煤的碱氧氧化.ppt

煤 的 碱 氧 氧 化 报告人 王丽娜 导 师 曹义鸣 研究员 目录 概述 煤的氧化历程 煤的碱氧氧化机理 煤的碱氧氧化工艺 煤的碱氧氧化产物 氧化产物的应用 概述 —煤的组成结构 煤是具有相似基本结构单元的复杂混合物；具有聚合物特性；含有缩合芳香环结构。 构成煤的高分子化合物的基本结构单元不尽相同，缩合程度也不同。 组成煤基本结构单元的官能团： 含氧官能团：羧基、酚羟基、羰基、醌基、 甲氧基、醚键等 硫、氮等杂原子基团 烷基等 煤中还分散着低分子化合物。 概述 —煤的氧化 煤的氧化：是指煤同氧相互作用的过程，是煤 结构从复杂到简单的逐渐降解过程， 又称氧解。 研究煤氧化的目的： 解释煤在储存中的自燃现象； 用破坏氧化法研究煤可以推测煤的基 本结构特征； 通过氧化可把煤转化为煤酸或腐植酸 直接应用或进一步转化为特殊化品。 常用氧化剂：KMnO4 、Na2Cr2O7 、H2O2 、 O2、HNO3 等。 具有实际意义的氧化剂是空气中的氧（在碱性 介质中氧化)和硝酸 概述 —煤的碱氧氧化 煤的碱氧氧化： 将煤悬浮在钾或钠的氢氧化物或其 碳酸盐水溶液中，用分子氧在220—300℃下加压氧化，反应后的产物用硫酸酸化，再用2－丁酮从酸化后的溶液中萃取出水溶酸——煤酸。 煤的氧化历程 煤的碱氧氧化机理 —酚羟基氧化学说 芳香结构可以氧化首先生成酚羟基，再经过醌基发生芳香环破裂，生成羧基： 煤的碱氧氧化机理 —酚羟基氧化学说 芳环上的烷基（侧链）或脂肪桥结构（-CH2-）的氧化： 煤的碱氧氧化机理 —氧化水解学说 煤中的脂肪碳-碳键，如果连有亲电子活性基团 （—OH, —O—, =C=O）可能因水解而断裂： 氧化流程及产物处理过程 氧化工艺 —主要影响因素 原料煤通常选年青烟煤，因其既易氧化又可得高收率苯羧酸 温度、碱量及搅拌速度对苯羧酸收率有明显影响 颗粒的表面积和颗粒的大小也影响氧化速率 也有一些研究者通过某些催化剂和促进剂或把煤预处理以提高苯羧酸的收率 煤的碱氧氧化产物 主要产物—煤酸 煤在碱性水溶液中氧化，生成水溶性芳香酸为主 的产物—煤酸。 煤酸是很复杂的芳香羧酸混合物，其中主要含苯多羧酸异构体（共十二种），还有多环芳香羧酸 以及少量脂肪酸。 煤的碱氧氧化产物 副产物—腐植酸 腐植酸是一组用一般结构原则结合的暗色无定形芳香族 酚羧酸，含有与非芳香特征部分结合（通过氧桥、亚甲 基桥、杂环、脂环等）的缩合芳香核。 腐植酸具有弱酸性，它不是单一的化合物，是由几个结构 相似但又不相同的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混和物。 氧化产物的应用 —煤酸制树脂 煤酸与含有自由端基官能团的化合物或混合物可以交联成键形成树脂，这种树脂经加工处理形成热固性或略具热塑性的塑料制品。 煤酸与烷醇胺、氧化烯烃、聚羟基化合物、聚酰胺或多元醇、多元胺等有机物或聚合物发生缩合反应，生成一系列具有不同特性的树脂。 氧化产物的应用 —煤酸制对苯二甲酸 煤酸钾盐在锌或镉的氧化物或盐的催化下，在CO2氛围加热至400℃以上，大部分煤酸 转化为对苯二甲酸。 氧化产物的应用 —煤酸制对苯二甲酸 氧化产物的应用 —煤酸制对苯二甲酸 氧化产物的应用 —煤制均苯四甲酸酐 煤酸制取均苯四甲酸的脱羧反应是在常压下硫酸氢钾和硫酸介质中，温度高于300℃时进行的。在达到此温度前苯五甲酸和苯六甲酸先脱水形成对称的苯羧酸二酐，在高温下发生脱羧反应转化成均苯四甲酸二酐。 （经水解可得均苯四甲酸） 氧化产物的应用 —腐植酸的应用 农业—肥料、土壤改良剂、多功能除草剂、蔬菜生理病预防剂、饲料添加剂、杀虫杀菌剂、养殖池环境调改剂等 工业—水泥减水剂、锅炉除垢剂、锅炉硬水软化剂、钻井泥浆调整剂、浮洗药剂、制染料、涂料、粘结剂、脱硫剂、食品防腐剂、净化剂、陶瓷添加剂、制药等 参考文献 [1] 陈鹏. 关于煤炭高效洁净利用中的应用基础研究. 洁净煤技术, 1998, 4 (1): 5～7 [2]