煤化作用的机理

发布网友发布时间：2023-03-31 17:07

共1个回答

热心网友时间：2023-11-12 23:25

煤化作用的加深，表现为镜质体反射率的增高。而反射率的增高，是由于煤中有机分子缩合成更大的芳香结构（芳构化程度增高）的结果。在泥炭和软褐煤阶段，主要的生物化学反应是成煤原始物质形成腐殖酸；在硬褐煤阶段，已形成的腐殖酸逐渐失去羟基（-OH）和羧基（-COOH）等官能团，转变为腐殖质。在硬褐煤阶段颜色由褐色转向黑色，开始显示光泽，同时反射率增高。煤中腐殖质为一种带有众多官能团和侧链的芳香族稠环系统，在低煤化阶段，煤中的芳环层还很小，而且是随机分布的，是由大量富氢官能团、富氧桥以及脂肪族侧链支撑和联结着（如图）。在煤化过程中，芳环层逐渐脱去羧基（ -COOH）、羟基（-OH）、甲氧基（-OCH3）以及羰基
等官能团，同时芳环层逐步增大，镜质体反射率也随之增高。
煤化作用的演化不是直线而有几次跃变。当煤化作用达到镜质体平均反射率（R0,m)0.5～0.6%阶段，从芳环层脱落下来的脂肪族、脂环族官能团和侧链，形成以甲烷为主的挥发物，并开始以生成沥青质的沥青化作用为代表的第一次跃变。煤化作用第一次跃变与石油开始形成的阶段相当。煤化程度逐步增高到R0,m约为1.3%时，煤中进行的化学反应从以形成烃为主转而为以裂化反应为主，已经形成的沥青质转而裂化为小分子气态烃，生成大量非芳香组分的挥发分，即为第二次跃变。这与石油的“死亡线”和大量生成湿气相当。在煤化程度继续提高的同时，挥发分逐渐减少，芳香族稠环系统的缩合程度和芳香度逐步增高，反射率也随之增高。在R0,m约2.0%的贫煤阶段，煤的分子结构单元出现方向性，开始有序化，很可能是由于官能团大部分已经脱落，芳环叠片间距离小的结果。达到无烟煤阶段时，芳香叠片排列有序化已呈现近似平行排列，反射率表现出较明显的各向异性。这一变化相当于煤化作用的第三次跃变。及至演化到无烟煤与超无烟煤的分界，各向异性更明显。第三和第四次跃变均以甲烷形式释放大量氢为特征。若煤化作用继续增高到约为6.5%时，镜质组的最大反射率（）仍继续增高，但最小反射率（R0,min）相反，却由增高转而为减低。随煤化程度的加深，与R0,min的负相关关系更为明显。
第一与第二次跃变，使煤工艺性质出现明显变化。这一些认识对合理利用煤资源，对油气的评价和预测与勘探等有很大帮助。