石油!石油!
当年曾经海军实力名列世界第三,并拥有世界最大的战列舰大和的日本,在太平洋战争末期,其镇国之宝的战列舰大和只能以单程的油料进行自杀式冲击。经历过战争的日本人喜欢开一个苦涩玩笑:“为了石油去打仗,却又因为没有了石油而败战”。
用石油取代煤炭为动力燃料是20世纪重要技术进步,它和蒸汽船淘汰帆舟,航空母舰把战列舰从海上霸主的地位打倒一样,在世界海军历史上是具有里程碑意义的划时代大事件。
1903年,英国第二海军大臣约翰·费希尔在朴次茅斯港进行了以石油为燃料的试验。1910年,在第一海军大臣丘吉尔的督促下,英国格林尼治海军学院进行了一项研究,发现石油燃料可以使舰队的航速提高至25节,由此产生的新型“快速分舰队”可以胜过当时出现的任何德国舰队。
说句题外话:丘吉尔这位影响了20世纪世界走向的英国政治家,是个糟糕不过的战略家,但是对于技术问题却独具慧眼,在20世纪日益保守僵化的英国当权者中这是罕见的。他不仅对海军舰船的燃料石油化功不可没,不久在一次世界大战中,又是丘吉尔发现了“坦克”这种能够把士兵从炼狱般煎熬的堑壕战争中解脱出来的战斗利器!从而彻底改变了未来陆地战争的形态与模式。
过去,军舰在加煤时至少要动员全舰1/4的人力,燃料用尽的时候甚至包括枪炮手来铲煤,还要动用许多人力、把煤炭从偏远的煤舱搬运到离锅炉较近的煤舱,由此引起的紧张、劳累和不适很可能在作战的重要时刻影响军舰的战斗力。而改用重油做燃料的话就完全不会出现这样的问题,还可以减少一半以上的司炉工。1912年到1914年,英国皇家海军开始建造完全以石油为燃料的“伊丽莎白女王”级战列舰。
日本海军使用石油燃料始于1905年的“萨摩”级战列舰,当时石油还只是喷入燃煤锅炉的助燃剂。之后建造的“金刚”级、“扶桑”级和“伊势”级在下水时仍然装有燃煤锅炉。1913年到1916年设计的“长门”级战列舰开始搭载重油专烧锅炉,此后日本海军建造的主力舰均以重油为主要燃料。
对于英国和日本这样的岛国及海军强国来说,使用石油替代煤炭的唯一重大困难是如何从国外得到大量的石油供应。对于英国来说,英荷皇家壳牌石油公司在婆罗洲的油田,以及英波石油公司在波斯的油田解决了这一难题。
而对日本来说,其石油来源就只能完全依赖外国的供应了。根据日本石油会社在20世纪二三十年代的调查,把殖民地也包括在内的话,日本的石油矿区面积为350万平方公里,可以说石油在日本的领土上到处都有。但是,具备工业开采价值的,就只有本州岛西北部秋田、新泻一带,以及北海道了。此外,在桦太岛的南部和台湾岛的中央山脉地区也发现过石油的踪迹。
到1930年,日本的石油生产情况是:北海道出产了7500吨,台湾生产3.2万吨,北桦太石油租借地生产19.3万吨,本州当年的石油产量是22.6万吨,合计为45.9万吨。
与外国相比,这样的开采规模自然难以获利,因此日本的石油公司是靠政府的补助勉强维持着。许多矿井的深度无法超过500米,直到1930年日本从美国引进了加利福尼亚式的深井技术,方可钻探1500米至2000米深的油井,但是没有将其用在石油勘探领域里。要知道,中国东北的大庆油田油层深度普遍在1500米以下,因此这是日本石油会社虽然在安达地区进行了勘测,却与大庆油田失之交臂的重要原因之一。
作为对比,1930年美国的石油产量是12311.7万吨,苏联是1850万吨,墨西哥698万吨,婆罗洲673.6万吨,东欧(匈牙利和罗马尼亚)647.8万吨,中东(伊拉克北部和波斯)615.8万吨。从这个数字可以看出,当时美国垄断了世界石油生产的绝大部分,而剩下的主要石油产地,在日本手边的,就只有婆罗洲的油田了。
就石油提炼工业而言,1913年时日本的成品油完全依靠进口,至1920年,原有的进口比例已占石油制品的50%,到1930年时原油占70%。当年日本的炼油能力是一年精炼60万吨原油,实际生产了30万吨。作为对比,日本的年石油消费量是170万吨到180万吨,其中海军用油为35万到40万吨。
当时日本的石油消费结构是,陆军和海军的石油消费量占总需求量的26%、并且还呈增长趋势,商船占26%,渔船占13%,汽车和飞机占13%,铁路及工厂占15%,家庭照明和取暖占7%。随着国内产量与需求量之间的巨大缺口急剧地增加,日本的石油消费越来越依赖于美国和荷属东印度的进口石油。英荷合资的皇家壳牌公司在日本的分支机构“太阳”公司、以及美国新泽西标准石油公司和纽约标准石掌握了日本国内60%的市场,其余的市场份额由大约30家日本公司掌握,它们从美国和墨西哥的油田进口石油。
1931年,日本政府开始谋求对石油工业建立控制权,为其自身的需要服务。其解决方法向三个方向进行,其一是在国外购买油田或获得租借地;其二是南满油页岩的利用;其三是抚顺的煤炭液化和合成燃料的开发。
购买油田的问题对于日本意义不大,因为当时的优质油田不是被大石油公司掌握,就是直接控制在美英政府和海军部门手里,日本能买到的,只有波斯、墨西哥等国已经开采过的废油田。
在苏联,由于当年日本曾采取强硬的让予政策,以作为撤兵西伯利亚的条件,因此换来了北桦太岛的石油开采权和鄂霍茨克海的渔业权,根据估算,北桦太岛的石油年产量最高可以达25万吨到30万吨。
当时中国抚顺的露天煤矿拥有斜度30度左右,厚度达300米的优质煤层,这个煤层上覆盖着厚度大约200米的油页岩层。南满洲铁道株式会社在抚顺煤矿调查时发现,从高处滚落下来的油页岩石块,有时在落下的过程中就因摩擦而燃起了大火,从而推测其中含有大量的油质。
1921年初,满铁中央实验所开始研究抚顺煤矿油页岩的开发。日本海军省从满铁那里获得报告后很感兴趣,因此从1925年起也对抚顺油页岩进行研究。日本海军德山燃料研究所的研究表明,抚顺油页岩的品质优劣不一,含油率从0.8%到40%,平均为6%。其储量,在500米以下者推算为12亿吨,100 米以下者为24亿吨,8000米以下者为48亿吨。
以当时的技术水平预测,近期可以开采的数量约2亿吨,可提炼1200万吨的石油。满铁总部看到海军的报告后,立即决定进行大规模工业化生产页岩油的试验,派木村忠雄、长谷川清二等人带着大量试料前往油页岩工业发达的英国和爱沙尼亚。当时油页岩炼油分为英国的外热式干馏法和爱沙尼亚的内热式干馏法。由于抚顺油页岩的含油量低,需要随时投放大量页岩,因此决定采取爱沙尼亚的内热式加工。
1929年12月30日,抚顺页岩油加工厂落成,以日产4000吨的规模开工了,随即被列为“国防工业”。为确保石油资源而绞尽脑汁的日本海军立即与其签下合同,购买其生产的全部重油。经过检验,抚顺页岩油也达到了海军要求的质量。
但是,在进入大规模生产阶段后,却出现了问题。使用内热法本来是为了能大量投入页岩,以多出油,但结果适得其反,因为要助长页岩的干馏燃烧,就要鼓入大量空气,这样一来,空气中的杂质也随之而入。
不久之后,海军德山燃料研究所就抱怨说入库的重油不适于用作舰艇燃料。海军用页岩油代替石油重油来开动舰艇,但燃油器的喷嘴常常被渣滓堵塞,因此很气愤。已成为抚顺油页岩厂负责人的长谷川清二因此引咎自杀。
经过多次试验,最后抚顺工厂燃料课长阿部良之助终于发现,用浓度36%的硫酸冲洗页岩油,可以得到高纯度的精制成品油,但为此产量将下降10%。当他把这一结果上报的时候,却遭到了申斥:“产量减少10%,那不就是说50万吨重油要减少5万吨吗?”
抚顺工厂后来采用了炼油工业中的热风氧化法,但石油中的杂质加热后更容易沉淀,这是石油化学的基本常识,因此这种方法当然不会成功。当抚顺工厂的领导人最终同意采用阿部的酸洗法时,已经是日本即将战败的1943年了。
阿部良之助的主要研究方向并不是页岩油的提纯,而是煤炭液化。这一工艺最先于1913年由德国的贝吉乌斯(Friedrich Bergius)试验成功,方法是对煤粉进行氢化处理。
到1921年时,德国的煤液化工艺已经达到可以进行工业生产的规模。1927年,法本化学公司在莱比锡附近的洛伊纳(Leuna)建立了庞大的合成燃料工厂。
日本自不必说,英国也是很早就把煤的液化列为国防工业,视作军事秘密。即使德国也不会公开这方面的情报,日本曾向洛伊纳工厂派出30人去考察技术,结果回来提出的考察报告,30人竟是30个样。
抚顺工厂最初采用的燃料合成办法是,将抚顺煤和焦油以1:1的比例混在一起,以氧化铁作催化剂,在100个大气压的氢气下加热到450摄氏度。其遵循的原理是,煤和石油相比,煤的氧多氢少,加高压之后加氢,氧就以水的形式流出。
可是,原理归原理,实际又是另一回事。这种做法失败后,阿部注意到煤液化的最初反应不是加氢,而是先把煤这个大聚合体加以分解,于是把研究工作转到用以分解聚合体的催化剂上,最后找到了硫化亚铁。
其次,为了防止煤在粉粹过程中接触空气而氧化,于是采取在水中粉碎的方法,可是这样做出来的煤粉是胶泥状的。阿部一筹莫展,直到有一天看到油页岩厂出来的含焦油废水和煤矿区流出的含煤废水混合之后变成干净的泥水,才受到启发,在水中加入低温焦油,这样就提取出了煤粉。就这样,日本的煤炭液化工业也取得了进展。
1937年5月4日,海军德山燃料厂决定采取阿部方式生产合成燃料,由满铁出资1800万日元建设新厂。1939年7月21日,煤炭液化作业成功,生产出日本的第一批煤液化油。不过其产量少得可怜,只装满了3个玻璃瓶,其中一瓶献给了皇宫,另一瓶送给伊势神宫,第三瓶赠给了阿部的母校北海道的轻臼小学校。
日本最大的经济情报组织满铁调查部后来起草了一份报告,名为“东亚的石油与人造石油问题”,其调子低沉。不断提出警告说,日本的能源前景并不光明,人造石油工业“也不是到了日本需要大量石油之日,只要一抓,仓促之间就能生产出几百万吨的程度”,因此“从现在起就要必须结合形势发展的趋势”对未来的石油战略进行研究。
从30年代的技术水平来看,即使抚顺油页岩和合成燃料工业全部发动,一年的石油产量也不会超过10万吨。加上本土和北桦太的石油产量,估计日本的石油生产能力最高可以达到每年67吨。
日本海军在1931年做过保守的预测,推断此后5年内,日本国内的石油需求量最低可以压到每年250万吨;但即使这样,还有每年183万吨的巨大缺口,需要通过从国外获得石油来弥补。在和平时期日本可以依赖从英美荷三国的进口,但一旦日本与美国因中国问题而发生战争,则这个来源将立即中断。为此日本海军必须时刻准备,出兵南下夺取婆罗洲油田。
(摘自《石油风云》[美]丹尼尔·耶金著,上海译文出版社,1997年02月)