第四章 煤的有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu).ppt

1、第四章煤炭有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，第一節(jié)煤炭結(jié)構(gòu)單元核心部分的結(jié)構(gòu)第二節(jié)煤炭結(jié)構(gòu)單元周?chē)糠值慕Y(jié)構(gòu)第二節(jié)煤的結(jié)構(gòu)模型第三節(jié)煤的分子結(jié)構(gòu)概念，第一節(jié)煤結(jié)構(gòu)單元核心部分的結(jié)構(gòu)，第一節(jié)煤的基本結(jié)構(gòu)單元1。定義構(gòu)成煤的聚合物的“類(lèi)似化合物”稱(chēng)為基本結(jié)構(gòu)單位。煤是由許多基本結(jié)構(gòu)單元組合而成的大分子結(jié)構(gòu)。基本結(jié)構(gòu)單位由規(guī)則部分和不規(guī)則部分組成。2.基本結(jié)構(gòu)單元的規(guī)則部分是指結(jié)構(gòu)單元的核心部分，由幾個(gè)或十多個(gè)苯環(huán)、脂肪環(huán)、加氫方向環(huán)和雜環(huán)(包括氮、氧、硫)組成。隨著煤化程度的增加，苯環(huán)逐漸增加。2，煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)，1 .方向碳系數(shù)是指煤的基本結(jié)構(gòu)單位中屬于芳香結(jié)構(gòu)的碳原子數(shù)Nar(C)與總碳原子數(shù)Ntotal(C

2、)的比率。、2。方向角煤的基本結(jié)構(gòu)單位中，屬于芳香結(jié)構(gòu)的氫原子數(shù)Nar (H)與總氫原子數(shù)Ntotal (H)的比率。3。方向環(huán)率是指煤的基本結(jié)構(gòu)單位中方向環(huán)數(shù)Nar (R)與總環(huán)數(shù)Ntotal (R)的比率。4。環(huán)形縮合金志洙中，N(R)是基本結(jié)構(gòu)單位的縮合環(huán)數(shù)，N(C)是基本結(jié)構(gòu)單位的碳原子數(shù)。環(huán)合度指數(shù)和方向碳系數(shù)之間是，1，含氧官能團(tuán)，1。氧的存在形式可分為兩類(lèi)茄子。一個(gè)是氧官能團(tuán)，如羧基、苯酚羥基、羰基、醌、甲基氧等，煤化程度越低，牙齒部分的比例越大。另一種是在老煤中占優(yōu)勢(shì)的醚鍵和呋喃環(huán)。2 .煤所含的氧官能團(tuán)根據(jù)煤化程度的不同，1)煤所含的氧官能團(tuán)根據(jù)煤化程度急劇減少。其中羥基牙齒

3、最多，其次是羰基、羧基、煤化過(guò)程中甲氧基先消失，接著是羧基，典型的煙煤中不再存在，羥基2)圖中剩余的氧含量主要指尿素和雜環(huán)氧樹(shù)脂，它們所占的比例相當(dāng)大。3 .煤的含硫和含氮作用機(jī)理，煤中有機(jī)硫的主要存在形式依次為噻吩、硫醚鍵和巰基(SH)。煤中的氮量為1%2%，約50u%的氮存在于吡啶環(huán)或喹啉環(huán)中，有胺、亞胺基、腈基、5元雜環(huán)等。2，甲烷氣側(cè)鏈，甲烷氣側(cè)鏈隨著煤化程度的增加迅速縮短，其變化逐漸平緩。老年褐煤和年輕煙煤的烷基碳原子數(shù)量平均為2左右，無(wú)煙煤含有1，即主要甲基。此外，碳占總碳的比例也隨著煤化程度的增加而減少。煤中C為70%時(shí)，炭基碳約占總碳的8%。80%的時(shí)間約占6%。90%到3.5

4、%左右。3，橋接鍵，橋接鍵是連接結(jié)構(gòu)單位的化學(xué)鍵：1。甲基CH2、CH2CH2、CH2 CH2CH2等醚和硫醚鍵o、s、SS等；亞甲醚鍵CH2O、CH2S等；4.芳香族碳-碳鍵卡卡。低煤化也在煤中發(fā)展橋結(jié)合，其類(lèi)型主要是前三種，尤其是長(zhǎng)甲基和亞甲基結(jié)合多。中間煤化度的煤橋耦合數(shù)最小，主要形式為CH2和O。到了無(wú)煙煤階段，腿鍵又增加了，主要是定向碳-碳鍵。第三節(jié)煤的結(jié)構(gòu)模型，1，煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型1。威斯化學(xué)結(jié)構(gòu)模型牙齒模型(圖)目前被公認(rèn)為比較合理的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型，基本反映了煤化學(xué)結(jié)構(gòu)的新進(jìn)展，可以說(shuō)明煤的熱解、加氫、氧化、苯酚降解、水解等部分化學(xué)反應(yīng)等。貼花中的箭頭表示鍵能低且連接弱的橋關(guān)鍵點(diǎn)。

5、，(b)本田化學(xué)結(jié)構(gòu)模型，牙齒模型的特點(diǎn)是在有機(jī)結(jié)構(gòu)部分首先設(shè)想了低分子化合物?？紤]到煤的低分子化合物的存在，縮合方向環(huán)以菲律賓為主。它們之間有比較長(zhǎng)的甲基結(jié)合，對(duì)氧的存在形態(tài)的考慮比較全面。缺點(diǎn)是沒(méi)有包含硫和氮的結(jié)構(gòu)。第四節(jié)煤炭分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代概念，1。煤的主體是三維空間的高分子物質(zhì)煤的大分子，不是均勻的“團(tuán)體”聚合牙齒，而是許多結(jié)構(gòu)相似但完全不相同的結(jié)構(gòu)單元通過(guò)橋鍵連接在一起。2.煤結(jié)構(gòu)單元的核心是，加芳環(huán)煤結(jié)構(gòu)的縮合芳烴的數(shù)量隨著煤化程度的增加而增加。3 .煤結(jié)構(gòu)單元的外圍是烷基側(cè)鏈和官能團(tuán)烷基中主要為CH3和CH2CH2，官能團(tuán)主要為酚羥基、羰基等。4.煤中氧、氮、硫的存在形態(tài)煤中氧的存

6、在形態(tài)除氧作用團(tuán)外還有醚鍵和雜環(huán)。硫的存在形式有巰基、硫醚、噻吩等。氮的存在形式包括吡啶和吡咯環(huán)、胺基、李民基等。5 .結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵可以是長(zhǎng)度不同的亞甲鍵、醚鍵、亞甲鍵、定向碳-碳鍵等都是結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵。煤分子用交聯(lián)包裹空間，以一定的方式排列，徐璐形成其他立體結(jié)構(gòu)。交聯(lián)包括化學(xué)鍵、鄭智薰化學(xué)鍵等。腿的鑰匙等化學(xué)鍵；鄭智薰化學(xué)鍵(例如氫鍵、電子交付-接受鍵、范德華力等)。6 .低分子化合物煤的低分子化合物主要是分子量低于500的有機(jī)化合物。煤中低分子化合物的含量隨著煤化程度的提高而減少。7 .根據(jù)煤化程度不同，煤的結(jié)構(gòu)差異較低，煤化程度較低的煤含有較多的非定向結(jié)構(gòu)和氧基團(tuán)，定向核較小。中變質(zhì)程度的煙煤(泥炭和草炭)的氧基團(tuán)和烷基側(cè)鏈減少，結(jié)構(gòu)單元之間的平行方向程度提高了。煤化程度高的煤發(fā)展成高度縮合的石墨化結(jié)構(gòu)，方向碳-碳交配增加，物理上出現(xiàn)各向異性，具有化學(xué)上明顯的惰性。綜上所述，煤的分子結(jié)構(gòu)可以這樣概括。煤的分子結(jié)構(gòu)基本單位是大分子芳香稠環(huán)化合物，又稱(chēng)大分子六碳環(huán)平面晶格。在大