烧锅炉时用的煤炭里面,是否含有苯基酚或烷基酚类的化合物啊?
你好!
是,烧锅炉的煤炭里含有烷烃和芳香烃类的化合物,燃烧后会生成少量水和二氧化碳,如果锅炉性能较差,还会不完全燃烧生成一氧化碳等气体
仅代表个人观点,不喜勿喷,谢谢。
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。
氢元素的质量 = 水的质量×杨元素质量分数 = 5.4 * 2/18 =0.6 g
澄清石灰水中产生沉淀60g,这是CaCO3的质量
碳元素的质量 = 60 * 12/100 = 7.2 g
苯酚中氢元素的质量 = 9.4-0.6-7.2 = 1.6 g
原子个数比n(C):n(H):n(O)=7.2g/12:0.6g/1:1.6g/16 = 6:6:1
从而得出苯酚分子式为C6H6O
则苯酚中含碳元素质量为(7.2 g),氧元素质量为(1.6 g),分子式为(C6H6O)
这些有机芳香化合物一般都是有毒性的,对机体粘膜有刺激作用,也有潜在的致癌危险和肝脏毒性。作用于皮肤,引起皮炎、痤疮、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣赘及癌肿。可引起鼻中隔损伤。
在欧洲,干馏煤以制取焦炭用于炼铁,是从18世纪中期开始的。随着煤焦化的发展,出现了大量煤焦油,除了制造防护屋顶的油毡或涂敷火车轨道上的枕木以防腐外,大量堆集被视为废物,由于它是又黑又臭的油,污染着环境,不得不付之一炬。这促使化学家们分析研究它,试图找到它的应用。
首先从煤焦油中分离出来的化学物质是萘。英国皇家研究院化学教授布兰德在1819年从蒸馏煤焦油中发现一种白色结晶物,测定它是碳和氢的二元化合物。同年英国化学工业企业家加登也从煤焦油中发现了这一物质。1920年,英国牛津大学化学教授基德也成功地分离出它。石脑油是指石油、煤焦油的最先馏分。萘是从这个馏分中分离出来的,这也说明萘成为最早从煤焦油中分离出来的缘由。它是一种白色结晶体,有特殊气味,能挥发并升华,被用来驱虫,放置在便池里逐臭,俗称卫生球,是制造染料、药物的原料。
英国化学家法拉第在1826年分析了它,确立它的分子组成是C20H8。他是采用碳原子量等于6计算的,按等于12计算,即得出它的正确分子式是C10H8。法拉第还制得萘的两种硫酸的衍生物。
1832年,法国化学家杜马和他当时的助手罗朗发表论说,叙述他们从煤焦油中分离出一种不同于萘的物质,最初认为是萘的同分异构物,称它为异萘,后来确定它的分子组成是C14H10,不同于萘,我们称之为蒽。
蒽是无色固体,有弱的蓝色荧光,能升华,也是制造染料的原料。
1837年,罗朗又发表论说,叙述从煤焦油中分离出萘和蒽外,又分离出一种新的碳氢化合物——芘,分别给出它们的化学式是C3H和C5H2(正确的化学式是C18H12和C16H10)。1871年,德国化学家格雷比分析证明罗朗获得的芘是一种混合物,其中主要成分是C16H10。芘是无色结晶体,是利用火加热至高温分馏煤焦油而获得的。
1834年,德国化学教授隆格在煤焦油中加酸溶液后加热,中和溶液,分离出一种油,将此油蒸馏,分离成三部分。隆格将分离出油后的另一部分溶解在苛性碱溶液中,从这溶液中又分离出一种油,添加无机酸后又获得另一物质,称为石炭酸。
1843年,年轻的德国化学家A·霍夫曼分析研究了隆格发现的四种物质,它们分别是:苯胺(C6H5NH2),喹啉(C9H7N),吡咯(C4H5N),石炭酸是含有甲酚(C6H4CH3OH)的不纯的苯酚(C6H5OH)。
苯胺早在1826年被德国化学制品商人恩弗多尔本从干馏靛蓝中发现,认识到它易与酸化合,形成结晶盐,就称它为“结晶体”。到1840年,德国药剂师弗里茨舍将靛蓝与苛性钾作用后也得到苯胺,称它为“安尼林”。这一词来自阿拉伯文“靛蓝”。后来到1842年俄罗斯化学家齐宁利用硫化铵作用于硝基苯也获得了苯胺。霍夫曼在1843年从煤焦油中分离出一种碱性油状物,经过分析确定它和前面发现的“结晶体”、“安尼林”以及“苯胺”是同一物质,确定它的化学组成是C6H5NH2。
苯胺是无色油状液体,遇漂白粉呈现蓝色。这也是隆格从希腊文中蓝色一词命名它的原因。
喹啉是在1842年由法国化学家日拉尔将马钱子碱、辛可宁、奎宁和苛性碱共同蒸馏取得,分析确定它的化学式是C9H7N,从“奎宁”命名它为“喹啉”。它是一种无色油状液体,可能是隆格从希腊文白色一词命名它的由来。
苯酚在1841年再次被罗朗从煤焦油中分离出来,并将它硝化后获得苦味酸(三硝基苯酚),经分析确定它和隆格发现的石炭酸是同一物质。随后由日热尔加热水杨酸和石灰制得,研究后认为它不是真正的酸,与醇相似,它的分子中含有苯基和羟基,即C6H5OH。
在1851年德国化学家斯塔德勒发表的一篇论说中提到,甲酚是从母牛尿中发现的。英国大学学院化学教授威廉森的一位学生法莱在1855年从煤焦油的杂酚油中发现了它。杂酚油是煤焦油分馏的产物,是复杂的混合物。1864年德国化学家缪勒发表分析杂酚油的结果指出,其中除含有苯酚、甲酚外,还含有邻甲氧基苯酚【癔疮木酚(CH3OC6H4OH)】、苯三酚(焦桔酚【C6H3(OH)3】)等。
甲酚又称克利沙尔,从西方名称译音而来。这一词来自西方杂酚油的命名,是德国化学工业企业家赖琴巴赫用来指木焦油中木醋酸而创立的,他认为熏烤肉中木醋酸起了保护肉免于受腐的作用,从希腊文“肉”和“保存”两词创造出的新词。
再说隆格从煤焦油中发现的吡咯,英国化学家安德森在1851年从骨油中再次发现它,给出它的正确化学式为C4H5N。
吡咯是无色液体,放置在空气中色泽变深,它的蒸气遇盐酸浸湿的松木呈现樱桃红色,这可能是隆格从希腊文红色一词命名它的缘由。
1855年,美国《化学会杂志》发表署名威廉斯的文章,声称从煤焦油中发现类似吡咯的吡啶。这是一种无色有特臭的液体,早在1851年由安德森从骨油中发现。它的化学式是C5H5N。
李比希在1834年指出苯存在煤焦油中。霍夫曼在1845年也指出苯存在于煤焦油中。当时他在英国皇家学院任教,指导他的学生曼斯费尔德分馏煤焦油提取苯,在1849年他们从煤焦油中不仅分离出大量苯,还分离出甲苯C6H5CH3、二甲苯C6H4(CH3)2,但曼斯费尔德后来却不幸死于苯蒸气遇火发生的爆炸中。
苯的平面六角形结构式是德国化学家凯库勒在1865年研究元素化合价中提出来的。他在1860年发表的文章中把苯、萘、蒽等和它们的衍生物统称为芳香族化合物。芳香族化合物本来是指从各种香树脂中提取的具有芳香气味的物质,但是根据嗅味分类物质是不合适的,在经过研究苯、萘、蒽、苯酚、甲苯等的分子结构后,确定它们都是苯和苯的衍生物,因此用芳香族化合物统称它们。其实,它们中有些甚至具有令人很不愉快的臭味!
萘、蒽等分子结构中具有多环,称为稠环化合物,是德国化学家格雷贝和利伯曼在1868年提出来的。
吡啶、喹啉等分子的杂环结构是德国化学家克尔纳和英国化学家杜瓦在1869年分别提出来的。它们被称为杂环化合物,即是说,在构成它们分子环状结构的原子中除了碳原子,还有其他原子——杂原子,于是得出某杂茂、某杂苯、某杂萘等化合物的名称。
从煤焦油中分离出的稠环化合物还有:
芴(C13H10)和苊(C12H10),是法国化学家贝特洛分别在1867年和1872年从蒸馏煤焦油所得的粗蒽中发现的。芴是一种无色体,有蓝色荧光,因而从希腊文“荧光”得名。苊也是一种无色晶体,贝特洛在从煤焦油中分离出它以前,在1866年从乙炔和萘合成了它。
菲(C14H10),是蒽的同分异构体,在1873年前后分别由德国化学家菲蒂希和奥斯特迈尔以及格雷贝和格拉泽尔从煤焦油所得的粗蒽中分离出来。是有光泽的无色晶体。它的命名由苯基和蒽构成。
茚(C9H8),是在1890年被德国化学家克拉默和斯皮克从煤焦油中分离出来的,最初曾认为它是一种苦味酸盐。后来在1906年由德国化学家蒂勒合成了它,并确定它是一种稠环芳香族碳氢化合物。它是一种无色液体;它的命名因它的分子结构与吲哚相似而来。
从煤焦油中分离出来的杂环化合物还有:
吖啶(C13H9N),又名氮杂蒽,是在1870年被格雷贝和卡罗从煤焦油提取的粗蒽中发现的。它是一种无色晶体,蒸气和溶液都有刺激气味,因而从拉丁文“刺激性的”命名它。
咔唑(C12H9N),又名氮杂芴,是在1872年被格雷贝和格拉泽尔从煤焦油提取的粗蒽中发现的,也是无色晶体。它的命名表明了它的分子组成是由氢、碳加氮构成,它和吡咯相似。
噻吩(C4H4S),又名硫杂茂,是在1882年由德国化学家V·迈尔从煤焦油提取的粗苯中发现的一种含硫的杂环化合物。它是无色液体,其命名来自希腊文“硫”和“苯”。
另外,还有吲哚(C8H7N),又名氮杂茚等,先后从煤焦油中分离出来。
根据有关书籍讲述,煤焦油中存在着200多种化合物。这里只提出它们中重要的、常见的10多种。
从煤焦油中发现的物质和它们的衍生物组成了有机化合物的芳香族化合物和杂环化合物,扩展了有机化学和整个化学知识的范畴。这些化合物是制取染料、医药、炸药等的基本原料,把它们从煤焦油中提取出来,不仅仅是变废为宝,更为人们社会生活起了不可估量的作用。化学家们从煤焦油中发现众多物质的意义明显是重大的。
煤焦油是从煤中提炼的焦油类,其中至少有1000种成分,包括芳香的碳氢化合物,苯、萘、酚等,主要是抑制细胞有丝分裂,抗表皮细胞增生。可用于各型银屑病,但急性期慎用。常为2-10%软膏。其中含有氮蒽化合物能增加皮肤对紫外线或日光的感受性。不宜大面积广泛使用,以免发生胃肠道障碍和肾毒性。
另外塑料、树脂中有含酚,医药、农药的制作原料中也含有酚,如杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林、苯酚软膏等)。
1、苯酚有弱酸性,使用时应当佩戴防酸碱手套
2、苯酚有剧毒,应当避免它与眼部、皮肤等接触