煤可為能源、化工和冶金提供有價值的原料。以煤為原料，經過化學加工轉化為氣體、液體和固體燃料及化學品的工業，稱為煤化學工業（簡稱煤化工，chemical processing of coal）。煤化工始于18世紀后半葉，19世紀形成了完整的煤化學工業體系。煤化工的利用途徑有以下幾種。
（一）煤的干餾（coal carbonization）
將煤隔絕空氣加熱，使其分解成焦炭、煤焦油、粗苯和焦爐氣的過程稱為煤的干餾（coal carbonization）。根據加熱溫度的不同，煤的干餾可分為高溫干餾和低溫干餾兩類。
（1）高溫干餾（煉焦） 煤在煉焦爐中隔絕空氣于900~1000℃進行干餾的過程稱為高溫干餾。高溫干餾產生焦炭、焦爐氣、粗苯和煤焦油。其中焦炭可用于冶金工業煉鐵或用來生產電石；而焦爐氣則是熱值很高的氣體燃料，同時也是寶貴的化工原料，它的主要成分（體積分數）是氫（54%～63%）和甲烷（20%～32%）；粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯和三甲苯所組成，也含有少量不飽和化合物、硫化物、酚類和吡啶；將粗苯進行分離精制，可以得到多種重要的芳香烴原料；煤焦油是黑褐色的油狀粘稠液體，組成十分復雜，目前已驗證出煤焦油中約有400～500種有機物，含有多種重芳烴、酚類、烷基苯、吡啶、萘、蒽、菲及雜環化合物等。煤焦油是生產有機原料較有價值的高溫干餾產品之一，可用它來制取塑料、染料、香料、農藥、醫藥、溶劑等產品。
（2）低溫干餾 這是煤在較低的溫度（500～600℃）下進行干餾的過程。低溫干餾產生半焦、低溫焦油和煤氣等產物。由于終溫較低，分解產物的二次熱解少，故產生的焦油中除含較多的酚類、烷烴和環烷烴外，芳烴的含量則很少，它是人造石油的重要來源之一，而半焦經氣化可制合成氣。
（二）煤的氣化（coal gasification）
煤的氣化（coal gasification）是指以固體燃料煤或焦炭為原料，在高溫（900～1300℃）下通入氣化劑，使其轉化成主要含氫、一氧化碳等混合氣體的過程。利用干餾制取化工原料，只能利用煤中一部分有機物質，而煤的氣化則可利用煤中幾乎全部合碳和氫的物質。煤氣化常用的氣化劑主要是水蒸氣、空氣或氧氣。生成氣體的組成取決于固體燃料性質、氣化劑的種類、氣化方法和氣化條件。
煤的氣化是獲得基本化工原料———合成氣（CO+H2）的重要途徑。合成氣是合成氨、甲醇以及C1化工產品的基本原料，同時也可作氣體燃料（替代天然氣SNG）使用，與固體燃料相比它是一種具有廣泛用途的理想燃料，不僅輸送、使用方便，容易貯存、管理，而且出廠時經過脫硫、脫氰處理，減輕了對環境的污染，熱效率也比燃煤高。因而廣泛用于鋼鐵工業、化學工業、商業及民用。煤氣化是今后發展煤化工的主要途徑。
（三）煤的液化（coal liquefaction）
煤的液化（coal liquefaction）是指煤經化學加工轉化成為液體燃料的過程。煤的液化可分為直接液化及間接液化兩類。
煤的直接液化也稱為煤的加氫液化，是指在高溫（420～480℃）、高壓（10～20Mpa）下，采用加氫方法使煤轉化為液態烴的過程。由于供氫方法和加氫深度的不同，有不同的直接液化法。加氫液化產物稱為人造石油，可進一步加工成各種液體燃料。直接液化中所用的氫氣通常用煤與水蒸氣氣化反應制取。煤的直接液化法由于氫耗高、壓力大，因而設備投資大，成本較高。
煤的間接液化是指將煤首先制成合成氣，然后通過催化劑作用將合成氣轉化成烴類燃料、含氧化合物燃料（如低碳混合醇、二甲醚等）。由于甲醇、低碳醇的抗爆性能優異，可替代汽油，而二甲醚的十六烷值很高，是優良的柴油替代品。近年來，還開發了甲醇轉化為高辛烷值汽油的技術，更促進了煤間接液化技術的發展。

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