煤化学-第5章煤的化学性质

1、第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质指煤在一定条件下与各种化学试剂发生化学反应指煤在一定条件下与各种化学试剂发生化学反应的性质。的性质。 意义：意义：1.煤的化学性质的研究是煤的化学性质的研究是 研究煤的化学结构的研究煤的化学结构的主要方法；主要方法；2.煤的化学性质是研究煤的化学转化技术和直煤的化学性质是研究煤的化学转化技术和直接加工利用的基础。接加工利用的基础。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质u煤中的官能团分析煤中的官能团分析u煤的加氢煤的加氢u煤的氧化煤的氧化u煤的磺化煤的磺化u煤的卤化煤的卤化u煤的水解煤的水解第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的

2、官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析方法原理：方法原理： 官能团官能团+试剂试剂 特征反应特征反应 量关系量关系 官能团的质量官能团的质量 官能团的质量官能团的质量/反应煤量反应煤量 官能团的百分含量官能团的百分含量(%) 已可准确测定：已可准确测定：羟基（羟基（-OH）、羧基（）、羧基（-COOH）、羰基（、羰基（-C=O）、甲氧基（）、甲氧基（-OCH3）、非活性氧）、非活性氧（-O-） 第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析羧基的测定：羧基的测定：RCOOH+Ca(CH3COO)2 Ca(RCOO)2+CH

3、3COOHCH3COOH+NaOH= CH3COONa+H2O12d第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析羟基的测定：羟基的测定：酚羟基和醇羟基酚羟基和醇羟基酚羟基的测定：酚羟基的测定：第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析羰基的测定：羰基的测定：第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析甲氧基的测定：甲氧基的测定：第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤

4、中的官能团分析l含氧官能团的分析含氧官能团的分析非活性氧的测定：非活性氧的测定：第六章第六章 煤的化学性质煤的化学性质一、煤中的官能团分析一、煤中的官能团分析l含氧官能团随煤化度的变化含氧官能团随煤化度的变化第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢 在一定的条件下，通过化学反应在煤的在一定的条件下，通过化学反应在煤的有机分子上增加氢元素的比例，以改变煤的有机分子上增加氢元素的比例，以改变煤的分子结构和性质的过程。分子结构和性质的过程。煤的加氢分为：煤的加氢分为：轻度加氢和深度加氢轻度加氢和深度加氢第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢项目项目轻度加

5、氢轻度加氢深度加氢深度加氢反应条件反应条件温度和压力较低温度和压力较低较高温度和较高压力较高温度和较高压力分子结构分子结构 煤的分子结构变煤的分子结构变 化不大化不大煤的分子结构彻底破煤的分子结构彻底破坏，形成小分子化合坏，形成小分子化合物物产物产物 无液体产物生成无液体产物生成有液体产物生成有液体产物生成第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢煤加氢的主要化学反应：煤加氢的主要化学反应：1.煤的热解反应煤的热解反应煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，煤的化煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，煤的化学结构中键能最弱的部位开始断裂，形成自由基学结构中键能最弱的部位开始断裂，

6、形成自由基碎片的过程。碎片的过程。第六章第六章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢煤加氢的主要化学反应：煤加氢的主要化学反应：2.煤的供氢反应煤的供氢反应 R + H（供氢溶剂）（供氢溶剂） RH 供氢溶剂不足时：供氢溶剂不足时： n(R) 半焦半焦(R)缩聚缩聚第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢煤加氢的主要化学反应：煤加氢的主要化学反应：3.煤的脱杂原子反应煤的脱杂原子反应 煤中的煤中的O、N、S等杂原子与供氢溶剂反应，等杂原子与供氢溶剂反应，生成生成H2O、NH3、H2S等低分子化合物，使杂原等低分子化合物，使杂原子从煤中脱出的过程。子从煤中脱出的

7、过程。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢煤加氢的主要化学反应：煤加氢的主要化学反应：4.煤的加氢裂解反应煤的加氢裂解反应5.煤的缩聚反应煤的缩聚反应加氢中，若供氢量不足，温度太高，或反应时间太长，加氢中，若供氢量不足，温度太高，或反应时间太长，都会发生加氢的逆反应。生成相对分子量大的产物。都会发生加氢的逆反应。生成相对分子量大的产物。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质二、煤的加氢二、煤的加氢煤加氢的主要化学反应：煤加氢的主要化学反应：5.煤的缩聚反应煤的缩聚反应防止缩聚反应的措施：防止缩聚反应的措施：提高系统的氢分压；提高系统的氢分压；提高供氢溶剂的浓度；提高供

8、氢溶剂的浓度；反应温度不要太高；反应温度不要太高；缩短反应的时间。缩短反应的时间。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质三、煤的氧化三、煤的氧化煤的氧化是在一定条件下，煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化剂氧化煤氧化煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。分子，使结构从复杂到简单的转化过程。高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。空气、纯氧、硝酸等。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质三、煤的氧化三、煤的氧化煤的氧化程度划分煤的氧化程度划分5 5个阶段个阶段氧化程度氧化程度主要氧化条件主要氧化条件主要氧化产物主要氧化产物煤的表面氧化煤的表面氧化从常温到从常温到

9、100100左右，左右，空气或氧气氧化空气或氧气氧化表面碳氧络合物表面碳氧络合物煤的轻度氧化煤的轻度氧化100100300 300 被空气或被空气或氧气氧化；氧气氧化；100 100 200200在碱溶液在碱溶液中被空气或氧气氧化；中被空气或氧气氧化；80 80 100100被硝酸氧化被硝酸氧化溶于碱的高分子溶于碱的高分子有机酸有机酸( (再生腐植酸再生腐植酸) )第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质三、煤的氧化三、煤的氧化煤的氧化程度划分煤的氧化程度划分氧化程度氧化程度主要氧化条件主要氧化条件主要氧化产物主要氧化产物煤的中度氧化煤的中度氧化200 200 300300在碱溶液中，在碱溶液中

10、，用空气或氧气加压氧化；用空气或氧气加压氧化；碱性介质中，用碱性介质中，用KMnOKMnO4 4或或H H2 2O O2 2氧化氧化溶于水的复杂有溶于水的复杂有机酸机酸( (次生腐殖酸次生腐殖酸) )煤的深度氧化煤的深度氧化条件与条件与IIIIII相同相同, ,但增加氧化剂但增加氧化剂用量用量, ,延长反应时间延长反应时间可溶于水的可溶于水的苯羧苯羧酸酸煤的完全氧化煤的完全氧化 完全氧化完全氧化COCO2 2和和HH2 2OO第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质三、煤的氧化三、煤的氧化影响煤氧化的因素：影响煤氧化的因素： 氧化的温度、氧化剂的种类、氧化的时间氧化的温度、氧化剂的种类、氧化的时

11、间 氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时氧化的温度越高、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。间越长，氧化产物的分子结构就越简单。腐植酸腐植酸 苯羧酸苯羧酸 二氧化碳和水。二氧化碳和水。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质四、煤的卤化反应四、煤的卤化反应煤的氯化：煤的氯化：p煤在较高温度下，与氯气进行煤在较高温度下，与氯气进行气相氯化气相氯化；p煤在低于煤在低于1001000 0C C下，下，在水中氯化在水中氯化。 煤在水中氯化时可发生以下几种反应：煤在水中氯化时可发生以下几种反应： 1.1.氯的取代和加成反应氯的取代和加成反应 氯化反应的前期主要是氯化反应的前期主要是芳环

12、和脂肪侧链上的氢被氯取代，析出芳环和脂肪侧链上的氢被氯取代，析出HCl 第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质四、煤的卤化反应四、煤的卤化反应 煤在水中氯化时可发生以下几种反应：煤在水中氯化时可发生以下几种反应：1.1.氯的取代和加成反应氯的取代和加成反应 在反应后期，随着煤中在反应后期，随着煤中氢含量的减少，发生氯的加成反应。氢含量的减少，发生氯的加成反应。煤的氯化：煤的氯化：第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质四、煤的卤化反应四、煤的卤化反应 煤在水中氯化时可发生以下几种反应：煤在水中氯化时可发生以下几种反应： 2.2.氧化反应氧化反应煤的氯化：煤的氯化：3.3.盐酸的生成反应盐酸的生成

13、反应 4.4.脱硫和脱矿物质反应脱硫和脱矿物质反应第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质四、煤的卤化反应四、煤的卤化反应煤的氯化：煤的氯化：氯化煤的应用前景：氯化煤的应用前景：u氯化煤的溶剂抽出物可作为涂料和塑料的原料； u氯化煤可作为水泥分散剂和钻井泥浆稳定剂等；u利用氯化时副产的盐酸可分解磷矿粉，生产腐殖酸-磷肥煤在高温下气相氯化可制取四氯化碳 。第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质五、煤的磺化反应五、煤的磺化反应 煤与浓硫酸或发烟硫酸进行磺化反应，生成煤与浓硫酸或发烟硫酸进行磺化反应，生成磺化煤的过程。磺化煤的过程。磺化煤磺化煤RSO3HCOOHOH第五章第五章 煤的化学性质煤的化学性质五、煤的磺化反应五、煤的磺化反应磺化煤的用途：磺化煤的用途：(1)