煤怎样能变成油？
中国煤炭网
01-11 09:23
全球单套装置规模最大煤制油项目日前在神华宁夏煤业集团建成，第一条生产线产出的首批合格油品装车发运。该项目概算投资550亿元，建设规模为年转化煤炭2036万吨，年产合成油品405万吨。
那么，煤是怎么变成油的呢?
1.煤制油有现实物质组分基础
其实，煤变油这个说法是不准确的，容易让人联想到当年的“水变油”伪科学。而用煤制成油，是靠实实在在的科学、扎扎实实的技术实现的。事实上，煤制油技术已经有了百年的历史，当然，这个技术也经历了不断进步和提高的过程。
煤是由远古植物的残骸浸入水中，并在生物化学作用下，经过泥炭化阶段，然后被地层覆盖且在地压和温度条件下，经过物理与化学作用而形成的有机生物岩。
石油是古代生物遗骸经由很复杂的生物和化学作用转化而成的。据估计，大约只有千分之一或更少的生物体，有机会经过很快的掩埋而与氧隔绝以避免腐烂，进而转化成石油的前身——油母质。形成的油母质在沉积掩埋后，大约经历几千万年，沉积物越埋越深，地温越来越高(100 至150 )，油母质的成熟度达到一定范围就转化成液态石油或天然气。
煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿物燃料，这是煤能制成油最根本的基础。但它们在外观和化学组成上都有明显差别，其中最明显的差别就是氢、氧含量的不同。煤中氢含量低、氧含量高，氢/碳比低、氧/碳比高。
煤的化学成分中氢含量为5%，碳含量较高，而成品油中氢含量为12%-15%，碳含量较低，且油品为不含氧的液体燃料。这主要是由于煤与石油的分子结构不同。因此，要将煤转化为液体产物，首先要将煤的大分子裂解为较小的分子。而要提高氢/碳比，就必须增加氢原子或减少碳原子。总之，煤液化的实质是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下，提高其氢/碳比，使固体的煤转化为液体的油。
2.为德国二战提供了2/3航空燃料
目前，煤制油技术主要包括煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
煤直接液化就是让煤浆在高温、高压、催化剂作用下首先打断煤的大分子结构，然后将外供氢加到碳原子上而生成液体油，再通过加氢提质，使煤中杂原子变为各类化合物，生成需要的液态产品。直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高;主要缺点是煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
1913年德国科学家F·贝吉乌斯发明了在高温高压下可将煤加氢液化生产液体燃料的方法，并获得专利，为煤直接液化技术的开发奠定了基础。从此，各种煤加氢液化方法不断出现，实验室开发的煤液化方法不下百种，按其产品和过程特点可分为不同的液化工艺。
到20世纪20年代，德国采用贝吉乌斯法，于1921年建成了煤处理量为5吨/天的试验装置，奠定了煤直接液化技术研究的基础。
1927年德国建立了世界上第一座工业规模生产的煤直接液化厂，装置能力10万吨/年，原料为褐煤或褐煤焦油。截至1939年二战爆发，德国共建成投产12套煤直接液化装置，油品生产能力达到423万吨/年，为发动二战提供了2/3的航空燃料和50%的汽车和装甲车用油。
在二战前后进行煤直接液化技术研究开发的国家还有：英国建设了一座15万吨/年汽油的煤加氢液化厂;1937年日本在我国东北抚顺建设煤液化生产厂，1942年试生产，曾达到连续运转1000 小时的纪录，但直到战争结束也没能正式投产。
二战结束后，由于同盟国的干预，德国的煤直接液化厂全部停产或转产。
到20世纪50年代初期，苏联利用德国煤直接液化技术和设备于1952年在安加尔斯克石油化工厂建成投产了11套煤直接液化和煤焦油加氢装置，总生产能力为110万吨/年油品，运行7年后停止生产油品而改作他用。
3.间接液化技术“通吃”各种煤
煤间接液化是将煤先气化生产合成气(氢气、一氧化碳)，合成气经净化，调整氢气、一氧化碳比例后，再经过催化合成为液体燃料和化学品。其优点是煤种适应性较宽、操作条件相对温和(压力较低)、煤灰等三废问题主要在气化过程中解决，缺点是总效率比不上直接液化。
德国科学家费舍和托罗普歇在20世纪20年代初就在研究一氧化碳和氢气的反应。1925年，费舍和托罗普歇在室温下成功合成烃类并申请专利。1934年，鲁尔化学公司与托罗普歇签订了合作协议，建成250公斤/天的试验装置并顺利运转。1936年，该公司建成第一个间接液化厂，产量为7万吨/年，到1944年，德国总共有9套煤间接液化生产装置，总生产能力57.4万吨/年。在同一时期，日本、法国和中国也有6套这样的装置，规模为34万吨/年。因此，二战前全世界煤间接液化厂的总规模为91.4万吨/年。
二战以后，德国的间接液化工业装置与直接液化装置一样完全停顿。
1952年，苏联利用德国的技术和设备，建了一个5万吨/年的小型工业装置，但没有得到进一步发展。
南非是个富煤缺油的国家，20世纪50年代，由于当时特殊的国际政治环境和本国的资源条件，南非决定采用煤间接液化技术解决本国油品供应问题，于1950年成立南非煤油气公司，由于当地矿区的煤为劣质煤，更适合于间接液化对煤种的要求。第二次世界大战以后，煤间接液化的中心由德国转移到了南非。
4.成本考量是技术长期搁置主因
早在二战之前和二战期间，德国的煤制油生产就有了较大的规模，而二战以后，世界范围内的煤制油产业却处于停滞状态，这主要是由于石油供给的情况决定的。
在上世纪40年代末50年代初，随着中东大油田的开采，低成本的石油大量充斥市场，使得煤制油技术在经济上很不合算。直到1973年，中东实行石油禁运，世界石油危机爆发，大规模的煤制油研发才又掀起高潮，美国、日本、德国、苏联都纷纷投入巨资研究，并建设了试验工厂，相继开发出多种工艺。
到20世纪80年代中期，各国开发的煤液化新工艺都日趋成熟，有的已完成了5000吨/天示范厂或23000吨/天生产厂的概念设计，工业化发展势头一度十分迅猛。然而，就在此时，世界石油价格迅速下跌，而且至1995年还一直在低价位上徘徊，使得那些煤液化示范厂和生产厂的计划不得不中断，煤液化工业化开发的热情随之逐步降温。但是一些国家更深入细致的技术研究工作并没有停止。
总的来说，各国煤制油技术已相当成熟，但国际油价频繁变动，时高时低，而且煤制油项目从启动到开工建设，至少需要5年准备时间，且煤制油项目也要消耗大量的煤炭资源和水资源，导致各国往往反应滞后，使决策举棋不定。因此，近年来在国外，除了南非在发展煤制油产业外，各国对煤制油产业普遍保持观望态度。
延伸阅读
我国国情决定有必要发展煤制油产业
中国化石能源资源的特点是富煤、少油。我国是世界上最大的煤炭生产国，2010年煤炭产量为32.4亿吨，占世界的45%。我国以煤为主的能源结构长期存在，2010年能源消费总量为32.5亿吨标准煤，其中煤炭占69%，比世界平均水平高出近40个百分点。可以预见，在未来30-50年内，煤炭在国民经济发展中将占有不可动摇的主导地位。如此大规模的煤炭开发利用，会造成严峻的生产安全、环境保护、大气污染物与温室气体排放等问题。
近年来我国原油和油品进口量增长迅速，2016年9月我国的原油进口创下记录高位，并且一举超越美国，成为全球最大的原油进口国。为了保证能源安全，实现经济的可持续发展，充分利用我国丰富的煤炭资源，发展煤制油产业是我们的国情需要。 由于煤液化过程可以脱除煤中硫、氮等污染大气的物质以及灰分等，获得的液体产品是优质洁净的液体燃料和化学品，因此，煤液化将是中国洁净煤技术和煤代油战略的重要、有效和可行的途径之一。
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01-11 09:23
全球单套装置规模最大煤制油项目日前在神华宁夏煤业集团建成，第一条生产线产出的首批合格油品装车发运。该项目概算投资550亿元，建设规模为年转化煤炭2036万吨，年产合成油品405万吨。
那么，煤是怎么变成油的呢?
1.煤制油有现实物质组分基础
其实，煤变油这个说法是不准确的，容易让人联想到当年的“水变油”伪科学。而用煤制成油，是靠实实在在的科学、扎扎实实的技术实现的。事实上，煤制油技术已经有了百年的历史，当然，这个技术也经历了不断进步和提高的过程。
煤是由远古植物的残骸浸入水中，并在生物化学作用下，经过泥炭化阶段，然后被地层覆盖且在地压和温度条件下，经过物理与化学作用而形成的有机生物岩。
石油是古代生物遗骸经由很复杂的生物和化学作用转化而成的。据估计，大约只有千分之一或更少的生物体，有机会经过很快的掩埋而与氧隔绝以避免腐烂，进而转化成石油的前身——油母质。形成的油母质在沉积掩埋后，大约经历几千万年，沉积物越埋越深，地温越来越高(100 至150 )，油母质的成熟度达到一定范围就转化成液态石油或天然气。
煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿物燃料，这是煤能制成油最根本的基础。但它们在外观和化学组成上都有明显差别，其中最明显的差别就是氢、氧含量的不同。煤中氢含量低、氧含量高，氢/碳比低、氧/碳比高。
煤的化学成分中氢含量为5%，碳含量较高，而成品油中氢含量为12%-15%，碳含量较低，且油品为不含氧的液体燃料。这主要是由于煤与石油的分子结构不同。因此，要将煤转化为液体产物，首先要将煤的大分子裂解为较小的分子。而要提高氢/碳比，就必须增加氢原子或减少碳原子。总之，煤液化的实质是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下，提高其氢/碳比，使固体的煤转化为液体的油。
2.为德国二战提供了2/3航空燃料
目前，煤制油技术主要包括煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
煤直接液化就是让煤浆在高温、高压、催化剂作用下首先打断煤的大分子结构，然后将外供氢加到碳原子上而生成液体油，再通过加氢提质，使煤中杂原子变为各类化合物，生成需要的液态产品。直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高;主要缺点是煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
1913年德国科学家F·贝吉乌斯发明了在高温高压下可将煤加氢液化生产液体燃料的方法，并获得专利，为煤直接液化技术的开发奠定了基础。从此，各种煤加氢液化方法不断出现，实验室开发的煤液化方法不下百种，按其产品和过程特点可分为不同的液化工艺。
到20世纪20年代，德国采用贝吉乌斯法，于1921年建成了煤处理量为5吨/天的试验装置，奠定了煤直接液化技术研究的基础。
1927年德国建立了世界上第一座工业规模生产的煤直接液化厂，装置能力10万吨/年，原料为褐煤或褐煤焦油。截至1939年二战爆发，德国共建成投产12套煤直接液化装置，油品生产能力达到423万吨/年，为发动二战提供了2/3的航空燃料和50%的汽车和装甲车用油。
在二战前后进行煤直接液化技术研究开发的国家还有：英国建设了一座15万吨/年汽油的煤加氢液化厂;1937年日本在我国东北抚顺建设煤液化生产厂，1942年试生产，曾达到连续运转1000 小时的纪录，但直到战争结束也没能正式投产。
二战结束后，由于同盟国的干预，德国的煤直接液化厂全部停产或转产。
到20世纪50年代初期，苏联利用德国煤直接液化技术和设备于1952年在安加尔斯克石油化工厂建成投产了11套煤直接液化和煤焦油加氢装置，总生产能力为110万吨/年油品，运行7年后停止生产油品而改作他用。
3.间接液化技术“通吃”各种煤
煤间接液化是将煤先气化生产合成气(氢气、一氧化碳)，合成气经净化，调整氢气、一氧化碳比例后，再经过催化合成为液体燃料和化学品。其优点是煤种适应性较宽、操作条件相对温和(压力较低)、煤灰等三废问题主要在气化过程中解决，缺点是总效率比不上直接液化。
德国科学家费舍和托罗普歇在20世纪20年代初就在研究一氧化碳和氢气的反应。1925年，费舍和托罗普歇在室温下成功合成烃类并申请专利。1934年，鲁尔化学公司与托罗普歇签订了合作协议，建成250公斤/天的试验装置并顺利运转。1936年，该公司建成第一个间接液化厂，产量为7万吨/年，到1944年，德国总共有9套煤间接液化生产装置，总生产能力57.4万吨/年。在同一时期，日本、法国和中国也有6套这样的装置，规模为34万吨/年。因此，二战前全世界煤间接液化厂的总规模为91.4万吨/年。
二战以后，德国的间接液化工业装置与直接液化装置一样完全停顿。
1952年，苏联利用德国的技术和设备，建了一个5万吨/年的小型工业装置，但没有得到进一步发展。
南非是个富煤缺油的国家，20世纪50年代，由于当时特殊的国际政治环境和本国的资源条件，南非决定采用煤间接液化技术解决本国油品供应问题，于1950年成立南非煤油气公司，由于当地矿区的煤为劣质煤，更适合于间接液化对煤种的要求。第二次世界大战以后，煤间接液化的中心由德国转移到了南非。
4.成本考量是技术长期搁置主因
早在二战之前和二战期间，德国的煤制油生产就有了较大的规模，而二战以后，世界范围内的煤制油产业却处于停滞状态，这主要是由于石油供给的情况决定的。
在上世纪40年代末50年代初，随着中东大油田的开采，低成本的石油大量充斥市场，使得煤制油技术在经济上很不合算。直到1973年，中东实行石油禁运，世界石油危机爆发，大规模的煤制油研发才又掀起高潮，美国、日本、德国、苏联都纷纷投入巨资研究，并建设了试验工厂，相继开发出多种工艺。
到20世纪80年代中期，各国开发的煤液化新工艺都日趋成熟，有的已完成了5000吨/天示范厂或23000吨/天生产厂的概念设计，工业化发展势头一度十分迅猛。然而，就在此时，世界石油价格迅速下跌，而且至1995年还一直在低价位上徘徊，使得那些煤液化示范厂和生产厂的计划不得不中断，煤液化工业化开发的热情随之逐步降温。但是一些国家更深入细致的技术研究工作并没有停止。
总的来说，各国煤制油技术已相当成熟，但国际油价频繁变动，时高时低，而且煤制油项目从启动到开工建设，至少需要5年准备时间，且煤制油项目也要消耗大量的煤炭资源和水资源，导致各国往往反应滞后，使决策举棋不定。因此，近年来在国外，除了南非在发展煤制油产业外，各国对煤制油产业普遍保持观望态度。
延伸阅读
我国国情决定有必要发展煤制油产业
中国化石能源资源的特点是富煤、少油。我国是世界上最大的煤炭生产国，2010年煤炭产量为32.4亿吨，占世界的45%。我国以煤为主的能源结构长期存在，2010年能源消费总量为32.5亿吨标准煤，其中煤炭占69%，比世界平均水平高出近40个百分点。可以预见，在未来30-50年内，煤炭在国民经济发展中将占有不可动摇的主导地位。如此大规模的煤炭开发利用，会造成严峻的生产安全、环境保护、大气污染物与温室气体排放等问题。
近年来我国原油和油品进口量增长迅速，2016年9月我国的原油进口创下记录高位，并且一举超越美国，成为全球最大的原油进口国。为了保证能源安全，实现经济的可持续发展，充分利用我国丰富的煤炭资源，发展煤制油产业是我们的国情需要。 由于煤液化过程可以脱除煤中硫、氮等污染大气的物质以及灰分等，获得的液体产品是优质洁净的液体燃料和化学品，因此，煤液化将是中国洁净煤技术和煤代油战略的重要、有效和可行的途径之一。
