煤化学第2章-煤的一般性质.pptVIP

* * * * 煤的刻划硬度 表4－3 标准矿物的莫氏硬度 矿 物 硬度级别 矿 物 硬度级别 滑 石 1 长 石 6 石 膏 2 石 英 7 方解石 3 黄 晶 8 氟 石 4 刚 玉 9 磷灰石 5 金刚石 10 煤的浮选示意图 煤的孔隙率随煤化程度的变化规律 煤的比表面积 表4－7 用不同吸附介质在不同温度下测得的煤比表面积，m2/g C %daf N2 －196℃ Kr －78℃ CO2 －78℃ CO2 25℃ Xe 0℃ 95.0 34 176 246 224 226 90.0 0 96 146 146 141 86.2 0 34 107 125 109 83.6 0 20 80 104 62 79.2 11 17 92 132 84 72.7 12 84 198 139 149 第四节 煤的化学性质 一、 煤的氧化 （一）煤氧化的程度 煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。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。 （二）煤的风化 1、煤风化的概念 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、黏结性消失等，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。 第四节 煤的化学性质 2、煤风化后的变化 ●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，机械强度下降、硬度下降，疏松易碎，表面积增加，对水的润湿性增大； ● 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降低，黏结性煤的黏结性下降甚至消失，煤的可浮性变差，浮选回收率下降，精煤脱水困难。 （二）煤的风化 第四节 煤的化学性质 1、自燃发生的原因 煤风化过程的实质是煤的氧化过程，也就是一个放热过程。如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收而使煤的温度提高。温度的提高又促使了煤更加剧烈的氧化，放出的热量就更多。当温度达到煤的着火点时就会发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。 2、防止自燃的措施 防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风，不使热量积聚。 （三）煤的自燃 第四节 煤的化学性质 二、 煤的加氢 （一）煤加氢的概念 在一定条件下，通过化学反应在煤的有机质分子上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质。 煤加氢分轻度加氢和深度加氢两种。轻度加氢几乎不破坏煤的大分子结构，而深度加氢则会对煤的大分子结构彻底破坏，形成小分子化合物。 第四节 煤的化学性质 （二）煤加氢的主要目的： 制备液体燃料 煤与烃类的元素组成典型数据见表。 通过对煤加氢，可以破坏煤的大分子结构，生成分子量小、H/C原子比大、结构简单的烃，从而将煤转化为液体油。 煤变油工厂 第四节 煤的化学性质 三、煤的磺化 煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反应，生成磺化煤的过程。 RH + HOSO3H →R-SO3H + H2O 上述磺化产物经洗涤、干燥、过筛即得氢型磺化煤，与Na＋交换制成钠盐即为钠型磺化煤。 磺化煤的用途 磺化煤主要作为表面活性剂用于水质软化、 处理废水、石油钻井泥浆调整等。 第四节 煤的化学性质 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，用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－