煤化学课件 chap8 煤的化学性质

煤变油工厂
第三节 煤的磺化
一、煤的磺化 煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反 生成磺化煤的过程。 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、 上述磺化产物经洗涤 、 干燥 、 过筛即得氢型磺化 交换制成钠盐即为钠型磺化煤。 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、 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。 废水、石油钻井泥浆调整等。
第一节 煤的氧化
三、煤的自燃 煤的自燃
1、自燃发生的原因 煤风化过程的实质是煤的氧化过程， 煤风化过程的实质是煤的氧化过程 ， 也就是一个放热 过程。如果煤氧化释放的热量不能及时散发， 过程 。 如果煤氧化释放的热量不能及时散发 ， 则会被煤吸 收而使煤的温度提高。 收而使煤的温度提高 。 温度的提高又促使了煤更加剧烈的 氧化，放出的热量就更多。 氧化 ， 放出的热量就更多 。 当温度达到煤的着火点时就会 发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。 发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。 2、防止自燃的措施 防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风， 防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风 ， 不使热量 积聚。 积聚。
煤的氧化程度划分
氧化 阶段 I 主要氧化条件 从常温到100℃左右， 从常温到100℃左右，空气或氧气氧化 100～300℃ 被空气或氧气氧化； 100～300℃ 被空气或氧气氧化； 100 ～200℃在碱溶液中被空气或氧气氧化； 200℃在碱溶液中被空气或氧气氧化； 80 ～100℃被硝酸氧化 100℃ 主要氧化产物 表面碳氧络合物 煤的表面氧化 溶于碱的高分子有机酸 (再生腐植酸) 再生腐植酸) 煤的轻度氧化－ 煤的轻度氧化－可控
第二节 煤的加氢
二、煤加氢的主要目的： 煤加氢的主要目的： 制备液体燃料 煤与烃类的元素组成典型 数据见表 见表。 数据见表。 通过对煤加氢， 通过对煤加氢，可以破坏 煤的大分子结构， 煤的大分子结构，生成 分子量小、H/C原子比 分子量小、H/C原子比 结构简单的烃， 大、结构简单的烃，从 而将煤转化为液体油。 而将煤转化为液体油。
第一节 煤的氧化
二、煤的风化 煤的风化 1、煤风化的概念 煤的风化是指离地表较近的煤层， 经受风、 煤的风化是指离地表较近的煤层 ， 经受风 、 雪 、 雨 、 冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用， 露 、 冰冻 、 日光和空气中氧等的长时间作用 ， 使煤的性 质发生一系列不利变化，如发热量下降、灰分增加、 质发生一系列不利变化 ， 如发热量下降 、 灰分增加 、 粘 结性消失等，这种现象称为煤的风化。 结性消失等，这种现象称为煤的风化。 被开采出来存放在地面上的煤， 被开采出来存放在地面上的煤 ， 经长时间与空气作 也会发生缓慢的氧化作用，使煤质发生变化， 用 ， 也会发生缓慢的氧化作用 ， 使煤质发生变化 ， 这一 过程也称为风化作用。 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。
II
III
溶于水的复杂有机酸 200 ～300℃在碱溶液中，用空气或氧气加压氧化； 300℃在碱溶液中，用空气或氧气加压氧化； (次有机酸) 次有机酸) 碱性介质中， 碱性介质中，用KMnO4或H2O2氧化 煤的深度氧化－ 煤的深度氧化－可控 条件与III相同 但增加氧化剂用量, 条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应时间 相同, 完全氧化 可溶于水的苯羧酸 煤的深度氧化－ 煤的深度氧化－可控 CO2和H2O 煤的完全氧化
第二节 煤的加氢
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、煤加氢的概念 在一定条件下， 在一定条件下， 通过化学反应在煤的有机质分子 上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。 上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。 煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种。 煤加氢分 轻度加氢和深度加氢 两种 。 轻度加氢几 轻度加氢和深度加氢两种 乎不破坏煤的大分子结构， 乎不破坏煤的大分子结构，而深度加氢则会对煤的大 分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。 分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。
第一节 煤的氧化
二、煤的风化 煤的风化 2、煤风化后的变化 ●化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量 化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降， 增加，腐植酸含量增加； 增加，腐植酸含量增加； ●物理性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降、硬度下 物理性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降、 疏松易碎，表面积增加，对水的润湿性增大； 降，疏松易碎，表面积增加，对水的润湿性增大； ● 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、 粘结性煤的粘结性下降甚至消失，煤的可浮性变差， 低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，煤的可浮性变差， 浮选回收率下降，精煤脱水困难。 浮选回收率下降，精煤脱水困难。
第五部分 煤的性质
第七章 第八章 第九章 煤的物理性质和物理化学性质 煤的化学性质 煤的工艺性质
第八章 煤的化学性质
第一节 煤的氧化 一、煤氧化的程度 煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子， 煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子， 使结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度越高、氧 使结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度越高、 化剂越强、氧化的时间越长， 化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越 简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸， 简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最 后被完全氧化为二氧化碳和水。常用的氧化剂为： 后被完全氧化为二氧化碳和水。常用的氧化剂为：高锰 酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。 酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。一般 将煤的氧化分为表面氧化、轻度氧化、中度氧化、 将煤的氧化分为表面氧化、轻度氧化、中度氧化、深度 氧化和完全氧化，见表。 氧化和完全氧化，见表。
IV V
煤和烃类元素组成比较
煤和烃类元素组成比较
元 素 C H O N S H/C 无 烟 煤 93.7 2.4 2.4 0.9 0.6 0.31 中挥 发分 烟煤 88.4 5.0 4.1 1.7 0.8 0.68 高挥 发分 烟煤 80.3 5.5 11.1 1.9 1.2 0.82 褐 煤 72.7 4.2 21.3 1.2 0.6 0.86 煤沥 青 87.4 6.5 3.5 2.2 0.37 0.9 1.14 0.2 1.0 1.76 1.94 4 甲 苯 91.3 8.7 粗石 油 83.8 11.1 汽油 86 14 甲 烷 75 25