煤化学 全套课件.pptx

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煤化学,CoalChemistry,Contentofthecourse,Part1：

PrefacePart2：

CoalFormationPart3：

CoalStructure,（教材第1章）（教材第2章）（教材第3章）,Part4：

CoalComponents（教材第4，5章）Part5：

CoalProperties（教材第6-8章）Part6：

CoalClassification（教材第9章）,Part1第一章：

绪论Preface,发电厂,SteamTurbine,Boiler,Generator,Coal,Condenser,Ash,Ash,DustRemover,Fan,AirHeater,Fan,Air,Electricity,Fluegasdesulphurizationplant,Boiler,LimestoneandwaterGypsum,Toair,钢铁的制造,水泥的制造,煤的其他用途,一、煤炭产量（亿吨）,969798990001020304050607080913.713.312.211911.113.916.719.621.92325.52730二、为什么煤炭需求快速增长？

1、钢：

2005年3.5亿吨2006年4亿吨07/4.908/509/5.7炼铁焦比400500kg，加喷煤后300kg，喷煤量达到100200kg/t铁2、水泥：

05/10，06/12,07/13.508/13.909/16.5亿吨3、焦炭：

2003/1.804/2.105/2.4306/2.807/3.3508/3.2709/3.53亿吨4、电力：

2004/405/5亿06/6亿千瓦09/8亿千瓦耗煤362g/度，比世界先进水平高50g。

5、电解铝：

06/960，07/1256，08/132009/1330万吨，平均电耗1.5万度/t铝。

结论：

高能耗、高污染，单位产值能耗是美国的3倍，日本的7倍。

“煤化学”与煤炭利用的关系？

（1）煤的用途与其组成、性质密切相关；

（2）煤的组成、性质与其结构密切相关；（3）煤的组成结构与生成过程有关。

煤化学的主要内容就是研究煤的“生成”、“结构”、“组成”和“性质”。

学习煤化学的目的就是在煤化学理论的指导下对煤炭进行高效加工利用。

煤的生成,组成和结构,煤的性质,煤的利用,如何学习“煤化学”,“煤化学”的学习方法和重点内容以煤的分子结构理论为主线，以煤的各种性质的变化规律为重点，探求“组成”、“结构”、“性质”与煤的生成过程的关系，并深刻理解。

煤化学课程网站,http:

/题，我在网上答疑。

这项工作的质量水平作为大家平时成绩的一部分。

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考试时采用英文试卷,参考书,白浚仁，煤质学，地质出版社，1989.6朱之培，高晋生，煤化学，上海科学技术出版社，1984.12陶著，煤化学，冶金工业出版社，1987.10，钟蕴英，关梦缤，崔开仁，王惠中，煤化学，中国矿业大学出版社，1994.10，郭崇涛，煤化学，化学工业出版社，1992.4，周师庸，应用煤岩学，冶金工业出版社，1985.8，7、中文期刊：

煤炭转化，燃料化学学报8、英文期刊：

Fuel,Fuel&Energy，Carbon,Part2：

CoalFormation,Chaprt2：

CoalFormation,Chaprt2：

CoalFormation,主要内容：

成煤的物质是什么？

煤是如何形成的？

2009年11月在新疆沙尔湖煤田勘查区钻孔，钻探出可采煤层11层，总厚度达301米，其中一处单一煤层的最大厚度达217.14米，再次刷新了全国纪录。

第一节成煤物质（materialforcoalformation）,1、煤是由植物（plant）形成的煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

2低等植物和高等植物的特点（characteristics）,低等植物（lowerplants）：

包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。

高等植物（higherplants）：

包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。

进化论认为，高等植物由低等植物长期进化而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。

地史上植物演化年代见图2-1。

0.2-0.60.018,4.954.404.103.542.982.512.031.44,5.45,低等植物海带,低等植物地衣,高等植物蕨类植物,高等植物松树,3我国主要聚煤期,我国主要聚煤期：

晚古生代,早古生代,新生代新近纪-古近纪（约0.240.65亿年）中生代晚侏罗世-早白垩世（约1.44亿年）早、中侏罗世（约2.03亿年）晚三叠世（约2.5亿年）晚二叠世（约3亿年）晚石炭世-早二叠世（约33.54亿年）早石炭世（约3.54亿年）早寒武世（约5.45亿年）,4植物的主要化学组成,（constituents）,碳水化合物（carbohydrates）木质素（lignins）蛋白质（proteins）脂类化合物（lipids/lipidiccompounds）,包括纤维素、半纤维素及果胶质。

纤维素：

是构成植物细胞壁的主要成分。

纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。

在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。

半纤维素：

化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。

果胶：

糖的衍生物，呈果冻状。

在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。

4.1碳水化合物（carbohydrates）,4.2木质素lignins,木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物根、茎部的细胞壁中。

木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基methoxyl、羟基hydroxyl等官能团。

木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。

在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。

所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分。

针叶树的松柏醇,落叶树的芥子醇,乔木的香豆醇,木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。

4.3脂类化合物lipidiccompounds,脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂的有机化合物。

在植物中脂类化合物主要有以下几种。

脂肪：

属于长链脂肪酸的甘油酯。

高等植物中含量少（1-2%），低等植物含量高（20%左右）。

在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。

蜡质：

主要是长链脂肪酸与含有2426个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。

树脂:

树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。

针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。

树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。

角质和木栓质：

化学性质十分稳定，不溶于有机酸，微生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。

4.3脂类化合物lipidiccompounds,4.4蛋白质proteins,蛋白质：

由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高分子。

由于含羧基carboxyl和羟基hydroxyl，蛋白质具有酸性和碱性官能团，强烈亲水性胶体。

高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高。

植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。

是煤中硫、氮元素的来源之一。

4.5不同植物化学组成的差异性,植物碳水化合物木质素蛋白质,脂类化合物,5煤炭的成因类型,根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。

主要是：

腐植煤、腐泥煤、残植煤和腐植腐泥煤。

腐植煤：

由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

腐泥煤：

主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。

储量大大低于腐植煤，工业意义不大。

残植煤：

由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分（孢子、角质层、树皮、树脂）富集而成。

腐植腐泥煤：

由高等植物、低等植物共同形成的煤。

第二节成煤的条件和环境,煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值的煤炭矿藏。

这些条件包括：

大量植物的持续繁殖（生物、气候的影响）植物遗体不能完全腐烂适合的堆积场所（沼泽、湖泊等）地质作用的配合（地壳的沉降运动形成上覆岩层和顶底板多煤层）,第三节成煤作用过程,植物,泥炭化,成岩作用,泥炭褐煤,变质作用,烟煤、无烟煤,由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。

腐植煤成煤作用可划分为两个阶段：

即泥炭化作用peatification和煤化作用coalification。

煤化作用又分为两个连续的过程即成岩作用diagenesis和变质作用metamorphism.图示如下：

煤化作用,第三节成煤作用过程,煤化程度metamorphicgrade的概念：

在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。

煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级（rank）。

按煤化程度由低到高依次是：

褐煤lignite/browncoal烟煤bituminouscoal（长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）无烟煤anthracite。

1泥炭化作用peatification,1.1泥炭化作用的概念：

高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。

在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

1泥炭化作用peatification,1.2泥炭化作用的过程：

分两个阶段第阶段：

多氧条件下植物遗体暴露在空气中或在沼泽浅部的多氧条件下，由于喜氧细菌和真菌等微生物的作用，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用。

一部分被彻底破坏，变成气体和水；另一部分分解为简单的化学性质活泼的化合物，它们在一定条件下可化合成为腐植酸，而未分解的稳定部分则保留下来。

1泥炭化作用peatification,第二阶段：

缺氧条件下在沼泽水的覆盖下，出现缺氧条件，喜氧微生物被厌氧细菌所替代。

分解产物相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

这两个阶段不是截然分开的，在植物分解作用进行不久，合成作用也就开始了。

1.3植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化：

（1）组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体泥炭；

（2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。

1泥炭化作用peatification,表26植物与泥炭化学组成的比较元素组成，%有机组成，%,1泥炭化作用peatification,泥炭化作用中微生物的活动泥炭的分层泥炭层的垂直剖面，分为氧化环境表层、中间层及还原环境底层。

氧化环境层过渡层还原环境层,1.4泥炭化作用中微生物的活动1.4.2各泥炭层中的微生物特性泥炭表层空气流通，温度高，又有大量有机质，有利于微生物的生存。

在1g泥炭中含有微生物几百万个至几亿个。

如在低位泥炭沼泽的表层，含有大量喜氧性细菌、放线菌和真菌，而厌氧性细菌数量较少。

植物的氧化分解和水解作用，主要是在泥炭沼泽表层进行，因而泥炭沼泽表层又称为泥炭形成层。

1泥炭化作用peatifi