太原理工大学-煤科学Proximate Analysis/煤的工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳Moisture ：最高内在水分MHC （moisture holding capacity)：一定的湿度和温度下，内在水分可以达到最大值。
此时的内在水分即称为最高内在水分。
挥发分V(Volatile matter )、固定碳FC （fixed carbon ）：煤的挥发分是指煤在900 ℃下隔绝空气热分解后气体产物的量，称作挥发物质产率。
挥发分不是煤的固有物质，而是煤在特定温度下的分解Mf MaMa Minh产物。
在900 ℃的高温下，不仅煤的有机质会发生分解而且煤中的矿物质也都会有不同程度的热分解。
作为煤分类指标时是要用干燥无灰基的挥发份产率Vdaf %表示FCad = 100 –( Mad + Aad + Vad ) FCdaf= 100 –Vdaf煤的最高内在水分MHC与挥发分Vdaf的关系煤中固定碳FC：煤在隔绝空气下高温热解后残存在焦渣中的以碳为主的有机部分。
含有碳、氢、氧、氮等元素。
矿物质：原生矿物质（1% ~ 2%）、次生矿物质和外来矿物质灰Ash ：Major：SiO2、Al2O3、CaO、MgO ＞95 % The rest：K2O、Na2O、SO3、P2O5、铁磁性物质Is important : 灰熔点，熔渣粘度，流动性Ultimate Analysis （daf%）/煤的元素分析：C、H(< 7 %)、O (30%~1%)、N （0.5 ~3.0%）：2.5以下，Ndaf = 0.3 Hdaf、S（0.1 ~10%）：St = So+ Sp+Ss+ Se Sp：团状黄铁矿一般可洗，极细的难除。
So：有机硫典型烟煤的热解Pyrolysis process of typical bituminous：煤的胶质层指数Y：又称煤的胶质层最大厚度。
Y值具有可加性。
可以从单煤最大厚度计算到配煤最大厚度。
煤的粘结指数G（caking index）：表征烟煤粘结性的一种指标。
煤的奥压膨胀度b（%）（Audiberts-Arnu dilatation）：煤的结焦性指标、区分强粘结性煤的一个辅助指标。
Coal Formed under conditions ：High Pressure、High Temperature、Oxygen Poor Environment煤的宏观岩相组分：镜煤（镜质组）、亮煤（三种组分）、暗煤（三种组分）、丝炭（丝质体）镜质组Vitrinite macerals ：凝胶化作用，占50 to 90%量。
惰质组（丝质体）inertinite macerals ：丝炭化作用壳质组（稳定组）The liptinite macerals ：沥青化作用 煤岩显微组分在成煤过程中的变化：C 含量：镜质组＜壳质组＜惰质组 H 含量：惰质组＜镜质组＜壳质组 O 含量：镜质组＞惰质组＞壳质组 镜质组的反射率： R °% 最大反射率：Rmax% Rv max%（相对最大反射率） or Ro%煤中含氧官能团： –OH 、–COOH 、–CO 、–OCH3、–O – 检测手段：湿化学法（滴定法）、光谱（UV , IR ）, 1H NMR and 13C NMR （液体煤样分析）,CP/MAS(去偶极、自旋化) and 13C-NMR （固体煤样分析）,XPS芳碳：fa = Ca / C 桥键：CH2-, -CH2-CH2-CH2-，-O- , -S- , -S-S-，-CH2-O-, -CH2-S-考题• 一. 給出下列符号或缩写所代表的意义（每题1分）共5分 惰质组镜壳•1. Vdaf %：干燥无灰基挥发分的量•2. Rmax %：镜质组最大反射率•3. M40和M10：焦炭的质量标准焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40 值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10 值表示。
•4. F-T 合成：费托合成(Fischer-Tropsch synthesis) •5. IGCC：煤气化联合循环发电••二. 根据题意填空（每题1分）共10 分•1. 煤中的矿物质根据不同来源可分为三类：其中用洗选的方发易除去的是（外来矿物质）。
•2. 宏观煤岩有机显微组分中的惰质组主要存在于下列那种煤宏观岩相成分中：（丝炭）•3. 煤中含氧官能团随煤化程度增加而降低，在高阶煤中不再存在的是下列哪种？（-OCH3 ）•4. 煤的加压气化能使下列煤气组成中哪中种成分显著提高。
（CH4 ）Lower outlet temperature yields more CH4. Methanation reactions CH4 increases at higher pressures•5.下列哪个选项是焦化厂废水重要的治理内容？（A ）•A．COD B．COB•C．悬浮物D．硫化氢•6. 煤气中占含硫总量90% 以上主要化合物是下列哪种？（ B ）焦炉煤气中硫化物的含量主要取决于配合煤中的含硫量。
高温炼焦时，配合煤中的硫与30～40%转入煤气中。
所形成的硫化物按其化合状态可分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢；另一类是硫的有机化合物，如二氧化硫、噻吩及硫氧化碳等。
有机硫化物在较高温度下进行变换反应，几乎全部转化为硫化氢，故煤气中硫化氢所含硫约占煤气中硫总量的90%以上。
•A．CS2 B．H2S•C．SO2 D．COS•7.焦油精制前的准备包含下列哪几步（ABD ）？•A．均合B．脱水•C．脱硷D．脱盐•8.煤气化方法按照煤与气化剂的接触形式不同可分为（BCD ）气化。
•A．循环床B．移动床•C．流化床D．气流床•9. 下列哪些指标与煤结焦性有关。
（ACD ）•A．最大胶质层厚度B．芳香度•C．奥亚膨胀度D．粘结指数•10. 根据沥青的软化点不同，可分为：（ABD ）根据沥青软化点不同，可分为软质沥青，软化点为40～55℃；中温沥青，软化点为65～90℃；硬质沥青，软化点高于90℃。
•A．软沥青B．中温沥青•C．低温沥青D．硬沥青•三. 判断对错（用√或×表示，每题0.5分）共5分•1. 焦炉燃烧室火焰主要以辐射方式传热，辐射给热系数为：•ar = q/（Tg-TC）（其中：q为热流，Tg为火焰实际温度，TC为炉墙实际温度）（）•2. 焦化工业是萘和蒽的主要来源。
（√）•3. 煤直接液化工艺中热解和供氢是重要的过程，不需要催化剂。
（×）•4. 煤气化是一个均相反应过程，反应速度主要由化学动力学控制。
（×）•5. 降低或除去烟气中SO2共有三种方法，炉前脱硫（煤脱硫），炉内脱硫（燃烧时向炉内喷入石灰石或白云石），炉后脱硫（煤气脱硫）。
（√）•6. 煤中主要元素组成C、H、O、N、S含量均与煤变质程度有关。
（×）•7. 煤具有芳香烃结构，所以吡啶等杂环烃和酚类对煤的抽提率高。
（×）•8. 低温甲醇洗涤法可脱除粗煤气中的二氧化碳、硫化氢等不饱和烃等。
（）•9. 提高装炉煤的堆密度是不能改善焦炭质量。
（×）•10. 可按下式计算焦炉燃烧室燃烧过程空气过剩系数 a （）。
• a = 1+K （O2 – 0.5CO）／（CO2 + CO）K 为系数•四.回答下列问题共12分•1. 何为煤的干馏？简述煤的低温、中温及高温干馏的产物及工艺特点。
6分煤的干馏：指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。
煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。
按加热终温的不同,可分为三种：低温干馏：400～600℃。
适合年轻煤种，长焰煤、褐煤等的提质利用技术。
固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。
高温干馏：900～1100℃。
固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。
主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；中温干馏：700-900℃。
利用挥发分高的气煤等弱粘结性煤或黏结性煤生产煤气，产物的收率则介于低温干馏和高温干馏之间。
2. 煤中主要元素组成有哪些？写出它们在以水蒸气和氧气为气化剂的煤气化过程中发生的主要化学反应。
7分煤中的主要元素：C、H、O、N、S气化发生的主要化学反应：Chemistry & Reactions under GasificationC + 2H2 = CH4 Direct Methanation (exothermic)CO + 3H2 = CH4 + H2O Methanation (exothermic)CO + H2O = CO2 + H2 Shift Reaction (slightly exothermic –rapid)C + CO2= 2CO (endothermic –slower than oxidation)C + H2O = CO + H2 (endothermic –slower than oxidation)C + 1/2O2 = CO (exothermic –rapid)C + O2 = CO2 (exothermic –rapid)Coal Devolatilization = CH4 + CO + CO2 + Oils + Tars + C (Char)The following reactions are important in coal gasification :△H (298K,0.1MPa)kJ/mol -409-123+119+162-42-206-87证明煤中存在小分子的方法：萃取、抽提技术，使煤大分子发生溶胀。
主要分为以下几种：随着煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低，抽提率越低。
随着煤化程度的增大，灰分、水分、挥发分、发热量、密度、C、H、O含量，含氧官能团、矿物质含量、芳香度、煤中小分子含量、G值等的变化关系：灰分：水分：先降低→无烟煤→后增加内表面积：先降低→无烟煤→后增加（与水含量有关）挥发分：先降低→无烟煤→后增加发热量：先缓慢增大后显著降低。
从泥炭开始增大到焦煤时，然后开始降低，直到无烟煤（H的发热量比C高3倍，无烟煤中H少）。
密度：C:逐渐增加通过CO2吸收剂测定C含量H:逐渐降低→通过水吸收剂测定H含量O:逐渐降低→O含量高不利于长途运输，因此需要提前脱水，但同时又存在运输中负吸的问题（褐煤）N：与煤化程度没有规律性关系通过开式法测定N含量真密度：从褐煤到烟煤真密度变化不明显，至无烟煤阶段真密度随煤化程度的加深而急剧增加。