山西王阎锡山与中国煤制油

世界煤制油产业发展概况

煤液化技术起源于德国，早在19世纪即已开始研究。德国是一个富煤贫油的国家，1913年，德国化学家弗里德里希·柏吉斯（F.Bergius），研究出煤炭在高温高压条件下加氢液化反应，生成燃料的煤炭直接液化技术，并获得专利。柏吉斯因此获得1931年的诺贝尔化学奖。1923年，德国化学家费歇尔（F.Fischer）和托罗普希（H.Tropsch）试验成功间接液化技术。1927年，德国法本（Farben）公司用柏吉斯法，在德国莱比锡附近的洛伊纳（Leuna），建成世界第一座年产10万吨的煤炭直接液化厂。1934年德国鲁尔化学公司用费-托合成工艺，建成世界第一座年产7万吨的煤炭间接液化厂。1935年，英国卜内门化学工业公司，在比灵赫姆建起一座年产15万吨的煤炭直接液化厂。此外，日本、法国、美国、加拿大等国，也先后建过一些实验厂，世界年总产能达到约34万吨。

日本同样是石油资源贫乏的国家。1912年日本石油消耗量仅为4万吨，到1932年已达到200万吨。而同时期日本本土石油产量仅为42.7万吨，台湾产油3.5万吨，不足需求量的五分之一。为了弥补石油产量不足，日本重点发展了所谓人造油，包括油页岩制油、煤制油和松根汽油。1929年12月30日，抚顺页岩油厂落成，利用抚顺煤矿的页岩油层，用内热式干馏法提炼重油，日产4000吨，主要供应海军舰艇使用。但这种方法生产的重油杂质较高，舰艇燃油喷嘴经常被堵塞，海军非常气愤。抚顺页岩油厂负责人长谷川清二因此引咎自杀。1931年日军全面占领中国东北，这里丰富的煤炭资源，使日本开始关心煤炭液化技术。日本曾派考察团去德国和英国考察煤液化工厂，但英德将其视为军事机密，导致日本人无功而返。抚顺页岩油工厂燃料课长阿部良之助等人，经过长期实验后，摸索出一套煤制油流程。即将煤和焦油1：1混合，以氧化铁做催化剂，在100个大气压的氢气下加热到450摄氏度。其遵循的原理是，煤和石油相比，煤的氧多氢少，加高压之后加氢，氧就已水的形式流出。但是试验并不成功，阿部注意到应该先把煤这个大聚合体加以分解，于是把研究重点转移到用以分解聚合体的催化剂上，最后找到了硫化亚铁。其次，为了防止煤在粉碎过程中接触空气氧化，于是采取水中粉碎的方法，可是这样做出来的是胶泥状煤粉，最终采取在水中加入低温焦油的方法提取煤粉。就这样日本的煤炭液化技术取得了进展。

1937年日本的七年规划，对于煤液化寄予了很大希望，计划在1944年前，建成87个合成油装置，总生产能力达到年产1300万桶，满足大约三分之一的需求，成为原油的重要补充。在这个计划中，有10个是直接液化装置，每个年产10万吨，11个是间接液化的费托合成装置，总产量50万吨，其余的都是低温焦化。1937年5月4日，日本海军德山燃料厂决定采取阿部方式生产煤制油，由满铁出资1800万日元建设新厂。1939年7月21日，工厂投产，生产出日本第一批煤液化油，但产量少得可怜，只装满3个玻璃瓶。其中1瓶献给了皇宫，另1瓶送给伊势神宫，第3瓶送给阿部的母校，北海道轻臼小学。

此后受工业基础限制，日本的煤制油始终不成气候。最终，直接液化装置在中国抚顺和韩国各建了一个，只有抚顺的投产，到战争结束的时候总产量只有1000多吨。费托合成装置在日本本土建立了三个，分别在1940、1942和1943年投产。在中国吉林和锦州还建成了两套费托合成装置，到战争结束时没有完工。五个装置的总设计生产能力是年产18万吨，但实际上整个战争期间的总产量还不到6万吨。最成功的是低温焦化，建设了8个，实际年产量也只有几万吨，与规划相去甚远。太平洋战争后，美英对日本实施全面物资禁运。原油供应不足加速了日军战败。为了省油，日军飞行员几乎没有训练的机会就被派到了战场，损失可想而知。军舰无油可烧，大部分被困在港里。于是，日本又发展了生物油技术，各种各样的油品都被用于军事，豆油、菜籽油、松树油等等只要是液体的就都成了好东西。曾经有被击沉的船只全部使用豆油的例子。这些都使得日本军方的实力大受挫折，迅速崩溃。帝国海军的象征——长期缺少油料的大和舰，在最后一次出海中被美军击沉。日本本土的合成油厂，大部分在1945年的大轰炸中被摧毁。（二战中德军烧木炭的坦克，石油资源匮乏加速了德国与日本的战败）

二战期间，德国由于石油进口受到封锁，在1936-1943年间重点发展煤制油技术，先后建成9套煤炭间接液化装置和18套煤炭直接液化装置。1936年，德国的煤制油产量只有62万吨，1939年达到220万吨，1940年320万吨，1941年390万吨，1942年420万吨，1943年达到战时最高峰的560万吨，1944年由于盟军轰炸，产量降到约390万吨，1945年降到110万吨。在二战期间，德国近三分之二的飞机燃料和50%的汽车及装甲车用油，都由煤制油供应，产量远远高于天然石油。

二战后，这些工厂在同盟国的干预下，全部停产或者转产，部分设备被瓜分。1952年，前苏联利用德国煤直接液化技术和设备，建成投产11座单台产能4-5万吨/年的装置，运行7年后停产改作他用。由于中东石油的大规模开发，石油价格下降，煤液化产品无法与石油竞争。这使得投资巨大、工艺流程复杂的煤制油技术产业化进程嘎然而止。随后，西方发达国家对煤制油技术研究陷入低潮，甚至实验装置也都停止试验。

当时，世界上只有南非重视煤炭液化技术。南非因种族隔离政策，长期遭到贸易禁运，而南非又是富煤贫油的国家，煤炭探明储量587.5亿吨，约占全非洲的三分之二，因此希望将其丰富的煤炭资源转化成石油燃料。早在1927年，南非就开始探索煤液化技术，由于南非的煤为高挥发高灰分的劣质煤，所以当时选择了间接液化工艺。

1955年南非萨索尔（SASOL）公司以煤为原料制造合成气，通过对费-托合成工艺进行改进，建成第一座煤炭间接液化厂。至1958年，工厂的产能只达到设计能力的一半。在花费巨资改进后，至1960年才解决主要技术问题，达到每年30万吨的设计产能。

（世界最大的煤制油生产商－南非萨索尔(SASOL)炼油厂）

1973年后，由于在短短5年时间内爆发了两次中东战争，使得原油价格从每桶3.011美元提高到10.651美元。1978年的两伊战争，使得两伊石油产量从每天580万桶骤降到100万桶以下。油价开始暴涨，从每桶13美元猛增至1980年的34美元，从而引发了世界石油能源危机。在此背景下，煤炭液化技术又开始活跃起来。德国、美国、日本等工业发达国家，在原有基础上相继研究开发了第二代煤炭直接液化工艺。不少国家己完成了中间放大试验，为建立大规模工业生产装置打下了基础。具有代表意义的有：德国日处理200吨煤炭的二段液化(IGOR)装置，美国600吨/日的氢煤法H-coal装置和日本鹿岛150吨/日的NEDOL装置。

1980年7月，南非萨索尔-2厂建成投产，日处理煤炭4万吨，年产汽油类燃料260万吨。1982年萨索尔-3厂建成投产，规模继续扩大。这三座工厂年消耗原煤约4600万吨，年产油品达768万吨，包括汽油、柴油、蜡、氨等113种产品。该公司生产的汽油和柴油可满足南非30%的消费量。

1992年，南非Mossgas公司采用SASOL公司开发的Synthol工艺，在南非莫塞尔湾建成天然气制合成油(GTL)装置。用海洋天然气生产合成油品，年炼制能力为135万吨，该厂是目前世界上最大的天然气制合成油工厂。1993年壳牌石油在马来西亚砂劳越州的Bintulu，建成年产50万吨天然气制合成油装置。

80年代以后，由于经历两次石油危机，世界经济严重衰退，对石油需求长期疲软。尽管海湾战争曾使油价骤然回升，但战争结束后，油价又开始回落。1998年的油价跌到了1977年以来的最低水平。油价的起伏不定，使得美国的煤炭直接液化研究项目完成后，没能如期进入工业化生产就被中断。日本煤直接液化研究项目结束最晚，坚持到2000年，完成了日处理150吨煤炭的煤液化中试工厂项目。

从2003年起，世界对煤制油的热情，因为油价的上升而重新燃起。目前，在全球范围内，主要有十多个国家正在展开煤液化的商业化研究。主要国家有美国、中国、印度、德国、澳大利亚、印尼、日本、南非。随着2008年爆发的全球金融危机，石油价格又从147美元的最高点回落到40美元左右，给煤制油产业化发展带来了不确定性。目前在进行煤制油规模化生产尝试的国家还有马来西亚、巴西等国家，但没有一个国家能超过百万吨的生产能力。

通过分析这些国家的石油储采比，可以发现对煤制油技术感兴趣的国家，石油储采比大都不到20年，远远低于国际平均水平(全球石油储采比为40.5年)。同时，这些国家的石油进口占本国总消费量的比例一般都高于40%。

（德国化学家弗里德里希·柏吉斯（Friedrich Bergius），他于1913年发明了煤直接液化工艺，并于1931年因其在化学高压领域的贡献，而获得诺贝尔化学奖）

中国煤制油发展历史

我国曾是世界上较早有煤合成油工厂的国家之一。1923年，山西军阀阎锡山计划购买40架飞机成立航空兵团，同时提出要拥有500多辆汽车。因此山西当局为减少石油输入量和发挥当地煤炭的优势，于1924年投资45万元，从德国购置了一套煤炭间接液化装置，在左云县吴家窑建立了育才炼油厂。1925年，育才炼油厂略具雏形，开始以煤炭为原料采用低温干馏法试炼油品，但因设备简陋和技术不过关而未能成功。1926年，育才炼油厂又添置设施继续试验。同年，阎锡山参加直奉战争的军队驻扎该厂，工厂设施遭到损坏，无法继续试验。1930年中原大战时期，阎锡山、冯玉祥倒蒋失败，阎锡山逃往大连。至此，我国第一次煤制油试验历时5年多，未能取得成果。

1932年，阎锡山重回山西，因以前购买的机器陈旧、设备不全，他一面派人赴欧洲考察，一面添置新设备。1933年，山西育才炼油试验厂改名为燃料研究所，并自造连续外热式炼油炉一组，聘请德国工程师再次试验煤制油。然而，试验了一年也未成功。当时，德国的煤炭直接液化厂年产能已达10万吨，英国也成功研制出了煤制汽油。山西于是又派人到英国和德国学习炼油技术。1935年，外派留学人员归国，又从德国购回精制、炼油机器，以及内热式炉两座、提炼炉一座、分馏釜一座。此后，燃料研究所开始对山西各地的不同炭种进行精制炭油试验对比，每日干馏煤炭1吨，成功地生产出汽油、柴油、机器油、石蜡、沥青等。当时的试验结果显示，吨煤所得制品最高纪录是汽油76升、柴油61升、机器油16升、燃烧油42升、石蜡44千克、沥青62千克、煤渣14千克。1937年，山西西北炼钢厂利用燃料研究所，在煤制油实践中总结出的技术参数和经验，配置了炭油蒸馏和汽油蒸馏设备，准备从煤焦化产品中提炼汽油，并计划于当年10月1日正式投产。

然而，就在这个节骨眼上，“七七事变”爆发。日寇于1937年9月1日进犯晋北门户天镇，11月8日侵占太原。燃料研究所和西北炼钢厂从国外引进的装置悉数被日军掠夺，装置被拆卸装箱运到日本。我国第二次煤制油试验就这样被日寇所扼杀。1937年，日本出于侵略战争目的，在锦州石油六厂引进了德国煤制油装置，项目于1943年投产，1945年日本战败后企业停产。新中国成立后，我国重新恢复和扩建了锦州煤制油装置，1959年规模最大时有70台箱式反应器，年产油品4.7万吨，1967年因大庆油田产油而停产。

1958年大跃进时期，山西再次开展煤制油试验，全省共建成煤炼油厂34个。由于技术、成本和质量都不过关，这些煤炼油厂建成后都没有生产出合格的汽油。后来这些厂陆续停产改建成县级小氮肥厂。改革开放之后，山西煤制油试验再次上马。1981年，中科院山西煤化所开始进行煤制合成汽油的开发研究，并开发出两段法煤制油试验装置。1989年5月至8月，山西省代县化肥厂完成了两段法煤制合成油的百吨级中试装置，连续运行1600小时，共得汽油5.8吨，汽油收率为90-100克/立方米，油品辛烷值超过80。

1991年初，国家拨款600万元，山西省自筹900万元，利用晋城市第二化肥厂的厂区空地、公用设施和辅助生产装置，建成规模为年产汽油2000吨、副产城市煤气750万立方米的工业化试验装置。1993年12月16日顺利产出90号车用汽油，并通过了连续开车1500小时的考核。之后原化工部第二设计院开始进行年产5-10万吨，煤制合成汽油大型装置的方案设计工作。然而，由于当时国际石油价格很低，煤制油的成本高于进口石油，加上当时我国已开始大量进口石油，这套工业化试验装置也因经费问题，在试验成功后就不再开车了。

（山西潞安矿业（集团）公司16万吨年煤炭间接液化工业示范项目于2009年7月10日一次投料试车成功，产出合格油品）

中国煤制油崛起

1997年以后，随着我国石油需求快速增长，煤制油技术重新得到重视。目前我国在建和拟建煤制油装置的公司，主要包括神华集团、兖矿集团、潞安矿业集团和内蒙古伊泰集团。其中兖矿、潞安和伊泰采用煤间接液化技术，神华集团采用煤炭直接液化工艺，并在宁夏宁东项目采用间接液化工艺。

早在1998年，山东兖州矿业集团已经开始进行煤制油的技术储备。当时，兖矿集团从南非萨索尔公司请回了其副总工程师孙启文博士。孙的回国加快了煤间接液化技术研发。兖矿主要研究低温铁基浆态床技术，和高温铁基固定流化床技术。2006年2月，兖矿集团在获得国家发改委同意后，启动了陕西榆林煤制油项目。计划投资1000亿元，分两期建设1000万吨煤间接液化项目。一期工程于4月21日奠基。准备投资134.5亿元，在陕西榆林市榆横煤化学工业区北区，建设年产100万吨的煤间接液化装置。主要产品包括柴油78.08万吨/年、石脑油25.84万吨/年,液化石油气5.648万吨/年。但该项目受到国家政策转向影响，仍处于审核沟通阶段。

2006年2月22日，山西潞安矿业集团年产16万吨煤间接液化示范装置，在长治市屯留县开工。该项目投资18.86亿元人民币，采用山西煤炭化学研究所自主研发的钴基固定床费托合成技术，2008年12月正式出油。按照规划，潞安矿业集团准备在2015年前，建成2座年产260吨煤间接液化厂。

2006年5月11日，内蒙古伊泰集团年产16万吨煤间接液化示范装置，在鄂尔多斯市准格尔旗大路煤化工园区正式开工。该项目投资21.76亿元，设计生产规模为48万吨/年，采用山西煤化所自主研发的铁基浆态床费托合成技术。主要产品为柴油、石脑油及液化石油气，2009年3月联动试车、投料出油。2007年伊泰集团委托中国石油和化工规划院编制了伊泰500万吨煤制油项目规划，拟投资661.4亿元，分四期建成500万吨产能。其中二期工程建设规模为350万吨/年。

世界最大的煤炭直接液化装置-神华鄂尔多斯煤制油公司