煤炭石油煤炭变石油？别以为不可能，中国相关技术已达国际领先水平！

能源是人类社会的命脉，是极其宝贵的战略资源。中国的能源结构以化石能源为主，其特点是富煤少油。一方面，中国已经成为世界上最大的原油进口国，近三分之二的石油需要进口；另一方面，煤炭资源的大规模开发利用使得空气污染和温室气体排放日益突出。那么，我们能把煤变成石油吗？

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切断持续的“基因”联系

说起把煤变成石油，可能有人会觉得不可思议。一种是固体燃料，一种是液体燃料，更何况煤和油的化学成分和结构都不一样，这么说怎么会变呢？

我们知道，煤和石油都是化石燃料，都是以有机化合物为主要成分的复杂混合物，分别被称为“工业食品”和“工业血液”。既然属于同一个大家庭，就必然有一定的“基因”联系。这里的“基因”是指它们在化学成分上的相似性。

煤主要是古代植物长期埋藏在地下，经过复杂的生物化学和物理化学变化而逐渐形成的固体可燃物质，而石油是由水中积累的浮游生物碎屑演化而来的液体可燃物质。煤和石油是以碳、氢、氧等元素为主的天然有机化石燃料，这是它们的“遗传”联系。正是这种联系，为煤变油奠定了物质基础。

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煤变成石油的不同途径

但是，煤和油毕竟是两种不同的物质。比如两者外观差别很大，一个是固体，一个是液体。化学成分也有明显差异。这里主要分析碳、氢、氧的区别。

对于煤，碳、氢和氧占95%以上。碳是煤中有机质的主要成分，其含量随着煤化程度的加深而逐渐增加。如泥炭含碳量50% ~ 60%，褐煤60% ~ 77%，烟煤74% ~ 92%，无烟煤90% ~ 98%。煤中氢的含量很低，一般在5%左右。煤中的氧含量差别很大，无烟煤中只有3%左右，褐煤中高达20%左右。

至于石油，其主要成分是由碳和加氢组成的烃类，按结构可分为烷烃、环烷烃和芳烃。石油的化学元素主要是碳(83% ~ 87%)和氢(11% ~ 14%)，氧含量很低，约为0.08% ~ 1.82%。

通过以上分析，不难发现煤和油的氢碳比是不同的。例如，典型烟煤的氢碳比约为0.8，而原油的氢碳比约为1.76，汽油和柴油的氢碳比约为2。

现在把煤变成油的基本思路应该是先把煤大分子裂解成更小的分子，然后通过增加氢原子或减少碳原子来增加氢碳比，使其达到石油的氢碳比水平，从而把固体煤变成液体油。

这个想法理论上没有问题，但是实现这个过程并不是一件容易的事情。我们称之为煤变油煤液化的过程，其本质是在适当的温度、压力、溶剂和催化剂条件下，提高其氢碳比，通过复杂的化学反应，将煤中所含的烃类转化为柴油、汽油等石油烃类。

就目前的技术手段而言，实现煤制油转化的技术途径主要有两种:直接液化和间接液化。直接液化是煤在氢气和催化剂的作用下通过加氢裂化转化为液体燃料的过程。直接液化的优点是热效率高、出油率高，缺点是对煤种和苛刻的化学反应条件过于繁琐。间接液化是将煤气化产生合成气(氢气和一氧化碳)，然后费托合成产生合成油的过程。间接液化的优点是煤的适应性广，操作条件相对温和，缺点是出油率低。

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费托合成——

煤化工圣经

说起煤的间接液化，作为间接液化技术核心的费托合成被誉为煤化工领域的“圣经”。

煤的间接液化包括煤气化、合成气净化、费托合成反应和石油加工。那么，什么是费托合成呢？费托合成最初是指一氧化碳和氢气在特定的温度和压力条件下，在催化剂的作用下，反应生成烃类产品。

20世纪20年代初，德国科学家费希尔(Fisher)和图罗普·谢(Toorop Xie)研究了一氧化碳和氢气之间的反应，发现煤可以间接液化。1925年，Fisher和Toorop Scheer在室温下成功合成了碳氢化合物，并申请了专利。这就是著名的费托合成。

应当注意，费-托合成不能产生单一的烃。也就是说，目前煤的间接液化不能只生产汽油或柴油。由于费托合成涉及一系列化学反应，其产品包括液体、气体和固体。但是，科学家们发现了费托合成的产物分布规律。我们可以选择催化剂，控制反应过程和条件，得到预期的产品结构。

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中国煤制石油的探索

鉴于中国“富煤少油”的现实，中国科学家早就参与了煤转油的研究，并突破了一个又一个技术难题。

中科合成油科技有限公司的成立是我国煤制油研究领域的一件大事。现在，合成燃料中国已经成为煤炭间接液化领域的领导者。中国神华集团在煤制油化工领域形成了完整的体系，成为世界上唯一掌握煤直接液化和煤间接液化两种煤制油技术的公司。

2008年12月30日，神华鄂尔多斯煤直接液化示范工程正式投产，这是世界上首个百万吨级现代化煤直接液化技术产业化示范工程。项目总建设规模为每年500万吨油品，转化率高达60% ~ 70%。同时，直接液化生产的成品油具有硫、氮含量低、比重高、凝固点低的特点。

2016年12月28日，中科合成油科技有限公司与神华宁美联合建设的全球最大的400万吨/年单套煤间接液化示范工程竣工投产，使中国进入了少数几个掌握煤制油产业化技术的国家行列，使中国的煤制油技术达到了国际领先水平。例如，我国开发的高效催化剂具有较高的反应活性，将能源利用效率提高到44% ~ 45%，采油能力比国际通用技术高三倍以上。