“煤變油”即科學(xué)意義上的煤制合成油。煤的直接液化首先于20世紀(jì)初在美國、德國、英國和日本實(shí)現(xiàn)。19 23年,德國化學(xué)家又研究出煤的間接液化技術(shù)。山西的煤炭資源遍布全省97個(gè)縣市,儲(chǔ)量多、煤質(zhì)好、埋藏淺,煤種齊全,得天獨(dú)厚。但是,山西卻沒有石油。早在上個(gè)世紀(jì)20年代,山西就開始了 “煤變油”的試驗(yàn),比1927年德國建成的世界上第一個(gè)煤炭直接液化廠還早3年。而且,在30年代和90年代,都成功地實(shí)現(xiàn)過煤
制合成油。
1924年,山西育才煉油廠開始試煉“炭油”,但軍閥混戰(zhàn)使“煤變油”沒有結(jié)果。
軍閥閆錫山在辛亥革命后成了山西的“土皇帝”。為了發(fā)展自己的勢(shì)力,他于1920年派人到法國學(xué)習(xí)航空技術(shù),又從國外進(jìn)口機(jī)件組裝出兩架雙翼教練飛機(jī)。1923年,修筑了軍用飛機(jī)場(chǎng)。1925年春,從法國買回兩架飛機(jī),并計(jì)劃購買40架飛機(jī)成立航空兵團(tuán)。到1930年底,他先后從英、法、德、日購進(jìn)或組裝飛機(jī)20多架,擁有汽車 500多輛,對(duì)于汽油的需求量不斷增多。
山西當(dāng)局為了減少石油輸入額和發(fā)揮晉煤的優(yōu)勢(shì),1924年在山西省左云縣吳家窯投資45萬元,從德國購置了一套“煤之蒸餾設(shè)備”,并組建了育才煉油廠。1925年這個(gè)煉油廠開始以煤炭為原料采用低溫干餾法試煉炭油( 原油),卻因設(shè)備簡陋和技術(shù)不過關(guān)未出產(chǎn)品。1926年又添置設(shè)施繼續(xù)試驗(yàn)。同年,閆錫山參加了直奉戰(zhàn)爭,工廠設(shè)施遭受損失,無法繼續(xù)試驗(yàn)。閆錫山在1930年“中原大戰(zhàn)”倒蔣失敗后逃往大連,歷時(shí)5年多的山西第一次“煤變油” 最終沒有結(jié)果。
1935年,山西燃料研究所研究出了“煤變油”,但日寇入晉后,引進(jìn)裝置遭到掠奪。
1932年,閆錫山為了表示要埋頭發(fā)展經(jīng)濟(jì),不再與蔣介石爭奪天下,便打起“造產(chǎn)救國,振興實(shí)業(yè)”的旗號(hào),制定了《山西省政十年建設(shè)計(jì)劃案》,將育才煉油廠改名為山西育才煉油試驗(yàn)廠。1933年,這個(gè)試驗(yàn)廠又改名為山西燃料研究所,自造“連續(xù)外熱式煉油爐”一組,聘請(qǐng)德國工程師勝文再次試驗(yàn)“煤變油”,試驗(yàn)進(jìn)行了一年,未獲成功。當(dāng)時(shí)德國的煤炭直接液化廠的生產(chǎn)能力已達(dá)10萬噸/年,英國也搞成功了煤制汽油。于是,山西派人到英國和德國學(xué)習(xí)煉油技術(shù),并從德國購買精制煉油機(jī)器。
留學(xué)歸來的科技人員開始對(duì)山西各地的不同炭種進(jìn)行精制炭油試驗(yàn)對(duì)比,成功地生產(chǎn)出汽油、柴油、機(jī)器油、石蠟、瀝青等。1936年,燃料研究所專門配置了一座附屬煤礦,積極準(zhǔn)備進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。此外,西北煉鋼廠煉焦部于1934年籌建,3年后已建成焦?fàn)t36座,配置了炭油蒸鎦、汽油蒸鎦設(shè)備,準(zhǔn)備從煤焦化中提煉汽油,原定于193 7年10月1 日正式投產(chǎn)。不料,“七七事變”爆發(fā)了,日寇于9月中旬入侵山西, 11月8日侵占太原。燃料研究所和西北煉鋼廠煉焦部引進(jìn)的裝置被日軍拆卸裝箱運(yùn)到日本和東北、大連等地,廠房被炸毀。山西第二次“煤變油”被日寇扼殺了。
1989年,山西完成煤制合成油中試,通過專家鑒定和可行性論證。
煤制合成汽油曾是我國“七五”期間重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。
1981年,中科院山西煤化所開始進(jìn)行煤制合成汽油的開發(fā)研究,經(jīng)過4年多的工作,攻克了煤間接液化的一些技術(shù)難題,在小型試驗(yàn)成功后,開發(fā)出兩段法煤制合成油中試裝置。由于種種原因,直到1989年5 月至8月,才在山西省代縣化肥廠完成百噸級(jí)中試。那次中試連續(xù)運(yùn)行 1600小時(shí),共得汽油5.8噸,汽油收率達(dá)到90-100克/標(biāo)立米,油品辛烷值超過80。同年12月1日,該項(xiàng)目通過中科院資源環(huán)境局、山西省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)組織的聯(lián)合鑒定。1990年5月3日,在太原舉行了煤制合成汽油專家論證會(huì),與會(huì)專家對(duì)中試取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了認(rèn)真分析,并一致 認(rèn)為:這一技術(shù)屬于國內(nèi)首創(chuàng),并達(dá)到國外同類技術(shù)水平,具備了工業(yè)放大的條件。山西省計(jì)委、科委、化工廳和中科院山西煤化所在論證會(huì)后組成選址考察小組,先后考察了省內(nèi)高平、晉城兩地的四個(gè)化肥廠,最后選定在晉城市第二化肥廠進(jìn)行合成油工業(yè)性試驗(yàn)。
1993年,山西煤制合成油工業(yè)化試驗(yàn)裝置,生產(chǎn)出高標(biāo)號(hào)車用汽油,由于成本高于進(jìn)口石油,沒有走向市場(chǎng)。
1990年10月,化工部第二設(shè)計(jì)院完成工業(yè)化裝置的初步設(shè)計(jì)。1991 年初,國家撥款600萬元,山西省自籌900萬元,利用晉城市第二化肥廠的廠區(qū)空地、公用設(shè)施和輔助生產(chǎn)裝置,投建了規(guī)模為年產(chǎn)汽油2000噸、 副產(chǎn)城市煤氣750萬立方米的工業(yè)化試驗(yàn)裝置。該工藝流程是以煤造汽,生產(chǎn)水煤氣為原料,經(jīng)凈化、壓縮、裂解、加氫、兩段催化合成后得到優(yōu)質(zhì)汽油,尾氣作為城市煤氣使用。當(dāng)時(shí),世界上僅有為數(shù)不多的國家能掌握這種技術(shù)。
1993年12月16日,裝置建成后順利打通了全流程,產(chǎn)出90號(hào)車用汽油,并通過了連續(xù)開車1500 小時(shí)的考核。與此同時(shí),化二院開始進(jìn)行年生產(chǎn)能力5萬-10萬噸煤制合成汽油大型裝置的設(shè)計(jì)方案工作。原設(shè)想這一技術(shù)可以為各地中小化肥廠依靠現(xiàn)有設(shè)備聯(lián)產(chǎn)汽油、煤氣開發(fā)新的生產(chǎn)門路,提高經(jīng)濟(jì)效益,但因當(dāng)時(shí)國際石油價(jià)格低,我國開始大量進(jìn)口石油。由于制取1噸汽油約需4-5噸煤,“煤變油”的成本高于進(jìn)口石油,所以在經(jīng)濟(jì)上不合算。另外,由于經(jīng)費(fèi)緊張,這套工業(yè)化試驗(yàn)裝置在試驗(yàn)成功后便沒有開車。
2001年,山西煤炭液化又提上議事日程,巨大的建設(shè)投資將成為新的問題。
山西一直沒有間斷“煤變油”的開發(fā)和研究,不少專家堅(jiān)信只要不斷改進(jìn)技術(shù),該技術(shù)的成本就會(huì)不斷降低,F(xiàn)在,山西已經(jīng)擁有世界上先進(jìn)的煤炭液化技術(shù)儲(chǔ)備,有的研究成果具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性,處于國際領(lǐng)先地位。
20世紀(jì)末,世界石油市場(chǎng)風(fēng)云多變,價(jià)格暴漲。我國從1993年由石油出口國成為石油進(jìn)口國之后,每年進(jìn)口數(shù)量不斷加大。對(duì)進(jìn)口石油的依賴已危及到我國的能源戰(zhàn)略安全。山西煤炭液化作為我國能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整又被提上重要的議事日程。2001年4月,中科院和山西省政府簽署了《發(fā)展山西煤間接液化合成油產(chǎn)業(yè)的框架協(xié)議》,提出在今后5 至10年內(nèi),在山西朔州、大同地區(qū)建成一個(gè)以百萬噸級(jí)煤基合成汽油為核心的、多聯(lián)產(chǎn)特大型企業(yè)集團(tuán),標(biāo)志著山西“煤變油”又邁出關(guān)鍵的一步。2001年10月,我國啟動(dòng)了“煤基液體燃料合成漿態(tài)床工業(yè)化技術(shù)的開發(fā)”項(xiàng)目,旨在3年內(nèi)在煤炭大省山西建成一個(gè)萬噸級(jí)“煤變油” 裝置。一年來,這一開發(fā)項(xiàng)目已取得階段性成果,經(jīng)過一個(gè)千噸級(jí)裝置上運(yùn)行,形成了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝流程。
目前,山西已經(jīng)具備萬噸級(jí)煤基合成汽油生產(chǎn)裝置的技術(shù)能力,在關(guān)鍵技術(shù)、催化劑的研究開發(fā)方面也擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。工藝技術(shù)軟件開發(fā)和集成的研究正在進(jìn)行。一些專家指出,建設(shè)以煤基合成汽油為核心的多聯(lián)產(chǎn)特大型企業(yè)集團(tuán),把油品控制在每桶20美元以下是有可能的。今后,山西“煤變油”面臨的不是技術(shù)問題,也不是成本問題,而 是如何解決建設(shè)資金問題。