出品：科普中國
制作：徐昊 張帝 李彥君（繪畫）
監制：中國科學院計算機網絡信息中心
談起煤炭 ， 你的第一印象是什么？
從以前冬天里的溫暖 ， 到如今人們口中環境污染的“元兇”之一；從古代馬可波羅見之詫異如視珍寶的“黑色金屬” ， 到如今人人口中的“矮矬窮”的“骯臟石頭” ， 從工業時代“煤炭等于動力” ， 到如今能用“氣（天然氣）、油（汽油）”休用煤 。
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然而 ， 在現代煤炭真的如此不堪嗎？在回答這個問題前我們需要先知道煤炭是什么 。
你真的了解煤嗎？煤是由古植物的殘骸經一系列復雜變化得來的結果 ， 這樣的變化總體分為兩個階段：泥炭化階段和煤化階段 。 植物殘骸在泥炭階段經腐泥化作用形成腐泥 ， 然后再經泥炭化作用形成泥炭 。 泥炭在煤化階段中經煤成巖作用形成褐煤 ， 最終在底下受高溫、高壓、時間等因素影響經過煤變質作用形成煙煤、無煙煤、天然焦、石墨等 。
同時 ， 由煤的形成過程大致能看出煤的種類 ， 按國家標準由次到優分別為：褐煤、長焰煤、不沾煤、弱粘煤、中粘煤、氣煤、氣肥煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤、無煙煤 。 大致可理解為：褐煤、煙煤和無煙煤 。 分類依據水分、灰分、揮發分、膠質層厚度、發熱量、含矸率等指標 。 其中無煙煤是因燃燒無煙而得名 ， 有極強的似金屬光澤 ， 呈剛灰色 ， 有較強的硬度 ， 在一定條件下能進一步變質形成石墨 。
中國是世界上最早使用煤炭的國家 ， 古時煤炭被人們用來燒飯、取暖、冶煉 ， 甚至用作化妝品（畫眉） ， 是最主要的能源來源 。 而到了今天 ， 能源領域枝繁葉茂 ， 石油、天然氣、太陽能、風能、水能 。 煤炭跟誰比都處于劣勢 ， 既無石油熱值高 ， 也不像天然氣清潔（天然氣主要成分為甲烷 ， 充分燃燒后只產生和 。 而沒經處理的煤炭中含雜質 ， 經燃燒會產生污染氣體） ， 還不像風能、水能那樣可再生 。
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這么看來 ， 煤炭在現代的確是一無是處了嗎？其實不是 ， 在我國煤炭的用途十分廣泛 。
我們能大規模用煤制油了！
中國是一個缺油有氣富煤的國家 。 據統計2017年 ， 我國原煤產量35.2億噸 ， 能源消費總量44.9億噸標準煤 ， 煤炭消費量占能源消費總量的60.4% 。 [1]石油大量依賴進口 ， 這并不利于我國的能源自主性 ， 出于對未來能源布局的考慮 ， 近年我國開始重視煤制油技術的發展 。
煤制油技術又稱煤液化技術 ， 最早于1913年由德國科學家Bergius完成煤在高溫高壓下加氫液化的相關研究 。 但該技術生不逢時 。 20世紀50年代 ， 由于中東油田的發現 ， 人們開始大量開采并使用石油 ， 因此煤制油技術失去了發展空間 。
煤制油分為直接液化和間接液化 。 煤的直接液化是指在高溫條件高壓等條件下 ， 利用催化劑使煤液化的技術 。 這過程的原理是 ， 煤分子結構被破壞時 ， 會因受熱而產生自由基分子 ， 在高壓下加入氫溶劑 ， 這些以自由基形式構成的煤會轉化為油分子、瀝青烯 。 經過進一步加工 ， 這些分子能裂解成更小的分子從而合成液態燃料 ， 在這過程煤中所含有的硫、氮等在燃燒時會產生有害氣體的原子會一并去掉 。 [2]而煤的間接液化則是先將煤氣化成CO和 ， 然后在適當的溫度和壓強下經過催化使其轉化為液體燃料 。
