煤化学讲义-PPT课件
煤化学、煤化工 PPT课件 人教版
各种煤工业废水
2.9.1 洗煤及洗煤废水
a) 含硫化铁,易氧化成强酸性:
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ 4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4
硫的脱除
• 各种硫的脱除难易程度不同.一般说来, 有机硫中脂肪硫醇、硫醚、二硫醚和连在 芳香环上的二硫醚较容易热解脱除,一般 在500℃以下即可分解。
• FeS2在氧化或还原性气氛下较易脱除,在 250℃以下即可发生反应,而在惰性气氛中 是相当稳定的,歧化裂解脱硫必须在高温 下(450℃以上)进行。
b) 需要中和硫酸及沉淀分离处理,并回收废水: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
表2.14 宝钢焦化厂废水的排量和水质
表2.15 冷煤气发生站废水水质
废水成分分类
•酚 •氨 •硫 •氰 • COD
煤化工艺及工艺组合
现代先进的煤化工艺及工艺组合大致有 下列的几种主要方式:
苯酚是有机合成的重要原料,多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。
酸 性 成 分
命名
• phenyl→phenol 苯酚 • naphthyl→naphthol 萘酚
2,6-naphthoquinone 2,6-萘醌
O
O
碱性成分,有机氮 表2.12 吡啶及其同系物性质
苯胺 C6H5NH2 存在于煤焦油,是油状液体, 沸点184℃,微溶于水,易溶于有机溶剂, 有毒。新蒸馏的苯胺无色,放置后能因氧化 而变为黄、红或棕色。苯胺是重要的有机合 成原料,用于制染料、药物等。
煤化学第二章课件
煤化学第二章课件
4.2 木质素 lignin
木质素也是植物细胞壁的主要成分,常分布在植 物根、茎部的细胞壁中。木本植物的木质素含量高, 木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物,含 甲氧基methoxyl 、羟基hydroxyl等官能团。木质素的 单体以不同的链连接成三度空间的大分子,比纤维素 稳定,不易水解,易于保存下来。在泥炭沼泽中,在 水和微生物作用下发生分解,与其他化合物共同作用 生成腐植酸类物质,这些物质最终转化成为煤。所以 木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组 分。
低等植物——蘑菇 mushroom 煤化学第二章课件
高等植物——蕨类植物 fern 煤化学第二章课件
高等植物——松树 pine 煤化学第二章课件
4 植物的主要化学组成 (constituent)
(1)碳水化合物( carbohydrate ) (2)木质素( lignin ) (3)蛋白质( protein ) (4)脂类化合物( lipid/lipidic compound )
0 0 10 20~30 20~30 20~30
20~30 20 10 0 0
煤化学第二章课件
50~80 40~50 15~20 10~15 5~10 1~7
煤化学第二章课件
4.4 蛋白质 protein
蛋白质:由若干个氨基酸(amino acid)结合而形成的结 构复杂的高分子。由于含羧基carboxyl和羟基hydroxyl, 蛋白质具有酸性和碱性官能团,强烈亲水性胶体colloid 。
高等植物中蛋白质含量少;低等植物中蛋白质含量 高。
201904《煤化学》讲稿 02 章煤的生成1a.ppt
★ 3.晚石炭世—早二叠世
2.早石炭世
★
早古生代
属菌藻植物时代
1.早寒武世
形成腐泥无烟煤
17
各主要聚煤期所形成的我国煤炭资源分布:
侏罗纪最多,占总量的 39.6%
5.2
元
震旦纪
古
代
太 古
6.0
海生藻类时代 动物孕育萌芽
9.0 发展初期时代
25
原始细菌
代
38
(最低等原始生命产生)
8
地球初期发展阶段
46
依据地层中发现的古生物化石,将地壳的发展历史相对地 划分成若干级地质年代单位,即为:宙、代、纪、世、期
代纪
世
距今年龄 (亿年)
开始繁殖时期
植物
动物
第四纪
全新世 更新世
震旦纪 晚震旦世 早震旦世
~6.80
新元古代 南华纪
晚南华世 早南华世
~8.00
青白口纪 晚青白口世
早青白口世 10.00
蓟县纪 中元古代
长城纪
晚蓟县世 早蓟县世
晚长城世 早长城世
14.00 ~18.00
开始繁殖时期
植物
动物
菌藻类
13
代
纪
滹沱纪 古元古代
新太古代 中太古代 古太古代 始太古代
世
距今年龄 (亿年)
0~0.018
被子植物大量繁
新 生
新近纪
上新世 中新世
~0.238
殖,为成煤提供 原始物质
代
渐新世
古近纪 始新世
古新世 ~0.65
古人类出现 哺乳动物
9
代纪
动物
晚白垩世 白垩纪
早白垩世
煤化学知识Microsoft Office PowerPoint 演示文稿 (2)
• 腐植煤是煤炭综合利用和煤化学的重要研 究对象。 • 可分为:泥岩、褐煤、烟煤和无烟煤四大 类。 • ① 泥岩:含有腐殖酸、沥青质,在沼泽中 形成。 • ② 褐煤:褐煤是泥炭沉淀后脱水,压实转 变为有机生物岩的初期产物,不含未分级 的植物组织残骸,含腐殖酸。
③ 烟煤:不含腐殖酸,可分为长焰煤、不粘 煤、弱粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和 贫煤。 ④ 无烟煤:挥发份最低。
② 氢:氢在煤中的重要性仅此于碳,氢具有 比较大的反应能力。 ③ 氧:氧的反应能力很强,在炼焦过程中, 当氧化炼焦氧含量超标,会导致焦的粘结性 降低。 ④ 氮:煤中的氮含量较少,0.5~3.0%以有机状 态存在的元素,炼焦时,一部分氮变成N2,、 NH3、HCN和其他一些有机氢化物,其余的 氢进入煤焦油和焦炭中。 ⑤ 硫:以有机硫和无机硫存在,硫含量是评 价煤质的重要指标之一,特级时,均60%硫
• 煤是由远古植物没入水中经过生物化 学作用,然后被地层覆盖经过物理与 化学作用而形成的有机生物岩,煤生 成过程中的成煤植物来源与成煤条件 的差异造成了煤种类的多样性与煤基 本性质的复杂性。
• 根据成煤植物的不同,煤分为两大类: • 腐植煤和腐煤 • ① 腐植煤:由高等植物形成的煤称为腐植 煤。 • ② 腐泥煤:由低等植物和少量浮游生物形 成的。
• 原料煤的性质和配合 • 1、气煤
• 高温时,即发生的一系列物理变化与化学 反应的复杂过程。粘结和成焦则是煤在一 定条件下热解的结果。 • 研究煤的热解与粘结成焦对炼焦工业可指 导正确选择原料煤、探索扩大炼焦用煤基 地的途径,确定最佳工艺条件和提高产品 质量。 • 煤的热解与煤的组成和结构关系密切。 • 煤在隔绝空气条件下加热,煤的有机质随
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无烟煤 3
腐泥煤
表4-1 煤中元素随煤化程度的变化规律
Cdaf,% 55~62
Hdaf,% 5.3~6.5
Odaf,% 27~34
60~70
5.5~6.6
20~23
70~76.5
4.5~6.0
15~20
77~81
4.5~6.0
10~15
79~85
5.4~6.8
8~12
82~89
4.8~6.0
0.6~1.0
0.3~1.0
– 14
二、煤分类的指标
◆反映煤化程度的指标:反映煤化程度的指标主要有干燥无灰基挥发分 (Vdaf)、干燥无灰基氢元素含量(Hdaf)、目视比色透光率(PM)、 恒湿无灰基高位发热量(Q gr, maf)等。此外,在研究煤质时,还经常 用到碳元素含量(Cdaf)、镜质组最大反射率(Rmax)等。 ◆反映粘结性的指标:煤的分类中反映煤的粘结性指标,主要有粘结指数 GRI、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b。
>30~37 >30~37
>37 >37 >37
>9~14 >14~25
>5~9 >9~14 >14~25
>20~26 >26~37
0(成块)~8 0(成块)~9
>20~37
0(粉状)
. >37
0~5
16
>40
-
SUCCESS
THANK YOU
2020/6/20
.
17
焦煤
肥煤
气煤
弱粘煤 不粘煤 长焰煤 褐煤
小类别
名称
1号瘦煤 2号瘦煤
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32
溶剂抽提的分类
1)普通抽提: 在≤100℃温度下,用普通的低沸点有
机溶剂,如笨、氯仿和乙醇等。抽提产物小于1-2%。
2)特定抽提:抽提温度在200℃以下,采用亲核性溶
剂,如吡啶类、酚类和胺类等,抽提产物可达20-40%。
3)超临界抽提:以甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过
临界点的条件下抽提煤。抽提温度一般在400℃左右。抽 提率可达30%以上。
Hale Waihona Puke 煤自燃的影响因素和预防 煤的高温燃烧
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29
煤的其他化学性质
煤的加氢化学反应; 煤的磺化化学反应;
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第三章 煤有机质的化学结构
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煤的特性:复杂性;多样性;不均一性。
不象其他有机化合物一样,不存在统一的结构
煤化学结构的研究方法:
①物理研究方法—红外光谱、X射线衍射、核磁共振、 密度、折射率 ②物理化学研究方法─如溶剂抽提和吸附性能 ③化学研究方法─氧化、加氢、解聚、烷基化、热解和 官能团分析等
无原始植物
有亮暗相间 的条带
易着火,有烟 易着火,有烟 多烟
多
较多
少
很低
低
较高
无烟煤
灰黑色 有金属光泽
无明显条带
难着火,无烟 较少 高
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6
二.煤的生成
(一)植物的族组成 1.糖类及其衍生物
• 纤维素半纤维素果胶:分子结构和元素组成? • 木质素:分子结构和元素组成? • 蛋白质:分子结构和元素组成? • 脂类化合物(脂肪、树脂、树蜡)
2)物理性质:风化煤的强度和硬度降低,吸 湿性增大;
煤化学课件——第1章 煤的种类、特征与生成
石炭纪与二叠纪的孢子植物—— 著名的有鳞木、芦木、封印木等
侏罗纪是裸子植物的黄金时代,银 杏类、松柏类和苏铁类主宰了地球大地, 它们也称为恐龙时代的植物
腐殖酸、沥青质、末分解的植物组织和变化不大的植物稳定 组分(角质、树脂、抱粉、木栓质)等。
泥炭的赋存形态:
泥炭是由植物残骸在沼泽中形成的。 泥炭的埋藏深度很浅,裸露泥炭上无泥沙覆盖。埋藏泥炭上 的泥沙也仅有几十厘米至几十米厚,适宜露天开采。 世界上泥炭丰富的国家有俄罗斯、芬兰、爱尔兰、瑞典、加 拿大和美国等。我国的泥炭约有270亿吨。
泥炭的用途:
泥炭用途广泛:气化、液化、焦化原料; 制甲醇等化工原料; 建材、肥料等。
近年来,其开发与利用发展迅速。
蔬菜育苗专用泥炭
1.2.2 褐煤
内蒙准格尔褐煤
泥炭成岩的初期产物,外观褐色或暗褐色,因而得名。 按煤化度与外表特征分为:土状褐煤、暗褐煤和亮褐煤, 此外还有一种保存有明显木质结构痕迹的木褐煤。 随着煤化度增高,主要在成岩作用压力的影响下,褐煤发 生一系列变化:颜色变深,密度增加,硬度变大,腐殖酸含量减 少,水分显著降低。 褐煤用途广泛,但易破碎与风化,不宜长途运输。
特征与标志 颜色
泥炭 棕褐色
光泽
无
外观
在沸腾KOH 中
在稀HNO3中 自然水分 密度/g·cm-3 硬度 燃烧现象
有原始植物 残体
棕红-棕黑
棕红 多
很低 有烟
褐煤
褐色、黑褐 色
大多数无光 泽
无原始植物 残体
煤化学第二章课件
煤化学第二章课件
4.5 不同植物化学组成的差异性
植物
碳水化合物 木 质 素
蛋白质
脂类化合物
细菌 绿藻 苔藓 蕨类 草类
松柏及阔叶树
木 木质部
本叶
植 木栓
物 孢粉质
的 不
原生质
同
部
分
12~28 30~40 30~50 50~60 50~70 60~70
60~75 65 60 5 20
煤化学第二章课件
4.4 蛋白质 protein
蛋白质:由若干个氨基酸(amino acid)结合而形成的结 构复杂的高分子。由于含羧基carboxyl和羟基hydroxyl, 蛋白质具有酸性和碱性官能团,强烈亲水性胶体colloid 。
高等植物中蛋白质含量少;低等植物中蛋白质含量 高。
植物死亡后,完全氧化条件下,蛋白质完全分解为 气态物质;在泥炭沼泽和湖泊的水中,蛋白质分解成氨 基酸、喹啉等含氮化合物,参与成煤作用,但对煤的性 质没有决定性的影响。
4.3 脂类化合物 lipidic compound
树脂 resin/rosin: 树脂是植物生长过程中的分泌物 ,当植物受伤时,胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。 针状植物含树脂较多,低等植物不含树脂。树脂不溶于 有机酸,不易氧化,微生物也不能破坏它,因此能很好 地保存在煤中。
角质cutin和木栓质phellem:化学性质十分稳定, 不溶于有机酸,微生物也难以作用,在成煤过程中能保 存下来。
根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主 要是:腐植煤、腐泥煤、残植煤和腐植腐泥煤。
(1)腐植煤 humic coal: 由高等植物经过成煤过程中复杂的 生化和地质变化作用生成。
煤化学第七章煤的化学性质课件
第七章煤的化学性质第一节煤的氧化性质一、不同氧化条件下煤的氧化产物煤的氧化是研究煤结构和性质的重要方法,同时又是煤炭加工利用的一种工艺。
煤的氧化是在氧化剂作用下煤分子结构从复杂到简单的转化过程。
氧化的温度越高、氧化剂越强、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,直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。
常用的氧化剂有:高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。
煤的氧化可以按其进行的深度或主要产品划分为表面氧化、轻度氧化中度氧化、深度氧化和完全氧化。
(一)煤的表面氧化氧化条件较弱,一般是在100 ℃以下的空气中进行,氧化反应发生在煤的内外表面,主要形成表面碳氧络合物。
这种络合物不稳定,易分解为CO、CO2和H2O等。
煤经氧化后易于碎裂,表面积增加,使氧化加快。
煤的表面氧化虽然氧化程度不深,但却使煤的性质发生较大的变化,如热值降低、黏结性下降甚至消失、机械强度降低等,对煤的工艺应用有较大的不利影响。
(二)煤的轻度氧化1.轻度氧化条件及产物氧化条件有所增强,一般是在100~300 ℃的空气或氧气中氧化、100~200 ℃的碱溶液中用空气或氧气氧化或在80~100 ℃的硝酸溶液中氧化。
氧化的产物主要是可溶于碱液的高分子有机酸,称为再生腐植酸。
再生腐植酸与煤中的天然腐植酸结构和性质相似,通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息,同时,腐植酸又有许多用途,如作为肥料使用,可刺激植物生长、改良土壤、蔬菜病虫害防治、饲料添加剂等;在工业上可用做锅炉除垢剂、混凝土减水剂、硬水软化剂、型煤黏结剂、水煤浆添加剂等。
泥炭、褐煤、风化煤被碱所抽提的物质称为腐植酸。
腐植酸具有弱酸性,它不是单一的化合物,是由多种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合物。
它的组分既不具有塑性,也不具有弹性,而是一种高分子的非均一缩聚物。
它既不溶解于水,又不结晶,是一种无定形的高分子胶体。
按腐植酸在不同溶剂中的溶解度和颜色,一般可分成三个组分,即黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸(见图7-1)。