第1章 煤化工简介
1.1 煤化工的定义和范围
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体三种形态的化学品和燃料的过程，是生产出社会需要的各种化工产品的工业。
煤中有机质的基本结构单元，是以芳香族稠环为核心，周围连有杂环及各种官能团的大分子。这种特定的分子结构使它在隔绝空气的条件下，通过热加工和催化加工，能获得固体产品如焦炭或半焦，同时还可得到大量的煤气（包括合成气），以及具有经济价值的化学品和液体燃料（如烃类、醇类、氨、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、吡啶、蒽、菲、咔唑等）。此外，也可以通过部分氧化的方法得到合成气，再加工成其他化学品。因此，煤化工的发展包含着能源和化学品生产两个重要方面，两者相辅相成。
煤化工的主体部分是煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工三个阶段的化学变化过程，即煤气化、合成气化工、甲醇化工。
在煤化工的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是煤化学工业的重要组成部分。煤的焦化、气化、液化、煤的合成气化工、焦油化工、电石乙炔化工、制氢、氨合成、甲醇合成等，都属于传统的煤化工范围。
新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以合成气化工技术为基础，进一步加工制取油气燃料和各种化工产品的煤炭洁净利用技术。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，煤气化产生合成气，即CO+H2，这是煤化工的龙头工艺，投资大、难度大、对环境的影响大、需求量大，因此，它对煤化工的整体工艺起了决定性的作用。
煤气化产生的合成气，一方面可以用于生产燃料气，是干净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；另一方面，它是合成液体燃料和基本化学品的原料。因此，合成气化工是煤化工中的主流工艺。
在目前中国的具体情况下，车用和家用燃料是国民经济的重要支柱，合成气通过费托合成生产以柴油为主的油品，是合成燃料的关键工艺，产品的价值高、用途广，与煤制甲烷一起，成为我国煤化工的主攻方向。在油气资源短缺的中国，这显得尤为重要。与此同时，合成气制烯烃是我国化学工业又一个重大的新路线，它弥补了我国烯烃的严重缺乏，为国民经济的高速发展和提高人民的生活水平提供了有力的支持。
与此同时，新一代煤化工与电、热等联产可以实现煤炭能源效率较高、有效组分较大程度转化、投资运行成本较低和全生命周期污染物排放较少的多联产工业，是煤化工大型化、综合化、现代化的发展方向之一。
图1-1基本上覆盖了目前煤化工行业的轨迹。其中，煤干馏得到的焦炉气、煤焦油和半焦，都可以进行后加工，产生各种化学产品。煤气化后得到的合成气加工，产生氢、氨、醇、醚、油、烃等各个种类的化工产品，担当起目前化学工业中的重要角色。其中，费托合成煤制油、煤制甲烷（合成天然气）、煤经甲醇制烯烃是我国当代煤化工发展的“三朵金花”。煤加氢液化，是20世纪三四十年代国际上煤化工的主流之一，但是近年来的实践证明，这种技术的推广远比想象的困难，似乎难以成为我国煤化工的主流方向。图中半焦气化的路线，尚未大规模实现。
图1-1 煤化工路线图