第八章 煤结构剖析.ppt

(7)煤化程度对煤结构的影响 低煤化程度的煤含有较多非芳香结构和含氧基团，芳香核的环数较少。除化学交联键外，分子内和分子间的氢键力对煤的性质也有较大的影响。由于年轻煤的规则部分小，侧链长而多，官能团也多，因此形成比较疏松的空间结构，具有较大的孔隙率和较高的比表面积。中等煤化程度的煤（肥煤和焦煤）含氧官能团和烷基侧链少，芳核有所增大，结构单元之间的桥键减少，使煤的结构较为致密，孔隙率低，故煤的物化性质和工艺性质在此处发生转折，出现极大值或极小值。年老煤的缩合环显著增大，大分子排列的有序化增强，形成大量的类似石墨结构的芳香层片，同时由于有序化增强，使得芳香层片排列得更加紧密，产生了收缩应力，以致形成了新的裂隙。这是无烟煤阶段孔隙率和比表面积增大的主要原因。 煤的大分子模型示意图 煤的大分子模型示意图 Wiser模型 本田模型 Hirsch模型 两相模型 * * * * * * * * * * * * * * * * 第八章 煤的结构Coal structure  第二章 煤的结构Coal structure Main contents： （1）煤分子结构是如何构成的？ （2）煤结构模型？ （3）煤分子结构理论 第一节 煤结构概述 第二节 煤的大分子结构 1. 煤的大分子结构 macromolecular structure 煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成的。煤的结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物(polymer)的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体(monomer) 。 第二节 煤的大分子结构 1. 煤的大分子结构 macromolecular structure 煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元” (Elementary structural units) 通过桥键(bridge bonds)连接而成。 这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体(monomer) ，它可分为: 规则部分(ordered part)和 不规则部分(disordered part))。 1.1 煤大分子规则部分： 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(Aromatic core/nucleus)。 不同煤化程度煤的结构单元变化规律 不同煤化程度煤的结构单元变化规律 不同煤化程度煤的结构单元变化规律 1.2．基本结构单元的不规则部分 基本结构单元的缩合环condensed rings/polymerized rings上连接有数量不等的: 烷基侧链alkyl side-chains/aliphatic side-chains 官能团functional groups 和桥键bridge bonds。 烷基侧链的平均长度Average length 碳含量（daf，%） 侧链的长度（碳原子数） 65.1 5.0 74.3 2.3 80.4 2.2 84.3 1.8 连接在缩合环上(condensed rings)的烷基侧链是指甲基methyl、乙基ethyl、丙基propyl等基团。烷基侧链的平均长度随煤化程度提高而迅速缩短。 1.2.1?烷基侧链 alkyl side-chains 1.2.2? 官能团 functional groups 煤分子上的官能团主要是： （1）含氧官能团(Oxygen containing functional groups )，如： 羟基（–OH）；羧基（–COOH）；羰基（C=O）；甲氧基（–OCH3）；氧醚等。 煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就几乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的烟煤时，羧基已基本消失；羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在，甚至在无烟煤阶段还有发现。 1.2.2? 官能团 functional groups （2）含硫官能团(Sulfur containing functional groups )，如： 硫醇（–SH） ；硫醚（R–S–R?）；二硫化物（–S–S–） （3）含氮官能团(Nitrogen containing functional groups )，如： 吡啶 、喹啉的衍生物； 胺基（–NH2） 1.2.3 桥键 bridge bonds 煤