費(fèi)托合成使原油也可再生

費(fèi)托合成使原油也可再生

只需陽(yáng)光、水和二氧化碳就可生產(chǎn)出想要的成品油。原油、天然氣、頁(yè)巖氣又是誰(shuí)？用什么方法造出來(lái)的？

馮躍威專欄

多家媒體專欄作家，專注于國(guó)際能源投資、避險(xiǎn)等課題研究與咨詢

眾所周知，德國(guó)有大量煤炭，但幾乎沒(méi)有石油。因此，早在1902年，德國(guó)化學(xué)家Sabatier 和Senderens就開(kāi)始對(duì)煤炭液化進(jìn)行研究，不久披露成果稱，在常壓和200℃～300℃條件下，把一氧化碳和氫氣注入分散有鎳或鈷的反應(yīng)器后就可生成甲烷。這一開(kāi)創(chuàng)性研究成果激發(fā)了眾多德國(guó)化學(xué)家紛紛投入，進(jìn)行更深入的研究。

在1910年代，由一氧化碳和氫氣在加壓高溫條件下制醇、醛、酮及烴類的許多技術(shù)專利陸續(xù)申報(bào)。其中，1913年德國(guó)科學(xué)家弗里德里希.貝吉烏斯開(kāi)發(fā)了一種用煤炭生產(chǎn)可用于內(nèi)燃機(jī)的液體燃料工藝，1926年被德國(guó)化學(xué)工業(yè)巨頭法本公司購(gòu)買(mǎi)。這一“氫化工藝”為日后提升原油煉制產(chǎn)品的附加價(jià)值發(fā)揮了重要作用。

同期，位于魯爾河畔米爾海姆市馬克思.普朗克煤炭研究所的德國(guó)化學(xué)家弗朗茲.費(fèi)歇爾和漢斯.托羅普施在1925年研究出以一氧化碳和氫氣的混合氣體為原料，在催化劑和適當(dāng)條件下合成液態(tài)烴或碳?xì)浠衔铮╤ydrocarbon）的工藝流程。該工藝是用煤、天然氣或生物質(zhì)原料生產(chǎn)合成潤(rùn)滑油與合成燃料的關(guān)鍵技術(shù)，被稱為費(fèi)托合成（ 簡(jiǎn)稱FT合成），用以解決基于石油烴類供應(yīng)安全或成本等問(wèn)題。

第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，看到戰(zhàn)艦、飛機(jī)、坦克等機(jī)械化裝備對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局所發(fā)揮的作用以及由此帶來(lái)對(duì)液體燃料需求的增加，重新走軍國(guó)主義道路的納粹德國(guó)抓緊了對(duì)FT合成技術(shù)研發(fā)、工業(yè)化和規(guī)模化投入，并從1936年起，將煤制油定為德國(guó)重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域。盡管1936年煤制油產(chǎn)量?jī)H有62萬(wàn)噸，但隨眾多研究成果的應(yīng)用，類似鐵基催化劑逐漸取代鈷基催化劑，使生產(chǎn)成本大幅降低。到1939年煤制油產(chǎn)量達(dá)到220萬(wàn)噸，1940年達(dá)到320萬(wàn)噸，1941年達(dá)到390萬(wàn)噸，1942年達(dá)到420萬(wàn)噸，1943年達(dá)到500萬(wàn)噸的戰(zhàn)時(shí)最高峰。1944年由于美英轟炸，產(chǎn)量降到約200萬(wàn)噸。二戰(zhàn)期間，德國(guó)油料消耗量的一半來(lái)自煤制油，其中飛機(jī)燃料的三分之二來(lái)自煤制油，煤制油對(duì)德國(guó)發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)和戰(zhàn)爭(zhēng)失敗都起到了重要作用。

二戰(zhàn)后，隨原油的大量開(kāi)采和應(yīng)用，到1962年，德國(guó)用FT合成規(guī)?；a(chǎn)燃料油的工廠幾乎全部關(guān)閉，但德國(guó)科學(xué)家卻沒(méi)有停止FT合成機(jī)理及其工業(yè)化創(chuàng)新研究的腳步。

其中，2011年1月德國(guó)航空航天局、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、鮑豪斯航空協(xié)會(huì)和殼牌公司共同啟動(dòng)了受到歐盟為期4年資助的“太陽(yáng)能—飛機(jī)”項(xiàng)目，在短短三年多的時(shí)間里，已成功研究出用陽(yáng)光、水和二氧化碳生產(chǎn)煤油的技術(shù)。其機(jī)理是，將金屬氧化物放在能產(chǎn)生2000℃高溫的太陽(yáng)能反應(yīng)器中，將金屬氧化物分解為金屬離子和氧離子，并與二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，生成由純度很高的氫氣和一氧化碳合成氣，再利用FT合成法，在鐵系催化劑和特定條件下把氫氣和一氧化碳混合氣體生產(chǎn)出合成液態(tài)烴，那些含輕質(zhì)烴較多的液態(tài)烴就是煤油。

至此，只需陽(yáng)光、水和二氧化碳就可生產(chǎn)出想要的成品油。那么，原油、天然氣、頁(yè)巖氣又是誰(shuí)？用什么方法造出來(lái)的？

責(zé)任編輯：趙 雪