明，碳含量为70%～83%时，平均环数为2左右；碳含量为83%~90%时，平均环数为3～5；碳含量为大于90%时，环数急剧增加，碳含量大于95%时，平均环数大于40。煤的芳碳率，烟煤一般小于0.8，无烟煤则趋近于1。 1.2．基本结构单元的不规则部分 基本结构单元的缩合环上连接有数量不等的: 烷基侧链 官能团 和桥键 。 烷基侧链的平均长度 碳含量（daf，%） 侧链的长度（碳原子数） 65.1 5.0 74.3 2.3 80.4 2.2 84.3 1.8 连接在缩合环上的烷基侧链是指甲基、乙基、丙基等基团。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 1.2.2? 官能团 煤分子上的官能团主要是 （1）含氧官能团，如： 羟基（–OH）；羧基（–COOH） 羰基（C=O）；甲氧基（–OCH3）；氧醚等。变化规律是： 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? 官能团 （2）含硫官能团，如： 硫醇（–SH） ；硫醚（R–S–R?） 二硫化物（–S–S–） （3）含氮官能团，如： 吡啶 、喹啉的衍生物 胺基（–NH2） 第三节 煤的结构模型 1、化学结构模型 1.1 Wiser模型：被认为是比较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，可以合理解释煤的液化和其他化学反应性质。缺点是没有考虑小分子化合物。 1.2 本田模型：本田模型的特点是考虑了低分子化合物的存在，缩合环以菲为主，它们之间有较长的次甲基键相连接。模型中氧的存在形式比较全面，但没有考虑氮和硫的结构。 其余自学。 第四节????煤分子结构理论的基本内容 经过科学家的大量研究，虽然还没有彻底了解煤的分子结构，但对煤的分子结构有了一个较为准确的认识： (1) 煤分子是由多个基本结构单元构成的高分子 (2) 基本结构单元的核心是缩合芳香核 (3) 基本结构单元有不规则部分：侧链和官能团 (4) 连接基本结构单元的是桥键 (5) 氧、氮、硫以官能团形式存在 (6) 低分子化合物的存在 (7)