煤的主要化学成分是啥？

频道：行业资讯日期：2023-06-03 20:02:42 浏览：591

今天上午超哥

@鲁超

给我转发了一个关于煤的问题，让我帮忙分析一下：hello，你学煤化工，煤的主要化学成分是木质素、纤维素和蜡等有机物的混合物。上面这句话对吗？

我是学煤化工的，看到这个关于煤的描述我大吃一惊，觉得很有必要科普一下煤化工相关的知识，因此我把我的回复整理成了这篇短文，也期待各位读者批评指正。

我国的能源资源的情况是富煤、贫油、少气，在很长的一段时间内，我国还会以煤做为主要的能源物质。就目前来看，我身边很多人只知道煤是地里面挖出来的一块黑黑的玩意儿，甚至有一些人还会以为煤和我们烧的木炭是差不多的物质。

有空一起挖煤哦~

言归正传，以下是我

@ChemX

的回复：

按照知乎传统，先看对不对，再看是什么。

1、先看对不对。显然这个回答描述是不严谨的，并且存在错误。煤里面是不含木质素和纤维素的，虽然煤的初始形态是远古时期的成煤植物，但是这些植物经历了一系列的生化过程、地质变化过程，这类物质早就发生了变化。当然现在有一种迷糊地带的“煤”，叫做泥炭，它是植物向煤转变的过渡产物，水分含量很高，比较软，外观富含未分解的植物组织，例如茎、叶等残留物，在这些组织中可能会含有木质素、纤维素的成分。但是现在业界的共识是：泥炭严格来说并不是煤。另外，煤里面并不存在蜡，蜡是高级烷烃的混合物，来源于原油的一种重质馏分，在动植物也可以产生。此外，煤里面还包含了一些矿物质等无机物成分，它不仅仅是有机物的混合物。综上，这段描述也就最后部分是相对正确的。“煤是混合物。”

2、再看是什么。解决这个问题，要看煤是怎样形成的，约4亿年前起，高等植物新种群出现与繁茂时期，即出现相应的成煤期。高等植物的有机族组成在不同程度上以不同的形式参与成煤。煤主要分为腐殖煤与腐泥煤，前者含量是最多的。前者由于成煤年限（煤化度Rank）的不同可以粗分为褐煤、烟煤、无烟煤。

再回到这个问题本身，“纤维素”“木质素”，这两个物质是成煤的较为关键的物质，可以把它理解成为形成煤的原料。从化学的观点看，植物的有机族组成可以分为四类，即糖类及其衍生物（包含问题中的纤维素）、木质素、蛋白质和脂类化合物。

纤维素及其成煤过程：

纤维素的分子结构式，纤维素是一种高分子的碳水化合物，属于多糖；其链式结构可用通式（C6H10O5）表示。

纤维素在生长着的植物体内很稳定，但植物死亡后，需氧细菌通过纤维素水解酶的催化作用可将纤维素水解为单糖，后者进一步氧化则分解为 $CO2$ CO_2 和 $H2O$ H_2O ，即：

当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成CH4，CO2，C3H7COOH和CH3COOH等。无论是水解产物还是发酵产物，它们都可与植物的其他分解产物缩合形成更复杂的物质参与成煤，或成为微生物的营养来源。

糖类（纤维素）参与成煤的生化过程

木质素及其成煤过程：

木质素主要分布在高等植物的细胞壁中，包围着纤维素并填满其间隙，以增强茎部的坚固性。木质素是具有芳香结构的化合物，它的结构复杂，至今还不能用一个结构式来表示。但已知它具有一个芳香核，带有侧链，包括甲氧基、羟基、醚键、醛基等多种官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，因而比纤维素稳定，不易水解。但在多氧的情况下，经微生物的作用易氧化成芳香酸和脂肪酸。

木质素参与成煤的生化过程

此外植物里面还有蛋白质以及脂质可以参与成煤，其过程在此不再概述。

植物的煤化过程相当复杂，这里面会涉及到泥炭化、煤化阶段两个主要的过程。泥炭化包括凝胶化作用与丝炭化作用。当始于泥炭被泥沙沉积物覆盖，生化作用逐渐停止，开始煤化，地质化学作用逐渐增强。分为成岩作用和变质作用两个阶段。简而言之，植物的成煤过程一来和植物本身的组成有关系、二来成煤环境的地质影响也非常重要，这两者缺一不可。