煤炭清洁利用的背景
清洁能源的高效利用一直以来是我们国家能源战略的重中之重。中国是一个富煤贫油少气的国家。国家统计局和中国石化经济技术研究院（简称 EDRI）的统计显示，我国一次能源消耗结构中，对煤炭的利用仍然占据大数，即使在2019年，煤炭消费占能源总消费量依然超过了50%。即使在大力发展新型能源的今天，煤炭在我国能源结构中占据主要部分的形式也依旧会长期存在，不会改变。
2013-2018中国能源消费结构显示，煤炭占比居高不下
2018-2019我国能源结构变化
另外，我国能源对外依存度非常高，如图所示，随着经济的发展，2018年，我国对外原油依存度将近70%，天然气依存度也在40%左右，这显然对于国家的能源安全构成了严重挑战。此时，煤制油技术日益成熟，利用我国丰富的煤炭资源，将其经过一定化学手段，转变成我们需要的油气资源，或者直接略过石油裂解过程，直接由煤炭制备石油化工产品，将变得十分有意义。
但需要考虑的是，煤炭中多含氮，含硫，燃烧产生的二氧化硫，氮氧化物等对环境污染十分严重。既要大力发展煤炭利用技术，又要保证青山绿水，宜居的生存环境，在这种辩证的条件下，大力对煤炭的清洁利用就成为必然。由此发展而成的技术成果被称为洁净煤技术。今天要讲的煤炭的液化就是其中一种。下面我就介绍一下什么是煤炭的液化，以及为什么说煤炭液化后就变成了清洁能源？
煤炭分子结构
在了解液化技术之前，首先应该知道煤炭的主要结构。它并不是我们认为的仅仅是碳单质那么简单。其化学结构十分复杂。目前公认的说法是：煤大分子的结构单元以缩合芳烃为主体，并带有很多侧链，杂环和官能团等。其中，杂环，官能团中就包含硫，磷，氮等元素，导致煤燃烧的过程中会产生大量的氮氧化物和二氧化硫等，污染环境。这种杂质通常被称为硫分，灰分等。硫分，灰分等指标的高低是评价煤品位（即质量）的重要参考。
煤炭分子结构的基本描述
煤炭液化
煤的液化属于洁净煤技术中的一种，液化的主要目的就是替代石油，避免石油危机的出现。其主要过程是利用煤和石油组成成分相似的特点，将固体原料煤转化成油类似的液体燃料，化学原料和加工产品。
根据液化方式，煤炭液化主要分为直接液化和间接液化两种。
其中，直接液化又称为加氢液化，即将煤粉，催化剂和溶剂混合在反应器中，在适宜的温度和压力条件下，煤直接转化成液态油的过程。可以想象，在这样一个过程中，因为要将煤的大分子结构裂解成小分子液体产物，所以需要的压力应该是比较大的。在直接液化的过程中，在催化剂作用下，子桥链和芳环侧链上的部分硫和氧会以硫化氢和水形式脱出，当时间延长或压力增加发生深度加氢时，芳环中的S等元素才能脱出。一般情况下，煤液化得到的产物液化油主要是未深度加氢的产物，由芳烃和环烷烃等构成。与石油产品相比，特点就是富合芳烃，脂环，碳氢比高，同时有很多杂原子。实际应用中，一般用作锅炉燃料油，如需作为发动机燃料等，必须提质加工。
因此，严格来讲，煤直接液化的产物其实不是清洁能源。
另一种技术路线是间接液化。所谓间接液化指的是首先将煤气化，得到合成气，即一定比例混合的一氧化碳和氢气，再通过合成气转换成各种碳链的油品。后一步骤即为著名的费托合成过程。由于间接液化过程直接使用一氧化碳和氢气作为原料，产物的纯度大大增加。
同直接液化产物相比，间接液化产物，以直链烃为主，环烃较少，同时不含杂质，但由于十六烷值过剩，凝点高，因此也需要经过加氢等提质过程才能成为合格的柴油产品。
但间接液化的另一个优势在于，不仅仅可以合成汽油，柴油等长链油品，通过控制合成条件，小分子一氧化碳经过加氢，完全可以形成一些重要的短链化工原料，这也使其应用空间更广阔。这种原料包括，乙烯，丙烯，甲醇，乙醇等。
煤炭液化的学术研究进展简介
学术界目前仍有从事该研究的工作。根据催化方式，热催化部分做的比较好的是中科院大连化物所和山西煤化所。光催化部分，理化所张铁锐课题组也有一定的进展。目前前者已有部分产业化结果。从这个角度讲，这种间接液化的技术（费托过程）是清洁的能源过程。