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        煤石油天然氣的成分分別是什么?

        2021-03-18  來自: 鶴壁市大德實驗設備有限公司 瀏覽次數:660

        煤的化學組成:煤的化學組成很復雜,但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類,以有機質為主體。

        煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中,碳、氫、氧占有機質的95%以上。此外,還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成,隨煤化程度的 變化而有規律地變化。一般來講,煤化程度越深,碳的含量越高,氫和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類型有關。碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的重要元素,氧是助燃元素,三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時,氮不產生熱量,常以游離狀態析出,但在高溫條件下,一部分氮轉變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。含硫多的煤在燃燒時生成硫化物氣體,不僅侵蝕金屬設備,與空氣中的水反應形成酸雨,污染環境,危害植物生產,而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時,煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中,冶煉時又轉入鋼鐵中,嚴重影響焦炭和鋼鐵質量,不利于鋼鐵的鑄造和機械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時,各種管道和爐壁會遭到強烈侵蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業作燃料,砷含量過高,會增加產品毒性,危及人民身體健康。

        煤中的無機質主要是水分和礦物質,它們的存在降低了煤的質量和利用價值,其中絕大多數是煤中的有害成分。

        另外,還有一些少有、分散和放射性元素,例如,鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾……等,它們分別以有機或無機化合物的形態存在于煤中。其中某些元素的含量,一旦達到工業品位或可綜合利用時,就是重要的礦產資源。

        通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量,通過工業分析可以初步了解煤的性質,大致判斷煤的種類和用途。煤的工業分析包括對水分、灰分、揮發分的測定和固定碳的計算四項內容。

        1.水分

        指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、內在水分和結晶水三種存在狀態。一般以煤的內在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低,煤的內部表面積越大,水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質。在煤的貯存過程中,它能加速風化、破裂,甚至自燃;在運輸時,會增加運量,浪費運力,增加運費;煉焦時,消耗熱量,降低爐溫,延長煉焦時間,降低生產效率;燃燒時,降低發熱量;在高寒地區的冬季,還會使煤凍結,造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時,需要適量的水分才能成型。

        2.灰分

        是指煤在規定條件下全部燃燒后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經過氧化、分解而來?;曳謱γ旱募庸だ脴O為不利?;曳衷礁?,熱效率越低;燃燒時,熔化的灰分還會在爐內結成爐渣,影響煤的氣化和燃燒,同時造成排渣困難;煉焦時,全部轉入焦炭,降低了焦炭的強度,嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜,成分不同直接影響到灰分的熔點?;胰埸c低的煤,燃燒和氣化時,會給生產操作帶來許多困難。為此,在評價煤的工業用途時,需要分析灰成分,測定灰熔點。

        3.揮發分

        指煤中的有機物質受熱分解產生的可燃性氣體。它是對煤進行分類的主要指標,并被用來初步確定煤的加工利用性質。煤的揮發分產率與煤化程度有密切關系,煤化程度越低,揮發分越高,隨著煤化程度加深,揮發分逐漸降低。

        4.固定碳

        測定煤的揮發分時,剩下的不揮發物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物,可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系,因此,根據焦渣的外觀特征,可以定性地判斷煤的粘結性和工業用途。 石油的化學組成:石油主要由碳(C)和氫(H)兩種元素組成,其中碳含量為83~87%,氫含量為11~14%,兩者合計為95~99%,由碳和氫兩種元素組成的碳氫化合物稱為烴,在石油煉制過程中它們是加工和利用的主要對象。此外,石油中還含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。這些非碳氫元素含量一般為1~4%。但也有個別例外,如國外某原油含硫高達5.5%,某原油(_mou3 yuan2 you2)含氮量為1.4~2.2%。雖然石油中的非碳氫元素的含量很少,但是它們對石油的性質、石油加工過程以及產品的使用性能有很大的影響。 石油中除含有碳、氫、硫、氮、氧五種元素外,還有微量的金屬元素和其它非金屬元素,如釩、鎳、鐵、銅、砷、氯、磷、硅等,它們的含量非常少,常以百萬分之幾計(ppm)。以上各種元素并非以單質出現,而是相互以不同形式結合成烴類和非(he2 fei1)烴類化合物存在于石油中。所以,石油的組成是極為復雜的。石油的烴類組成石油中究竟含有多少種烴,至今尚無法說明。但已確定石油中的烴類主要是由烷烴、環烷烴和芳香烴這三種烴類構成。天燃石油中一般不含烯烴、炔烴等不飽和烴,只有在石油的二次加工產物中和利用油頁巖制得的頁巖油中含有不同數量的烯烴。(一)烷烴烷烴是石油的主要組分。在常溫常壓下,C1~C.4(即分子中含有1~4個碳原子)的;烷烴為氣體,C5~C15的烷烴為液體,大于C16的正構烷烴為固體。 含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷的天燃氣稱為干氣,除含有較多的甲烷、乙烷外,還含有少量易揮發的液態烴蒸氣(如戊烷、己烷、辛烷)的天燃氣稱為濕氣,高分子烷烴是固態,但一般溶于油中,低溫下析出。 在一般條件下,烷烴的化學性質很不活潑,不易與其它物質發生反應,但在特別條件下,烷烴也會發生氧化、鹵化、硝化及熱分解等反應。(二)環烷烴環烷烴是環狀的飽和烴,也是石油的主要組分之一。石油中的環烷烴主要是含五碳環的環戊烷系和含六碳環的環己烷系。從數量上看,一般是環己烷系多于環戊烷系。

        隨著石油餾分沸點的降低,環烷烴相對含量增加,在高沸點的石油餾分中,還含有雙環和多環的環烷烴以及環烷-芳香烴。在更重的石油餾分中,因為芳香烴的含量增加使得環烷烴的相對含量有所減少。環烷烴的抗爆性較好、凝點低、有較好的潤滑性能和粘溫性,是汽油、噴氣燃料及潤滑油的良好組分。環烷烴的化學性質與烷烴相近,但稍活潑,在條件下可發生氧化、鹵化、硝化、熱分解等反應,環烷烴在條件下還能脫氫生成芳香烴。(三)芳香烴 芳香烴是指分子中含有苯環的烴類,一般苯環上帶有不同的烷基側鏈,也是石油的主要組分之一。同一種原油中,隨著沸點(或分子量)的降低,芳香烴的含量增多。石油中除含有單環芳香烴外,還含有雙環和多環芳香烴。芳香烴的化學性質較烷烴稍活潑,可與一些物質發生反應,但芳香烴中的苯環很穩定,強氧化劑也不能使其氧化,也不易起加成反應。在條件下,芳香烴上的側鏈會被氧化成有機酸,這是油品氧化變質的重要原因之一,芳香烴在條件下還能選行加氫反應,(四)烯烴石油中一般不含烯烴。烯烴主要存在于石油的二次加工產物中。烯烴又分為單烯烴(即分子中含有一個雙鍵)、雙烯經和環烯烴。在常溫常壓下,單烯烴C2~C 4氣體,C3~C18是液體,C18以上是固體。烯烴分子中有雙鍵,因此烯烴的化學性質很活潑,可與多種物質發生反應。在條件下可進行加成、氧化和聚合等各種反應。在空氣中烯烴易氧化成酸性物質或膠質,特別是二烯烴和環烯烴更易氧化,影響油品的安定性。 天燃氣的化學組成:天燃氣是蘊藏在地層內的可燃性氣體,主要為低分子量烷烴的混合物,有些含有氮、二氧化碳或硫化氫,有些還含有少量氦。天燃氣有干天燃氣和濕天燃氣兩種。干天燃氣富含甲烷,濕天燃氣含有較大量的乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等,它的化學組成因產地而異。如:四川天燃氣,相對密度為0.5783,一般成分(體積百分比)為甲烷96.55%,乙烷0.54%,丙烷0.15%,二氧化碳1.0%,氧0.02%,氫0.04%,氮1.08%,硫化氫0.2%,其他0.42%。


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