石油和煤有什么作用

【专家解说】：石油的成分 石油中碳氢两种元素所组成的化合物，成分很复杂，并且随产地不同而异。按其结构又分为烷烃(包括直链和支链烷烃)、环烷烃(多数是烷基环戊烷、烷基环己烷)和芳香烃(多数是烷基苯)，一般石油中不含有烯烃。 石油中含硫化合物主要有硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫化物(RSSR)和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢(H2S)。 石油中含氧化合物主要有环烷酸和酚类(以苯酚为主)，此外还含有少量脂肪酸。环烷酸是指含有11~30个碳原子的羧酸，分子中含有一个或多个骈合脂环，羧基可以在脂环上或在侧链上。如: 在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。 石油中含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类(RNH2)等。因吡咯在空气中易氧化，颜色逐渐变深，这踉汽油久存颜色变深有关。 石油的化学组成是没有一定的，随产地不同而异。根据含烃的成分不同一般将石油分为烷烃基石油、环烷基石油、混合基石油和芳烃基石油等几大类。但许多产油国家常根据本国的资源情况而有不同的分类。 ●煤的成分 通常说煤炭，有的地方习惯叫石炭。但煤不是碳。煤是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质(主要含硅、铝、钙、铁等元素)。煤的结构复杂。视频(煤的组成和分类) 无烟煤 (含碳量95%左右) 煤的主要成分 煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。 一、煤中的碳 一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55~62%;成为褐煤以后碳含量就增加到60~76.5%;烟煤的碳含量为77~92.7%;一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98%。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90%以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95~98%。因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。 二、煤中的氢 氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大;煤化度高的煤，氢含量小。总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段就尤为明显。当碳含量由92%增至98%时，氢含量则由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80~86%之间时，氢含量最高。即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5%。在碳含量为65~80%的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6%。但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。 三、煤中的氧 氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在。有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基(--OCH3)等中;无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70%时，其氧含量可高达20%以上。烟煤碳含量在85%附近时，氧含量几乎都小于10%。当无烟煤碳含量在92%以上时，其氧含量都降至5%以下。 四、煤中的氮 煤中的氮含量比较少，一般约为0.5~3.0%。氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中有机氯化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物，其原生物可能是动、植物脂肪。植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮，而且相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。 五、煤中的硫 煤中的硫分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气，危害动、植物生长及人类健康。所以，硫分含量是评价煤质的重要指标之一。煤中含硫量的多少，似与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层，煤中的硫含量就比较高，且大部分为有机硫。 根据煤中硫的赋存形态，一般分为有机硫和无机硫两大类。各种形态的硫分的总和称为全硫分。所谓有机硫，是指与煤的有机结构相结合的硫。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，一般又分为硫化物硫和硫酸盐硫两种，有时也有微量的单质硫。硫化物硫主要以黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁铁矿((Fe3O4)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4·2H20)为主，也有少量的绿矾 (FeSO4·7H 20 )等。 ●煤的分类: 根据含碳量的多少，可以把煤分为如下几类:无烟煤(含碳95%左右)、烟煤(含碳70~80%)、褐煤(含碳50~70%)、泥煤(含碳50~60%)。煤的含碳量越高，燃烧热值也越高，质量越好。 燃料 碳/% 氢/% 氧和氮/% 低发热量 * 木材 50 6 44 13900-18400 泥炭 60-70 5-6 26-38 8380-10500 褐煤 70-80 5-6 16-27 10500-16700 烟煤 80-90 4-5 6.2-16.7 20900-29300 无烟煤 90-98 1-3 1.2-4.3 20900-25100 *应用基燃料实测值，即包括全部水分和灰分在内，以所有燃料成分的总 褐煤 (含碳量50%-70%) 工业分析值: 内含水分3-4%，灰分10-25%，挥发分35-40%，固定碳45-50%，发热量5800-6800cal/g，硫分 1-4%，燃料比0.8-1.2，自由膨胀指 . 元素分析值: 碳72-80%，氢5-7%，氧10-12%，氮1.5-2.0% 煤灰之矿物成分: SiO2 55-65%，Al2O3 18-36%， Fe2O3 36-25%,碱金属3-5% 物 理 性 质:黑色、褐色之固体，易裂开成鳞片状、块状或粉状，韧度微弱至致密强韧，钝至无光泽，具平滑或贝壳状断口，下部系煤呈参差断口，比重1.25-1.40，易磨性指数50-60。 化 学 性 质:煤之化学性质甚为安定，耐酸、耐碱，具易燃性而产生高热量，粘结性煤具有热熔融性，可炼成焦炭，在高温高压下，加氢可使之液化或气化。 岩相: 以镜煤素群为主68-96%，其次为膜煤素群0.8-13%，惰煤素群在5%以下，镜煤素之平均反射率 0.42-0.66。