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Part 3：煤的结构 Coal structure 第三章：煤的结构 Coal structure  ;第三章 煤的结构Coal structure;第一节 煤结构概述 summarization ;煤的结构（煤有机质的结构）分： 化学结构（大分子结构）：煤的有机质分子中原子 相互连接的次序和方式，是煤的芳香层大小、芳香性、 杂原子、侧链官能团以及不同结构单元之间键合类型和 作用方式的综合表现。 物理空间结构（煤的孔隙结构）：主要是指其相界 面空隙及芳香层间的层间隙。 煤的芳烃族和官能团之 间参差不齐的排列形成了内部空隙，使煤成为多孔性物 质。 煤的物理结构本质上是由化学结构决定的。;研究煤结构的意义： 煤（焦）的气化反应活性——大分子芳香骨架结构 煤的自燃倾向性——化学结构和孔隙结构 煤炭组成的复杂性、多样性、非晶质性、不均匀性。 ;第二节 煤的大分子结构 ;第二节 煤的大分子结构 ;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/ aromatic nucleus)。;1.1.1 煤大分子芳香核的评价指标—结构参数 （1）芳碳率 芳碳率（f Car）是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的碳原子数与总碳原子数之比，f Car＝Car/C （2）芳氢率 芳氢率（f Har）是指煤的基本结构单元中属于芳香族结构的氢原子数与总氢原子数之比，f Har＝Har/H （3）芳环数 芳环数（Rar）是指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数量;1.1.2 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; 煤分子基本结构单元的核随煤化程度的变化规律 煤分子基本结构单元的核主要由不同缩合程度的芳香环构成，也含有少量的氢化芳香环和氮、硫杂环。 从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤大分子基本结构单元的核缓慢增大，核中的缩合环数逐渐增多，当碳含量超过90％以后，基本结构单元核的芳香环数急剧增大，逐渐向石墨结构转变。研究表明，碳含量为70%～83%时，平均环数为2左右；碳含量为83%~90%时，平均环数为3～5；碳含量为大于90%时，环数急剧增加，碳含量大于95%时，平均环数大于40。煤的芳碳率，烟煤一般小于0.8，无烟煤则趋近于1。;1.2．基本结构单元的不规则部分;烷基侧链的平均长度 average length;1.2.2? 官能团 functional group ;1.2.2? 官能团 functional group;1.2.3 桥键 bridge bond;3. 煤中的低分子化合物 micromolecular compound ;3. 煤中的低分子化合物 micromolecular compound ;（2）含氧化合物 有： 长链脂肪酸 醇 酮 甾醇类化合物等。;（3）含硫化合物主要是 噻吩; 苯并噻吩; 二苯并噻吩; 以及它们的C1-4 烷基取代衍生物。 低分子化合物含量随煤化程度增高而降低，通常认为， 褐煤和年轻烟煤中含量约为10％-20％ 。;第三节 煤的结构模型structure model;2、物理结构模型(physical Structure model); （2）液态结构 属于中等煤化度烟煤，其特征是芳香层片在一定程 度上定向，并形成包含两个或两个以上层片的微晶。层片 间的交联大大减少，故活动性大。这种煤的孔隙率小，机 械强度低，热解时易形成胶质体。; （3）无烟煤结构 属于无烟煤，其特征是芳香层片增大，定向程??增 大。由于缩聚反应剧烈，使煤体积收缩，故形成大量孔隙。 ; 2.2 两相模型(host-guest model) 两相模型又称为主—客模型。认为煤中有机物大分子 多数是交联的大分子网络结构，为固定相；低分子因非 共价键力的作用陷在大分子网状结构中，为流动相。煤 的多聚芳环是主体，对于相同煤种主体是相似的，而流 动相小分子是作为客体搀杂于主体之中。采用不同溶剂抽提可以将主客体分离。在低阶煤中，非共价键的类型主要是离子键和氢键；