煤化学汇总
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煤化学何选明知识点总结煤化学是研究煤的物理和化学性质以及在工业生产中的应用的一门学科。
煤是一种重要的化石燃料,具有丰富的资源储量和广泛的应用领域。
煤化学作为一个重要的学科领域,对于认识和利用煤的能源和化工价值具有重要意义。
本文将从以下几个方面对煤化学的知识点进行总结。
一、煤的组成和性质煤是一种由有机物质经过地质作用形成的燃料。
煤的主要成分是碳、氢、氧、氮、硫等元素,同时还含有一定量的灰分和水分。
煤的组成和性质对于煤的利用和煤化学的研究具有重要影响。
二、煤的燃烧特性煤燃烧是指将煤中的有机物质在氧气的存在下发生化学反应,产生热能和废气的过程。
煤的燃烧特性包括燃烧过程中的温度分布、气相和固相产物的生成规律等。
了解煤的燃烧特性对于煤燃烧工程和煤的利用具有重要意义。
三、煤的气化和液化煤的气化是指利用煤作为原料,通过高温和压力条件下的化学反应,将煤转化为气体燃料的过程。
煤的液化是指将煤转化为液体燃料的过程。
煤的气化和液化技术对于提高煤的利用率和煤化学工业的发展具有重要意义。
四、煤的加氢和加氧反应煤的加氢反应是指将煤分子中的氢原子增加的化学反应。
煤的加氧反应是指将煤分子中的氧原子增加的化学反应。
煤的加氢和加氧反应对于煤的转化和利用具有重要意义。
五、煤的催化裂化和热裂化煤的催化裂化是指通过催化剂的存在,将煤分子中的大分子链断裂为小分子链的化学反应。
煤的热裂化是指在高温条件下,将煤分子中的大分子链断裂为小分子链的化学反应。
煤的催化裂化和热裂化对于煤的转化和煤化学工业的发展具有重要意义。
六、煤的环境影响和排放控制煤的利用会产生大量的废气、废水和固体废弃物等,对环境造成一定的影响。
了解煤的环境影响和排放控制对于保护环境和可持续发展具有重要意义。
总结起来,煤化学作为一门重要的学科领域,涉及煤的组成和性质、燃烧特性、气化和液化过程、加氢和加氧反应、催化裂化和热裂化等多个方面的知识点。
对于认识和利用煤的能源和化工价值,了解煤化学的知识点具有重要意义。
煤化学汇总————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:一1.煤是由什么物质形成的?答:煤是由植物(尤其是高等植物)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.成煤植物的主要化学组成是什么?它们各自对成煤的贡献如何?答:组成:碳水化合物( carbohydrates )、木质素( lignins)、蛋白质( proteins ) 、脂类化合物( lipids/lipidic compounds )贡献:木质素>碳水化合物>脂类化合物>蛋白质原因:数量上,碳水化合物最多,木质素次之,蛋白质和脂类化合物较少;结构上,木质素、脂类化合物结构较稳定,碳水化合物、蛋白质易分解。
3.为什么木质素对成煤作用的贡献最大?答:含量仅次于碳水化合物;结构为三维空间大分子,抵抗微生物分解的能力较强,且结构中含有酚类的结构,具有杀菌作用,所以木质素更容易在成煤过程中保存下来。
4.为什么木质素抗微生物分解能力较强?答:结构为三维空间大分子,且结构中含有酚类的结构,具有杀菌作用,所以抵抗微生物分解的能力较强。
5.什么是腐泥煤、什么是腐植煤?答:腐泥煤:主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。
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。
6.高等植物和低等植物在化学组成上的区别是什么?答:低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成,脂肪含量比较高,没有木质素;高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主,植物的角质层、木栓层、孢子和花粉中还含有大量的脂类化合物。
7.煤炭形成需要哪些条件?(1)大量植物的持续繁殖 (生物、气候的影响)ﻫ(2)植物遗体不能完全腐烂--适合的堆积场所 (沼泽、湖泊等)ﻫ(3)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)8.什么是沼泽?按水的补给来源分,沼泽分为几类?答:沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件下,常年积水或极其潮湿的地段,内有大量植物生长和堆积。
第一章煤的种类、特征与生成1、泥炭化作用泥炭化作用就是植物物质经受生物化学分解及合成的复杂的过程。
最终形成泥炭的作用、属性:泥炭化作用也就是—种植物物质的生物化学分解作用,它与水解作用、氧化与还原作用有关。
条件:泥炭化作用发生于覆水地区的水位以下,即与大气局部沟通的状态下。
泥炭化作用的直接产物除了泥炭以外,分解出的气态产物有二氧化碳、水、沼气与少量氮。
泥炭化过程的生物化学变化大致可分儿两个阶段;第一阶段:植物残骸中的有机化合物经过氧化分解、水解,转化为简单的化学性质活泼的化合物;第二阶段: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。
1、1 凝胶化作用(一)概念与条件:1、概念:凝胶化作用:指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化与物理化学变化,形成以腐植酸与沥青质为主的要成分的胶体物质(凝胶与溶胶)的过程。
2、条件:凝胶化作用的条件:①较为停滞的、不太深的覆水条件下,②弱氧化至还原环境,③在厌氧细菌的参与、植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化,一方面进行胶体化学变化,二者同时发生与进行导致物质成分与物理结构两方面都发生变化。
1、2 丝炭化作用(1)概念:植物的木质纤维组织在泥炭沼泽的氧化环境中,受到需氧细菌的氧化作用,产生贫氢富碳的腐殖物质,或遭受“森林火灾”而炭化成木炭的过程。
产物为丝炭,依成因分为氧化丝质体与火焚丝质体。
2、根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。
(1)腐植煤 Humic Coal:由高等植物经过成煤过程中复杂的生化与地质变化作用生成。
(2)腐泥煤 sapropelite: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。
(3)残植煤 liptobiolite: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。
(4)腐植腐泥煤humic-sapropelic coal:由高等植物、低等植物共同形成的煤。
三.凝胶化作用(一)概念与条件:1.概念:凝胶化作用:指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化,形成以腐植酸和沥青质为主的要成分的胶体物质(凝胶和溶胶)的过程。
2.条件:凝胶化作用的条件:①较为停滞的、不太深的覆水条件下,②弱氧化至还原环境,在③厌氧细菌的参与.植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化,一方面进行胶体化学变化,二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。
3.凝胶化作用进行的强烈程度不同的结果:产生了形态和结构不同的凝胶化物质:(1)煤的细胞结构不同:如果植物组织的细胞壁在变化过程中只发生了微弱的膨胀,则植物的细胞组织仍能保持规则的排列(在横截面上还常显示清楚的年轮),细胞腔明显。
反之则不明显。
(2)形成的显微组分不同:凝胶化作用的程度不同,产生的凝胶化物质的结构和形态亦不同,再经过煤化作用的转化,则形成不同的显微组分。
四、丝炭化作用1.概念:植物物质所受的氧化分解、脱水、脱氢及增碳化过程称为丝炭化作用。
2.物质:丝炭化物质和凝胶化物质一样,主要也是由植物的木质纤维组织转变而形成的;从有机组成来看主要也是植物细胞壁中的木质素和纤维素.3.形成环境:①沼泽覆水程度发生变化;②沼泽表面变得比较干燥,氧的供应较为充分;③氧化过程中有机物在微生物参与下由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水,碳含量相对地增加.1.残植化作用的概念当泥炭化过程中水介质流通较畅,长期有新鲜氧供给的条件下,凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏,并被流水带走,稳定组分大量集中的过程称为残植化作用。
可以认为残植化作用是泥炭化作用中的一种特殊情况。
2.形成的的环境和条件(1)泥炭沼泽是开放型的,水介质具有流动特性;(2)长期有新鲜氧供应,发生氧化作用;(3)泥炭化形成的物质一部分被带走,稳定组分聚集.3.在煤层中的分布(1)整个煤层或者分层或者煤岩条带通过镜下研究,有时发现煤层的某些分层甚至整个煤层中稳定组的成分特别富集,角质体、木栓体、树脂体等物质有时可达到90%以上。
煤化学知识点总结煤是一种重要的化石燃料,广泛应用于发电、制氢、化工等领域。
煤可以通过物理、化学、生物等多种方式转化为有用的产品,如煤炭、煤油、煤气、炭黑等。
煤的结构和性质复杂,研究煤的化学反应机理对于提高煤的利用效率具有重要意义。
本文将从煤的结构、热解反应、气相反应等方面总结煤化学的基础知识点。
一、煤的结构煤的主要成分是碳、氢、氧和少量杂质元素,其中碳的含量最高,达到60%~90%。
煤的结构包括有机质和矿物质两部分。
有机质是煤的主要组成部分,由碳化木质素、半纤维素、纤维素等组成。
矿物质主要是煤中的无机成分,如高岭土、石英、黄铁矿等。
煤的质量常用H/C、O/C和N/C三个比值来描述,H/C比值反映了煤中氢原子的含量,O/C比值反映了煤中氧原子的含量,N/C比值反映了煤中氮原子的含量。
煤的结构和成分决定了其热解和气相反应特性。
二、煤的热解反应热解是指将煤在高温下分解为气体、液体和固体的化学反应。
热解温度通常在450℃~900℃之间,可以通过各种热解设备实现。
热解的主要产物包括焦炭、煤气、煤油、煤焦油等。
热解分为干馏、气化和液化三种方式。
1. 干馏干馏是指将煤在不加催化剂的条件下进行热解,主要产物是焦炭和煤气。
干馏过程中,煤中的有机质被分解为固态残炭和煤气,残炭富含碳,可以作为原料制备电极炭、活性炭等。
煤气是指在干馏过程中生成的氢气、一氧化碳、甲烷等气体,可以用作发电、制氢等用途。
2. 气化气化是指将煤在高温下与水蒸气或氧气进行反应,产生的气体可以用作烧锅炉、发电、制氢等。
气化分为直接气化和间接气化两种方式。
直接气化是指将煤与水蒸气或氧气直接反应,产生的气体含有大量一氧化碳和氢气,可以通过气体净化和转化制备化学品和燃料。
间接气化是指先将煤热解产生的固体、液体和气体分离,再将气体进行气化,产生的气体中含有更高品位的一氧化碳和氢气,适用于制备化学品和燃料。
3. 液化液化是指将煤在高温高压下加氢反应,产生的液体燃料可以替代原油用于制备燃料和化学品。
绪论(xùlùn)煤化学(huàxué)的概念:煤化学是研究煤的生成(shēnɡ chénɡ)、组成、结构、性质、分类以及他们之间的相互关系的科学。
煤的主要用途:燃烧、炼焦、气化、低温(dīwēn)干馏、加氢液化以及其他深加工产品等。
煤炭的产量逐年(zhúnián)增加的原因:钢材、水泥、焦炭、电力、电解铝。
CCT(洁净煤技术)是指在煤炭开采、加工、转化、利用的过程中减少污染和提高效率的新技术的总称。
主要包括①煤炭开采②煤炭加工③煤炭燃烧④煤炭转化⑤污染物排放控制与废弃物处理第一章煤的生成煤的定义:煤是植物遗体经过生物化学作用,又经过物理化学的作用而转变成的沉积有机矿产。
我国的主要聚煤期:新生代中生代古生代(晚古生代、早古生代)植物的有机族可以分为四类1、糖类以及衍生物(碳水化合物)2、木质素3、蛋白质4、脂类化合物(包括脂肪、树脂、蜡质、角质、和孢粉质)成煤环境1、首先需要大量的植物的持续繁衍2、其次是植物遗体不致全部被氧化分解3、地质作用的配合煤炭的成因类型:根据形成的物质基础而划分的煤炭的类型称为成因类型。
主要是:腐植煤、腐泥煤、残植煤、腐植腐泥煤。
煤炭的成煤过程:植物——泥炭——褐煤——烟煤、无烟煤泥炭化煤化作用泥炭的有机组成主要包括:1、腐植酸 2、沥青质 3、未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素 4、变化不多的壳质组,如角质膜和孢粉等变质作用因素:影响变质作用的因素主要有温度、压力和时间第二章煤的工业分析和元素分析煤的的组成及其复杂,是由无机组成和有机组成构成的混合物。
无机组成主要包括黏土矿、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水;有机组分主要是由C、H、O、N、S等元素构成的复杂高分子有机化合物的混合物。
工业分析是确定煤化学组组成的最基本方法,他是在规定的条件下,将煤的组分分为水分、灰分、挥发分、固定碳。
《煤化学》基本资料1.一次能源:指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,它包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等;二次能源:由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,例如:电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、液化石油气、酒精、沼气和焦炭等。
2.煤炭综合利用工艺方法有干馏、气化、液化、炭素化与煤基材料和煤基化学品。
3.洁净煤技术是关于减少煤炭开采和利用过程中污染,提高煤炭利用效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等一系列燃烧用煤新技术的总称。
4.根据成煤植物不同煤主要分为腐殖煤(由高等植物形成)和腐泥煤(由低等植物和少量浮游生物形成),按照煤化度不同,腐殖煤分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。
5.煤化度与变质程度异同:煤化程度指泥炭在成煤诸因素共同作用下所达到的化学成熟程度;煤变质程度指成岩后的褐煤在地质化学作用下向烟煤、无烟煤转变的过程。
两个概念描述成煤过程的起点和范围不同,煤化度的起点是泥炭,描述的是煤化作用全过程;变质作用描述起点是褐煤,仅仅描述煤的变质作用阶段。
同:都受温度、压力和时间影响,结果都形成无烟煤。
6.煤的生成过程:也叫腐殖煤生成过程,即成煤植物在泥炭沼泽中持续地生长和死亡,其残骸不断堆积,在漫长的过程中经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用和地质作用逐渐演化成泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤的过程。
煤的这一转化全过程也可称为成煤作用。
成煤过程大致可分为泥炭化作用阶段和煤化作用阶段。
泥炭化作用阶段高等植物残骸在泥炭沼泽中,经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程;煤化作用阶段在地下深部的温度和压力的长时间作用下,泥炭向褐煤、烟煤、无烟煤演化的过程。
7.希尔特定律:煤的变质程度具有垂直分布规律,即在同一煤田大致相同的构造条件下,随着埋藏深度的增加煤的挥发分逐渐减少,变质程度逐渐增加。
大致深度每增加100m,煤的挥发分Vdaf减少2.3%左右,这个规律。
矿加12-5班内部资料,切勿外传!!!!第一章绪论1.煤是由什么物质形成的?答: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.成煤植物的主要化学组成是什么?它们各自对成煤的贡献如何?答:组成:碳水化合物、木质素、蛋白质、脂类化合物贡献:木质素 > 碳水化合物 > 脂类化合物 > 蛋白质原因:数量上,碳水化合物最多,木质素次之;结构上,木质素、脂类化合物结构较稳定,其他的易分解。
3.为什么木质素对成煤作用的贡献最大?答:其含量仅次于碳水化合物;其结构为三维空间大分子,抵抗微生物分解的能力较强,且结构中含有酚类的结构,具有杀菌作用,所以木质素更容易在成煤过程中保存下来。
4.什么是腐泥煤、什么是腐植煤?答:腐泥煤:主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。
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。
5.高等植物和低等植物在化学组成上的区别是什么?答:低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成,脂肪含量比较高,没有木质素;高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主,植物的角质层、孢子和花粉等则含有大量的脂类化合物。
6.煤炭形成需要哪些条件?答:(1)大量植物的持续繁殖 (生物、气候的影响)(2)植物遗体不能完全腐烂--适合的堆积场所 (沼泽、湖泊等)(3)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)7.什么是沼泽?按水的补给来源分,沼泽分为几类?答:沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件下,常年积水或极其潮湿的地段,内有大量植物生长和堆积.按水分补给来源的不同,可划分为三种类型:低位泥炭沼泽:主要由地表水和地下水补给;高位泥炭沼泽:主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽;中位泥炭沼泽:兼有低位沼泽和高位沼泽的特点。
8.什么是成煤作用?它包括哪几个阶段?答:由植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程,经过复杂的生物、物理、化学作用转变成煤的过程。
可分为泥炭化作用和煤化作用。
9.什么是煤化程度?答: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)。
10.什么是泥炭?什么是泥炭化作用?答:植物经过生物化学作用,组织器官基本消失,细胞结构遭到破坏,变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状物——泥炭。
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。
11.从植物到泥炭,发生了哪些重大变化?其本质是什么?答: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;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。
本质:生物化学作用过程。
12.泥炭化作用可分为哪几个阶段?(多氧、缺氧),各阶段的化学变化有何特点?(生物化学、分解、再化合)答:一、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。
二、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。
13.为什么在泥炭沼泽中,植物遗骸不会被完全分解?(水、酸性、杀菌成分)答:(1)泥炭沼泽水的覆盖,使正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝,进入弱氧化或还原环境。
(2)微生物要在一定的酸碱度环境中才能正常生长。
在泥炭化过程中,植物分解形成酸性产物,使沼泽水变为酸性,则不利于喜氧细菌的生存。
所以泥炭的酸度越大,细菌越少,植物的结构就保存得越完好。
(3)有的植物本身就具有防腐和杀菌的成分,如高位沼泽泥炭藓能分泌酚类,某些阔叶树有丹宁保护纤维素,某些针叶树含酚,并有树脂保护纤维素,都使植物不致遭到完全破坏。
14.泥炭的成分有哪些?有机质中包括哪些?(腐植酸、沥青质、木质素、脂类及植物残体)答:泥炭主要由有机物、矿物质和水组成,其中含水量70%~90%,矿物质含量随泥炭产地不同差异很大。
有机物的组成包括以下几个部分:(1)腐植酸:它是泥炭中最主要的成分。
腐植酸是高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物,具有酸性,溶于碱性溶液而呈褐黑色,它是一种无定形的高分子胶体,能吸水而膨胀。
(2)沥青质:它是由合成作用形成的,也可以由树脂、蜡质、孢扮质等转化而来。
沥青质溶于一般的有机溶剂。
(3)未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素。
(4)变化不多的稳定组分,如角质膜、树脂和孢粉等。
15.由高等植物形成煤,要经历哪些过程和变化?答:泥炭化作用和煤化作用。
(泥炭化作用参见11~15题)煤化作用:煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。
成岩作用:泥炭在沼泽中层层堆积,越积越厚,当地壳下降速度较大时,泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。
在上覆沉积物的压力作用下,泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化,微生物的作用逐渐消失,取而代之的是缓慢的物理化学作用。
这样,泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。
变质作用:当褐煤层继续沉降到地壳较深处时,上覆岩层压力不断增大,地温不断增高,褐煤中的物理化学作用速度加快,煤的分子结构和组成产生了较大的变化。
碳含量明显增加,氧含量迅速减少,腐植酸也迅速减少并很快消失,褐煤逐渐转化成为烟煤。
随着煤层沉降深度的加大,压力和温度提高,煤的分子结构继续变化,煤的性质也发生不断的变化,最终变成无烟煤。
16.煤化程度由高到低,煤种的序列是什么?答:无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤、褐煤。
17.泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么?答:泥炭化作用本质:生物化学作用成岩作用本质:物理化学作用变质作用本质:化学作用18.变质作用有哪几种类型?请解释深成变质作用的特点(垂直分布、水平分带)答:煤的变质作用可以分为深成变质作用、岩浆变质作用和动力变质作用三种类型。
特点:垂直分布:在同一煤田大致相同构造条件下,随着煤层埋深的增加,煤的挥发分渐减少,变质程度渐增加。
水平分带:因为在同一煤田中,同一煤层或煤层组原始沉积时沉降幅度可能不同,成煤后下降的深度也可能不同。
这一煤层或煤层组在不同深度上变质程度也就不同,反映为变质程度的水平分带规律。
19.希尔特定律?(水平或近似水平煤层的不同煤层表现出的规律);水平分带规律是指同一倾斜煤层中的规律。
答案参见19题20.什么是岩浆变质作用?答:在岩浆作用下发生的变质作用,可分为区域岩浆热变质作用和接触变质作用两种类型。
区域岩浆热变质作用:是指聚煤坳陷内有岩浆活动,岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高,形成地热异常带,从而引起煤的变质作用。
接触变质作用:是指岩浆直接接触或侵入煤层,由于其所带来的高温、气体、液体和压力,促使煤发生变质的作用。
21.区域热变质和接触热变质的区别?答:前者岩浆与煤层不接触,后者岩浆与煤层接触。
22.什么是动力变质作用?答:动力变质作用是指由于褶皱及断裂运动所产生的动压力及伴随构造变化所产生的热量促使煤发生变质的作用。
根据对构造挤压带煤的研究证明,动压力具有使煤的发热量降低、比重增大、挥发分降低等特点。
煤田地质研究表明,地壳构造活动引起的煤的异常变质范围一般不大,一条具有几十米至百余米断距的压扭性断裂,引起煤结构发生变化的范围不过几十米。
因此动力变质只是局部现象。
23.影响煤变质作用的因素有哪些?其中最关键的因素是什么?为什么?答:影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。
温度的影响:促成煤变质作用的主要因素是温度。
温度过低(<50~60℃),褐煤的变质就不明显了,如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上,但仍处于褐煤阶段。
通常认为,煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。
温度越高,变质作用的速度越快。
因为变质作用的实质是煤分子的化学变化,温度高促进了化学反应速度的提高。
时间的影响:时间是影响煤变质的另一重要因素。
时间因素的重要性表现在以下两个方面:第一,在温度、压力大致相同的条件下,受热时间越长,煤化程度越高。
第二,煤受短时间较高温度的作用或受长时间较低温度(超过变质临界温度)作用,可以达到相同的变质程度。
压力的影响:压力可以使煤压实,孔隙率降低,水分减少;并使煤岩组分沿垂直压力的方向作定向排列。
静压力促使煤的芳香族稠环平行层面作有规则的排列。
尽管一定的压力有促进煤物理结构变化的作用,但只有化学变化才对煤的化学结构有决定性的影响。
人工煤化实验表明,当静压力过大时,由于化学平衡移动的原因,压力反而会抑制煤结构单元中侧链或基团的分解析出,从而阻碍煤的变质。
因此,人们一般认为压力是煤变质的次要因素。
24.什么是煤层气?煤层气的主要成分是什么?答:煤层气是赋存在煤层中以甲烷(CH4)为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,是煤层本身自生自储式非常规天然气。
主要成分:甲烷。
不含乙烷、丙烷等烃类,还含有二氧化碳、氮气等气体。
第二章煤的生成1.煤大分子结构单元是如何构成的?结构单元之间如何构成煤的大分子?答:研究表明,煤大分子结构单元类似于聚合物的聚合单体,它可分为规则部分和不规则部分。
规则部分由几个或几十个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成,称为基本结构单元的核或芳香核;不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团。
多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成煤的大分子。
桥键是连接相邻基本结构单元的原子或原子团。
2.随煤化程度的变化,煤分子结构呈现怎样的规律性变化?答:随着煤化程度的提高,构成核的环数不断增多,连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。
从褐煤开始,随煤化程度的提高,煤大分子基本结构单元的核缓慢增大,核中的缩合环数逐渐增多,当含碳量超过90%以后,基本结构单元核的芳香环数急剧增大,逐渐向石墨结构转变。
研究表明,碳含量为70%~86%时,平均环数为2左右;碳含量为83%~90%时,平均环数为3~5;碳含量大于90%时,环数急剧增加,碳含量大于95%时,平均环数大于40。
煤的芳碳率,烟煤一般小于0.8,无烟煤则趋近于1 。