煤化学第七章.pptVIP

第五部分 煤的性质 第六章 煤的物理性质和物理化学性质 第七章 煤的化学性质 第八章 煤的工艺性质 二、煤的风化 weathering 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、粘结性消失、强度块度下降等，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。 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； ● 工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，对水的润湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。 1、煤自燃发生的原因 煤风化过程的实质是煤的氧化过程，也就是一个放热过程an exothermic process。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。自燃是煤贮存storage of coal过程中经常发生的现象。 第二节 煤的加氢hydrogenation 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 slight hydrogenation和深度加氢deep hydrogenation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。 * * 第七章 煤的化学性质 第一节 煤的氧化oxidation of coal 一、煤氧化的程度oxidation degree 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benzo-carboxylic acid;，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。 第七章 煤的化学性质 第一节 煤的氧化oxidation 一、煤氧化的程度oxidation degree 常用的氧化剂为：高锰酸钾potassium permanganate、重铬酸钠sodium dichromate、双氧水perhydrol、空气、纯氧、硝酸等。一般将煤的氧化分为五级，即表面氧化surface oxidation、轻度氧化slight oxidation 、中度氧化moderate oxidation 、深度氧化deep oxidation和完全氧化complete oxidation ，见下表。 煤的氧化程度划分 溶于碱的高分子有机酸 (再生腐植酸) 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 煤的轻度氧化 slight oxidation 表面碳氧络合物 从常温到100℃左右，空气或氧气氧化 煤的表面氧化 surface oxidation 主要氧化产物 主要氧化条件 氧化程度 煤的氧化程度划分 CO2和H2O 完全氧化 煤的完全氧化 complete oxidation 可溶于水的苯羧酸 条件与III相同,但增加氧化剂用量,延长反应时间 煤的深度氧化 deep oxidation 溶于水的复杂有机酸 (次有机酸) 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 煤的中度氧化 moderate oxidation 主要氧化产物 主要氧化条件 氧化程度 第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度oxidation degree 1、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、机械强度降低等，对煤的工艺应用有较大的不利影响。 第七章 煤的化学性质 一、煤氧化的程度oxidation degree 2、煤的轻度氧化 氧化条件有所增强，一般是在100～300℃的