全球單套裝置規模最大煤制油項目日前在神華寧夏煤業集團建成，第一條生產線產出的首批合格油品裝車發運。該項目概算投資550億元，建設規模為年轉化煤炭2036萬噸，年產合成油品405萬噸。

那么，煤是怎么變成油的呢?

1.煤制油有現實物質組分基礎

其實，煤變油這個說法是不準確的，容易讓人聯想到當年的“水變油”偽科學。而用煤制成油，是靠實實在在的科學、扎扎實實的技術實現的。事實上，煤制油技術已經有了百年的歷史，當然，這個技術也經歷了不斷進步和提高的過程。

煤是由遠古植物的殘骸浸入水中，并在生物化學作用下，經過泥炭化階段，然后被地層覆蓋且在地壓和溫度條件下，經過物理與化學作用而形成的有機生物巖。

石油是古代生物遺骸經由很復雜的生物和化學作用轉化而成的。據估計，大約只有千分之一或更少的生物體，有機會經過很快的掩埋而與氧隔絕以避免腐爛，進而轉化成石油的前身——油母質。形成的油母質在沉積掩埋后，大約經歷幾千萬年，沉積物越埋越深，地溫越來越高(100 至150 )，油母質的成熟度達到一定范圍就轉化成液態石油或天然氣。

煤與石油都是由碳、氫、氧為主的元素組成的天然有機礦物燃料，這是煤能制成油最根本的基礎。但它們在外觀和化學組成上都有明顯差別，其中最明顯的差別就是氫、氧含量的不同。煤中氫含量低、氧含量高，氫/碳比低、氧/碳比高。

煤的化學成分中氫含量為5%，碳含量較高，而成品油中氫含量為12%-15%，碳含量較低，且油品為不含氧的液體燃料。這主要是由于煤與石油的分子結構不同。因此，要將煤轉化為液體產物，首先要將煤的大分子裂解為較小的分子。而要提高氫/碳比，就必須增加氫原子或減少碳原子。總之，煤液化的實質是在適當溫度、氫壓、溶劑和催化劑條件下，提高其氫/碳比，使固體的煤轉化為液體的油。

2.為德國二戰提供了2/3航空燃料

目前，煤制油技術主要包括煤直接液化和煤間接液化兩種技術路線。

煤直接液化就是讓煤漿在高溫、高壓、催化劑作用下首先打斷煤的大分子結構，然后將外供氫加到碳原子上而生成液體油，再通過加氫提質，使煤中雜原子變為各類化合物，生成需要的液態產品。直接液化的優點是熱效率較高、液體產品收率高;主要缺點是煤漿加氫工藝過程的總體操作條件相對苛刻。

1913年德國科學家F·貝吉烏斯發明了在高溫高壓下可將煤加氫液化生產液體燃料的方法，并獲得專利，為煤直接液化技術的開發奠定了基礎。從此，各種煤加氫液化方法不斷出現，實驗室開發的煤液化方法不下百種，按其產品和過程特點可分為不同的液化工藝。

到20世紀20年代，德國采用貝吉烏斯法，于1921年建成了煤處理量為5噸/天的試驗裝置，奠定了煤直接液化技術研究的基礎。

1927年德國建立了世界上第一座工業規模生產的煤直接液化廠，裝置能力10萬噸/年，原料為褐煤或褐煤焦油。截至1939年二戰爆發，德國共建成投產12套煤直接液化裝置，油品生產能力達到423萬噸/年，為發動二戰提供了2/3的航空燃料和50%的汽車和裝甲車用油。

在二戰前后進行煤直接液化技術研究開發的國家還有：英國建設了一座15萬噸/年汽油的煤加氫液化廠;1937年日本在我國東北撫順建設煤液化生產廠，1942年試生產，曾達到連續運轉1000 小時的紀錄，但直到戰爭結束也沒能正式投產。

二戰結束后，由于同盟國的干預，德國的煤直接液化廠全部停產或轉產。

到20世紀50年代初期，蘇聯利用德國煤直接液化技術和設備于1952年在安加爾斯克石油化工廠建成投產了11套煤直接液化和煤焦油加氫裝置，總生產能力為110萬噸/年油品，運行7年后停止生產油品而改作他用。

3.間接液化技術“通吃”各種煤

煤間接液化是將煤先氣化生產合成氣(氫氣、一氧化碳)，合成氣經凈化，調整氫氣、一氧化碳比例后，再經過催化合成為液體燃料和化學品。其優點是煤種適應性較寬、操作條件相對溫和(壓力較低)、煤灰等三廢問題主要在氣化過程中解決，缺點是總效率比不上直接液化。

德國科學家費舍和托羅普歇在20世紀20年代初就在研究一氧化碳和氫氣的反應。1925年，費舍和托羅普歇在室溫下成功合成烴類并申請專利。1934年，魯爾化學公司與托羅普歇簽訂了合作協議，建成250公斤/天的試驗裝置并順利運轉。1936年，該公司建成第一個間接液化廠，產量為7萬噸/年，到1944年，德國總共有9套煤間接液化生產裝置，總生產能力57.4萬噸/年。在同一時期，日本、法國和中國也有6套這樣的裝置，規模為34萬噸/年。因此，二戰前全世界煤間接液化廠的總規模為91.4萬噸/年。

二戰以后，德國的間接液化工業裝置與直接液化裝置一樣完全停頓。

1952年，蘇聯利用德國的技術和設備，建了一個5萬噸/年的小型工業裝置，但沒有得到進一步發展。

南非是個富煤缺油的國家，20世紀50年代，由于當時特殊的國際政治環境和本國的資源條件，南非決定采用煤間接液化技術解決本國油品供應問題，于1950年成立南非煤油氣公司，由于當地礦區的煤為劣質煤，更適合于間接液化對煤種的要求。第二次世界大戰以后，煤間接液化的中心由德國轉移到了南非。

4.成本考量是技術長期擱置主因

早在二戰之前和二戰期間，德國的煤制油生產就有了較大的規模，而二戰以后，世界范圍內的煤制油產業卻處于停滯狀態，這主要是由于石油供給的情況決定的。

在上世紀40年代末50年代初，隨著中東大油田的開采，低成本的石油大量充斥市場，使得煤制油技術在經濟上很不合算。直到1973年，中東實行石油禁運，世界石油危機爆發，大規模的煤制油研發才又掀起高潮，美國、日本、德國、蘇聯都紛紛投入巨資研究，并建設了試驗工廠，相繼開發出多種工藝。

到20世紀80年代中期，各國開發的煤液化新工藝都日趨成熟，有的已完成了5000噸/天示范廠或23000噸/天生產廠的概念設計，工業化發展勢頭一度十分迅猛。然而，就在此時，世界石油價格迅速下跌，而且至1995年還一直在低價位上徘徊，使得那些煤液化示范廠和生產廠的計劃不得不中斷，煤液化工業化開發的熱情隨之逐步降溫。但是一些國家更深入細致的技術研究工作并沒有停止。

總的來說，各國煤制油技術已相當成熟，但國際油價頻繁變動，時高時低，而且煤制油項目從啟動到開工建設，至少需要5年準備時間，且煤制油項目也要消耗大量的煤炭資源和水資源，導致各國往往反應滯后，使決策舉棋不定。因此，近年來在國外，除了南非在發展煤制油產業外，各國對煤制油產業普遍保持觀望態度。

延伸閱讀

我國國情決定有必要發展煤制油產業

中國化石能源資源的特點是富煤、少油。我國是世界上最大的煤炭生產國，2010年煤炭產量為32.4億噸，占世界的45%。我國以煤為主的能源結構長期存在，2010年能源消費總量為32.5億噸標準煤，其中煤炭占69%，比世界平均水平高出近40個百分點。可以預見，在未來30-50年內，煤炭在國民經濟發展中將占有不可動搖的主導地位。如此大規模的煤炭開發利用，會造成嚴峻的生產安全、環境保護、大氣污染物與溫室氣體排放等問題。

近年來我國原油和油品進口量增長迅速，2016年9月我國的原油進口創下記錄高位，并且一舉超越美國，成為全球最大的原油進口國。為了保證能源安全，實現經濟的可持續發展，充分利用我國豐富的煤炭資源，發展煤制油產業是我們的國情需要。 由于煤液化過程可以脫除煤中硫、氮等污染大氣的物質以及灰分等，獲得的液體產品是優質潔凈的液體燃料和化學品，因此，煤液化將是中國潔凈煤技術和煤代油戰略的重要、有效和可行的途徑之一。