煤的化学性质.pptx

煤的化学性质主讲老师：赵辉《煤质分析》学校名称：陕西能源职业技术学院 目录氯化反应磺化反应水解反应氧化反应1234 研究煤化学反应的意义煤的化学反应可以使煤的聚合结构发生解聚变成分子较小的化合物，有助于研究煤的本质和结构。煤的化学反应，可以在煤分子中引入或生成新的活性基团，大大提高煤的反应活性，为煤的进一步加工利用提供基础。煤的化学反应生成的小分子有机化合物可以通过化学合成的手段制成有用的化工产品。 一、氯化反应煤的氯化方法主要有两种，一是在较高温度（约175℃或更高）下用氯气进行气相氯化，二是在低于100℃的温度下，在水介质中进行氯化。在水的强离子化作用下，氯化反应速度很快，煤的转化程度较深，故研究得较多。0102030405温度时间催化剂氯气流量水煤比影响因素 一、氯化反应煤在水介质中可能发生的化学反应取代反应反应前期，芳环和脂肪侧链上的氢被氯取代，析出HCl加成反应反应后期，当煤中氢含量大大降低后也可以发生芳香加成反应氧化反应次氯酸可将煤氧化产生碱可溶性腐植酸和水溶性有机酸 一、氯化反应氯化煤的溶剂抽提物可以作为涂料和塑料的原料。用溶剂抽提出的氯化腐植酸具有生物活性，可作植物生长的刺激剂。氯化煤还可作水泥分散剂、鞣革剂和活性炭等。利用氯化时副产的盐酸可以分解磷矿粉，生产腐植酸-磷肥。煤在高温下气相氯化可制取四氯化碳。「作用」 二、磺化反应煤与浓硫酸或发烟硫酸可以进行磺化反应，使煤的缩合芳香环和侧链上引入磺酸基（－SO3H），生成磺化煤。在加热条件下，浓硫酸也是一种氧化剂，可以把煤分子结构中的甲基、乙基氧化成羧基（－COOH），并使碳氢键（C－H）氧化成酚羟基（－OH）。由于煤经磺化后，增加了－SO3H、－COOH和－OH三种官能团，并且它们都有活性氢，可以简化地表示为RH。这些官能团上的氢离子（H+）能被其他金属离子如Ca2+、Mg2+等所取代。煤磺化反应后经洗涤、干燥、过筛制得的多孔黑色颗粒，称为氢型磺化煤（RH），若与Na+交换可制成钠型磺化煤（RNa）。当磺化煤遇到含金属离子的溶液，就可以发生H+和金属离子的交换反应： 三、水解反应煤的水解反应是指煤在碱性水溶液中进行的一系列反应过程。一种含碳76.9%的烟煤，在350℃下经过5mol·L-1的NaOH水解处理24h后，水解产物的种类和所占的百分比如表所示。水解产物中的酚类可能是由于煤中醚键的水解形成的，酸或醇类则可能是由于煤中醛基在NaOH介质中进行歧化反应形成的。实验证明，煤中可水解的键不多，但水解可以引起煤中有机质的变化，如煤水解后不溶残余物在苯中的溶解度明显增加。产物组成产率/%分析结果可燃气体2.8H2、CH4、C2H6低级酚3.0液体酚类（相对分子质量90~180）高级酚5.0固体酚类（相对分子质量大于300）脂肪酸类1.3乙酸、丙酸、丁酸等碱类0.7-氨0.5NH3烃类15.61~2个芳香环（相对分子质量100~400）碳酸盐22.0-合计62.6某烟煤的碱性水解产物 四、氧化反应煤的氧化反应是煤与氧相互作用的过程。煤的氧化可以按其进行的深度或主要产品分为5个阶段，如表所示。氧化阶段主要氧化条件氧化剂主要产物Ⅰ表面氧化阶段轻度氧化从常温到100℃空气或氧气表面碳氧配合物Ⅱ再生腐植酸阶段100~250℃100~200℃，碱溶液中80~100℃空气或氧气空气或氧气硝酸可溶于碱的高分子有机酸（再生腐植酸）ⅢⅢ次生腐植酸阶段深度氧化200~300℃，碱溶液中，加压碱性介质碱性介质空气或氧气KMnO4H2O2可溶于水的复杂有机酸（次生腐植酸）Ⅳ苯羧酸阶段与阶段Ⅲ相同，但增加氧化剂量和延长反应时间可溶于水的苯羧酸Ⅴ燃烧高温，完全氧化二氧化碳和水量变到质变的哲学思考 课堂小结煤的化学反应氧化反应氯化反应磺化反应水解反应思 考 题煤的风化和煤的自燃属于轻度氧化还是深度氧化呢？ 感谢您的观看主讲老师：赵辉THANKS学校名称：陕西能源职业技术学院