煤化工工程培训资料

煤的形成过程
煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物
理化学作用转变而形成的。
从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程 → 成煤作用
1、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程。 腐泥化作用：从低等植物和少量浮游生物死亡后，到
变成泥炭过程。（生物化学和化学）
2、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程； （煤化度-煤的化学成熟度。）
烟煤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无烟煤
煤的物理性质
煤的物理性质：光泽、颜色、硬度、脆度、比重、断口、 裂隙等方面。
1、光泽：从土状（褐煤） → 从似金属光泽（无烟煤）；
2、颜色：褐色（褐煤） → 黑色（烟煤）→ 钢灰色
（无烟煤） ；
3、硬度：中等（褐煤）→ 低（烟煤）→ 高（无烟煤）；
4、脆度：小（褐煤）→ 大（烟煤）→ 小（无烟煤）；
我国的煤炭资源和煤的综合利用
我国煤炭资源丰富，探明可采储量为8000多亿t ，居世界之首，约占世界 总储量的46% 。我国也是世界上第一产煤和用煤大国， 中国对煤炭的需 求量约占世界煤炭总产量的30% 。我国煤炭在一次能源中占总消费量的比 重为60%以上。我国2050年的远景规划中，一次能源总消费将增加至每 年40 亿t 标煤， 其中石油占4.28 %，天然气占12.5% .水电占7.75% ， 新能源将有较大发展，约占2.5% ，核能将有很大发展，将占12.5% ，但 煤炭仍然占有最大比重67.65 %。由上可见，我国在相当长的时间内能源 仍将时煤炭为主。 煤化学是煤炭综合利用技术的理论基础，而煤炭结合利用又是煤化学的服务 对象。煤化学是随着煤炭综合利用的开发、发展而开发和振兴的，煤炭结 合利用的新工艺、新产品的开发充实了煤化学学科的内在，而其中的问题 与不足反过来又促进了煤化学的深入研究与发展。
➢(3)衰落和复兴阶段（1963年以后）。 20世纪60年代中期，由于廉价石油 和天然气的大量开发与启用，煤炭工业连惭衰落，煤的研究几乎停带不前。 到70年代中期，由于几次石油危机的发生，石抽价格的猛涨使煤在能源结 构中的地位得以恢复。在煤的气化、液化和制取洁净燃料方面，开发了以 批新的加工工艺。特别是1993年在美国匹兹堡召开的国际煤炭会议，标志 了人们对煤利用观念的转变，更多注意了煤作为原、材料的深层次开发和 合理利用，由煤制取高附加值的化学、化工原料和高碳材料，并通过对煤 液的分离利用、将行成煤化学学科的一个新分支。随着科技的发展，应用 先进的仪器设备和计算机技术对煤炭的研究，提供工了煤结构和性质方面 更详细与准确的信息，使人们对煤炭的认识更为深化，无疑对煤化学学科 的发展和煤炭资源的合理有效利用带来历史性的转折、希望与机遇。
2、腐殖煤的特征
腐殖煤是近代煤炭综合利用的主要物质基础，也是煤化学的重点研究对象。 根据煤化度的不同它可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。各类煤只有 不同的外表持证和特性；其典型的品种，可用肉眼区分。煤焦工程主要用烟 煤，烟煤根据煤化度的不同又可分为：长焰煤，气煤，肥煤，焦煤，瘦煤和 贫煤。
褐煤
5、比重：随变质程度增加，比重也增加；
6、断口：无烟煤；
7、裂隙：内生裂隙
外生裂隙
煤的分类
煤的详细分类
*腐殖煤分类： 泥炭
褐煤
1、2号
长烟煤
不粘结煤
弱粘结煤
½ 中粘结煤
气煤
气肥煤
烟煤
肥煤
1/3焦煤
焦煤
瘦煤
贫瘦煤
贫煤
无烟煤
1、2、3号
分类指标：
褐煤: : PM/%, Qgr,m,af
烟煤: Vdaf, G, Y/mm, b
50%—25 %
暗淡型煤
光泽极暗
<25%
▲ ① 煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比，
新鲜面，不考虑具体光泽；
② 相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤）
为参考标准，相对光泽；
③ 最小分层厚度为3—10cm，视煤层厚度而定； ④ 每一种光泽类型，据构造、结构再分。
3、煤的显徽组分
煤的显微组分，是指煤在显微镜下能够区分和辨识的基本组成成分。按 其成分和性质又可分为有机显微组分和无机显微组分。有机显微组分是 指在显微镜下能观察到的煤中由植物韧有机质转变而成的组分; 腐殖煤的显微组分分大体可分3类，即凝胶化组分(镜质组)、丝炭化组分 (情质组或丝质组）、稳定组（壳质组)。
泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程。
凝胶化作用 在弱氧化至还原性环境中，在厌氧细菌作用下，
植物的木质纤维组织形成腐殖酸和沥青质等凝胶物 的过程。 丝炭化作用
在氧化性环境中，在好氧细菌作用下，植物的木 质纤维组织形成贫氢富碳腐殖物的过程。 凝胶化作用和丝炭化作用不同程度的发生，或相互交替 进行，生成了煤中的不同显微组分。
第一部分：煤化学
目录
一、绪论 二、煤的生成、种类和特征 三、主要成煤期与主要煤田 四、煤岩组分、性质与应用 五、常用的煤质指标 六、煤的工艺性质
七、煤分类煤质评价与中国的煤炭资源 八、煤层 九、煤系 十、化学方法研究煤 十一、煤制化学品与高碳物料
一、绪 论
煤化学学科的兴起与发展
无烟煤: Vdaf, Hdaf
三、 主要成煤期与主要煤田
1、影响成煤期的主要因素 （1）、植物条件
——物质基础；
（2）、气候条件
——影响植物生长，同时影响植物的分解；
（3）、自然地理条件
——植物堆积；
（4）、地壳运动条件
——埋藏条件
2、主要聚煤期和主要煤田
A 主要聚煤期（地质年代：代、纪、世、期、时和地层系统的对应界、系、 统、组、段）
B 主要煤田 ➢ 世界煤炭储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度、德国
、南非、加拿大和荷兰等，多集中在欧亚大陆、北美洲和大洋洲，南美洲
➢ 除中国以外的世界主要煤田，有美国阿帕拉契亚(石炭纪) ，炼焦煤储量占 美国的92%；德国鲁尔(石炭纪) ，储量超过200亿t；俄罗斯的通古斯(二 叠纪）、坎斯克-阿软斯克(侏罗纪)煤炭储量均达数千亿吨等。
四、煤岩组分、性质与应用
1、煤的宏观组成（腐植煤）
1）镜煤：乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断
口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙 发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。
2）丝炭：外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结
构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻 者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。
我国是世界上最早采煤和用煤的国家，早在两下多年前，煤与焦贵 在我国己作为商品交易；西汉 (公元前2 06年~公元2 5年)炼铁遗 址中，己用煤及煤饼炼铁；明朝(1386~ 1663年）己对煤的外行、 性质、分类、产地、用途和用法等作了精辟的分析与论述。然而， 在世界范围内，煤化学作为一门学科的兴起是在1 8世纪产业革命之 后。
二、煤的分类和生成
煤的总分类
根据成煤植物种类不同煤主要分两大类：
1. 腐殖煤：下详细讨论 2. 腐泥煤：藻煤、胶泥等
腐殖腐泥煤：烛煤、煤精
腐泥煤由低等植物和浮游生物经过部分分解而形成的煤称 为腐泥煤，有藻煤和泥煤等。藻煤主要由藻类生成的， 泥 煤是无结构的腐植煤，其成煤植物分解彻底，几乎完全由 基质組成，看不見有轮廓清楚的藻类，这种煤数量很少。
➢ 地史上有5个主要聚煤期：中、晚石炭世，早二叠世，早中侏罗世，晚侏 罗世-白垩世和晚白垩世和早第三纪。
➢ 我国的聚煤期分布有一定的特殊性。晚二叠世、晚第三纪仍有重要煤田， 晚白塈世却无重要聚煤作用。我国的聚煤规模以早、中侏罗世居首，但此 煤质和地理分布来看，石炭纪与二叠纪更为重要。在国聚煤期连续性较好 ，地史上基本不聚煤的只有两段:早三叠世-中三叠世，早塈世晚期和晚白 塈世。
煤化学是煤科学的一个分支，是研究煤生成、组成、结构、性质、 分类、转化过程和合理利用的一门学科。煤化学学科大体经历了开 创、鼎盛、衰落和复兴三个阶段。
➢ (1)开创阶段(l 831~ 1913年)。19 世纪30 年代， 人们逐渐接受煤是由植 物转变而来的概念，解快了煤的起源问题。进入1 9世纪40年代，人们把 煤列为科学研究对象之一。英国和德国差不多同时开展了用显微镜对煤进 行系统研究，并开始研究煤的热解、溶剂分离和氧化。由于焦炭生产的需 要，已注意到煤的可塑性。1873年，法国对煤开展了较系统的化学研究， 根据大量元素分析结果提出了煤的分类等。至此人们开创了新的煤化学学 科。
成岩作用：从泥炭变成褐煤的过程；（物理和物理化学） 变质作用：从从褐煤 → 烟煤 → 无烟煤；
（煤变质程度-褐煤在地热高压作用下发生化学反应，其组成、结构 和性质发生变化的程度。）
变质作用的原因: 引起煤变质的主要因素是温度、时间和压力。 变质作用的类型: 根据变质条件和变质特征的不同，煤的变质作用可以分为深成变 质作用、岩浆变质作用和动力变质作用三种类型。
煤化工工程
Coal Chemical Engineering
化学工程与工艺专业
2020年10月18日星期日
目录
第一部分：煤化学 6 第二部分：煤气化 4 第三部分：煤液化、炭素材料 2 第四部分：煤焦化 4 第五部分：煤化工技术（合成、数据包
、数值模拟） 8 第六部分：煤废物的处理与利用 2
➢ 我国石炭纪-二叠纪著名煤田有大同、开滦、本溪、淮北、豫西和水城等。 ➢ 晚三叠世较重要的煤田有达县、广元、攀枝花、平浪、萍乡、资兴等。 ➢ 侏罗纪我国最重要的煤田集中分布在新疆北部、甘肃中部一青海北部、陕
甘宁盆地和晋北和燕山等地区。 ➢ 晚侏罗世-早白塈世重要的煤田有鸡西、双鸭山、阜新、铁发和元宝山。 ➢ 第三纪重要煤田有抚顺、沈北、梅河、黄县、昭j通、小龙潭和相台湾等。
泥炭化作用*：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程。
凝胶化作用 在弱氧化至还原性环境中，在厌氧细菌作用下，植物
的木质纤维组织形成腐殖酸和沥青质等凝胶物的过程。 丝炭化作用
无机显微组分是指在显微镜下能观察到的煤中矿物质。 常见的矿物质主重要有粘土矿物、硫化物、氧化物及碳酸盐类等四类。
4、煤岩显微组分的分类与命名
5、煤岩学的应用和发展
（1）、煤岩学在煤田地质方面的应用 研究煤的成因 确定煤的煤化度 勘探石油和天然气 （2）、煤岩学在选煤中的应用 （3）、煤岩学在煤质评价和煤分类中的应用 煤质评价 ✓ 煤化度 ✓ 煤岩组成 煤分类 （4）、煤岩学在炼焦配煤与预测焦炭质量方面的应用 选择性粉碎 指导炼焦配煤和预测焦炭质量 氧化程度判断
3）亮煤：表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一 4）暗煤：含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介
质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组 多，成分结构不均一，氧化环境。
2、宏观煤岩类型（腐植煤）
宏观煤岩类型
光泽
镜煤＋亮煤
光亮型煤
光泽极强
>75%
半亮型煤
光泽较强
75%--50%
半暗型煤
光泽暗淡
➢ (2)鼎盛阶段(1913~1 963 年) 。在这个时期，煤在热源和能源中处于垄断 地位， 煤炭广泛用于机车、航行、炜、焦、汽化和发电等领域。煤的研 究工作蓬勃开展，美、德、英、法、前苏联等国相继建立了高水平的煤炭 研究机构，并在大学中设置了相应的学科。人们在煤岩学、煤化学和煤的 转化等领域做出了显著的成果，涌现了许多著名的煤化学家和l煤岩学家。
煤炭综合利用并制取高附加值化工产品的方法是多种多样的，其中包 括煤的干馏(焦化) ，加氢、硫化、气化、氧化、液化、卤化、水解、 溶剂抽提等。煤炭还可以直接用作还原剂、过滤材料、吸附材料、塑 料和炭素材料等。煤炭结合利用的系统图，如图所示。
煤化学的内容特点与学习方法
煤化学的涉及面广并与许多学科关系密切。要研究煤的生成，就要了解 地球化学、古植物学、地理学、沼泽学、微生物学和地质学等方面的基 本知识。 人们为了深入揭示煤的组成和结构，采用了最现代化的科学研究仪器， 如用色谱仪、红外光谱仪、紫外光谱仪、X射线衍射仪，顺磁共振、核 磁共振仪、质谱仪、热谱仪、显微光度仪、电子显散镜，电子计算机等 进行煤及其衍生物的研究。因此，要学好煤化学，也应对现代仪器分析 的基本原理、适用范围和谱图解析等有所了解。 煤化学是一门实践性很强并处于迅速发展的学科，在学习过程中搞清有 关基本慨念和掌握基本数据，并不断拓宽知识面。同时，又要重视有关 煤化学的实验与实践，理论联系实际努力提高自己分析问题与解出问题 的能力，刻苦钻研、勇于创新，促进煤化学学科的发展与完善。