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第六章 煤的溶剂抽提 主要内容： （1）煤的族组成的概念及研究方法 （2）煤溶剂萃取机理 （3）煤溶剂萃取方法 （4）煤溶剂萃取的影响因素 第六章 煤的溶剂抽提 一、煤的族组成的概念及研究方法 煤的族组成是指在一定条件下，对煤的分子结构没有破坏的情况下，进行分子分离后得到的组成。通常利用的手段就是溶剂萃取，即通过对煤有一定溶解能力的溶剂进行萃取分离的过程。通过不同溶解能力的溶剂分级处理，可以得到组成不同的组分。虽然同一溶剂萃取得到的组分结构类似，但也不是纯净组分，仍然是一族的混合物，因此，这种组分称为煤的族组成。 ① 在分子水平上对煤进行分离 ② 科学意义；工业意义 第六章 煤的溶剂抽提 二、煤溶剂萃取的概念 煤的溶剂萃取又称为煤的溶剂抽提 ，它是指使用溶剂在一定温度下溶解、提取煤中可溶物的操作过程。 陈茺认为,煤片段之间通过非共价键直接连接,片段间也可能缠绕,溶剂萃取时部分非共价键被破坏,一些片段游离出来溶于溶剂,片段间的连接松动。环己酮通过羰基与煤分子中羟基形成很强的氢键,可有效地削弱煤分子间的作用力,它对富含羟基、脂肪性强、芳香度和缩合度低的煤有良好的萃取性能。李凡认为,吡啶具有很强的电子给予体性能和形成氢键的能力,它可以破坏煤分子间的供电- 受电键,使小分子被溶解下来,即吡啶主要是将煤大分子网络结构中的含—CH3 、—CH2 、C —H 脂肪侧链、C —O 官能团和—OH等小分子化合物萃取出来。  渗透与扩散效应是影响萃取的主要物理因素。萃取溶剂必须首先渗透到煤的结构网络中去,才可能与可萃取物发生溶解作用。 溶解于溶剂中的物质必须尽快向外扩散,新鲜溶剂继续渗透到孔中才能使溶解作用不断地进行。因此煤中孔隙的大小影响着溶剂向煤中渗透的难易,而溶剂的黏度则直接影响着溶剂和萃取物的渗透和扩散行为。 三、煤溶剂萃取的溶剂 (1) 中性溶剂： 脂肪烃类—石油醚； 芳香烃类—四氢萘、苯、甲苯、二甲苯等； 含氧化合物—乙醚、丙酮等； 含氯化合物—氯仿(CHCl3)、四氯化碳； (2) 碱性溶剂：含氮化合物—吡啶、喹啉等； (3) 酸性溶剂：各种酚类； (4) 混合溶剂：焦油馏分、蒽油等或上述各种溶剂的混合（工业应用）。 四、煤溶剂萃取的方法 （1）常规萃取 （2）特殊萃取 （3）萃取热解 （4）化学萃取氢解 （5）超临界萃取 超临界萃取 超临界流体萃取的基本原理：当气体处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，极性增大，可将不同极性的成分进行分部提取。提取完成后，改变体系温度或压力，使超临界流体变成普通气体逸散出去，物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出，达到提取和分离的目的。 第六章 煤的溶剂抽提 五、煤溶剂萃取的影响因素 （1）溶剂的影响 一般认为，煤的溶剂萃取是通过溶剂扩散渗透—交联键断裂—煤网络结构打开—有机质溶解的过程进行的。因此，能对这几个中间过程产生影响的试剂或操作均可以影响萃取率及萃取速率。 迄今为止，人们已试验了几十种溶剂及其2 种或2 种以上的混合物对煤的萃取性能，但仅吡啶、乙二胺、N- 甲基吡咯烷酮(NMP) 等少数几种溶剂的萃取率较高，并且发现混合溶剂往往具有比单一溶剂好得多的溶解性能。 煤热解中的裂解反应 ●结构单元之间的桥键断裂生成自由基碎片； ●脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如：CH4﹑C2H6等； ●含氧官能团的裂解，含氧官能团的热稳定性顺序为： －OH C=O —COOH －OCH3。 羧基热稳定性低，200℃就开始分解，生成CO2和H2O。羰基在400℃左右裂解生成CO，羟基不易脱除，到700—800℃以上，有大量羟基存在，可氢化生成H2O。含氧杂环在500℃以上也可能断开，生成CO。 ● 煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物为主的低分子化合物，其受热后，可分解成挥发性产物。 煤煤热解过程的化学反应 对自由基碎片供氢 * 4-3 煤的族组成  三、溶剂萃取机理 现代煤化学理论认为, 煤是组成极其复杂的混合物, 是由彼此结构相似但又不完全相同的结构单元通