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       煤是地質歷史時期由堆積的植物遺體在缺氧環(huán)境中，經(jīng)過復雜的生物化學作用和地質作用轉化而成的可燃有機物質。煤中含有多種高分子有機物和混雜的礦物質。有機物的組成元素主要是碳、氫、氧，其次是氮、硫、磷，其結構的基本單元是各種芳香環(huán)、雜環(huán)芳香稠合體系，以及多種含氧官能團和支鏈。礦物質主要是石英、高嶺石、黃鐵礦和方解石等。

       碳是煤中的主要成分，也是最主要的可燃物質，它的含量隨著煤生成的年代和變質程度加深而增加。例如泥炭中碳含量為50％－60％，褐煤中為65％－75％，煙煤中增加至75％－90％，無煙煤中達90％－98％。氫也是煤中重要的可燃物質，煤中含氫量與成煤植物有關，還隨煤變質的程度加深而減少，煤的最高含氫量可超過8％。煤中硫的含量隨地域差別很大，多數(shù)是在1％－3％之間。

       煤的種類不同，組成和煤質也不同，常用的煤質指標有水分、灰分、含硫量、揮發(fā)物和發(fā)熱量等。為了便于折算單位質量的煤完全燃燒時所放出的能量，人為地規(guī)定了“標準煤”的發(fā)熱量為29．2MJ／kg。

       煤在世界各地普遍存在，分布比較均勻。至2009年，全世界探明的煤可采量為0．83萬億噸。2009年我國產(chǎn)煤26億噸，接近世界產(chǎn)煤量55億噸的1／2。在我國能源消費中煤約占70％，是世界上唯一以煤為主要能源的大國。

       煤的開采使用已有兩千多年歷史。工業(yè)革命后相當長的時間里，煤一直是社會最主要的能源。直到1965年，煤在世界能源生產(chǎn)和消費中仍占第一位，約占總能源的42％。此后，煤讓位于石油，產(chǎn)量在能源中的比例迅速下降。

       在我國，煤在能源消費中的比例會隨著其他能源的發(fā)展而下降，但煤作為主要能源的格局在相當長的時間中不會改變，這是我國能源結構的弱點所在。煤的利用和化學密切相關，下面從四個方面進行探討：

       （1）煤燃燒熱的利用。煤炭的最大用途是作為一次性能源直接燃燒。現(xiàn)在許多家庭用燃料、工農(nóng)業(yè)用的鍋爐燃料依靠煤，世界上近一半電能來自以煤作燃料的火力發(fā)電廠。燃煤要特別注意兩點：一是充分燃燒，不要產(chǎn)生一氧化碳，避免煤氣中毒，也使燃燒放出更多熱量；二是設法除去燃煤產(chǎn)生的二氧化硫和氧化氮。

       （2）將煤煉成焦炭和其他碳素制品。將煤破碎，在煉焦爐中受高溫作用發(fā)生熱分解，在生成焦炭的同時，還得到煉焦煤氣和煤焦油。焦炭是燒結成塊狀、多孔而較純的碳素。煤中所含硫、磷、氧、氮、氫等元素在高溫干餾過程中大部分都已除去。焦炭是冶金工業(yè)的重要原料。焦炭還可進一步經(jīng)過煅燒石墨化過程而成石墨等碳素制品。煤焦油是重要的化工原料，早在19世紀就已從煤焦油中提煉分離出許多小分子有機化合物，研究它們的組成、結構、性質和應用，使有機化學得到很大發(fā)展。煉焦煤氣不僅可作民用燃料，更可作化工原料。

       （3）煤的氣化。煤的氣化指煤在控制氧氣的條件下，進行不完全氧化的過程，是利用空氣、水蒸汽或其他氣體將煤中的有機物轉變成含有一氧化碳、氫、甲烷等可燃氣體的一種加工方法。用煤氣作燃料比直接燒煤有更多優(yōu)點，它有熱能利用率高、便于儲存運輸、使用方便、容易控制、清潔衛(wèi)生、減少環(huán)境污染等優(yōu)點。煤氣也是重要的化工原料。煤的氣化可在煤的產(chǎn)地，甚至直接在地下進行。

       （4）煤的液化。煤是固體，油是液體，煤轉化為油的過程稱為煤的液化。煤和石油主要都由碳和氫組成，差別在C和H的比例不同，煤的C／H比值比石油高得多，要將煤液化為油，就要加氫。煤的加氫液化是在高壓氫氣和催化劑存在下加熱到400℃－450℃，使煤粉在溶劑中發(fā)生熱解和加氫反應，繼而通過氣相催化，進一步加氫裂解等反應過程轉化為液態(tài)的小分子。現(xiàn)在我國年產(chǎn)百萬噸級油的煤液化廠已在運行。將媒液化成油的理想很好，但成本居高不下，很難和石油競爭，前景尚需化學家和其他科技人員一起不斷努力去探索。