化工原料及其初步加工

第2章化工原料及其初步加工原料是化工產(chǎn)品消費(fèi)的物質(zhì)根底，是化學(xué)反響的參與物，原料不僅直接影響了產(chǎn)品的性能、本錢(qián)，而且直接影響到工藝過(guò)程和工藝條件，影響到人力和財(cái)力的投入，也影響到物質(zhì)耗費(fèi)和能量耗費(fèi)?！?.1化學(xué)礦物一、化學(xué)礦物種類(lèi)我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，已探明儲(chǔ)量的有20多個(gè)礦種。如硫鐵礦、自然硫、硫化氫氣藏、磷礦、鉀鹽、鉀長(zhǎng)石、明礬石、蛇紋石、化工用石灰?guī)r、硼礦、芒硝、天然堿、石膏、鈉硝石、鎂鹽、沸石鹽、重晶石、碘、溴、砷、硅藻土、天青石等，其中硫鐵礦、重晶石、芒硝及磷礦儲(chǔ)量居世界前列，稀土礦居世界首位。二、磷礦、硫鐵礦和硼礦資源資源比較豐富，但分布不平衡高檔次礦儲(chǔ)量比較少選礦比較為困難，利用較為復(fù)雜1、資源特點(diǎn)2、主要利用方式磷礦：85％用于制造磷肥。消費(fèi)工藝：酸法磷肥和熱法磷肥。硫鐵礦：主要用于消費(fèi)硫酸，但已逐漸被其它工藝取代。硼礦：用于消費(fèi)硼酸、硼砂、單質(zhì)硼和硼酸鹽?！?.2天然氣一、天然氣的組成和分類(lèi)1、主要成分：甲烷〔CH4〕，2、天然氣的分類(lèi)：從組成和性質(zhì)上分為干氣和濕氣。干氣——主要成分為CH4，其次是C2H6，C3H8，C4H10，將它稍加緊縮不會(huì)有液體產(chǎn)生。濕氣——除含CH4和C2H6低碳烷烴外，還含有少量輕汽油，對(duì)它稍加緊縮就有汽油析出來(lái)。二、天然氣的加工利用目前天然氣主要用于制：合成氨、合成甲醇、羰基合成、低碳炔烴和烯烴、甲烷的各種衍生物。1、天然氣制合成氨工藝選擇：烴類(lèi)蒸氣催化轉(zhuǎn)化合成氨的合成氣要求：H2/N2＝3、CH4％<0.3%2、天然氣制合成甲醇合成氣組成：H2和CO合成甲醇中催化劑的選擇：鋅、鉻催化劑：壓力30MPa、反響溫度350－420℃銅基催化劑：壓力5-10MPa、反響溫度230－290℃3、天然氣用于羰基合成〔氫甲?；错憽臭驶铣桑阂谎趸己蜌渑c烯烴在催化劑的存在和壓力下生成比原來(lái)所用烯烴多一個(gè)碳原子的脂肪醛的過(guò)程催化劑：鈷或銠的羰基絡(luò)合物如主要采用八羰基二鈷【Co2(CO)8】§2.3石油一、石油的性質(zhì)、組成和分類(lèi)原油是一種有氣味的粘稠液體，其色澤普通是黃到黑褐色或青色，相以密度為0.75~1.0，熱值43.5-46MJ/kg，是多種烴類(lèi)〔烷烴、環(huán)烷烴和芳烴等〕的復(fù)雜混合物，并含有少量的硫、氧和氮的有機(jī)化合物，平均碳含量為85%~87%，平均氫含量11%~14%，O、S、N含量合計(jì)為1%。工業(yè)上也常按原油的化學(xué)組成來(lái)分類(lèi)，可分為:石蠟基原油、中間基原油和環(huán)烷基原油三類(lèi)。二、原油的預(yù)處置原油由于儲(chǔ)存條件、開(kāi)采工藝等緣由，開(kāi)采出的原油不僅含有泥沙、鐵銹等固體雜質(zhì)，而且還含有大量的水份〔含有鈉、鈣、鎂等鹽類(lèi)物質(zhì)〕，構(gòu)成油包水型乳化液。廣泛采用加破乳劑和高壓電場(chǎng)結(jié)協(xié)作用的脫鹽方法。即所謂的電脫鹽脫水。水的危害：添加燃料耗費(fèi)和蒸餾塔頂冷凝冷卻器的負(fù)荷。鹽的危害：腐蝕設(shè)備，堵塞管路，影響油品的二次加工。預(yù)處置目的：鹽的含量小于3mg/L，水的含量小于0.2%二級(jí)電脫鹽原理流程圖原油自油罐抽出、與破乳劑、洗滌水按比例混合后經(jīng)預(yù)熱送入一級(jí)電脫鹽罐進(jìn)展第一次脫鹽、脫水。在電脫鹽罐內(nèi)，在破乳劑和高壓電場(chǎng)的共同作用下，乳化液被破壞，小水滴聚結(jié)生成大水滴，經(jīng)過(guò)沉降分別，排出污水。一級(jí)電脫鹽的脫鹽效率為90~95%。經(jīng)一級(jí)脫鹽后的原油再與破乳劑及洗滌水混合后送入二級(jí)電脫鹽罐進(jìn)展第二次脫鹽、脫水。二級(jí)電脫鹽污水含水量鹽量不高，可將它回流到一級(jí)混合閥前，這樣既節(jié)省用水又減少含鹽污水的排出量。電脫鹽罐注水的目的：溶解原油中的結(jié)晶鹽；同時(shí)減弱乳化劑的作用，有利于水滴的聚集三、原油的常減壓蒸餾石油經(jīng)預(yù)熱至200~240℃后，入初餾塔。輕汽油和水蒸氣由塔頂蒸出，冷卻到常溫后，入分別器分別掉水和未凝氣體，得輕汽油〔即石腦油〕，未凝氣體稱(chēng)為“原油拔頂氣〞，可用作燃料或消費(fèi)烯烴的裂解原料。初餾塔底油料，經(jīng)加熱爐加熱至360~370℃后，進(jìn)入常壓塔，塔頂出汽油，第一側(cè)線出煤油，第二側(cè)線出柴油，并冠以“直餾〞，以表示它們是由原油直接蒸餾得到的。將常壓塔釜重油在加熱爐中加熱至380~400℃后，進(jìn)入減壓蒸餾塔。減壓塔側(cè)線和常壓塔三、四線油，總稱(chēng)為“常減壓餾分油〞——用作煉油廠的催化裂化等安裝的原料。原油的常減壓蒸餾流程評(píng)價(jià)汽油質(zhì)量的目的：餾分組分、安定性和辛烷值提高汽油辛烷值的方法：添加四醋酸鉛用催化裂化、催化重整方法調(diào)整汽油中烴類(lèi)的組成添加高辛烷值組分如甲基叔丁基醚、異構(gòu)化油等四、原油的二次加工二次加工的必要性：采用常減壓蒸餾得到的輕質(zhì)油僅有10%-40%,而國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展需求大量的輕質(zhì)油，輕質(zhì)油：重質(zhì)油：光滑油產(chǎn)率比為20:6:1。二次加工方法：熱裂化、催化裂化、加氫裂化和催化重整二次加工：把重質(zhì)餾分及渣油的化學(xué)構(gòu)造進(jìn)展破壞，使之生成汽油、煤油、柴油和氣體等輕質(zhì)油品的過(guò)程。1、熱裂化熱裂化分類(lèi)：高壓熱裂化〔2.0-7.0MPa,450-550℃〕低壓裂化〔0.1-0.5MPa,550-770℃〕缺陷：熱裂化汽油辛烷值仍較低，而且安定性不好。2、催化裂化目的：添加汽油的產(chǎn)量，我國(guó)汽油產(chǎn)量中70％都是催化裂化汽油。催化劑：硅酸鋁、Y型分子篩、ZSM-5型沸石和稀土改性的Y〔或X〕型分子篩。反響器：固定床、挪動(dòng)床和流化床3、加氫裂化加氫裂化是催化裂化技術(shù)的改良，是在加氫條件下進(jìn)展的催化裂化反響，可抑制催化裂化時(shí)發(fā)生的脫氫縮合反響，防止焦炭的生成。催化劑選擇：具有雙功能的催化劑〔加氫活性和裂化活性〕常用催化劑：非貴金屬〔Ni、Mo和W〕和貴金屬〔Pd、Pt〕氧化物和氧化硅－氧化鋁或沸石分子篩組成的雙功能催化劑，金屬或金屬氧化物提供加氫活性，氧化硅－氧化鋁或沸石分子篩提供裂化活性。反響器類(lèi)型：固定床、沸騰床和懸浮床〔漿態(tài)床〕。固定床工藝流程：一段加氫裂化流程兩段加氫裂化流程串聯(lián)加氫裂化流程4、催化重整重整對(duì)象：輕質(zhì)原料油重整目的：提高汽油辛烷值、生成芳烴重整分類(lèi)：熱重整和催化重整由于重整油中芳烴的含量到達(dá)30-60%,因此已成為生成芳烴的主要方式。兩段流程由于對(duì)原料油要求不高，航空煤油收率高，而且能消費(fèi)汽油，因此被以為是最好的工藝。催化重整：反響類(lèi)型：芳構(gòu)化反響反響特點(diǎn)：強(qiáng)吸熱體積增大由于低壓容易造成積碳，所以催化重整普通是在高溫高壓下進(jìn)展。催化重整的原料選擇：根據(jù)重整的目的決議所用原料的“族組成〞，即原料中烷烴、環(huán)烷烴、烯烴和芳烴的含量比例。對(duì)于以消費(fèi)芳烴為目的選擇環(huán)烷烴含量高、餾程為60-90℃或60-145℃的窄餾分作為原料，提高辛烷值汽油為目的選擇90-180℃的寬餾分作為原料。催化劑選擇：目前常用的是雙金屬催化劑：Pt-Re、Pt-Sn、Pt-Ir。由于催化劑中都含有貴金屬鉑，故催化重整又被稱(chēng)為鉑重整。催化重整工藝流程：①預(yù)脫砷和預(yù)分餾：砷含量<1×10-6(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；根據(jù)重整目的切割餾分。②預(yù)加氫：使砷、鉛、銅等化合物加氫分解出金屬，吸附在催化劑上進(jìn)展脫除；除去O、N、S等雜原子；飽合烯烴，防止積炭的生成。③催化重整：3個(gè)反響器和3個(gè)加熱器串聯(lián)；反響溫度485-510℃，反響壓力2.05-3.0MPa。④后加氫：消除重整油中的不飽合烯烴，提高產(chǎn)質(zhì)量量。⑤穩(wěn)定系統(tǒng)：除去重整油中的氣態(tài)烴和戊烷。⑥芳烴抽提：利用液相抽提法抽提出重整油中的芳烴。⑦芳烴分別：用精餾等方法分別出苯、甲苯等芳烴。五、焦化用于處置減壓渣油、熱裂化渣油及一些重質(zhì)油品，目的就是為了得到更多的輕質(zhì)油品，焦化生成的焦炭用于生產(chǎn)電極焦，生成的焦化產(chǎn)體含有大量的烯烴，可用做化工原料。焦化工藝：釜式焦化、延遲焦化和流化焦化延遲焦化就是把原料油在爐管內(nèi)短時(shí)間內(nèi)加熱到較高溫度〔480-500℃〕，然后迅速分開(kāi)爐管進(jìn)到焦化塔，使原料的裂化、縮合等反響延遲到焦化塔進(jìn)展。留意：為了防止原料油在爐管內(nèi)結(jié)焦，需向爐管內(nèi)注入軟化水§2.4煤炭煤是全世界分布最廣、儲(chǔ)量最豐富的化石燃料，占全部化石燃料的75%。而中國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量居世界第三位。而我國(guó)的煤炭消費(fèi)量為1667.0Mt，居世界第一位。全球總計(jì)的煤炭?jī)?chǔ)/采比為204，石油為41，天然氣為67.1。在我國(guó)的一次能源耗費(fèi)中，煤炭所占的比例到達(dá)了75％，因此煤炭的能源戰(zhàn)略位置在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)改動(dòng)，煤炭的高效干凈化利用也會(huì)隨著煤化工行業(yè)的發(fā)展得到不斷的提高，其在化工原料中的位置也會(huì)得到不斷的提高。一、煤的種類(lèi)和特征根據(jù)成煤植物和生成條件，煤炭普通可以分為三大類(lèi)：腐植煤、殘植煤和腐泥煤。根據(jù)煤化程度，腐植煤可以分為以下四類(lèi)：1、泥炭：棕褐色或黑褐色的不均勻物質(zhì)，含水量達(dá)85-95%，含有大量未分解的植物的根、莖、葉等殘?bào)w，含碳量較低<50％，含有腐殖酸和瀝青質(zhì)。2、褐煤：褐色或黑褐色，顏色隨煤化程度加溫而變暗，相對(duì)密度為1.1-1.4，腐殖酸隨煤化程度先添加后減少，含碳量為60-70%。3、煙煤：灰黑色或黑色，熄滅時(shí)火焰長(zhǎng)而且煙多，不含腐殖酸，相對(duì)密度為1.2-1.45，多數(shù)能結(jié)焦，含碳量為75-90%，煙煤是自然界分布最廣的煤種。4、無(wú)煙煤：灰黑色，相對(duì)密度為1.4-1.8，熄滅無(wú)煙，火焰短，不結(jié)焦，含碳量普通在90%以上。二、煤的生成煤主要是由植物生成的，而植物本身的有機(jī)族組成也各不一樣，因此不同的有機(jī)族組成經(jīng)過(guò)成煤作用后，就構(gòu)成了不同的煤種或煤巖組成。古生代的石炭紀(jì)和三疊紀(jì)，主要成煤植物孢子植物中生代的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，主要成煤植物裸子植物新生代的第三紀(jì)，主要成煤植物被子植物1、主在成煤期和成煤植物2、成煤的氣候、地理和地質(zhì)條件要有適宜的氣候條件，適宜植物一代代的繁茂生成；要有大面積的沼澤環(huán)境，利于植物的生長(zhǎng)以及植物殘?bào)w堆積在水中;③地殼的運(yùn)動(dòng)要與死亡植物殘?bào)w堆積的速度相順應(yīng)，使植物殘?bào)w盡能夠多的得到堆積。3、腐植煤的成煤過(guò)程由植物的殘骸轉(zhuǎn)變?yōu)槊阂啔v兩個(gè)階段：第一階段：泥炭化階段特點(diǎn)：弱氧化環(huán)境和復(fù)原環(huán)境的相互轉(zhuǎn)變過(guò)程第二階段：煤化作用階段〔成巖作用和蛻變作用〕特點(diǎn)：泥炭的脫水成型以及煤蛻變程度的不斷提高蛻變作用：受溫度、壓力和時(shí)間的影響，煤化程度不斷加深的過(guò)程。深成蛻變作用巖漿蛻變作用動(dòng)力蛻變作用蛻變作用分類(lèi)：煤化過(guò)程表示圖三、煤巖學(xué)及其運(yùn)用1、煤的巖相組成⑴宏觀煤巖成分：根據(jù)煤的顏色、光澤和斷口鏡煤：呈黑色、光澤強(qiáng)，質(zhì)地均勻而脆，具有貝殼狀斷口;絲炭：外觀像木炭，呈灰黑色，具有明顯的纖維狀構(gòu)造和絲絹光澤，疏松多孔，易碎;亮煤：最常見(jiàn)的煤巖成分，光澤僅次于鏡煤，性脆；暗煤：光澤暗淡，呈灰黑色，致密，相對(duì)密度大，鞏固而具有韌性。⑵宏觀煤巖類(lèi)型光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤⑶煤巖顯微組分利用顯微鏡，按煤巖的成因特征、構(gòu)造以工藝性質(zhì)，可以把腐殖煤的顯微組分分為三類(lèi)：鏡質(zhì)組〔凝膠化顯微組分〕：由植物的莖、葉的木質(zhì)纖維組織經(jīng)凝膠化作用構(gòu)成的凝膠體，在各顯微組分組中，鏡質(zhì)體的氧含量最高，氫含量和揮發(fā)分高于惰質(zhì)組而低于殼質(zhì)組。鏡質(zhì)體〔內(nèi)生裂隙〕，油浸，反射光，500×，內(nèi)蒙古神府東勝煤鏡質(zhì)體〔內(nèi)生裂隙〕，油浸，反射光，500×，內(nèi)蒙古神府東勝煤鏡質(zhì)體，油浸，反射光，500×，山西平朔煤絲質(zhì)組(絲炭化組分)：由木質(zhì)纖維組織經(jīng)絲炭化作用構(gòu)成。絲質(zhì)體，破碎較嚴(yán)重，油浸，反射光，500×，山西平朔煤火焚絲質(zhì)體，薄壁較薄，胞腔含粘土礦物，油浸，反射光，500×，山西平朔煤絲質(zhì)體，胞腔含黃鐵礦，油浸，反射光，500×，山西平朔煤殼質(zhì)組(穩(wěn)定組分)：由植物中化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的部分生成，如樹(shù)脂、孢子、花粉、角質(zhì)膜等。。孢粉體和角質(zhì)體，油浸，反射光，500×，山西平朔煤2、煤巖組分性質(zhì)和煤巖學(xué)運(yùn)用〔1〕煤巖組分的主要性質(zhì)反射率在反射光下，顯微組分外表的反射光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度之比稱(chēng)為反射率，以R(%)表示。三種顯微組分的反射率大小順序：絲質(zhì)組>鏡質(zhì)組>穩(wěn)定組油浸鏡質(zhì)組最大反響率：②化學(xué)組成和性質(zhì)對(duì)同一煤化程度的煤，碳含量以絲炭為最高，氫含量以穩(wěn)定組為最高，隨著蛻變程度的加深，各顯微組分化學(xué)組成和性質(zhì)的差別逐漸減少，最后趨于一致。干餾焦油產(chǎn)率：穩(wěn)定組>鏡質(zhì)組>絲質(zhì)組煉焦性質(zhì)：鏡質(zhì)組具有良好的膨脹性和粘結(jié)性，隨煤化程度的提高，呈現(xiàn)先由低到高，再由高到低的特點(diǎn)；穩(wěn)定組具有良好的流動(dòng)性，也是煉焦的活性組分，絲質(zhì)組屬于惰質(zhì)組分，對(duì)煉焦沒(méi)有任何協(xié)助。加氫液化性質(zhì)：穩(wěn)定組、鏡質(zhì)組>絲質(zhì)組四種宏觀煤巖成分的加工特性：鏡煤：適宜于煉焦、低溫干餾、氣化、液化等絲炭：適宜于氣化亮煤：適宜于煉焦、氣化、低溫干餾等暗煤：適宜于低溫干餾、氣化等〔2〕煤巖學(xué)的運(yùn)用主要用于煤分類(lèi)、煤質(zhì)評(píng)價(jià)、指點(diǎn)煉焦配煤、預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量和油氣勘探等。3、煤的化學(xué)組成和構(gòu)造〔1〕煤的元素組成主要元素：C、H、O、N、S主要元素和煤化程度之間的關(guān)系：隨著煤化程度的提高，C含量逐漸添加；H和O含量逐漸減少，在中等煤化程度之前H的變化幅度很小，到達(dá)無(wú)煙煤階段明顯減少；N和S的含量與煤化程度根本沒(méi)有關(guān)系，主要與成煤植物和成煤環(huán)境有關(guān)?！?〕煤化學(xué)構(gòu)造的根本概念煤構(gòu)造的研討方法碎片信息重組法物理化學(xué)研討方法化學(xué)研討方法吸附性能溶劑抽提加氫抽提熱解抽提普通抽提特定抽提超臨界抽提熱解解聚氫化加氫鹵化官能團(tuán)分解烷基化②煤鏡質(zhì)組的構(gòu)造單元普通的聚合物都是由一種或幾種單體聚合而成，研討發(fā)現(xiàn)煤具有類(lèi)似的性質(zhì)，但煤的單體僅僅類(lèi)似，組成卻不同，因此把組成煤的單體稱(chēng)為“構(gòu)造單元〞。構(gòu)造單元類(lèi)似于聚合物的聚合單體，分規(guī)那么和不規(guī)那么兩部分規(guī)那么部分由幾個(gè)或十幾個(gè)苯環(huán)、脂環(huán)、氫化芳香環(huán)及雜環(huán)〔含氮、氧、硫等元素〕縮聚而成，稱(chēng)為根本構(gòu)造單元的核或芳香核不規(guī)那么部分是銜接在核周?chē)耐榛鶄?cè)鏈和各種官能團(tuán)褐煤次煙煤高揮發(fā)分煙煤低揮發(fā)分煙煤無(wú)煙煤石墨隨著煤化程度的提高，構(gòu)成核的環(huán)數(shù)增多，銜接在核周?chē)膫?cè)鏈和官能團(tuán)數(shù)量那么不斷變短和減少③煤的構(gòu)造模型煤的平均構(gòu)造單元模型——根據(jù)煤構(gòu)造的碎片特征信息和分子成鍵的知識(shí)構(gòu)造的反映有機(jī)質(zhì)主要特征的模型Fuchs構(gòu)造模型Given構(gòu)造模型Wiser構(gòu)造模型本田構(gòu)造模型Shinn構(gòu)造模型一、煤的物理構(gòu)造Fuchs模型——20世紀(jì)60年代以前的代表模型。由W.Fuchs〔德〕提出，

1957年經(jīng)VanKrevelen修正特點(diǎn)：二戰(zhàn)前，以化學(xué)研討方法為主，僅獲得一些定性的概念，可用于建模的定量數(shù)據(jù)很少。采用“統(tǒng)計(jì)構(gòu)造分析〞方法，定量描畫(huà)了煤構(gòu)造中的芳香和脂肪簇，并初次援用X射線分析和紅外光譜的結(jié)果來(lái)證明其結(jié)論。特點(diǎn)是具有很大的蜂窩狀縮合芳香環(huán)——比較片面，不能全面反映煤構(gòu)造的特征一、煤的物理構(gòu)造Given模型——1960年，P.H.Given〔英〕初次提出當(dāng)時(shí)獲公認(rèn)的“構(gòu)造單元〞

模型特點(diǎn)：低煤化度煙煤，初次提出煤具有三維空間構(gòu)造，主要是萘環(huán)以脂環(huán)互聯(lián)，分子線性陳列構(gòu)成折疊狀的無(wú)序的三維空間大分子；存在各種官能團(tuán)、氫鍵和含氮雜環(huán)；加強(qiáng)了氫化芳環(huán)構(gòu)造，在煤液化過(guò)程初期具有供氫活性。C82%一、煤的物理構(gòu)造Wiser模型——1975年，WHWiser〔美〕特點(diǎn)：引入了用以解釋煤熱解、加氫、氧化等化學(xué)反響的弱鍵和橋鍵，較為全面和合理一、煤的物理構(gòu)造本田模型特點(diǎn)：思索了低分子化合物的存在，縮合環(huán)以菲為主，由較長(zhǎng)的次甲基鍵相銜接；但沒(méi)有思索氮和硫的構(gòu)造一、煤的物理構(gòu)造Shinn模型——1984年，JHShinn根據(jù)一段和兩段液化產(chǎn)物分布提出

的，又稱(chēng)反響構(gòu)造模型，目前廣為接受C661H561N4O74S6MG=10023特點(diǎn)：以煙煤為對(duì)象，分子量1萬(wàn)為單位。假設(shè)：芳環(huán)或氫化芳環(huán)由較短的脂鏈和醚鍵相連，構(gòu)成大分子聚集體，小分子相鑲嵌于聚集體孔洞或空穴中，可經(jīng)過(guò)溶劑溶解抽提出來(lái)。④煤大分子構(gòu)造的近代概念煤是三維空間高度交聯(lián)的非晶質(zhì)的高分子縮聚物構(gòu)造單元的中心是縮合芳香核構(gòu)造單元的周邊有不規(guī)那么部分構(gòu)造單元之間由橋鍵銜接煤的相對(duì)分子質(zhì)量氧、氮、硫的存在方式低分子化合物煤化程度對(duì)煤構(gòu)造的影響四、煤的普通性質(zhì)1、煤的工業(yè)分析與元素分析〔proximateanalysisandultimateanalysis〕煤的工業(yè)分析水分〔M〕、灰分〔A〕、揮發(fā)分〔V〕、固定碳〔FC〕、發(fā)熱量煤中水分水分外在水分內(nèi)在水分游離水化合水結(jié)合形狀熱解水結(jié)晶水外在水分〔Mf〕：是指煤在開(kāi)采、運(yùn)輸和洗選過(guò)程中潤(rùn)濕在煤的外表以及大毛細(xì)孔〔直徑>10-5cm〕中的水。內(nèi)在水分〔Minh〕：是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細(xì)孔〔直徑<10-5cm〕中的水。最高內(nèi)在水分〔MHC〕：煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔吸附的水分在一定條件下到達(dá)飽和時(shí)的內(nèi)在水分含量。外在水分測(cè)定方法：在空氣中放置時(shí)，外在水分不斷蒸發(fā)，直至煤中水分的蒸汽壓與空氣的相對(duì)濕度到達(dá)平衡時(shí)為止，此時(shí)失去的水分就是內(nèi)在水分。內(nèi)在水分測(cè)定方法：將風(fēng)干煤加熱到105～110℃時(shí)所失去的水分。煤中灰分礦物來(lái)源原生礦物質(zhì)外來(lái)礦物質(zhì)煤灰?guī)缀跞縼?lái)源于煤中的礦物質(zhì)，但煤在熄滅時(shí)，礦物質(zhì)大部分氧化、分解，并失去結(jié)晶水，因此，煤灰的組成和含量與煤中的礦物質(zhì)的組成和含量差別很大。所以普通所說(shuō)的煤的“灰分〞實(shí)踐上就是煤灰產(chǎn)率。次生礦物質(zhì)來(lái)源灰分測(cè)定：煤中灰分的測(cè)定是將1g分析煤樣在815±10℃的溫度下完全熄滅，剩下殘?jiān)姆至堪俜致始礊樵嚇拥幕曳?。煤灰的熔融性：即煤灰熔點(diǎn)煤灰熔融性是動(dòng)力用煤和氣化用煤的重要目的。熔融性測(cè)試方法：角錐法

根據(jù)灰熔點(diǎn)溫度〔T2，℃〕可把煤灰分為四種類(lèi)型：易熔灰分〔T2≤1100〕；中等熔融灰分〔1100<T2≤1250〕；難熔灰分〔1250<T2≤1500〕；耐熔灰分〔>1500〕。T1T2T3煤中揮發(fā)分煤在限定條件下隔絕空氣加熱后，揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)率〔％〕稱(chēng)為揮發(fā)分。測(cè)定方法:稱(chēng)取1克煤樣，放入帶蓋的瓷坩堝中，在900±10℃的溫度下，隔絕空氣加熱7分鐘，所失去的分量點(diǎn)煤樣分量的百分率，減去煤樣的水分那么為揮發(fā)分。用V%表示。留意：當(dāng)煤中碳酸鹽類(lèi)型的CO2含量≥2%時(shí)，需進(jìn)展校正。焦渣：沒(méi)定揮發(fā)份后，坩堝內(nèi)殘留下來(lái)的不揮發(fā)物質(zhì)用途：判別煤種的粘結(jié)性、熔融性和膨脹性揮發(fā)分和煤化程度的關(guān)系腐植煤中鏡質(zhì)組的揮發(fā)分隨煤化程度的添加大體上呈均勻下降的趨勢(shì)，因此通常把它作為評(píng)價(jià)煤化程度的目的。主要用作無(wú)煙煤和煙煤的分類(lèi)，不適宜褐煤。煤的發(fā)熱量單位質(zhì)量煤完全熄滅所產(chǎn)生的熱量，記為Q〔J/g〕測(cè)定方法：氧彈量熱法發(fā)熱量與煤化程度的關(guān)系從褐煤到焦煤，發(fā)熱量隨著煤化程度的添加而增大，在肥煤和焦煤處到達(dá)最大值，約37MJ/kg，以后隨著煤化程度的升高有所下降。煤的固定碳FCad=100-(Mad+Aad+Vad)煤的元素分析煤的元素分析主要包括：C、H、O、N、SC和H的測(cè)定方法：熄滅法N的測(cè)定方法：凱氏法或改良的凱氏法S的測(cè)定：S的種類(lèi)：有機(jī)硫〔硫醇、硫醚和噻吩等〕無(wú)機(jī)硫〔硫酸鹽硫、硫鐵礦硫和元素硫〕全硫的測(cè)定方法：艾氏法、高溫熄滅法無(wú)機(jī)硫的測(cè)定：硫酸鹽硫：用稀鹽酸溶解煤樣中的硫酸鹽，測(cè)定SO42-硫鐵礦硫：直接測(cè)定法和間接測(cè)定法元素硫：普通不測(cè)，高硫煤需單獨(dú)測(cè)定O的測(cè)定：采用差減法計(jì)算煤樣分析數(shù)據(jù)的表示與基準(zhǔn)換算基準(zhǔn)符號(hào)有機(jī)質(zhì)礦物質(zhì)和灰分外在水分內(nèi)在不分收到基（應(yīng)用基）ar√√√√空氣干燥基（分析基）ad√√×√干燥基d√√××干燥無(wú)灰基daf√×××干燥無(wú)礦物質(zhì)基（有機(jī)基）dmmf√×××不同分析基準(zhǔn)的物理意義2、煤的空間構(gòu)造性質(zhì)煤的真密度煤的鏡質(zhì)組真密度隨煤化程度的添加呈現(xiàn)先減小后添加的變化趨勢(shì)。顯微組分的真密度：絲質(zhì)組>鏡質(zhì)組>穩(wěn)定組煤的外表積、孔隙率和孔徑分布3、煤的溶劑抽提目的：在根本上不破壞煤有機(jī)質(zhì)構(gòu)造的情況下，研討各種溶劑抽出物及殘?jiān)慕M成、構(gòu)造、性質(zhì)，用來(lái)推測(cè)煤大分子的組成和構(gòu)造。(1)中性溶劑：脂肪烴類(lèi)——石油醚；芳香烴類(lèi)——苯、四氫萘、萘、甲苯等；合氧化合物——乙醚、丙酮等；合氯化合物——氯仿(CHCL3)、四氯化碳。(2)堿性溶劑：含氮化合物——吡啶、喹啉等；(3)酸性溶劑：各種酚類(lèi)；(4)混合溶劑：焦油餾分、蒽油等。常用的溶劑：溶劑抽提方法的分類(lèi)：普通抽提在100℃以下的溫度，采用普通溶劑(苯、氯仿、乙醇等)抽提，抽出物占煤的百分之幾以下，抽出物是由樹(shù)脂和樹(shù)蠟等所組成的瀝青類(lèi)物質(zhì)，反響了煤中低分子化合物的信息。②特殊抽提在200℃以下，用親核性的溶劑(如胺類(lèi)、酚類(lèi)、吡啶等)抽提時(shí)，抽出物占煤的20—40％。其抽出物與煤有機(jī)質(zhì)的根本構(gòu)造單元類(lèi)似，對(duì)煤的構(gòu)造研討是重要的。在此條件下抽提純屬物理過(guò)程，抽提機(jī)理是因范得華鍵和氫鍵斷裂所致。③熱解抽提在300℃以上的溫度，采用菲、蒽、喹啉和焦油餾分進(jìn)展抽提，抽出率到達(dá)60%以上，抽出物主要是煤受熱分解后的產(chǎn)物。⑤超臨界抽提以甲苯、異丙醇或水為溶劑在超越臨界點(diǎn)的條件下進(jìn)展的抽提，溫度在400℃左右，抽提率可達(dá)30%以上。④加氫抽提在300℃以上的溫度，采用供氫溶劑〔四氫化萘、氫化菲等〕或在氫壓下，將煤在加氫分解的同時(shí)進(jìn)展抽提。4、煤的化學(xué)性質(zhì)煤的氧化氧化對(duì)煤的性質(zhì)有很大的影響。利用氧化法可以研討煤的構(gòu)造，得到關(guān)于煤構(gòu)造的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還可以得到不同氧化程度的產(chǎn)物：如苯羧酸、草酸、腐殖酸等。煤的氧化階段輕度氧化深度氧化深度氧化：常用的氧化劑有KMnO4、Na2Cr2O7、O3、H2O2、HNO3等，最常用的是KMnO4的堿性溶液和HNO3。堿性介質(zhì)的作用：使氧化生成的酸轉(zhuǎn)變?yōu)辂}類(lèi)穩(wěn)定下來(lái)，堿也促使腐殖酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤海瑴p少反響產(chǎn)物的過(guò)度氧化，到達(dá)控制氧化的目的。輕度氧化：生成不溶于水但溶于堿性水溶液或某些有機(jī)溶劑的物質(zhì)，由于與煤中抽提到的原生腐殖酸的組成、性質(zhì)類(lèi)似，因此稱(chēng)為再生腐殖酸。煤的風(fēng)化與自燃：煤在空氣中堆放，或煤層遭到大氣要素的綜合影響，煤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及工藝性質(zhì)發(fā)生一系列改動(dòng)的景象就稱(chēng)之為風(fēng)化。自燃是風(fēng)化的一種的結(jié)果，當(dāng)風(fēng)化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量釋放不出去，在煤堆或煤層中積聚到達(dá)煤的著火點(diǎn)時(shí)，就構(gòu)成了自然。風(fēng)化對(duì)煤的影響：化學(xué)組成：風(fēng)化煤碳和氫的含量減少，氧含量添加，活性酸性基團(tuán)添加；物理性質(zhì)：強(qiáng)度和硬度降低，易碎，吸濕性加強(qiáng)；化學(xué)性質(zhì)：腐殖酸含量添加，著火點(diǎn)降低，熱值減?。还に囆再|(zhì)：粘結(jié)性降低，低溫干餾焦油產(chǎn)率降低。煤的其他化學(xué)反響3、煤的工藝性質(zhì)工藝性質(zhì)：粘結(jié)性和結(jié)焦性、反響性、熱穩(wěn)定性、低溫焦油產(chǎn)率、煤灰熔融性和結(jié)渣性等?！?〕煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性?shī)W亞膨脹度(b)測(cè)定煤的膨脹性和粘結(jié)性基氏塑性度反映膠質(zhì)體的數(shù)量和性質(zhì)膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層厚度〔y〕羅加指數(shù)(R.I.)測(cè)定煙煤粘結(jié)性的目的粘結(jié)指數(shù)(G)測(cè)定煙煤粘結(jié)性的目的自在膨脹序數(shù)測(cè)定煤的膨脹性和粘結(jié)性葛金指數(shù)低溫干餾、測(cè)定煤的粘結(jié)性粘結(jié)性：指煙煤分在隔絕空氣條件下加熱時(shí)，構(gòu)成具有可朔性的膠質(zhì)體，最后粘結(jié)成塊狀焦炭，并粘結(jié)惰性物料的性能。結(jié)焦性：指煙煤在焦?fàn)t或模擬焦?fàn)t條件下，構(gòu)成具有一定塊度和強(qiáng)度焦炭的才干?！?〕煤的反響性煤在一定溫度條件下與不同的氣