石油分子工程接駁未來(lái)煉化—專(zhuān)訪中海石油煉化有限責(zé)任公司總工程師兼總信息師吳青

○ 文／本刊記者 鄭 丹

石油分子工程接駁未來(lái)煉化—專(zhuān)訪中海石油煉化有限責(zé)任公司總工程師兼總信息師吳青

○ 文／本刊記者 鄭 丹

石油分子工程是突破以往對(duì)石油的粗獷認(rèn)知與管理，從分子水平實(shí)現(xiàn)石油煉制過(guò)程的精細(xì)化。

人類(lèi)對(duì)石油的認(rèn)識(shí)正在走向深入。早期，根據(jù)石油蒸餾殘?jiān)男誀睿咽头譃槭灮?、瀝青基（環(huán)烷基）、混合基（中間基）三類(lèi)。隨著對(duì)石油性質(zhì)及組成的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，又提出了許多以性質(zhì)、組成或產(chǎn)品質(zhì)量為基礎(chǔ)的分類(lèi)法，如以特性因數(shù)（由石油的平均沸點(diǎn)及相對(duì)密度計(jì)算）為指標(biāo)的分類(lèi)。

隨著現(xiàn)代分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，石油分子水平表征與模擬將石油評(píng)價(jià)與認(rèn)識(shí)提升到了一個(gè)新層面。石油分子工程則是立足石油分子水平表征與模擬的石油及其餾分的精準(zhǔn)與高效轉(zhuǎn)化。什么是石油分子工程與分子管理，煉化企業(yè)為什么要實(shí)行石油分子工程與分子管理……為解答這些問(wèn)題，本刊記者專(zhuān)訪了中海石油煉化有限責(zé)任公司總工程師兼總信息師吳青。

對(duì)石油認(rèn)識(shí)的超越

中國(guó)石油石化：吳總，您好！您認(rèn)為，什么是石油分子工程與分子管理？

吳青：分子工程概念最早源自國(guó)外，歷經(jīng)60年發(fā)展到今天，內(nèi)涵已發(fā)生了很大的變化。對(duì)于石油的分子工程，早期提及較多的是分子煉油。我國(guó)是在2006年，由我的導(dǎo)師—中國(guó)科學(xué)院院士何鳴元提出了分子煉油概念。我在綜合分析了化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)科關(guān)于分子工程的相關(guān)概念，特別是能源工業(yè)煤分子工程、石油組學(xué)、分子煉油等概念，并結(jié)合石油加工與相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有關(guān)技術(shù)的進(jìn)展后，提出了石油分子工程與分子管理概念。通俗地說(shuō)，石油分子工程與分子管理就是從分子層次來(lái)認(rèn)識(shí)石油、利用石油和用好石油。

中國(guó)石油石化：在您看來(lái)，相對(duì)于傳統(tǒng)石油認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，石油分子工程與管理體現(xiàn)了怎樣的轉(zhuǎn)變？

吳青：石油分子工程與分子管理是一個(gè)超越傳統(tǒng)石油煉制認(rèn)知體系的對(duì)石油的重新認(rèn)知與管理，目標(biāo)在于匹配好原料、催化劑、加工工藝與產(chǎn)品之間的關(guān)系，并做到綠色、高效和高選擇性地實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值最大化和成本最小化。

通過(guò)加深對(duì)石油資源分子水平上的認(rèn)識(shí)和對(duì)石油轉(zhuǎn)化規(guī)律的深入研究，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)與信息化技術(shù)，一方面可以?xún)?yōu)化原料組成、有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)最適合的催化劑，并設(shè)計(jì)一系列合理反應(yīng)路徑和反應(yīng)條件，達(dá)到原料、催化劑、工藝以及反應(yīng)器的最佳匹配；另一方面可以實(shí)現(xiàn)包括原油在內(nèi)的資源的敏捷優(yōu)化，從原油選擇、加工和銷(xiāo)售的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化，以及全產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)程質(zhì)量、安全、環(huán)保的監(jiān)管與溯源，從而極大地推動(dòng)煉油化工新技術(shù)取得突破性進(jìn)展和行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的重大技術(shù)進(jìn)步。

資源和資產(chǎn)價(jià)值最大化

中國(guó)石油石化：在您看來(lái)，煉化企業(yè)為什么要實(shí)行石油分子工程與管理？石油分子工程與管理最突出的優(yōu)勢(shì)是什么？

吳青：對(duì)煉化企業(yè)來(lái)說(shuō)，原油重質(zhì)化和劣質(zhì)化趨勢(shì)加重，成品油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，國(guó)家對(duì)煉化生產(chǎn)清潔化和對(duì)煉化產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，國(guó)家稅收政策變化給企業(yè)帶來(lái)較大壓力。這些都使煉化企業(yè)面臨著降本增效、商業(yè)模式變革以及信息化提升的挑戰(zhàn)。同時(shí)，清潔能源、替代能源和可再生能源，如生物燃料的興起也給煉化企業(yè)帶來(lái)了不小的競(jìng)爭(zhēng)沖擊。在這種情況下，煉化企業(yè)一方面要應(yīng)對(duì)生存的壓力，另一方面要謀求發(fā)展的空間。如何做到資源價(jià)值最大化、資產(chǎn)價(jià)值最大化、成本最小化？中海煉化的解決之道是石油分子工程與分子管理。

通過(guò)深層次的認(rèn)識(shí)石油、更好地加工和利用石油，提高資源利用率和裝置加工能力，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值最大化和資產(chǎn)價(jià)值的最大化，是石油分子工程與分子管理最重要的優(yōu)勢(shì)。此外，石油分子工程與管理也能幫助煉化企業(yè)降本增效。

中國(guó)石油石化：如何運(yùn)用石油分子工程與管理，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值最大化和資產(chǎn)價(jià)值最大化？

吳青：根據(jù)分子工程理念，就是將原油看作不同有機(jī)分子的集合，把曾經(jīng)單套裝置工藝條件的優(yōu)化從反應(yīng)熱、反應(yīng)能進(jìn)行優(yōu)化考慮，實(shí)現(xiàn)從低價(jià)值的石油分子向高價(jià)值的石油分子的轉(zhuǎn)化。在這個(gè)過(guò)程中，首先對(duì)最本質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究，之后對(duì)催化材料進(jìn)行選擇和制備，如擴(kuò)散能壘、吸附構(gòu)象、吸附位置等；對(duì)工藝方法和條件進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值最大化和資產(chǎn)價(jià)值最大化。具體包括四個(gè)階段內(nèi)容：一是獲得分子信息，即利用先進(jìn)分析儀器和表征手段，獲得石油資源的分子水平性質(zhì)和組成信息，并對(duì)此進(jìn)行信息化描述；二是建立構(gòu)效關(guān)系，即取得石油資源性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性關(guān)系的認(rèn)識(shí)，對(duì)加工過(guò)程中的化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致研究；三是技術(shù)與工藝開(kāi)發(fā)。

●供圖/中海煉化

打造智能煉廠降本增效

中國(guó)石油石化：在您看來(lái)，石油分子工程與管理對(duì)我國(guó)煉化產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有怎樣的意義？

吳青：在我國(guó)煉油產(chǎn)能過(guò)剩之時(shí)，要依靠互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)水平的提升來(lái)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。現(xiàn)如今，現(xiàn)代化營(yíng)銷(xiāo)模式、信息化技術(shù)水平、分析表征水平和解析結(jié)構(gòu)技術(shù)水平的進(jìn)步，具備了對(duì)石油進(jìn)一步理解和認(rèn)識(shí)的可能性。在這種大形勢(shì)和背景下，石油行業(yè)提出打造智能工廠和智慧煉廠的目標(biāo)。

將分子工程與管理運(yùn)用于智能工廠，特別是智慧煉廠的建設(shè)中，可以幫助智能煉廠實(shí)現(xiàn)資源的敏捷優(yōu)化，全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同優(yōu)化，質(zhì)量安全環(huán)保的可視化即監(jiān)控與溯源。

中國(guó)石油石化：中海煉化將石油分子工程與管理應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，取得了怎樣的效益？

吳青：中海油完全按照石油分子工程與管理理念打造智能煉廠，把石油分子工程與管理在真正意義上用于新工藝開(kāi)發(fā)、建立原油分子信息庫(kù)、原油分子重構(gòu)，及其資源的敏捷優(yōu)化、全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同優(yōu)化、QHSE的可視化監(jiān)控與溯源。范圍涵蓋汽柴油、潤(rùn)滑油、瀝青分子水平的精準(zhǔn)調(diào)和，在國(guó)內(nèi)煉廠中屬于比較全面的探索。

中海煉化將分子工程與管理開(kāi)發(fā)工藝運(yùn)用到催化柴油的轉(zhuǎn)化，50萬(wàn)噸/年的催化柴油一年能夠多獲利8000余萬(wàn)元。依照分子工程與管理方法，中海煉化還開(kāi)發(fā)了催化汽油轉(zhuǎn)化和質(zhì)量升級(jí)新工藝，目前已經(jīng)投產(chǎn)。據(jù)初步估算，如果將分子工程與管理全部運(yùn)用到原油采購(gòu)與資源優(yōu)化配置中，一年可為中海油創(chuàng)造10億元的經(jīng)濟(jì)效益。

在幫助煉化企業(yè)節(jié)約成本方面，分子工程與管理技術(shù)可以做到原油的快速評(píng)價(jià)與調(diào)和，節(jié)約設(shè)備和運(yùn)營(yíng)成本，也能夠提高汽柴油調(diào)和的精度、消除調(diào)和效應(yīng)，提高工作效率。同時(shí)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)原油的快速調(diào)和、裝置的優(yōu)化控制、建立起分子動(dòng)力學(xué)模型并運(yùn)用于裝置的實(shí)時(shí)控制與優(yōu)化，可為企業(yè)帶來(lái)更高的效益。

責(zé)任編輯：石杏茹znshixingru@163.com