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煤炭焦化简称炼焦，是将炼焦煤按生产工艺要求配合后，投入隔绝空气的密闭炼焦炉内，经高温加热(通常叫干馏)最终温度为950—1000℃，煤料在不断加热升温中发生复杂的热分解变化，留在炭化室内的固体部分是焦炭；气体由炭化室顶部逸出，称为荒煤气，经净化系统处理，回收焦油、氨、粗苯等：再经脱硫脱氧，生产出可燃气体为焦炉煤气。
炼焦过程大致可分为以下几个阶段：
1.干燥和预热：在100℃左右，煤吸收热量后，开始蒸发水分，煤料得到干燥，温度上升到100—200℃范围，析出煤中吸附的二氧化碳、甲烷等气体。
2.开始分解：当温度升至200—350℃时，煤开始分解。此时主要产生热解水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等气体，并开始有油产物逸出。
3.生成胶质体：当温度升至350—480℃，煤进一步分解，生成像焦油一样的粘稠液体，产生大量的气态和液态产物(焦油)。
4.焦质体固化：随着煤温的升高，当达到480—550℃时，胶质体固化生成半焦，此时继续产生大量气态产物，而焦油逸出量则逐渐减少。
5.半焦收缩，形成焦炭：当温度升至550℃后，焦油停止逸出，气态产物继续逸出，半焦收缩，产生裂纹。当温度升至800℃以上，气态产物的逸出已经很少。当温度达到950℃左右，焦炭成熟。
煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油、煤气化学产品3类：
(1)焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。
(2)煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用
(3)煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%，常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形式作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。