Bài giảng Công nghệ chuyển hóa than: Phần 3 - Văn Đình Sơn Thọ

Phần 3 của bài giảng cung cấp cho người học những hiểu biết về cấu tạo hóa học của than. Trong phần này, các bạn sẽ tìm hiểu các phương pháp nghiên cứu cấu tạo hóa học của than như: Nghiên cứu cấu tạo than bằng phương pháp hóa học, nghiên cứu cấu tạo than bằng phương pháp hóa lý, đưa ra mô hình, chứng minh lại mô hình cấu tạo. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ chuyển hóa than: Phần 3 - Văn Đình Sơn ThọPHẦN 3CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA THAN Giảng viên : Văn Đình Sơn Thọ Phone : 097.360.4372 thovds-petrochem@mail.hut.edu.vn Địa chỉ load bài giảng : https://sites.google.com/site/vandinhsonthoLàm thế nào để nghiên cứu cấu tạohóa học của than ? Nghiên cứu cấu tạo Than bằng phương pháp hóa học Nghiên cứu cấu tạo than bằng phương pháp hóa lý Đưa ra mô hình Chứng minh lại mô hình cấu tạo3.1. Sử dụng các phương pháp hóa học Phương pháp trích ly bằng các dung môi khác nhau Phương pháp thủy phân Phương pháp oxy hóa Các phản ứng hóa học khác1.Trích ly Bằng nước ở áp suất cao Đối tượng : Chỉ đối với than biến tính thấp ( than bùn, than nâu) Kết quả : Phát hiện thấy mono, di-xacarit, các axit amin Với than biến tính cao ????? Trích ly nhiều lần bằng dung môi2. Phương pháp oxy hoá Dùng các tác nhân oxy hoá mạnh như H2O2, KMnO4, HNO3, H2SO4. Khi dùng HNO3 đậm đặc để oxy hoá than ở 160oC, 5at và 8h thu được axit (melitic, acetit, benzocacboxylic) và nitrophenol. Khi nghiên cứu phản ứng oxy hoá than có độ biến tính khác nhau thu được các sản phẩm thay đổi theo quy luật và trong đó axit melitic có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc của than. Xuất phát từ axit melitic người ta suy đoán rằng để tạo ra axit này thì trong than phải có chất có cấu tạo C >18 và rất có thể là dạng coronen và triphenilen Coronel Triphenilen Axít melitic Khi độ biến tính tăng thì M và Ca cũng tăng (độ ngưng tụ vòng thơm tăng). Khi oxy hóa than bùn thu được ít Ca, than nâu nhiều Ca hơn nhưng đối với than đá thì Ca tăng mạnh nhất. Chứng tỏ trong quá trình biến tính độ ngưng tụ của than tăng dần và có tính quy luật.Hiệu suất axit melitic khi oxy hoá và số nguyên tử C thơm trongđơn vị cấu trúc M Ca 25 100 20 80 Ca : Cacbon thơm trong than 15 1 60 M : Số mg axit melitic có trong 100g Ca có trong than 10 40 Đường 1 : Cacbon thơm 2 5 20 Đường 2 : Axit melitic 0 0 70 80 90 100C Trong quá trình oxy hoá còn thu được axit oxalic. Trong PTN axit oxalic được điều chế bằng cách dùng KMnO4 oxy hoá các hợp chất vòng loại benzen có gốc metyl. CH3 OOH C COOH COOH 2H2O + + COOH COOH COOH CH3 Như vậy chứng tỏ rằng trong phân tử than ngoài phần vòng thơm ngưng tụ còn có những gốc hydrocacbon mạch thẳng có các nafta đính vào3.Phương pháp halozen hoáKhi nghiên cứu phản ứng của Cl2 của than non Fisher thấy rằng Than + Cl2(k) T < 320oC sản phẩm C2H2Cl4, CCl4 T > 320oC sản phẩm là CCl6 Ở những điều kiện không khắt khe cho sản phẩm sản phẩm halozen hoá của hợp chất mạch thẳng bão hoà.Trong điều kiện khắt khe thì sản phẩm là các hợp chất halozen của hợp chất loại vòng thơm.Vậy trong than có thể có cấu tạo hydrocacbon loại polyphenol trong đó nhân là hệ vòng ngưng tụ có khả năng phản ứng kém và phần nhánh là hydrocacbon khong phai vòng thơm có khả năng phản ứng lớn hơn.5. Phương pháp thuỷ phân Tác nhân thuỷ phân là KOH, NaOH, Na2CO3… và sản phẩm thu dược là axit humic. Ax humic là hợp chất cao phân tử gồm các vòng thơm ngưng tụ cao và những hydrocacbon mạnh thẳng no và không no, hợp chất vòng và naphten và trong phân tử có chứa nhiều các nhóm chức khác nhau như cacbonyl (-C=O), cacboxyl (-COOH), metoxyl (-O-CH3) và các nhóm hydroxyl lọai phenol và rượu. Trong quá trình biến tính axit humic biến đổi và ngưng tụ thành chất humin. Vì vậy humin có phân tử lượng lớn và có ít nhóm chức. Qua nghiên cứu cấu tạo của ax humin thấy rằng phân tử than gần giống với cấu tạo của ax humic nghĩa là gồm phần nhân và phần nhánh bên. Nc hàm lượng nhóm định chức của axit humic của các loại than có độ biến tính khác nhau, thấy sự biến đổi có quy luật. Khi độ biến tính tăng thì hàm lượng các nhóm chứa giảm (riêng trường hợp – CO có tính ổn định hơn cả).Các phương pháp phân tích nhóm định chức•Nhóm metoxyl : tiến hành phản ứng phân huỷ với HI•Nhóm cacboxyl : Xác định chỉ số iot•Nhóm hydroxyl : xác định bằng anhydric acetic trong môi trường piridin ở 90oC.Nhóm cabonyl : Dùng phenylhydrazin Nhóm chức Than bùn Than nâu Than ...