德国是一个贫油而富煤的国家。在1900年以前，德国工业，军事，家庭所需的能源主要来自于煤。20世纪以来，汽车工业兴起，使能源的需求结构发生了变化，石油开始成为主要的能源。第一次世界大战前，德国几乎完全依赖进口石油。1913年，德国化学家伯吉尤斯在实验室成功地实现了煤氢化为液体燃料。煤氢化的工业化生产经历了坎坷的道路。早期的工厂由于技术上不过关，成本高居不下，难以运转。1925年，法本公司的化学家接手开发煤氢化，1927年建成世界上第一家煤氢化工厂。

伯吉尤斯:煤制油工艺的奠基者

弗里德里希·伯吉尤斯（F.Bergius，1884～1949）孩提时代起就受到化学化工的熏陶，他的父亲经营一家化工厂。中学毕业后，伯吉尤斯被送到一家大型金属制品厂实习，为期六个月。1903年，伯吉尤斯进入breslau大学，不久转入莱比锡大学学习化学，1907年获得博士学位。此后，伯吉尤斯跟随著名化学家能斯脱做研究，为期一年;后来又跟随合成氨的发现者哈伯，做助手半年。伯吉尤斯在跟随能斯脱和哈伯期间，掌握了高压技术和氢化技术，熟练到就象使用试管和烧杯一样。高压氢化技术是一个大有发展前途的新领域，伯吉尤斯决定献身于此。1909年，伯吉尤斯在玻登斯坦学院谋到教职，讲授物理化学。1910年，伯吉尤斯辞去教职，自己建立了一座装备精良的实验室。后来，实验室规模不断扩大，建立了几个试制车间。伯吉尤斯接了很多来自企业的课题，取得了不少重大的应用性研究成果。1931年，伯吉尤斯与博施因为在发展高压氢化技术方面的卓越贡献而荣获诺贝尔化学奖。
1911年6月，伯吉尤斯取得了用水煤气制造氢气的新工艺。伯吉尤斯在研究水煤气时，还实现了煤的人工合成。(欢迎关注微信：泵友圈)他在高温高压下，处理植物纤维，结果得到黑色的残留物，貌似煤炭。化验表明，它与天然煤在化学组成上是一致的，类似于不饱和碳氢化合物。进一步研究发现，人工煤和合成煤都可以实现氢化反应。在进行这一实验以前，伯吉尤斯先前研究过天然石油的氢化反应。
德国一家化工企业对石油的氢化很感兴趣，通过这一反应，有可能获得汽油。随着汽车工业的兴起，汽油的市场需求非常大。伯吉尤斯从事石油氢化的开发工作，取得了两个专利，这给那家企业带来了可观的经济效益。
在完成了天然石油的氢化研究之后，伯吉尤斯进而研究煤的氢化。他先研究人工煤的氢化反应。1913年夏天，伯吉尤斯在150个大气压、400C温度下，对2克人工煤进行氢化处理，结果发现：80%的人工煤分解成了小分子产物。伯吉尤斯倍受鼓舞，就拿天然煤来研究。研究表明，天然煤亦可以氢化成小分子。他将150千克煤倒入体积为400升的钢制压热器，加入苯溶剂，搅拌成糊状。通入5千克的氢气。在温度为400C、压力为200个大气压下，反应12个小时。分析产物，发现85%的煤已经完全氢化;分馏产物，得到石油碳氢化合物。这年秋天，伯吉尤斯申请注册了煤高压氢化的专利。这是他在煤氢化领域取得的第一个专利。
大量的实验研究表明，在所有接受试验的煤中，褐煤最适于氢化，这是一个可喜的结论，因为德国拥有十分丰富的褐煤。伯吉尤斯发现，加入少量金属氧化物催化剂，能大大提高氢化反应的速度。伯吉尤斯还发现，煤氢化工艺可以实现连续操作。
伯吉尤斯决心将实验室的煤氢化反应转化为大规模的工业生产。在第一次世界大战以前的若干年里，德国所需的石油几乎完全依赖进口。1913年德国进口175万吨石油，花费1.75亿马克。德国国内生产的石油，全部来自于煤干馏工艺，即隔绝空气加热煤，可以得到少量的液体燃料。这一工艺的转化率非常低，成本很高。伯吉尤斯想用煤氢化工艺取代煤干馏工艺，并将丰富的煤炭资源转化为合成石油，取代进口石油。

煤制油工艺的早期开发
德国戈西米德石油精炼厂对伯吉尤斯煤氢化研究成果很感兴趣。伯吉尤斯的早期研究就得到过该厂的资助。1914年初，戈西米德厂新建大型工业研究实验室，将伯吉尤斯及其全部人马招聘过去，伯吉尤斯担任实验室主任。
1914年第一次世界大战爆发，德国急需石油和硝酸等战略物质。巴斯夫公司成功地开发了哈伯的合成氨工艺，建起了合成氨工厂，这就解决了德国制造炸药的原料问题。相比之下，伯吉尤斯他们试图建立煤氢化工厂，制造合成石油，就没有那么顺利了。
1915年，伯吉尤斯开始建造煤氢化工艺的设备，费时很久。1918年一批工业家和金融家发起建立煤氢化工厂。由于煤氢化工艺中尚有许多技术问题没有解决，合成石油的制造成本很高，质量也不好，这就大大制约了煤氢化工厂的发展。在第一次世界大战后期，德国从罗马尼亚掠夺到石油，制造合成石油就不那么重要了。
伯吉尤斯制造合成燃料的一个典型反应是：100千克煤，与40千克苯溶液混合，加入5千克的氧化铁，通入5千克氢气，在高温高压下反应，可以得到20千克的气体、128千克的合成石油和固体。将这些油分馏，可以得到20千克汽油和几十千克其它的油。据统计，在这座工厂，1吨煤可以制得490千克～650千克的液体燃料，生产成本是71马克。而这些汽油，柴油等燃料价值141马克，所以，每吨煤可盈利70马克。可见，发展合成燃料工业还是有潜力的。
伯吉尤斯在建造煤氢化工厂期间，主要面临三大技术问题:其一，如何使工业规模的氢化流程变成连续作业其二，如何控制氢化反应的温度第三，如何将煤的氢化和生成物的裂解分离开来1921年伯吉尤斯解决了第一个问题。第二个问题很关键，因为氢化反应是放热的，温度不断升高。温度太高了，反应中就会生成焦炭，而得不到液体燃料。这个问题和第三个问题，直到1925年伯吉尤斯退出煤氢化研究领域，也没有解决。

博施又实现了煤制油的工业化
1925年，身为I.G.法本公司总裁的博施，认准煤氢化工业有着巨大的商业价值，于是亲自领导众多的化学家对煤氢化进行大会战，不久便取得了突破性进展。一、工业化学家皮尔(M．Pier,1882～1965)成功地改进了伯吉尤斯工艺流程，将它分成两步，第一步，将煤氢化，生成重油;第二步，将重油裂解成小分子。这样就大大提高了生产效率。二、制造出了能控制氢化温度和氢化速度的反应器。三、经过大量的试验，寻找到了高效又价廉的催化剂。
I.G.法本公司煤氢化工艺的程序是:先将煤块粉粹，倒入重油，加催化剂，搅拌至糊状，加热至300C，然后泵至氢化反应器，通入230个大气压的氢气，反应后得到产物，其中含10％～20%的气体，5％～10%的固体，50％～55%的重油，20％～30%中等分子量的油。然后，将中等分子量的油与氢气，催化剂在固定床上反应，温度为400C，压力为200个～300个大气压，就得到50％～70%的沸点在165C以上的汽油。
于是，法本公司着手建设煤氢化工厂，1927年4月竣工。该工厂每年生产30万吨合成燃料。至1944年，德国共建设了12家大型煤氢化工厂。那年，德国共制造了300万吨合成燃料，其中200万吨是高质量的辛烷－100汽油。
煤氢化的成本固然比天然石油要高，然而在二战期间，德国进口石油的渠道被切断，就非发展煤氢化工业不可了。这12家工厂为德国军队提供了大部分所需的燃料。
英国也很重视煤氢化的战略意义。1935年英国帝国化工公司(简称ICI)在政府的支持下，建起了煤氢化工厂，年产汽油10万吨，提供给空军。由于经济原因，1958年工厂停产。
二战结束后，德国12家煤氢化工厂大部分被盟军拆除，有的转向精炼石油，只剩下4家工厂继续从事煤制油的生产。推荐：www.haoyumenye.com

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