乾餾煤氣

煤在隔絕空氣條件下受熱分解產生的氣體。煤乾餾的目的是充分利用煤中所含的有機質，除煤氣外，還得到焦炭和多種有價值的化學產品。乾餾煤氣是最早用做城市燃氣的傳統氣源。在天然氣和油制氣未廣泛開發的地區，它仍是城市燃氣的主要氣源。

煤的熱解過程大體可以分為以下幾個階段:在200°C前，它的外形和結構均無變化，是煤的乾燥和預熱階段，同時析出吸附在煤中的 CO2、CH4等氣體；200～250°C時，煤質開始分解,分解出化合水、CO2、CO、CH4等氣體及少量焦油蒸氣；300～450°C時，由於側鏈的斷裂，生成大量的液體、高沸點焦油和固體微粒，煤質逐漸軟化、熔融、流動和膨脹，生成膠質體；450～550°C時，膠質體進一步分解、析出氣體，生成半焦；550～650°C時，半焦繼續析出氣體（主要是CH4和H2）而收縮，同時出現裂紋；650～900°C時，半焦進一步收縮和析出氣體，最後變成焦炭。

煤乾餾過程主要經歷如下變化：當煤料的温度高於100℃時，煤中的水分蒸發出；温度升高到200℃以上時，煤中結合水釋出；高達350℃以上時，粘結性煤開始軟化，並進一步形成粘稠的膠質體（泥煤、褐煤等不發生此現象）；至400～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱一次熱分解產物；在450～550℃，熱分解繼續進行，殘留物逐漸變稠並固化形成半焦；高於550℃，半焦繼續分解，析出餘下的揮發物（主要成分是氫氣），半焦失重同時進行收縮，形成裂紋；温度高於800℃，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭。當乾餾在室式乾餾爐內進行時，一次熱分解產物與赤熱焦炭及高温爐壁相接觸，發生二次熱分解，形成二次熱分解產物（焦爐煤氣和其他煉焦化學產品）。

煤乾餾產物的產率和組成取決於原料煤質、爐結構和加工條件（主要是温度和時間）。隨着乾餾終温的不同，煤乾餾產品也不同。低温乾餾固體產物為結構疏鬆的黑色半焦，煤氣產率低，焦油產率高；高温乾餾固體產物則為結構緻密的銀灰色焦炭，煤氣產率高而焦油產率低。中温乾餾產物的收率，則介於低温乾餾和高温乾餾之間。煤乾餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。高温乾餾主要用於生產冶金焦炭，所得的焦油為芳烴、雜環化合物的混合物，是工業上獲得芳烴的重要來源；低温乾餾煤焦油比高温焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一。

最早的煤乾餾沿用傳統的燒炭技術，將煤堆成圓堆，其上覆蓋泥土或焦屑，在中心引燃後製焦。其後出現了乾餾爐，利用導出的煤氣從爐外加熱。加熱的部分稱為燃燒室，煤料乾餾的部分稱為炭化室。為提高熱能利用,又增加了換熱室,以後改進成為蓄熱室。隨着城市燃氣發展的需要，逐漸形成了以制氣為目的的煤乾餾工業。

乾餾時煤料從爐牆兩壁加熱，因此從爐牆到煤料中心的受熱是不均勻的，出現温度梯度，即同時存在着煤熱解過程的各個階段。乾餾過程層層推進，直到煤料全部變成焦炭為止。煤料熱分解所析出的氣態產物，在導出時與紅熱的煤料或焦炭接觸，發生二次分解反應。

乾餾在工業上以成焦最終温度分類，一般將最終温度在900°C以上的稱高温乾餾，600°C以下的稱低温乾餾，介於兩者之間的稱中温乾餾。城市燃氣工業一般不採用低温乾餾。

乾餾制氣的爐型主要有水平爐、立箱爐、連續直立式炭化爐和焦爐。前兩種爐型曾使用於中小型煤乾餾制氣廠。大中型煤乾餾制氣廠多采用連續直立式炭化爐和焦爐。連續直立式炭化爐在頂部連續加料，底部連續出焦。它對煤種的要求較寬，可使用單種煤，煤氣質量穩定，廢氣和排焦温度低,熱耗少,生產量有較大幅度的調節能力，適用於中小城市獨立煤氣廠。焦爐的操作為頂部間歇加煤和側向間歇推焦。它以生產冶金焦為主,煤氣只是作為副產品。在以制氣為目的時,要注意焦炭的合理利用以及用低發熱量燃氣加熱，使全部焦爐煤氣外供。也可採用適當煤料生產氣化用焦，後者在煤氣廠內氣化，生產氣化煤氣。現代焦爐具有產氣量大、機械化自動化程度高、焦炭質量好、焦爐煤氣成本低的優點。