煤油的物化性质

煤油，又称火油、火水，是一种通过对石油进行分馏后获得的碳氢化合物的混合物。

煤油纯品为无色透明液体，含有杂质时呈淡黄色。略具臭味。沸程180～310℃（不是绝对的，在生产时常需根据具体情况变动），平均分子量在200～250之间。熔点－40℃以上。运动黏度40℃为1.0～2.0mm/s。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂。易挥发。易燃。

挥发后与空气混合形成爆炸性的混合气。燃烧完全，亮度足，火焰稳定，不冒黑烟，不结灯花，无明显异味，对环境污染小。

煤油可与石油系溶剂混溶。对水的溶解度非常小，含有芳香烃的煤油对水的溶解度比脂肪烃煤油要大。煤油能溶解无水乙醇。与醇的混合物在低温有水存在时会分层。

不同用途的煤油，其化学成分不同。同一种煤油因制取方法和产地不同，其理化性质也有差异。

无色或浅黄色液体，略带臭味。煤油可与石油系溶剂混溶。对水的溶解度非常小，含有芳香烃的煤油对水的溶解度比脂肪烃煤油要大。煤油能溶解无水乙醇。与醇的混合物在低温有水存在时会分层。易燃液体，注意远离火源。煤油是沸点范围比汽油高的石油馏分，为碳原子数C11-C17的高沸点烃类混合物。主要成分是饱和烃类，还含有不饱和烃和芳香烃。其含量根据石油的种类、加工方法、用途等有所不同。化学性质和石油醚、汽油等石油系溶剂相似。

不同用途的煤油，其化学成分不同。同一种煤油因制取方法和产地不同，其理化性质也有差异。各种煤油的质量依次降低：航空、动力、溶剂、灯用、燃料、洗涤煤油。一般沸点为110-350℃。

各种煤油在常温下为液体，无色或淡黄色，略具臭味。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂。易挥发。易燃。与空气混合形成爆炸性的混合气。爆炸极限为2-3% 。一般沸点为110-350℃。

煤油因品种不同含有烷烃28-48%的，芳烃20-50%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为10-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等

煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化

程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重

和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤

的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。

1.颜色

是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。

2.光泽

是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光

泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。

3.粉色

指将煤砚成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程

度越高，粉色越深。

4.比重和容重

煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称

煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量

的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程

度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增

大。

5.硬度

是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗

磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。

6.脆度

是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤

中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。

7.断口

是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程

度不同，断口形状各异。

8.导电性

指煤传导电流的能力，通常以电阻率表示。煤的导电性与煤化程度密切相关。褐煤由于孔隙度大而电阻率低；烟煤是不

良导体，由褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增；但瘦煤阶段电阻率又开始降低，无烟煤阶段急剧降低，因而无烟煤具有良好的

导电性。一般烟煤的电阻率随灰分的增高而降低，而无烟煤则相反，随灰分增高而增高，若煤层中含有大量黄铁矿时，也会

使无烟煤电阻率降低。各种煤岩组分中，镜煤的电阻率比丝煤高。氧化煤的电阻率明显下降。

影响的因素有：

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可然化石，这就是煤炭的形成过程

一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。

煤炭是这样形成的吗？有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的，它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹；煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。

但是，无可否认的事实和依据，煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中，而且又是那么如此的优质呢？

记得上小学的时候，我家住在离城不远的乡村，每当盛夏雨季来临时，一场暴雨过后，村子中央就会出现一条湍急的“小溪流”，我们许多小朋友就会跑到那里面去嬉戏，那小溪流也会因暴雨停止时间的延长，而变得越来越小，最后干涸。但在没有断流之前你会发现，很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞，形成一个个小的水坎儿。为了能让水流通畅，我们不时地把那些小水坎扒开，有的时候也会借此筑起一道小溪上的“堤坝”。既便是现在居住在城里，一场暴雨过后，街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流，堵塞了下水道口，而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。

小巫见大巫，由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。如果没有洪水那样强大的力量和搬运的功能，煤炭的形成绝对不会那么集中，也不会那么优质。

我们可以设想一下，在千百万年前的地质历史期间，由于气候条件非常适宜，地面上生长着繁茂高大的植物，在海滨和内陆沼泽地带，也生长着大量的植物，那时的雨量又是相当的充沛，当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时，就会淹没了草原、淹没了大片森林，那里的大小植物就会被连根拨起，漂浮在水面上，植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净，这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起，顺流漂浮而下，一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅，它们就会在那里安家落户，并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里，很快这里就会形成一道屏障，并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸（也会有许多动物的残骸）的地方。当洪水消退后，这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭，再经过长期的地质变化，这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下，最后演变成今天的煤矿。

那么也许有人会问，1998年中国遭受的一场罕见的水灾，为何没有出现这样的情况呢？我认为，那是因为中国目前的森林覆盖率很低，而且有森林的地方多在高海拔地区，在平原到处是粮田，几乎到了没有什么森林可淹的境地，只不过是淹没了一些农田的防护林，并且农田防护林的树木很稀少，而且树木的根须又十分的发达，抓地抓得十分牢固，短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害。而森林中的树木就不同了，很多树木都挤在一起生活，它们为了吸食太阳的能量，拼命地往上长，根须并不发达，一旦一处树木被洪水连根拨起，就会连带成片的树木被洪水毁掉，就如同放木排一样，顺流漂浮而下，势不可挡，最后全部堆积在一个地方。

另外，由于人类对大自然认识的增强，抵御突发性自然灾害的能力不断提高，兴修水利，筑起坚固的堤坝，加固江堤、河堤，大大地减缓了凶猛洪水的冲击力，泛滥的现象少了，甚至乖乖地听从人类的召唤，并把凶猛的洪水变成了电能、动能、热能，造福于人类，服务于人类社会。

不仅洪水有搬运动植物这样的能力，而且潮汐、台风、海啸也具备这样的能力。由于地震、火山喷发等因素引起的海啸，可以使海浪掀起三、四十米还高，并且在顷刻之间把一个岛屿上的动植物扫荡一空；把海岸线附近的一切生物全部洗劫。

再者，地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的，而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此，“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质，还是有一定的道理的，是有说服力的，也是能够令人信服的。

发展煤的意义：

我国一次能源中石油、天然气的供需矛盾日益突出。10 年前中国进口石油占整体石油需求的比例才6%，现在已经提高到1/3，到2020 年预期将有60%的石油都必须来自进口，预计未来十几年，中国天然气需求将呈高速增长，平均增速将达11%～13%,2010 年需求缺口在20%左右,到2020 年，天然气需求缺口在50%左右。石油、天然气如此依赖进口势必影响我国经济的持续发展和国家的经济安全,由于石油资源的短缺和石油进口量的增加,以煤为原料发展化学工业,以及由煤制取燃料油工业必须作为重要的课题对待。因此21 世纪的煤炭利用必将以洁净煤技术为先导,充分利用化学这一物质相互交换的手段来建立起既环境友好又综合发展、高效益的新一代煤炭、能源、化工为一体的综合型企业。

可以作为柴油的替代燃料来使用。

煤直接液化柴油与石油柴油相比，组成类似、性质相近，其燃烧性能、动力性排放性能以及对汽车的适应性均与石油基柴油相近，可以直接应用于不经任何改装的汽车或发动机上。煤直接液化柴油是今后石油基柴油的理想替代产品。

2011年神华煤制油化工公司委托上海交通大学、天津大学对该公司生产的煤直接液化柴油进行了《煤基柴油发动机台架实验研究》，委托中国汽车技术研究中心、中国第一汽车集团公司进行了《煤基柴油轻型汽车及商用车辆发动机耐久性研究》。

研究报告结论：与满足国III排放法规的石油基柴油相比，煤直接液化柴油动力性能和燃油经济性能有所提高；颗粒物和燃油消耗量有着明显的降低。添加改进剂之后，煤直接液化柴油可以达到和柴油相近的排放性能，排放性能随里程增加的劣化程度相当。

简介：

煤制油（Coal-to-liquids, CTL）是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。煤的直接液化将煤在高温高压条件下，通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料，并脱除硫、氮、氧等原子。

具有对煤的种类适应性差，反应及操作条件苛刻，产出燃油的芳烃、硫和氮等杂质含量高，十六烷值低的特点，在发动机上直接燃用较为困难。

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。

不同用途的煤油，其化学成分不同。同一种煤油因制取方法和产地不同，其理化性质也有差异。各种煤油的质量依次降低：航空煤油、动力煤油、溶剂煤油、灯用煤油、燃料煤油、洗涤煤油。一般沸点为110-350℃。