1【半原创】煤液化与二战时期的日本 21 橡树村 2007-06-28 00:02:38
看这个题目可能会觉得奇怪，煤液化和日本二次大战有什么关系？其实很多能源项目都是离不开战争的，很多能源项目的来源和最早的基础研究，来源于战争或者战争的准备，能源项目的成败甚至影响战争的胜败。或者，至少会影响战争的进程。煤液化技术本身可以说就是战争的结果，首先是为了战争准备服务的，然后直接为战争服务，后来才转为民用。

不信么？

上个世纪初，一战前后，在能源领域发生的一件大事，就是燃料油开始成为船舶用燃料的主流。煤炭由于能量密度太低，占用空间太大，也太容易自燃，逐渐被淘汰。世界上当时的工业化国家，从一十年代开始，在二十年代前后基本上都完成了这一转变。由于液体燃料成为军舰的主要能源，液体燃料的战略地位就非常突出了，所以贫油富煤的国家，比如德国，英国，就开始了从煤炭制备液体燃料的研究，特别是德国在三十年代完成了煤液化的工业化准备。

日本海军在二十年代也完成了这一转换。民用燃料领域液体燃料也逐渐占据主要地位，这就给日本军国主义政府出了一个难题：去哪里找油？
日本是个资源贫瘠的国家，基本上什么资源都不够用，按照当时的消耗量，日本境内的煤炭储量还算比较大，而原油就少得可怜了。
1912年，日本消耗石油仅有4万吨，1924年，就需要66.6万吨，到1932年，需求已经达到了200万吨。而日本本土和控制的地区的石油产量却很低。1932年日本本土产油24.2万吨，台湾产油3.5万吨，满足不了七分之一的需求。缺口呢，就需要进口。主要来源，是美国，荷属东印度，还有苏联。

军国主义政府要进行军事准备，关键的战略资源就不能依靠进口。于是，日本的目光就盯上了身边的庞然大物，中国。1920年代，日本详细勘查了中国东北的各种资源，富饶得让日本军政府流口水，于是索性就在三十年代初占领了中国东北。

日本本土和中国东北的煤炭资源丰富。1935年，探明储量达到220亿吨，按照当时的消耗量，几乎是无穷多的资源。这使得日本政府和德国、英国一样，开始关心煤炭液化技术。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年之前，建立87个合成油厂，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。

事与愿违，日本的煤液化由于先天不足，后来战争后期拔苗助长，最终距离计划相去甚远。
日本最成功的技术是从抚顺页岩油提炼油和煤炭半焦化得到的煤焦油提炼油。页岩油只要精馏就可以得到燃料油，技术简单，是日本原油之外的重要的燃料油来源，到战争结束，产量比所有煤炭液化工艺的总产量都高。低温焦化也是个古老的技术，日本的焦化工业本来是要生产半焦来替代炭作为民用燃料，副产焦油，被日本军方也纳入了燃料油计划。这两条路线的效率都非常低，不超过10%，但是技术简单，没有复杂的工艺和设备要求。

在抚顺的页岩油项目之外，日本计划建立87个合成油厂。当时的化工厂规模都很小，和现代的规模没办法相比。计划中，有10个是直接液化的，每个年产10万立方米，11个间接液化的费托合成厂，总产量50万立方米。其余的都是低温焦化。最终，直接液化厂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一千多吨。费托合成厂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立了两个，到战争结束时没有完成。五个厂子的总设计生产能力是年产18万方，但实际上整个战争期间的总产量，不到6万方。
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，距离规划差距也不小。

建设的工厂数量远远不足，一个重要原因就是由于战争爆发，缺乏建设工厂需要的一些金属材料，另外一个就是技术不成熟。

在煤液化领域，日本在二三十年代有很优秀的实验室研究，特别是在催化剂开发方面，很多成果并不比德国和英国逊色。三十年代后期，日本一方面支持自己的研究，一方面引进德国的催化剂，英国和德国的技术。但是由于军方的压力，整个研发进程被大大缩短。比如第一个费托合成厂是在1936年开始建设的，但是实验厂确是1937年建成的，结果就导致商业厂建成以后问题多多，无论是自己的配方，还是德国的配方，工业放大后合成的催化剂活性都很不理想，同时使用的煤灰熔点太低，硫含量太高，影响气化，还有设备的腐蚀问题等等到最后也没有得到解决，几乎就没有实现长时间的连续运转。

日本对于战争的准备，能源是重要的一部分。1937年的规划就体现了这一点。到1941年太平洋战争爆发，日本已经储备了六千万桶油品，主要是从加利福尼亚进口的。1941年日本的油品消耗是三千万桶，本土产量只有250万桶。虽然美国已经开始对日本进行油品禁运，但是还有其他进口途径。一旦开战，进口途径也会有问题，缺口怎么办？

日本政府的计划，是一方面通过合成油达到每年1300万桶的产量，一方面在战争初期迅速占领东南亚和荷属东印度（印度尼西亚）和英属婆罗洲（马来亚），抢占那里的石油资源，扩大那里的原油生产能力。计划是在储备的油品消耗完之前达到上述战略目的，从而维持战争机器运转。太平洋战争初期，日本在西太平洋战场的节节胜利使得日本迅速占领了原油产地，婆罗洲与荷属东印度的原油产量很快超过了预计，在战争初期为日本战争机器提供了能源。但是1942年以后，日本海军过早的失去了海面优势，美国的潜艇战开始影响日本的油品运输路线，使得这两个地方的油品只有一部分能够运到战场。特别是战争后期，油根本运不出来。

原油产地的运输困难使得日本军方对合成油计划施加了很大的压力，但是过多的政府干涉、日本当时的工程力量不足，最终导致了项目的失败。

当时合成油的成本很高，超过了官方市场价格的一倍，所以合成油的买家就只有日本军方。日本海军将合成油与婆罗洲的油品1：9混合后用于潜水艇，日本陆军将合成油与其他油品一半一半混合用于坦克。由于总产量不足五万吨，对战争没有任何影响。远不像德国的合成油工业那样至少为德国提供了千万吨的合成油品，延缓了战争的结束。

合成油令人失望，日本在战场上的失败导致原油供应不足，原油供应不足又加速了战场的失败。为了省油，飞行员都几乎没有训练的机会就被派到了战场，与被训练到拿任务当作放假的美国飞行员相比，经验相差太大，损失可想而知。大部分的船只也根本无油可烧，困在港里面出不来。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。没有了燃料，日本的空军，海军在美国军队面前就失去了抵抗能力，在陆地战场也需要很久才能组织一次像样的大规模进攻，绝大多数时候时候处于守势，最终战败。

日本本土的合成油厂，大部分在1945年的大轰炸中被毁。战后美国派人考察了相对最成功的厂子，写了总结，也就无人问津了。日本在锦州建立的合成油厂，在解放后经过技术改造，五十年代又开始运行，一直运行到六十年代初期，在大庆发现油田之后由于成本过高放弃。八十年代以前上大学学习石油化工的，应该还对人造油有印象。这是中国煤液化研究的基础。

日本的煤液化技术发展，被认为是一个典型的有优秀的科学家，却由于缺乏工程技术人员而导致项目失败的例子。政府和军方的过多干涉，不按照科学规律办事，没有经过系统的工业试验就进行放大，最终导致项目失败。这也是一般人认为日本技术改进能力优秀，但是缺乏科技创新能力的例子。

写这篇，是因为国内最近煤液化领域，又开始了这类的冒进。
国内有优秀的科学家，在催化领域，国内的催化剂研究水平已经是国际水平。但是在工业放大方面，不按照规律行事，急功近利的毛病仍然很常见。
比如某大集团的直接液化项目，1997年开始国家立项，国家领导人亲自签署的引进技术合同，然后2004年开工兴建示范企业，投资上百亿。同时想起来需要建一个中式厂，建成后，运行情况非常糟糕，一开始根本不能实现连续24小时开车，后来经过一年的努力，终于把连续运行时间延长到了16天。而商业厂却继续建设，预计明年初试车，然后扩建。真不知道没有中式数据的厂子是怎么设计出来的。
这样的行为，发生在今天，真的有些耸人听闻。
间接液化方面，国内的两个主要研发机构还算踏实，但是国内对于工程放大方面考虑得非常天真，国家也把示范厂放大风险放到了企业头上，难说会步日本二战时后的后尘。



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关键词(Tags): 煤液化 日本
爱莲 选转。最后于2007-07-01 11:57:34改,共1次;

2中国的煤液化应该是战略储备技术 2 孔老大 2007-06-30 05:06:49
按目前中国的石油消耗量，中国的石油储量保证不了几年了，而煤储量相对要多。
中国作为一个大国，必须考虑面临封锁时的油料安全。现在企业既然愿代替国家开发战略储备技术，为国分忧，国家也就半推半就，让它们去试验。不能只算经济帐。

3中国的煤也用不了多少年了 2 橡树村 2007-06-30 10:06:59
按照可开采储量计算，中国的煤还能开采69年。如果产量继续增加，可能到不了40年。
至于企业的目的，实际上国内前两年煤液化热的时候，主要的目的在于以次找国家要资源，然后做别的。
国内的产业政策，煤液化项目按照需要的煤炭消耗量，批给50年的使用，另外再加上50年的量。这样，技术成熟之前，卖煤就够赚钱的了。而且煤液化需要消耗大量的水，国内目前剩下的大的煤田基本上都缺水，把水资源也分走了，想做什么就方便了。
目的不在发展技术，而在于抢占资源。
实际上，就我接触的几家，都是一技术开发为名抢占资源，而资源占到以后，估计就琢磨怎么去买技术了。
想在中国做么？必须找我，别人不行，你开价吧。

4这个煤炭数据不知道出处是哪里？ 1 aokrayd 2007-06-30 10:58:14
恐怕只是指高质量无烟煤？褐煤储量中国以致全世界都是非常大的。

5没有包括褐煤 2 橡树村 2007-06-30 11:17:21
数据来源是BP每年发布的能源报告。
国内的数据，没有可开采储量的提法，没办法采用。我见过有官员把地质储量拿来吹牛的。

6中国地处世界三大产煤带之一,储量在俄罗斯美国之后 1 东东山 2007-07-01 02:52:53
储量肯定是不差的

4突然想起广东茂名的油页岩那一摊还生产吗？ 1 PBS 2007-06-30 10:40:28

5不清楚 橡树村 2007-06-30 10:42:13
不过现在好像页岩油也计算到石油资源量之内了。
油价已经高到开采页岩油合算的程度了。

6算在地质储量里面 1 东东山 2007-07-01 02:59:55
就是那个地质储量约为1040亿吨， 天然气资源量约47万亿立方米的说法.

油页岩和油砂资源量各自是百亿吨

7加拿大的油砂已经算到可开采储量里面了 橡树村 2007-07-01 03:39:40
所以加拿大忽然就成了富油国了。

8记得 1 三笑 2007-07-01 05:12:27
好像数年前就有报道李嘉诚投资加拿大油砂。如果真是这样不是又赚大了？其实道理也倒是浅显，石油越来越少，油砂早晚得利用。但是真正敢实际操作，那就要看眼光和胆识了。

9要是投得早肯定就赚大了 1 橡树村 2007-07-01 05:17:26
现在掌握资源肯定是赚的。
现在加拿大的油砂已经在开采了。

2花 1 kmy1810 2007-06-30 03:48:06

2正好道听途说点东西，想来问问，不知真伪。 1 乐山乐水 2007-06-30 02:41:55
两个月前遇到一个美国人，他说中国现在正在建（或者已经建）5、6个工厂。遇到德国同事，她说也见过类似的消息，而且用的是德国几十年前的技术，我们当时还担心了一下由此可能引发的环境问题。
橡树知道这些消息的真假吗？他们对副产品怎么处理，因为德国、美国由于几十年前副产品基本就地掩埋了，引发的环境问题可能持续几个世纪。

3煤液化的环境问题？ 6 橡树村 2007-06-30 10:01:43
比较有趣的说法。
煤液化的排放和其他的煤化工企业相比没有什么特殊。麻烦一点的就是如果使用钴催化剂的话（现在一般以煤为源头的不用钴，但是当年德国人用），废钴催化剂的处理需要小心，因为有放射性。不过这个东西是贵金属，一般都回收的。
其他的，主要是气化炉渣，废水。
气化炉渣和甲醇、合成氨的一样的，这个东西国内利用的比较好，做砖铺路什么的，不像南非的几亿吨炉渣还在那里堆着，大风一起非常壮观。我有一阵子经常去那里，遇到大风天很是头疼。
废水就是含醇酸性废水，生物处理方法已经非常成熟。南非的废水是零回排的。
废气一般符合环境标准就好了。排放的二氧化碳多了些。
至于副产品，如果工厂够规模，基本上产物都可以卖出去。实际上一个盈利的煤液化企业需要多种产品的组合，好规避市场风险。油是产量最大的产品，但并不是赚钱最多的产品。
可能影响几世纪的污染是什么呢？还真不知道。
国内的技术来源么，直接液化是买的美国技术。间接液化目前国内有自己开发，也在谈引进南非技术。虽然南非技术的源头也是德国，但是德国现在还真没有成熟的煤液化技术。
不过说起来德国几十年前的技术，倒不一定就是落后。煤液化毕竟主流国家中断研究了五十年，而德国的技术很多也没有很好地去研究。里面还是有不少好东西的。我现在就有学生在挖掘当年德国人被遗忘的好东西。很有价值的。
中国正在建的厂子只有一个，在鄂尔多斯。神华的项目。
其他的都是吹牛的，距离建设还早着呢。

4非常感谢橡树如此详细的回复！ 1 乐山乐水 2007-07-01 03:17:51
对于化工我是完全不懂的，橡树这样解释，对固、液、气的排放、处理我就有了大概的了解，非常感谢啊！
我现在的题目和环境相关（主要是地下水），以煤焦油为模拟污染源。煤焦油在几十年前是煤裂解、液化的主要副产品，在欧美他们当时好多就直接就地掩埋了，其中的某些有机污染物微溶于水，几乎不能生物降解，所以成为环境隐患。
我想，现在的技术可能比几十年前要进步不少，副产品的开发利用也不同当时了。但我敢肯定，煤化工企业（石油化工也一样）周围的地下水绝对有问题，尤其是多环芳烃。

5当年的煤焦油应该是气化不完全的副产物 3 橡树村 2007-07-01 04:14:01
当年煤气化的时候的温度不够高，煤焦油不能完全裂解。并且煤焦油里面提取有价值组分的技术也不成熟。
目前的煤气化，流化床气流床温度都在1000摄氏度以上，煤焦油可以完全裂解，也就是基本上没有煤焦油产生了。气化温度低一些的固定床，煤焦油量大，是可以回收其有效组分的。煤焦油里面高增值化学品很多，埋掉真得可惜。例子还是南非的。南非SASOL使用鲁奇固定床气化炉，气化温度只有800摄氏度，气体里面焦油很多。于是其工艺里面就有专门的车间处理焦油，从里面提取苯酚等高增值产品，剩余的固体作为沥青使用。我记得其苯酚产量也是在世界上前几名的。
焦油产量很小的，不值得处理的，可能需要填埋。这在现在的煤化工企业里面已经越来越少了。国内目前在提倡统一处理煤焦油。这方面国家有相应的环保要求。




最后于2007-07-01 04:23:32改,共1次;

6据说 1 三笑 2007-07-01 04:59:24
目前国家好像不太提倡这个事。一个是耗水太厉害，另外成本好像不必石油加工低。前几年捧得厉害。