第四章 煤的有机质的结构.ppt

1、第四章煤炭有机物质的化学结构，第一节煤炭结构单元核心部分的结构第二节煤炭结构单元周围部分的结构第二节煤的结构模型第三节煤的分子结构概念，第一节煤结构单元核心部分的结构，第一节煤的基本结构单元1。定义构成煤的聚合物的“类似化合物”称为基本结构单位。煤是由许多基本结构单元组合而成的大分子结构。基本结构单位由规则部分和不规则部分组成。2.基本结构单元的规则部分是指结构单元的核心部分，由几个或十多个苯环、脂肪环、加氢方向环和杂环(包括氮、氧、硫)组成。随着煤化程度的增加，苯环逐渐增加。2，煤的结构参数，1 .方向碳系数是指煤的基本结构单位中属于芳香结构的碳原子数Nar(C)与总碳原子数Ntotal(C

2、)的比率。、2。方向角煤的基本结构单位中，属于芳香结构的氢原子数Nar (H)与总氢原子数Ntotal (H)的比率。3。方向环率是指煤的基本结构单位中方向环数Nar (R)与总环数Ntotal (R)的比率。4。环形缩合金志洙中，N(R)是基本结构单位的缩合环数，N(C)是基本结构单位的碳原子数。环合度指数和方向碳系数之间是，1，含氧官能团，1。氧的存在形式可分为两类茄子。一个是氧官能团，如羧基、苯酚羟基、羰基、醌、甲基氧等，煤化程度越低，牙齿部分的比例越大。另一种是在老煤中占优势的醚键和呋喃环。2 .煤所含的氧官能团根据煤化程度的不同，1)煤所含的氧官能团根据煤化程度急剧减少。其中羟基牙齿

3、最多，其次是羰基、羧基、煤化过程中甲氧基先消失，接着是羧基，典型的烟煤中不再存在，羟基2)图中剩余的氧含量主要指尿素和杂环氧树脂，它们所占的比例相当大。3 .煤的含硫和含氮作用机理，煤中有机硫的主要存在形式依次为噻吩、硫醚键和巯基(SH)。煤中的氮量为1%2%，约50u%的氮存在于吡啶环或喹啉环中，有胺、亚胺基、腈基、5元杂环等。2，甲烷气侧链，甲烷气侧链随着煤化程度的增加迅速缩短，其变化逐渐平缓。老年褐煤和年轻烟煤的烷基碳原子数量平均为2左右，无烟煤含有1，即主要甲基。此外，碳占总碳的比例也随着煤化程度的增加而减少。煤中C为70%时，炭基碳约占总碳的8%。80%的时间约占6%。90%到3.5

4、%左右。3，桥接键，桥接键是连接结构单位的化学键：1。甲基CH2、CH2CH2、CH2 CH2CH2等醚和硫醚键o、s、SS等；亚甲醚键CH2O、CH2S等；4.芳香族碳-碳键卡卡。低煤化也在煤中发展桥结合，其类型主要是前三种，尤其是长甲基和亚甲基结合多。中间煤化度的煤桥耦合数最小，主要形式为CH2和O。到了无烟煤阶段，腿键又增加了，主要是定向碳-碳键。第三节煤的结构模型，1，煤的化学结构模型1。威斯化学结构模型牙齿模型(图)目前被公认为比较合理的化学结构模型，基本反映了煤化学结构的新进展，可以说明煤的热解、加氢、氧化、苯酚降解、水解等部分化学反应等。贴花中的箭头表示键能低且连接弱的桥关键点。

5、，(b)本田化学结构模型，牙齿模型的特点是在有机结构部分首先设想了低分子化合物。考虑到煤的低分子化合物的存在，缩合方向环以菲律宾为主。它们之间有比较长的甲基结合，对氧的存在形态的考虑比较全面。缺点是没有包含硫和氮的结构。第四节煤炭分子结构的现代概念，1。煤的主体是三维空间的高分子物质煤的大分子，不是均匀的“团体”聚合牙齿，而是许多结构相似但完全不相同的结构单元通过桥键连接在一起。2.煤结构单元的核心是，加芳环煤结构的缩合芳烃的数量随着煤化程度的增加而增加。3 .煤结构单元的外围是烷基侧链和官能团烷基中主要为CH3和CH2CH2，官能团主要为酚羟基、羰基等。4.煤中氧、氮、硫的存在形态煤中氧的存

6、在形态除氧作用团外还有醚键和杂环。硫的存在形式有巯基、硫醚、噻吩等。氮的存在形式包括吡啶和吡咯环、胺基、李民基等。5 .结构单元之间的桥键可以是长度不同的亚甲键、醚键、亚甲键、定向碳-碳键等都是结构单元之间的桥键。煤分子用交联包裹空间，以一定的方式排列，徐璐形成其他立体结构。交联包括化学键、郑智薰化学键等。腿的钥匙等化学键；郑智薰化学键(例如氢键、电子交付-接受键、范德华力等)。6 .低分子化合物煤的低分子化合物主要是分子量低于500的有机化合物。煤中低分子化合物的含量随着煤化程度的提高而减少。7 .根据煤化程度不同，煤的结构差异较低，煤化程度较低的煤含有较多的非定向结构和氧基团，定向核较小。中变质程度的烟煤(泥炭和草炭)的氧基团和烷基侧链减少，结构单元之间的平行方向程度提高了。煤化程度高的煤发展成高度缩合的石墨化结构，方向碳-碳交配增加，物理上出现各向异性，具有化学上明显的惰性。综上所述，煤的分子结构可以这样概括。煤的分子结构基本单位是大分子芳香稠环化合物，又称大分子六碳环平面晶格。在大