出品：科普中国
制作：徐昊 张帝 李彦君（绘画）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
谈起煤炭 ， 你的第一印象是什么？
从以前冬天里的温暖 ， 到如今人们口中环境污染的“元凶”之一；从古代马可波罗见之诧异如视珍宝的“黑色金属” ， 到如今人人口中的“矮矬穷”的“肮脏石头” ， 从工业时代“煤炭等于动力” ， 到如今能用“气（天然气）、油（汽油）”休用煤 。
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然而 ， 在现代煤炭真的如此不堪吗？在回答这个问题前我们需要先知道煤炭是什么 。
你真的了解煤吗？煤是由古植物的残骸经一系列复杂变化得来的结果 ， 这样的变化总体分为两个阶段：泥炭化阶段和煤化阶段 。 植物残骸在泥炭阶段经腐泥化作用形成腐泥 ， 然后再经泥炭化作用形成泥炭 。 泥炭在煤化阶段中经煤成岩作用形成褐煤 ， 最终在底下受高温、高压、时间等因素影响经过煤变质作用形成烟煤、无烟煤、天然焦、石墨等 。
同时 ， 由煤的形成过程大致能看出煤的种类 ， 按国家标准由次到优分别为：褐煤、长焰煤、不沾煤、弱粘煤、中粘煤、气煤、气肥煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤、无烟煤 。 大致可理解为：褐煤、烟煤和无烟煤 。 分类依据水分、灰分、挥发分、胶质层厚度、发热量、含矸率等指标 。 其中无烟煤是因燃烧无烟而得名 ， 有极强的似金属光泽 ， 呈刚灰色 ， 有较强的硬度 ， 在一定条件下能进一步变质形成石墨 。
中国是世界上最早使用煤炭的国家 ， 古时煤炭被人们用来烧饭、取暖、冶炼 ， 甚至用作化妆品（画眉） ， 是最主要的能源来源 。 而到了今天 ， 能源领域枝繁叶茂 ， 石油、天然气、太阳能、风能、水能 。 煤炭跟谁比都处于劣势 ， 既无石油热值高 ， 也不像天然气清洁（天然气主要成分为甲烷 ， 充分燃烧后只产生和 。 而没经处理的煤炭中含杂质 ， 经燃烧会产生污染气体） ， 还不像风能、水能那样可再生 。
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这么看来 ， 煤炭在现代的确是一无是处了吗？其实不是 ， 在我国煤炭的用途十分广泛 。
我们能大规模用煤制油了！
中国是一个缺油有气富煤的国家 。 据统计2017年 ， 我国原煤产量35.2亿吨 ， 能源消费总量44.9亿吨标准煤 ， 煤炭消费量占能源消费总量的60.4% 。 [1]石油大量依赖进口 ， 这并不利于我国的能源自主性 ， 出于对未来能源布局的考虑 ， 近年我国开始重视煤制油技术的发展 。
煤制油技术又称煤液化技术 ， 最早于1913年由德国科学家Bergius完成煤在高温高压下加氢液化的相关研究 。 但该技术生不逢时 。 20世纪50年代 ， 由于中东油田的发现 ， 人们开始大量开采并使用石油 ， 因此煤制油技术失去了发展空间 。
煤制油分为直接液化和间接液化 。 煤的直接液化是指在高温条件高压等条件下 ， 利用催化剂使煤液化的技术 。 这过程的原理是 ， 煤分子结构被破坏时 ， 会因受热而产生自由基分子 ， 在高压下加入氢溶剂 ， 这些以自由基形式构成的煤会转化为油分子、沥青烯 。 经过进一步加工 ， 这些分子能裂解成更小的分子从而合成液态燃料 ， 在这过程煤中所含有的硫、氮等在燃烧时会产生有害气体的原子会一并去掉 。 [2]而煤的间接液化则是先将煤气化成CO和 ， 然后在适当的温度和压强下经过催化使其转化为液体燃料 。
