煤石油天然气的成分分别是什么?

2021-03-18  来自: 鹤壁市大德实验设备有限公司 浏览次数:85

煤的化学组成:煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。

煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外,还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成,随煤化程度的 变化而有规律地变化。一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时,氮不产生热量,常以游离状态析出,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体,不仅侵蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时,煤中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈侵蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。

煤中的无机质主要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分。

另外,还有一些少有、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等,它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量,一旦达到工业品位或可综合利用时,就是重要的矿产资源。

通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步了解煤的性质,大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。

1.水分

指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。在煤的贮存过程中,它能加速风化、破裂,甚至自燃;在运输时,会增加运量,浪费运力,增加运费;炼焦时,消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,降低生产效率;燃烧时,降低发热量;在高寒地区的冬季,还会使煤冻结,造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时,需要适量的水分才能成型。

2.灰分

是指煤在规定条件下全部燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高,热效率越低;燃烧时,熔化的灰分还会在炉内结成炉渣,影响煤的气化和燃烧,同时造成排渣困难;炼焦时,全部转入焦炭,降低了焦炭的强度,严重影响焦炭质量。煤灰成分十分复杂,成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤,燃烧和气化时,会给生产操作带来许多困难。为此,在评价煤的工业用途时,需要分析灰成分,测定灰熔点。

3.挥发分

指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标,并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系,煤化程度越低,挥发分越高,随着煤化程度加深,挥发分逐渐降低。

4.固定碳

测定煤的挥发分时,剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物,可以用计算方法算出。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系,因此,根据焦渣的外观特征,可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。 石油的化学组成:石油主要由碳(C)和氢(H)两种元素组成,其中碳含量为83~87%,氢含量为11~14%,两者合计为95~99%,由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃,在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。此外,石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。这些非碳氢元素含量一般为1~4%。但也有个别例外,如国外某原油含硫高达5.5%,某原油(_mou3 yuan2 you2)含氮量为1.4~2.2%。虽然石油中非碳氢元素的含量很少,但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。 石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外,还有微量的金属元素和其它非金属元素,如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等,它们的含量非常少,常以百万分之几计(ppm)。以上各种元素并非以单质出现,而是相互以不同形式结合成烃类和非(he2 fei1)烃类化合物存在于石油中。所以,石油的组成是极为复杂的。石油的烃类组成石油中究竟含有多少种烃,至今尚无法说明。但已确定石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种烃类构成。天燃石油中一般不含烯烃、炔烃等不饱和烃,只有在石油的二次加工产物中和利用油页岩制得的页岩油中含有不同数量的烯烃。(一)烷烃烷烃是石油的主要组分。在常温常压下,C1~C.4(即分子中含有1~4个碳原子)的;烷烃为气体,C5~C15的烷烃为液体,大于C16的正构烷烃为固体。 含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷的天燃气称为干气,除含有较多的甲烷、乙烷外,还含有少量易挥发的液态烃蒸气(如戊烷、己烷、辛烷)的天燃气称为湿气,高分子烷烃是固态,但一般溶于油中,低温下析出。 在一般条件下,烷烃的化学性质很不活泼,不易与其它物质发生反应,但在特别条件下,烷烃也会发生氧化、卤化、硝化及热分解等反应。(二)环烷烃环烷烃是环状的饱和烃,也是石油的主要组分之一。石油中的环烷烃主要是含五碳环的环戊烷系和含六碳环的环己烷系。从数量上看,一般是环己烷系多于环戊烷系。

随着石油馏分沸点的降低,环烷烃相对含量增加,在高沸点的石油馏分中,还含有双环和多环的环烷烃以及环烷-芳香烃。在更重的石油馏分中,因为芳香烃的含量增加使得环烷烃的相对含量有所减少。环烷烃的抗爆性较好、凝点低、有较好的润滑性能和粘温性,是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。环烷烃的化学性质与烷烃相近,但稍活泼,在条件下可发生氧化、卤化、硝化、热分解等反应,环烷烃在条件下还能脱氢生成芳香烃。(三)芳香烃 芳香烃是指分子中含有苯环的烃类,一般苯环上带有不同的烷基侧链,也是石油的主要组分之一。同一种原油中,随着沸点(或分子量)的降低,芳香烃的含量增多。石油中除含有单环芳香烃外,还含有双环和多环芳香烃。芳香烃的化学性质较烷烃稍活泼,可与一些物质发生反应,但芳香烃中的苯环很稳定,强氧化剂也不能使其氧化,也不易起加成反应。在条件下,芳香烃上的侧链会被氧化成有机酸,这是油品氧化变质的重要原因之一,芳香烃在条件下还能选行加氢反应,(四)烯烃石油中一般不含烯烃。烯烃主要存在于石油的二次加工产物中。烯烃又分为单烯烃(即分子中含有一个双键)、双烯经和环烯烃。在常温常压下,单烯烃C2~C 4气体,C3~C18是液体,C18以上是固体。烯烃分子中有双键,因此烯烃的化学性质很活泼,可与多种物质发生反应。在条件下可进行加成、氧化和聚合等各种反应。在空气中烯烃易氧化成酸性物质或胶质,特别是二烯烃和环烯烃更易氧化,影响油品的安定性。 天燃气的化学组成:天燃气是蕴藏在地层内的可燃性气体,主要为低分子量烷烃的混合物,有些含有氮、二氧化碳或硫化氢,有些还含有少量氦。天燃气有干天燃气和湿天燃气两种。干天燃气富含甲烷,湿天燃气含有较大量的乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等,它的化学组成因产地而异。如:四川天燃气,相对密度为0.5783,一般成分(体积百分比)为甲烷96.55%,乙烷0.54%,丙烷0.15%,二氧化碳1.0%,氧0.02%,氢0.04%,氮1.08%,硫化氢0.2%,其他0.42%。


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