以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程称为煤化工，主要包括煤的气化、液化、干馏以及焦油加工和电石乙炔化工等。煤化工开始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系。进入20世纪许多以农林产品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。第二次世界大战（1939—1945）以后，石油化工发展迅速，很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油和天然气为原料，从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。20世纪70年代石油大幅度涨价时，煤化工曾一度有所发展。
2008年5月底，国际原油价格创出135美元的历史新高，曾预计未来原油价格将升至200美元，全球已经进入高油价时代（后来冲到150美元）。石油价格上涨拓展了煤化工产业的发展空间。在中国和印度两大人口大国快速发展的时期，石油的需求增长速度远远超过供给的增长速度，石油价格的持续高位增加了石油化工的生产成本，从而提高了煤化工产品的竞争力。据有关专家测算，当石油价格位于60～70美元/桶时，在缺油、少气、富煤的地区，使用煤化工途径生产甲醇、烯烃、二甲醚、甲醛、尿素等化工产品，都具有较强的竞争力和较好的经济效益。所以，投资煤化工是认准了石油涨价的大趋势。其次，煤化工产品具有较大的市场需求。
煤化工的利用途径如下。
5.2.1.1 煤的干馏
煤焦油又称煤膏，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色黏稠状液体，是煤化学工业的主要原料，其成分达上万种，主要含有笨、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物，含氮、含硫的杂环化合物等很多有机物，可采用分馏的方法将其分割成不同沸点范围的馏分。
煤的干馏又叫做煤的焦化，是把煤置于隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，煤分解生成固态的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。随加热温度的不同，产品的数量和质量都不同，有低温（500℃～600 ℃ ）、中温（750℃～800℃）和高温（900℃～1100℃）干馏之分。
低温干馏所得焦炭的数量和质量都较差，但焦油率较高，其中含有轻油部分，经加氢可制成汽油；中温的主要产品是城市煤气，而高温法的主要产品是焦炭。
煤中的水分和挥发份析出后所剩下的固体物质称为焦炭，主要是原料中不挥发的碳（固定碳）和灰分组成，不同煤种其焦炭的物理性质差别很大。不结焦煤呈粉末状，弱结焦煤呈松散的焦块，强结焦煤呈坚硬的焦块。
5.2.1.2 煤的气化
以固体燃料煤或焦炭为原料，在高温（900℃～1300 ℃）下通入汽化剂，使其转化为主要含氢、一氧化碳、二氧化碳等混合气体的过程。利用干馏制取化工原料，只能利用煤中的一部分有机物质，而煤的气化几乎可利用煤中全部碳和氢的物质。常用的汽化剂为水蒸气、空气或氧气。
煤的气化是基本化工原料——合成气（CO + H2）获得的重要途径。合成气是合成氨、甲醇及氯化工产品的基本原料，同时可用来做气体燃料。
合成气：CO～38% H2～35% CO2～18% O2～1% CH4～1% N2～0.8% H2S～0.5% COS～0.3%
5.2.1.3 煤的液化
煤经化学加工转化成为液体燃料的过程，可分为直接液化和间接液化两类。
煤的直接液化又称加氢液化，是指在高温（420℃～480℃ ）、高压（10～20Mpa）下，采用加氢方法使煤转化为液态烃的过程。加氢液化产物称为人造石油，还可进一步加工成各种液体燃料。由于氢耗高、压力大、因而设备投资大，成本较高。
煤的间接液化是指将煤先制成合成气，再通过催化剂作用，转化为烃类燃料、含氧化合物燃料（如低碳混合醇、二甲醚等），由于甲醇、低碳醇的抗爆性能优异，可替代汽油，而二甲醚的十六烷值很高，是优良的柴油替代品。近年来，还开发了甲醇转化为高辛烷值汽油的技术，进一步促进了煤间接液化技术的发展。
纵观化学工业的发展历史，每次原料结构的变化总伴随者着化学工业的巨大变革。从资源角度看，煤将是潜在的化工主要原料。未来煤化工的发展主要取决于本身技术的进展以及石油供求状况和价格的变化。将煤气化制成合成气，然后通过碳一化学合成一系列的有机化工产品的开发研究是近年来进展较快且引起关注的领域；从煤制取液体燃料，无论采用低温干馏、直接或间接液化，都不得不取决于技术经济的评价。
煤化工产业是技术密集型产业，煤化工的快速发展极大地推动了与之相关的技术开发步伐。到目前为止，国内已开发出灰融聚煤气化技术、多喷嘴对置式气化技术、多元料浆气化技术等多项煤气化技术，自主开发出流化床甲醇制丙烯技术，山西省研发了煤间接液化技术、焦炉煤气制甲醇等等。煤制油、煤制甲醇、煤制醋酸、甲醇制烯烃等方面的技术的飞速发展，使我国成为国际上煤化工技术应用最多、技术水平最高的国家。
图1-5-1 煤化工产品网络图
5.2.2 石油化工产品
石油是地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成分的可燃性矿产。
原油是从地下开采出来未经加工处理的石油。
这些元素是以化合物形态出现的，分为两大类：一是烃类（链烷烃、环烷烃、芳香烃），二是非烃类（酚、醛、酮、硫醇）。后者决定原油的颜色，含量高，颜色深。 自20世纪50年代开始，石油化工蓬勃发展，至今90%左右的有机化工产品的上游原料来自石油和天然气。原有不能直接使用，需要进行一次加工和二次加工。
5.2.2.1 一次加工
一次加工包括常压蒸馏和减压蒸馏，常减压蒸馏是石油加工方法中最简单也是历史最悠久的方法。常压蒸馏又称为直馏（直接蒸馏），是在常压和300℃～400℃下进行的蒸馏。在常压蒸馏塔的不同高度可分别采出汽油、煤油、柴油等油品，塔底剩余组分是常压重油，其中含有重柴油、润滑油、沥青等高沸点组分，要在常压下继续整出这些油品需要更高的温度，但在350℃～400℃以上时，这些大分子组分容易分解，从而严重影响油品质量。所以需要在负压和380℃～400℃下进行减压蒸馏。
分馏：按照组分沸点的差别，使混合物得以分离的方法。
初馏：初步分馏。
初馏点：加热蒸馏原油时，低沸点的组分首先蒸发出来，蒸馏出第一滴油品时的气相温度。蒸馏出10%、50%、90%体积时的气相温度，分别叫做10%点、50%点和90%点，蒸馏最后达到的气相最高温度叫终馏点或干点。
馏分：在一定温度范围蒸馏出的油品，即馏出的部分，还是一个混合物，只不过包含的组分数目比原油少多了。
馏程：从初馏点到干点的这一温度范围叫做某馏分的馏程。
① ＜180℃，汽油馏分或低沸馏分。
② 180℃～350℃，煤柴油馏分或中间馏分。
③350℃～500℃，减压馏分或高沸点馏分。
④ ＞500℃，渣油。
石油化工产品：油品进一步化学加工而得。
原料油和气通过裂解可以得到乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料，以这些基本化工原料生产有机化工原料（约200种）及合成材料。
石脑油（轻汽油，粗汽油）：主要成分为C4～C6烷烃，是催化重整生产芳烃或生产乙烯的原料。
相对密度：0.7053 。
馏程：初馏点35.3℃ ，50%馏出温度93℃ ，90%馏出温度为156℃，终馏点为195℃ 。
原油净蒸馏得到的直馏汽油数量有限，且主要成分是直链烷烃，其辛烷值低、质量差，所以从数量和质量上均不能满足交通和其他工业部门对燃料油品的要求。为了提高产量和质量，通常把蒸馏所得的各级产品进行二次加工。
5.2.2.2 二次加工
催化裂化：以重质馏分油为原料，在催化剂作用下，于0.1M～0.3MPa、4450℃～530℃进行裂化的过程，是广泛采用的一种裂化过程，可得到高辛烷值汽油。
催化重整：将适当的石油馏分在催化剂作用下，进行碳价结构的重新调整，使环烷烃和烷烃发生脱氢芳构化反应而形成芳烃的方法，不仅能得到高辛烷值的汽油，还能得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料及液化气、溶剂油，并副产氢气。
加氢裂化：在催化剂和高氢压下，加热重质油使其发生一系列加氢和裂化反应，最后转变成航空煤油、柴油、汽油等产品的过程。加氢裂化可以使产品中的不饱和烃及重芳烃的含量显著减少，并且使硫、氮、氧及重金属等分解脱除，提高了油品质量，同时由于大量氢气可以抑制脱氢缩合反应，使得产品中不含焦油，催化剂上也不结焦。加氢裂化后正构烷烃和异构烷烃含量很高，重芳烃很少，所以是优质的航空煤油和柴油。另外，加氢裂化柴油也可作为裂解制烯烃的原料。加氢裂化已成为现代炼油厂的主要加工方法之一。
图1-5-2 石油化工产品网络图
热裂解：将烃类加热到750℃～900℃使其发生裂解的过程，烃类热裂解主要为了获得乙烯和丙烯。热裂解的原料可以是乙烷、丙烷、石脑油及煤油、柴油等。裂解气中除了大量的乙烯、丙烯和十二碳烯等烯烃外，还有氢气、C1～C4烷烃，对裂解气进一步分离后可得到多种重要的有机化工原料。
辛烷值：表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标。标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值为零。
标准燃油：异辛烷、正庚烷的混合液。如：某燃油辛烷值为80，说明该燃油与汉异辛烷80%、正庚烷20%的混合液的抗暴性相同。
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