煤炭能转化成石油吗

煤炭，是人们最熟悉和最“亲切”的能源，从极普通的乡村小灶到大型供热系统，都能见到它的身影。煤炭在我国的能源结构中占到了70%以上，充当极为重要的“角色”。在世界能源市场上，煤炭所占的比例也相当大。

煤在能源结构中占有如此“显赫”的地位，应该会受到人们的喜爱吧。可是，长期以来，石油勘探人员却对在油气勘探中遇到的煤层或含煤地层感到十分恼火。这是因为在很长一段时间里，人们一直认为煤与石油是一对相互对立的“冤家”，即成煤环境下不适于生成石油。于是，石油勘探工作者一旦证实自己正在从事勘探的沉积盆地是一个含煤盆地，或者某一个勘探层系属于含煤层系的时候，勘探石油的工作往往不是被终止就是放缓了勘探的速度。

其实，在中外大量的文献中，都曾记载过在开采煤的过程中发现少量石油的消息。但这些现象并未引起石油地质界的重视。含煤盆地或含煤地层与石油无缘的观念束缚了几代石油地质工作者的思想。

人们对自然界的认识是无止境的。20世纪60—80年代，经过几代石油与地矿工作者的努力，终于在澳大利亚、新西兰、加拿大、印度尼西亚等国家相继发现了典型的由煤层或含煤地层形成的油田。

煤为什么可以形成石油而以前又不为石油地质学家所重视呢？从理论上讲，石油主要由水中低等生物（包括浮游植物（藻类）和浮游动物）经过地球化学、生物化学、热变质等作用后形成的；煤炭则主要是由陆生高等植物经过煤化作用形成的。从本质上讲，两者的“母质”都是生物有机质，可以称为“同源”。那么，煤与石油之间会有什么关系吗？

在显微镜下，可以识别出煤中三大类基本有机成分：镜质组（主要源于植物的木质素和纤维素）、隋质组（植物组织经过丝碳化作用形成的富碳成分）和壳质组（植物的孢子、花粉、角质层、木栓质体、基质镜质体等构成的富氢成分）。其中，镜质组和壳质组是生成石油的主要物质。

科技人员经过模拟试验发现，主要存在于树皮之中的高等植物的木栓质体和主要由高等植物的木质纤维组织形成的腐殖质，在温度和压力尚不太高的条件（石油地质学上称之为“低熟阶段”）下，便可以形成石油和天然气，这是地层中主要的产油气阶段。而存在于煤中的一些组分则要在温度和压力进一步增加的条件下才可能生成石油。在荧光显微镜下观察，煤确实形成了石油，在煤块内部的裂纹和孔孔洞洞中，可以看到许多发出强烈荧光的物质，这是煤在排出轻质组分液态烃以后残留下的重质沥青。这种现象证明煤不仅生成了石油，而且还排出了煤层之外。多年的石油地质学与煤岩学研究表明，如果煤中的木栓质体含量达3%以上，就可以成为具有生油能力的油源岩。

由于煤生成的石油的物理和地球化学特征十分明显，所以很容易被识别。煤生成石油以后，重质部分往往会因煤中孔孔洞洞所产生的强大吸附力而被滞存在煤内，轻质部分则相对较容易被排出，所以由煤或含煤地层所形成的石油大多是高品位的轻质油。

然而，由于煤的吸附性较强，而且煤中大量存在微孔隙，使得煤中生成的石油比在岩石中生成的石油更难排出，这也是在全世界范围内有难以计数的煤矿，但却较少有煤成油田的主要原因之一。

我国的煤炭贮藏量极为丰富，多年来的煤产量一直居世界首位。据不完全统计，我国石炭—二叠系、侏罗系和古近—新近系三大主要产煤地层的分布面积占我国陆地面积的1/8。近年来，在新疆吐鲁番—哈密盆地找到的新疆第三大油田——吐哈油田就是一个含煤地层生成石油和形成油藏的实例。

煤不但可以生成石油，更可以生成丰富的天然气。由于甲烷的分子附着力极强，而且煤内的孔隙空间又具有强大的容积，所以与常规的砂岩储层相比，煤的储气量更大，往往可以达到砂岩储层的两倍以上。

根据我国境内已发现的200多个类型不同、面积不等的含煤盆地的推算，埋藏深度小于2000米的煤炭资源量可达5.0882万亿吨，如果按每吨煤平均含气7.14立方米计算，由煤产生的天然气资源量可达33.6万亿立方米，约合159.6亿吨可采原油。

当然，在国内外的研究人员中，也有对煤成油持断然否定态度的。在我国石油地质界比较公认的观点是：煤可以生成石油，但要形成具有工业意义的大油藏，主要贡献者应该是夹在煤层之间的那些富含有机质的泥质岩，即含煤岩系。

二战时，德国就有了这个技术。煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。

现如今，我们也有类似的项目。神华宁煤集团的400万吨煤制油项目。400万吨煤制油是一个示范项目，它从2004年启动，历经13年才正式产油，突破了数不清的工程和技术难题，填补了国内空白。

不过现在原油储备还是很多，什么时候会需要，要看直接炼油的成本，和煤化油的成本哪个合适了。

另外一个趋势是，电力作为能源直接驱动，譬如汽车。能量只要有电的形式就行。所以也许我们能预计到的未来，都没有必要煤转成油了。

经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。

包括焦化、电石化学、煤气化等。随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。 * J6 S( J K7 Y4 \6 }" f0 B2 m( H

以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。E* ~7 d&g&O5 r

主要包括煤的气化 、液化 、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。

2.煤提炼出石油.

3.煤经过燃烧后产生的气态物是煤气,液态物就是原油,但燃烧产生的这一油品必须经过加工才能提炼出汽油和柴油。

4.煤提炼后,可以得到煤气、煤焦油和焦炭。 煤气是多种化工原料，用它来合成橡胶、化肥等工业品。 煤焦油可以用来合成塑料、合成纤维、杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。 焦炭是灰黑色的、有小孔的固体，与煤相比杂质少，是冶炼钢铁不可缺少的燃料。

在多年的石油勘探工作中，一个奇特的现象始终围绕着石油地质工作者们：石油与煤似乎是“相克”的，即在产煤的盆地中找不到石油，而在产出石油的盆地中也见不到煤的踪迹。

在新疆吐鲁番—哈密一带有许多煤层，中间夹有富含有机质的泥岩层，地质学上把这类地层称为“煤系”。近年来，在这些盆地中发现了由煤系形成的油田和气田，在塔里木盆地北缘的库车地区也发现了煤系形成的大气田，这些发现说明煤系不仅能生成石油更能生成天然气。

吐鲁番—哈密盆地煤成气分布图

为什么煤岩也能生成天然气呢？关于天然气的形成因素前面已有论述，即地层中发育有以陆源高等植物为主要生源的烃源岩，其有机质母岩多为腐殖型干酪根，煤系即属此类型；同时，有机质成熟度以及热演化程度需要达到高成熟阶段以上。

那么煤系生成石油的条件是什么呢？这不能只简单地用母质类型和热演化条件等来说明。实际上，煤系所处的古沉积环境（古水深、沉积相）、受热过程（即其埋藏史和热演化史）以及利于生成石油的显微组分的富集等因素都对煤系石油的生成有决定性的影响。

煤系所处的古地理环境是煤成油的主要因素。

古环境因素是指煤系在沉积时所处的地理环境、陆源植物生长的水体深度以及所处的沉积相带等。大家知道，煤岩主要发育在沼泽地区，水体深度不大，一般呈现氧化环境，那里生长着大量的高等与低等的植物。而在湖泊—沼泽相区，则反映各类植物生存水体深度较大，靠近湖泊，主要是弱氧化—弱还原环境，这种环境有利于煤系的有机显微组分中发育有一定数量的利于成油的组分。研究表明，湖泊—沼泽相是一种有利成煤和成油的古地理环境，而芦苇沼泽有机相是最有利的煤成油的相带。目前发现的吐哈煤成油田就是这种有利的古地理环境的产物。

一般来说，氧化环境的沼泽相区更适合煤岩的发育。大约在1.5亿年以前的侏罗纪，中国大陆的气候温暖潮湿，陆生植物生长十分繁茂，河流、沼泽湿地大面积发育，后来又未历经大规模的沉降深埋，是很有利的成煤环境。这种成煤时期和环境影响并决定了我国目前煤田以及煤成油田分布的格局。

煤系中的有机显微组分含有一定比例的富氢组分是有利于生成石油的另一重要条件。有机质生成石油的主要元素是碳、氢、氧等，其中氢组分含量是生成石油的关键，而煤系岩层中碳、氧元素十分丰富。煤岩有机显微组分，主要是富含镜质体和脂质体组分，还含有少量壳质体和丝质体组分。煤岩中一般缺少富含氢的腐泥质体和壳质体，这类组分的发育和富集程度与煤系形成的古地理环境相关。三角洲相煤系处在较深水的湖泊—沼泽区的弱还原环境下才有利于富含孢子花粉、藻类的腐泥质体和壳质体发育，同时也有利于富氢组分的发育。据资料表明：煤系中腐泥组分的含量大于15%时才可能形成煤成油。不难看出，这种煤系成油的条件比较苛刻，需特定的地质、地球化学环境，并不是所有的煤系都能生成石油。

埋藏地下的煤系只有达到适宜的温度和埋深条件下才有利于成油。

煤系在埋藏过程中不宜于经历过高的温度，即有机质的热演化程度要达到适宜的成熟度。成熟度指标“镜质组反射率”Ro＜1%时才会有利于那些可成油的有机组分不至于发生高温裂解而向气转化。如果成熟度指标Ro≥1%，则表明煤系在地质历史上经历过高成熟—过成熟热演化阶段，有利于煤成天然气的形成。

在我国的一些煤矿中，工人们采煤时常会发现煤层中夹杂的石油，有时还会被从煤层中冒出来的石油溅得浑身油乎乎的，虽然这些石油达不到工业化的程度，但却是煤能够生成石油的直接证据。

许多勘探资料都表明，全世界煤的可开采资源是巨大的，其能量值相当于石油资源的10倍。煤和石油的形态、形成历史、地质条件虽然不同，但是它们的化学组成却大同小异。煤中约含碳80％~85％，含氢4％~5％，平均分子量在2000以上。石油含碳85％，含氢13％，平均分子量在600以内。从组成上看，它们的主要差异是含氢量和分子量的不同，因此，只要人为地改变压力和温度，设法使煤中的氢含量不断提高，就可以使煤的结构发行变异，由大分子变成小分子。当其碳氢比降低到和石油相近时，则煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料等石油产品了。同时还可以开发出附加值很高的上百种产品，如乙烯、丙烯、蜡、醇、酮、化肥等，综合经济效益十分可观。

国际上经典的煤变石油工艺是把褐煤或年轻烟煤粉与过量的重油调成糊状（称为煤糊），加入一种能防止硫对催化剂中毒的特殊催化剂，在高压釜里加压到20266~70931千帕并加热到380~500摄氏度的温度，在隔绝空气的条件下通入氢气，使氢气不断进入煤大分子结构的内部，从而使煤的高聚合环状结构逐步分解破坏，生成一系列芳香烃类的液体燃料和烷烃类的气体燃料。一般约有60％的煤能转化成液化燃料，30％转化成为气体燃料。具体来说，煤变石油的工艺可分为“直接液化”和“间接液化”两种，从世界范围来看，无论哪一类液化技术，都有成熟的范例。

“直接液化”是对煤进行高压加氢直接转化成液体产品。早在第二次世界大战之前，纳粹德国就注意到了煤和石油的相似性，从战略需要出发，于1927年下令建立了世界上第一个煤炭直接液化厂，年产量达10万吨，到1944年达到423万吨，用来开动飞机和坦克。一些当时的生产技术，今天还在澳大利亚、德国、巴基斯坦和南非等地应用。

“间接液化”是煤先气化，生产原料气，经净化后再行改质反应，调整氢气与一氧化碳的比例。此项技术主要源于南非，技术已非常成熟，煤变石油成本已低于国际油价，但技术一直严格保密。20世纪50年代，南非为了克服进口石油困难，成立了南非萨索尔公司，主要生产汽油、柴油、乙烯、醇等120多种产品，总产量达到700多万吨。目前，这家公司的3个液化厂，年耗煤4590万吨，年产合成油品1000万吨。该公司累计投资70亿美元，现在早已回收了全部设备投资。此外，俄罗斯、美国、日本等国也相继陆续完成了日处理150~600吨煤的大型工业试验，并进行了工业化生产的设计。

而且项目投资规模不能小，你算下盈亏平衡点。

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