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煤化学

煤化学

煤化学科技名词定义中文名称:煤化学英文名称:coal chemistry定义:研究煤的成因、组成、结构、性质、分类和反应及其相互关系,并阐明煤作为燃料和原料利用中的有关化学问题的学科。

所属学科:煤炭科技(一级学科);煤炭科技总论(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布《煤化学》煤化学(coal chemistry),研究煤的成因、组成、性质、结构、分类和反应,以及它们之间关系的一门学科,它同时阐明煤作为燃料和原料利用中的一些化学问题,是煤化工的理论基础。

目录编辑本编辑本段内容简介本书是教育部高职高专规划教材,是按照教育部对高职高专教育人才培养的指导思想,在广泛吸取近几年高职高专教育成功经验的基础上编写的。

本书系统地叙述了煤的特征和生成、工业分析、元素分析、煤的有机质的结构、工艺性质、煤炭分类及煤质评价、煤的综合利用等内容,并增加了煤质化验和实训部分,突出应用能力和综合素质的培养,重在培养学生的实际操作能力反映高职高专特色。

为了便于读者自学,在文字上尽量做到通俗易懂,并且在每章后附有复习思考题。

本书可作为高职煤化工、煤炭综合利用专业的教学、成人教育、职业培训教材,也可供从事能源、燃气、煤化工、煤炭综合利用等有关生产技术人员参考。

本书可作为高职煤化工、煤炭综合利用专业的教学、成人教育、职业培训教材,也可供从事能源、燃气、煤化工、煤炭综合利用等有关生产技术人员参考。

编辑本段图书目录绪论第一章煤的外表特征和生成第二章煤的一般性质第一节煤的宏观特征和微观特征一、煤岩学的概念二、煤的宏观特征三、煤的微观特征四、煤岩学的应用第二节煤的物理性质一、煤的颜色和光泽二、煤的断口和裂隙三、煤的密度四、煤的机械性质五、煤的热性质六、煤的电性质与磁性质七、煤的光学性质第三节煤的固态胶体性质一、煤的润湿性及润湿热二、煤的表面积三、孔隙度和孔径分布……扩展阅读:∙1《煤化学》/zhuoyuewangtushu/13297∙2M.A.Elliott ed., Chemistry of Coal Utilization.2nd Sup. Vol., John Wiley & Sons,New York,1981.∙3汪寅人吴奇虎陈鹏∙4/html/chunmixiangguanxingye/huagongmingcijieshi/ran/2009/0114/ 268_2.html∙5新型煤化工的发展:/2005report/2005086mhg.htm。

煤的化学组成与分类

煤的化学组成与分类

煤的化学组成与分类1.煤的化学组成◆各种化合形式的有机物质。

这些有机物的组成元素有C、H、O、N和一部分S。

◆灰分。

煤中不能燃烧的矿物质统称为灰分,由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O等矿物质组成。

根据灰分的来源,煤中的灰分分为原生灰分和再生灰分◆水分。

煤中的水分是有害成分。

煤中的水分以外部水分、吸附水分和结晶水三种形式存在2.煤的化学成分表示方法煤的成分通常用各组成物的质量百分含量来表示。

通常要用下述几种表示方法:◆应用成分。

将碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分在应用基中的质量百分含量定义为煤的应用成分,表示方法为在对应组成的右上角加标y,即:Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100%◆干燥成分。

用不含水分的干燥基中的各组分百分含量来表示煤的化学组成,用这种方法表示的成分称为煤的干燥成分,表示方法为在相应组成的右上角加标g,即:Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100%◆可燃成分。

用C、H、O、N、S在可燃基中的百分含量来表示,称为可燃成分,表示方法为在对应组成的右上角加标r,即:Cr+Hr+ Or +Nr+Sr=100%上述用各种方法表示的成分之间是可以进行换算的,换算系数列于表4—25。

表4—25 煤的各种成分换算系数◆煤的工业分析成分。

将一定重量的煤加热到110℃,使其水分蒸发以测出水分的百分含量w,,再在隔绝空气的条件下,将煤样加热到850℃,并测出挥发分的百分含量V,,然后再将煤样通以空气,使固定碳全部燃烧,以便测出灰分的百分含量A,最后可确定出煤的固定碳百分含量为:Cy=(100-(Wy+Ay+Vy))×100%3.煤的分类煤的分类主要是按使用上的要求、煤的质量特性、煤的变质特性等划分。

◆按挥发分固定碳含量要求分类(见表4—26)。

表4—26 按挥发分(Vr)固定碳(c)含量要求分类◆按煤的挥发分、胶质厚度分类(见表4—27)。

表4—27 按挥发分(Vr)胶质层厚度(Y)分类◆按煤的质量特性分类按煤中灰分(A)含量分类:A≤15%,为低灰分煤;A=15%~25%,为中灰分煤;A= 25%~40%,为高灰分煤。

煤化学_煤的组成-化学组成

煤化学_煤的组成-化学组成
重量百分数表示最高内在水分。一般需要24~48小时。
1.6 煤中水分与煤化程度的关系
(1)这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上,内 表面积越大,吸附水分的能力就越强,煤的水分就越高。 (2)此外,煤分子结构上极性的polar含氧官能团的数量 越多,煤吸附水分的能力也越大。 低煤化程度的煤内表面积发达,分子结构上含氧官能 团的数量也多,因此内在水分就较高。随煤化程度的提 高,煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势,因此, 煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段,煤的内表 面积有所增大,因而煤的内在水分也有所提高。
1.4 测定煤中水分的基本方法
水分测定时使用的仪器设备apparatus有分 析天平analytical balance、干燥箱drying oven、 称量瓶weighing bottle等。 还有自动化的仪器设 备 自动水分测定仪的特点: (1)采用微波microwave或红外干燥infrared drying,自动称量。 (2)计算机自动控制、测量准确,性能稳定。
1、 煤中的水分Moisture in coal
1.1 煤中水分的特点:
在煤的进一步研究中,有时也用到结晶水和热 解水。结晶水crystallized water是指煤中含结晶水的 矿物质所具有的,如CaSO42H2O中的结晶水,通常 煤中结晶水含量不大;热解水pyrolysis water;是煤 炭在高温热解条件下,煤中的氧和氢结合生成的水, 它取决于热解的条件和煤中的氧含量。
煤中的水分可分为两类,即在常温的大气中易于失去的水分和不易 失去的水分,
前者称为外在水分free moisture,
后者称为内在水分inherent moisture 。
内在水分和外在水分之和称为全水分total moisture。

煤化学 chap5 煤的组成-化学组成

煤化学  chap5 煤的组成-化学组成

1、 煤中的水分
1.2 煤Байду номын сангаас水分的 来源
(1)成煤过程中,沼泽中的水随着成煤过程进入煤中; (2)煤层形成后,地下水进入煤层的裂隙、孔隙中; (3)开采、洗选、运输、贮存过程中进入煤中。
1.3 外在水分、内在水分等重要概念
1.3.1 外在水分和内在水分的概念
煤中的水分可分为在常温的大气中易于失去的水分和 不易失去的水分,
1、 煤中的水分Moisture in coal
1.1 煤中水分的特点:
(1)物理态结合的水 煤中的水分一般是指与煤呈物理态结合的水,它吸 附在煤的外表面和内部孔隙中。因此,煤的颗粒越细、 内部孔隙越发达,煤中吸附的水分就越高。
1、 煤中的水分Moisture in coal
(2)化学态结合的水
1.3 外在水分、内在水分等重要概念
一般分析试验煤样
通 常 , 煤 质分析化 验采用的 煤样均是 粒度小于 0.2mm 的空气干燥煤样,原来称分析煤样,现称“一 般分析试验煤样”,该煤样的水分也称为“一般分析 试验煤样水分”或“空气干燥基水分” (moisture on air dried basis) ,用Mad表示,它的大小与Minh相同。
Part 4: Coal constituents
Chapter 4 Coal petrographic constituents; Chapter 5 Coal chemical constituents;
Chapter 5 Coal chemical constituents
Main contents
前者称为外在水分free moisture, 后者称为内在水分inherent moisture 。 内在水分和外在水分之和称为全水分total moisture。

煤化学 第三章 煤的结构

煤化学 第三章  煤的结构

第三章煤的结构煤的结构包括煤有机质的化学结构(大分子结构)和煤的物理空间结构。

研究煤的结构,不仅具有重要的理论意义,而且对于煤炭加工利用具有重要的指导意义。

由于煤炭组成的复杂性、多样性、非晶质性和不均匀性,所以将煤分离成为简单的化合物并研究其结构是一件非常困难的事情。

虽然科学家对煤的结构做了长期、大量的研究工作,并取得了长足进展,但遗憾的是,迄今为止尚未明了煤结构的全貌,只是根据实验结果和分析推测,提出了若干煤的结构模型。

本书重点介绍煤分子结构研究的结论。

第一节煤的大分子结构一、煤大分子结构的基本概念煤的有机质是由大量相对分子质量不同、分子结构相似但又不完全相同的“相似化合物”组成的混合物。

根据实验研究,煤的有机质可以大体分为两部分:一部分是以芳香结构为主的环状化合物,称为大分子化合物;另一部分是以链状结构为主的化合物,称为低分子化合物。

前者是煤有机质的主体,一般占煤有机质的90%以上,后者含量较少,主要存在于低煤化程度的煤中。

煤的分子结构通常是指煤中大分子芳香族化合物的结构。

煤的大分子结构十分复杂,一般认为它具有高分子聚合物的结构,但又不同于一般的聚合物,它没有统一的聚合单体。

研究表明,煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的。

这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体,它可分为规则部分和不规则部分。

规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成,称为基本结构单元的核或芳香核;不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团;桥键则是连接相邻基本结构单元的原子或原子团。

随着煤化程度的提高,构成核的环数不断增多,连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。

二、煤大分子基本结构单元的核(一)煤的结构参数煤大分子基本结构单元的核具缩合环结构,称为芳香环或芳香核。

煤的基本结构单元不是一个均匀、确切的结构,但可以通过结构参数评价核的平均结构。

煤的结构参数有芳碳率、芳氢率、芳环率等。

煤炭的化学组成

煤炭的化学组成

煤炭的化学组成煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。

煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。

其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。

此外,还有极少量的磷和其他元素。

煤中有机质的元素组成,随煤化程度的变化而有规律地变化。

一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。

唯硫的含量则与煤的成因类型有关。

碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体。

煤炭燃烧时,氮不产生热量,常以游离状态析出,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。

硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。

含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体,不仅腐蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时,煤中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工。

用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。

将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。

煤中的无机质主要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分。

另外,还有一些稀有、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等,它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。

其中某些元素的含量,一旦达到工业品位或可综合利用时,就是重要的矿产资源。

通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步了解煤的性质,大致判断煤的种类和用途。

煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。

1.水分指单位重量的煤中水的含量。

煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。

一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。

煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。

煤的化学组成和工艺性质

煤的化学组成和工艺性质

第六章 §1煤的化学 组成和结构
35 35
30 30
25 25

20 内 20 在
15 水容15 10 分积10
含水 5 量分 5

0 0 10 20 30 40 50 60
0 65 70 60 60 60 60 60
daf
daf
图6-7 煤中内在水分含量与碳含量 和挥发分之间的关系(据武汉地质 学院煤田教研室,1979)
第六章 §1煤的化学 组成和结构
3.氧 氧在煤的有机质中以各种官能团的形式存在,
分布在支链上或在稠核中构成杂环。在煤化作 用过程中,由于温度的影响煤中氧含量(Odaf) 随着煤化程度加深而减少,其波动范围很大。 在同一种煤的不同煤岩成分中,以镜质组和稳 定组的氧含量为最高,丝质组的氧含量最低。
第六章 §1煤的化学 组成和结构
6.磷 煤中的磷是有害元素之一,大都存在于无机
矿物质中。我国煤中磷的含量不高,一般为 0.00l-0.1%,最高不超过1%。虽然煤中磷的 含量较少,但是它的危害性却很大。在煤炼焦 时,煤中的磷转入焦炭,焦炭用于炼铁时又进 入生铁中,位生铁发脆而影响其质量。因此磷 是煤中有害成分,炼焦用煤要求磷含量在 0.02-0.03%以下。
第六章 §1煤的化学 组成和结构

50

长焰 煤
煤 烟
40
它 其
Hdaf
30
20
7
10

褐 长


其 它 烟煤
6
Vdaf
5
4
0
5
10
15
20
25
T daf
图6-2 煤中氢含量与挥发分、焦油产率之间的关系 (据汪寅人等,1981)

煤的组成高中化学

煤的组成高中化学

煤的组成高中化学煤是一种重要的自然能源,也是人类历史上最为重要的能源之一。

煤的化学组成可以追溯到地球上古生命的演变。

煤的组成一直是化学家和科学家们研究的重要课题,也是高中化学课程重要的知识内容之一。

煤是一种复杂的有机物质,它的组成取决于植物物质和化石燃料的演化。

一般煤中都含有氢、碳和氧,并且还有微量的其他元素,比如硫、氯、氮、磷等等。

大部分煤都以CHO含水物质为主,即碳氢含水物质,而ODF(全氢质)煤更为常见,ODF煤的主要成分是由一种碳氢合物(一种有机物)所组成的,这个有机物中含有相当大量氢,也就是说,ODF燃煤含有大量的氢。

在化学反应过程中,可以将煤拆分成多种不同的化学物质,比如二氧化碳、一氧化碳、尿素、石油醚、碳氢化合物、二氧化硫、水和氢等等。

而这些化学物质拆分出来后,又可以用于燃料、能源和化学原料制造等等。

在煤的化学构成方面,经过近十几年来不断改进,现在存在着许多不同的类型的煤种。

比如白煤、烟煤、无烟煤等等。

每种煤的组成都不一样,煤的组成因素对于煤的性能也有着至关重要的影响。

关于煤的组成,高中化学课程在简介方面都以原理为主,但细节层次上多关注了燃料煤的组成,比如煤中的氢、碳、氧这三种元素,还有煤中微量元素的组成等等。

高中化学课程中涉及到煤的组成,既可以简介核心原理,也可以在细节层次上进行更深入的详尽讨论。

比如它的燃烧性能,氧化反应、酸雨、灰化反应等等,以及延存热、热效应等等。

此外,学习煤的组成有助于我们更好地理解煤的物理与化学性质,并有助于我们增加了自然资源的利用率,更好地应对能源危机。

综上所述,煤的组成是高中化学课程的重要知识内容,学习煤的组成有助于我们更好地理解煤的物理与化学性质,并有助于我们增加了自然资源的利用率,更好地应对能源危机。

并且,这也是更好地保护环境、减少空气污染,改善能源利用率的重要步骤。

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53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
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7、翩翩新 来燕,双双入我庐 ,先巢故尚在,相 将还旧居。
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9、 陶渊 明( 约 365年 —427年 ),字 元亮, (又 一说名 潜,字 渊明 )号五 柳先生 ,私 谥“靖 节”, 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
文 家 。汉 族 ,东 晋 浔阳 柴桑 人 (今 江西 九江 ) 。曾 做过 几 年小 官, 后辞 官 回家 ,从 此 隐居 ,田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材, 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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