分子管理,本意是指从分子水平认识石油原料、加工过程及产品,从而准确预测产品性质,优化工艺和加工流程,遵循物尽其用、各尽其能的理念,让不同的分子经过最适合的加工过程,展现每个分子的价值。2002年,美国埃克森美孚公司首次将分子管理应用于企业管理之中,利用该方法建立了炼化企业整体优化模型,以期实现全厂的动态经济优化。此后,这一企业管理手段逐渐成为发达国家石化企业智能炼化建设的核心。这些石化企业的实践表明,分子管理技术的实施可以显著降低炼化企业生产成本,提高目标产品收率、生产效率。
2008年,中国石油大学(北京)引进了国内首台傅里叶变换离子回旋共振高分辨质谱仪,与美国特拉华大学合作构建了重油分子表征模型,并建立了石油加工分子管理平台。随后,中石化石油化工科学研究院和中海油炼油化工科学研究院也通过引进该质谱仪设立了石油分子组成的分析方法,建立原油分子数据库,进行原油分子尺度上的加工模拟与调控,初步开始工业应用研究等。2017年,广东杭州辛孚科技公司建立了国内首个原油分子数据库,开发出多个炼油单元分子级机理模型与油品分子调和软件。2021年,浙江中控公司和华东理工大学也在积极开发国内自主知识产权的炼油装置分子级反应机理模型。以上研究为我国炼化企业进行分子管理打下了一个良好的软硬件基础。
不过,与国外技术相比,到目前为止,国内的分子管理技术还存在差距。可以说,我国分子管理技术处于基础研究与刚开始应用阶段。
关键的差距是反应机理模型软件。截止到当前,国内的炼油装置分子级反应机理模型和乙烯裂解反应机理模型处于开发与试用阶段。
另一个重要差距是实时优化应用技术。国内的乙烯装置实时优化应用案例较多,而炼油装置的实时优化应用较少。2014年,华东理工大学开发出乙烯装置实时优化技术。浙江中控公司开发出了基于自主知识产权的流程模拟技术,可对重整装置和催化裂化装置实现实时优化,正处在逐步推广阶段。华东理工大学和广东辛孚科技公司也已经开发出了具有自主知识产权的部分炼油装置实时优化技术,并在逐步推广。
笔者以为,由于我国的分子管理技术还处于起步阶段,当前首先要建立专业的研发团队,做好基础研究和工业软件开发,尤其是炼油装置的分子级反应机理模型和乙烯裂解反应机理模型与实时优化技术,并在炼厂中积极推广,为分子管理的全面铺开做好准备,以期通过分子管理智能优化技术的应用,实现炼厂纵向生产链的分子级实时数据及时共享与应用、智能预知预警、各环节协同优化、智能科学统一决策4方面跨越。