第七章煤的化学性质.pptVIP

* 进行磺化反应时，浓硫酸在加热条件下是一种氧化剂，可以把煤分子结构中的-CH3,-C2H5-氧化成羧基，并使碳-氢键氧化成酚羟基。磺化煤可表示为HO-R-(SO3H)(COOH) 。 * 煤经磺化反应后，增加了-SO3H和-COOH等官能团，这些官能团上的H+能被其他金属离子（如Ca2+,Mg2+等）取代。 当磺化煤遇到含金属离子的溶液，就以H+和金属离子进行交换。因此，磺化煤是一种多功能团的阳离子交换剂。 * 三、制备磺化煤的工艺条件 （1）原料煤：采用挥发分大于 20% 的中等变质程度烟煤，为了确保磺化煤具有较好的机械强度，最好选用暗煤较多的煤种，灰分 6% 左右，不能太高；煤粒度 2 - 4 mm，煤粒太粗，磺化不易完全，煤粒过细，使用时阻力大。 （2）硫酸浓度应大于 90% ，发烟硫酸反应效果更好。硫酸对煤的质量比一般为 3 : 1- 5:1。 （3）110 ℃ - 160 ℃ 较适宜。 （4）反应时间包括升温在内总的反应时间，一般在 9 h左右。 （5）反应开始需要加热，因磺化为放热反应，所以反应进行后就不需供热。 * 四、磺化煤的用途磺化煤是一种制备简单、价格低廉、原料广泛的阳离子交换剂。其主要用途有： （1）软水剂：磺化煤有较大的交换钙镁离子的能力。所以它是很好的软水剂，用于处理硬水，可作为锅炉水软化剂，除去 Ca2+和 Mg2+； （2）有机反应催化剂，用于烯酮反应、烷基化或脱烷基反应、酯化反应和水解反应等； （3）污水处理：磺化煤是良好的吸附剂，可回收污水中的稀有金属（如Ni、Ga、Li等）和有机酸（如甲酸、苯酚）也可用于制造纯水和糖浆。 还可以作为钻井泥浆添加剂；淀粉水解剂和环氧化合物的聚合剂。 思考题 何为煤的风化？其本质是什么？对煤的性质和煤炭加工有什么影响？ 煤的氧化反应有哪些用途？能制备哪些产品？ 煤加氢反应有哪些类型？有什么应用？ 煤的磺化反应有什么应用？ * 第七章 煤的化学性质 河南城建学院丁明洁 内容提要 　第一节 　煤的氧化 　第二节 　煤 的 加 氢 　第三节 　 煤 的 磺 化 第一节 煤的氧化 煤、氧化剂、反应条件 煤的氧化是煤分子结构从复杂到简单的转化过程。 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。 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。 常用的氧化剂为：高锰酸钾、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、深度氧化和完全氧化，见表。 煤的氧化程度划分 氧化阶段 主要氧化条件 主要氧化产物 I 从常温到100℃左右，空气或氧气氧化 表面碳氧络合物 煤的表面氧化 II 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； 80 -100℃被硝酸氧化 溶于碱的高分子有机酸(再生腐植酸) 煤的轻度氧化－可控 III 200 -300℃在碱溶液中，空气或氧气加压氧化 碱性介质中，用KMnO4或H2O2氧化 溶于水的复杂有机酸 (次有机酸) 煤的深度氧化－可控 IV 条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应时间 可溶于水的苯羧酸 煤的深度氧化－可控 V 完全氧化 CO2和H2O 煤的完全氧化 * （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，粘结性下降甚至消失，机械强度降低，对煤的工艺应用有较大的不利影响。 煤的表面氧化：煤的风化 煤的风化是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、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、粘结性消失等，这种现象称为煤的风化。 被开采出来存放在地面上的煤，经长时间与空气作用，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。 煤风化的本质是煤的氧化作用过程。 * 煤层风化主要长期受大气各种综合因素影响的结果，使煤的大分子结构经氧化分解变小，生成大量再生腐植酸，实质上是一种有水分参加的轻度氧化作用。而煤堆的风化作用是由于水分的大量逸出造成的煤块碎裂。煤堆风化虽然也产生一定的氧化作用，但不是主要的。 通常所说的风化煤指在煤层中已经受到风化的煤。 经风化作用后，煤的性质主要发生以下一些变化： ●化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加； ●物理性质的变化：光泽暗淡