分子煉油的案例
將每一滴原油吃干抹凈：“分子煉油”的概念、原理及應用
本文來自：化工活動家
導 讀
所謂“分子煉油”，就是從分子水平來認識石油加工過程，準確預測產品性質，優化工藝和加工流程，提升每個分子的價值。 “分子煉油”技術遵循“物盡其用、各盡其能”的理念，按照“宜油則油、宜芳則芳、宜烯則烯、宜潤則潤、宜化則化”的原則，做到“無浪費、吃干榨凈”，充分、有效利用石油資源。
傳統煉油技術基于集總模型和虛擬組分模型， 只能得到各餾分的整體物理性質、平均結構參數和族組成，制約了煉油技術的進步和石油資源更加合理的利用。 而“分子煉油”技術可得到各餾分詳細的化合物分子類型和碳分布以及關鍵單體化合物信息，有助于深入理解石油分子在加工過程中的反應和轉化規律，促進煉油技術的進一步發展和石油資源更加合理的利用，滿足產品質量升級和進一步提升加工效益的需求。
“分子煉油”技術突破了傳統煉油技術對原油餾分的粗放認知和加工，從體現原油特征和價值的分子層次上深入認識和加工利用原油，通過從分子水平分析原油組成，精準預測產品性質，精細設計加工過程，合理配置加工流程，優化工藝操作，充分利用原料中每一種或者每一類分子的特點，將其轉化成所需要的產物分子，并盡可能減少副產物的產生，使每一個石油分子的價值最大化，使煉廠真正實現 “ 全 處 理、無殘渣”的理想目標。
展開 將每一滴原油吃干抹凈：“分子煉油”的概念、原理及應用
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所謂“分子煉油”，就是從分子水平來認識石油加工過程，準確預測產品性質，優化工藝和加工流程，提升每個分子的價值。 “分子煉油”技術遵循“物盡其用、各盡其能”的理念，按照“宜油則油、宜芳則芳、宜烯則烯、宜潤則潤、宜化則化”的原則，做到“無浪費、吃干榨凈”，充分、有效利用石油資源。
傳統煉油技術基于集總模型和虛擬組分模型， 只能得到各餾分的整體物理性質、平均結構參數和族組成，制約了煉油技術的進步和石油資源更加合理的利用。 而“分子煉油”技術可得到各餾分詳細的化合物分子類型和碳分布以及關鍵單體化合物信息，有助于深入理解石油分子在加工過程中的反應和轉化規律，促進煉油技術的進一步發展和石油資源更加合理的利用，滿足產品質量升級和進一步提升加工效益的需求。
“分子煉油”技術突破了傳統煉油技術對原油餾分的粗放認知和加工，從體現原油特征和價值的分子層次上深入認識和加工利用原油，通過從分子水平分析原油組成，精準預測產品性質，精細設計加工過程，合理配置加工流程，優化工藝操作，充分利用原料中每一種或者每一類分子的特點，將其轉化成所需要的產物分子，并盡可能減少副產物的產生，使每一個石油分子的價值最大化，使煉廠真正實現 “ 全 處 理、無殘渣”的理想目標。
展開 我國將集中攻關3項煉化、4項煤化工技術 (附路線圖)
煉化領域方面主攻特種專用橡膠技術、高端潤滑油脂技術、分子煉油與分子轉化平臺技術三大關鍵技術，開展多產化工料或多產航煤兼顧化工料等傳統煉廠轉型升級示范。
特種專用橡膠技術
【集中攻關】開展氫 化 丁 腈 橡膠、梯度阻尼橡膠、長鏈支化稀土順丁橡膠分子設計及制備技術研究，突破合成工藝及控制技術，研制耐油氫 化 丁 腈 橡膠復合材料、寬溫域寬頻率高阻尼消聲瓦用復合材料，完成稀土順丁橡膠高性能輪胎試制，形成氫 化 丁 腈 橡膠產品生產線、梯度阻尼橡膠穩產和長鏈支化稀土順丁橡膠成套技術。
高端潤滑油脂技術
【集中攻關】開展多元醇酯、烷基萘、硅烴、低聚抗氧劑等高端潤滑材料構效關系和高選擇性合成技術研究，研制硅烴基空間潤滑油、高性能航空渦輪發動機潤滑油、超寬溫通用航空潤滑脂等高尖端潤滑油脂產品，為高端潤滑油脂、多元醇酯、長鏈烷基萘等基礎油工業級批量化試生產建立條件。
分子煉油與分子轉化平臺技術
【集中攻關】開展分子煉油機理研究，突破分子表征、先進分離、模擬放大、分子重構、智能控制等關鍵技術，構建產品結構靈活調整的石油分子轉化平臺，實現傳統煉廠多產化工料或多產航煤兼顧化工料，增強傳統煉廠產品結構調變能力。
展開 ZSM-5分子篩有何“魔力”？它在煉化企業又有何應用？
ZSM-5分子篩的孔道結構由截面呈橢圓形的直筒形孔道(孔道尺寸為0.54nm×0.56nm)和截面近似為圓形的Z字型孔道(孔道尺寸為0.52nm×0.58nm)交叉所組成，如下所示。
兩種通道交叉處的尺寸為0.9nm，這可能是ZSM-5催化活性及其強酸位集中處。
由于ZSM-5分子篩具有規整的孔道結構，大比表面積，高水熱穩定性，良好的離子交換性能以及豐富可調的表面性質，而受到人們的廣泛關注。
ZSM-5分子篩的應用
ZSM-5分子篩具有高水熱穩定性、高比表面積、卓越的擇形催化效果、很寬的硅鋁比變化范圍、獨特的表面酸性和較低的結碳量。正是基于以上優點，使得ZSM-5分子篩被廣泛用于煉油工業、精細化工及環境保護等各個領域。此外，不同硅鋁比的ZSM-5產品應用領域也各不相同。
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ZSM-5分子篩在煉油工業的應用
ZSM-5分子篩在煉油工業中得到了廣泛的應用，主要有：柴油加氫降凝、潤滑油催化脫蠟、恢復汽油辛烷值、催化裂化汽油降烯烴、芳烴擇形轉化和甲醇擇形轉化等。以ZSM-5分子篩為基礎的著名工藝有：Mobil中餾分油脫臘工藝(MDDW)，潤滑油脫蠟工藝(MLDW)，M-重整工藝，MobilBadger合成乙苯工藝，由輕質烴類合成芳烴的Cyclar工藝(LPGBTX)，二甲苯異構化工藝(MVPI)，甲苯歧化工藝(MTDP)，甲醇制汽油工藝(MTG)等。
展開 
曹湘洪院士：能源轉型中我國煉油工業面臨的挑戰與對策
深入進行石油分子表征研究，建立石油分子結構信息、組成信息庫，研究從原料分子結構到目的產品分子結構的反應網絡，建立石油分子反應網絡庫，支持優化原料組分選擇、優化反應路徑、實現原料分子重構成產品分子的精確調控。研究從原料分子重構成目的產品分子的新催化材料，建立催化劑結構、活性組分、制備工藝、反應模型信息庫，支持模擬計算、高通量試驗、試驗數據智能處理之間的高效循環，加快新催化劑的研究開發。研究納微尺度煉油化工過程強化和分子重構工程實現中的科學問題，重點研究催化劑、反應熱力學、動力學、質量、能量、動量傳遞之間的協同耦合機制，進行數字建模，支持精準高效生產目的產品的新技術、新工藝、新裝備開發。研究車用汽柴油中不同組成、不同餾分的典型分子及添加物在內燃機中與空氣混合的燃燒反應的歷程和機理，配合現有內燃機設計優化和新一代內燃機開發，科學提出后國Ⅵ階段車用汽柴油標準的指標建議和制定新的燃油標準的指標建議。
4.2.2 凝練主要課題，持續推進煉油技術進步
①更清潔高效油品生產技術
更清潔高效汽油生產技術，主要有多產液化氣和高異構烴含量汽油的催化裂化催化劑、新結構反應器、催化裂化反應強化新技術，環境友好的含異丁烯的碳四餾分高效烷基化技術；更清潔高效柴油生產技術，主要有柴油中多環芳烴深度脫除技術，蠟油加氫裂化生產超低多環芳烴柴油技術；低硫燃料油生產技術，主要有低成本燃料油加氫脫硫技術，燃料油調合優化技術；高檔潤滑油生產技術，主要有高收率加氫異構的Ⅲ類基礎油生產技術，PAO合成基礎油生產技術，高效添加劑定向可控合成和高檔潤滑油配方優化技術。
展開 什么樣的能源體系才“現代”
在石油化工科技方面，《規劃》圍繞油氣安全保障供應和其他可再生能源利用技術，重點部署了特種專用橡膠、高端潤滑油脂、分子煉油與分子轉化平臺技術等一系列煉化技術，以及生物質能轉化與利用技術。
在值得關注的生物質能方面，戴厚良指出，理論上90%的傳統石油化工產品都可以通過生物化工過程獲得。而“不與人爭糧、不與糧爭地”是我國發展生物質能利用的重要原則，加大生物質能利用已成為各國實現“碳中和”目標的重要舉措之一。
實現“不與人爭糧、不與糧爭地”，可以說也是維護我國能源安全的體現。
科技創新的另一方面，體現在數字化、智能化。
中國石化信息化數字化首席專家李劍峰把數字化轉型分成賦能、優化、轉型和再造四個階段，它們對企業的升級發展起到重要作用。以賦能為例，其特征是規模小、風險低、見效快。“目前中國石化已經建成的智能管道系統，讓3萬多公里的管道盡收眼底，巡線效率、防盜油能力和應急指揮能力空前加強。”目前，中石化經營管理層面的數字化程度超過80%，生產層面主營業務的數字化程度超過60%，處于央企第一方陣的前列。
另外，從2012年中國石化的智能化建設啟動到現在，智能工廠2.0已經完成，3.0也已經開始謀劃。其中，九江石化、鎮海煉化、茂名石化被工信部評為國際智能制造示范。智能工廠建設有效促進了企業轉型升級、提質增效，為企業創效逾數十億元，企業勞動生產率提高20%以上，初步形成了智能工廠建設理論體系。
隨著《規劃》的布局，三桶油將進一步明晰下一階段的數字化道路。中國石化數字化轉型思路按照“數據+平臺+應用”的新模式，聚焦智能制造和“互聯網+”新業態兩大主線。
“十四五”末，中國石油將初步建成“數字中國石油”，利用自動感知實時采集油氣產業鏈運行數據，利用全面互聯廣泛獲取內外部數據，運用數字化技術持續優化業務執行和運營效率。
展開 林雪萍 | 工業軟件 無盡的邊疆：寫在十四五專項之前
專業流程模擬市場也基本被國外壟斷，廣州辛孚能源則通過分子級煉油模擬，找到了一個很好的切入點。在工程管理如EPC方面，基本也都是國外軟件主宰天下，包括鷹圖、AVEVA等。在2D和3D設計方面，一些國產軟件擠進來，包括廣州中望、山大華天、中科輔龍科技等等。至于在計算機輔助分子結構設計CAMD方面，物性計算和化合物數據庫都是非常專業的領域，基本都是國外的幾家公司和大學所掌握。
而在生產制造方面，除了一些跟離散制造行業有類似的軟件之外，像先進過程控制APC、實時優化軟件RTO等，基本也都是國外軟件所占據的市場。國內在APC方面有浙大中控、杭州優穩在自己的控制系統DCS上面，取得了一定的進展。
石化行業還有很多其它的軟件，包括供應鏈管控、油藏開發、油品調度等，這里也就不再贅述了。
相關軟件還是數不過來
自動化軟件，總是要提及的。跟MES軟件和下層控制系統PLC相關的軟件，則是一類人機交互的界面，有時也包括被稱為數據采集與監控軟件SCADA。顧名思義，它是由數采、實時數據庫和可視化展示而構成。由于機電一體化設備，控制系統實在太多。很多非常小眾的設備，其數據格式是非常獨特的。可以說，沒有任何一個品牌SCADA，能夠采集所有設備的數據。目前名氣比較大的是施耐德電氣AVEVA旗下的Wonderware，而國內的則以北京亞控、力控為代表。也有專注于提供數據采集領域的軟件，如美國Keppware（被PTC這樣PLM公司收購后，成為一塊響當當的物聯網招牌）、美國Redlion等。國內的華龍訊達，則憑借近二十年的電氣控制的配套和升級改造，也是吃透了數據采集的菜。這些數據采集的能力，在工業物聯網時代得以大展身手。
說到控制系統，用于離散制造的PLC和流程行業的DCS各有所長，但也有很多共性。
展開 什么是分子篩？它在石油化工領域，有哪些應用？
自問世以來，ZSM-5分子篩已經在煉油工業的轉化過程，如芳構、異構、烷基化、油品精制、柴油降凝、減少污染等過程中得到廣泛的應用。
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SAPO型分子篩
美國聯合碳化物公司在1982年首次制備出了20余種新型的分子篩，即AlPO-n分子篩。這一發明打破了傳統觀念中，沸石分子篩的結構是由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的這種不變的模式。由于磷酸鋁分子篩AlPO-n的骨架呈電中性，其結構中呈負電性的AlO2-和呈正電性的PO2+四面體數目相等，所以分子篩表面的酸性較弱，無法產生更多的活性，所以影響了其催化反應的效果。由于AlPO-n型分子篩在最基本的催化劑反應中并沒有明顯的優勢，所以它只能做為催化劑載體，從而在應用方面沒有明顯的經濟效益。
1984年Lok等人將硅元素引入了AlPO4分子篩的結構中，制成了由SiO2、AlO2-、PO2+四面體組成的磷酸硅鋁(SAPO)分子篩。由于結構中加入了硅，使原有骨架中的平衡被打破。
SAPO分子篩呈負電性，使其具有擇性和質子酸性，其獨特的晶體結構和良好的熱穩定性，使SAPO分子篩被使用于吸附劑和催化劑等化工材料。近年來，SAPO分子篩在國內外受到廣泛重視，并且使其制備和應用都得到了迅速發展。
分子篩在石化行業有哪些應用？
分子篩問世以來的半個多世紀里，其相關技術發展主要應用于滿足三大傳統領域的需要。首先在傳統石油、化工的催化過程，在日用品行業和煤礦及放射性行業廢氣、廢液處理需要的離子交換過程等等。
分子篩在石油化工領域的應用不斷擴大，促進了我國經濟的快速發展。
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