煤的化学性质.pptx

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1、第七章 煤的化学性质 第一节第一节 煤的氧化煤的氧化oxidationoxidation一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度 常常用用的的氧氧化化剂剂为为：高高锰锰酸酸钾钾、重重铬铬酸酸钠钠、双双氧氧水水、空空气气、纯纯氧氧、硝硝酸酸等等。一一般般将将煤煤的的氧氧化化分分为为五五级级，即即表表面面氧氧化化、轻轻度度氧氧化化、中中度度氧氧化化、深深度度氧氧化化和和完完全全氧氧化化，见下表。见下表。第1页/共17页煤的氧化程度划分煤的氧化程度划分氧化程度氧化程度氧化程度氧化程度主要氧化条件主要氧化条件主要氧化条件主要氧化条件主主主主 要要要要 氧氧氧氧 化化化化 产产产产物物物物煤的表面氧化煤的表面氧

2、化煤的表面氧化煤的表面氧化从从从从常常常常温温温温到到到到100100左左左左右右右右，空空空空气或氧气氧化气或氧气氧化气或氧气氧化气或氧气氧化表表表表 面面面面 碳碳碳碳 氧氧氧氧 络络络络合物合物合物合物煤的轻度氧化煤的轻度氧化煤的轻度氧化煤的轻度氧化100100300300 被被被被空空空空气气气气或或或或氧氧氧氧气氧化；气氧化；气氧化；气氧化；100 100 200200在在在在碱碱碱碱溶溶溶溶液液液液中中中中被空气或氧气氧化；被空气或氧气氧化；被空气或氧气氧化；被空气或氧气氧化；80 80 100100被硝酸氧化被硝酸氧化被硝酸氧化被硝酸氧化溶溶溶溶 于于于于 碱碱碱碱 的的的的 高

3、高高高分子有机酸分子有机酸分子有机酸分子有机酸(再生腐植酸再生腐植酸再生腐植酸再生腐植酸)第2页/共17页煤的氧化程度划分煤的氧化程度划分氧化程度氧化程度氧化程度氧化程度主要氧化条件主要氧化条件主要氧化条件主要氧化条件主要氧化产物主要氧化产物主要氧化产物主要氧化产物煤的中度氧化煤的中度氧化煤的中度氧化煤的中度氧化200 200 300300在碱溶液中，用在碱溶液中，用在碱溶液中，用在碱溶液中，用空气或氧气加压氧化；空气或氧气加压氧化；空气或氧气加压氧化；空气或氧气加压氧化；碱性介质中，用碱性介质中，用碱性介质中，用碱性介质中，用KMnOKMnO4 4或或或或HH2 2OO2 2氧化氧化氧化氧化

4、溶于水的复杂有溶于水的复杂有溶于水的复杂有溶于水的复杂有机酸机酸机酸机酸(次有机酸次有机酸次有机酸次有机酸)煤的深度氧化煤的深度氧化煤的深度氧化煤的深度氧化 条件与条件与条件与条件与IIIIII相同，但增加氧化相同，但增加氧化相同，但增加氧化相同，但增加氧化剂用量，延长反应时间剂用量，延长反应时间剂用量，延长反应时间剂用量，延长反应时间可溶于水的苯羧可溶于水的苯羧可溶于水的苯羧可溶于水的苯羧酸酸酸酸煤的完全氧化煤的完全氧化煤的完全氧化煤的完全氧化完全氧化（氧气或空气中燃完全氧化（氧气或空气中燃完全氧化（氧气或空气中燃完全氧化（氧气或空气中燃烧）烧）烧）烧）COCO2 2和和和和HH2 2OO第

5、3页/共17页第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度1 1、煤的表面氧化、煤的表面氧化氧氧化化条条件件较较弱弱，一一般般是是在在100100以以下下的的空空气气中中进进行行，氧氧化化反反应应发发生生在在煤煤的的内内外外表表面面，主主要要形形成成表表面面氧氧络络合合物物。这这种种络络合合物物不不稳稳定定，易易分分解解为为COCO、COCO2 2和和H H2 2OO等等。煤煤的的表表面面氧氧化化虽虽然然氧氧化化程程度度不不深深，但但却却使使煤煤的的性性质质发发生生较较大大的的变变化化，如如热热值值降降低低、粘粘结结性性下下降降甚甚至至消消失失、机机械械强强度度降降低低等，对煤的工艺

6、应用有较大的不利影响。等，对煤的工艺应用有较大的不利影响。第4页/共17页第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度oxidation degreeoxidation degree2 2、煤的轻度氧化、煤的轻度氧化氧氧化化条条件件有有所所增增强强，一一般般是是在在100100300300的的空空气气或或氧氧气气中中氧氧化化、100100200200的的碱碱溶溶液液中中用用空空气气或或氧氧气气氧氧化化或或在在8080100100的的硝硝酸酸溶溶液液中中氧氧化化。氧氧化化的的产产物物主主要要是是可可溶溶于于碱碱液的高分子有机酸，称为液的高分子有机酸，称为再生腐植酸再生腐植酸。腐腐植植酸

7、酸大大分分子子的的基基本本结结构构是是芳芳环环和和脂脂环环，环环上上连连有有羧羧基基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。第5页/共17页第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度oxidation degreeoxidation degree3 3、煤的中度氧化和深度氧化、煤的中度氧化和深度氧化在在200200300300的的碱碱性性溶溶液液中中，用用空空气气或或氧氧气气加加压压氧氧化化；或或在在碱碱性性介介质质中中用用高高锰锰酸酸钾钾或或双双氧氧水水氧氧化化。产产物物是是可可溶溶于于水水的的复复杂杂有有机机酸酸，如如果果增增加加氧氧化化剂剂用用量

8、量或或延延长长氧氧化化时时间间，生生成成的的产产物物可可以以继继续续氧氧化化为为分分子子更更小小的的苯苯羧羧酸酸甚甚至至氧氧化化为为二二氧氧化化碳碳和和水水。利利用用煤煤的的中中度度氧氧化化或或深深度度氧氧化化可可以以制制备芳香羧酸。备芳香羧酸。第6页/共17页第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度一、煤氧化的程度oxidation degreeoxidation degree（四）煤的完全氧化（四）煤的完全氧化煤煤的的完完全全氧氧化化是是指指煤煤在在高高温温空空气气中中的的燃燃烧烧过过程程，生生成成二二氧氧化化碳碳和和水水，并并放放出出大大量量的的热热能能。煤煤炭炭作作为为能能源源主主要要是

9、是以以这种方式加以利用的。这种方式加以利用的。第7页/共17页二、煤的二、煤的风化 weathering1、煤风化的概念、煤风化的概念 煤煤的的风风化化是是指指离离地地表表较较近近的的煤煤层层，经经受受风风、雪雪、雨雨、露露、冰冰冻冻、日日光光和和空空气气中中氧氧等等的的长长时时间间作作用用，使使煤煤的的性性质质发发生生一一系系列列不不利利变变化化，如如发发热热量量下下降降、灰灰分分增增加加、粘粘结结性性消消失失、强强度度块块度度下下降降等等，这这种种现现象象称称为为煤的风化。煤的风化。被被开开采采出出来来存存放放在在地地面面上上的的煤煤，经经长长时时间间与与空空气气作作用用，也也会会发发生生

10、缓缓慢慢的的氧氧化化作作用用，使使煤煤质质发发生生变变化化，这一过程也称为风化作用。这一过程也称为风化作用。煤风化的本质是煤的氧化作用过程。煤风化的本质是煤的氧化作用过程。第一节 煤的氧化 第8页/共17页2、煤风化后的变化、煤风化后的变化 化化学学组组成成的的变变化化：碳碳元元素素和和氢氢元元素素含含量量下下降降，氧氧含含量增加，腐植酸含量增加；量增加，腐植酸含量增加；物物理理性性质质的的变变化化：光光泽泽暗暗淡淡，机机械械强强度度下下降降、硬硬度度下降，疏松易碎，表面积增加；下降，疏松易碎，表面积增加；工工艺艺性性质质的的变变化化：干干馏馏时时的的焦焦油油产产率率下下降降、发发热热量量降降

11、低低，粘粘结结性性煤煤的的粘粘结结性性下下降降甚甚至至消消失失，对对水水的的润润湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。二、煤的二、煤的风化风化 第一节 煤的氧化 第9页/共17页1、煤自燃发生的原因、煤自燃发生的原因 煤煤风风化化过过程程的的实实质质是是煤煤的的氧氧化化过过程程，也也就就是是一一个个放放热热过过程程。如如果果煤煤氧氧化化释释放放的的热热量量不不能能及及时时散散发发，则则会会被被煤煤吸吸收收而而使使煤煤的的温温度度提提高高。温温度度的的提提高高又又促促使使了了煤煤更更加加剧剧烈烈的的氧氧化化，放放出出的的热热量量就就更更多多。当当温温度度

12、达达到到煤煤的的着着火火点点时时就就会会发发火火燃燃烧烧，这这一一过过程程称称为为煤煤的的自自燃燃。自自燃燃是是煤煤贮贮存存storage of coal过过程程中中经经常常发发生生的现象。的现象。第一节 煤的氧化 三、煤的三、煤的自燃自燃 self-ignite/spontaneous combustionself-ignite/spontaneous combustion第10页/共17页第11页/共17页 2 2、防止自燃的措施、防止自燃的措施 防防止止煤煤自自燃燃的的措措施施是是隔隔离离空空气气或或增增强强通通风风，不不使使热热量积聚。量积聚。具体措施是压实煤堆且煤堆高度不超过具体措施

13、是压实煤堆且煤堆高度不超过1m1m。第一节 煤的氧化 三、煤的三、煤的自燃自燃 self-ignite/spontaneous combustionself-ignite/spontaneous combustion第12页/共17页第二节 煤的加氢hydrogenation一、煤加氢的概念一、煤加氢的概念 在在一一定定条条件件下下，通通过过化化学学反反应应在在煤煤的的有有机机质质分分子子上上增增加加氢氢元元素素的的比比例例，以以改改变变煤煤的的分分子子结结构构和和性质。性质。煤煤加加氢氢分分轻轻度度加加氢氢 和和深深度度加加氢氢两两种种。轻轻度度加加氢氢几几乎乎不不破破坏坏煤煤的的大大分分子

14、子结结构构，而而深深度度加加氢氢则则会会对对煤的大分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。煤的大分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。第13页/共17页第二节 煤的加氢二、煤加氢的主要目的：二、煤加氢的主要目的：制备液体燃料制备液体燃料煤煤与与烃烃类类的的元元素素组组成成典典型型数据数据见表见表。通通过过对对煤煤加加氢氢，可可以以破破坏坏煤煤的的大大分分子子结结构构，生生成成分分子子量量小小、H/CH/C原原子子比比大大、结结构构简简单单的的烃烃，从从而将煤转化为液体油。而将煤转化为液体油。煤变油工厂煤变油工厂第14页/共17页第三节 煤的磺化一、煤的磺化一、煤的磺化 煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸

15、作用发生的反应，生成磺化煤的过程。RH+HOSO3H R-SO3H+H2O 上述磺化产物经洗涤、干燥、过筛即得氢型磺化煤，与Na交换制成钠盐即为钠型磺化煤。二、磺化煤的用途 磺化煤主要作为表面活性剂用于水质软化、处理废水、石油钻井泥浆调整等。第15页/共17页 煤和烃类元素组成比较 煤和烃类元素组成比较元素无烟煤中挥发分烟煤高挥发分烟煤褐煤煤沥青甲苯粗石油汽油甲烷C93.788.480.372.787.491.383.88675H2.45.05.54.26.58.711.11425O2.44.111.121.33.5N0.91.71.91.22.20.2S0.60.81.20.60.371.0H/C0.310.680.820.860.91.141.761.944第16页/共17页感谢您的观看！第17页/共17页