第七章-煤结构课件

第七章：煤的结构第七章：煤的结构 Coal Structure 序序序序 第一节第一节第一节第一节 煤的大分子结构煤的大分子结构煤的大分子结构煤的大分子结构 11基本概念基本概念基本概念基本概念 22结构特征结构特征结构特征结构特征 33大分子基本结构单元大分子基本结构单元大分子基本结构单元大分子基本结构单元 44烷基侧链和官能团烷基侧链和官能团烷基侧链和官能团烷基侧链和官能团 55桥键桥键桥键桥键 66相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量 77低分子化合物低分子化合物低分子化合物低分子化合物 88各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构 99煤的化学结构的近代概念煤的化学结构的近代概念煤的化学结构的近代概念煤的化学结构的近代概念 第二节第二节第二节第二节 煤的结构模型煤的结构模型煤的结构模型煤的结构模型 11化学结构模型化学结构模型化学结构模型化学结构模型 22物理结构模型物理结构模型物理结构模型物理结构模型 第三节第三节第三节第三节 煤的大分子结构理论基本内容小结煤的大分子结构理论基本内容小结煤的大分子结构理论基本内容小结煤的大分子结构理论基本内容小结 一、煤的物理结构一、煤的物理结构煤的组成煤的组成Fig.1 Diagram of the major constituents in coal:organic material,fragments of plant debris(macerals),inorganic inclusions,and an extensive pore net work.uu煤的组成煤的组成煤的组成煤的组成n n有机质有机质有机质有机质n n矿物质矿物质矿物质矿物质uu煤的结构煤的结构煤的结构煤的结构n n整体整体整体整体网络结构模型网络结构模型网络结构模型网络结构模型n n有机质有机质有机质有机质统计统计平均结构单元平均结构单元平均结构单元平均结构单元模型模型模型模型uu化学结构化学结构化学结构化学结构 因镜质组含量多，组成均匀，因镜质组含量多，组成均匀，因镜质组含量多，组成均匀，因镜质组含量多，组成均匀，变化平稳变化平稳变化平稳变化平稳 一般以镜质组作为研究对象一般以镜质组作为研究对象一般以镜质组作为研究对象一般以镜质组作为研究对象植物残骸碎片（煤的基本微观结构）煤的大分子结构Proposed structual models of carbons consisting of six memberd ringsA proposed structure of carbon blackShriver,D.F.;Atkins,P.W.,Langford,C.H.“Inorganic Chemistry”,2nd Ed.,Oxford(1994)Organic functional groups at the edge of carbonsAre five or seven memeberd rings are generally included in molecular structures of carbons?This may produce special properties of carbons but definitely makes the mechanistic problems complicated炭黑的结构Possible coordination(adsorption)sitesSerp,P.et al.Appl.Catal.A:General 2003,253,337.R.T.K.Baker et al.Catalysis Today 2001,65,19.Edge of graphitic carbons is likely to be important for catalysis.What is the edge of graphite?-Questions from molecular chemists.锯齿形面扶手椅面棱镜面石墨碳石墨碳足球烯由足球烯由6060个碳原子构成，个碳原子构成，6060个碳原子处于个碳原子处于6060个顶点上，个顶点上，构成构成2020个正六边形环、个正六边形环、1212个正五边形环组成个正五边形环组成3232面体面体球形，其大小仅有球形，其大小仅有0.710.71纳米，堪称是世界上最小的纳米，堪称是世界上最小的“足球足球”了。了。8080年代中期第一次被发现时，连一向追求客观的科学家年代中期第一次被发现时，连一向追求客观的科学家们也为其独特而完美的结构而感叹不已，们也为其独特而完美的结构而感叹不已，大自然造物时简大自然造物时简单与美的和谐单与美的和谐在这个结构上得到了最充分的体现。在这个结构上得到了最充分的体现。“足球烯足球烯”有着无数优异的性质，它本身是半导体，掺有着无数优异的性质，它本身是半导体，掺杂后可变成临界温度很高的超导体，由它所衍生的碳微管杂后可变成临界温度很高的超导体，由它所衍生的碳微管比相同直径金属的强度高比相同直径金属的强度高100100万倍。万倍。现实世界中的足球以其无尽的魅力倾倒了无数人，而现实世界中的足球以其无尽的魅力倾倒了无数人，而小小的小小的“足球烯足球烯”也正是以另一种形式影响和改变着这个也正是以另一种形式影响和改变着这个世界。世界。第七章第七章 煤的结构煤的结构 Coal Structure 煤结构，包括化学结构（大分子）和物理空间结构。煤结构，包括化学结构（大分子）和物理空间结构。煤结构，包括化学结构（大分子）和物理空间结构。煤结构，包括化学结构（大分子）和物理空间结构。煤的化学结构（煤的分子结构），是指在煤的有机质煤的化学结构（煤的分子结构），是指在煤的有机质煤的化学结构（煤的分子结构），是指在煤的有机质煤的化学结构（煤的分子结构），是指在煤的有机质分子中，原子相互连接的次序和方式。分子中，原子相互连接的次序和方式。分子中，原子相互连接的次序和方式。分子中，原子相互连接的次序和方式。煤的物理空间结构是指组成煤的分子之间的堆垛结构煤的物理空间结构是指组成煤的分子之间的堆垛结构煤的物理空间结构是指组成煤的分子之间的堆垛结构煤的物理空间结构是指组成煤的分子之间的堆垛结构和孔隙结构。和孔隙结构。和孔隙结构。和孔隙结构。煤不同于一般的高分子有机化合物或聚合物，它具有煤不同于一般的高分子有机化合物或聚合物，它具有煤不同于一般的高分子有机化合物或聚合物，它具有煤不同于一般的高分子有机化合物或聚合物，它具有特别的复杂性、多样性、非晶质性和不均一性。特别的复杂性、多样性、非晶质性和不均一性。特别的复杂性、多样性、非晶质性和不均一性。特别的复杂性、多样性、非晶质性和不均一性。虽作了大量研究工作，尚未明了煤结构的全貌。虽作了大量研究工作，尚未明了煤结构的全貌。虽作了大量研究工作，尚未明了煤结构的全貌。虽作了大量研究工作，尚未明了煤结构的全貌。目前只限于：目前只限于：目前只限于：目前只限于：定性的认识定性的认识定性的认识定性的认识其整体的其整体的其整体的其整体的统计平均结构统计平均结构统计平均结构统计平均结构，定量的研究定量的研究定量的研究定量的研究一些一些一些一些“结构参数结构参数结构参数结构参数”，用来表征它的平均结，用来表征它的平均结，用来表征它的平均结，用来表征它的平均结构特征。构特征。构特征。构特征。煤化学结构的研究方法为三类：煤化学结构的研究方法为三类：煤化学结构的研究方法为三类：煤化学结构的研究方法为三类：物理法物理法物理法物理法 如如如如 X X射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、利用结构参数进行统计结构解析等。利用结构参数进行统计结构解析等。利用结构参数进行统计结构解析等。利用结构参数进行统计结构解析等。物理化学法物理化学法物理化学法物理化学法 如如如如 溶剂抽提物分析和吸附性能测试等。溶剂抽提物分析和吸附性能测试等。溶剂抽提物分析和吸附性能测试等。溶剂抽提物分析和吸附性能测试等。化学法化学法化学法化学法 如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和官能团分析。官能团分析。官能团分析。官能团分析。在煤的显微组成中，镜质组的含量占优势，其结构和性在煤的显微组成中，镜质组的含量占优势，其结构和性在煤的显微组成中，镜质组的含量占优势，其结构和性在煤的显微组成中，镜质组的含量占优势，其结构和性质在煤化过程中变化比较均匀。所以，一般将镜质组作为煤质在煤化过程中变化比较均匀。所以，一般将镜质组作为煤质在煤化过程中变化比较均匀。所以，一般将镜质组作为煤质在煤化过程中变化比较均匀。所以，一般将镜质组作为煤结构的研究对象。结构的研究对象。结构的研究对象。结构的研究对象。Main contentsMain contents：（1 1）煤分子结构是如何构成的？）煤分子结构是如何构成的？）煤分子结构是如何构成的？）煤分子结构是如何构成的？（2 2）煤分子结构理论）煤分子结构理论）煤分子结构理论）煤分子结构理论 （3 3）煤结构模型？）煤结构模型？）煤结构模型？）煤结构模型？Diagram of the major constituents in coal:煤的主要组成图煤的主要组成图 organic material,有机物有机物 fragments of plant debris(macerals),inorganic inclusions,无机物无机物 an extensive pore net work.广泛的孔网络广泛的孔网络植物残骸碎片植物残骸碎片-煤煤 的基本微观结构的基本微观结构射线衍射给出的射线衍射给出的煤结构的信息煤结构的信息1.石墨衍射峰说明晶体结构石墨衍射峰说明晶体结构排列整齐有序。排列整齐有序。2.煤的衍射峰不及石墨，但煤的衍射峰不及石墨，但也表现出确实存在一部分也表现出确实存在一部分有序碳排列。而且随煤化有序碳排列。而且随煤化度而变化。度而变化。从低变质的褐煤到高变质从低变质的褐煤到高变质从低变质的褐煤到高变质从低变质的褐煤到高变质的无烟煤，它们的的无烟煤，它们的的无烟煤，它们的的无烟煤，它们的XRDXRD衍射峰的形状有着规律性衍射峰的形状有着规律性衍射峰的形状有着规律性衍射峰的形状有着规律性的变化。的变化。的变化。的变化。3.煤中的这些三维有序结煤中的这些三维有序结构称为构称为微晶微晶。它是由若干。它是由若干芳香环层片以不同的平行芳香环层片以不同的平行程度堆砌而成。程度堆砌而成。镜煤和石墨镜煤和石墨XRD图图红外光谱（红外光谱（红外光谱（红外光谱（FT-IRFT-IR）结构分析思路：）结构分析思路：）结构分析思路：）结构分析思路：有机物中各种基团的振动形式和频率与红外光谱相关。有机物中各种基团的振动形式和频率与红外光谱相关。通常，基团有伸缩振动、变形振动以及二者的相互耦合通常，基团有伸缩振动、变形振动以及二者的相互耦合振动。振动。煤中的有机质能有选择地吸收一定波长的红外线，因此煤中的有机质能有选择地吸收一定波长的红外线，因此对红外光谱图上吸收带的分析，可以了解到有机质中的基对红外光谱图上吸收带的分析，可以了解到有机质中的基团，从而了解煤的化学结构及其变化。团，从而了解煤的化学结构及其变化。96.095.094.293.492.589.085.081.575.570.558.157.8峰峰1.OH,NH;2.脂肪链碳氢脂肪链碳氢CH;3.-C=O;4.芳香环碳氢芳香环碳氢-C=C-C=C-;5.-CH2,CH3;6.-CH3;7.-C-O-C,C-O峰1234567峰1234567 红外光谱给出的煤的结构信息红外光谱给出的煤的结构信息红外光谱给出的煤的结构信息红外光谱给出的煤的结构信息 1.1.3450cm3450cm-1-1-OH-OH峰随煤化度加深吸收峰减弱，表明峰随煤化度加深吸收峰减弱，表明羟基减少；羟基减少；2.2.2920/1450/1380cm2920/1450/1380cm-1-1脂肪烃和环烷烃上脂肪烃和环烷烃上-CH-CH的氢吸的氢吸收峰，随煤化度加深，中等煤化度（收峰，随煤化度加深，中等煤化度（81.5%81.5%）以后急剧减以后急剧减弱；弱；3.3.1600cm1600cm-1-1强吸收峰，可能是氢键化羰基与芳香环双强吸收峰，可能是氢键化羰基与芳香环双键吸收重叠所致，随煤化度加深减弱；键吸收重叠所致，随煤化度加深减弱；4.4.3030cm3030cm-1-1芳香环芳香环-CH-CH的氢吸收峰，反映芳香核缩聚的氢吸收峰，反映芳香核缩聚程度。低煤化度时峰很弱，随煤化度加深，吸收峰明显增程度。低煤化度时峰很弱，随煤化度加深，吸收峰明显增强；强；5.5.碳含量碳含量80%80%的烟煤很少或不含羧基和甲氧基官的烟煤很少或不含羧基和甲氧基官能团。能团。图表明，随着煤的碳含量增加，缩合芳香核的吸收带增图表明，随着煤的碳含量增加，缩合芳香核的吸收带增强，脂肪族和含氧基的吸收带减弱，即有机质基本结构单强，脂肪族和含氧基的吸收带减弱，即有机质基本结构单元中的支链和官能团不断减少，缩合芳香核逐渐增大。元中的支链和官能团不断减少，缩合芳香核逐渐增大。第一节第一节 煤的大分子结构煤的大分子结构 1.1.煤大分子结构的基本概念煤大分子结构的基本概念 煤中有机质是由大量分子质量不同、分子结构相似但不煤中有机质是由大量分子质量不同、分子结构相似但不煤中有机质是由大量分子质量不同、分子结构相似但不煤中有机质是由大量分子质量不同、分子结构相似但不完全相同的完全相同的完全相同的完全相同的“相似化合物相似化合物相似化合物相似化合物”组成的混合物。组成的混合物。组成的混合物。组成的混合物。煤中有机质分两部分：煤中有机质分两部分：煤中有机质分两部分：煤中有机质分两部分：芳香族结构为主大分子化合物，占芳香族结构为主大分子化合物，占芳香族结构为主大分子化合物，占芳香族结构为主大分子化合物，占9090以上；以上；以上；以上；链状结构为主低分子化合物，含量较少（一般链状结构为主低分子化合物，含量较少（一般链状结构为主低分子化合物，含量较少（一般链状结构为主低分子化合物，含量较少（一般5%5%，有，有，有，有人认为褐煤烟煤人认为褐煤烟煤人认为褐煤烟煤人认为褐煤烟煤101023%23%）。低分子化合物低分子化合物低分子化合物低分子化合物主要有两类，烃类和含氧化合物。主要有两类，烃类和含氧化合物。主要有两类，烃类和含氧化合物。主要有两类，烃类和含氧化合物。烃类有正构烷烃、少量环烷烃、长链烯烃烃类有正构烷烃、少量环烷烃、长链烯烃烃类有正构烷烃、少量环烷烃、长链烯烃烃类有正构烷烃、少量环烷烃、长链烯烃？。含氧化合物有长链的脂肪酸、醇、酮、甾醇等。含氧化合物有长链的脂肪酸、醇、酮、甾醇等。含氧化合物有长链的脂肪酸、醇、酮、甾醇等。含氧化合物有长链的脂肪酸、醇、酮、甾醇等。低分子化合物通过低分子化合物通过低分子化合物通过低分子化合物通过氢键氢键氢键氢键和和和和范氏力范氏力范氏力范氏力和大分子化合物结合。和大分子化合物结合。和大分子化合物结合。和大分子化合物结合。饱和仲醇和不饱和仲醇，如胆固醇、维生素D 煤的分子结构煤的分子结构煤的分子结构煤的分子结构 通常是指煤中大分子芳香族化合物的通常是指煤中大分子芳香族化合物的通常是指煤中大分子芳香族化合物的通常是指煤中大分子芳香族化合物的结构，它是高度交联的非晶质的十分复杂的大分子空间结构，它是高度交联的非晶质的十分复杂的大分子空间结构，它是高度交联的非晶质的十分复杂的大分子空间结构，它是高度交联的非晶质的十分复杂的大分子空间 网络。网络。网络。网络。因此，一般认为煤的分子结构是：因此，一般认为煤的分子结构是：因此，一般认为煤的分子结构是：因此，一般认为煤的分子结构是：具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物（因为它没有统一的聚合单体）。（因为它没有统一的聚合单体）。（因为它没有统一的聚合单体）。（因为它没有统一的聚合单体）。而且，煤中的许多大分子化合物，结构相似而又不完而且，煤中的许多大分子化合物，结构相似而又不完而且，煤中的许多大分子化合物，结构相似而又不完而且，煤中的许多大分子化合物，结构相似而又不完全相同，它们成为煤分子结构的全相同，它们成为煤分子结构的全相同，它们成为煤分子结构的全相同，它们成为煤分子结构的基本结构单元基本结构单元基本结构单元基本结构单元，它们通过，它们通过，它们通过，它们通过桥键桥键桥键桥键相互连接聚合而成。相互连接聚合而成。相互连接聚合而成。相互连接聚合而成。2.2.煤的大分子结构特征：煤的大分子结构特征：煤的大分子结构特征：煤的大分子结构特征：（1 1）相似性）相似性）相似性）相似性 相同煤化度煤的同一显微组分，并不是一相同煤化度煤的同一显微组分，并不是一相同煤化度煤的同一显微组分，并不是一相同煤化度煤的同一显微组分，并不是一个纯物质，而是由许多结构相似的分子组成的混合物；煤个纯物质，而是由许多结构相似的分子组成的混合物；煤个纯物质，而是由许多结构相似的分子组成的混合物；煤个纯物质，而是由许多结构相似的分子组成的混合物；煤中每个分子的基本结构单元彼此不相同，但各个基本结构中每个分子的基本结构单元彼此不相同，但各个基本结构中每个分子的基本结构单元彼此不相同，但各个基本结构中每个分子的基本结构单元彼此不相同，但各个基本结构单元的结构却是相似的。单元的结构却是相似的。单元的结构却是相似的。单元的结构却是相似的。相似性证明相似性证明相似性证明相似性证明:溶剂抽提的煤、抽提物和抽提残渣在工业分析、元素分溶剂抽提的煤、抽提物和抽提残渣在工业分析、元素分溶剂抽提的煤、抽提物和抽提残渣在工业分析、元素分溶剂抽提的煤、抽提物和抽提残渣在工业分析、元素分析、红外光谱和析、红外光谱和析、红外光谱和析、红外光谱和X X射线衍射等方面，未显示出本质的差别；射线衍射等方面，未显示出本质的差别；射线衍射等方面，未显示出本质的差别；射线衍射等方面，未显示出本质的差别；原料煤与其高真空热解物的红外光谱，几乎具有相同的原料煤与其高真空热解物的红外光谱，几乎具有相同的原料煤与其高真空热解物的红外光谱，几乎具有相同的原料煤与其高真空热解物的红外光谱，几乎具有相同的图谱；图谱；图谱；图谱；煤的溶剂抽提物的各个色层分离产物也具有相似的红外、煤的溶剂抽提物的各个色层分离产物也具有相似的红外、煤的溶剂抽提物的各个色层分离产物也具有相似的红外、煤的溶剂抽提物的各个色层分离产物也具有相似的红外、紫外光谱和相似的质谱离子碎片。紫外光谱和相似的质谱离子碎片。紫外光谱和相似的质谱离子碎片。紫外光谱和相似的质谱离子碎片。由于相似性，研究煤的基本结构单元才具有重要意义。由于相似性，研究煤的基本结构单元才具有重要意义。由于相似性，研究煤的基本结构单元才具有重要意义。由于相似性，研究煤的基本结构单元才具有重要意义。（2 2）聚合物特性）聚合物特性）聚合物特性）聚合物特性 相对分子质量大相对分子质量大相对分子质量大相对分子质量大 成煤物料本身就是聚合物，如木质成煤物料本身就是聚合物，如木质成煤物料本身就是聚合物，如木质成煤物料本身就是聚合物，如木质素（素（素（素（1100011000）、纤维素（）、纤维素（）、纤维素（）、纤维素（150000150000）等，成煤过程的中间产）等，成煤过程的中间产）等，成煤过程的中间产）等，成煤过程的中间产物腐殖酸也是大分子（几千几万）物腐殖酸也是大分子（几千几万）物腐殖酸也是大分子（几千几万）物腐殖酸也是大分子（几千几万），所以煤的相对分子，所以煤的相对分子，所以煤的相对分子，所以煤的相对分子质量大，多数人认为在数千范围质量大，多数人认为在数千范围质量大，多数人认为在数千范围质量大，多数人认为在数千范围 ；具有缩合结构具有缩合结构具有缩合结构具有缩合结构 煤的氧化产物苯羧酸只能由烷基苯煤的氧化产物苯羧酸只能由烷基苯煤的氧化产物苯羧酸只能由烷基苯煤的氧化产物苯羧酸只能由烷基苯或稠环化合物转变生成，说明煤具有缩合芳香族结构或稠环化合物转变生成，说明煤具有缩合芳香族结构或稠环化合物转变生成，说明煤具有缩合芳香族结构或稠环化合物转变生成，说明煤具有缩合芳香族结构；煤煤煤煤的结构单元之间由次甲基或醚键连接成链状结构的结构单元之间由次甲基或醚键连接成链状结构的结构单元之间由次甲基或醚键连接成链状结构的结构单元之间由次甲基或醚键连接成链状结构；煤结构煤结构煤结构煤结构中有酚羟基存在，也说明煤具有缩合结构。中有酚羟基存在，也说明煤具有缩合结构。中有酚羟基存在，也说明煤具有缩合结构。中有酚羟基存在，也说明煤具有缩合结构。连续氢化降解反应连续氢化降解反应连续氢化降解反应连续氢化降解反应，使煤的分子质量变小，而且各使煤的分子质量变小，而且各使煤的分子质量变小，而且各使煤的分子质量变小，而且各级加氢产物具有相似的红外光谱。级加氢产物具有相似的红外光谱。级加氢产物具有相似的红外光谱。级加氢产物具有相似的红外光谱。解聚反应解聚反应解聚反应解聚反应 原料煤及其初次热解产物、高真空热解馏原料煤及其初次热解产物、高真空热解馏原料煤及其初次热解产物、高真空热解馏原料煤及其初次热解产物、高真空热解馏出物都具有极为相似的红外光谱，说明后二者都是煤的热出物都具有极为相似的红外光谱，说明后二者都是煤的热出物都具有极为相似的红外光谱，说明后二者都是煤的热出物都具有极为相似的红外光谱，说明后二者都是煤的热解聚产物。解聚产物。解聚产物。解聚产物。(3)(3)结构的规则部分和不规则部分结构的规则部分和不规则部分结构的规则部分和不规则部分结构的规则部分和不规则部分 煤的结构是由多个结构相似而不相同的煤的结构是由多个结构相似而不相同的煤的结构是由多个结构相似而不相同的煤的结构是由多个结构相似而不相同的“基本结构单基本结构单基本结构单基本结构单元元元元”通过桥键连接而成的，这种基本结构单元类似于聚合通过桥键连接而成的，这种基本结构单元类似于聚合通过桥键连接而成的，这种基本结构单元类似于聚合通过桥键连接而成的，这种基本结构单元类似于聚合物的单体。物的单体。物的单体。物的单体。它可分为规则部分和不规则部分。它可分为规则部分和不规则部分。它可分为规则部分和不规则部分。它可分为规则部分和不规则部分。规则部分规则部分规则部分规则部分 称为基本结构单元的称为基本结构单元的称为基本结构单元的称为基本结构单元的核核核核或或或或芳香核芳香核芳香核芳香核，由几，由几，由几，由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成。硫等元素）缩聚而成。硫等元素）缩聚而成。硫等元素）缩聚而成。不规则部分不规则部分不规则部分不规则部分 是核周围的是核周围的是核周围的是核周围的烷基侧链、各种官能团烷基侧链、各种官能团烷基侧链、各种官能团烷基侧链、各种官能团，及及及及桥键（桥键（桥键（桥键（连接相邻基本结构单元的原子和原子团）。连接相邻基本结构单元的原子和原子团）。连接相邻基本结构单元的原子和原子团）。连接相邻基本结构单元的原子和原子团）。随着煤化度不断增高，构成核的环数不断增多，连接随着煤化度不断增高，构成核的环数不断增多，连接随着煤化度不断增高，构成核的环数不断增多，连接随着煤化度不断增高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。3.3.煤的大分子基本结构单元煤的大分子基本结构单元煤的大分子基本结构单元煤的大分子基本结构单元 （1 1）基本结构单元概念基本结构单元概念基本结构单元概念基本结构单元概念 煤解聚后，与一般聚合物不同，得到的是分子质量不煤解聚后，与一般聚合物不同，得到的是分子质量不煤解聚后，与一般聚合物不同，得到的是分子质量不煤解聚后，与一般聚合物不同，得到的是分子质量不同、非单一化学结构单体的一系列相似化合物的同、非单一化学结构单体的一系列相似化合物的同、非单一化学结构单体的一系列相似化合物的同、非单一化学结构单体的一系列相似化合物的混合物混合物混合物混合物。这可理解为煤的有机质是由分子质量不同、分子结构这可理解为煤的有机质是由分子质量不同、分子结构这可理解为煤的有机质是由分子质量不同、分子结构这可理解为煤的有机质是由分子质量不同、分子结构相似，但又不完全相同的相似，但又不完全相同的相似，但又不完全相同的相似，但又不完全相同的“相似化合物相似化合物相似化合物相似化合物”组成的混合物组成的混合物组成的混合物组成的混合物。这些构成煤的这些构成煤的这些构成煤的这些构成煤的基本结构单位基本结构单位基本结构单位基本结构单位称为称为称为称为基本结构单元基本结构单元基本结构单元基本结构单元，而不称为，而不称为，而不称为，而不称为是是是是“单体单体单体单体”。基本结构单元由三个层次组成：基本结构单元由三个层次组成：基本结构单元由三个层次组成：基本结构单元由三个层次组成：核核核核 它属于基本结构单元的规则部分，由几个或十几它属于基本结构单元的规则部分，由几个或十几它属于基本结构单元的规则部分，由几个或十几它属于基本结构单元的规则部分，由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成；缩聚而成；缩聚而成；缩聚而成；侧链侧链侧链侧链 核外围的官能团和烷基核外围的官能团和烷基核外围的官能团和烷基核外围的官能团和烷基 ，是基本结构单元的不，是基本结构单元的不，是基本结构单元的不，是基本结构单元的不规则部分；规则部分；规则部分；规则部分；桥键桥键桥键桥键 连接基本结构单元之间的原子和原子团。连接基本结构单元之间的原子和原子团。连接基本结构单元之间的原子和原子团。连接基本结构单元之间的原子和原子团。再次重申：再次重申：再次重申：再次重申：随着煤化度的不断提高，构成核的环数不断增多，连随着煤化度的不断提高，构成核的环数不断增多，连随着煤化度的不断提高，构成核的环数不断增多，连随着煤化度的不断提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量不断减少和变短。接在核周围的侧链和官能团数量不断减少和变短。接在核周围的侧链和官能团数量不断减少和变短。接在核周围的侧链和官能团数量不断减少和变短。煤的有机质大体可分为两部分：煤的有机质大体可分为两部分：煤的有机质大体可分为两部分：煤的有机质大体可分为两部分：大分子化合物：芳香族结构为主的化合物，占有机质大分子化合物：芳香族结构为主的化合物，占有机质大分子化合物：芳香族结构为主的化合物，占有机质大分子化合物：芳香族结构为主的化合物，占有机质的的的的9090以上；以上；以上；以上；低分子化合物：链状结构为主的化合物，含量较少。低分子化合物：链状结构为主的化合物，含量较少。低分子化合物：链状结构为主的化合物，含量较少。低分子化合物：链状结构为主的化合物，含量较少。主要有两类，烃类（正构烷烃、环烷烃、长链烯烃）和含主要有两类，烃类（正构烷烃、环烷烃、长链烯烃）和含主要有两类，烃类（正构烷烃、环烷烃、长链烯烃）和含主要有两类，烃类（正构烷烃、环烷烃、长链烯烃）和含氧化合物（长链脂肪酸、醇、酮、甾醇等）。氧化合物（长链脂肪酸、醇、酮、甾醇等）。氧化合物（长链脂肪酸、醇、酮、甾醇等）。氧化合物（长链脂肪酸、醇、酮、甾醇等）。（2 2）基本结构单元的核）基本结构单元的核）基本结构单元的核）基本结构单元的核 煤的元素组成和其它性质显示，煤的基本结构单元具煤的元素组成和其它性质显示，煤的基本结构单元具煤的元素组成和其它性质显示，煤的基本结构单元具煤的元素组成和其它性质显示，煤的基本结构单元具有芳香性。虽然它的确切结构不清楚，但可通过结构参数有芳香性。虽然它的确切结构不清楚，但可通过结构参数有芳香性。虽然它的确切结构不清楚，但可通过结构参数有芳香性。虽然它的确切结构不清楚，但可通过结构参数推测和估计基本结构单元中核的结构及芳香环的缩合程度。推测和估计基本结构单元中核的结构及芳香环的缩合程度。推测和估计基本结构单元中核的结构及芳香环的缩合程度。推测和估计基本结构单元中核的结构及芳香环的缩合程度。煤的结构参数煤的结构参数煤的结构参数煤的结构参数 煤的基本结构单元的核具有缩合环结构，称为芳香环煤的基本结构单元的核具有缩合环结构，称为芳香环煤的基本结构单元的核具有缩合环结构，称为芳香环煤的基本结构单元的核具有缩合环结构，称为芳香环或芳香核。它不是均匀、确切的结构，但可通过结构参数或芳香核。它不是均匀、确切的结构，但可通过结构参数或芳香核。它不是均匀、确切的结构，但可通过结构参数或芳香核。它不是均匀、确切的结构，但可通过结构参数来评价核的统计平均结构。来评价核的统计平均结构。来评价核的统计平均结构。来评价核的统计平均结构。重要的结构参数有重要的结构参数有重要的结构参数有重要的结构参数有 芳碳率芳碳率芳碳率芳碳率 芳香族结构的碳原子数占总碳原子数的比芳香族结构的碳原子数占总碳原子数的比芳香族结构的碳原子数占总碳原子数的比芳香族结构的碳原子数占总碳原子数的比例，例，例，例，f fararC C 芳氢率芳氢率芳氢率芳氢率 芳香族结构的氢原子数占总氢原子数的比芳香族结构的氢原子数占总氢原子数的比芳香族结构的氢原子数占总氢原子数的比芳香族结构的氢原子数占总氢原子数的比例，例，例，例，f fararHH 芳环数芳环数芳环数芳环数 指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数指煤的基本结构单元中芳香环数的平均数值，值，值，值，R Ra a 不同煤化度煤的结构参数，见表不同煤化度煤的结构参数，见表不同煤化度煤的结构参数，见表不同煤化度煤的结构参数，见表8 87 7（何书（何书（何书（何书213213页、页、页、页、张书张书张书张书3737页）。页）。页）。页）。表中数据显示，表中数据显示，表中数据显示，表中数据显示，芳碳率芳碳率芳碳率芳碳率f fararC C和芳氢率和芳氢率和芳氢率和芳氢率f fararHH 随煤化度增加而增大，但在随煤化度增加而增大，但在随煤化度增加而增大，但在随煤化度增加而增大，但在 w(Cw(C)达达达达90%90%之前增大不显著。之前增大不显著。之前增大不显著。之前增大不显著。f fararC C 波动于波动于波动于波动于0.70.70.80.8，f fararHH 波动于波动于波动于波动于0.30.30.40.4之间，之间，之间，之间，R Ra a 2 23 3。这说明只有无烟煤是高度芳构化（这说明只有无烟煤是高度芳构化（这说明只有无烟煤是高度芳构化（这说明只有无烟煤是高度芳构化（f fararC C 0.8 0.80.90.9、f fararHH 0.50.50.60.6、R Ra a 3030）。）。）。）。对烟煤而言，对烟煤而言，对烟煤而言，对烟煤而言，f fararC C不到不到不到不到0.80.8，f fararHH 0.330.33。从芳香从芳香从芳香从芳香 HHarar/C Carar 0.30.3看，芳香环上约看，芳香环上约看，芳香环上约看，芳香环上约3 3个个个个 芳碳原子对芳碳原子对芳碳原子对芳碳原子对应于应于应于应于1 1个氢原子，表明具有缩合环结构；个氢原子，表明具有缩合环结构；个氢原子，表明具有缩合环结构；个氢原子，表明具有缩合环结构；HHalal/C Calal 2 2，说，说，说，说明有脂环存在明有脂环存在明有脂环存在明有脂环存在-CH-CH2 2-。不同煤化程度煤的结构单元变化规律不同煤化程度煤的结构单元变化规律 基本结构单元的核主要由不同缩合程度的芳香环构成，基本结构单元的核主要由不同缩合程度的芳香环构成，基本结构单元的核主要由不同缩合程度的芳香环构成，基本结构单元的核主要由不同缩合程度的芳香环构成，也存在少量的氢化芳香环和氮、硫杂环。其中也存在少量的氢化芳香环和氮、硫杂环。其中也存在少量的氢化芳香环和氮、硫杂环。其中也存在少量的氢化芳香环和氮、硫杂环。其中低煤化度煤低煤化度煤低煤化度煤低煤化度煤 以苯环、萘环、菲环为主；以苯环、萘环、菲环为主；以苯环、萘环、菲环为主；以苯环、萘环、菲环为主；中煤化度烟煤中煤化度烟煤中煤化度烟煤中煤化度烟煤 以菲环、蒽环、芘环为主；以菲环、蒽环、芘环为主；以菲环、蒽环、芘环为主；以菲环、蒽环、芘环为主；无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤 芳香环数急剧增加，逐渐走向石墨结构。芳香环数急剧增加，逐渐走向石墨结构。芳香环数急剧增加，逐渐走向石墨结构。芳香环数急剧增加，逐渐走向石墨结构。NMR和和FTIR的物理测试方法发现，的物理测试方法发现，W(C)为为70%-83%时，平均环数为时，平均环数为2个；个；W(C)为为83%-90%时，平均环数为时，平均环数为35个；个；W(C)90%，环数急剧增加，环数急剧增加，95%激增至激增至40个以上。个以上。芳碳率：烟煤芳碳率：烟煤0.8，无烟煤趋近于，无烟煤趋近于1。不同煤化程度煤的基本结构单元不同煤化程度煤的基本结构单元不同煤化程度煤的基本结构单元不同煤化程度煤的基本结构单元褐煤次烟煤高挥发分烟煤低挥发分烟煤无烟煤石墨侧链的平均长度侧链的平均长度碳含量碳含量(daf，%)烷基烷基侧链的侧链的平均平均碳原子数碳原子数65.15.074.32.380.42.284.31.8 4.基本结构单元的烷基侧链和官能团基本结构单元的烷基侧链和官能团 (1)(1)缩合环上的缩合环上的缩合环上的缩合环上的烷基侧链烷基侧链 指甲基、乙基、丙基等。指甲基、乙基、丙基等。研究表明，侧链的平均研究表明，侧链的平均烷基长度烷基长度随煤化度提高而迅速随煤化度提高而迅速缩短缩短,然后趋于稳定。见表。然后趋于稳定。见表。90.41.1 (2)含氧官能团含氧官能团 指羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚基等。指羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚基等。煤中含氧基团随煤化度提高而减少。其中，煤中含氧基团随煤化度提高而减少。其中，甲氧基甲氧基消失的最快；消失的最快；其次是其次是羧基羧基，羧基是褐煤的特征，烟煤时大大减少至基，羧基是褐煤的特征，烟煤时大大减少至基本消失；本消失；羰基羰基随煤化度提高变化不大，在不同煤化度的煤中均有随煤化度提高变化不大，在不同煤化度的煤中均有存在；存在；羟基羟基在整个烟煤阶段都存在，甚至无烟煤也有。在整个烟煤阶段都存在，甚至无烟煤也有。煤中的氧相当一部分以非活性状态存在，主要是煤中的氧相当一部分以非活性状态存在，主要是醚键醚键和和杂环氧杂环氧。(3)含硫、氮官能团含硫、氮官能团 硫指硫醇硫指硫醇 SH、硫醚、硫醚 RSR 、二硫醚、二硫醚 SS、硫醌、杂环硫等；硫醌、杂环硫等；氮主要是六元杂环，如吡啶环、喹啉环等，还有氮主要是六元杂环，如吡啶环、喹啉环等，还有 胺基胺基 NH2、亚胺基、亚胺基-NH-、腈基、五元杂环吡咯、腈基、五元杂环吡咯、咔唑等。咔唑等。理论上含硫、含氮量随煤化度提高而减少，但因含量理论上含硫、含氮量随煤化度提高而减少，但因含量很少，其他因素掩盖了它的变化，数据变化反映不显著。很少，其他因素掩盖了它的变化，数据变化反映不显著。NH5.5.连接基本结构单元的桥键连接基本结构单元的桥键连接基本结构单元的桥键连接基本结构单元的桥键 煤的大分子是由若干基本结构单元通过化学键连接而成的煤的大分子是由若干基本结构单元通过化学键连接而成的煤的大分子是由若干基本结构单元通过化学键连接而成的煤的大分子是由若干基本结构单元通过化学键连接而成的三维结构，结构单元之间的桥键有：三维结构，结构单元之间的桥键有：三维结构，结构单元之间的桥键有：三维结构，结构单元之间的桥键有：次甲基次甲基次甲基次甲基 -CH-CH2 2-、-CH-CH2 2-CH-CH2 2-、-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-;-;醚键醚键醚键醚键 -O-;-O-;硫醚键硫醚键硫醚键硫醚键 -S-S-、-S-S-;-S-S-;次甲基醚键次甲基醚键次甲基醚键次甲基醚键 -CH-CH2 2-O-O-、-CH-CH2 2-S-;-S-;芳香碳芳香碳芳香碳芳香碳-碳键碳键碳键碳键 C Carar-C-Carar 等。等。等。等。不同煤化度煤结构单元的模型及变化规律不同煤化度煤结构单元的模型及变化规律不同煤化度煤结构单元的模型及变化规律不同煤化度煤结构单元的模型及变化规律 模型如下图。模型如下图。模型如下图。模型如下图。可以看出，随煤化度提高，基本结构单元呈规律性变化，可以看出，随煤化度提高，基本结构单元呈规律性变化，可以看出，随煤化度提高，基本结构单元呈规律性变化，可以看出，随煤化度提高，基本结构单元呈规律性变化，侧链和官能团数量减少，缩合环数增加。侧链和官能团数量减少，缩合环数增加。侧链和官能团数量减少，缩合环数增加。侧链和官能团数量减少，缩合环数增加。不同煤化程度煤结构单元的模型及变化规律（不同煤化程度煤结构单元的模型及变化规律（1）干燥基干燥基干燥干燥无灰基无灰基结构单元结构单元不同煤化程度煤的结构单元模型及变化规律（不同煤化程度煤的结构单元模型及变化规律（2）不同煤化程度煤的结构单元模型及变化规律（不同煤化程度煤的结构单元模型及变化规律（3）6 6.煤的相对分子质量煤的相对分子质量煤的相对分子质量煤的相对分子质量 理论上煤分子概念，目前还相当模糊。有的将降解产理论上煤分子概念，目前还相当模糊。有的将降解产理论上煤分子概念，目前还相当模糊。有的将降解产理论上煤分子概念，目前还相当模糊。有的将降解产物看作煤分子，有的用高分子化学的概念，把交联键相连物看作煤分子，有的用高分子化学的概念，把交联键相连物看作煤分子，有的用高分子化学的概念，把交联键相连物看作煤分子，有的用高分子化学的概念，把交联键相连的高分子链看作煤分子。实践上，目前还没有直接测定煤的高分子链看作煤分子。实践上，目前还没有直接测定煤的高分子链看作煤分子。实践上，目前还没有直接测定煤的高分子链看作煤分子。实践上，目前还没有直接测定煤的相对分子质量的方法，也没有使煤分子间的交联键选择的相对分子质量的方法，也没有使煤分子间的交联键选择的相对分子质量的方法，也没有使煤分子间的交联键选择的相对分子质量的方法，也没有使煤分子间的交联键选择性的定量分解的方法。性的定量分解的方法。性的定量分解的方法。性的定量分解的方法。由于煤的分子大小不均一，相对分子质量波动范围很由于煤的分子大小不均一，相对分子质量波动范围很由于煤的分子大小不均一，相对分子质量波动范围很由于煤的分子大小不均一，相对分子质量波动范围很大，几百至几百万，相差很大。大，几百至几百万，相差很大。大，几百至几百万，相差很大。大，几百至几百万，相差很大。目前人们认为烟煤的结构单元数目是目前人们认为烟煤的结构单元数目是目前人们认为烟煤的结构单元数目是目前人们认为烟煤的结构单元数目是200-400200-400间，相对间，相对间，相对间，相对分子质量在数千范围，分子质量在数千范围，分子质量在数千范围，分子质量在数千范围，2500 2500 或或或或45004500左右。左右。左右。左右。要搞清煤的相对分子质量，首先要确定煤分子的定义，要搞清煤的相对分子质量，首先要确定煤分子的定义，要搞清煤的相对分子质量，首先要确定煤分子的定义，要搞清煤的相对分子质量，首先要确定煤分子的定义，其次要查明煤的物质结构层次，将煤的基本结构单元、分其次要查明煤的物质结构层次，将煤的基本结构单元、分其次要查明煤的物质结构层次，将煤的基本结构单元、分其次要查明煤的物质结构层次，将煤的基本结构单元、分子和团簇（子和团簇（子和团簇（子和团簇（clustercluster）这三个层次区分开来。）这三个层次区分开来。）这三个层次区分开来。）这三个层次区分开来。有关煤分子及相对分子质量的问题还有待于研究。有关煤分子及相对分子质量的问题还有待于研究。有关煤分子及相对分子质量的问题还有待于研究。有关煤分子及相对分子质量的问题还有待于研究。7.煤中的低分子化合物煤中的低分子化合物 Micromolecular compounds 煤煤中中低低分分子子化化合合物物主主要要是是指指游游离离或或镶镶嵌嵌在在煤煤大大分分子子主主体体结结构构中中的的一一些些相相对对分分子子质质量量小小于于500的的有有机机化化合合物物。它它们们可可通通过过溶溶剂剂抽抽提提获获得得（苯苯、醇醇等等有有机机溶溶剂剂）。这这些些化化合合物物可可溶溶于于溶溶剂剂，加加热热可可熔熔化化，部部分分可可挥挥发发。它它们们与与煤煤的的整整体体性性质质（或或煤的主体结构）的性质完全不同。煤的主体结构）的性质完全不同。低分子化合物含量随煤化程度增高而降低。低分子化合物含量随煤化程度增高而降低。低低低低分分分分子子子子化化化化合合合合物物物物来来来来源源源源于于于于成成成成煤煤煤煤植植植植物物物物成成成成分分分分（如如如如树树树树脂脂脂脂、树树树树蜡蜡蜡蜡、萜萜萜萜烯烯烯烯和和和和甾甾甾甾醇醇醇醇等等等等）以以以以及及及及成成成成煤煤煤煤过过过过程程程程中中中中形形形形成成成成的的的的低低低低分分分分子子子子聚聚聚聚合合合合物物物物。主主要要是是含氧化合物、烃类和少量含硫化合物。含氧化合物、烃类和少量含硫化合物。低分子化合物大体上是均匀嵌布在煤的整体结构中。低分子化合物大体上是均匀嵌布在煤的整体结构中。低分子化合物大体上是均匀嵌布在煤的整体结构中。低分子化合物大体上是均匀嵌布在煤的整体结构中。有人认为是被吸持在煤的孔隙中，或形成有人认为是被吸持在煤的孔隙中，或形成有人认为是被吸持在煤的孔隙中，或形成有人认为是被吸持在煤的孔隙中，或形成“固体固体固体固体”溶溶溶溶液。通过氢键力、范氏力和电子给予接受力和煤的大分液。通过氢键力、范氏力和电子给予接受力和煤的大分液。通过氢键力、范氏力和电子给予接受力和煤的大分液。通过氢键力、范氏力和电子给予接受力和煤的大分子结合。由于几种力叠加起来比较可观，加之孔隙结构的子结合。由于几种力叠加起来比较可观，加之孔隙结构的子结合。由于几种力叠加起来比较可观，加之孔隙结构的子结合。由于几种力叠加起来比较可观，加之孔隙结构的空间阻碍，故部分低分子化合物很难抽提，甚至在不发生空间阻碍，故部分低分子化合物很难抽提，甚至在不发生空间阻碍，故部分低分子化合物很难抽提，甚至在不发生空间阻碍，故部分低分子化合物很难抽提，甚至在不发生化学反应的条件下，根本不能完全抽提出来。化学反应的条件下，根本不能完全抽提出来。化学反应的条件下，根本不能完全抽提出来。化学反应的条件下，根本不能完全抽提出来。低分子化合物在煤中的含量很少，低分子化合物在煤中的含量很少，低分子化合物在煤中的含量很少，低分子化合物在煤中的含量很少，55。通常认为，通常认为，褐煤和年轻烟煤中低分子化合物含量约占有机质的褐煤和年轻烟煤中低分子化合物含量约占有机质的10 23。虽虽然然含含量量少少，但但但但对对对对煤煤煤煤的的的的黏黏黏黏结结结结性性性性、液液液液化化化化性性性性能能能能等等等等影影影影响响响响很大。很大。很大。很大。已确定的低分子化合物有：已确定的低分子化合物有：（1）烃类）烃类 Hydrocarbons 主要是一些主要是一些C1C30以上的以上的正构烷烃正构烷烃alkane，碳链长度不等，还有发现碳链长度不等，还有发现C70的报道，的报道，此此外外有有少少量量环环烷烷烃烃、长长链链烯烯烃烃olefin和和16个个环环的的多多环环芳芳烃烃aromatic hydrocarbon，其中以，其中以12个环的芳烃为主。个环的芳烃为主。（2）含氧化合物）含氧化合物 有：有：长链脂肪酸、醇、酮长链脂肪酸、醇、酮和和甾醇类化合物甾醇类化合物等。等。（3）含硫化合物）含硫化合物 主要是噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩，以及它们的主要是噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩，以及它们的C1-4 烷基取代衍生物。烷基取代衍生物。8.8.各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构各种显微组分的化学结构 镜质组镜质组镜质组镜质组 是成煤植物的木质纤维组织，在泥炭化阶段是成煤植物的木质纤维组织，在泥炭化阶段是成煤植物的木质纤维组织，在泥炭化阶段是成煤植物的木质纤维组织，在泥炭化阶段经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分。它是煤中经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分。它是煤中经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分。它是煤中经腐殖化作用和凝胶化作用而形成的显微组分。它是煤中的具有代表性的有机显微组分。的具有代表性的有机显微组分。的具有代表性的有机显微组分。的具有代表性的有机显微组分。我国大多数煤田中，镜质组含量约为我国大多数煤田中，镜质组含量约为我国大多数煤田中，镜质组含量约为我国大多数煤田中，镜质组含量约为606080%80%。前面讨论的内容都是针对镜质组的化学结构。前面讨论的内容都是针对镜质组的化学结构。前面讨论的内容都是针对镜质组的化学结构。前面讨论的内容都是针对镜质组的化学结构。稳定组稳定组稳定组稳定组（壳质组）（壳质组）（壳质组）（壳质组）来源于高等植物的繁殖器官、保来源于高等植物的繁殖器官、保来源于高等植物的繁殖器官、保来源于高等植物的繁殖器官、保护组织、分泌物和菌藻类，及相关的降解物。护组织、分泌物和菌藻类，及相关的降解物。护组织、分泌物和菌藻类，及相关的降解物。护组织、分泌物和菌藻类，及相关的降解物。主要特征：主要特征：主要特征：主要特征：H/CH/C原子比高，芳香度低，氧含量低。原子比高，芳香度低，氧含量低。原子比高，芳香度低，氧含量低。原子比高，芳香度低，氧含量低。X X射线研究表明，射线研究表明，射线研究表明，射线研究表明，含有更多的脂肪和脂环结构含有更多的脂肪和脂环结构含有更多的脂肪和脂环结构含有更多的脂肪和脂环结构。在煤化过程中，稳定组的结构逐渐向镜质组靠拢。当在煤化过程中，稳定组的结构逐渐向镜质组靠拢。当在煤化过程中，稳定组的结构逐渐向镜质组靠拢。当在煤化过程中，稳定组的结构逐渐向镜质组靠拢。当碳化度接近碳化度接近碳化度接近碳化度接近90%90%时，两者差别基本消失。时，两者差别基本消失。时，两者差别基本消失。时，两者差别基本消失。丝质组丝质组丝质组丝质组（惰质组）（惰质组）（惰质组）（惰质组）主要是成煤植物的木质纤维组织主要是成煤植物的木质纤维组织主要是成煤植物的木质纤维组织主要是成煤植物的木质纤维组织受丝炭化作用转化成的显微组分。受丝炭化作用转化成的显微组分。受丝炭化作用转化成的显微组分。受丝炭化作用转化成的显微组分。其煤岩成分在成煤初期其煤岩成分在成煤初期其煤岩成分在成煤初期其煤岩成分在成煤初期就发生了较深刻的变化，故在煤化过程中变化不明显。就发生了较深刻的变化，故在煤化过程中变化不明显。就发生了较深刻的变化，故在煤化过程中变化不明显。就发生了较深刻的变化，故在煤化过程中变化不明显。碳含量高，氧含量低，芳香度高。无论煤化度高低，碳含量高，氧含量低，芳香度高。无论煤化度高低，碳含量高，氧含量低，芳香度高。无论煤化度高低，碳含量高，氧含量低，芳香度高。无论煤化度高低，丝质组在化学结构和性质上都接近或超过无烟煤。丝质组在化学结构和性质上都接近或超过无烟煤。丝质组在化学结构和性质上都接近或超过无烟煤。丝质组在化学结构和性质上都接近或超过无烟煤。9.9.煤化学结构的近代概念煤化学结构的近代概念煤化学结构的近代概念煤化学结构的近代概念 （1 1）煤的）煤的）