煤化学课件——第七章 用化学方法研究煤.ppt

7.5.4.4 煤的贮存 减少风化与自燃的方法 （1）隔断法 水、惰气中保存（可减少氧的作用） （2）换气法 风筒（换气筒）散热降温，可防 自燃，但可能强化风化作用 （3）堆煤高度和时间 合理的堆高与储煤时间 （4）堆煤方式 小堆薄层压紧为好 马钢焦化煤场 1 11 第七章 用化学方法研究煤 本章内容 7.1.1含氧官能团 （1）测定方法原理： 官能团+试剂 特征反应 量关系 官能团的质量/反应煤量 官能团的百分含量(%)已可准确测基团：羟基、羧基、羰基、甲氧基、烷基侧链、非活性氧 7.1 煤中的官能团 (2)含氧官能团随煤化度的变化 曲线间面积表官能团的含量 OOH＞OC=O＞OCOOH＞OOCH3 随rank增大（Cdaf增大）， Ot急剧减小， -OCH3首先下降， 其次是-COOH，-OH； C=O减少最慢，在无烟煤中也有 含氧官能团随煤化度的变化 煤中有机S的分布不很清楚， 定性知道有噻吩、硫醚、硫基等， 定量仅知 噻吩＞硫醚～硫基 煤中含N的官能团更不清楚， 只能定性知道以吡啶环、喹啉环为主，此外有胺基、亚胺 基、五圆杂环等。 7.1.2 煤中含S和含N官能团 亦称分子蒸馏。目的是研究煤的结构与粘结性。 分子蒸馏原理： 分子蒸馏面与冷凝面间距小于分子平均自由路径，以使分子在冷凝前不发生热分解与热缩聚。当蒸馏压强为133Pa（真空度为101325Pa-133Pa=101200Pa）时，分子自由路径为5cm，蒸馏面与冷凝面的设计间距应小于此值。 煤的分子研究表明： ★ 煤经分子蒸馏后，失去粘结性 ★ 煤的粘结性越好，分子蒸馏物越多 7.2 煤的高真空热分解 研究煤组成与结构的最早方法之一。 7.3.1 抽提的分类 类别 温度℃ 溶剂 提取率 抽提物 目的 普通抽提 ＜100 普通有机溶剂 百分之几 低分子有机化合物 研究粘结性 特定抽提 ＜200 亲核溶剂 20~40% 类基本结构单元 研究粘结性 热解抽提 ＞300 多环芳烃 60~90% 煤分解可溶物 液化 超临界抽提 ~400 普通 ＞30% 煤分解可溶物 液化 加氢抽提 ＞300 供氧溶剂 ~90% 裂解低分有机物 液化 7.3 煤的溶剂提取 7.3.2 抽提机理 （1） 抽提：等于溶解 + 萃取 （2）符合相似相溶原则 （3）溶剂与溶质的溶解度参数S1与S2应尽可能接 近，使混合自由能△F＜0，方能有效抽提 （4）溶剂的供电子能力越强，抽提率越高 7.3.3 烟煤的溶剂抽提 煤 吡啶 118℃ 抽出物（15～30%） 残渣（65～85%） 氯仿 61℃ 可溶物—γ组分（沥青质、粘结成分） 不可溶物—β组分（小分子腐殖质） α组分（大分子腐殖质） 此后，各国又进行了长期的抽提研究，得到了一些关于煤结构的信息，认为： （1）煤结构具有高分子特征 证据：普通抽提仅能抽出少量低分子化合物，随着抽提条件的强化，煤分子中交联结构断裂 ，缔合结构破坏，抽出产率急剧提高 最早的溶剂抽提法：Wheeler抽提法（1911～1931） 抽提得到的煤结构信息 （1）煤结构具有高分子特征 证据——普通抽提仅能抽出少量低分子化合物，随着抽提条件的强化，煤分子中交联结构断裂 ，缔合结构破坏，抽出产率急剧提高。 （2）煤结构具有交联聚合物特性 证据_ 煤在吡啶中会发生溶胀现象（就象橡胶碰到油一样），煤中大部分有机质溶于吡啶，其他部分也发生变化。 抽提得到的煤结构信息 （3）煤中存在少量低分子化合物 证据——普通抽提得到的抽提物，分子量约500，可溶于溶剂，加热可熔化，部分可挥发，显然它与煤的主体结构和总体性质明显不同，故称为煤中的低分子化合物，约占煤有机质的10%左右。 低分子化合物来源：稳定组中的树脂、树蜡及成煤过程中形成的低分子聚合物。它们对煤的性质影响很大，若抽提出炼焦煤中的低分子化合物，则其粘结性将受到极大的破坏 7.3.4 烟煤的超临界抽提 超临界状态是一种系统温度与压力超过临界温度与压力的状态。若抽提时的温度与压力超过临界值，为超临界抽提。它同时兼具有蒸馏与液液萃取的作用，提高了溶质的挥发度，加大了溶质与溶剂间的作用力 超临界抽提可以在较低温度下抽出煤中低挥发物质，且不发生二次热解。 超临界抽提的溶剂要求： 临界温度在300～400℃，价廉易得，性质稳定。 综合看来，甲苯是较理想的溶剂。 用甲苯对煤进行抽提，