Аннотация:
Обобщены результаты современных физико-химических исследовании в области структуры и свойств органической массы угля, разработаны теоретические основы взаимосвязи структуры и свойств углей с применением методов квантовой химии, химической термодинамики и формальной кинетики на примере модельных соединений и непосредственно на угольном веществе. Дан анализ процессов химической переработки углей, изложены теоретические основы процессов экстракции, газификации, коксования и гидрогенизационного ожижения угля. Представляет интересный материал, приведенный в приложениях: словарь терминов, иерархия структурных моделей и компьютерные программы расчета.
Для научных работников академических и отраслевых НИИ, производственников, а также преподавателей, аспирантов и студентов вузов.
Содержание:
Предисловие
1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЕЙ
1.1. Происхождение угля
1.2. Уголь как дисперсная система
1.2.1. Влага
1.2.2. Минеральные включения
1.2.3. Органическая масса
1.3. Химический анализ углей
1.3.1. Элементный состав
1.3.2. Пересчет показателей химического анализа на различные состояния углей
1.4. Технологические показатели углей
1.4.1. Показатель отражения
1.4.2. Выход летучих веществ
1.4.3. Теплота сгорания
1.5. Классификация углей
Список литературы
2. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЙ И РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРОЕНИЯ УГЛЕЙ
2.1. Общие положения
2.1.1. Квантовые числа
2.1.2. Атомные термы
2.1.3. Единицы измерения и номенклатура
2.2. Метод инфракрасной спектроскопии
2.2.1. Краткие сведения о методе
2.2.2. Инфракрасные спектры углей
2.3. Ядерный магнитный резонанс
2.3.1. Краткие сведения о методе
2.3.2. Спектры ядерно-магнитного резонанса углей
2.4. Электронный парамагнитный резонанс
2.4.1. Краткие сведения о методе
2.4.2. Парамагнетизм в углях
2.5. Рентгенографический анализ
2.5.1. Краткие сведения о методе
2.5.2. Рентгенограммы структурных модификаций углерода
2.5.3. Рентгеноструктурный анализ углей
Список литературы
3. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ И ЕЕ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ
3.1. Определение средних значений составляющих внутренней энергии
3.1.1. Энергия поступательных движений
3.1.2. Энергия вращательных движений
3.1.3. Энергия колебательных движений
3.1.4. Теплота и энтальпия химической реакции
3.2. Энергия химических связей
3.3. Энергия внутримолекулярных вращений
3.4. Энергия межмолекулярных взаимодействий
3.5. Температурное воздействие на вещество
Список литературы
4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЫ УГЛЯ
4.1. Молекулярная структура
4.1.1. Понятие о среднестатистической структурной единице
4.1.2. Структурные модели
4.1.3. Обобщенная модель
4.2. Надмолекулярное строение
4.2.1. Двухфазная модель
4.2.2. Мультимерная модель
4.3. Взаимосвязь структуры и свойств
4.3.1. Линейные зависимости между числами структурных элементов в молекулах
4.3.2. Определение чисел структурных элементов в витринитах углей
4.3.3. Структурные элементы и свойства углей
4.3.4. Аддитивный подход к расчету свойств углей
4.3.5. Структурные параметры метаморфизма
4.3.6. Температурные характеристики углей
Список литературы
5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ФРАГМЕНТЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЫ УГЛЕЙ
5.1. Роль приближения модельных соединений в углехимических исследованиях
5.2. π-электронная структура и реакционная способность сопряженных молекул
5.2.1. Метод эффективного гамильтониана
5.2.2. Энергии МО и первых интенсивных электронных переходов
5.2.3. π-электронная структура полисопряженных систем
5.2.4. Реакционная способность сопряженных молекул
5.3. Электронная структура насыщенных углеводородов
5.4. Энергии разрыва С–H и С–С связей в углеводородах
5.5. Реакционная способность алкилпроизводных ароматических углеводородов
5.6. Квантовохимические характеристики соединений, моделирующих среднестатистическую структуру органической массы угля
5.7. Кислотно-основные свойства модельных соединений
5.8. Термохимические свойства модельных соединений
5.8.1. Алканы
5.8.2. Производные алканов
5.8.3. Ароматические соединения и их производны
5.9. Аддитивный метод расчета термодинамических функций модельных соединений
5.10. Термодинамика модельных реакций удаления гетероатомов N, O, S
Список литературы
6. ХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ
6.1. Термодинамические методы исследования углехимических процессов
6.1.1. Выражения константы равновесия
6.1.2. Расчет равновесного состава простых химических реакций
6.1.3. Определение поступательной, вращательной и колебательной составляющих термодинамических функций методом статистической механики
6.1.4. Реакция термической диссоциации молекулы водорода
6.1.5. Метод расчета равновесного состава многокомпонентных двухфазных систем
6.2. Экстракция
6.2.1. Физико-химические свойства растворителей и растворимость
6.2.2. Энергия межмолекулярных взаимодействий и параметр растворимости Гильдебранда витринитов
6.2.3. Зависимости степени набухания и выхода экстракта углей от физико-химических параметров растворителей
6.3. Процессы термической переработки углей
6.3.1. Общие характеристики термического разложения углей
6.3.2. Параметр восстановленности углей
6.3.3. Кинетическая модель пиролиза угля
6.3.4. Скоростной нагрев
6.3.5. Определение кинетических параметров термодинамического разложения углей по данным термогравиметрического анализа
6.3.6. Термодинамический расчет равновесного состава газовой фазы в процессе газификации углей
6.3.7. Расчет теоретической температуры горения технологического газа
6.3.8. Структурные особенности и коксуемость углей
6.3.9. Индексы реакционной способности кокса
6.4. Гидрогенизация
6.4.1. Общие положения проблемы
6.4.2. Термодинамические характеристики основных реакций гидрогенизации
6.4.3. Роль температуры и давления
6.4.4. Роль доноров и переносчиков водорода
6.4.5. Роль растворителей
6.4.6. Катализаторы процесса
6.4.7. Кинетические характеристики процесса
Список литературы
Послесловие
Приложения
1. Словарь терминов
2. Иерархия развития моделей молекулярной структуры
3. Программа расчета термодинамических функций молекул, содержащих гетероатомы N, O, S в температурном режиме от 298 до 1000 K
4. Программа расчета теплоемкости, энтропии, энтальпии, свободной энергии Гиббса и приведенного потенциала в состоянии идеального газа с использованием спектроскопических данных молекулы
5. Программа расчета равновесного состава двухфазной многокомпонентной системы
6. Программа расчета кинетических параметров термической деструкции угля
7. Программа расчета кинетических параметров гидрогенизационного ожижения угля
